应用GeoSOS-FLUS模型估测长江上游地区生态系统服务价值

为探究长江上游地区生态系统服务价值时空变化特征及未来的变化趋势,以长江上游地区2000—2020年3期土地利用和驱动力数据为基础,利用GeoSOS-FLUS模型模拟2030年4种情景的土地利用变化及长江上游地区生态系统服务价值时空演变趋势,并分析长江上游地区不同情景生态系统服务价值和土地利用的特征。结果表明:(1)采用GeoSOS-FLUS模型对长江上游地区未来土地利用模拟,模型精度较好,Kappa系数为0.83,适应度系数(FoM)为0.068。(2)长江上游地区主要以草地和林地为主,草地和林地面积占总面积的比例为70%;2000—2020年,林地、水域、建设用地呈增加趋势,其中建设用地面积增幅达148.66%,耕地和草地面积呈减小趋势,未利用地面积表现为先稳定后增加的趋势。(3)2000—2020年长江上游地区总生态服务价值呈倒“V”型变化;2030年各情景的总生态系统服务价值较2020年均有增加,其中生态保护情景下总生态系统服务价值最大(89 078.94亿元);各地类生态系统服务价值与其面积变化趋势一致。生态服务功能一级类型的生态系统服务价值由大到小顺序为:调节服务、支持服务、供给服务、文化服务;二级类型的水资源供给生态系统服务价值变化幅度最大,在各情景生态系统服务价值均增加350亿元以上。(4)研究区各年份单位面积生态系统服务价值均以中等级和较高等级为主,空间分异特征明显,其中长江上游中部山地及青藏高原部分区域单位面积生态系统服务价值较高,而四川和重庆主城区生态系统服务价值呈较低等级和低等级集中分布区域。因此,在促进经济快速发展的同时,需要加强对局部城镇建成区和扩展新区生态服务功能的补偿与维护。

基于GeoSOS-FLUS模型的荆州市生态安全评估

为探索荆州市的生态安全底线,模拟未来的土地利用变化和生态系统服务价值变化,为荆州市的生态保护制定合理的政策建议,从供给和需求的角度,结合粮食安全标准,测算了荆州市的生态安全底线;利用GeoSOS-FLUS模型在自然发展、生态保护、耕地保护和双重保护4种情景下,模拟了未来的土地利用变化和生态系统服务价值的变化。结果表明:荆州市的供给生态安全底线为1 227.56亿,需求生态安全底线为7 690.12亿,存在较大的生态安全缺口;双重保护情景下的生态系统服务价值最接近需求生态安全底线,也能提供相对更多的粮食,最有利于平衡生态安全和粮食安全。本文探索性地从供给和需求的角度结合粮食安全标准,计算了荆州市的生态安全底线,利用了一种先进的土地利用变化模拟方法,为其他地区的生态安全评估和保护提供了借鉴,为荆州市的生态环境优化模式和方向提供了参考。

基于GeoSOS-FLUS模型的乌鲁木齐生态空间模拟

基于GeoSOS-FLUS模型,利用2005和2020年的土地利用数据,对乌鲁木齐市土地利用变化及其农业生态效应进行分析,并建立农田保护、生态保护和城市发展3种情景模拟。结果表明,GeoSOS-FLUS模型具有较高的模拟精度和适用性,能够反映乌鲁木齐市土地利用变化特征。在不同情景模拟下,乌鲁木齐市土地利用空间布局呈现出不同的变化趋势和农业生态效应。

耦合InVEST与GeoSOS-FLUS模型的桂林市碳储量可持续发展研究

为了量化桂林市碳储量并快速评估分级保护措施对区域碳储功能的影响,耦合InVEST模型碳储存模块和GeoSOS-FLUS模型,并基于土地利用数据和不同情景未来土地预测结果,对2000~2040年桂林市域范围六区十一县市内的碳储时空特征进行分析.结果表明:桂林市2000年、2010年和2020年的总碳储量分别为554.02×10^(6)t,553.58×10^(6)t,550.21×10^(6)t,呈现“逐年下降”的变化态势.同时,受人类活动和土地利用类型变化的影响,桂林市域各区县的碳储水平存在较大的时空差异,碳储量整体表现为“西北、西南及东部较高,东北、东南及中部较低”的空间分布特征.将桂林市碳储量高值区确定为碳储资源的优先保护区域,与自然变化情景相比,资源保护情景下桂林市林地得到有效保护,建设用地规模扩大受到限制.采取资源保护措施后,桂林市2040年总碳储量达到552.16×10^(6)t,较2020年增加了1.95×10^(6)t,中低密度碳储区所占比例明显下降,区域固碳能力大大增强.该研究结果可为桂林市国家可持续发展示范城市建设提供指导,也可为碳储资源精准保护和土地利用管理决策提供科学参考.

