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SOM神经网络模型在生态规划生态敏感性分析中的应用研究

陈展  
【摘要】:生态敏感性是指在不损失或不降低环境质量的情况下,区域对外界压力或外界干扰的适应能力。生态敏感性评价就是评价这种能力大小,是生态系统分析和评价中一项重要的内容。生态敏感性评价主要是从自然资源的角度分析区域内各系统对外来干扰的适应能力,是进行生态规划的基础,对制定城市规划、环境保护规划等都具有指导作用。 本研究综述了生态规划的概念、产生、发展历程和发展趋势。着重介绍了跟各种单因素生态敏感性相关的生态因子,主要包括跟土壤侵蚀敏感性、酸雨敏感性等相关的生态因子。还介绍了综合生态敏感性及常用的两种方法:生态因子评分法和单因素生态敏感性评价再叠加的方法。接着简单介绍了其他生态系统分析评价的方法,包括:生态过程分析、生态潜力分析、生态格局分析等等。 本研究还探讨了神经网络模型的产生和发展历程,特别分析了SOM神经网络的结构、组成、学习算法上的特点等等。 在辨析明确相对综合生态敏感性概念的情况下,结合杭州的实际情况,分析了影响杭州市的主要生态问题土壤侵蚀和酸雨,同时考虑到其他(比如生境敏感性等)因素,按照选取因子的科学性、主成分性、可操作性、简洁与聚合等原则,本文采用杭州市年平均降水量、年降水平均pH值、年平均风速(1961-1999年)、梅汛期连续三天总降水量(150mm)的平均次数(1961-1999年)、植被分布、土壤类型、地貌、土壤侵蚀情况等12个生态因子作为杭州市相对综合生态敏感性分析的因子。先给出评价单元综合生态敏感性评判的标准。以边长6000×6000米的方格作为评价单元,得到评价单元编号图,再根据评价标准得到输入数据表。通过经验、预测、调试等手段建立合适的SOM网络,在matlab7.0神经网络工具箱支持下分别得到训练5步、10步、20步后每个评价单元的综合生态敏感性聚类结果,确定训练20步后的结果是可以接受的,按照1-33,34-67,68-100三个等级,结合单因素敏感性分析结果绘制成杭州市生态敏感性评价图。并指出对杭州生态规划的指导意义之所在:明确了杭州地区可能发生主要生态问题类型与可能性大小,并根据其形成机制,分析了生态敏感性的区域分异规律;通过和单因素敏感性的分析明确杭州地区特定生态环境问题可能发生的地区范围和可能程度。最终起到指导杭州市生态规划及其他相关规划的作用。此外还讨论了SOM


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