空間建模環(huán)境及其應(yīng)用.pdf

1、目前黑河流域最需要解決的關(guān)鍵問題都是集成層面上的問題，從水土氣生人復(fù)雜系統(tǒng)集成的角度出發(fā)，把流域作為生態(tài)-水-經(jīng)濟(jì)的整體進(jìn)行研究，才能既定量地描述流域過程機(jī)理，又回答宏觀層面的戰(zhàn)略決策問題。 原馬里蘭大學(xué)生態(tài)經(jīng)濟(jì)研究中心開發(fā)的PLM景觀模擬模型是有關(guān)集成模型的一個(gè)很好的樣板。由于能力有限，目前利用PLM模型完全模擬黑河流域的生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)還有非常大的困難。本文介紹了PLM模型和建立模型所需要的空間建模環(huán)境(SME)，目的是利用黑

2、河流域的圖和數(shù)據(jù)掌握PLM模型和SME的運(yùn)轉(zhuǎn)過程，為以后黑河流域集成生態(tài)經(jīng)濟(jì)模型的開發(fā)奠定較好的基礎(chǔ)。 SME是高性能的空間模型集成環(huán)境，它可以把在STELLA軟件中建立的單元模型連接起來，實(shí)現(xiàn)單元模型向空間模型的轉(zhuǎn)換，從而建立空間清晰的模擬模型。本文描述了SME的結(jié)構(gòu)及其所能完成的功能，然后介紹了如何在Linux操作系統(tǒng)下安裝SME及其依賴的軟件包。 PLM模型是在空間建模環(huán)境中建立的一個(gè)典型的集成生態(tài)經(jīng)濟(jì)模型。P

3、LM模型以Patuxent流域的社會經(jīng)濟(jì)行為為條件，研究物理和生物動態(tài)之間的相互作用。同時(shí)一個(gè)反映土地利用動態(tài)變化的社會經(jīng)濟(jì)模型與PLM實(shí)現(xiàn)了有機(jī)連接。社會經(jīng)濟(jì)模型與PLM的有機(jī)融合為捕獲生態(tài)和經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)之間的反饋提供一種途徑，可以從系統(tǒng)的角度同時(shí)考察社會經(jīng)濟(jì)和生態(tài)的動態(tài)行為。 PLM模型在結(jié)構(gòu)上是分等級的，針對不同的生態(tài)系統(tǒng)過程開發(fā)不同的模塊，采用基于過程的方法分別描述了水文、營養(yǎng)運(yùn)動與循環(huán)、植物增長和死亡有機(jī)物的情況。描述水

4、文過程的模塊是最基本的，它既可以驅(qū)動單元模型向空間模型轉(zhuǎn)換，也可以把其它生物過程連結(jié)起來并允許各部分之間互相反饋信息。磷和氮等營養(yǎng)物質(zhì)通過植物吸收和有機(jī)物分解得到循環(huán)。植物生長模塊包括生長對環(huán)境約束(可利用的水和營養(yǎng))、林冠的變化(影響水分蒸騰)、死亡率和其它一些植物基本動態(tài)的響應(yīng)。反映土地利用動態(tài)變化的社會經(jīng)濟(jì)模型提供了土地利用類型轉(zhuǎn)化的可能性以及最大開發(fā)壓力下的空間模式。在模擬過程中可以把土地利用或土地覆蓋的轉(zhuǎn)化情況直接傳送給生態(tài)模

5、塊，捕獲人類經(jīng)濟(jì)行為對生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的影響以及生態(tài)系統(tǒng)對人類經(jīng)濟(jì)行為的反饋?zhàn)饔谩?目前由于能力所限，本文目的主要是利用黑河流域的圖和數(shù)據(jù)掌握PLM模型和SME的運(yùn)轉(zhuǎn)過程，主要講述了如何利用SME的命令建立工程、模型和情景，如何修改生成的配置文件實(shí)現(xiàn)模型變量和參數(shù)的初始化，以及如何利用用戶代碼實(shí)現(xiàn)單元模型向空間模型的轉(zhuǎn)換，另外還介紹了模型的運(yùn)行和結(jié)果顯示。 本文對于PLM模型的結(jié)構(gòu)沒有改動，對模型校準(zhǔn)問題也沒有涉及

6、，將來想要建立黑河流域集成的生態(tài)經(jīng)濟(jì)模型，面臨的問題還有很多，如：①PLM模型使用的數(shù)據(jù)集非常復(fù)雜，黑河流域已有的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)還難以滿足如此復(fù)雜程度的模型需要，以后需要根據(jù)數(shù)據(jù)條件對PLM模型進(jìn)行簡化，從而建立適合黑河流域的集成生態(tài)經(jīng)濟(jì)模型。②柵格單元之間的水流運(yùn)動是驅(qū)動單元模型向空間模型轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)，黑河流域具有眾多的人工渠道，是實(shí)現(xiàn)流域內(nèi)柵格單元之間物質(zhì)能量流動的重要途徑。目前利用的只是PLM模型的源代碼，要想具有較好的模擬效果，以后就需