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大连市海域使用结构演变模拟及预测研究

海洋环境科学 2022年第5期41卷 676-682页

作者：陈睿彤李滨勇王权明黄小露詹思楚国家海洋环境监测中心辽宁大连116023 国家环境保护海洋生态环境整治修复重点实验室辽宁大连116023 辽宁省地质学会辽宁沈阳110033

本文基于CA-Markov模型与多目标线性规划模型,从空间分布和数量控制的角度,研究了大连市海域使用结构的发展趋势,模拟其演变规律,并进行了预测。其中,通过遥感解译获得1992年、2002年和2012年大连海域使用现状及海域使用结构多时序变化... 详细信息

本文基于CA-Markov模型与多目标线性规划模型,从空间分布和数量控制的角度,研究了大连市海域使用结构的发展趋势,模拟其演变规律,并进行了预测。其中,通过遥感解译获得1992年、2002年和2012年大连海域使用现状及海域使用结构多时序变化趋势;基于多目标线性规划模型,建立生态、经济、社会效益的目标方程,求解海域使用结构中各用海类型的最优配置方案;利用CAMarkov模型对大连市海域使用结构的空间布局进行预测。研究结果表明:(1)1992-2002年和2002-2012年两个时期,渔业用海面积占比具有绝对优势,为70%~80%,但是一直呈负增长态势;旅游娱乐用海、交通运输用海、保护用海、造地工程用海均持续增长,而工业用海面积则先下降后增长。(2)CA-Markov模型和多目标线性规划模型相结合,可发挥各模型优势,对于从数量结构和空间布局两方面模拟、预测海域使用结构及其空间布局具有较高应用价值。(3)研究结果有助于研判海域使用结构的演变规律和发展趋势,可为海洋开发和保护程度的评价、海洋空间规划的调整等提供借鉴,为更加科学地管理和利用海洋空间资源提供重要参考。

关键词：海域使用结构 CA-Markov模型多目标线性规划模型最优配置方案

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基于碳排放的鄠邑区土地利用结构优化研究

基于碳排放的鄠邑区土地利用结构优化研究

作者：李志金长安大学

学位级别：硕士

土地利用方式是影响区域生态系统碳平衡的重要因素。探索土地利用低碳发展结构,构建低碳化的国土空间开发格局,对土地利用碳排放量的降低、区域可持续发展以及维持生态系统平衡具有重要意义。鉴于此,本文以鄠邑区为例,分析土地利用时空... 详细信息

土地利用方式是影响区域生态系统碳平衡的重要因素。探索土地利用低碳发展结构,构建低碳化的国土空间开发格局,对土地利用碳排放量的降低、区域可持续发展以及维持生态系统平衡具有重要意义。鉴于此,本文以鄠邑区为例,分析土地利用时空演变特征及驱动机制、土地利用碳排放情况,以降低碳排放为优化目标对土地利用结构进行合理配置,并提出优化措施与建议,为区域国土空间利用政策的制定提供参考。研究结果表明:(1)研究期间各土地利用类型变化情况差异明显。林地、建设用地、水域及其他土地面积增加,耕地、园地及草地面积减少,主要以耕地、建设用地和林地变化为主。土地开发利用强度变大,其中甘亭街道强度最大,石井街道强度最小。土地利用变化方式主要以耕地转为建设用地为主,其余地类转移现象较弱。(2)研究期间土地利用碳排放量增加了132131.59吨,建设用地开发利用产生的间接碳排放量增加是形成这一结果的主要原因。随着社会经济的增长,研究区土地利用碳排放风险增加,主要以Ⅰ级风险区为主,但面积处于减少趋势,其余更高等级风险区均处于增加趋势。(3)通过数量和空间精度检验发现,采用PLUS模型对研究区土地利用情况进行模拟是可行的,并能取得较好的模拟效果。按照原来的土地利用政策及历史变化规律模拟得出,2030年建设用地扩张趋势明显,占用地类主要为耕地;林地和草地面积增加,其余地类面积均呈减少趋势。同时,土地利用碳排放量仍呈增加趋势,在一定程度上威胁区域生态系统安全。(4)对土地利用数量结构进行优化后,土地利用结构趋于合理,更有利于国土空间低碳发展。经空间布局优化后,研究区南部生产建设活动得到了遏制,有利于秦岭生态环境的保护与修复;水域连通性加强,有利于生态廊道的构建,维护区域生态安全格局;建设用地扩张趋势得到了有效控制,在降碳的基础上有利于提高节约集约利用效率,同时降低对农田以及区域生态系统的干扰程度;中部及北部范围内的生态用地斑块及覆盖面积增加,“扩绿”成效显著,有利于保障全域生态安全。

