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基于雨洪管理模型与NSGA-Ⅱ的低影响开发设施空间布局多目标优化与效益分析
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作者 孙赫 高培超 +1 位作者 王昊 房德琳 《北京师范大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期238-246,共9页
以北京市某建成小区为例,利用该小区的地形、雨水管网等数据,构建了研究区雨洪管理模型.评估了低影响开发(LID)设施对雨洪削减本身的贡献,同时通过货币化方法对设施的初始投资成本、维护成本以及在生命周期内提供的生态系统服务价值进... 以北京市某建成小区为例,利用该小区的地形、雨水管网等数据,构建了研究区雨洪管理模型.评估了低影响开发(LID)设施对雨洪削减本身的贡献,同时通过货币化方法对设施的初始投资成本、维护成本以及在生命周期内提供的生态系统服务价值进行了计算,并进行贴现处理,最后将雨洪管理模型与效益评估进行结合,构成了耦合优化模型.考虑到LID设施在生命周期内维护成本和生态系统服务价值的增长潜力,利用非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对LID设施的空间布局进行优化,以设施面积为决策变量,以径流削减率和净成本为目标函数,利用熵权-TOPSIS法对铺设方案进行综合评价与方案优选.在满足相关约束条件的前提下,实现了76.3%的径流削减率,综合净成本为1.4×10^(6)元.本研究通过对LID设施的综合效益进行评估,旨在为海绵城市建设提供更全面的决策依据,促进水资源的再利用和城市环境的改善,为实现碳达峰、碳中和目标提供重要的城市生态支持和减排途径.本研究的算法和设施附加价值的货币化结果具有一定的普适性,根据工程实际对参数进行适当调整后可适用于其他研究区,为这些区域的LID设施布局优化提供参考. 展开更多
关键词 雨洪管理模型 NSGA-Ⅱ 低影响开发设施 生态系统服务价值 熵权-TOPSIS 海绵城市
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顾及土地利用强度和生态-经济权衡的四川省陆地生态系统碳储量预测与热点分析 被引量:8
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作者 高怡凡 宋长青 +2 位作者 王元慧 叶思菁 高培超 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期3958-3969,共12页
中国致力于在2060年前实现碳中和,为缓解气候变化的全球性目标贡献力量。人类活动引起的土地变化是造成碳排放的主要原因之一。四川省森林资源丰富,具有较高的经济增长潜力和重要的生态地位,是中国实现碳中和的关键区域之一。为从土地... 中国致力于在2060年前实现碳中和,为缓解气候变化的全球性目标贡献力量。人类活动引起的土地变化是造成碳排放的主要原因之一。四川省森林资源丰富,具有较高的经济增长潜力和重要的生态地位,是中国实现碳中和的关键区域之一。为从土地管理的角度为中国的碳中和提供政策支持,本文在顾及土地利用强度和生态-经济权衡的情景下预测了四川省2030年的土地变化,提出了顾及土地利用强度的陆地生态系统未来碳储量估算方法,并估算了四川省2030年的碳储量。结果表明,四川省若能在未来平衡经济效益和生态效益,可在2030年同时实现经济生产总值(相对于2020)增加约34%和碳储量增加约3%。为实现上述目标,四川省未来具体需加强西北部高原温带湿润/半湿润地区和高原亚寒带半湿润地区的林地和湿地的保护与扩张,并促进以成都为核心的四川省东南部中亚热带湿润地区城市的均衡发展。 展开更多
关键词 土地利用强度 土地变化模拟 碳储量 经济效益 生态效益
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基于城市综合实力引力模型的珠三角城市群土地变化多情景模拟
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作者 高怡凡 宋长青 +2 位作者 叶思菁 张潇丹 高培超 《北京师范大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期228-237,共10页
