荒漠绿洲区潜在生态网络增边优化鲁棒性分析

以乌兰布和沙漠东北缘为研究区，基于复杂网络理论、景观生态学与GIS空间分析技术，综合考虑多种因子，构建研究区的潜在生态网络（以下简称网络），分析研究区网络鲁棒性，通过随机增边、度低者优先、节点介数低者优先与最大介数节点增加捷径等4种增边策略优化网络，得出网络在不同增边策略优化前后的连接鲁棒性与恢复鲁棒性。结果显示：优化前网络连接鲁棒性指数为0.72，恶意攻击下去除42个节点时完全破坏网络，随机攻击下去除469个节点时可完全破坏网络；恢复鲁棒性可完全恢复节点数为随机攻击75个、恶意攻击56个；4种增边策略中，按度增边优化网络连接鲁棒性较优化前提升最显著：连接鲁棒性初始指数升至0.99，恶意攻击下去除222个节点时可完全破坏网络，随机攻击下去除649个节点时可完全破坏网络；4种增边策略中，按度增边对网络节点恢复鲁棒性提升效果最显著，可恢复去除节点数提升至122（随机攻击）与235（恶意攻击），按介数增边对网络边恢复鲁棒性提升效果最显著，其可恢复去除节点数提升至87（随机攻击）与27（恶意攻击）。     

基于LMBA策略的鄂尔多斯市生态空间网络优化

在分析鄂尔多斯市生态空间网络拓扑结构和鲁棒性的基础上,提出节点最低和最大介数增加(Low and maximum betweenness addition,LMBA）增边优化策略,同时与采用RA、LDF和SMB 3种增边策略的优化结果进行了对比。结果表明：鄂尔多斯生态空间网络有262个节点、402条边,网络直径为38,节点最大介数为418,最大连通度为25。网络连通度低,重要节点少且均位于网络西部,网络极不均匀,当网络结构遭到破坏时,进行自我恢复的能力比较强,但维持自身连通性的能力非常弱。增边94条后,LMBA策略优化后网络直径为16、节点最大介数为796、最大连通度为49,网络重要节点增多,网络整体效率明显提升;RA、LDF策略也使网络连通度极大增强,SMB策略的网络连通性增强效果不显著,重要节点增多且东移,网络结构比优化前更均匀。遭到攻击后,网络的连接鲁棒性大大增强,恢复鲁棒性也有所提升。与其他策略对比,LMBA策略的连接鲁棒性在两种攻击模式下、节点恢复鲁棒性在随机攻击模式下表现最优,节点恢复鲁棒性在恶意攻击下、边恢复鲁棒性在两种攻击模式下表现较优且稳定,说明该策略网络连通性强、结构均匀,综合表现最优。在遭受攻击过程中,LMBA策略维持自身连通情况的能力较优且稳定,节点和边的恢复能力也较优。     

基于复杂网络分析法的空间生态网络结构研究

以荒漠绿洲区典型县域磴口县为研究区,将复杂网络分析方法中的点格局分析方法、网络骨架的提取算法和空间结构鲁棒性指标根据实际空间生态网络的特点进行改造,对研究区的空间复杂生态网络的结构进行分析。研究结果表明:7种类型的生态源地节点在较小尺度下均呈现聚集的空间分布格局,随着尺度的增大,逐渐呈现随机分布,最后呈现均匀分布,这种分布特征保证了小尺度和大尺度上生态网络的稳定。水网廊道的密度范围为0~1.46,路网廊道的密度范围为0~2.27,改造Kruskal算法识别出的骨架廊道符合实际情况。现状生态网络初始的连接鲁棒性仅为0.73,优化后生态网络的连接鲁棒性达到1。经过生态节点布局优化后的生态网络节点和边的抗打击破坏能力、恢复能力增强。     

区域发展与土地利用空间分异关系的实证研究

该文选取潍坊市为研究区,通过主成分分析和聚类分析等方法,构建区域发展评价模型,并运用景观空间格局分析方法总结土地利用空间分异规律,最后采用相关性分析方法探讨二者关系。研究得出:区域发展与景观格局指数中的景观斑块密度和分维数相关性较强。区域发展与土地利用空间格局变化息息相关,土地利用景观的斑块密度和分维数,能够较好反映区域发展阶段的特征状态。      

