基于投影寻踪的城市生态系统健康评价

掌握城市生态系统的健康水平,对城市实施可持续发展具有重要意义.采用一种新型的多指标数据处理方法-投影寻踪模型,选取典型指标,利用基于实数编码遗传算法优化求取最佳投影方向,对广州市2000年、2005年的城市生态系统健康状况进行评价.评价结果表明:2000年,广州市对应的等级值为2.95,处于亚健康状态,符合其客观状况,该结果与采用模糊综合评价法所得结论一致;2005年,广州市对应的等级值为3.48,仍处于亚健康状态,但其等级值大于2000年的数值,等级值在增大,表明经过5a的建设,广州市的生态系统健康状况在不断好转.此外,与模糊综合评价法相比,该模型能精确地刻画出生态系统的具体健康水平,具有较高的评价精度和区分度.     

投影寻踪模型在区域生态环境质量评价中的应用

大量相关因子的简化和降维处理是生态环境质量评价的关键问题之一。而投影寻踪模型可将多个指标投影到线性空间,实现指标的降维处理。本文以巢湖流域生态环境质量综合评价进行了实证分析,巢湖流域生态环境质量为3级,其中合肥市和六安市所属区域生态环境质量为3级,巢湖市为4级。研究表明,应用投影寻踪模型进行区域生态环境质量评价人为干扰少,操作简便,便于在生产实践中应用,为区域生态环境质量评价提供了一条新途径。     

基于投影寻踪法的武汉市“两型社会”评价模型与实证研究

为克服现有“两型社会”评价中存在的主观性强、不易处理高维数据等缺陷,提出了基于投影寻踪法的武汉市“两型社会”评价新方法。从资源、环境、经济、社会四个子系统出发,构建了武汉市"两型社会"评价指标体系;选取武汉市2000-2009年数据作为样本,将多维评价指标值投影为一维投影数据;引入加速遗传算法,优化投影指标函数寻求最佳投影方向;根据投影值大小对武汉市2000-2009年“两型社会”发展状况进行比较,利用最佳投影方向信息研究了各个指标对武汉市”两型社会“发展的影响程度。研究结果表明,2000-2009年,武汉市“两型社会”建设呈现出良好的发展态势,建成区绿化覆盖率、人均公共绿地面积、第三产业增加值占GDP比重、空气质量优良率、每千人口医院床位数、工业用水重复利用率、每万人在校大学生人数、单位GDP能耗、每万人拥有公共交通车辆等指标是武汉市“两型社会”建设的重要驱动因素。对此就武汉市建设“两型社会”提出了对策和建议。最后,指出投影寻踪模型为城市"两型社会"发展综合评价提供了一种值得探索和尝试的新方法。     

基于投影寻踪理论的稻飞虱发生程度预测模型

稻飞虱发生程度与相关气候因子的数据大多具有高维非正态、非线性特征,采用统计预测法会出现预测效果的不稳定,采用人工神经网络预测模型需要较多的训练样本.投影寻踪模型把高维数据投影到低维子空间上,对数据结构进行分析,一定程度上解决了非线性、非正态问题.本文建立了浙江省新昌县单季晚稻稻飞虱主害代发生程度的投影寻踪预测模型,并与BP神经网络模型、线性回归模型的预测结果进行了对比.结果表明:投影寻踪模型优于BP神经网络模型、线性回归模型;投影寻踪模型的历史符合率和预测准确率均为100%;BP神经网络模型历史符合率达到100%,但预测偏差较大;线性回归模型历史符合率和预测偏差均较大.可见,投影寻踪模型在稻飞虱发生程度的预测上具有较好的应用前景.     

中国天然草地植被生长气象条件评价模型

应用模糊数学方法,构造了影响中国天然草地植被生长的光、温、水函数;通过光、温、水评价结果之间的"与"运算,建立了天然草地植被生长气象条件综合评价模型;采用积分方法,反映草地植被任意时段气象条件的时间累积影响效应;通过气象条件指数的年际对比,评价草地植被生长气象条件的优劣;最后,利用上述模型计算了2005年和2006年中国天然草地植被月、季以及主要生长期气象条件指数,并进行了对比分析、应用和效果检验。结果表明,2年不同时间尺度的气象条件指数对比结果能够客观地反映2006年中国天然草地植被生长气象条件的优劣分布,与实际产草量、株高的对比结果基本一致,应用效果较好。     

基于改进投影寻踪的海洋生态环境综合评价

为了克服现有的海洋环境评价中存在的主观性强、不易处理高维数据的缺陷,提出了基于改进投影寻踪模型的海洋环境评价新方法.该方法利用改进蚁群算法实现了投影寻踪技术,将方案的多维评价指标值投影为一维投影数据,并据投影值大小对样本进行综合评价.工程应用实例表明,该模型易于决策,具有很强的客观性、适用性和可操作性,为海洋生态环境评价提供了新的技术工具.     

