水利工程下游减水河段生态修复效果研究

水利工程的兴建致使河流水域形态发生改变,严重者会破坏河流生态系统,影响河流生态环境的可持续发展。针对单一的非工程措施难以充分保护减水河段生态系统的问题,以新疆和田地区某混合式开发水利枢纽工程为基础,将生态修复的非工程措施与工程措施相结合,根据目标鱼类适宜的水深、流速,采用生态水力学法计算减水河段非工程措施所需的生态流量,并通过二维水力模拟计算,对研究河段横向、纵向上工程修复措施的改善效果进行分析,分析结果显示:枯、丰水期在下泄生态流量基础上,增加纵向修复可使加权可使用面积分别增加55.11%和38.00%。研究表明,将非工程措施与工程措施相结合,可以明显改善减水河段的生境状况。     

基于海绵城市视角下城市中心区河流滨水空间更新策略研究

随着我国城镇化进程加快,水环境空间建设问题逐渐凸显。滨水空间建设作为海绵城市系统构建的重要组成部分,一直是当前政府面临的关键问题,也是行业学者和设计师们关注的热点研究。文章选取河北省滏阳河衡水市区段滨水空间为研究对象,系统分析该区段滨水空间的土地利用、空间形态、绿地景观等建设内容,从保护、恢复、拓建、管理的角度提出城市中心区河流滨水空间更新策略,旨在为海绵城市滨水空间建设提供借鉴。     

疏勒河流域生态承载力时空演变特征及驱动力研究

生态承载力是人类社会发展的基础,是一个区域是否可持续发展的限制性因素,尤其是在生态环境脆弱的干旱区内陆河流域更显得尤为重要.为了探讨我国干旱区内陆河流域生态承载力时空格局变化,以疏勒河流域为研究区,基于GIS平台,研究疏勒河流域生态承载力时空演变特征,并进一步利用主成分分析定量分析自然因子和人类活动因子对其时空演变的影...     

人工补水河流生态修复决策系统空间数据库

针对河流生态修复工程方案设计与实施过程中的复杂性,以及对多尺度、多来源、多类型等海量数据的需求,提出了采用空间数据引擎ArcSDE集成关系数据库Oracle的模式,应用地理信息系统GIS的线性参考系统与动态分段技术,以永定河为例,构建一个以河流生态修复相关数据信息为数据源的空间数据库.该方法不仅为永定河生态修复模拟评价与综合决策系统提供了有效的数据支撑,同时也为确定河流生态修复工程方案提供了一个有效的辅助工具.     

“数字流域”网络门户的研究和设计*

分析和研究了目前国内外河流的信息化平台建设情况, 以“数字流域”建设为背景,为西藏“四江流域”可持续发展,尤其是生态环境保护、监测、评价和规划的研究成果展示,设计开发一套基于Web GIS技术、Java Portal技术的数字流域网络门户系统。描述了实现系统的关键技术、设计思想和系统结构,实现了从数据共享、数据交换层面到基于网络门户的数据服务集成的飞跃,网络门户的建设增强了信息化平台的功能和数据集成,也为生态环境建设的决策支持工作提供了良好环境。     

城市棕地的景观再生研究——以攀枝花市为例

城市产业升级和转型时期需科学地处理城市棕地资源。文章以攀枝花市的城市棕地为例,从生态、艺术、历史和景观四个方面分析与研究城市棕地的合理利用,基于城市景观学与生态学理论,提出城市棕地合理改造的思路和方法。     

基于COM技术的长江口滨岸湿地环境信息系统开发

根据长江口滨岸湿地环境保护工作的实际需求,采用MapObjects组件技术,以VisualBasic为开发平台,构建了长江口滨岸湿地环境信息系统(Yangtzeestuarytidalwetlandenvironmentalinformationsystem,简称YETWEIS),实现了对长江口滨岸湿地环境信息的显示、编辑、查询检索、信息统计、空间分析、专题决策图编制和环境质量评价分析等功能。同时对系统采用的关键技术-COM技术、系统安全维护、数据库链接、数学建模、数据挖掘技术进行了深入分析。     

塑造河流的性格——以郧西县城市河流生态景观规划为例

本文以郧西城市河流生态景观规划为例,论述了河流规划应突出其固有的个性特征,并通过河流驳岸的生态化改造和河流绿化规划,将生态与景观有效结合。     

离散泊位布局下的泊位岸桥动态协调调度

为了制定合理的集装箱码头泊位岸桥资源调度计划,提高码头作业效率和客户满意度,基于离散泊位布局,建立了以在港集装箱船总的服务成本最小为优化目标的动态泊位岸桥协调调度模型。设计了遗传算法对模型求解,通过将部分约束条件嵌入算法结构简化了模型求解难度,并对算法迭代过程中的不可行解采用逐时刻基因调整策略进行修复。经过若干算例的数值实验,验证了模型和算法的可行性和有效性。     

