基于遗传算法的土地利用优化：NSGA-Ⅱ和NSGA-Ⅲ的对比研究

土地利用优化通常要兼顾不同群体的多种要求,理论上是复杂的超多目标(4个及以上)优化问题。但实际操作中却往往被简化为多目标(2—3个)优化问题,通过一种流行的多目标优化算法第Ⅱ代非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)求解。究其原因是对超多目标优化算法认知的缺失和与多目标优化算法理论对比的匮乏。对NSGA系列中应用最广泛的多目标优化算法NSGA-Ⅱ和最新提出、面向超多目标优化的算法NSGA-Ⅲ进行探究,从理论和实验两方面对Ⅲ和Ⅱ进行对比,从而探究二者进行土地利用优化时的优劣。在理论上,对比两种算法原理的异同。在实验中,分别设计多目标(3个目标)和超多目标(13个目标)土地利用优化问题,利用两种算法进行求解。对实验结果采用四层架构、六大指标进行全面评价,以对比两种算法的可用性。理论对比发现,两个算法只有种群多样性保护的方法不同,其中NSGA-Ⅲ是基于与固定的参考点的距离,而NSGA-Ⅱ则是基于相邻解间的距离。通过实验对比发现,NSGA-Ⅲ在超多目标优化时运算速度快,且产生的最优方案实用价值更高,NSGA-Ⅱ在算法的有效性方面更有优势。     

利用花粉—气候响应恢复察素齐泥岩部面全新世古气候的尝试

利用共向应面模型进行古气候重建是通过将化石花粉数据与花粉－气候响应模型进行相似对比分析来实现,研究结果表明,在内蒙古中部地区１万年来经历了凉湿期→冷暖干湿剧烈波动期,且有显、温干的气候组合→全新世温暖期→气候波动期的气候变化。     

利用花粉-气候响应面恢复察素齐泥炭剖面全新世古气候的尝试

利用花粉气候响应面模型进行古气候重建是通过将化石花粉数据与花粉气候响应面模型进行相似性对比分析来实现的,研究结果表明,在内蒙古中部地区１万年来经历了凉湿期→冷暖干湿剧烈波动期,且有凉湿、温干的气候组合→全新世温暖期→气候波动期的气候变化。经与传统、常规直观分析方法对比,利用响应面模型恢复的古气候数据基本上与采用常规方法得到的结论相符,但它能够提供更多的气候变迁细节,且能提供定量的古气候数据,便于据此检验全球变化模型的可靠性及可信度。据此可以认为,利用响应面恢复古气候是很有前途的一种新方法,对于两种方法所得结论的矛盾之处,还需要在增加用于建模的表土花粉数据的基础上继续进行研究     

中国地层花粉数据集

地层孢粉数据是古植被和古气候重建等古环境研究的重要基础。孢粉数据库推动古环境研究从点到区域和全球尺度,从定性到定量,从而实现在大空间尺度和长时间序列上探索植被、气候和人类干扰的相互关系,以更好地理解地球系统的演变。该数据集整合了全国第四纪末期(5万年以来)共372个地层花粉序列,涵盖790个花粉类群,样点分布于中国30个省级行政区与领海。数据集包含地层花粉采样点的地名、经纬度坐标和海拔高度、数据来源、样品类型、沉积物长度、样品数量、测年方法及测年数量、时间跨度和参考文献,以及每个采样点的花粉含量百分比。数据主要来源于20世纪80年代至今。采样点集中分布在温带和亚热带森林、温带草原和荒漠以及青藏高原高寒植被区域;在深海到青藏高原不同海拔高度都有分布,但集中在海拔2 000 m之下。按照数据来源区分,原始数据样点178个,占47.8%;数值化数据194个,占52.2%。按照样品类型分类,多数样点为湖泊样品(151个)、冲积物/洪积物样品(99个)与泥炭样品(67个),占总样点数的85.2%。年代测定的主要方法为放射性碳同位素手段(占样品总数的93.8%),大部分记录有2–10个测年数据。采...     

