恢复技术论文篇1
关键词:盲去卷积法全变分方法图像降质图像恢复
中图分类号:TG456.7文献标识码:A文章编号:1674-098X(2017)01(b)-0098-02
由于受到图像检测现场各种干扰因素的影响,如环境光照强度变化和其他各种噪声的影响使采集到的图像存在退化现象,清晰度不高、识别性较差,难以对图像特征进行透彻分析。因此,需根据图像检测环境,研究图像恢复的算法,分析退化原因,对降质图像进行恢复处理,提高图像质量。该文介绍了图像恢复技术在国内外的应用现状,对未来的图像恢复技术展望。
1图像恢复概述
图像恢复技术作为图像处理领域的一个重要组成部分,是国内外的诸多学者探究的关键问题[1-4]。图像恢复技术涉及3个方面的内容:建立图像恢复的成像模型,运用图像恢复算法和设定恢复图像质量衡量指标。变换降质图像的成像模型、退化空间域、优化标准和方法,便会构成不同的图像恢复方法,可在不同的领域使用不同图像恢复技术。通过概括和总结把现有的恢复方法大致分为3大基本类型,分别为去卷积恢复法、线性代数恢复法和图像盲去卷积法,以这3种类型恢复方法为基础,经过衍生和改进也可形成其他的恢复方法。
2传统图像恢复技术
去卷积图像恢复技术可分为维纳滤波去卷积法、功率谱平衡法及几何均值滤波的方法等,这些图像恢复技术都属于传统的常用图像恢复技术,使用这些恢复技术对图像进行处理的前提是需已知原始未降质的图像和降质算子的先验知识,以及图像噪声所具有的特性。当噪声与信号互不相关时,这种图像恢复技术可适用于线性空间不变系统。当降质算子为病态时,此种图像恢复技术处理的结果不够理想[5-7]。
线性代数图像恢复方法是已知退化算子和噪声统计特性的前提下,运用线性代数理论对图像进行恢复。这种方法将复原滤波器的有关数据的计算形成了一个可参考的设计思路[8]。但是当降质函数的特征值有接近零的情况时,恢复过程则对噪声比较敏感,而且此方法是将整幅图像进行统一的处理,其恢复过程中的计算量很大,没有考虑到边界及纹理等高频信号与噪声的影响,这样会使边界和纹理等重要的细节信息特征在图像恢复的过程中遭到破坏。为了解决这些难题,国内外诸多研究学者对此方法做了改进,并缩短了其算法时间,这些图像恢复研究方法主要有全局最小二乘法、约束最小二乘法和正则化约束总体最小二乘法[9-11]。
图像盲去卷积法是图像恢复的重要技术,可用于当退化函数和先验知识未知或部分已知的情况,直接由退化图像来估计真实图像的信息。根据图像恢复研究现状,图像盲去卷积技术有迭代盲去卷积法、零叶面分离方法、预先对降质函数确定的方法、先验模糊辨识的方法、三次相关法等[12-14]。
利用这些方法对降质的图像进行恢复处理时,由于图像先验信息不足,原始为降质图像的信息是未知或部分已知,在这种情况下对图像进行恢复处理,得到的图像恢复解的结果是不唯一的。在实际工程应用时,很难获得降质图像的先验知识和退化函数,在这种情况下图像盲去卷积法较为实用,此种方法应用在图像恢复的过程中,最大的难题是如何获得恢复算法中使用的降质函数并对降质函数做出恰当估计。
3图像恢复技术展望
正则化方法是一种能解决病态逆问题的重要图像恢复技术,用图像的平滑性作为其约束条件,然而这种正则化方式通常情况下会使恢复的图像边缘变得模糊。为解决边缘锐化的问题,国内外有很多研究学者对有关边缘保持的正则化方法进行了探索,并提出了一些可以有效减少边缘退化的正则化方法,在求解过程中一般需要在引入非二次正则化泛函的基础上进行问题的求解,于是这个过程便成为非线性问题,Geman和Yang对非线性问题进行了解决,使用的是他们提出的概念“半二次正则化”,Charbonni等人在这个基础上找出了采用确定性方法得出问题最优化的解[15]。而后,Rudin等人提出了著名的ROF模型,此模型是以全分方法为基础,这些方法在一定程度上能够对图像恢复的质量进行提高,并且此模型中的全变分正则化项能够对图像的边缘等细节特征信息进行保留[16-19],这种图像恢复方法可以获得较好的恢复效果。
4结语
研究图像恢复技术,分析图像退化原因,对降质的图像进行恢复处理,可实现对图像细节特征进行更精确的检测。该文分析了图像恢复技术在国内外的应用现状,对未来的图像恢复技术做了展望。指出ROF模型是以全变分方法为基础,能够显著提高图像恢复的质量,此模型中的全变分正则化项能够对图像的边缘等细节特征信息进行保留,这种图像恢复方法可以获得较好的恢复效果。
参考文献
[1]ChangsooJe,HyeonSangJeon,Chang-HwanSon,etal.Disparity-basedspace-variantimagedeblurring[J].SignalProcessing:ImageCommunication,2013(28):792-808.
[2]袁小华,欧阳晓丽,夏德深.超分辨率图像恢复研究综述[J].地理与地理信息科学,2006,22(3):43-47.
[3]李旭超,边素轩,李玉叶.图像恢复中的凸能量泛函正则化模型综述[J].中国图象图形学报,2016,21(4):405-415.