典型草原自然保护地景观空间弹性GIS评价

为了解草原植被恢复效果和理解草原生态系统弹性特征,以锡林郭勒草原国家级自然保护区为对象,在Arc GIS、Fragstats等软件支持下,从景观格局稳定性(LPS)、生态敏感性(LES)和人类活动干扰3个维度建立概念化景观空间弹性模型(LSR),分析评价了研究区景观空间生态敏感性和弹性特征。研究结果表明:草地、林地等景观格局稳定性较高,尤其是核心区,但LPS值远低于理论最优值,亟待提升;自然保护区内近60%的景观空间生态敏感性达到中度敏感,绝大多数类型的核心区及其缓冲区处于中高度敏感性水平,且从核心区到缓冲区高度敏感性面积占比呈现增长趋势;由于自然和人为活动双重作用影响,整个自然保护区中度以下低弹性区域面积比超过70%,从核心区到外部实验区,极低度弹性的空间范围不断增大,保护区60%以上区域应加强植被恢复;根据景观空间弹性表现,10. 53%的区域需要重点保护,这些区域分布在保护功能区C区东部、E区西北部和D、E两区交汇地带。景观空间弹性框架及其概念化模型能综合考虑景观格局稳定性和景观空间生态敏感性,这对评价认识草原类自然保护地景观空间弹性特征、有针对性地制定草原植被恢复方案和优化保护功能区具有积极的指导作用。     

基于GIS和PCA降维的森林景观格局等级特征分析

森林景观空间格局及其内在等级特征辨识是森林资源管理和生态环境规划的重要基础。以新疆天山北坡西段霍城林场为对象,以森林资源二类调查资料和DEM数据为基础,基于GIS和PCA降维方法,通过景观等级分类和景观指数分析,对林区森林景观空间格局及其等级特征进行了研究。结果表明:天山北坡森林景观格局存在明显的等级特征,在不同等级上森林景观破碎化严重,斑块大小空间变异强烈;随着森林景观等级细化,森林核心斑块大小、破碎化、景观丰富度、空间邻近程度等指标变异加强;在较高等级水平上,斑块密度(PD)、平均斑块面积(AREA_MN)、景观形状指数(LSI)、周长-面积分形维数(PAFRAC)等指数对概括森林景观空间格局具有决定性。森林景观资源保护和精细化管理应注重对景观破碎化、丰富度、斑块空间邻接度等指标的考虑及调控,进而为林区景观格局优化、森林景观资源健康经营与管理提供有力参考。     

基于GIS的县域森林景观空间格局等级特征研究

县域作为协调人类活动与自然资源关系的基本单元,是造林绿化和森林景观资源经营的重要空间。以河北省易县为例,以森林资源二类清查资料和土地利用资料为基础,基于GIS技术,通过景观等级类型划分、景观指数筛选和主成分分析法,对县域尺度森林景观空间格局及其等级特征进行了多层次研究。结果表明:林地景观占全域面积的58.4%,杨树、油松、柞树、山杏等林种和经济林是优势森林景观;景观分离度(SPLIT)、多样性指数(SHDI)和斑块密度(PD)等对组织层次变化响应强烈,随着组织层级细化,景观破碎化程度增大,斑块面积、数量等特征逐渐增强;在景观和类型水平,组织层级越高,森林景观蔓延和聚合趋势越明显,组织层次越细,各森林景观类型空间集聚、丛生化程度越明显,景观斑块边缘效应越突出。研究区森林景观与地形、土地利用类型等因素相互耦合,从山区到平原区,随着人类活动影响增强,森林景观破碎化、斑块形状复杂性及空间差异增大,因此森林景观资源健康管理应注重对景观多样性、空间分割程度、核心斑块面积和数量等关键指标的控制。     