合理利用土地资源已经成为了城市可持续发展中的重要问题.土地变化模拟可以预测未来不同情景下的土地利用变化,为人们更合理地使用土地资源提供参考.土地变化模型是土地变化模拟的有效工具.在众多土地变化模型中,CLUMondo模型成为近年... 合理利用土地资源已经成为了城市可持续发展中的重要问题.土地变化模拟可以预测未来不同情景下的土地利用变化,为人们更合理地使用土地资源提供参考.土地变化模型是土地变化模拟的有效工具.在众多土地变化模型中,CLUMondo模型成为近年来流行的土地变化模型,其特征在于允许一种土地类型提供多种土地系统服务,更真实地刻画了土地类型与土地系统服务之间的关系,该模型已广泛地应用于全球或区域的土地变化模拟中.为了使得CLUMondo模型应用于城市群的扩张研究时能够更全面地反映城市之间的相互作用,本文提出了一种基于城市综合实力引力模型的模拟方法.具体而言,本文通过集成CLUMondo模型和城市引力模型,将城市引力模型的计算结果作为驱动因子参与CLUMondo模型的土地变化模拟中,解决了CLUMondo模型应用于城市群扩张模拟时忽略城市间相互作用的问题,并选择了珠三角城市群作为案例区域,验证了集成后模型的精度.本文得到如下结论:1)城市引力模型可以较好地刻画城市之间的相互作用;2)通过集成CLUMondo模型和城市引力模型,可以提高CLUMondo模型在模拟城市扩张时的精度.本文的研究为城市群的扩张模拟提供了解决方案,并为珠三角城市群的可持续发展提供建议. 展开更多
关键词 CLUMondo模型 城市扩张 引力模型 均衡化
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复杂时间序列的多尺度分析 被引量:1
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作者 高剑波 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期2318-2331,共14页
为纪念郑哲敏先生仙逝一周年,作者回忆在读研期间先生对自己的教诲,介绍先生和自己在非线性科学领域的一些工作,及后来这些工作如何被拓展并演变成一些非线性问题通用的分析方法.具体的方法包括混沌时间序列分析的相空间最优重构,混沌... 为纪念郑哲敏先生仙逝一周年,作者回忆在读研期间先生对自己的教诲,介绍先生和自己在非线性科学领域的一些工作,及后来这些工作如何被拓展并演变成一些非线性问题通用的分析方法.具体的方法包括混沌时间序列分析的相空间最优重构,混沌的直接动力学判据,基于依赖于尺度的李雅普诺夫指数(SDLE)的多尺度分析及自适应分形分析.特别, SDLE可以非常好地刻画已知的所有类的时间序列模型,因此,可以统一已知的各种复杂性的度量.自适应分形分析基于自适应滤波,能非常好地决定趋势,包括各种震荡模式和回归分析的非线性回归曲线,也能非常好地去噪,并把时间序列分解成各种内在固有模式.这些方法已被广泛用于自然科学、工程技术和社会科学的诸多领域.它们特别适用于各领域(包括运维)的故障诊断,生物医学数据的分析及不确定性的度量.郑先生从不囿于他自己熟悉的领域,而是随着时代发展不断拓展新的领域.身处百年未遇之大变局时期,我们必须发扬光大先生的这种求真务实和开拓进取的精神. 展开更多
关键词 非线性 混沌 分形 时间序列 多尺度分析
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面向区域综合发展的系统动力学研究进展及其在青藏高原的应用 被引量:1
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作者 王元慧 王昊煜 +2 位作者 宋长青 王翔宇 高培超 《北京师范大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期153-160,共8页
利用Web of Science数据库检索基于系统动力学开展区域综合发展建模分析的文献,对检索结果进行文献计量分析,从研究趋势、研究力量、发表途径、研究主题4个方面探究该领域研究进展;并以青藏高原作为典型区域,详细回顾系统动力学在该区... 利用Web of Science数据库检索基于系统动力学开展区域综合发展建模分析的文献,对检索结果进行文献计量分析,从研究趋势、研究力量、发表途径、研究主题4个方面探究该领域研究进展;并以青藏高原作为典型区域,详细回顾系统动力学在该区域的综合发展问题中的应用并提出展望.发现:1)基于系统动力学开展区域综合发展建模的研究起步初期发展缓慢,但当前发展势头迅猛,正逐渐成为研究热点.2)中国的发文量远超美、英等国,同时影响力具有提升空间;高被引作者中美国学者居多,中国高被引作者仅有1位.3)相关研究的主要刊文期刊的学科门类集中,主要集中在环境科学与生态学领域,期刊整体水平较高.4)研究主题集中在碳排放、水资源管理、粮食与能源问题等全球性热点问题.5)系统动力学工具在青藏高原区域综合发展问题中仅有初步应用,具有较大发展空间;建议发挥该工具在青藏高原区域双向耦合人地系统模型构建中的作用,重点优化环境变化及其社会经济影响部分的模型设计,模拟人类活动对区域人地系统的复杂影响,从而助力区域高质量发展管理实践. 展开更多