关键词：土地利用结构优化土地利用碳排放土地利用变化模拟 PLUS模型多目标线性规划模型鄠邑区

基于多模型的黑河中游甘临高地区土地利用情景模拟

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农业机械学报 2022年第9期53卷 178-188页

作者：蒋小芳段翰晨廖杰宋翔薛娴中国科学院西北生态环境资源研究院沙漠与沙漠化重点实验室兰州730000 中国科学院西北生态环境资源研究院干旱区盐渍化研究站兰州730000

混合元胞自动机(Mixed-cell cellular automata,MCCA)模型改进了传统的元胞自动机(Cellular automata,CA)模型,基于现实复杂土地结构引入混合元胞,实现了从定性、静态模拟到定量、动态模拟的跨越。本文首先探究MCCA模型在黑河中游甘临... 详细信息

混合元胞自动机(Mixed-cell cellular automata,MCCA)模型改进了传统的元胞自动机(Cellular automata,CA)模型,基于现实复杂土地结构引入混合元胞,实现了从定性、静态模拟到定量、动态模拟的跨越。本文首先探究MCCA模型在黑河中游甘临高地区(甘州区、临泽县和高台县)的适用性;之后分别采用多目标线性规划(Multiple-objective programming,MOP)模型、普通线性回归模型预测得到2035年可持续发展(Sustainable development,SUD)情景、基本发展(Basic development,BAD)情景中不同地类面积数值,然后将面积输入MCCA模型中进行不同情景的土地利用空间结构可视化,并开展对比研究。结果表明:各项精度评价指标均表明MCCA模型的模拟精度较高,Kappa系数、混合元胞质量系数(Mixed-cell figure of merit,mcFoM)和平均相对熵(Relative entropy,RE)分别为0.886、0.261和0.508,优于基于纯净元胞的斑块生成土地利用变化模拟(Patch-generating land use simulation model,PLUS)模型,因此MCCA模型适用于研究区土地利用结构模拟。2035年SUD情景中林地范围明显高于BAD情景,生态效益较BAD情景增速快,建设用地和耕地适度扩张,综合效益增速较快。该结果表明耦合MOP和MCCA模型模拟的土地利用优化配置方案能够更好地协调经济与环境的关系,既有利于经济快速发展,又能保护生态环境和维持社会稳定。

关键词：黑河中游土地利用变化情景模拟混合元胞自动机模型多目标线性规划模型

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n元蚁群算法求解组卷问题

计算机工程与应用 2008年第19期44卷 223-226页

作者：程美英熊伟清魏平宁波大学计算机科学与技术研究所浙江宁波315211

组卷问题是一个多约束目标问题的求解。通过分析组卷的数学模型及目标函数,抽象出组卷模型实质是一个多目标线性规划模型,并在二元蚁群算法基础上,设计了一种求解组卷问题的n元蚁群算法,并与贪心算法相结合,对非法个体进行合理化修正。... 详细信息

组卷问题是一个多约束目标问题的求解。通过分析组卷的数学模型及目标函数,抽象出组卷模型实质是一个多目标线性规划模型,并在二元蚁群算法基础上,设计了一种求解组卷问题的n元蚁群算法,并与贪心算法相结合,对非法个体进行合理化修正。实验结果表明,该算法很好的解决了一次产生多套满足要求的标准化试卷,具有较强的实用性。

关键词： n元蚁群算法多目标线性规划模型试题组卷贪心算法

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基于二元蚁群算法求解组卷问题

计算机应用研究 2008年第9期25卷 2637-2639,2642页

作者：程美英熊伟清魏平宁波大学计算机科学与技术研究所浙江宁波315211

通过分析组卷的数学模型及目标函数,抽象出组卷模型实质是一个多目标线性规划模型,并将二元蚁群算法用于求解组卷问题。由于采用二进制编码,任意时刻每只蚂蚁只需根据其面前两条路径上的信息素强度决定该题选或不选,这对单个蚂蚁的智能... 详细信息

通过分析组卷的数学模型及目标函数,抽象出组卷模型实质是一个多目标线性规划模型,并将二元蚁群算法用于求解组卷问题。由于采用二进制编码,任意时刻每只蚂蚁只需根据其面前两条路径上的信息素强度决定该题选或不选,这对单个蚂蚁的智能行为要求非常低,而且存储空间也相对减少。实验结果表明,该算法能快速有效地完成组卷过程,具有较强的实用性。

关键词：二元蚁群算法多目标线性规划模型试题组卷进化计算

Modeling Sustainable Logistics System for Woody Biomass-to-Bioenergy Supply Chain

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Modeling Sustainable Logistics System for Woody Biomass-to-B...

