地理信息系统在水生植物生态学研究中的应用

计算机技术和遥感技术(Remote Sensing; RS)的发展和应用,使大量空间数据的获得、分析和处理成为可能。遥感技术的应用能够采集大量空间位置信息和频谱信息,在计算机模型和地理信息系统(Geographic Information System;GIS)的辅助下,遥感成为观测许多生态系统,特别是宏观生态系观状态和过程的有效手段,计算机技术与遥感技术的结合使人们对于空间过程的认识,特别是对不同时空尺度上的生态学空间过程的认识在准确度和精确度上都有了极大地提高。而在计算机技术与遥感技术结合的过程中,地理信息系统起着十分重要的作用。       

个体行为变化对传染病传播的影响

为探究个体行为变化在传染病传播过程中发挥的作用,以北京市为例构建基于个体的流感传播模型,并基于此对一种信息感知的个体行为模型进行计算机模拟。结果表明,个体行为变化能够有效降低疫情峰值水平和发病率;较短的信息感知区间能提高个体行为变化对疫情发展的抑制能力。研究结果对于加深对传染病传播行为的理解及有效的风险沟通有借鉴意义。     

SWAT模型辅助下的生态恢复水文响应——以陇西黄土高原华家岭南河流域为例

生态环境问题受到了日益广泛的关注,生态恢复也在各地蓬勃开展,但生态恢复工程的开展迫切需要相关理论研究的指导.采用假定生态恢复情景的方法,在遥感和地理信息系统的支持下,利用分布式水文模型SWAT(Soil and Water Assessment Tool)对陇西黄土高原的典型流域--华家岭南河流域进行了多种生态恢复情景模型的设计,并模拟了不同生态恢复情景下径流和蒸散发的响应情况.得出:在南河流域草地比森林植被涵养水源的作用更强,模拟年均径流深比林地低9.1%,而蒸散发却高2.2%,所以南河流域生态恢复过程中种草是十分必要的.结果同时表明,应用SWAT模型进行流域尺度的生态恢复水文响应研究是可行高效的.     

基于地-空遥感耦合的冬小麦叶片氮积累量估算

利用不同冬小麦生态区同步的SPOT-5多光谱遥感影像、地面光谱数据和植株取样数据,提出一种基于波谱响应函数拟合和混合像元分解的纯净像元光谱提取方法,并对比分析了纯净像元光谱、模拟像元光谱和实测像元光谱与冬小麦叶片氮积累量（LNA）的定量关系.结果表明： 模拟像元光谱对叶片氮积累量的反演效果较好,纯净像元光谱反演效果次之,实测像元光谱最差;但基于模拟像元光谱的LNA监测模型不能直接外推至空间尺度.模型检验结果表明,基于纯净像元光谱的LNA监测模型在2个小麦生态区均具有较好的精度和稳定性,该方法综合利用了地-空遥感的优点,可以推广应用到其他不同空间分辨率和光谱分辨率的遥感数据,从而为区域性冬小麦氮素营养状况的遥感监测提供技术依据.     

气候变化对传染病爆发流行的影响研究进展

全球气候变化已影响到传染病发生、传播与变化的各个环节,从病原体及其携带者、传播途径和人体自身抵抗力等方面直接或间接影响传染病的发病趋势,从而对人类健康造成了巨大的威胁。所以加强对气候变化与传染病间关系、预测预报研究,对进一步认识、预防和控制传染病的爆发流行具有重要意义。本文首先阐述了全球气候变化对生物物种的地理分布和人类健康的影响,气候变化改变了生物物种的地理分布范围,增加了某些物种的潜在分布区域,并造成生物物侯期的改变;同时,极端气候事件成为导致种群数量波动的一个重要驱动力。气候变化对人类健康有直接和间接影响,它使得传染病发病率增加、传染病分布范围扩大、人群对疾病易感性增强。文章重点评述了气候变化对疟疾、登革热、霍乱、流行性乙型脑炎、流感、SARS、肠道传染病、鼠疫、血吸虫病等常见传染病流行机制和传播过程的影响研究进展。评述了传染病和气象因子关系分析中常用的定性和定量分析方法,传统的研究多以定性分析为主,方法较单一;目前,利用流行病学资料与同期的气象因子进行单因素相关分析、多元回归分析是常用的研究方法;主成分回归分析、逐步判别分析、灰色关联分析法、RS和GIS等方法近年来逐渐得到应用;数学建模、实验室生物学仿真实验方法是今后需强化的方向。提出了该研究领域国内外研究普遍存在和亟待解决的问题,针对目前的研究现状和存在的问题,提出了未来的研究重点和发展方向。     