基于改进的投影寻踪的森林生态系统生态价位分级模型

针对投影寻踪技术计算过程复杂、编程实现困难等缺陷,提出采用改进单纯形法直接优化投影寻踪技术的投影函数和投影方向,从而简化了投影寻踪技术的实现过程,克服了目前投影寻踪技术编程实现困难、搜索时间长及投影方向难以最优化等缺点.提出了基于改进单纯形法的投影寻踪技术的森林生态系统生态价位分级模型.利用该模型可把各森林生态系统多维分类指标综合成一维投影值.投影值越大表示该森林类型生态服务价值越大.根据投影值大小可对森林生态系统样本集进行合理分级.实例分级结果表明,直接由样本数据驱动的改进的投影寻踪森林生态系统生态价位分级模型用于生态价位分级,简单可行,具有较强的适用性和应用性;可操作性强,其优化时间及投影函数值分别为传统投影寻踪技术的34%和143%;投影寻踪效果很理想,可广泛应用于生态学、生物学及区域可持续发展研究中各类非线性、高维数据分级与评价.     

基于投影寻踪的珠江三角洲景观生态安全评价

区域景观生态安全是生态安全的重要组成部分,对于国家安全和社会可持续发展具有重要影响。以1990年和2005年珠江三角洲Landsat5TM和Landsat7ETM+遥感数据为基本数据源,选取聚集度、景观破碎度、景观形状指数、Shannon多样性指数,并构建了景观脆弱度指数和景观安全邻接指数,对研究区景观空间格局变化进行对比分析。在此基础上,利用基于遗传算法的投影寻踪方法,计算景观生态安全指数,评价研究区的景观生态安全状况。结果表明:(1)从1990年到2005年,珠江三角洲9市的聚集度、破碎度、景观形状指数和Shannon多样性指数变化不大,而景观脆弱度和景观安全邻接指数变化显著,9市的景观脆弱度都呈现减少趋势,而9市景观安全邻接指数都呈增加趋势。(2)从1990年到2005年,珠海和惠州两市景观生态安全状况一直保持良好,而东莞和中山两市的景观生态安全值一直较低;除佛山和广州两市景观生态安全状况略有提高外,其它7市景观生态安全值都有一定程度的减小,其中以肇庆市降低最多。珠江三角洲地区经济高速发展,人为活动剧烈,利用投影寻踪方法构建景观生态安全指数,评价高强度发展区域的景观生态安全状况是有效、可行的。     

自由搜索算法的投影寻踪模型在湿地芦苇调查中的应用

针对传统湿地芦苇调查统计方法中的问题,建立了基于自由搜索的投影寻踪模型,将芦苇的生理特征指标和环境因子指标作为投影指标构建了投影指标函数,通过自由搜索算法优化得到最佳投影方向,由最佳投影指标函数来反映各类芦苇的特征,避免了人为赋予权重的干扰,客观性强,数学概念清晰,并在博斯腾湖芦苇调查统计中进行了应用,结果表明：博斯腾湖芦苇的种类及群落特征没有发生显著的变化,在8个环境因子中水质及水量是影响芦苇产量的主要环境因子,土壤有机质对芦苇产量的影响最小;通过实际应用表明模型应用效果较好,为湿地芦苇资源调查及湿地芦苇的生态保护提供了新的思路。     

天然草地合理利用的判别模型研究

天然草地具有资源和生境的双重功能 ,合理利用与否直接关系着资源的可持续性及生态环境的优劣。在短花针茅荒漠草原群落 ,实地观测研究了建群种短花针茅、优势种无芒隐子草和碱韭的枝条密度、单枝重及株丛枝条数目对不同放牧制度的响应 ,初步建立了草地合理利用的判别模型。不同放牧制度下植物的枝条密度、单枝重存在差异 ,轮牧区植物的单枝重高于自由放牧区 ,枝条生长也较优越。株丛单枝重与枝条数目之间负相关 ,单枝重随枝条数目的增加最终出现负增长。绝对不利用会造成草地资源的浪费 ,并且对植物的生长不利。轮牧实现了草地资源的合理利用 ,同时加强了草地的生态功能     