作者： Sadaf Milani（丽莎）大连理工大学

学位级别：硕士

本论文的研究范围是应用术质生物质供应链配送中心并将多联产植物生产的灰返还回到森林土地。此方法在物流系统的可持续发展,显著降低成本和减少生物质供应链对环境的破坏方面具有显著作用。本文在是否建设配送中心以及建设规模方面进... 详细信息

本论文的研究范围是应用术质生物质供应链配送中心并将多联产植物生产的灰返还回到森林土地。此方法在物流系统的可持续发展,显著降低成本和减少生物质供应链对环境的破坏方面具有显著作用。本文在是否建设配送中心以及建设规模方面进行最优化研究。此外,本研究探讨哪种类型的木质生物质会导致更少的二氧化碳排放量和成本。供应链模型采用多目标混合整数线性规划,模型包含两个不同的部分,正向供应链是从供应地到多联产植物区,反向供应链则是从将残灰运往森林土地。对正向和反向的供应链中的配送中心的总成本和二氧化碳排放量的影响进行分析。以奥地利30多联产植物与80供应点一年的情况为规划区域, 在10个不同的场景中,考虑三种类型的原料：木片,微丸,以及二者的混合,研究分布中心的数量,潜在的选址。在第11个场景中,呈现了不同配比的木片和微丸的原料类型。结果表明比例与配送中心的数量之间是相互影响的。在正反向供应链中,影响二氧化碳排放量和成本的因素也被测量了, 在优化模型中的主要成本是运输成本,通过优化配送中心可以明显降低,结果也证明了这一事实：新的配送中心的建设能降低二氧化碳的排放量和减少运输成本。这项研究还得出大规模建设下,配送中心建设初级成本可以由运输成本的降低和减C02排放量的减少来补偿。相比之下,在小小规模建设时,包括奥地利,如果执行以上两种分布中心不会对经济和环境产生显著效益。此外,灵敏度分析结果表明相对于欧洲的木屑,球团矿生产和转换成本和二氧化碳排放量要高一些,但是运输成本的减少会增加它的吸引力。

关键词：可持续的物流系统配送中心选址正向和反向供应链二氧化碳排放量多目标线性规划模型

基于滇池流域污染控制的土地利用优化配置研究

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基于滇池流域污染控制的土地利用优化配置研究

作者：李鹏华中农业大学

学位级别：硕士

区域发展以土地资源为基础,用地结构的变化会直接改变区域发展的方向与前景。土地利用结构优化配置是区域宏观调控的主要部分,是实现区域经济效益、社会效益和生态效益的有效手段。土地利用结构优化配置主要包括土地利用数量结构配置与... 详细信息