内蒙古中部表土花粉研究

采用花粉百分含量分析和主成分分析方法对内蒙古中部表土花粉与植被的关系进行了对比研究 ,探讨了草原花粉组合的特点及其形成原因。研究发现 ,草原区表土花粉以藜科和蒿属 ( Artemisia)为主 ,并以前者占优势地位 ,麻黄属 ( Ephedra)亦较常见。草原区植被的 A/C(蒿属 /藜科 )值较干旱区草原植被为低 ,分布规律也较干旱区复杂 ,但仍能反应干旱程度的差别 ,而且还反映了草原植被的退化程度。松属 ( Pinus)和桦属 ( Betula)的花粉在个别样品中占有较大比例 ,是环境噪音 (指外源性的、超代表性的花粉 )的主要来源。不同植被类型在花粉组合上各有特点 ,可以从花粉百分含量的数量特征上进行区分。在研究中还发现草原区的严重退化在花粉组合上具有明显表现     

内蒙古大青山DJ钻孔全新世古植被变化指示

DJ孔中含有丰富的花粉 .剖面中花粉沉积率最高可达 2 0 0 0 0粒· cm- 2 · a- 1以上 .最低仅为 80～ 90粒·cm- 2 · a- 1.从花粉组合中可以发现 ,乔木花粉含量相当丰富 ,尤其在 90 0 0～ 2 5 0 0 a BP更是如此 ,乔木花粉最高可达 80 %以上 ,一般都多于 5 0 %.乔木主要种类为松属 Pinus 、桦属 Betula 、云杉属 Picea 、冷杉属 Abies 、鹅耳枥属 Carpinus 、栎属 Quercus 、榆属 Ulmus 等十几种类型 .草本和灌木花粉以蒿属 Artemisia 最为丰富 ,最多可达 80 %以上 ,其次为麻黄属 Ephedra 、藜科 ,此外还包括菊科、禾本科、豆科、唇形科、白刺属 N itraria 、蓼科、毛莨属、唐松草属 Thalictrum 、伞形花科、石竹科、莎草科等共 2 7个科属的花粉 .同时发现蕨类孢子、水生植物花粉和藻类植物 .根据花粉在钻孔上的变化 ,结合花粉沉积率进行样品的有序聚类分析 ,自下而上将 DJ孔分为 5个花粉组合带 .约 630 0 a BP和 5 1 0 0a BP前后 ,出现两个花粉沉积率的高峰值 ,630 0 a BP反映相对温湿时段 .与此相反 ,5 1 0 0 a BP则反映一个相对温干的时段 .通过对 DJ孔化石花粉高分辨分析和现代表土花粉资料的研究表明 ,内蒙古中部气候和植被变化不仅存在千年、百年尺度的波动 ,同时存在更短时间尺度、较     

花粉—气候因子转换函数建立及其对古气候因子定量重建

以中国北方215块表土孢粉样品分析结果中的13种花粉类型与4种气候参数为基础资料建立花粉-气候因子转换函数。同时选取内蒙中部调角海子DJ钻孔岩芯高分辨率孢粉分析结果为材料,定量重建该地区10000～2100 a BP古气候因子数值特征。研究结果表明:内蒙古调角海子地区进入全新世后温湿状况较前全新世有了明显好转,在中全新世形成最为良好的气候要素组合。最高年平均温度比现在高4℃左右,最低年平均温度比现在低2℃左右。7月份和1月份平均温度的分析结果表明,1月份平均温度变化趋势较7月份的更接近年平均温度的变化趋势,说明该地区冬季温度占主导地位。在气候转折时期,气温和降水随时间的变化梯度明显加强,波动幅度为4～5℃。     

基于文献计量和遗传算法的土地利用优化研究进展

以Web of Science数据库中1999—2022年(截止2022年1月22日)关于遗传算法与土地利用的164篇英文和27篇中文文献为数据源,基于文献计量方法,对每年中英文发文量、文献来源国家、中英文文献学科方向、中英文载文期刊进行分析,探究基于遗传算法的土地利用优化的总体研究概况,然后利用CiteSpace软件对作者和研究机构合作网络、关键词共现网络和文献共被引网络进行可视化,分析研究热点。研究发现,(1)基于遗传算法的土地利用优化研究整体呈上升趋势,中国(包括港澳台地区)、美国、伊朗是发文量前三国家,研究属于环境、地理和规划的交叉领域。(2)研究者间形成了2个较大规模的合作网络和众多中小规模的合作网络,处于核心地位的研究机构来自发文量前十的国家。(3)绿色基础设施是重要的研究对象,多目标优化是主要的优化模型,与其它技术,如粒子群算法的结合和对比为重要的研究方向。(4)风力能源规划、自然环境保护、海绵城市规划、生物多样性、交通规划、规划支持系统构建是重要的研究内容,主要的研究方法包括带约束的多目标优化和空间优化模型。