[4]孟昕,张燕平.运动模糊图像恢复的算法研究与分析[J].计算机技术与发展,2007,17(8):73-76.
[5]小波.基于维纳滤波的图像去噪算法研究[D].西安电子科技大学,2014.
[6]题园园,高向东,陈余泉.微间隙焊缝磁光图像恢复算法[J].电焊机,2016,46(2):86-89.
[7]让晓勇,叶俊勇,郭春华.基于二维经验模态和均值滤波的图像去噪方法[J].计算机应用,2008,28(11):2884-2886.
[8]马洁.一种基于线性代数的图像处理算法研究[J].计算机科学,2012,39(11):286-288.
[9]王芳.一种新的最小二乘法图像复原算法的研究[J].包装工程,2008,29(12):151-153.
[10]题园园.微间隙焊缝磁光图像恢复算法研究[D].广东工业大学,2016.
[11]段立晶,高汉宝,梁德群.基于方向信息测度的约束最小二乘图像恢复方法[J].大连海事大学学报,2005,31(3):94-96.
[12]吴亚东.图像复原算法的研究[D].电子科技大学,2006.
[13]张航,罗大庸.图像盲复原算法研究现状及其展望[J].中国图象图形学报,2004,9(10):1145-1152.
[14]杨明极,何美华.盲图像恢复算法研究[J].哈尔滨理工大学学报,2008,13(1):1-3.
[15]苗晴.图像复原中正则化方法的研究及应用[D].国防科学技术大学,2005.
[16]RudinLi,OsherS,FatemiE.Nonlineartotalvariationbasednoiseremovalalgorithms[J].PhysicD,1992(60):259-268.
[17]付树军,阮秋琦,王文洽.偏微分方程(PDE)模型在图像处理中的若干应用[J].计算机工程与应用,2005,41(2):33-35.
恢复技术论文篇2
关键词退化喀斯特森林;喀斯特生态退化;生态恢复
中图分类号S718.55+1.1文献标识码A文章编号1007-5739(2016)02-0172-03
AbstractKarstforestreferstotheforestclimatebackground,thedevelopmentofKarstlandformonafragilespecialforestecosystem.TheunreasonabledevelopmentandutilizationofhumanhasledtoalargeareaofKarstforestdegradation.ThepaperintroducedthedefinitionofforestecosystemdegradationinKarst,Karstforestecosystemdegradationfactors,restorationprinciplesandtheories,therecoveryprocess,therecoveryassessmentandrecoverytechnologywerereviewed.
KeywordsdegradedKarstforest;Karstecologicaldegradation;ecologicalrestoration
我国分布有大量喀斯特(约3.443亿km2),其中型喀斯特面积90.7万km2,主要分布于贵州、广西、云南等西南地区。在南方喀斯特山地典型脆弱区中,贵州喀斯特面积最多,占全省土地面积的73.8%[1-4]。随着人口增加,资源开发,经济发展,以及人类的不合理开发利用,喀斯特森林大面积退化,甚至形成“石漠化”,严重威胁农业生产环境乃至人类生存。由于生态环境问题对人类生存和社会的发展构成了严重的威胁,已经引起了当前国际社会上对生态环境安全越来越多的讨论[5-6]。喀斯特生态系统退化被学术界定为世界上主要的生态环境脆弱地区之一[7]。因此,对生态退化的研究,已经成为各国政府和学者共同的关注,退化喀斯特森林的恢复与重建具有重要的理论意义和实现意义[8-10]。
1喀斯特森林研究概况
国外对喀斯特森林的研究始于1973年LeGrand在美国《科学》杂志上发表了关于喀斯特地区的森林退化及水文行为对喀斯特地区造成独特的生态问题[11]。我国对森林生态系统恢复的研究,起步较早,研究的深度较广。从1959年开始,研究人员在广东沿海侵蚀地上开展了热带、亚热带退化生态系统恢复与重建[12-13]。相对于常绿阔叶林的研究而言,对我国退化喀斯特群落的研究较少,20世纪40年代郭魁士等开始对我国南方退化喀斯特群落进行研究[14]。80年代朱守谦在荔波茂兰地区开展了喀斯特森林群落物种多样性的初步研究,进入20世纪90年代,贵州大学、南京林业大学、贵州师范大学、中科院华南植物研究所相继开展了对喀斯特森林生态系统的研究,其研究的焦点主要为喀斯特森林种群结构及种群动态特征[15-17]、喀斯特森林的生境特征、对顶级群落特点的论述、喀斯特森林生物量、植被的多样性、变化格局及分布格局,开展了对森林树种的组成生长特点的研究以及讨论了PV技术在树木水分生态中的应用[18-24]。同时,吴兴亮等对喀斯特森林真菌的种类组成及其生态分布作了研究[25];张邦琨、龙翠玲等开展了对喀斯特森林土壤温度及小气候特征的研究[26-28]。