基于最小耗费距离模型的西山区生态连接度评价

针对目前生态连接度评价空间显式表达的不足,提出一种基于最小耗费距离模型的评价方法。按照不同生态功能分区,计算土地生态服务价值、障碍影响指数及生态连接度指数,并对影响土地生态连接度的驱动机制进行深入分析。以云南省西山区2009年、2015年土地利用数据和2020年土地规划数据为例进行验证。结果表明:基于最小耗费距离模型和GIS方法可以显式的表达研究区生态连接度的空间差异程度;研究区2009—2015年生态连接度下降,是因为"十二五"期间经济快速发展及城市化进程加快,无序蔓延式扩张致使绿地被分割、耕地被占用;规划末期2020年生态连接度逐渐趋于好转,源于"十三五"高度重视生态保护,大量风景名胜区和生态湿地的建立对生态环境具有很好的促进作用。该方法可为生态连接度定量分析评价及驱动机制研究提供借鉴和参考。

最小耗费生态功能网络规划研究——以厦门岛内为例

长期高速的社会、经济建设使城市系统中自然景观与人工城市景观的比例严重失调,导致城市绿地斑块的碎化及生态功能的削弱,改善与提高生态功能网络的连接对提升城市生态系统的功能及价值、限制城市格局蔓延具有重要意义。针对厦门市的城市化问题,运用熵值法综合评价不同景观类型的结构和功能对于城市生态功能流的影响,在GIS软件辅助下,利用最小耗费距离模型计算研究区域内生态流的耗费梯度,并从中提取生态功能网络中廊道的最佳路径。研究结果表明,厦门岛内城市绿地空间分布不均,建成区内生态斑块质量不高,破碎程度较大,生态功能流无法形成良好的衔接,在今后的城市规划中,急需对城市生态功能网络的结构和功能进行优化。本研究的方法和结果可为城市生态功能网络研究的定量分析及网络的建设提供科学依据和参考。

最小耗费生成树剔除算法及其正确性证明

文章提出了一种新的最小耗费生成树的算法 ,并对其正确性进行了证明。该算法通过从原图中逐步剔除边来形成生成树 ,特别适用于当原图中边数较少 (相对于顶点数 ) 。

带有度约束的最小耗费生成树的分支限界算法

最小耗费生成树算法已很成熟,如Dijkstra's 算法,Prim’s 算法等。但在实际应用中我们常会碰到一类问题,对最小耗费生成树中每个结点的度数有所限制。这便是带有度约束bi(i=1,2,…,n)的最小耗费生成树(DCMCST)问题,在管道系统、通信、计算机网络中均会遇到这样的问题。本文提出一种分枝界限算法来产生DCMCST。

稠密图的Prim算法线性时间实现与研究

提出了改进的Prim算法,能够把m=O(n^(2))一类稠密图的时间复杂性从O(n^(2))减少到O(mlog^(n))。算法的基本思想是用最小堆数据结构来保持边界顶点集Y中的顶点,使得Y集中离V-Y集最近的顶点y可以在O(log^(n))时间内被选出。改进后的算法,使得在稠密图的情况下,它的运行时间可以被改善为边数的线性函数,即O(m/ε)。

基于功能网络评价的城市生态安全格局研究-以常州市为例

基于景观功能网络评价,提出城市复合空间优化方案,并选择常州市为研究区,实证城市生态安全格局理念在空间优化过程中的操作性。由于城市为整合社会、经济与生态功能的复合生态系统,本研究首先依据城市景观功能与结构特征,将城市空间结构分为支持社会经济功能的红色景观,维持能源、资金、产品与信息传播、流通的灰色景观、保持生物多样性与调节区域环境的蓝色景观及绿色景观。其次由功能网络连通性及其相互作用的角度分析城市景观格局、功能流路径与不同功能流在空间上的相互作用,以获得生态功能冲突与环境敏感区域的空间位置。最后,从功能整体协调发展角度,将研究区分为优化开发、调整开发、限制开发及禁止开等分区,针对其存在的生态安全问题,提出符合城市生态安全的空间优化方案。