关键词 系统动力学 区域综合发展 研究进展 文献计量分析 青藏高原
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经济发展预期下的粮食产量与生态效益权衡——黑龙江省土地利用优化配置 被引量:19
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作者 谢一茹 高培超 +4 位作者 王翔宇 宋长青 程昌秀 叶思菁 沈石 《北京师范大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2020年第6期873-881,共9页
研究了在一定经济发展预期下的粮食产量与生态效益的权衡问题.以黑龙江省为试点,对黑龙江省的土地利用进行了优化配置,得到不同发展模拟情景下的2035年土地利用状况预测.研究结果以期对黑龙江省的国土空间规划编制提供科学参考.同时,研... 研究了在一定经济发展预期下的粮食产量与生态效益的权衡问题.以黑龙江省为试点,对黑龙江省的土地利用进行了优化配置,得到不同发展模拟情景下的2035年土地利用状况预测.研究结果以期对黑龙江省的国土空间规划编制提供科学参考.同时,研究方法也可应用于其他省、自治区、直辖市的土地利用决策支持. 展开更多
关键词 土地利用 CLUE-S 情景模拟 黑龙江省 权衡 粮食产量 生态效益
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基于文献计量和遗传算法的土地利用优化研究进展 被引量:9
7
作者 王昊煜 高培超 +2 位作者 宋长青 程昌秀 叶思菁 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期1286-1293,共8页
以Web of Science数据库中1999—2022年(截止2022年1月22日)关于遗传算法与土地利用的164篇英文和27篇中文文献为数据源,基于文献计量方法,对每年中英文发文量、文献来源国家、中英文文献学科方向、中英文载文期刊进行分析,探究基于遗... 以Web of Science数据库中1999—2022年(截止2022年1月22日)关于遗传算法与土地利用的164篇英文和27篇中文文献为数据源,基于文献计量方法,对每年中英文发文量、文献来源国家、中英文文献学科方向、中英文载文期刊进行分析,探究基于遗传算法的土地利用优化的总体研究概况,然后利用CiteSpace软件对作者和研究机构合作网络、关键词共现网络和文献共被引网络进行可视化,分析研究热点。研究发现,(1)基于遗传算法的土地利用优化研究整体呈上升趋势,中国(包括港澳台地区)、美国、伊朗是发文量前三国家,研究属于环境、地理和规划的交叉领域。(2)研究者间形成了2个较大规模的合作网络和众多中小规模的合作网络,处于核心地位的研究机构来自发文量前十的国家。(3)绿色基础设施是重要的研究对象,多目标优化是主要的优化模型,与其它技术,如粒子群算法的结合和对比为重要的研究方向。(4)风力能源规划、自然环境保护、海绵城市规划、生物多样性、交通规划、规划支持系统构建是重要的研究内容,主要的研究方法包括带约束的多目标优化和空间优化模型。 展开更多
关键词 遗传算法 土地利用 文献计量 CITESPACE
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近40年中美地缘政治关系波动及背景解析 被引量:13
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作者 沈石 袁丽华 +3 位作者 叶思菁 程昌秀 高剑波 宋长青 《地理科学》 CSSCI CSCD 北大核心 2019年第7期1063-1071,共9页
基于GDELT数据利用概率分析和自适应分形分析方法,从合作与冲突的角度分析1979年以来历届美国总统任期内中美态度的差异以及中美态度的持久性。结果分析表明:①中美地缘政治关系经历3个时期,分别是冷战期、转变期和经贸合作期。这3个时... 基于GDELT数据利用概率分析和自适应分形分析方法,从合作与冲突的角度分析1979年以来历届美国总统任期内中美态度的差异以及中美态度的持久性。结果分析表明:①中美地缘政治关系经历3个时期,分别是冷战期、转变期和经贸合作期。这3个时期的特征是中美关系的战略基础历经从联合抗苏到经贸关系转变;②美国对华的冲突态度在老布什和克林顿时期发展和提高,在小布什时期和奥巴马前期有所缓和,但是在奥巴马后期趋于严重。③美国对华整体态度持续性存在约4 a时间尺度,而且主要受冲突态度的影响。在当前特朗普政府时期,中美地缘政治关系的政治和经济要素已经发生重大转变,建议中美关系政策制定者和研究者要重视这种转变,寻求新思维和新途径应对进入新阶段的中美关系。 展开更多