喻理飞等将茂兰地区演替系列各群落中所有的种划分为5个适应等级种组,并提出以适应等级种组为相似元,种组重要值为属性,顶极适应值为权重进行相似性分析,进行了退化喀斯特群落自然恢复过程的研究[29]。进入21世纪,张忠华等、俞国松等对喀斯特森林土壤养分的空间异质性、其群落的种间分离特征进行了研究[30-31];中科院华南植物研究所研究了地形和土壤因素对植物群落的分布影响,及通过长途基因传播空间遗传结构的推断对中国西南喀斯特森林濒危树种进行了研究[32-33]。同时期还有学者对喀斯特森林土壤微生物活性及土壤种子库进行了研究[34-39]。最近几年有学者就退化喀斯特森林自然恢复过程中的土壤进行了一系列的研究,其研究的焦点为喀斯特森林植被自然恢复过程中壤可矿化碳库特征、土壤微生物数量、土壤肥力、土壤抗蚀性、物种多样性的变化及恢复过程中的土壤生化作用及土壤有机碳库特征[40-46]。学者喻理飞等提出了退化喀斯特森林自然恢复途径并对自然恢复过程群落动态研究进行了评价[47-48]。
2引起喀斯特森林生态系统退化因素
退化森林生态系统的实质是森林生态系统的原有结构被破坏并失去固有的平衡[49],喀斯特森林生态系统退化受到以下因素的影响。
2.1水分因素
喀斯特石漠化属于喀斯特地区极严重的生态问题,喀斯特森林生境中普遍存在不同程度的水分亏缺。王家文等通过对不同的土壤表层含水量数据统计分析的结果表明:干旱成为限制喀斯特森林植物生长的主要原因之一[50]。生境干旱是退化喀斯特森林的最显著特点,对水分亏缺的适应是喀斯特树种生存的前提[51]。喀斯特地区土层浅薄,蓄水保水能力差,极易形成季节性干旱[52]。
2.2土壤养分和微生物
土壤是一定条件的水热和生物作用下,成土母质经过物理、化学、生物过程形成的产物[53]。在不同气候、地形、植被、人为干扰等许多自然、人为因素影响下,土壤理化性质呈现缀块性以及梯度格局[54-55]。土壤的空间异质性在调节植物群落组成、植被分布、植被生物量格局上有重要影响[56]。提供养分是属于土壤极为重要的生态功能之一,国内研究人员在不同气候区域、时空尺度分别研究了土壤养分空间异质性与环境因子之间的关系,其中发现地形因子是导致土壤养分异质,对植物分布产生影响的一个重要因素[57]。杨珊等[58]研究了喀斯特石灰岩、砂页岩2种不同土地利用方式下土壤。其研究结果均证明了土壤养分差异对森林生态系统的退化会产生一定的影响。土壤微生物是森林生态系统中的重要分解者,在维持生态系统的结构与功能方面起着十分重要的作用[59]。
土壤微生物是森林生态系统中的重要分解者,对森林生态系统中的物质循环和能量流动起到作用,利于维持生态系统的结构与功能[60]。土壤微生物生物量碳的总量少,但却影响着进入土壤的所有有机质转化,是土壤组成的精华,是生态系统养分、能源循环的关键和动力[61-62]。土壤微生物有支持生态系统保持生产力的功能和调节喀斯特森林生态系统演替[63]。
2.3植被因素
西南地区岩溶环境是一种典型的钙生性环境,许多喜酸、喜湿、喜肥的植物难以生长,即使能生长也是长势不良的“小老头树”。
2.4资源不合理利用
喀斯特地区人口多,可耕地少,人均占有资源量少。有资料记载大约在200年前,花江曾经是一个森林茂密、土壤肥沃的地方。但随着人类不合理的水土开发活动,现已不复存在。由于人地矛盾突出,人们对资源的不合理利用,毁林开荒,过度开垦,滥砍滥伐,牧地过度放牧,导致土壤退化,水土流失加剧,生态环境遭到严重破坏,原来茂密的乔灌木林,渐渐退化成了低矮的次生灌草丛林,甚至岩石,并最终导致该地区的生态环境退化[64]。
2.5人为干扰
在喀斯特地区,由于人类对森林不合理的开发利用,使森林生态系统受到的人为干扰远大于自然干扰[65]。彭少麟认为人为干扰是引起喀斯特森林普遍退化的重要原因[66],导致喀斯特森林发生退化的人为干扰的主要形式是火烧、开垦、放牧和樵采,据喻理飞等对人为干扰对喀斯特森林群落退化的研究发现,不同的干扰形式对喀斯特森林产生的退化的影响程度不同,其中火烧对喀斯特森林的产生的退化的影响最大,其次是放牧,开垦和樵采[67]。
3退化喀斯特森林的恢复与重建
3.1恢复与重建的基本原则
生态恢复与重建的原则一般包括自然法则、社会经济技术原则和美学原则等3个方面[68]。退化生态系统的恢复与重建要求必须建立在遵循自然规律的基础。
3.2退化喀斯特森林恢复的理论
岑慧贤等[69]认为干扰和演替是生态恢复与重建的理论基础。彭少麟[70]认为,退化生态系统的恢复与重建需要生态学理论的指导。任海等[68]认为主要是演替理论,但远不止演替理论,其核心原理是整体原理、协调与平衡原理、自生原理和循环再生原理。李明辉等[71]认为景观生态学理论如景观格局与景观异质性理论,干扰理论和尺度理论都能够指导退化生态系统的恢复实践,是生态恢复与重建的新的理论基础。
3.2.1生态学基本理论。限制性因子原理:寻找生态系统恢复的关键因子;热力学定律:确定生态系统能量流动特征;种群密度制约及分布格局原理:确定物种的空间配置;生态适应性理论:尽量采用乡土种进行生态恢复;生态位原理:合理安排生态系统中物种及其位置;演替理论:缩短恢复时间,极端退化的生态系统恢复时,演替理论不适用,但具指导作用;生物多样性原理:引进物种时强调生物多样性,生物多样性可使恢复的生态系统稳定;缀块―廊道―基底理论:从景观层次考虑生境破碎化和整体土地利用方式[12]。