基于生态服务的城乡景观生态安全格局的构建

以安徽淮北市为例,针对城市发展所造成的城乡生态环境品质降低等问题,期望通过景观生态安全格局的构建,维护区域生态系统健康与稳定。文章基于生态系统服务和景观生态安全格局理论,利用生态服务功能价值评价以及耗费距离模型等分析方法,通过模拟重要生态廊道,与现有廊道进行对比,发现问题并提出优化策略,优化城市景观结构与功能,改善城乡生态系统服务。研究结果表明,淮北城市森林在空间上的衔接性不高;研究区域内众多湿地没有足够的廊道相连,尚未形成良好的湿地生态网络;主城区交通廊道密度较高,但连接度不够,乡村地区交通廊道分布较少且稀疏。因而进行城乡景观生态安全格局的构建十分重要和必要。研究结果可为淮北生态城市建设提供一定的参考,为其他相关研究提供思路和方法上的借鉴。

基于景观功能网络概念的景观格局优化——以台湾地区乌溪流域典型区为例

景观格局连通度与景观功能联系程度息息相关,不论维持生态稳定或促进城市社会经济发展,都必须提升景观结构的空间联系。选择台湾地区乌溪流域典型区为研究区,面对台湾地区城市发展所造成的生态环境品质降低及自然栖息地破碎化等问题,期望通过生态功能网络构建,维护生态稳定及制约建成区的无序蔓延。基于景观功能与结构相互作用理论,景观功能的空间强度受景观类型、空间结构及相对距离的影响而产生差异,利用耗费距离模型,结合景观类型、景观格局特征、景观功能相互作用以及生态系统服务功能价值等分析方法,分析了台湾地区乌溪流域典型区的生态功能空间差异,进而基于最小累积耗费算法构建生态廊道,提出景观格局优化方案,以作为台湾地区未来景观生态建设的参考。

深圳地区景观生态连接度评估

以最新的土地利用变更调查资料为基本信息源,利用最小耗费距离模型和障碍影响指数、景观连接度指数计算方法,对深圳市的景观连接度进行综合评价,并分析导致景观格局变化的内在驱动机制,探讨连接度评价方法的使用效果。结果表明,林地和城市建设用地是导致工作区障碍影响指数空间分异的主要景观成分类型;全市生态资源用地类型呈现明显的碎裂化和孤岛状分布格局,而建设用地扩张过程中的无序性和不合理性是导致景观格局劣化的真正原因;摈弃以往不合理的土地开发模式,利用残存的生态资源辅助以必要的人工保护、恢复和建设工作来改善无连接区域内的景观连接度水平,强化建成区内的绿地建设工作,是提升深圳市景观连接度水平的3种有效策略途径。

流域景观功能网络构建及应用——以台湾乌溪流域为例

选择生态及城市功能并重的台湾乌溪流域,在乡镇行政单元的基础上,利用耗费距离模型将景观功能网络落实于实际的空间单元。透过网络节点间的通达性分析可知,乌溪流域的景观功能网络中以城市功能网络结构较佳,城市子节点多环绕于城市功能中心,功能的输出与传递有较高的效益;而生态功能网络节点间通达性差异并不显著,唯作为一级及二级功能节点的红香、高美湿地等位置孤立、通达性较差,需就其功能向外传输路径进行优化,并提升二载山及北坑子等重要联系节点的生态功能强度。

山地城市景观生态网络构建研究

以长汀县汀州城区为研究对象,运用景观生态学、环境地理学和景观生态安全格局理论,借助Arc GIS空间分析技术对敏感性生态风险要素进行分析评价,得到生态敏感性综合评价模型。并运用生态网络分析方法,借助最小耗费路径模型,构建县城潜在的生态廊道,形成以山体、绿地等为主的斑块,绿带、河流为主的景观廊道,河流、绿地组成复杂多元化的网络体系,土地利用作为景观基底,城市景观要素形成的三维空间为城市景观体,形成"斑-廊-网-基-体"模式的立体生态空间。构建汀州城区景观生态网络体系,探讨其景观生态安全格局的关键组分,以期为保护和恢复生物多样性、维持生态系统结构和过程的完整性、实现对山地城市生态环境有效控制和改善提供科学依据。

