径向基函数神经网络在多河段水质模拟中应用

为了更好地模拟与预测河流水质,运用人工神经网络的原理与方法,在分析河流多河段水质模型基础上,建立了RBF人工神经网络水质模型,应用滏阳河邯郸市区段实测水质数据对模型进行训练与检验,结果表明,该模型应用于水质模拟精度高,是可行的.     

基于CA-Markov模型的宿州市土地利用景观格局演变模拟

基于宿州市1997-2011年TM/ETM+遥感数据,运用景观格局指数及CA-Markov模型,对宿州市土地利用景观格局演变与模拟进行了初步分析.结果表明:自1997年以来宿州市土地景观斑块数、破碎度指数及多样性指数呈上升态势,而平均斑块面积、斑块分维数及均匀度呈下降趋势;CA-Markov模型的Kappa指数达到0.86,表明模型的模拟精度相对较高,到2025年,宿州市的建设用地景观增加22.59%,分布在維桥区及各县城周边,园地面积增加11.23%,主要分布在砀山和萧县,而耕地、其他农用地及未利用地景观分别减少19.16%、11.72%、6.25%,林地及水域景观基本保持稳定的状态.     

土地利用变化的ANN-CA模拟研究——以西南喀斯特地区猫跳河流域为例

为了准确把握西南喀斯特地区土地利用格局的变化规律,以贵州省猫跳河流域为例,采用人工神经网络与元胞自动机的耦合模型对喀斯特地区1990—2002年间的土地利用格局变化进行了模拟。将模拟结果与实际土地利用图进行对比发现:在数量变化方面,两者的混淆矩阵和性能指数的总精度分别达到了87.62%和57.36%;在空间格局方面,模拟结果的景观格局指数均接近真实值。研究结果表明,该模型模拟精度较高且可操作性强,能够作为西南喀斯特地区小尺度范围土地利用变化研究的有效工具。     

基于可视域分析的滇池流域面山植被恢复方案设计

利用GIS可视域分析功能,基于地形特征分析滇池流域面山环湖公路的可视域空间特征.将视域分析结果和现状植被、坡度、坡向和土壤类型进行叠加分析,以水土流失控制和景观价值提升为目标,进行滇池流域面山植被恢复方案设计,分析恢复后景观格局变化.结果表明,设计方案恢复后森林的面积和聚集性增加,连接性增强,水土保持能力提高;景观水平上,多样性、蔓延度指数减小,散布与并列指数、均匀度指数增加,表明面山范围景观镶嵌度提高,景观组成更加均匀、合理,水土保持功能和景观美学价值将得到提升.     

CLUE-S模型在规划环境影响评价中的应用

CLUE-S模型用于模拟土地利用空间变化,可为定量预测生态影响提供技术手段.在总结规划环境影响评价研究现状和CLUE-S模型应用实践的基础上,深入理解CLUE-S模型的模拟机制,针对规划环评特点,确定CLUE-S模型在模拟生态影响过程中的技术步骤和要求.以大兴区为例,通过Logistic回归分析该区域土地利用变化驱动力,利用Erdas、Arcgis等工具获取2001、2005、2007年三期土地利用图,对模型的模拟效果进行检验.在此基础上预测得到大兴区2010年、2015年和2020年的土地利用变化图,借助Fragstats软件计算景观格局指数,进一步分析大兴区规划年由于土地利用变化给景观格局带来的影响,将结果反馈到规划方案中,进而提出优化调整建议.     

遥感及Fragstats在土地利用景观格局分析中的应用

以莆田市城厢区为例,应用HJ-1B遥感影像为数据源,利用最大似然法对遥感图像进行土地利用分类并运用Fragstats3.3软件计算景观格局指数,选取斑块大小、分维数、破碎度、蔓延度、均匀度和多样性指数等指标,对研究区土地利用景观空间格局进行了分析,揭示了研究区景观类型相对稳定、森林覆盖率高、景观形状较规则的特点。     

神经网络在矿区地下水评价中的应用

提出了利用人工神经网络技术进行矿区地下水评价的新方法,矿区地下水资源模型的建立以及模型的应用等问题.采用并加以改进的误差反向传播人工神经网络(BPN)算法对矿区地下水水位进行了建模和预测,同时以神东矿区为例对模型进行了应用验证.结果表明,用神经网络模型对复杂的矿区地下水系统评价进行模拟预测,具有理论上的可行性和实用意义.     