湖北钉螺两个亚种核型的初步研究

在血吸虫病的传播过程中,钉螺是必不可少的一环。本文研究了湖北钉螺指名亚种和丘陵亚种的核型,结果2n均为34,本文还探讨了钉螺核型在其分类学和血吸虫病流行学上的意义。     

基于NOAA PAL数据集的地表蒸散遥感估算方法

基于NOAA AVHRR气象卫星长时间序列10 d合成的PAL数据集（分辨率8 km×8 km）以及地表能量平衡原理和“VI-T_s”方法,建立了地表蒸散的遥感估算方法,该方法不需要地面气象观测数据的支持,所需参数可直接从遥感数据反演或推算,并选择国际上著名的遥感蒸散模型——SEBS模型对新建模型进行了验证比较.结果表明：新建模型和SEBS模型模拟的地表蒸散值及其季节性变化趋势非常一致,说明新构建模型的模拟结果比较可靠,能够反映地表蒸散的实际情况.新建地表蒸散遥感估算模型可操作性强,为利用长时间序列的卫星遥感数据研究我国乃至全球地表蒸散的时空变化规律提供了一个新的途径.     

应用地理信息系统模拟森林景观动态的研究

根据地理信息系统的结构,通过数据文件的转换,把它与森林动态模型有机地结合起来,可实现对森林景观动态的模拟和预测。这种模拟方法的数据输入灵活,运行速度快,尤其是它可以获得一些以各种图表的形式输出的模拟结果。本文用文字和框图详细描述了地理信息系统的组成与结构,及森林动态模型的选择与运行方式,并以长白山森林景观为例,叙述了这种模拟方法的整个过程。     

具水平抑制及母婴垂直传播的分数阶HIV/AIDS传染病模型的稳定性研究

研究了一类具水平抑制参数及母婴垂直传播的分数阶HIV/AIDS传染病模型.在该模型中,考虑易感人群的常数输入和母婴垂直传播的影响,并引入抑制参数,以反映水平方向上预防措施的功效.本文利用分数阶微分方程理论及数值模拟方法,研究了模型平衡点的稳定性,分析了水平控制参数对HIV/AIDS传染的抑制作用及母婴垂直传播对HIV/AIDS传染的影响.     

湖北钉螺两个亚种核型的初步研究

在血吸虫病的传播过程中,钉螺是必不可少的一环。本文研究了湖北钉螺指名亚种和丘陵亚种的 核型,结果2,均为34,本文还探讨了钉螺核型在其分类学和血吸虫病流行学上的意义。     

血吸虫病传播动力学模型及其应用

目的利用Barbour双宿主模型,分析血吸虫病传播规律,给出一种求模型系数的新方法。方法应用新尚村观测资料,通过数值计算。预测人牛同步化学治疗控制措施的效果。结果该措施的短期效果显著,中期效果较好。长期较差。讨论在提高短期效果的情况下,应加强对疫区疫情的类别监控。模型的数值模拟结果显示人牛同步化疗治疗控制措施,并没有根本治愈疾病,仍存在长期流行的风险。     

入侵杂草化感作用的细胞自动机模拟研究

细胞自动机模型(Cellular Automata Model,简称CA模型)是一种能够表现系统复杂行为的模拟方法,适于研究植物群落时空动态过程.本文利用CA模型,模拟具有化感作用的外来种入侵原有物种所构成植被的过程.模型由产生化感物质的外来种和两个对化感物质敏感性不同的本地种组合成不同类型的群落,利用化感物质作用下受体物种生物活性响应模型及种子扩散负指数分布模型,模拟外来杂草和本地种分布格局的时空动态变化.结果表明,外来种可成功地完全入侵由两个对化感物质敏感的本地种构成的群落空间,但对于由对化感物质敏感的一个本地种及对化感物质具有抗性的另一个本地种构成的群落,外来种只能够与本地种共存.     

