城市生态系统的动力学演化模型研究进展

从系统分析出发,对城市生态系统的动力学演化模型的发展历程、建模的方法和步骤过程、软件开发方法和目前的模型软件等进行了总结。归纳了城市生态系统的动力学演化建模的方法,主要包括模型定义、模拟、实现、验证、分析和应用等六大步骤。目前国内外用于城市生态系统动力学演化模型的主要方法有：基于数理模型的方法、生态控制论和灵敏度模型、系统动力学模型、多目标规划法等。已经开发的用于城市生态系统的动力学模拟的软件可以划分为两类：基于土地利用和交通规划的专业模型和基于系统动力学和灵敏度模型的一般软件。总结了常用的城市演化模型软件,讨论了模型的研究对象和应用范围。分析了城市生态系统的动力学演化模型建模的不确定性的来源,并指出：向宏观和微观两极化发展是城市生态系统动力学演化模型的发展趋势之一,而与人工智能和地理信息系统等新方法的集成是发展的另一趋势。城市生态系统动力学演化模型的开发前景在于对不确定性问题的定性、定量分析,而多模型的耦合和集成是发展的必然趋势。     

用度量误差模型方法编制相容的生长过程表和材积表

指出了按照常规方法建立的生长模型和材积模型不相容的原因、利用两阶段度量误差模型方法估计生长模型和材积模型的参数,进而编制相容的生长过程表和材积表．     

生态系统的天气环境模拟模型

无论对于自然的还是人为管理的生态系统,天气都是最重要的一种环境条件。用系统分析方法对生态系统进行的研究使天气模拟越来越成为非常必要的了。本文首先介绍了一个美国天气模拟模型(WGEN)的数学原理。它用马尔柯夫链和Γ-分布组成降水量子模型,产生逐日降水量。用弱平稳过程和调和分析为工具建立另一个子模型,产生逐日最高温度、最低温度和太阳辐射量。通过常规的统计学方法或灰靶白化方法可以估计模型参数。于是,就可由WGEN生出Alabama州天气模型ALWGEN和北京天气模型BJWGEN。考虑到篇幅有限,本文没有具体介绍上述估计方法,也只是扼要介绍了用Monte Carlo Bootstrap方法进行模型校验和验证的问题。最后,简单地讨论了天气模拟模型的应用。如IPM研究中的风险分析,生态系统管理决策,农业生态区域规划等课题,对天气模型都有现实的或潜在的需要。     

亲体量和环境对东海小黄鱼补充成功率的影响

补充成功率通常可用多个假说机制进行解释,模型选择方法通过选择最优模型而支持某种特定假说.然而,由于忽略模型不确定性,将单一模型结果应用到衰退种类的资源管理或许并不是行之有效的方案.本研究利用1992—2012年东海区海洋渔业统计、渔业资源监测和渔业资源同步调查获得的小黄鱼亲体量丰度、补充量丰度资料,以及同年东海北部5—8月海表温度(SST)、经向风应力(MWS)、纬向风应力(ZWS)、海平面气压(SSP)和长江径流量(RCR)等水文环境数据,采用AIC、最大校正R2和变量显著性3种独立的模型选择方法对竞争模型进行优化,根据模型选择结果探寻影响小黄鱼补充成功率的显著因素.同时,采用贝叶斯模型平均(BMA)方法,在模型不确定性假设背景下对多种变量进行了概率集成.选取平均绝对误差、均方预测误差和连续排序概率评分3种概率检验方法评估贝叶斯模型平均方法和标准模型选择方法的预报系统的整体性能.结果表明:3种模型选择方法获得的模型形式并不一致,AIC选择的预测变量有亲体量和经向风应力,变量显著性方法为亲体量,最大校正R2为亲体量、经向风应力和长江径流量.亲体量与补充成功率为显著负线性关系(P<0.01),表明种群可能通过自相蚕食、饵料竞争等过度补偿效应控制补充成功率;经向风应力强度和长江径流分别对补充成功率有近似显著的正效应(P=0.06)和负效应影响(P=0.07).在平均绝对误差和连续排序概率评分分析指标中,贝叶斯模型平均方法均最小,变量显著性方法最大,最大校正R2模型在均方预测误差中估计精度最高.基于贝叶斯模型平均的亲体-补充量集成预报不仅可以提供精度较高的预报均值,而且可以通过概率分布定量评价模型预报的不确定性.     