岷江源头区森林景观动态与土壤侵蚀的关系

为了解岷江源头区森林经过变迁对土壤侵蚀的影响,利用遥感和GIS技术分析了岷江源头区的森林景观动态（1974—2002年）,应用USLE模型计算该区域同时期的土壤侵蚀变化。近30年来,随着森林景观面积的持续增加,土壤侵蚀量逐渐减少,各景观类型的散布指数也随着土壤侵蚀量的减少而增加。各不同的森林景观控制土壤侵蚀的能力存在差异,针叶林最优,阔叶林次之,针阔混交林最差。森林号观破碎度随土壤侵蚀的增长而增加,分布在较轻侵蚀区中的景观斑块具有更复杂的形状。     

山西森林景观空间格局分析

景观空间格局研究是景观生态学的核心内容之一,是景观功能和景观动态研究的基础。本研究以《山西省森林分布图》(1∶50万)为基础数据,应用斑块规模测度指数、斑块形状指数、景观破碎化指数等三类景观指数,结合文献中的样地调查结果,对山西森林景观进行多维格局分析,结果表明:(1)以油松林为主的温性针林叶占比例最大(28.4%),其次是软阔叶林(20.1%),再次是硬阔叶林(16.3%);(2)山西森林景观斑块呈现细小粒空间结构,破碎化程度较高;(3)油松等温性针叶林斑块的边境最长,经济林斑块的形状最复杂,防护林网最规则;(4)山西森林景观纬向地带规律明显,由南至北依次可以划为南暖温带落叶阔叶林、北暖温带落叶阔叶林和温带森林草原三个区。图形数据与样地调查结果相结合,可以进一步丰富景观空间格局的研究内容。     

基于GIS与ANN的土地转化模型在城市空间扩展研究中的应——以北京市为例

结合GIS强大的空间分析功能与人工神经网络(ANN)处理非线性适应性信息的独特能力建立一种土地转化模型(land transformation model,LTM),用以定量分析城市土地扩展与社会、政策、环境等因子之间关系,并基于此对城市空间扩展的动态进行模拟与预测.LTM模型的运行主要分为3步:因子选取与数据预处理;建立人工神经网络并输入数据对其进行训练与仿真;应用PID法对人工神经网络的输出进行分析,同时在GIS平台上模拟出城市扩展的动态分布.选取相应的影响因子并运用该模型对北京市的城市扩展进行实证模拟检验与预测,结果表明此LTM模型确实提供了一种定量分析和预测城市空间扩展的方法,能够为城市规划与城市发展政策的制定提供重要的科学参考.     

不同地理环境下山地森林景观空间格局演化分析

介绍了研究区域2014年秋季平均最高温度、平均最低温度、平均降水量图、地势等一般情况,通过景观格局指数进行山地森林景观空间格局演化分析。随着年平均温度的逐渐增加,山地森林景观空间格局破碎度FN也逐渐增加,而SHEI逐渐降低,优势度指数DO、Shannon多样性指数SHDI无规律性变化。随着研究区域降水量的逐渐降低,景观优势度指数DO也逐渐降低,景观均匀度指数SHDI逐渐升高,其他两种景观空间格局指数无规律性变化。研究区域景观均匀度SHEI和景观多样性SHDI随日照时长的增加而增加,在一定程度上和日照时长呈正相关,景观优势度DO随日照时长的增加而降低,在一定程度上和日照时长呈负相关,景观破碎度和日照时长无明显的相关关系。气温升高能够导致山地森林被分离程度越来越大,使得山地森林景观整体破碎化程度增加。当气温升高时,斑块分布均匀性降低,多样性减少。随着降水量的逐渐降低,降水量对研究区域山地森林景观的控制力逐渐降低,但斑块类型逐渐增加,不同类型斑块在景观中的分布更加均匀。随着日照时长的逐渐减少,斑块分布均匀性降低、多样性减少,日照时长对研究区域山地森林景观的控制力逐渐降低,斑块类型逐渐减少,不同类型斑块在景观中的分布均匀性降低。     

