基于改进力导向模型的生态节点布局优化

苏 凯 岳德鹏 YANG Di 于 强 马 欢 张启斌

(1.北京林业大学精准林业北京市重点实验室， 北京 100083； 2.佛罗里达大学地理系， 盖恩斯维尔 FL32611)

基于改进力导向模型的生态节点布局优化

苏 凯1岳德鹏1YANG Di2于 强1马 欢1张启斌1

(1.北京林业大学精准林业北京市重点实验室， 北京 100083； 2.佛罗里达大学地理系， 盖恩斯维尔 FL32611)

在西北干旱半干旱生态脆弱区，构建生态网络可以连接破碎的生境斑块，提高景观之间的连通性。而生态节点的布局优化能够降低能量损耗，增加稳定性，对维持区域生态环境安全稳定具有重要意义。以生态脆弱区典型县域磴口县为研究区，在现有生态网络基础上，改进了Hamp;V算法的力导向(force-directed)模型，通过优化生态节点的布局对生态网络进行优化。研究结果表明，在磴口县选取的局部研究区内，与Hamp;V算法相比，改进force-directed模型优化的生态节点布局覆盖率达到90.79%，提升了4.08个百分点；平均聚类系数升高至0.071，是未改进Hamp;V算法的1.4倍；分布均匀度降低至2.629，比未改进Hamp;V算法降低了0.629。通过模型优化使得网络结构清晰、生态节点布局均匀，节点覆盖率更高，表明优化后生态网络结构更为稳定。

生态节点； 布局优化； Hamp;V算法； 改进力导向模型

引言

生态安全是21世纪人类社会可持续发展面临的一个新主题，人类活动的加剧与资源的不合理利用使生态安全受到巨大挑战[1]，尤其是在我国西北地区，干旱少雨,土地荒漠化日趋加剧，景观破碎化严重且联通性低，生态环境极其脆弱。该区域内的生态网络通过潜在线性生态廊道将分散且孤立的各类型生态节点连接起来[2]，形成一套完整的、有一定自我调节能力的区域生态网络，但是这种生态网络脆弱，自我调节能力低，抗性差，因而对生态网络的优化极其重要。……