关键词 中美关系 地缘政治关系 全球事件、语言和语调数据库 概率分析 自适应分形分析
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基于遗传算法的土地利用优化:NSGA-Ⅱ和NSGA-Ⅲ的对比研究 被引量:10
9
作者 王昊煜 高培超 +2 位作者 谢一茹 宋长青 王元慧 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期639-649,共11页
土地利用优化通常要兼顾不同群体的多种要求,理论上是复杂的超多目标(4个及以上)优化问题。但实际操作中却往往被简化为多目标(2—3个)优化问题,通过一种流行的多目标优化算法第Ⅱ代非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)求解。究其原因是对超多... 土地利用优化通常要兼顾不同群体的多种要求,理论上是复杂的超多目标(4个及以上)优化问题。但实际操作中却往往被简化为多目标(2—3个)优化问题,通过一种流行的多目标优化算法第Ⅱ代非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)求解。究其原因是对超多目标优化算法认知的缺失和与多目标优化算法理论对比的匮乏。对NSGA系列中应用最广泛的多目标优化算法NSGA-Ⅱ和最新提出、面向超多目标优化的算法NSGA-Ⅲ进行探究,从理论和实验两方面对Ⅲ和Ⅱ进行对比,从而探究二者进行土地利用优化时的优劣。在理论上,对比两种算法原理的异同。在实验中,分别设计多目标(3个目标)和超多目标(13个目标)土地利用优化问题,利用两种算法进行求解。对实验结果采用四层架构、六大指标进行全面评价,以对比两种算法的可用性。理论对比发现,两个算法只有种群多样性保护的方法不同,其中NSGA-Ⅲ是基于与固定的参考点的距离,而NSGA-Ⅱ则是基于相邻解间的距离。通过实验对比发现,NSGA-Ⅲ在超多目标优化时运算速度快,且产生的最优方案实用价值更高,NSGA-Ⅱ在算法的有效性方面更有优势。 展开更多
关键词 土地利用 NSGA-Ⅱ NSGA-Ⅲ 对比 遗传算法
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区域高质量发展的内涵与评价体系探索——以青藏高原县域单元为例 被引量:9
10
作者 王翔宇 高培超 +1 位作者 宋长青 王元慧 《北京师范大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期328-336,共9页
系统地综述了学者对高质量发展理念的理解和当前国家社会经济发展的主要问题,随后梳理出包含7大内容的区域高质量发展的内涵,基于其内涵构建了中国县域单元高质量发展评价指标体系,以解决针对区域高质量发展内涵不清、指标体系不明等问... 系统地综述了学者对高质量发展理念的理解和当前国家社会经济发展的主要问题,随后梳理出包含7大内容的区域高质量发展的内涵,基于其内涵构建了中国县域单元高质量发展评价指标体系,以解决针对区域高质量发展内涵不清、指标体系不明等问题.本文以青藏高原地区为例,选取2010和2019年作为研究时间,利用熵权法、头尾分割法,对2010和2019年青藏高原县域高质量发展状况进行评价和结果可视化处理.结果表明:在时间上,县域的高质量发展水平有所提高;在空间上,高原边界县域发展水平普遍高于内部,且存在2个明显的核心区域.本文是首次综合评价青藏高原县域的高质量发展状况. 展开更多
关键词 区域高质量发展 青藏高原 县域发展
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青海省出口贸易格局演化及其影响因素解析 被引量:3
11
作者 杜彬 高培超 +1 位作者 宋长青 王元慧 《北京师范大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期161-167,共7页