3.2.2自我设计与人为设计理论。自我设计与人为设计理论是唯一从恢复生态学中产生的理论,该理论是VanderValk[72]提出的。自我设计理论认为:只要有足够的时间,随着时间的进程,退化生态系统将根据环境条件合理地组织自己,并会最终改变其组分。人为设计理论认为:通过工程方法和植物重建可直接恢复退化生态系统,但恢复的类型可能是多样的。这一理论把物种生活史作为植被恢复的重要因子,并认为通过调整物种生活史方法可以加快植被恢复。这2种理论不同点在于:自我设计理论把恢复放在生态系统层次考虑,未考虑到缺乏种子库的情况,其恢复的只能是环境决定的群落;而人为设计理论把恢复放在个体或种群层次上考虑,恢复的可能是多种结果[73]。
3.3退化喀斯特森林恢复的过程
自然恢复的本质是群落演替[4],喻理飞等的研究表明,喀斯特森林的退化是由顶极常绿阔叶林―乔林―灌乔林―灌木灌丛林―灌草群落―草本群落的逆向演替的过程,退化生态系统一旦停址干扰,便发生进展演替,向原群落方向发展,自然恢复过程是由先锋种经过渡种最终为顶极种替代的发展过程,恢复总是向结构更复杂、功能更完善的方面发展。退化喀斯特森林在恢复过程中群落的气候、土壤、组成、结构、生物量均会发生变化[74]。
卢永飞与李安定等对群落的气候变化研究表明:退化喀斯特森林在不同恢复阶段中群落的光照、气温、空气湿度、空气中CO2浓度等气候特征会发生变化[75-76]。通过对近几年退化喀斯特森林恢复过程中群落的动态研究的文献查阅发现对退化喀斯特森林恢复过程中土壤的变化的相关研究较多,退化喀斯特植被恢复过程中土壤微生物数量、土壤含水量及土壤酶活性的变化均为裸地阶段乔木疏林>人工林>草坡>坡耕地,坡耕地土壤抗蚀性能最差,不同恢复阶段石砾含量大小为:裸地>草地>灌木林>乔林[77-82]。
3.4退化喀斯特森林恢复评价
恢复评价是恢复生态学中所要研究的重要内容,是检验人工恢复实践和自然恢复状态的技术手段[83-84]。喻理飞等在分析群落组成、结构、功能变化的基础上,提出评价退化群落自然恢复的3个指标,即退化群落自然恢复的潜力度(restorationpotentiality,RP)、恢复度(restoreddegree,RD)和恢复速度(restorationspeed,RS)[40-41]。高华端等通过对喀斯特生态系统植被恢复的研究,认为对喀斯特森林的恢复评价主要有以下几方面的指标:群落水平指标、综合指标、生理指标、种群及个体水平指标、物化指标等[85]。
宋利荣等人选择与喀斯特植被恢复紧密相关的群落高度、生物量、显著度、物种多样性指数、生态优势度、均匀度和盖度,7个因子构成评价指标,用层次分析法计算各指标的权重值,对植被自然恢复程度进行评价[86]。
3.5退化喀斯特森林恢复技术
孙德亮等[87]认为喀斯特地区退化植被生态系统修复技术主要有:生物修复技术、植被自然恢复与重建技术、植被人工恢复与重建技术。周小舟等认为喀斯特地区石漠化治理的植被修复技术主要有:封山育林的植被恢复模式,乔灌混交防护林的植被恢复模式,生态经济林的植被恢复模式。喻理飞[51]等认为退化喀斯特森林的修复技术主要有:人工恢复技术和人工促进植被自然恢复的技术。梅再美等根据生态恢复的目标,认为喀斯特地区的植被恢复应采用人工促进植被白然恢复和人解除障碍因子,提高植被恢复和生态环境恢复的潜力、程度和速率。
4研究展望
在退化喀斯特森林生态系统恢复方面,进行了对退化喀斯特森林生态系统退化原因、种组的耐旱适应性、恢复的过程及恢复过程中群落的动态研究,并提出退化喀斯特森林自然恢复途径和评价,但缺乏对导致喀斯特生态系统退化过程的诊断的研究。且目前所有的这些研究都是建立在退化喀斯特生态系统的自然恢复基础上,而对于喀斯特森林人工促进生态重建方面,缺乏对退化喀斯特森林恢复与重建的各种恢复途径及技术措施的研究恢复技术与整治模式研究。
5参考文献
[1]YUANDAO-XIAN,ZHUDE-HAO,LIUZHI-HONG,etal.KarstofChina[M].Beijing:GeologicalPublishingHouse,1991:17.
[2]YUANDAO-XIAN.RockdesertificationinthesubtropicalkarstofsouthChina[J].ZGeomorphNF,1997,108:81-90.
[3]李林立,况明生,蒋勇军,等.我国西南岩溶地区土地石漠化研究[J].地域研究与开发,2003,22(3):71-74.
[4]周政贤,毛志忠,喻理飞,等.贵州石漠化退化土地及植被恢复模式[J].贵州科学,2002,20(1):1-6
[5]曲格平.关注生态安全之一:生态环境问题已经成为国家安全的热门话题[J].环境保护,2002,42(5):3-4.
[6]BARROWCJ.Landdegradation.Developmentandbreakdownofterrestrialenvironments[M].CambridgeUniversityPress.NewYork.1994.