黄龙山林区白皮松天然次生林生长规律研究

【目的】为实现陕西省白皮松天然次生林的合理经营,建立符合其生长规律的模型,为科学抚育较大树龄的天然次生林提供决策依据。【方法】以陕西省黄龙山林区白皮松天然次生林为研究对象,选择标准木进行树干解析,采用人工神经网络(ANN)和3种常见的理论函数建立了胸径、树高、材积生长模型,并绘制生长曲线图对林区内白皮松天然次生林生长规律进行分析。【结果】①采用人工神经网络建模技术构建的胸径生长量模型、树高生长量模型、材积生长量模型优于3种传统模型。②所建神经网络模型在拟合生长缓慢的白皮松生长过程方面具有较好的应用推广能力。③白皮松胸径速生期为30~60 a,胸径连年生长量在120 a达到最大值;20~30 a为树高生长的速生期,树高连年生长量在30 a达到最大值;白皮松材积生长速生期为110~130 a,材积连年生长量在130 a达到最大值。在135 a时,黄龙山林区白皮松还未达到数量成熟龄。【结论】所建神经网络模型能为黄龙山林区白皮松古树研究奠定基础,生长规律的研究可以为不同阶段白皮松经营提供参考。     

景观林健康经营评价指标体系构建研究

景观林健康经营是森林资源多功能经营的重要组成部分,基于景观生态学理论、森林美学理论、森林经营管理理论以及森林健康理论,提出了景观林健康经营的目标以及评价指标体系,该指标体系包括景观林生态系统自身健康、景观林经营健康和景观林效能健康3个层次共27个指标,应用AHP法确定了指标权重,并明确了各指标的计算方法,该研究对景观林的健康经营具有重要的指导意义。     

浙江临安森林景观格局变化的研究

以森林资源调查的森林分布图和固定样地资料作为主要信息源,以ＡＲＣ／ＩＮＦＯ作为空间信息处理工具,采用平均斑块面积,形状指数,连接度,分维维,积聚系数,稳定度６个评价指标分析了１９８３－１９９４年浙江临安森林景观格局的变化。     

基于地理信息系统与人工神经网络耦合技术的产油潜力评价模型

对控制油田产油潜力各种影响因素进行了系统的分析,选择地质构造、储层孔隙度、储层渗透率和原油性质4个因子作为控制油田产油潜力的主控因素。应用地理信息系统(GIS)的空间分析和处理操作功能,构建了各个主控因素的子专题图层,并建立了主控因素与每米采油指数间的非线性人工神经网络(ANN)分析模型,最终提出了评价产油潜力的GIS与ANN耦合模型。应用该评价模型对埕北30潜山油藏的产油潜力进行了评价,并应用灵敏度分析方法对该地区各个主控因素的灵敏度进行了系统分析,有效地解决了人工神经网络难以通过权重系数矩阵来判定各个影响因子影响程度的难题。     

基于结构方程建模的道路景观评价

引入经济学中满意度理论,提出道路景观评价指标系统,构建公众对道路景观的质量感知、价值感知和满意度三类指标。使用主成分分析法验证所选取指标的合理性,应用结构方程建模方法（SEM）设计道路景观综合评价满意度模型。在广州市某景观路发放景观调查问卷,分析结果显示道路景观评价指标系统分类合理,道路景观综合评价满意度模型可以系统、科学和定量的分析公众对道路景观的感知。     

太平洋西北部地区天然林景观动态及破碎化驱动力分析

【目的】准确量化森林破碎化程度以及破碎化过程,对于理解森林的生境变化导致的生态服务功能变化具有重要作用。本研究旨在量化美国西北部天然林破碎化空间过程,探究其社会经济驱动因素,为构建合理的森林经营方案提供参考,并为提高中国东北地区天然林的管理水平提供借鉴。【方法】利用美国国家土地覆盖3期数据(NLCD2008、2013及2016),先对太平洋西北部地区天然林进行景观格局分析,然后采用森林破碎化过程模型描述和量化了4种破碎化过程,据此刻画了研究区内天然林景观动态变化及破碎化的时空模式。结合社会经济统计资料,分析导致这些变化的社会经济驱动因素及其管理含义。【结果】①2008—2016年,天然林面积总体呈现出缓慢的上升趋势,森林损失面积持续低于森林恢复面积,森林斑块面积逐渐增大,而斑块数量逐渐减少,森林连接性逐渐提高。②森林破碎化现象广泛存在,且随着时间推移逐步得到改善,收缩和破碎化过程在森林破碎化成分中占主导地位,4种破碎化过程呈现出“破碎化—收缩—穿孔—消失”的前后关联。③社会经济因素是森林破碎化的重要预测因子, 表现形式为:人口增加、居民点建设、农业开垦种植和区域经济发展对森林资源的依赖等。【结论】近10年内太平洋西北部森林破碎化程度逐渐降低,受人为干扰影响较大,森林景观在研究阶段内未发生明显变化,既满足了木材工业发展的需要,又符合生态保护的要求。     