基于GeoSOS-FLUS模型的河北省土地利用景观格局模拟

揭示土地利用景观格局演变特征,不仅有助于明确其与自然、人类活动影响因素的关系,还可为当前国土空间规划及生态文明建设提供依据。本研究以面临新发展机遇的河北省为研究区,利用GeoSOS-FLUS模型模拟2030年土地利用情况,基于景观生态学软件Fragstats探讨区域景观格局演变态势。结果表明:(1)在模拟结果层面,河北省未来建设用地占比增至11.94%,林地、草地面积略有增加,耕地、水域和未利用地占比降至46.35%、2.62%、0.71%,Kappa系数和FoM系数的计算结果均说明GeoSOS-FLUS模型的模拟结果具有较高可信度。(2)在景观格局层面,耕地平均斑块面积下降明显,林地、建设用地优势度提升,草地、水域被不断分割;区域整体蔓延度指数降低,分裂指数由1990年的9.37增至2020年的12.71,景观格局变化具有空间异质性。在现行土地政策机制下,2030年景观格局虽向良性态势发展,但依然面临建设用地无序扩张,耕地破碎化严重等问题。本研究结果对于合理规划、高效利用土地资源,平衡经济发展和土地利用具有重要的现实意义。

CESI和GeoSoS-FLUS方法的渭河流域生态敏感性时空特征及预测分析

[目的]评估渭河流域的生态敏感性,揭示人类活动对其生态系统的影响,并预测未来生态敏感性的变化。[方法]以渭河流域为研究区进行综合生态敏感性分析,选取景观生态风险敏感性指数、生物多样性敏感性指数、水土流失敏感性指数作为研究指标,构建综合生态敏感性指数(CESI)对渭河流域20年来的生态状况进行评价,并利用GeoSoS-FLUS进行模拟与预测。[结果]渭河流域2000—2020年生态敏感性变化较大,其中极度敏感的区域总面积整体呈下降趋势。渭河流域生态敏感性高的区域大多集中在西部、北部以及东部的小片区域。GeoSoS-FLUS模拟预测表明,2030年低敏感区和较低敏感区变化较小,且这些区域大多属于自然保护地带,距离人类活动区较远,变化不明显;中度、重度敏感区面积相比2020年有所减少,极度敏感区面积有所增加。[结论]20年间渭河流域的生态情况发生了很大改善。

耦合MOP与GeoSOS-FLUS模型的县级土地利用结构与布局复合优化

在自然资源整合不断加强,土地利用结构日趋复杂的形势下,采用单一土地利用结构优化方式难以有效满足区域土地利用合理规划的需求。综合考虑生态文明、乡村振兴、城乡融合等土地可持续利用目标,构建土地利用结构优化与布局优化的集成体系,对提升规划适用性具有积极作用。选取常州市金坛区为研究区,以经济效益与生态效益为优化目标,设置自然演变、经济优先和生态优先三种发展情景,在通过MOP(多目标规划)模型进行土地利用结构优化的基础上,利用GeoSOS-FLUS模型实现土地利用布局优化。结果表明:通过集成MOP和GeoSOS-FLUS模型,采用'结构+约束+布局+准则'研究模式探索县域单元下的土地利用结构布局优化,对调整土地利用结构,优化土地利用空间布局有一定帮助。从案例分析结果看,城镇工矿用地数量在自然演变和经济效益优先情景下分别增加了39%和95%;林地在生态效益优先情景下增加了40%;农村居民点在三种情景下分别减少33%、66%和66%。在三种发展情景下,空间格局都将面临城镇空间与生态空间两级分化的现象,后期区域发展中应加强城乡土地利用与生态保护协调发展,促进空间布局均衡化。