[7]JOHNG,SMITHD.HumanImpactontheCuilcaghkarstAreas[M].Italy:UniversitadiPadova,1991:123-281.
[8]BOJOJP.Economicsandlanddegradation[J].Ambio,1991,20:75-79.
[9]朱守谦,陈正仁,魏鲁明.退化喀斯特森林自然恢复的过程和格局[J].贵州大学学报(农业与生物科学版),2002(1):19-25.
[10]喻理飞,朱守谦,叶镜中,等.退化喀斯特森林自然恢复过程中群落动态研究[J].林业科学,2002(1):1-7.
[11]LEGRANDHE.hydrologicalandecologicalproblemsofKarstregions[J].Science,1973,179:859-864.
[12]彭少麟.中国南亚热带退化生态系统的恢复及其生态效应[J].应用与生物学报,1995,1(1):403-414.
[13]余作岳,彭少麟.热带亚热带退化生态系统植被恢复生态学研究[M].广州:广东科技出社,1996.
[14]朱守谦.贵州部分森林群落物种多样性初步研究[J].植物生态学与地植物学学报,1987(4):286-295.
[15]梁士楚.贵阳喀斯特山地云贵鹅耳枥种群结构和动态初探[J].植物生态学与地植物学学报,1992(2):108-117.
[16]梁士楚.贵阳喀斯特山地云贵鹅耳枥种群动态研究[J].生态学报,1992(1):53-60.
[17]杜道林,刘玉成,苏杰.茂兰喀斯特山地广东松种群结构和动态初步研究[J].植物生态学报,1996(2):159-166.
[18]屠玉麟.论亚热带喀斯特植被的顶极群落:以贵州喀斯特植被为例[J].贵州林业科技,1992(4):9-15.
[19]朱守谦.贵州部分森林群落物种多样性初步研究[J].植物生态学与地植物学学报,1987(4):286-295.
[20]朱守谦,魏鲁明,陈正仁,等.茂兰喀斯特森林生物量构成初步研究[J].植物生态学报,1995(4):358-367.
[21]屠玉麟,杨军.贵州中部喀斯特灌丛群落生物量研究[J].中国岩溶,1995(3):199-208.
[22]蒋国芳.木论喀斯特森林区生物多样性初报[J].生物多样性,1995(2):91-94.
[23]朱守谦,魏鲁明,张从贵,等.茂兰喀斯特森林树种生长特点初步研究[J].贵州农学院学报,1995(1):8-16.
[24]陈清惠,何纪星.喀斯特森林树种PV曲线特征研究[J].贵州农学院学报,1996(2):11-16.
[52]周游游,蒋忠诚,韦珍莲.广西中部喀斯特干旱农业区的干旱程度及干旱成因分析[J].中国岩溶,2003,22(2):144-149
[53]IMHOFFS,DASILVAAP,TORMENACA.Spatialheteroge-neityofsoilpropertiesinareasunderelephant-grassshort-durationgrazingsystem[J].PlantandSoil,2000,219:161C168.
[54]CRITCHLEYCNR,CHAMBERSBJ,FOWBERTJA,etal.Associationbetweenlowlandgrasslandplantcommunitiesandsoilproperties[J].Biologi-calConservation,2002,105:199C215.
[55]LINHS,WHEELERD,BELLJ,etal.Assessmentofsoilsspatialvariabilityatmultiplescales[J].EcologicalModelling,2005,182:271.
[56]KLEBHR,WILSONSD.Vegetationeffectsonsoilre-sourceheteroge-neityinprairieandforest[J].TheAmericanNaturalist,1997,150:283.
[57]TATENOR,TAKEDAH.Foreststructureandtreespeciesdistributioninrelationtotopography-mediatedheteroge-neityofsoilnitrogenandlightattheforestfloor[J].Eco-logicalResearch,2003,18:559C571.
[58]杨珊,何寻阳,苏以荣,等.岩性和土地利用方式对桂西北喀斯特土壤肥力的影响[J].应用生态学报,2010,21(6):1596-1602.
[59]ZHANGQ-S,YUX-T.Seasonaldy-namicsofsoilmicroorganismsundervariousmixturesafterChinesefirreplantinginFujian[J].ActaEcolSin,1990,10(2):121-126.
[60]李援越,祝小科,朱守谦.退化喀斯特群落自然恢复程度评价[J].南京林业大学学报(自然科学版),2003(4):31-34.
[61]KEASEREA,MOELLERT,JOEGENSEARG,etal.Evaluationofmethodstoestimatethesoilmicrobialbiomassandtheirrelationshipwithsoiltextureandorganicmatter[J].SoilBiolBiochem,1992,24:675-683.
[62]LAVRIEAT,MARRYAA,RUTHDY,etal.Forestfloormicrobialbiomassacrossanorthernhardwaedsuccessionalsequence[J].SoilBiolBiochem,1998,31:431-439.
[63]胡忠良,潘根兴,李恋卿,等.贵州喀斯特山区不同植被下土壤C、N、P含量和空间异质性[J].生态学报,2009,29(8):4187-4195.
[64]罗娅,熊康宁,龙成昌,等.贵州喀斯特地区环境退化与农村经济贫困的互动关系[J].贵州农业科学,2009,37(12):207-211.
[65]DRURYEWH,NisbetICT.Succession[J].JArborHarvUniv,1973,54:331.
[66]彭少麟.恢复生态学与植被重建[J].生态科学,1996(2):28-33.