浅析港口码头环境景观设计——以天津东疆建设开发纪念公园为例

码头环境景观设计是港口码头的重要组成部分,合理的码头环境景观设计不仅对城市海岸线生态保护有着重要的作用,而且具有视觉、环境和教育等多种功能。文章以天津东疆建设开发纪念公园为例,分析港口码头环境景观设计的因素和原则,旨在为未来港口码头环境建设提供科学的理论基础。     

坡面植被斑块水土保持功能的景观图谱表达

本文基于景观生态学格局与过程关系研究的定量思维,以地学信息图谱的图形思维方式反映植被空间格局和水土流失过程的关系,以河岸植被缓冲带水土保持功能为例,在构建坡面植被分布格局的景观图谱序列的基础上,利用渗透指数指示植被水土保持功能,分析不同植被格局下水土保持功能的变化,对坡面植被格局的水土保持功能进行景观图谱表达。结果表明,在斑块位置、方向、聚集程度、镶嵌方式4种植被斑块分布类型中,在相同植被盖度下,斑块方向和聚集程度是控制水土流失的有效格局。通过对比不同植被分布类型的渗透值表明,植被分散于坡底并沿等高线方向或者与水流平行的方向分布时水土保持效果较好。本研究结果可为坡面植被水土保持效益的识别、提高提供重要参考。     

生态河湖工程设计BIM技术全流程综合应用研究

为解决传统设计模式下手工设计效率低、二维图纸不直观、协同设计难开展及存在信息孤岛的问题,针对生态河湖工程设计阶段涉及的河道堤防、水工建筑物、生态景观及多专业协同,通过 BIM 技术建立更加真实的三维地形模型,进行参数化、联动式河道堤防设计,再建立水工、景观等建筑物 BIM 模型,利用多专业协同技术,对模型进行整合,构建 BIM 技术全流程设计体系。该体系贯穿整个设计阶段,对工程项目进行数字化、可视化表达,构建可实现各参与方协同工作、数据共享的同一数据模型,设计更快速高效,整个工程项目更加直观,可提高项目设计全流程精细化管理水平,显著提升工程生产效率、质量和社会经济效益。     

Object-based image analysis for operational fine-scale regional mapping of land cover within river corridors from multispectral imagery and thematic data

Accurate mapping of land-cover diversity within riparian areas at a regional scale is a major challenge for better understanding the influence of riparian landscapes and related natural and anthropogenic pressures on river ecological status. As the structure (composition and spatial organization) of riparian area land cover (RALC) is generally not accessible using moderate-scale satellite imagery, finer spatial resolution imagery and specific mapping techniques are needed. For this purpose, we developed a classification procedure based on a specific multiscale object-based image analysis (OBIA) scheme dedicated to producing fine-scale and reliable RALC maps in different geographical contexts (relief, climate and geology). This OBIA scheme combines information from very high spatial resolution multispectral imagery (satellite or airborne) and available spatial thematic data using fuzzy expert knowledge classification rules. It was tested over the Hérault River watershed (southern France), which presents contrasting landscapes and a total stream length of 1150 km, using the combination of SPOT (Système Probatoire d'Observation de la Terre) 5 XS imagery (10 m pixels), aerial photography (0.5 m pixels) and several national spatial thematic data. A RALC map was produced (22 classes) with an overall accuracy of 89% and a kappa index of 83%, according to a targeted land-cover pressures typology (six categories of pressures). The results of this experimentation demonstrate that the application of OBIA to multisource spatial data provides an efficient approach for the mapping and monitoring of RALC that can be implemented operationally at a regional or national scale. We further analysed the influence of map resolution on the quantification of riparian spatial indicators to highlight the importance of such data for studying the influence of landscapes on river ecological status at the riparian scale.     

城市生态学与城市生态环境研究进展

阐述了城市生态学的发展过程，综述了城市生态环境与城市生态学研究内容及进展，提出了城市生态学的发展经历了萌芽、兴起与分化、发展与实践阶段；指出了城市可持续发展是当代城市生态环境问题研究的重要动向和热点，生态城市是人类可持续发展城市的理想模式，城市生态学和城市生态环境学成为各国城市可持续发展及制定21世纪议程的科学基础。     

Mapping of riparian zone attributes using discrete return LiDAR, QuickBird and SPOT-5 imagery: Assessing accuracy and costs