基于InVEST和GeoSoS-FLUS模型的黄河源区碳储量时空变化特征及其对未来不同情景模式的响应

区域土地利用变化是导致生态系统碳储量变化的主要原因,预测未来土地利用变化对碳储量的影响对于碳储功能的可持续发展具有重要意义.近年来,在自然和人为因素的共同作用下,黄河源区土地利用变化显著,其碳储功能也相应发生改变.本研究结合InVEST和GeoSoS-FLUS模型,评估黄河源区2000~2020年以及不同情景下2020~2040年土地利用变化及其对碳储量的影响.结果表明:(1)2000~2020年黄河源区碳储量整体呈上升趋势,共增加11.59×10^(6)t.(2)20年间,黄河源区土地利用变化以低覆盖度草地、建设用地和湿地的面积增加和高覆盖度草地、中覆盖度草地和未利用地面积减少为主,未利用地大面积减少以及草地和湿地的面积增加是导致碳储量增加的主要原因.(3)2040年自然变化情景下黄河源区生态系统碳储量为871.34×10^(6)t,较2020年增加3.92×10^(6)t.生态保护情景下碳储量增幅明显,较2020年增加13.53×10^(6)t.该研究结果可以为黄河源区土地利用管理决策以及碳储功能的可持续发展提供科学参考.

基于GeoSOS-FLUS模型的乌鲁木齐主城区扩张情景模拟分析

乌鲁木齐市作为新疆首府、“一带一路”中的中亚区域经济中心,其土地资源的合理利用、城市形态的健康发展则显得尤为重要。本研究首先基于乌鲁木齐主城区1990~2018年遥感影像解译出的土地利用分类对其土地利用时空演变情况加以分析,1990~2018年乌鲁木齐主城区急剧扩张,2010年以来交通网络铺设完善,主城区快速扩张,周遭耕地、林地、草地等萎缩95.12 km^(2)、6.49 km^(2)、52.37 km^(2),重心呈现出向东与向北扩张趋势,主城区农用与绿化面积萎缩,无法兼顾经济与生态效益协调可持续发展。接着,遴选自然与社会经济等影响主城区扩张的驱动因素,结合乌鲁木齐主城区扩张历史特点设计第一产业优先、第二三产业优先、生态优先情景,利用GeoSOSFLUS模型对不同情景下的主城区扩张情景进行模拟预测,研究发现第二三产业优先情景下建设用地明显增加1142.94 km^(2);生态优先情景下生态效益高的林地、草地、水域面积显著增加281.59、651.38、7.29 km^(2);第一产业优先情景下,建设用地、耕地等地类面积扩张617.14、611.71 km^(2)。上述对乌鲁木齐的城市扩张加以多情景预测推演,不仅有利于重新审视乌鲁木齐城市扩张的合理性,也可以为其未来城市合理、科学的规划与发展指明方向。

基于GeoSOS-FLUS模型的江苏省生态福祉时空演变及其预测研究

作为人类最普惠的民生福祉,生态福祉的测度与评估研究对于指导区域可持续发展具有重要意义。以江苏省为案例研究区,基于生态系统服务理论,采用生态系统贡献率模型测度1995~2020年研究区生态福祉及其时空演变特征;在此基础上,借助GeoSOS-FLUS模型预测江苏省2025年生态福祉的时空流转盈亏与空间自相关性。结果表明:(1)1995~2020年,江苏省生态福祉总量和人均生态福祉呈波动下降的态势,25年间生态-经济产出效率增幅达540.24%。(2)与2020年相比,2025年江苏省生态福祉总量增加了10.84亿元,增幅1.05%,达1039.21亿元。13个评价单元中除地处苏北的宿迁、盐城和连云港生态福祉总量略有下降外,其余地市均有不同程度的增加。(3)1995~2025年,江苏省土地利用变化导致的生态福祉亏损要大于生态福祉盈利,总体呈亏损状态。其中,水域生态系统是维持生态福祉总量的重要贡献类型,耕地转为建设用地是造成江苏生态福祉亏损的主要原因。(4)1995~2025年,江苏省生态-经济产出效率与人均生态福祉之间具有显著的空间依赖效应,呈显著的空间负相关性。2015年以后,研究区生态优势转换为经济发展动力有所增强,呈生态文明建设与社会经济建设协同发展的良好态势。13地市生态-经济产出效率与人均生态福祉空间关联性不高,主要为无显著空间相关性,空间聚集主要分布在苏北和苏南区域,聚集类型为低-高和高-低2种类型,未有低-低、高-高聚集类型。研究结果可为区域生态系统管理与生态文明建设提供理论与方法参考。