[67]喻理飞,朱守谦,叶镜中,等.人为干扰与喀斯特森林群落退化及评价研究[J].应用生态学报,2002,13(5)∶529-532.
[68]任海,彭少麟.恢复生态学导论[M].北京:科学出版社,2001.
[69]岑慧贤,王树功.生态恢复与重建[J].环境科学进展,1999,77(6):110-115.
[70]彭少麟.南亚热带退化生态系统恢复与重建的生态学理论和应用[J].热带亚热带植物学报,1996,4(3):36-44.
[71]李明辉,彭少麟,申卫军,等.景观生态学与退化生态系统恢复[J].生态学报,2003,23(8):1622-1628.
恢复技术论文篇3
生态文化体系包括生态物质文化、生态制度文化、生态精神文化,互为有机整体,相互关联性、互动。作为生态文化体系中核心部分的森林生态文化体系包括森林生态物质文化、森林生态精神文化、森林生态制度文化三部分〔1〕。植被恢复与重建隶属于森林生态物质文化范畴,建设生态文明的今天,林业建设不再是孤立的植树造林、木头林业,只有将本土产业文化、旅游文化、养生文化的学术价值、美学价值、宗教价值、艺术价值、教育价值充分融入到传统意义的植被恢复中,才具有经济与社会支持,精神动力和文化支撑。1森林生态文化体系内涵包括三个子系统,这些系统之间彼此交叉、相互影响,从而构成完整的森林生态文化体系〔2〕。繁荣的森林生态物质文化是生态精神文化与生态制度文化相互结合的产物,在本课题中以药都交通主干线周边可视山体风景林、生态公园、森林公园、养生保健园等地区植被作为森林生态物质文化载体,通过对恢复方式的生态化选择进行建设,实现真”的特征。先进的森林生态制度文化是生态精神文化外在体现,是人类生存的外在制度。本课题中通过制度文化、生态社会和生态社会风气、生态法制、生态管理文化来体现,倡导生态善美观、生态良心、生态正义和生态义务为生态文化理念提供制度保证,形成生态文化的政策诱导和法律规范,体现善”的特征。和谐的森林生态精神文化是审视自然的精神性态度,生态文化体系的核心、追求生态物质文化的动力,影响生态制度文化的形成,本课题从人文社会科学的视角出发,以生态美学与生态艺术、生态宣教、生态理念与生态意识表达为载体,阐发生态科技文化所蕴含的理性、创新、求真、和谐、共赢等精神特征,并转化为一种文化的价值取向,追求美”目标。森林生态物质文化建设要遵循生态规律,以真”为基础;森林生态制度文化建设要以善”为灵魂,力求美善合一;森林生态精神文化建设要以美”为主旨,追求和谐之美,力求真、善、美兼顾〔3〕。2退化生态系统植被恢复2.1植被的恢复与重建内涵植被恢复与重建是退化生态系统恢复的重点,通过利用自然力、自我修复和人工适度干扰措施促进天然植被恢复,或通过人工恢复近自然森林植被或营建新型植被类型,在不同立地条件下培育结构合理、功能全面的植被体系,是重构森林生态系统结构的基础,最终恢复生态系统的必要功能并使其能够自我维持。2.2植被的恢复与重建存在的问题宏观方面:没有兼顾生态和社会需求,一方面将植树造林简单理解为木头”林业,只注重经济效益,一切以经济为中心,缺少森林文化引领。另一方面将恢复重建目标集中在生态学过程的恢复,忽视与地方社会经济发展、区域脱贫、社会支持等现实有机整合,即生态链与产业链的有机整合。微观方面:植被恢复设计科学性差,重造轻管;没有做到适地适树、按需育林,盲目引用外来物种,忽视乡土树种的开发和应用,忽视生态链的营建;过多的应用人工造林,忽视植被自然修复力,忽略封山育林、人工促进天然林恢复的植被恢复方式。3森林生态文化建设框架下植被恢复与重建途径(以沈溪新城为例)沈溪新城方圆205平方公里,优越的生态环境为医药健康产业的发展提供了天然的宝地,为沈溪生态新城发展循环经济提供了优质的生态基础,是沈溪新城招商引资良好环境的形象窗口。但目前的植被状况看似繁荣,实则堪忧,潜伏着生态危机。主要表现为:(1)森林植被类型简单,生态系统脆弱;林分结构简单,景观多样性不足。(2)森林生态功能等级不高,如人工林纯林化、针叶化、树种外来化,绿色沙漠、林下光秃现象普遍,雨水冲蚀严重,病虫害发生率增高,地力衰退,生物多样性下降。次生林由于缺少抚育管理,病虫害严重,小老树较多。矿山废弃地和露天开采矿区、公路建设劈山取土、小开荒导致景观破碎,地表土层剥离,植被破坏难以自然恢复,水土流失严重。(3)由于森林景观单一,森林生态旅游开发处于初级阶段。林药、林菜、林菌、林粮、林果等复合经营所占项目甚少,未能充分发挥经济与社会功能。3.1理论依据(1)近自然林业理论;(2)植被恢复的生态学理论;(3)景观生态学理论;(4)森林生态文化理论;(5)现代森林景观设计美学理论。3.2遵循的基本原则生态社会经济三大效益兼顾原则;传统性、区域性、历史性原则;自然力与人工调控相结合原则。