基于BP-CA的海滨湿地利用空间格局优化模拟研究——以大丰海滨湿地为例

论文运用BP神经网络与CA耦合模型,遴选出驱动滩涂开发的自然、经济、社会方面的23 个空间变量,借助Matlab 平台,构建了海滨湿地利用空间格局模拟模型。利用盐城大丰海滨1988、2002 和2009 年三期遥感影像,及相应年份人口经济数据,根据格局优化模拟思路,先使用湿地功能生态位模型诊断出历史过度开发区域,再训练合理开发转换规则,最后仿真出2016 年大丰海滨湿地利用的空间优化格局。模拟中依据目标年覆被数量结构,限定训练样本随机抽取比例,提高了1 万个样本的有效信息量;通过对比不同BP隐藏层节点数时的模拟精度,确定“23-13-8”和“23-17-8”分别为两组实验的最优BP结构;使得模拟效率提升,仿真总体精度高于93.6%。研究表明,近些年大丰海滨湿地覆被类型间的演替趋于频繁,自然湿地年开发速度明显加快,开发重心不断东移,呈现出向海“滚动开发”的特征。建议放缓两大保护区核心区周边的无序开发,推进大丰港附近滩涂的有序围垦。     

全尺度人工湿地中植物多样性对生产力与多样性效应的影响

在中国东南部的全尺度复合垂直流人工湿地中开展2年的植物多样性实验,以研究植物多样性（包括植物物种丰富度和植物组成）对群落生产力与多样性效应（即互补效应、选择效应和净多样性效应）的影响及其产生机制。结果表明,2007年物种丰富度与群落生产力呈线形正相关,而2008年显著的单峰格局,其关系式为：y=-0.213x2＋3.455x＋15.192（R=0.215）。2008年物种丰富度与互补效应呈显著地线形负相关,而2007年呈单峰格局,其关系式为：y=-0.389x2＋6.974x-10.707（R=0.247）,而且2007年与2008年的互补效应与生产力都呈显著的正相关,表明互补效应对生产力的提高有重要作用。然而,2007年与2008年物种丰富度与选择效应之间均没有显著相关性,且选择效应与群落生产力之间也没有显著相关性,表明选择效应对生产力的提高作用不显著。2007年与2008年中物种组成对生产力、互补效应、选择效应与净多样性效应均有显著影响,说明人工湿地的植物配置对其生态系统功能的维持尤为重要。2008年物种丰富度与净多样性效应呈极显著地线形负相关,而2007年呈显著单峰格局,其关系式为：y=-0.329 x2＋5.968 x-12.659（R=0.234）,这种趋势主要是由于植物多样性-生态系统功能关系的影响因素（如物种的竞争力和生态位）在2年中有所变化。同时,2007年与2008年的多样性净效应与生产力都呈显著正相关关系,表明生产力与多样性净效应的变化趋势是同步的。与抽样效应假说不同的是,本实验中单种最高产物种（芦竹）在混种时没有表现出高产,主要是由于生长的分配、资源的竞争力与环境的变化等。     

近30年来扎龙湿地丹顶鹤繁殖种群空间格局及动态

种群空间格局是种群生态学和空间生态学的核心问题之一。采集扎龙湿地1981—2008年丹顶鹤种群巢址定位数据,采用平均中心模型和最近邻体分析等方法研究了该研究区丹顶鹤种群空间分布格局及其动态,探讨了变化的原因与机制。结果表明:近30 a间,空间格局总体分布由研究区域核心区中部转移至西南部,再转移至东北区域,丹顶鹤个体间的离散程度经历了逐渐增大→逐渐减小→迅速增大→逐渐减小的过程,各时期空间分布型均为聚集分布,但不同时期聚集强度差异明显。生境条件的剧烈变化,即湿地缺水加剧以及人类活动干扰(如湿地内修建的各种大型工程)是导致丹顶鹤空间格局变化的主要原因,突发性干扰(如火灾)对空间格局也产生了极大的影响。     