基于投影寻踪回归方法对李小食心虫种群空间格局的分析

基于投影寻踪回归方法,对李小食心虫Grapholitha funebrana在美国杏李上分布的多维数据进行投影降维和寻优处理,结果表明美国杏李园李小食心虫的空间分布与美国杏李的方位和层次有密切关系,李小食心虫的幼虫主要聚集在美国杏李的中部和外部,并以东面和北面为重,南西两面和内部轻。在方位层次和方位上对李小食心虫的密度进行预测,预测结果与真实值符合优度较高。基于投影寻踪回归方法可以减少因变量太多所带来的误差影响,自变量越多估计值越精确变量之间微小的差距都能显示出很高的权重值。     

北方牧区草地资源分类经营机制与可持续发展

草地是畜牧业生产和生态保护的重要资源.在短期经济利益的驱动下造成北方牧区草地大面积退化和荒漠化、生产力下降、自我恢复能力降低、水土流失加剧和涵养功能减弱,对牧区经济发展、社会稳定和生态安全构成了威胁,严重影响着草地畜牧业的可持续发展.以新疆阿勒泰为例,依据草地资源的生产经济性能、生态服务价值重要性和季节放牧利用特征,构建了基于GIS 技术的草地生产力指数、草地生态服务价值指数和草地资源分类经营的功能分区模型,建立以主导功能和时空格局为主的草地资源分类经营调控机制,将阿勒泰牧区的草地从空间上划分为经济功能区、混合功能区和生态功能区.结果表明:(1)经济功能区,以获取最大的经济效益为目的,面积约648.69万hm2,占总可利用草地面积的65.8%,主要分布在平原荒漠;(2)生态功能区,以生态保护和社会效益为目的,面积约136.4万hm2,占总可利用草地面积的13.9%,主要分布在平原荒漠草原、山地草原、高寒草甸;(3)混合功能区,在适度利用条件下,生态效益与经济效益并重,面积约200.1万hm2,占总可利用草地面积的20.3%,主要分布在山地草原化荒漠、山地草甸草原、平地草甸、山地荒漠草原、山地草甸和高寒草原.通过对草地资源的分类经营,将畜牧业生产重心转向经济功能区,转移生态功能区的放牧家畜,减轻混合功能区的放牧压力,形成草地资源在功能、系统、时序和空间的耦合结构,实现牧区草地资源利用的可持续发展.     

陕北天然草场的类型研究

对陕北天然草场的植物种类组成,地域分布和群体生产力进行了调查和分析,将本区草场资源划分为6个类型,干草原草场,草甸草原草场,草本半灌木草场,灌木草丛草场,低湿地草甸草场及农林隙地杂类草草场,根据各类草场利用中存在的问题,提出了合理开发和改良的措施。     

天然高寒草地转变为燕麦人工草地对土壤线虫群落的影响

为查明高寒草地上种植燕麦(Avena sativa)对土壤线虫群落的影响,于2014年7、9月用土钻法和湿漏斗法(Baermann法)对西南民族大学青藏高原畜牧业高科技研发示范基地内燕麦地(Oat grassland,OG)和天然草地(Natural grassland,NG)的土壤线虫群落进行调查。共分离土壤线虫10179条,隶属于2纲8目50科143属,平均密度477条/100g干土。燕麦地与天然草地土壤线虫群落结构具有明显差异,影响群落结构的主要类群为拟丽突属(Acrobeloides)、原杆属(Protorhabditis)、丝尾垫刃属(Filenchus)和盘旋属(Rotylenchus),但不同月份间存在差异。燕麦地的土壤线虫群落密度、食细菌线虫密度、食真菌线虫密度和自由生活线虫成熟度指数(MI)均显著高于天然草地(P<0.01;P<0.05;P<0.001;P<0.01),植物寄生线虫成熟度指数(PPI)则显著低于天然草地(P<0.05)。两种草地7月份的土壤线虫群落类群数和香农多样性指数(H′)均显著低于9月(P<0.05),仅燕麦地...