结合产业结构调整,以营造良好的森林生态环境、优美的森林景观和充分发挥森林的多种效益为目标,打造承载风景美、生态美、文化美等多功能的森林生态系统。3.3森林生态物质文化层面的恢复途径3.3.1恢复技术以恢复和重建温带针阔混交林和落叶阔叶混交林为主的森林景观林为目的,应用近自然林业理论,遵循森林原生植被自然分布和天然演替规律,依据人工促进措施的差异,采取具有野性、粗放、低耗、高效”经营特点的近自然补植,近自然改造,近自然营造”等3种营建技术,分类经营,按需育林〔4〕。中科院沈阳应用生态研究所树木标本园,经过50年的生长和自然更新,形成了以东北地带性树种为主体多层次的森林群落,接近自然森林外貌、具有优美园林景观和丰富科学内涵的生态公园”。如果沈溪新城景观大道、生态建康城周边植被能够依据植被演替规律,应用近自然林业理论进行恢复建设,50年以后美丽风景本溪与桓仁区间的浪漫枫情路”相媲美,提供的生态服务将会创造巨大的生态效益、文化效益、社会效益。3.3.2分期、分项实施改造近期以沈本产业大道、高速公路两侧可视群山三低”林分为改造对象,尤其生产力低下的刺槐林、油松林、樟子松林进行科学抚育;慎重选择树种,重点选择槭树属、桦木属、栎属、落叶松属等富于季相变化的乡土树种,促进单一树种森林向多树种混交森林过渡,建设具有本地特色的生态风景林,恢复地带性森林植被,营造真正意义的多世代、多层次近自然林群落。尤其避免为单纯营造季相色彩而引入火炬树(该树种已在我国构成外来物种入侵)。#p#分页标题#e#3.3.3恢复类型依据按需育林、分类经营的原则,满足人们休闲、度假、娱乐、回归自然、返璞归真的心理需求,将生态文化建设与植被恢复紧密结合,在中央大道、产业大道两侧可视山体营造风景林;在石桥子大学城山体恢复复层林自然植被、药业企业营造体现企业文化风景林,张其寨建设体现药文化、养生文化特色的乡土林或故乡体验林;泉灵寺周边营造体现森林美与禅的意境森林植被;上沟林场建造森林疗养院;黑贝村营造风水林;规划药用植物生态文化专类园区。3.4森林生态制度文化层面的恢复途径3.4.1经营管理开展新型林业合作经营组织的多功能近自然森林经营方案,强化林业科技支撑体系建设。以森林完整的生命周期作为计划的时间单元,参考森林所处演替阶段、林分结构、树种竞争和个体差异等不同维度的经营生态学特征,制订出相应的科学合理的抚育经营计划和措施。建立起以森林经营方案为基础的资源管理体系,否则用项目替代森林经营方案,直接导致森林经营失去整体目标,经营技术体系难以落实〔5〕。3.4.2政策保障加强领导和监督,强化目标考核与工程质量责任制。强化政府在森林生态建设方面的综合协调能力,强化各级领导任期创建目标责任制,建立健全绿化工程质量责任追究制。政府引导、多元筹措,加大资金投入力度。森林恢复与重建是有生命力的、重要的公益性事业,加大财政投入,争取碳汇交易”等项目的动力支持,鼓励社会各种力量投资发展林业,积极给予技术和政策支持。深化和完善林权制度改革,大力推进林农之间、林地与资本的联合,积极发展林业经济合作组织,实行林、工、贸一体化,产、供、销一条龙的产业发展格局,形成更大范围的利益共同体,以增强市场竞争力。3.5森林生态精神文化层面的恢复途径搞好载体宣传,各级政府必须通过多层次、多渠道的宣传教育,提高林农综合素质,并采取切实可行的措施,引导林农向重视森林的经济、生态和社会综合效益的方向努力,使林农建立森林可持续经营的理念。开展森林文化调查,掌握森林文化状况。系统梳理,去粗取精,筛选出具有开发价值的森林文化。变自然积累为创造积累,加强森林景区文化的自主创造”,弘扬森林生态文明理念和人与自然和谐的价值观。扩大开放,充分借鉴林业发达国家在生态文化建设方面的成功经验,加强国际森林生态文化合作与交流〔6〕。加强高素质复合型林业人才的引进工作,加强乡镇基层林业站的建设。加强农民森林抚育技术和多种经营技术的培训。处理好林牧矛盾,实行畜牧业的半舍饲圈养;推广节能设施,如节柴改灶打吊炕、秸杆气化、沼气生态农业技术等措施。
恢复技术论文篇4
关键词建筑;重建;三维;扫描;应用
1前言
建筑学是研究建筑物及其环境的学科,它旨在总结人类建筑活动的经验,以指导建筑设计创作,构造某种体形环境等等。建筑学服务的对象不仅是自然的人,而且也是社会的人;不仅要满足人们物质上的要求,而且要满足他们精神上的要求。因此社会生产力和生产关系的变化,政治、文化、宗教、生活习惯等等的变化,都密切影响着建筑技术和艺术。
建筑是人们用石材,木材等建筑材料搭建的一种供人居住和使用的物体,如住宅,桥梁,寺庙等等。广义上来讲,园林也是建筑的一部分。有人说过:上帝一次性给出了木头,石头,泥土和茅草,其他的一切都是人的劳作……这就是建筑。建筑是凝固的音乐,建筑是一部石头史书。