安徽沿江地区洪涝灾害风险的空间格局演变

实现区域可持续发展,需要准确了解区域洪涝灾害风险演变规律。利用安徽沿江地区1990年和2007年的气象、社会经济等数据,评价了其洪涝灾害风险,绘制了洪涝灾害风险指数图和风险等级图,分析了洪涝灾害风险演变规律。研究表明:1990-2007年间研究区的洪涝灾害风险在时空分布格局上发生了显著变化。低风险区和高风险区的面积减小,而较低风险区、中等风险区和较高风险区的面积在增大;风险整体在增大,区域内部差异减小,但不同地区风险增减不一;风险景观形状指数减小,斑块形状趋于复杂,聚集度和分离度均增大,人为活动影响在逐步增强。该研究可为沿江地区制定规划及灾害风险管理与可持续发展提供参考。     

三峡建坝前后洞庭湖区湿地景观格局变化

根据洞庭湖区1987—2008 年的6 期遥感影像数据资料,利用景观格局指数及转移矩阵模型等方法重点分析了三峡工程建坝前后洞庭湖区湿地景观格局的变化特征,以及对洞庭湖区湿地演变的主要影响。结果表明：①整体景观破碎化程度增大,景观异质性减小,景观形状趋于复杂化;②水体的破碎化程度增加,斑块间的结合度降低;泥沙滩地的破碎化程度先加大后降低,最大斑块面积有所增大;苔草滩地和芦苇滩地的破碎化程度先后经历了增大→减小→增大的过程;防护林滩地的破碎化程度由减小到增大到再增大;耕地（水田、旱地）破碎化程度在逐渐增大;建设用地斑块数增加最多;林地的结构相对稳定;③三峡工程运行使洞庭湖区湿地的水沙和泥沙淤积发生变化,导致湿地呈正向演替,自然湿地面积减少。     

吕梁山南段森林碳密度及其空间分布格局研究

基于2000年和2005年两期森林资源清查资料,利用双向指示种分析（ two-way indicator species analysis, TWINSPAN）方法,对森林植被进行群系划分;采用生物量换算因子法,对森林样地碳密度进行估算,对碳密度及其动态变化特征进行研究;基于地统计学原理对森林碳密度的空间分布格局进行分析,并对其影响因子进行探讨。结果表明,（1）吕梁山南段森林植被可分为9个群系,即臭椿群系、柳树群系、辽东栎-油松混交群系、辽东栎群系、辽东栎-枫树混交群系、辽东栎-白桦-山杨混交群系、白皮松-辽东栎混交群系、白皮松-侧柏混交群系和槐树群系。2000年各群系的碳密度值介于23.53 Mg·hm^-2和75.65 Mg·hm^-2之间,平均值为54.90 Mg·hm^-2;2005年的碳密度值介于24.16 Mg·hm^-2和78.91 Mg·hm^-2之间,平均值为57.20 Mg·hm^-2,5年间9个森林群系的碳密度增加了2.30 Mg·hm^-2。（2）森林碳密度呈现出自南向北、自西向东增加的趋势;球状模型能很好地反映森林植被碳密度的空间结构特征;碳密度分布主要受结构性因子影响,空间依赖性较强,在小尺度上没有明显规律,而在中尺度上有群团状分布的特点。（3）随着海拔的升高,森林碳密度先增后降,1600～1800 m最大;坡上部森林碳密度最高,其次为坡下部,山脊部最低;阴坡半阴坡森林碳密度一般高于阳坡和半阳坡,无坡向处最低;斜坡和平坡碳密度值明显高于其他坡地,急坡地最小。     