基于GIS的县域森林景观空间格局等级特征研究

县域作为协调人类活动与自然资源关系的基本单元,是造林绿化和森林景观资源经营的重要空间。以河北省易县为例,以森林资源二类清查资料和土地利用资料为基础,基于GIS技术,通过景观等级类型划分、景观指数筛选和主成分分析法,对县域尺度森林景观空间格局及其等级特征进行了多层次研究。结果表明:林地景观占全域面积的58%以上,杨树、油松、柞树、山杏等林种和经济林是优势森林景观;景观分离度(SPLIT)、多样性指数(SHDI)和斑块密度(PD)等对组织层次变化响应强烈,随着组织层级细化,景观破碎化程度增大,斑块面积、数量等特征逐渐增强;在景观和类型水平,组织层级越高,森林景观蔓延和聚合趋势越明显,组织层次越细,各森林景观类型空间集聚、丛生化程度越明显,景观斑块边缘效应越突出。研究区森林景观与地形、土地利用类型等因素相互耦合,从山区到平原区,随着人类活动影响增强,森林景观破碎化、斑块形状复杂性及空间差异增大,因此森林景观资源健康管理应注重对景观多样性、空间分割程度、核心斑块面积和数量等关键指标控制。     

绿色生态空间网络研究进展

绿色生态空间网络是景观生态学的重要研究内容,是耦合景观格局、生态过程与生态功能的重要桥梁,对于提高景观连接性、保护物种多样性、促进生态系统结构与功能的完整性具有重要意义。本文梳理了绿色生态空间网络的研究脉络,从绿色生态空间网络的概念与特征、相关理论与研究方法等方面展开论述,阐述了绿色生态空间网络的相关概念及发展历程,构建、分析与优化中的常见方法与主要特点,以及绿色空间网络研究中的相关理论,列举了绿色生态空间网络的主要应用领域,如城市、水文、防风固沙、水土保持等,并对绿色生态网络的基本改变、研究方法、尺度研究以及和其他空间网络结合等方面进行了展望。     

巢湖流域景观生态质量时空分异评价

以景观质量和生态质量构建了包含8个指标的景观生态质量评价指标体系;基于GIS及GeoDa平台,采用层次分析法(AHP)与均方差决策法的混合模型确定权重,从等级划分和指数差研究了2005-2010年巢湖流域快速城镇化背景下景观生态质量在村庄尺度的时空演变特征,采用空间自相关法分析其空间分异与聚集特征,并提出了相应的生态规划建议。结果表明:2005-2010年巢湖流域景观生态质量整体以稳定不变型为主,但其局部退化程度较改善程度在村庄数量占比和面积比方面分别提高了28.61%和29.90%;整体呈现研究区西部改善而北、东和南部退化的空间格局。从景观生态质量指数差方面,2010年的景观生态质量较2005年退化的面积占研究区的78.65%,在研究区北部、东北部、东部及南部密集分布和西部零星分布。2005年景观生态质量为较强的空间集聚性,2005-2010年景观生态质量变化随时间推移而空间集聚性减弱。根据两期的高高区、低低区及低高或高低区的特征分区,并在生态用地保护、产业布局优化、土地用途与低效工业用地管制、绿色基础设施与生态廊道的规划建设等方面提出了相关生态规划建议。研究结果可为区域生态景观规划、生态管护及景观生态系统的可持续发展提供科学借鉴。     

基于复杂网络分析法的层级生态网络结构研究

以西北典型半干旱城市包头市为研究区,运用复杂网络的评价指标对包头市复杂层级网络的拓扑结构与空间鲁棒性进行评价,提取了第1、2、3级生态源地和第1、2、3层生态廊道,并识别了重要生态节点,构建了包头市层级生态网络。结果表明:第1、2、3层生态源地数量分别为8、31、123,生态廊道数量分别为8、35、151,重要生态节点数量分别为7、28、47。通过拓扑结构与空间鲁棒性分析可知:第1层生态网络连通度最低,核数为2,结构简单但重要性最高,其稳定性影响整个层级生态网络的稳定;第2层生态网络由于增加连通性较低的生态节点,可增加小尺度的生态稳定性,但对大尺度层级生态网络稳定性提升没有明显作用;第3层生态网络核数为4,生态网络连通性最高且结构复杂。在第1、2、3层网络恶意攻击比随机攻击的破坏性均更强。第2、3层生态网络中源地节点数量较多,但低等级源地比例高,对增强网络的抗打击能力与恢复能力效果不明显。     