丹顶鹤越冬栖息地数学模型的建立

利用地理信息系统及遥感卫片通过建立数学模型的方法来模拟及预测盐城自然保护区丹顶鹤越冬栖息地的分布。经验证,模型的正确预测率为７２．６３％,认为模型基本上能够反映丹顶鹤栖息地的分布情况。     

心肌细胞钙波随机性研究

钙波作为一种胞内的钙释放通道相互触发而产生的连锁反应广泛存在于多种细胞.在心肌中,由于与心律失常的发生有关,心肌细胞中的钙波近年来引起广泛关注.为了在微观上研究钙波的产生和传播过程,利用激光共聚焦钙成像技术对心肌细胞中的钙波进行了成像.实验和分析发现,钙波的起始是钙火花连续随机募集的过程,因此正常细胞中钙波发生概率很低.钙波传播过程中相邻位点开放的时间间隔接近正态分布,显示传播过程具有较大的随机性.且钙波速度越慢,位点间时间间隔的离散度越高.为了进一步研究这种随机性产生的内在机制,构建了一个数值模型对心肌细胞中的钙波进行模拟.研究证明,钙释放位点开放的随机性能够完整地解释实验中观察到的钙波传播的随机行为.实验分析和数值模拟相互印证,首次明确证明,钙波起始和传播过程的随机性,并揭示了该随机性与钙释放位点开放概率的关系.     

1996—2016年松嫩平原传统大豆种植结构的时空演变

在转基因大豆冲击下,我国传统大豆种植面积大幅下降,研究大豆主产区传统大豆种植结构及其动态变化对我国大豆进出口贸易和保障国家粮食安全意义重大.本研究基于1996—2016年Landsat TM/OLI遥感影像,以遥感、地理信息系统技术为支撑,利用随机森林方法提取大豆空间分布信息,并结合景观格局指数分析松嫩平原大豆种植结构时空演变特征.结果表明: 1996—2016年,松嫩平原大豆种植面积呈波动变化;在与其他地物类型面积转换中,大豆与其他作物面积间的转换最明显;大豆斑块面积占作物总面积的比例呈先增后减特征,而斑块密度指数和分离度指数均呈先减后增趋势.松嫩平原传统大豆种植结构时空演变表现出种植面积波动变化、破碎度增加、空间分布趋于离散的特征;国内外市场及政策导向成为传统大豆种植结构变化的重要影响因素.     

一类具有多种传播途径的SIRW传染病模型的全局稳定分析

本文针对一类具有多种传播途径的SIRW传染病动力学模型进行全局稳定分析.通过两种方法来进行证明,方法一利用二次复合矩阵和极限系统理论相结合的方法;方法二利用Volterra-Lyapunov稳定矩阵与Lyapunov方程相结合的方法.两种方法均能证明当R_01时,地方病平衡点是全局稳定的.     

冬小麦高产优质高效栽培决策模拟研究

在产量和品质形成规律及投入产出效益规律基础上,应用模糊集方法,构建了一个综合的冬小麦高产优质高效栽培优化决策模拟模型.并以Window XP为平台,采用VB(Visual Basic)语言编程,建立了相应的可视化决策支持系统.实现了在不同时空、自然、社会、经济、技术条件下,进行多目标、可综合、可选择、可调控的冬小麦田间水肥管理决策的目标.通过检验证明模拟模型是可行的.     

定量遥感在生态学研究中的基础应用

生态学问题 ,特别是近来兴起的全球变化问题 ,是存在于不同时空尺度的生物与环境互作的格局和动态变化 ,对它的研究需要较大时空尺度的数据支撑 ,因此不同时空分辩率的遥感影象图就成为了这一重要的数据源。从遥感的功能出发 ,介绍了遥感应用于植被覆盖分类、生态系统参数提取及生态系统模型等方面的基础研究情况 ,试图为生态学研究提供应用遥感的思路 ,为进一步应用遥感解决生态学问题提供基础。     

外来入侵物种的风险评估定量模型及应用

预防生物入侵的一个重要手段是对外来物种进行风险评估,应用模型则是定量评估的必备方法。本文简述了常用的适生性风险评估模型,概述了诸如遗传算法、模糊包络模型、自组织特征映射网络等较新的理论方法,它们使用环境变量和物种实际分布数据,利用不同的机理模型预测物种潜在分布区。本文还综述了适用于研究物种扩散性的模型,积分差分方程模型可以模拟物种扩散行为,元胞自动机模型可以揭示种间竞争关系,景观中性模型大多用于种群动态等生态过程的研究。     

利用遥感技术实现作物模拟模型区域应用的研究进展

作物模拟模型从单点发展到区域应用时,模型中一些宏观资料的获取和参数的区域化方面出现困难,利用遥感技术将实现作物模拟模型的区域应用．文中综述了近年来遥感反演作物模型所需的地表生物物理参数的方法、利用遥感信息直接获取生物量的途径和遥感信息与作物模拟模型之间时空匹配问题等方面的研究概况,重点介绍了利用遥感技术实现作物模拟模型区域应用的3种解决方案(强迫型、调控型和验证型)及其研究进展,并讨论了目前存在的问题和今后研究的方向．