冀西北间山盆地区景观格局变化及优化研究——以河北省怀来县为例

景观格局的改变会对区域生态系统功能产生影响,对其格局进行优化调控是维持区域生态系统功能稳定性的重要手段。研究以怀来县为例,通过解译判读1993、2003和2013年3期遥感影像,分析了研究区景观格局特征,发现研究区景观破碎化程度呈上升趋势,结合各景观类型在地形位上的分布特征和生态系统服务功能,运用最小累积阻力模型构建了生态源地、生态廊道和生态节点等景观组分,整体连通性指数（dIIC）和可能连通性指数（dPC）评价结果表明河流交汇处及水库周边等区域对景观连通性重要值最大,然后划分了景观生态维持区、景观生态恢复区、景观生态功能强化区和景观生态功能保护区,为该地区景观生态优化提供指导 借鉴。     

无锡市景观指数的粒度效应研究

论文以无锡市2010年TM遥感影像数据为基础,构建了基于自然地理和人为干扰两类因素的因子加权叠加模型,以此获取研究区的生态贡献等级斑块,运用ArcGIS 10.0,Fragstats 4.0和CS 2.2软件计算并探讨了快速城市化平原地区不同景观指数随粒度增粗的变化特征及其适宜的研究尺度域.结果表明,随粒度变粗,景观指数受空间粒度的影响显著,存在特定的粒度范围.其中,类型水平,景观水平以及景观连接度指数的尺度域不完全相同,粒度分别为2~30,2~10和2~7个栅格单元,研究区尺度域以2~7个栅格单元即60~210 m为宜;景观连接度指数得到的尺度域更精准,粒度依赖性更明显,适宜于粒度效应研究,但是不同景观连接度指数对粒度变化的敏感程度不同.     

西藏当雄县高寒草地NDVI的海拔分异特征及其指示

通过提取西藏当雄县Landsat ETM影像NDVI以及DEM的海拔要素,在坡面的小尺度水平上分析了NDVI的海拔格局,并利用沿海拔梯度的草地地上生物量实测数据进行验证,进一步在全县尺度上分析了当雄NDVI >0.2 的区域内草地NDVI 的海拔分异特征.主要结果如下:①在坡面尺度上,随海拔的增加,不同计算方式的NDVI均表现为先增加后降低的单峰格局,与沿海拔梯度实测的地上生物量格局一致,NDVI最大值与围栏外生物量最大值均出现在4 950 m左右;②在全县尺度上,当雄草地NDVI随海拔的变化略为复杂:在4 300 m以上,NDVI随海拔的增加表现为先升高后降低,最高值出现在4 700 m左右;在4 300 m以下植被可能以湿地草甸为主,形成另一个NDVI高值区,但其分布面积仅为总草场面积的10%左右.上述结果表明,海拔是影响当雄县NDVI 空间分布的重要地形因子,NDVI 的海拔格局体现了较大尺度上草地植被对不同水热组合环境的适应特征,这对于在气候变化背景下实施高寒地区生态保护工程以及制定合理的草场资源配置方案具有重要指导意义.     

太子河流域大型底栖动物功能摄食类群与环境要素的关系

根据2009年8月太子河流域野外调查数据,分析了大型底栖动物的5个主要功能摄食类群的组成,包括直接收集者(gc)、捕食者(pr)、过滤收集者(fc)、撕食者(sh)和刮食者(sc),研究结果表明,太子河大型底栖动物以gc为主,占底栖动物总个体数的85.5%,其次为fc、sh、sc和pr,分别占总个体数的6.0%、3.0%、5.5%和0.0%,并且gc对人为干扰的耐受性较强,pr、sh、sc对环境条件变化较为敏感.通过5种功能摄食类群的相对丰度与水质因子相关分析,分析结果表明,海拔、水温、电导率、总氮、硝态氮、亚硝态氮与gc相关性较大;而海拔、水温、电导率、pH值、总氮、亚硝态氮与pr、sc和sh相关性较大.将土地利用格局与5种功能摄食类群进行逐步回归分析,结果表明,农田和河滩对gc影响显著;而农田对pr、sc和sh影响显著.