计算机网络安全分析及对策

随着计算机技术网络的快速发展,网络安全成为人们研究的焦点。本文分析了网络攻击的主要方式和网络安全的关键,举例让我们对病毒的攻击有深入了解,再采用相应的技术防范。     

应用蒙特卡罗法分析供水管网

首次将蒙特卡罗法应用于供水管网分析,建立了相应的随机游动模型,并对管网中常见元件水塔（池）、供水泵、普通阀门、减压阀、逆止阀、增压泵给出了具体的计算处理方法。实例计算表明,采用蒙特卡罗法计算简便、灵活,所需计算机内存少,便于对多水源的复杂管网进行水力计算。     

基于神经网络的农作物产量预测方法

准确预测农作物的产量对指导农业生产、保障粮食安全以及维持农业可持续发展具有重要意义。传统的农作物产量预测模型通常对输入数据进行统计和拟合,从而实现农作物产量预测,这些模型一般需要人工选取特征且拟合的方法是线性拟合的,而实际中大多要处理的是非线性问题。研究小组采用深度学习方法,并用已公开的农作物遥感图像数据来训练神经网络。由实验结果可以明显地发现研究小组所提出的神经网络模型识别误差率为5.5左右,优于传统的方法,而且鲁棒性也高于传统方法。     

快速环路分解遗传算法在配电网络重构中的应用

为了有效提高配电网络的收敛速度，避免不成熟收敛，在传统遗传算法的基础上，提出了一种快速环路分解遗传算法。提出用支路的开关状态(0或1)作为控制参数，避免繁琐的编码方法，缩短了染色体的长度，同时对交叉位置的选取和变异提出了独特的方案，并用于网络重构中，极大地提高了计算效率。     

基于PSA-YOLO网络的苹果叶片病斑检测

为提高YOLOv4目标检测算法对苹果叶片小型病斑的检测性能,提出了一种PSA（金字塔压缩注意力）-YOLO算法。在CSPDarknet53的基础上融合了Focus结构和PSA机制,并采用网络深度减小策略,构建了参数量小、精确度高的PSA-CSPDarknet-1轻量化主干网络。其次在网络颈部,搭建了空间金字塔卷积池化模块,用极小的计算代价增强了对深层特征图的空间信息提取能力,并采用α-CIoU损失函数作为边界框损失函数,提高网络对高IoU阈值下目标的检测精度。根据实验结果,PSA-YOLO网络在苹果叶片病斑识别任务中的AP50达到88.2%。COCO AP@[0.5∶0.05∶0.95]达到49.8%,比YOLOv4提升3.5个百分点。网络对于小型病斑的特征提取能力提升幅度更大,小型病斑检测AP比YOLOv4提升3.9个百分点。在单张NVIDIA GTX TITAN V显卡上的实时检测速度达到69帧/s,相较于YOLOv4网络提升13帧/s。     

BP和RBF神经网络在水轮机非线性特性拟合中的应用比较

利用神经网络对水轮机综合特性曲线进行数据处理和延伸,不必建立具体的函数关系表达式,就可对已知的离散数据进行拟合。并且还可以结合边界约束条件对未知区域内的数据进行预测,从而提高了水轮机综合特性曲线数据处理的工作效率和数据精度。分别介绍了用BP神经网络和RBF神经网络对水轮机综合特性曲线数据处理和延伸的方法。并采用一机组的样本数据进行训练,比较2种方法的训练结果得出结论。     

基于轻量级残差网络的植物叶片病害识别

针对基于卷积神经网络的植物叶片病害识别方法存在网络参数众多、计算量大且复杂的问题,结合植物叶片病害特征,提出了一种基于轻量级残差网络(Scale-Down ResNet)的植物叶片病害识别方法.网络基于Residual Network(ResNet),通过缩减网络卷积核数目和轻量级残差模块(SD-BLOCK),在大幅减...     

农村信息化网络建设方式对比

在市场经济条件下，建立和完善农村信息公共服务网络，促进农业信息工作、新农村建设，已经成为统筹城乡经济社会发展、全面建设小康社会的战略选择。文章首先分析了我国农村信息化网络建设的现状，然后探讨了农村信息化建设面临的主要障碍，最后提出了农村信息化网络建设的实施意见。