考虑局部胶结破损热力学行为的结构性黄土二元介质本构模型

建立考虑局部胶结破损机制的本构模型是黄土力学核心任务之一,是解决黄土工程稳定性分析/评价的关键理论基础。基于热力学方法和岩土破损力学,建立了一个宏-细观热力学本构模型,它能够定量描述局部胶结破损的热力学行为及细观尺度应力-应变非均匀分布特征,提高了模型对变形的预测精度,其在数学形式上同剑桥模型类似。首先,通过热力学能量守恒定律,确定结构性黄土压缩变形过程中的结构破损功数学表达式,并发现结构性黄土局部损伤耗散的热力学行为主要来源:(1)破损集合体与未破损集合体之间的相互摩擦作用;(2)未破损集合体向破损集合体转换时,部分细观结构破损的不可逆热力学行为。基于此认识,建立了考虑胶结破损热力学行为的宏-细观本构模型框架,并通过分析结构性黄土变形机制(摩擦+胶结+破损共同作用),确定其自由能、耗散能和破损耗散能表达式;推导了一个考虑体积破损和剪切破损演化规律的损伤屈服函数及本构关系。通过所建立本构关系对已有试验数据进行预测,验证其合理性。

db/db小鼠2型糖尿病骨质疏松模型的研究

db/db小鼠是广泛应用于2型糖尿病及其并发症实验研究的动物模型,对评价新药药效及阐明病理生理学机制的研究具有重要的意义。该文通过检索中英文数据库梳理db/db小鼠的遗传背景和病理特征,并收集整理了以db/db小鼠为2型糖尿病性骨质疏松症模型开展的现代药物、中药及相关临床应用的基础研究,以期为今后本病的实验研究提供可靠的证据。

基于CLIP微调的扩散模型安全化

扩散模型变革了文本–图像生成领域,使终端用户可以基于简单的自然语言提示生成高质量、多样化的图像艺术作品.然而,由于训练数据集庞大且未经过滤,文本–图像生成模型具有生成色情内容与暴力内容等不适当内容的能力.为更加安全地部署此类模型,提出了一种基于CLIP (contrastive languageimage pre-training)方向性损失的微调(directional CLIP loss based fine-tuning, CLIF)算法,使用方向性的CLIP损失来微调模型,以抑制其生成不适当内容的能力. CLIF消耗的计算资源很少,并且具有强制生效的特点.为评估其抑制效果,提出了CTP (categorized toxic prompts)用于评估文本–图像生成模型的不适当内容生成能力.在CTP与COCO (common objects in context)上的实验结果表明, CLIF能够在抑制文本–图像扩散模型生成不安全内容的同时不影响其一般性生成能力.

融合知识图谱和大模型的高校科研管理问答系统设计

科研管理是高校管理中的重要组成部分,但现有的科研管理系统难以满足用户的个性化需求。以高校科研管理向智能化转型为需求导向,将知识图谱、传统模型和大语言模型相结合,共同构建新一代高校科研管理问答系统。采集科研知识用于构建科研知识图谱。利用同时进行意图分类和实体提取的多任务模型进行语义解析。借助解析结果来生成查询语句,并从知识图谱中检索信息来回复常规问题。将大语言模型与知识图谱相结合,以辅助处理开放性问题。在意图和实体具有关联的数据集上的实验结果表明,采用的多任务模型在意图分类和实体识别任务上的F1值分别为0.958和0.937,优于其他对比模型和单任务模型。Cypher生成测试表明了自定义Prompt在激发大语言模型涌现能力方面的成效,利用大语言模型实现文本生成Cypher的准确率达到85.8%,有效处理了基于知识图谱的开放性问题。采用知识图谱、传统模型和大语言模型搭建的问答系统的准确性为0.935,很好地满足了智能问答的需求。

基于PSR+云模型的室内地震应急避难场所的韧性评估

为评估室内地震应急避难场所的韧性等级,提出一种基于压力-状态-响应(PSR)模型+云模型的室内地震应急避难场所韧性评估方法。从PSR角度构建室内地震应急避难场所韧性评估指标体系,划分韧性评估等级标准,利用AHP-DEMATEL为指标赋权,并结合云模型构建室内地震应急避难场所的韧性评估模型。以该模型对绵阳市九洲体育馆进行实证分析,分别确定其压力韧性、状态韧性、响应韧性的隶属度等级,最终得到综合等级C 2的结论,与九洲体育馆在汶川地震中表现出的韧性状态吻合,验证了模型的有效性。