基于现代田园城市的成都市景观格局优化

区域景观格局优化对提升生态系统的功能及价值、限制城市格局无序蔓延具有重要意义。以成都市为研究区,应用RS与GIS技术,运用景观指数和生态服务功能评价方法深入分析研究区景观格局时空变化特征和区域生态功能空间差异,并在此基础上辨识生态源地的空间分布,以"田园城市"理念为指导,应用累积耗费距离模型,构建区域生态廊道和生态节点,探索现代田园城市景观格局优化的途径。结果表明:在城市化建设中,有大量的耕地被转化成了建设用地;区域生态功能强度空间差异性显著;生态源地主要分布在龙门山、邛崃山、长丘山和龙泉山一带;根据研究区实际情况构建了"四环六射"的道路生态廊道、河流廊道以及圈层农业廊道;形成了交汇点、湿地和森林公园为主的生态节点。该研究方法及结果对成都市建设世界现代田园城市及解决中国大都市发展中的"大城市病"问题具有重要的参考依据。

豫西地区近二十年景观格局优化分析

区域尺度上,土地利用的时空变化对景观结构和功能的稳定性及其异质性有着显著影响。本文在RS技术和GIS技术支持下,对豫西地区1987年、1995年、2000年三期影像进行判读解译,结合土地利用现状数据和地面GPS采集数据,通过选取相关景观指数,从斑块水平和景观水平两个层次,分析研究区景观格局及其动态变化。根据景观格局连通度与景观功能通达性之间的关系,从功能流的角度入手,综合分析影响景观流的干扰因子:距离、摩擦力、障碍和坡度等,基于最小累积耗费算法,找出不同时空、不同人类干扰强度下景观流的通达性。结果表明,研究区内近20年来景观格局变化中,生态景观斑块区域分布极不平衡,东部人为干扰严重,自然景观消失殆尽,农业景观和建设用地占有较高比重,在整个区域中阻碍景观功能流的通达性。在此基础上,综合自然因素(如坡度等)和人为干扰因素(如景观破碎化程度等)提出优化方法,利用可视化效果找出景观格局需要优化的重点地段,在维持生态稳定和社会经济发展的前提下,提出景观的合理布局优化方案,以提高流域内生物多样性和生态系统服务功能。

一种基于Hopfield神经网络的Adhoc网络QoS路由选择算法

当前研究 Ad hoc网络的 Qo S保证主要集中于 Qo S路由选择。人工神经网络已成为求解大规模优化问题的一种有效方法 ,已经证明合适的神经网络能实时地得到问题的精确解。主要考虑在 Ad hoc网络中满足时延条件下的最小耗费问题 ,建立了一种新的 Hopfield神经网络模型 ,给出能量函数各参数之间的关系 ,并证明了通过适当选取参数 ,网络的可行解将是渐近稳定的。计算实例表明了新网络模型的有效性。

综合模型法评估黄河三角洲湿地景观连通性

景观连通性是区域生态系统功能完整的重要表征。连通性的评估对生态系统管理和保护规划有重要意义。综合常用的景观连通性评估模型,即最小耗费距离模型与电路理论模型,根据生态网络构建的一般范式,采取两种不同阻力面赋值方案,对黄河三角洲的湿地景观连通性进行评估,并对比分析了两种模型的基本原理、工作性能、分析尺度等。结果表明:最小耗费距离模型能够识别最优生态廊道,为景观连通性评估提供基本模式。电路理论则能扩展到潜在生态廊道和关键生态点的量化识别,能确定具有生态功能的"夹点"和障碍区的空间位置。综合两种模型,可以量化评估黄河三角洲湿地景观连通性,空间化三角洲湿地保护恢复的管理目标,即潜在廊道和关键生态节点,为区域生态系统功能评估和管理提供精准的数据支持。

基于MCR模型和Kriging的海口市景观格局优化分析

以海口市为研究对象,采用最小耗费距离模型和克里格差值法,对海口市景观格局进行了优化研究,以为海口市生态环境建设提供参考。结果表明:1)海口市有生态源地46块,北部数量少而规模大、南部数量多而规模小,主要受社会经济活动和地形地貌的影响。2)隐性生态阻力面与显性生态阻力面构建了综合生态阻力面,相比传统方法构建的阻力面,理论上更接近实际状态。隐性生态阻力面与显性生态阻力面的差异能反映生态脆弱局部,这些局部是容易被忽视而又需要重点建设的区域。3)海口市有生态廊道92条,其中建设用地生态廊道21条,耕地生态廊道13条,林地生态廊道58条;有生态节点64个,其中建设用地生态节点1个,耕地生态节点11个,林地生态节点52个。生态廊道和生态节点的功能因类型差异而不同,在生态建设中需采取科学合理的建设措施。