运用“假说”开展生物膜模型建构活动的教学实践

模型和模型方法是高中生物学课程的基本内容之一。理解模型和领悟模型方法的重要方式是开展模型建构活动。这一活动应该是教师主导的、全体学生积极参与的探究性活动。提出假说、发展完善假说是这一活动的关键。     

生物新课程教学中数学建模理论的思考

<正>我们所说的模型主要可以分为两大类,即形象模型(也叫实物模型)和抽象模型(包括概念模型、模拟模型和数学模型)。而模型方法就是把舍去研究对象(原型)的一些次要的细节、非本质的联系,以简化和理想     

大鼠心肌梗死模型构建和评价方法的改良

目的 优化和改良大鼠心肌梗死模型的构建和评价方法,提高模型的可靠性和稳定性.方法 取雄性SD大鼠结扎左冠状动脉前降支建立心肌梗死模型,在模型的构建过程中从麻醉、插气管、保温、手术操作、术后护理等环节进行优化和改进,并观察不同的麻醉方法和术后时间对心肌梗死程度的影响,用不同的染色方式进行心肌梗死模型的评价.结果 对比大鼠心肌梗死模型构建过程中各组大鼠麻醉时间、术后恢复以及心肌梗死面积的结果,戊巴比妥钠是更合适的麻醉药;结扎手术后时间对模型心肌梗死范围无明显影响（P＆gt;0.05）,但心肌缺血危险区面积随术后时间的延长明显减少（P〈0.01）;TTC与依文思蓝双重染色相对TTC染色能明显观察到心肌缺血危险区和梗死区范围.结论 优化和改进后的大鼠心肌梗死模型,提高了动物福利,制备和评价方法更加客观准确.     

利用遥感数据优化物候模型时样本选择的新方法

植被物候模型是生态系统模型的重要组成部分, 其精度对准确地模拟陆面和大气之间的能量和物质交换具有重要意义。利用遥感获取空间物候信息并与气候数据进行耦合分析是在中亚干旱区等地面物候观测数据缺乏的地区构建物候模型的重要方法。为减小混合植被像元和气候数据资料的内在误差及二者在空间尺度的不匹配对物候模型构建产生的影响, 该研究提出一种在气象站点周围选取满足规定规则集的“代表植被类型像元”作为样本点的选择方法, 以代表植被类型像元的遥感物候数据和气象站点数据为基础, 结合经典物候模型和改进物候模型, 在粒子群优化算法支持下, 分别以独立的拟合与评价样本数据, 完成了荒漠草原植被与落叶阔叶林的模型拟合与评价。研究发现中亚干旱区荒漠草原植被的最优模型为温度-降水修正模型, 落叶阔叶林的最优模型为替代模型。通过此方法模型总体精度在8-10 d左右。结果表明此方法在气候数据和植物物候空间匹配方面有改进, 有助于提高物候模型精度。     

具有竞争和阶段结构的Lotka-Volterra扩散模型稳定性分析（英文）

研究一类具有竞争和阶段结构Lotka-Volterra扩散模型,并由线性化方法和Lyapunov函数方法给出了该模型正平衡点局部和全局渐近稳定的条件.     