森林资源资产地域审计重点筛选模型构建及应用

【目的】筛选区域森林资源资产审计重点地块,既可以提高中国森林资源资产审计效率,又可以完善国土审计的地理信息应用技术。【方法】基于林地景观格局视域,运用ENVI和ArcGIS将浙江省各市域2000、2005、2010、2015年4期遥感影像数据转换为网格分辨率为30 m ArcGrid数据格式,并运用Fragstats 3.3进行林地破碎度指标计算,构建基于林地破碎度综合指数和集中度指数的森林资源资产地域审计重点筛选模型,用此模型筛选浙江省森林资源资产重点审计城市。【结果】所构建的模型有望提高政府国土自然资源资产审计重点甄别效率; 利用所构建的模型对浙江省11个地级市森林资源资产进行评估,筛选出舟山、金华、湖州、嘉兴和绍兴5个重点审计城市为全省森林资源资产地域审计的重点区域,佐证了模型科学性; 模型在浙江省的案例应用表明,在森林资源资产审计中将森林资源清查和现代地理信息技术有机结合,可提升国土审计的地域主体识别效率与审计结果的可视化解读。【结论】基于林地景观格局的视角构建森林资源资产审计重点区域识别模型,可将提高审计效率的基点落在林地景观变动幅度较大行政区层面。     

福州鼓山风景名胜区景观格局研究

运用景观生态学的原理和方法,借助GIS软件提取景观斑块的数量、面积、周长等信息,同时选取分维数、破碎度、多样性、优势度、均匀度等景观指数对福州鼓山风景名胜区的景观格局进行分析.研究结果表明:福州鼓山风景名胜区各景观类型的斑块数、面积和周长分布极不平衡;松林、针叶林和季风常绿阔叶林景观是研究区的主导景观类型;各种景观类型表现出不同的几何形状,旅游景点和居民点景观的破碎度大;研究区景观的多样性指数较低,优势度指数较高,均匀度指数较低.景观类型的规划与布局在一定程度上表现出不合理的现象.     

漓江流域森林景观格局时空变化特征及驱动因素

森林景观是自然景观中的主要成分。漓江流域森林景观是典型喀斯特景观资源的重要组成部分,为进一步了解漓江流域森林景观分布及变化规律,本研究通过定性与定量分析相结合的方式,采用1985年、2000年和2020年3期全球30 m精细地表覆盖数据(GLC_FCS30),通过ArcGIS空间分析、数据统计及景观指数计算,探究漓江流域1985-2020年森林景观格局的时空变化特征及森林景观的异质性水平,从自然环境地形因子(海拔、坡度、坡向)和人文活动(人口、经济、政策)等驱动因素探寻森林景观变化的驱动机制,对漓江流域森林景观的保育和可持续利用提供决策建议及科研依据。研究表明,1985-2020年,漓江流域森林景观面积由417 928.86 hm²缩减至382 268.44 hm²,森林景观减少主要受森林砍伐、建设用地扩张和果树种植的侵占影响,前期森林景观缩减的程度和范围大于后期;由于森林保育政策和流域治理措施等保护工作的开展,漓江流域森林景观在缩减的同时也在不同程度地恢复,集中体现在漓江风景名胜区的绿化建设和漓江上游的水源林保育,森林景观不同时期发生彼此消长的地区林木采伐与更新种植较为频繁。35年间,漓江流域森林景观格局呈现先破碎化和异质性水平先明显增大、后缓慢减小的趋势,针叶林、常绿阔叶林面积减少,落叶阔叶林和灌木林面积增加,不同森林景观类型的面积比例趋向均衡。喀斯特地区由于土层相对浅薄,相对非喀斯特地区灌木林占比大,落叶阔叶林占比小,长期以来森林与水体的用地转换相对非喀斯特地区更小。漓江流域森林景观面积变化主要发生在海拔较低(200-600 m)、坡度较缓(10°-30°)和偏东南坡向的地区,随着与居民点距离的增大,森林景观面积变化呈现先增加后减少的趋势,在1 000-1 400 m距离达到最大值,森林景观变化的面积与道路距离呈反比。本研究针对漓江流域森林景观格局的变化特征及驱动因素提出适于当地的森林景观保育策略,为漓江流域及同类地区的生态环境修复和林业可持续发展提供理论支撑。