Riparian zones in Australia are exposed to increasing pressures because of disturbance from agricultural and urban expansion, weed invasion, and overgrazing. Accurate and cost-effective mapping of riparian environments is important for assessing riparian zone functions associated with water quality, biodiversity, and wildlife habitats. The objective of this research was to compare the accuracy and costs of mapping riparian zone attributes from image data acquired by three different sensor types, i.e. Light Detection and Ranging (LiDAR) (0.5-2.4 m pixels), and multi-spectral QuickBird (2.4 m pixels) and SPOT-5 (10 m pixels). These attributes included streambed width, riparian zone width, plant projective cover, longitudinal continuity, vegetation overhang, and bank stability. The riparian zone attributes were mapped for a study area along Mimosa Creek in the Fitzroy Catchment, Central Queensland, Australia. Object-based image and regression analyses were used for mapping the riparian zone attributes. The validation of the LiDAR, QuickBird, and SPOT-5 derived maps of streambed width (R = 0.99, 0.71, and 0.44 respectively) and riparian zone width (R = 0.91, 0.87, and 0.74 respectively) against field derived measurements produced the highest accuracies for the LiDAR data and the lowest using the SPOT-5 image data. Cross-validation estimates of misclassification produced a root mean square error of 1.06, 1.35 and 1.51 from an ordinal scale from 0 to 4 of the bank stability score for the LiDAR, QuickBird and SPOT-5 image data, respectively. The validation and empirical modelling showed high correlations for all datasets for mapping plant projective cover (R > 0.93). The SPOT-5 image data were unsuitable for assessment of riparian zone attributes at the spatial scale of Mimosa Creek and associated riparian zones. Cost estimates of image and field data acquisition and processing of the LiDAR, QuickBird, and SPOT-5 image data showed that discrete return LiDAR can be used for costs lower than those for QuickBird image data over large spatial extents (e.g. 26,000 km of streams). With the higher level of vegetation structural and landform information, mapping accuracies, geometric precision, and lower overall costs at large spatial extents, LiDAR data are a feasible means for assessment of riparian zone attributes.     

BIM技术在生态河湖工程设计中的应用探索

为解决二维绘图设计信息散碎、跨专业人员理解难度大、效率低及设计周期长等难题,将BIM技术应用到生态河湖工程中。立足生态河湖工程特点,结合以往工程设计经验,对Autodesk和Dassault 2种BIM软件平台进行对比分析,分析优劣及适用性,最终确定Autodesk的Civil 3D和Revit软件更适用于生态河湖治理工程。根据这2款BIM软件的整体架构特点及适用范围,研究出一套适用于生态河湖工程三维设计的解决方案,并应用于沁阳市城区段生态综合治理工程中。实际应用表明：应用基于BIM技术的全流程解决方案,可创建河道和建筑物BIM模型,自动统计工程量及生成图纸,大大提高生产效率,节约人力、物力和成本,提高出手产品质量。     

Enhancing the SWAT model for simulating denitrification in riparian zones at the river basin scale

Riparian zones have significant impact on nitrate removal despite their small areas. Most research on riparian zones have been implemented at small scales. Direct measurement at large scale is infeasible, thus using models is a good alternative. This study introduces a modified SWAT model, referred as SWAT_LS. Two modifications were implemented: (i) adding hydrological routing from upland areas to riparian zones; and (ii) adding a module to simulate denitrification in riparian zones based on the Riparian Nitrogen Model. SWAT_LS was applied to the Odense river basin in Denmark, a densely tile-drained agricultural river basin. Compared to SWAT, SWAT_LS provides an equally good performance for streamflow, and a significant improvement in nitrate predictions. SWAT_LS predicts that current riparian zones remove only 4–17% of nitrate loads because 70% of the riparian areas are bypassed due to subsurface drainage implementation. This ability would dramatically increase to 25–85% if riparian zones are entirely undrained.     

浅析生态设计理念

进入21世纪,人类面临着严峻的生态环境问题,使得生态设计理念成为了研究焦点。产品生态设计是利用生态学的思想,将环境因素融入到产品设计中,优先考虑产品的环境属性,改善产品在整个生命周期内的环境性能,实现从源头上预防污染的目的。其理论基础是生命周期评价理论。所以,也叫做生命周期设计。     

数据与技术驱动下的人类活动对生态系统的影响及评价研究——“人类活动的数量化表征与生态效应”专刊序言

本期《科研信息化技术与应用》的“人类活动的数量化表征与生态效应”专刊刊登了 11 篇文章,涉及了不同的主题,其中综述性论文 2 篇,研究性论文 9 篇。综述文章分别对城市研究中多源地理大数据的应用和大数据在生态环境监测评价中的应用进行了总结和热点论述。研究性论文方向之一是针对人类活动的数量化表达开展分析,主要是利用灯光数据刻画建设用地的扩展、卫星数据提取干扰特征、无人机刻画公路建设与灾害监测方面的应用和通过构建人类活动强度指数分析对自然遗产地的影响。其二是生态评价和管理信息化方面的研究,主要包括自然保护区与湿地公园的信息化数据库的构建,可以体现人类活动与景观服务的数据化框架;河岸带缓冲区的地理信息图谱方法,可以较好地反应生态空间格局与土壤侵蚀之间的关系,基于 MODIS 影像和模型分析的方法能够揭示生物多样性的空间分布,用于生态保护红线的划定;城市遥感地表能量的反演与定量分级,也能很好地揭示城市开敞空间的特征与影响,为城市规划提供科学依据。