湿地水文生态学模型的理论与方法

定量模拟生态模式与水文机制间的关系是当前生态学、水文学和湿地科学的一个热点研究领域。本文介绍了湿地水文生态学的概念、多学科理论体系以及跨学科特征,概括了湿地水文生态模型构建原理与方法,及国内外研究进展和特点。分析了湿地水文生态模型存在的尺度冲突、模型变量选择与模型不确定性,缺少有效校验方法等主要问题。指出湿地水文生态模型未来发展中与新兴交叉学科和地学信息技术耦合的特征由当前数学模型为主逐步过渡到物理模型的趋势。本文还以内陆平原淡水湿地为例,构建了以生境湿度特征为核心的湿地水文生态概念模型,同时设计了一个在集水区尺度上基于RS和GIS方法的湿地水文生态模型范式,以便于增加对此类模型的理解和认识。     

基于序列拓扑和二阶隐马尔可夫模型的跨膜蛋白亚细胞定位预测

现有蛋白质亚细胞定位方法针对水溶性蛋白质而设计,对跨膜蛋白并不适用。而专门的跨膜拓扑预测器,又不是为亚细胞定位而设计的。文章改进了跨膜拓扑预测器TMPHMMLoc的模型结构,设计了一个新的二阶隐马尔可夫模型;采用推广到二阶模型的Baum-Welch算法估计模型参数,并把将各个亚细胞位置建立的模型整合为一个预测器。数据集上测试结果表明,此方法性能显著优于针对可溶性蛋白设计的支持向量机方法和模糊k最邻近方法,也优于TMPHMMLoc中提出的隐马尔可夫模型方法,是一个有效的跨膜蛋白亚细胞定位预测方法。     

作物品种间杂种优势遗传分析的新方法

本文提出了分析双列杂交试验资料的两个遗传模型。第一个模型包括加性、显性和母体效应;第二个模型只包括简单的加性和显性效应。还介绍了分析杂种优势、估算遗传方差分量以及预测遗传效应值的相应统计分析方法。用所介绍的遗传模型和分析方法以及常用的Griffing配合力分析方法,分析了棉花6个品种双列杂交的产量性状,并进一步比较了不同方法的分析结果。采用本文所介绍的遗传模型和分析方法,可以克服用Griffing的配合力模型及其方法分析杂种优势和配合力遗传表现所存在的局限性。     

基于突变理论的广义生物系统模型的定性分析

根据生物动力学原理和生态毒理学原理,在折叠突变模型的基础上建立了一个受农药控制的广义生物系统模型和相应的扰动模型.由微分方程定性理论对前者的平衡点进行定性分析.同时应用奇异扰动方法来分析后者,并对二者进行比较.利用模型仿真来验证结论的合理性.     

墒情诊断模型的评价

对6个模型进行系统评价的目的是为模型优选提供理论、方法和参数依据。采用优选模型比例、验证方法指标、验证方式指标和异常值指标4项指标对6个独立墒情诊断模型进行了综合评价。结果是:模型优先顺序为差减统计模型、间隔天数统计模型移动统计模型比值统计模型统计模型平衡模型;逐日模型好于时段模型。合格率高的模型包括4个特征,即自变量数量不超过3个、自变量相对独立、模型能处理不固定监测天数、人为不决定参数。按监测点建模的6个独立模型都可以单独使用,解决了模型不通用的问题;可以实现逐日诊断和预测,方便与遥感信息、作物长势信息等实时匹配;差减统计模型和间隔天数统计模型精度最高,前者是基于质量守恒定律的统计模型,后者有效地解决了间隔天数不固定所带来的预测误差。     