基于LightGBM和LSTM模型的电力大数据异常用电检测方法研究

随着双碳经济的提出,智能电网正朝着节能减排的方向发展,而用户的异常用电造成电力资源严重流失。针对传统异常用电检测方法精度低、运行效率慢等问题,提出了一种将LightGBM模型与改进的长短期记忆网模型相结合用于异常用电检测。通过采样和Lightgbm模型相结合进行异常检测,并通过改进长短期记忆网模型给出异常用电类别。通过试验分析了所提方法的优点。结果表明,与传统的检测方法相比,该方法能够快速有效地检测异常用户,检测准确率为98.64%。同时对异常数据进行有效分类,综合分类准确率为96.60%。为异常检测技术的发展提供了一定的参考。

空化流动的数学物理描述及空化模型研究进展

空化流动是自然界中广泛存在的一种流体力学现象,它的理论建模和数值模拟方法研究长期以来形成了流体力学领域的重要方向。本文对空化的相变本质进行了阐述,系统地介绍了空化流动的数学物理描述,回顾了空化流动数值模拟的空化模型国内外研究进展,并详细地推演了以输运方程为基础的蒸发冷凝空化模型和泡动力学空化模型,可为空化流动的研究提供借鉴。

基于Dynamo的Revit-Midas/Civil斜拉桥模型信息转换

BIM模型不支持有限元计算,且BIM模型与有限元分析模型数据交互困难,故BIM技术正向设计过程中存在建模效率低、模型修改困难等问题,无法做到BIM结构设计与有限元力学分析一体化,增加了结构模型建模与纠错成本.本文依托Revit和Midas/Civil软件平台,在Dynamo环境下采用IronPython语言设计了一套Revit-Midas/Civil的模型信息转换程序.以博士大桥主桥为对象,通过程序自动实现:1)Revit模型桥梁构件分解、截面特性计算、拉索及梁塔弹性连接处理,并转换成适用于Midas/Civil的语言格式MCT文件,实现了Revit向Midas/Civil模型信息自动转换;2)将有限元计算结果反馈到Revit模型中,对作用效应信息按数值大小赋予渐变颜色,实现了在BIM模型中显示有限元分析结果的展示功能.本文程序可实现Revit-Midas/Civil模型信息转换,有效提高了BIM正向应用效率,弥补了BIM技术在桥梁结构分析方面的不足.

基于CNCSCOLOR的色相-色调感性模型构建

中国应用色彩体系(CNCSCOLOR)基于中国人眼视觉实验所开发,但在国外色彩体系的早期市场占有下没有得到广泛应用。本研究尝试开发一套易于学习推广的模型,以促进其普及和应用。首先通过对三维色彩体系的研究分析,借鉴日本PCCS色彩体系,构建了简化的二维色相-色调基本模型,其中色调融合了色彩属性明度和彩度。模型用直角坐标定位,水平轴为彩度,垂直轴为明度,5种无彩色将明度轴分为四段,12个20色色相环即12种有彩色色调,按照明度与彩度的大小有序分布于平面内。确定构成基本模型的240种有彩色和5种无彩色的选色规则,选出色彩,组合完善基本模型。其次,研究确定12种有彩色色调的感性,得到色相-色调感性模型。通过主观调查初步分析得到有彩色色调的感性,再实施客观眼动实验进一步验证调查结果,最终确定12个有彩色色调的感性分别是鲜明的、明快的、强烈的、浑厚的、清新的、淡雅的、浑浊的、厚重的、浅淡的、暗淡的、灰暗的、黑暗的。研究得到的色相-色调模型包含的色彩数量少,采用二维的平面布局,使初学者易懂易记,便于普及应用;且色调命名符合中国人的情感特征,将用于后续的感性配色模型构建,便于设计师和消费者快速进行精准的产品色彩搭配,对中国本土色彩体系的发展和色彩设计水平的提升具有实际的应用价值。

基于随机前沿引力模型的区域出口效率与潜力研究

作为全球最大的出口国和制造业第一大国,我国的区域出口效率对全球经济格局产生着深远影响。本文基于2010-2020年我国30个省份的面板数据,借助随机前沿引力模型,实证研究其出口效率与潜力及影响因素。研究结果表明,我国不同区域之间存在着明显的出口效率差异,且区域不平衡问题较为突出;资本存量、劳动力和人力资本水平会影响各省份出口,贸易非效率因素是制约其出口效率的关键,提高区域的数字化水平、到达港口的便利性、实际利用外资水平及制造业产业占比,可以显著提升其出口效率。