探索青海省1995-2019年出口贸易格局的演变态势,基于贸易引力模型,从经济自由度、文化差异、人口规模等方面研究青海省出口贸易格局的形成机制.研究表明:1)青海省的出口产品结构以技术水平较低的工业制成品为主,外贸依存度较低且在波动... 探索青海省1995-2019年出口贸易格局的演变态势,基于贸易引力模型,从经济自由度、文化差异、人口规模等方面研究青海省出口贸易格局的形成机制.研究表明:1)青海省的出口产品结构以技术水平较低的工业制成品为主,外贸依存度较低且在波动中逐渐下降;2)青海省出口格局呈现贸易伙伴多样化和出口规模均衡化的态势,与我国周边国家和其他大洲的大部分发展中国家建立了密切的贸易联系;3)影响青海省出口贸易格局演变过程的核心因素为双方经济体量、出口国人口数量、经济自由度、与中国的地理距离及宗教亲近,次要因素为出口国与中国的区域贸易协定.本文对青海省出口贸易发展提出了建议,以期对其未来的高质量发展模式提供支撑. 展开更多
关键词 贸易格局 出口产品结构 外贸依存度 拓扑熵 贸易强度 贸易引力模型
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耦合GCAM和GlobeLand30的CLUMondo模型及其适用性评估 被引量:3
12
作者 高怡凡 王元慧 +3 位作者 谢一茹 叶思菁 宋长青 高培超 《北京师范大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期465-470,共6页
本文在CLUMondo模型中了耦合全球变化评估模型(global change assessment model,GCAM)和GlobeLand30数据.其中:GCAM为土地变化预测提供科学的土地系统服务数值;GlobeLand30用于制备可赋予多重土地系统服务供给能力的土地系统数据.为验... 本文在CLUMondo模型中了耦合全球变化评估模型(global change assessment model,GCAM)和GlobeLand30数据.其中:GCAM为土地变化预测提供科学的土地系统服务数值;GlobeLand30用于制备可赋予多重土地系统服务供给能力的土地系统数据.为验证模型的有效性,本文选择了GCAM中的“青藏高原内部区”进行验证.结果表明:1)GCAM可以有效解决CLUMondo模型在土地变化模拟时设置土地系统服务的困境;2)对GlobeLand30数据升尺度建立土地系统,为CLUMondo模型量化多重土地系统服务供给能力提供了一种简单高效的方法;3)耦合GCAM和GlobeLand30数据后的CLUMondo模型在“GCAM青藏高原内部区”具有良好的适用性. 展开更多
关键词 CLUMondo模型 土地变化模拟 GlobeLand30 土地系统 青藏高原
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基于文献计量关系价值的人地关系重构研究进展
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作者 陈君茹 高培超 +2 位作者 叶思菁 刘焱序 宋长青 《生态学报》 2025年第17期8754-8766,共13页
当前的人地关系研究多侧重于通过量化手段评估自然对人类的重要性,但对自然的关系价值这一维度的关注仍显不足。基于Web of Science数据库中关系价值领域的相关文献,借助CiteSpace等工具开展文献计量分析,从多维度深入剖析该领域的发展... 当前的人地关系研究多侧重于通过量化手段评估自然对人类的重要性,但对自然的关系价值这一维度的关注仍显不足。基于Web of Science数据库中关系价值领域的相关文献,借助CiteSpace等工具开展文献计量分析,从多维度深入剖析该领域的发展态势。研究首先围绕发文时间、国家和期刊展开基础分析,梳理出领域发展的基本脉络;继而聚焦于研究力量布局、知识基础架构以及热点演变轨迹,深入挖掘关系价值领域的核心特征与发展走向。研究发现:该领域发文量呈稳步攀升态势,目前正处于快速增长阶段,且北美洲与欧洲国家的研究关注度较高;载文期刊学科分布相对集中,生态学与环境科学领域占据主导;研究力量方面,作者合作网络呈现8大集群,而研究机构则以欧美地区的10个合作集团为核心;知识基础涵盖关系价值的理论渊源、量化方法及其在项目实践中的影响;研究热点历经“单热点-多热点-单热点”的演变过程,涉及理论与实践层面的多个主题。基于上述分析展望基于关系价值框架的人地关系重构的未来发展方向,提出深化关系价值量化研究、推动其在可持续发展进程中发挥深层次杠杆作用的建议,旨在实现关系价值从理论到实践的跨越。 展开更多
关键词 关系价值 人地关系 研究进展 文献计量 CiteSpace
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