不同林分起源的相容性生物量模型构建

目前为止已有不同方法构建生物量相容性模型,但不同林分起源的生物量相容性模型很少报道。针对此问题,以150株南方马尾松(Pinus masson iana)地上生物量数据为例,利用比例平差法和非线性联立方程组法建立不同起源地上生物量以及干材、干皮、树枝和树叶各分项生物量相容的通用性模型。根据分配层次不同,两种方法又各自考虑总量直接控制和分级联合控制两种方案。从直径、树高、地径、枝下高和冠幅5个林分变量中选取不同的变量构建一元、二元和三元生物量模型,并利用加权最小二乘回归法消除生物量模型中存在的异方差性。结果为:比例平差法和非线性联立方程组法都能有效保证各分项生物量总和等于总生物量,模型预测精度满足要求。总体而言,非线性联立方程组方法比比例平差方法精度高,同时两种方法中总量直接控制法比分级联合控制法预测效果好;各分项生物量模型本身作为权函数能有效消除异方差;各分项对应的三元生物量模型预测精度最高,其次是二元生物量模型,最低是一元生物量模型,但这些差异不是很大。总之,为权衡考虑模型预测精度和调查成本,建议把直径和树高作为协变量利用总量直接控制非线性联立方程组法对不同起源生物量建模。     

壤中流模型研究的现状及存在问题

对国内外壤中流模型与模拟进行了较为系统的介绍,并针对这些模型提出了一种壤中流模型分类的方法,即根据模型所依据的主要原理将壤中流模型分为三大类：１）Ｒｉｃｈａｒｄｓ模型;２）动力波模型;３）贮水泄流模型．Ｒｉｃｈａｒｄｓ模型又可分为一维Ｒｉｃｈａｒｄｓ模型、二维Ｒｉｃｈａｒｄｓ模型和三维Ｒｉｃｈａｒｄｓ模型;贮水泄流模型又可分为动力贮水泄流模型和Ｂｏｕｓｉｎｅｓｑ贮水泄流模型．同时,将这３类模型进行对比,指出了它们各自优点和不足．     

森林-农业景观格局变化的社会-生态系统模拟模型方法进展

社会-生态系统（SES）模拟模型是景观格局分析和决策的有效工具,能表征景观格局变化的社会-生态效应及景观决策的复杂反馈机制。文献综述了森林-农业景观格局的SES模型方法进展发现：（1）多数模型对景观过程与社会经济决策的反馈关系分析不足;（2）应集成多种情景模拟和景观效应分析方法,完善现有SES模型的理论方法基础;（3）通过集成格局优化模型和自主体模型会有效改进SES模型功能,具体途径包括：集成情景-生态效应的景观格局模拟方法、完善景观决策的理论基础、加强集成模型的不确定性分析、降低模型复杂性和综合定性-定量数据等。研究结果有助于理解多尺度森林-农业景观格局在社会-生态系统中的重要作用,能更好地支持跨学科集成模型开发与应用。     

血管性痴呆动物模型制作方法的改良

目的对大鼠血管性痴呆双侧颈总动脉永久性结扎模型（permanent bilateral common carotid arteryocclusion,2VO）进行改良,以提高模型动物存活率。方法采取改良造模方法（间隔7d分2次结扎双侧颈总动脉）和传统的2VO方法（同时结扎双侧颈总动脉）建立血管性痴呆模型,观察并比较2种方法大鼠的存活率、学习记忆能力改变及病理形态学变化。结果术后7 d,改良模型组动物存活率（86.7%）明显高于传统模型组（40.0%）（P〈0.05）。术后8 w与12 w,与假手术组比较,两种方法模型组逃避潜伏期均明显延长（P〈0.05）,而改良法与传统法造模组之间相比较无显著性差异。HE染色显示：改良法与传统法造模组的大鼠海马区神经元有相似程度的明显变性、坏死和凋亡。结论 2VO改良造模法是降低大鼠血管性痴呆模型动物死亡率的成功方法,值得进一步研究、推广。     

医用数学模型的格式化与显示

本文介绍医用数学模型格式化的方法,为了显示模型连续解的图象和计算机处理过程,文中提供了一些典型的格式化模型.采用数学推理手段将数学模型变换为可被模拟电路及数字电路所接受的模式,就成了格式化模型．实验结果表明,该方法是行之有效的．     

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。