用原图-对偶图法设计内部间隔最小的自然保护区

生境破碎是导致生物多样性损失的重要原因之一,在设计自然保护区时设法减少生境破碎是提高保护区有效性的重要方法.由于经济资源或地理因素制约不可能把连续的大片土地都划为保护区时,设计一个由相互分离的几部分组成的保护区是更为现实的做法.选择地块组成内部间隔最小的保护区是减少破碎化的一个重要途径,但结合空间特征的保护区地块选择模...     

最优化设计连续的自然保护区

生境破碎是导致生物多样性损失的重要原因之一,避免生境破碎的一个有效方式是建立连续的自然保护区使物种可在保护区内自由移动。不加选择地把大片土地都转为保护区是实现连续的一个途径,但资源是有限的,应当以最优的方式分配。如何最优化设计生态上和经济上都有效的保护区成为生物保护领域一个重要议题。从一组备选地块中选择一部分组成自然保护区,这样的问题主要有两种解法:启发式方法和最优化方法。启发式方法虽然灵活且运算速度快但不能保证最优解因而可能导致稀缺资源的浪费,最优化方法保证得到的解是最优的但建模和运算存在困难。建立一个线性整数规划模型用于设计一个最小的连续保护区,用Dantzig剪切法消除循环确保形成一个连续的树,对应一个连续的保护区,检验了模型的计算效率。结果显示,模型可在合理时间内解决一个包含100个备选地块和30个物种的连续保护区设计问题,计算效率显著优于同类目的的其它方法。以美国伊利诺伊州Cache河流域11种濒危鸟类的保护区设计为例说明了该方法的应用,设计了两种情况下连续的保护区。讨论了模型的局限和数据问题。     

自然保护区空间特征和地块最优化选择方法

自然保护区是保护物种和生态系统的有效方式,用于建立自然保护区的资源却是稀缺的,这就提出这样的问题：1)自然保护区在空间上应具有什么特征才是有效的;2)如何从许多备选地块中选择一部分组成自然保护区对稀缺资源进行最优化分配。为促进物种生存繁衍,在地块选择时应考虑保护区空间特征。这篇文章综述了该领域最近的研究进展,重点介绍了结合各种空间特征的保护区地块最优化选择模型。介绍了4个主要的空间特征：1)连续,2)间隔和距离,3)边界和集约,4)面积以及核心区和缓冲区。以前用启发式算法求解这些问题,但研究已显示该法不能保证资源的最优化分配。空间特征也可用线性整数规划模拟,用最优化软件求得最优解。目前的线性整数规划模型和软件还不能有效解决大型的保护区地块选择问题,计算效率易成为实际应用的瓶颈。文章概括了我国目前自然保护区设计领域的研究状况和面临的问题,最后讨论了该领域新的研究方向。     

两种自然保护区设计方法——数学建模和计算机模拟

传统的自然保护区设计方法是打分法和Gap分析法,这两种方法简单易行但可靠性不高;地理信息系统(GIS)在保护区设计领域的应用也为人熟悉.关注近年来快速发展而国内使用不多的两种方法——数学建模和计算机模拟.数学建模主要用来从一组备选地块中选择一部分组成自然保护区,包括线性和非线性模型,用启发式算法或最优化算法求解.启发式算法具有速度快、灵活等优点,但解通常不是最优的,不能保证稀缺资源的最优化利用.最优化算法运算效率低,变量较多比如数百时就可能遇到计算困难,但解是最优的.预计两种算法都将继续发展.计算机模拟主要用于保护区评价、功能区划分、预测特定环境比如空间特征和气候变化对物种的影响等,多用启发式算法,与其它软件结合把结果以图画显示出来.两种方法特别是计算机模拟均要求保护区设计者有较强的专业知识.讨论了两种方法面临的问题和新的研究方向,至少包括:1)基础数据依然需要完善;2)一些新的因素比如动态性和不确定性如何在模型中考虑并与其它因素结合;3)气候变化预景下模拟参数如何评估和调整;4)如何协调保护与发展的关系;5)方法的实际应用需要研究者与决策者之间建立交流机制;6)多领域专家和相关利益方应有机会参与保护区设计.