区域发展以土地资源为基础,用地结构的变化会直接改变区域发展的方向与前景。土地利用结构优化配置是区域宏观调控的主要部分,是实现区域经济效益、社会效益和生态效益的有效手段。土地利用结构优化配置主要包括土地利用数量结构配置与空间结构配置,用地结构的优化能够为区域规划提供有效的理论依据,有助于实现区域的可持续发展。滇池流域是云南省政治、经济和文化的中心,近年来流域水环境质量不断恶化,已经成为制约区域发展的主要限制因素。本文选择滇池流域为研究对象,尝试从宏观角度采用土地利用结构优化配置的思路改善流域水体环境质量。论文首先以人口发展规模为依据设定了三种不同的发展情景,通过建立多目标线性规划模型优化配置流域用地数量结构,并采用生态服务价值当量指标评价土地利用数量结构;然后采用改进的CLUE-S模型实现流域内用地结构的空间布局;最后通过对比各土地利用空间结构配置结果得到土地利用规划推荐方案。通过对滇池流域的土地利用结构进行优化配置,可以得到如下结论： (1)滇池流域各用地类型具有较高稳定性,在研究区间1988年～2009年期间,流域用地类型的数量结构与空间布局变化很小,只有耕地和建设用地随着流域经济与社会的发展呈现此消彼长的特征。 (2)土地利用数量配置结果较2008年用地结构有较大变化,其中草地与林地面积均有大幅度增加,建设用地根据人口发展规模的差异在不同发展情景下有所差别,水域面积基本维持不变,未利用地面积大幅减少。 (3)不同发展情景下的土地利用空间结构差别较大,且主要表现为建设用地的变化。积极发展情景下的建设用地不仅在历史发展情景下有所扩张,而且在县级城市地区也有所增加,说明县级城市地区将是流域下一步发展的重点。 (4)坡度、高程、流域GDP以及第二产业占GDP的比重是滇池流域土地利用变化的主要驱动力,土地资源的坡向和土壤类型是次要土地利用驱动力,同时某种用地类型的变化还要受到其周围其他用地类型的影响。 (5)土地资源流转是形成新的用地格局的基本形式。对滇池流域的土地资源优化方案如下：大幅度削减耕地和未利用地数量,耕地主要转变为园地,分布于流域北部山地丘陵与滇池东南沿岸地区;大力增加草地和林地数量,草地主要分布于滇池东南沿岸与主城区北部,林地主要分布于流域北部与东部山地丘陵地区且连片分布;建设用地在2008年的基础上增加10%,重点发展区域由主城区向县级地域发展,基本形成卫星城市发展的雏形;保证水域面积不产生较大变化,切实提高水环境质量。 (6)多目标线性规划模型和改进的CLUE-S模型结合能够实现土地利用优化配置,而且通过修正多目标线性规划模型的目标函数与约束方程组,能够实现相应的规划目标,有较高的实用价值。

关键词：滇池流域土地资源优化配置多目标线性规划模型 Auto-logistic回归分析 CLUE-S模型

基于双评价和FLUS模型的西安市城镇开发边界划定研究

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基于双评价和FLUS模型的西安市城镇开发边界划定研究

作者：李星周陕西师范大学

学位级别：硕士

自改革开放以来,我国的城镇化获得高速发展,然而人口与空间城镇化的不匹配,低效的土地利用开发方式和管理决策的不到位,使得城市扩张带来严峻的环境问题和粮食安全问题,不利于实现社会经济可持续发展。城镇开发边界作为管理城市增长的... 详细信息

自改革开放以来,我国的城镇化获得高速发展,然而人口与空间城镇化的不匹配,低效的土地利用开发方式和管理决策的不到位,使得城市扩张带来严峻的环境问题和粮食安全问题,不利于实现社会经济可持续发展。城镇开发边界作为管理城市增长的有效手段,可以防止其无序蔓延,促进城镇向集约化发展。2019年,国务院提出要建立新的国土空间规划体系,加快形成绿色生产和生活方式,推进生态文明建设。西安市作为古丝绸之路起点,同时又是一带一路建设的重要节点城市和国家中心城市,城市本身的发展存在一定问题。基于此背景,以生态保护为指导思想,划定城镇开发边界具有重要意义。本研究基于资源环境承载力和国土空间开发适宜性评价(以下简称“双评价”),参考相关文献建立了丰富的评价指标体系,通过生态保护重要性构建了西安市生态本底,划定刚性城镇开发边界,并基于土地资源约束分析了农业生产和城镇建设可承载规模的空间分布。采用多目标线性规划模型和FLUS模型,对西安市的土地利用结构进行优化,模拟了西安市2030年土地利用变化情况,使用腐蚀膨胀法,并结合生态保护因子划定弹性城镇开发边界。由此得到的主要结论有:(1)西安市的生态保护重要性等级以重要为主,面积为4779.1km2,占西安市面积的47.3%,主要分布在蓝田县。极重要区域面积为3072.73km2,占西安市面积的30.41%,主要分布在秦岭北麓和北部的自然保护区,空间上主要集中在周至县。生态极重要区域内降雨丰富,植被覆盖度大,动植物资源丰富,自然保护区众多,具有生态系统完整性和生物基因多样性,并且提供了丰富的旅游资源。因此,需要严格禁止破坏生态系统质量的活动,落实保护措施。(2)基于生态极重要区域和国土空间开发适宜性,得到土地资源约束下的农业生产和城镇建设可承载规模。西安市农业生产可承载规模为3857.34km2,占区域面积的38.17%,其中蓝田县的可承载规模最大,面积为927.28km2,占西安市面积的9.17%。西安市城镇建设可承载规模为4457.08km2,占区域面积的44.1%,其中长安区的可承载规模最大,面积为780.67km2,占西安市面积的7.72%。(3)基于多目标线性规划模型和FLUS模型对西安市土地利用结构进行了优化和模拟。通过地形地貌、交通条件和社会经济驱动力因子,以2010年土地利用数据为初始年,模拟2018年土地利用数据,Kappa系数和总体精度分别为0.93和0.94,模型精度较高,可以用于西安市未来土地利用变化模拟。(4)将生态保护极重要区域进行聚合、剔除细小斑块等处理,划分西安市刚性城镇开发边界,面积为3296.94km2,占区域面积的32.62%,其中大部分边界位于周至县。基于FLUS模型模拟西安市2030年城镇建设用地,采用腐蚀膨胀法提取弹性城镇开发边界范围,结合生态保护因子将城镇开发边界划分为现状建成区、规划城镇建设区和特殊用途区,弹性城镇开发边界面积为959.96km2,其中现状建成区为610.93km2,占开发边界总面积的63.64%;规划城镇建设区为279.81km2,占开发边界总面积29.15%,特殊用途区为69.22km2,占开发边界总面积的7.21%。本研究以双评价结果为基础,耦合多目标线性规划模型和FLUS模型,对土地利用结构进行优化和模拟,采用正反规划思想划定城镇开发边界,希望基于整个技术框架体系可以为国土空间规划的编制提供参考依据。