南京市景观格局演变与廊道网络构建研究

以南京市1990、2000和2010年TM遥感影像为数据源,选取合适的景观格局指数,运用景观生态学原理和RS、GIS技术,揭示南京市20年的景观格局演变特征。通过生态源点信息提取、最小累计距离耗费模型,构建南京市廊道生态网络。结果表明:①1990—2010年,南京市景观格局变化显著,在斑块类型尺度水平上表现为农田面积大量减少、破碎程度增加,建设用地面积增加、趋向集聚化发展,林地面积增加、斑块形状复杂化,水体景观比例先减后增、形状趋于规则化。在景观尺度水平上表现为景观整体多样性、破碎程度增加,自然景观空间异质性增强,各景观类型斑块形状相似化发展;②在累计耗费距离大的源地间构建垫脚石,可以有效增强景观的连通性、优化生态网络结构、发挥其生态服务功能。

在生态环境保护视角下的风景区道路选线研究——以安徽省舒城县周瑜城风景区为例

将生态环境保护理念融入道路选线研究,是风景区生态环境可持续发展的前提和要求.以生态环境保护为目标的风景区道路选线需要考虑多个因素,而传统的通过避让敏感区的道路选线方案无法对这多个因素进行统一分析,因而可操作性不强.提出了一个在生态环境保护目标下,利用基于最小耗费距离模型的最优路径分析技术进行道路选线的方案,并以安徽省舒城县周瑜城风景区为例,进行了案例研究.研究结果表明,该道路选线方法可以按照选线方案,自动生成符合生态环境保护目标的最优路径.

陕南土地利用景观格局变化及优化研究

陕南是南水北调中线水源地,其景观格局变化对我国华北地区水资源的调动有重大的影响,对于该区域景观类型面积变化和合理的景观格局优化,是确保南水北调中线工程水质安全、区域经济发展的关键。在RS/GIS技术支持下,利用多时相遥感影像解译获取景观类型,选取斑块类型水平和景观水平的景观指数研究景观格局变化,根据生态系统服务价值运用最小耗费距离模型构建累计耗费距离表面,运用水文分析和邻域分析提取生态廊道和生态节点。结果表明:林地是陕南的优势景观;在研究期间,林地、水域、建设用地和其他用地持续增加,林地优势度越来越大,耕地面积减少,草地面积变化不大;景观的团聚程度、连接性、多样性和优势度在增加,破碎化程度在降低。根据最小耗费距离模型,在陕南建立生态节点和生态廊道,并与生态源地联系起来,形成有机的景观生态网络。

基于MSPA模型的北京市延庆区城乡生态网络构建

【目的】随着北京城市化的快速发展,北京生态环境趋于恶化,城市生态安全面临着巨大的挑战。生态网络的构建能够减缓快速城市化带来的城乡景观格局破碎化等危害,对保护城市生物多样性意义重大。【方法】本文选取北京市延庆区作为研究区,基于ArcGIS软件平台,对北京市延庆区遥感影像进行解译得到土地覆被类型,将土地覆被类型分为前景和背景,采用形态学空间格局分析(MSPA)方法得到7类景观类型,将其中的核心区识别为重要生态源地,运用最小耗费距离模型和网络分析法得到最佳阈值下的生态网络,在此基础上提出延庆区的生态网络优化建议。【结果】(1)延庆区整体破碎度较低,不同类型间的物质和能量迁移比较通畅,整体景观多样性较高,但城市内生境斑块数目较少,廊道较为匮乏。(2)最适合延庆区生态网络现状结构的距离阈值为20000 m,此时网络闭合度α为0.73。(3)林地、耕地是研究区域潜在生态廊道的重要构成景观类型,其中林地面积最大,为17452.9 hm2,占廊道总面积的81.1%。【结论】MSPA方法具有评价几何连通性较准确细致、需要的数据量小、分析结果可视化等优点,而网络分析法可以对生态网络进行优化,因此基于MSPA方法和网络分析法对延庆区的生态网络构建精度更加细致准确,研究结果对延庆区的生态网络构建以及生物多样性的保护具有指导作用和实践价值,同时能够为其他地区的生态网络构建提供参考。