关键词：双评价多目标线性规划模型 FLUS模型城镇开发边界西安市

中国生猪养殖场户种养一体化系统综合效益评价及优化研究

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中国生猪养殖场户种养一体化系统综合效益评价及优化研究

作者：王淑彬中国农业科学院

学位级别：硕士

改革开放以来,我国农业生产力水平取得了较大提升,但在规模化、集约化水平提升的同时,种养分离趋势愈发明显,面源污染愈发严重,阻碍农业可持续发展的进程。生猪产业是农业经济的重要支柱产业,在猪肉供给、规模化水平等方面已取得巨大成... 详细信息

改革开放以来,我国农业生产力水平取得了较大提升,但在规模化、集约化水平提升的同时,种养分离趋势愈发明显,面源污染愈发严重,阻碍农业可持续发展的进程。生猪产业是农业经济的重要支柱产业,在猪肉供给、规模化水平等方面已取得巨大成效,产业整体素质发生了质的飞越,但环境污染、食品安全问题依然存在,促进生猪产业健康、可持续发展已受到社会广泛关注。“环保风暴”对生猪产业造成了巨大冲击,生猪产业的转型发展迫在眉睫,必须重构种养一体化农业循环链条,坚持农业综合效益的稳定提升。基于此,本文利用生猪养殖场户的大量第一手数据资料,通过实证研究证明种养一体化农业系统的优越性,并对不同规模的生猪养殖场户种养一体化系统进行优化,使其达到综合效益最优状态,对生猪产业的健康发展具有现实指导意义。本研究基于科学回答种养一体化农业系统相对于单一养殖是否具有更高的综合效益、在实际生产过程中“种多少”、“养多少”才能达到综合效益最优的总目标,依托我国8个生猪养殖典型省份238份实地调研问卷资料,并结合已有研究,选取14项综合效益评价指标,建立了生猪养殖场户种养一体化系统综合效益评价指标体系;对指标数据标准化处理后,选择层次分析法-熵值法共同确定指标的权重;通过线性加权法测算生猪养殖场综合效益,并比较种养一体化与单一养殖的综合效益差异;建立生猪养殖场户种养一体化综合效益优化模型,根据实际配套耕地面积对养殖规模和沼气池规模进行优化模拟,最后得出研究结论与相应的对策建议。本研究主要得出如下研究结论:种养一体化农业系统的综合效益值明显高于单一化生猪养殖;综合效益值随养殖规模扩大呈现出先增加后减小的趋势,且在不同养殖规模范围内存在不同的峰谷值;优化后生猪养殖场户种养一体化系统的综合效益高于优化前;经济效益依然是生猪养殖者的首要目标;系统内资源配置不合理,存在一定资产浪费。基于研究结论,本文提出如下对策建议:一是建立农田养分管理体系,细化粪污还田管理制度;二是倡导适度养殖规模,促进系统种养平衡;三是充分利用沼气工程,提高养殖场资产利用率;四是建立健外部性惩奖机制,提高种养一体化积极性。

关键词：种养一体化生猪养殖场综合效益多目标线性规划模型协调发展