我国的建筑在解放以前呈现出中西交汇、风格多样的特点。新中国成立以后,中国建筑进入新的历史时期,大规模、有计划的国民经济建设,推动了建筑业的蓬勃发展。中国现代建筑在数量、规模、类型、地区分布及现代化水平上都突破近代的局限,展现出崭新的姿态。这一时期的中国建筑经历了以局部应用大屋顶为主要特征的复古风格时期、以国庆工程10大建筑为代表的社会主义建筑新风格时期、集现代设计方法和民族意蕴为一体的广州风格时期,自上世纪80年代以来,中国建筑逐步趋向开放、兼容,中国现代建筑开始向多元化发展。
尽管如此,历史遗留下的古建筑仍是我们的历史遗产。虽然他们的建筑风貌没有现在的时尚、完美,作为传统的建筑文化艺术,对于现在和将来都具有伟大的历史纪念意义。因此,对于过去的具有纪念意义历史古建筑,各地政府及主管部门都在积极保护和重建,相关部门也在不断地研究重建和恢复技术。
2建筑物恢复与重建的技术需求
我国的古建筑都是有着很悠久的历史,是我国古代人民的智慧结晶。如举世闻名的故宫、天坛、平遥古城、苏州园林等。他们经受了历史的演变,也经受了战争的洗礼,如今有些已经到了修缮的阶段,有些需要重建。
建筑物的恢复与重建是建筑领域中一项主要技术和研究课题。过去由于种种原因被破坏的那些具有特殊历史意义的古建筑已经永远地消失在历史长河里。随着科学技术的发展与应用,特别是数字信息与三维模型技术的出现,开创了建筑恢复与重建的新局面。
所谓建筑物的恢复即是将已被破坏的建筑物恢复以往的面貌,使其保持其原来的风姿。重建则是对于被破坏的建筑物进行重新建设,但不一定保留其原来的风格。无论是恢复和重建都要依据已有的资料科学地建设。否则,就很难达到恢复和重建的效果与目标。因此保留具有历史意义的建筑物原貌资料是今后重建和修缮的主要依据。
传统的资料都是一些历史照片,只能目视判断古建筑的轮廓、形状,其真正的数据资料如形状大小等不能确定,给修复和重建工作带来了很大的困难,甚至使得一些具有历史意义的建筑物不能修复和重建。
新的时期新的技术给建筑物的修复带来了新的技术。
3三维激光扫描技术的应用
三维激光扫描技术是进入二十世纪以来发展起来的技术,是测绘领域继GPS技术之后的又一次技术革命,它突破了传统的单点测量方法,具有高效率、高精度的独特优势,因此被称为实景复制技术。三维激光扫描技术能够提供扫描物体表面的三维点云数据,可以用于获取高精度高分辨率的数字物体表面模型。近年来随着其技术的多领域应用,极大地引起了建筑行业的广泛关注。
三维激光扫描技术是一门新兴的测绘技术,能够完整并高精度地重建扫描实物数据。该技术可以真正做到直接从实物中进行快速的逆向三维数据采集及模型重构,无需进行任何实物表面处理,其激光点云中的每个三维数据都是直接采集目标的真实数据,使得后期处理的数据完全真实可靠。由于技术上突破了传统的单点测量方法,其最大特点就是精度高、速度快、逼近原形,是目前国内外测绘领域研究的热点之一。三维激光扫描技术目前已在众多领域得到了广泛应用,尤其在建筑设计以及恢复重建方面,它可以深入到任何复杂的现场环境及空间中进行扫描操作,并直接将各种大型的、复杂的、不规则、标准或非标准等实体或实景的三维数据完整的采集到计算机系统中,进而快速重构出目标的三维模型及线、面、体、空间等各种制图数据,同时,它所采集的三维激光点云数据还可进行各种后处理工作如:测绘、计量、分析、仿真、模拟、展示、监测、虚拟现实、…等,它是各种正向工程的对称应用即逆向工程的应用工具。
三维激光扫描技术不同于单纯的测绘技术,它主要面向高精度逆向三维建模及重构。众所周知传统测绘技术主要是单点精确测量,但用它做建模工作时就爱莫能助了,因为描述目标结构的完整属性需要大量的测绘点采集,少则几万个,多则几百万以上,这样才能把目标完整的搬到电脑中来,所以,用现代高精度传感技术做辅助就解决了这个问题,三维激光扫描技术就是这类全自动高精度立体扫描的技术。
如下图所示就是三维激光扫描技术在实际工作中获取实物的立体数据的过程。首先在实物附近架设三维扫描仪,对目标物进行三维扫描,将扫描的数据点云进行内业处理,建立物体表面模型(DSM),最后经着色形成高精度的三维实物数据模型。长期保存在数据介质中,供以后建设、设计和恢复重建时参考应用。
4结论
三维激光扫描技术为快速、精确三维重建提供了强有力的手段,圆满解决了本工程的技术难题,为施工单位争取了时间,尤其对于景区文物类的实体对象,因其是非接触式测量,所以不会对文物构成任何的伤害;此外,对游客的游览参观也几乎没什么影响。在以后类似的工程项目当中,应该积极大力推广三维激光扫描技术的应用。
恢复技术论文篇5
我国路域生态恢复工程技术经历了从简单到多样、从传统技术到现代技术的发展过程。从单一的种植行道树等公路绿化造林模式,扩展到公路边坡种草和铺草皮技术,形成了公路绿化的传统技术模式。随着环保理念的提升,我国高等级公路路域生态工程技术开始向现代转变,以机械喷附为代表的新型植被建植技术在国内许多高速公路建设中被尝试应用,绿化范围也从公路边坡扩展到中分带、互通立交和服务区,初步形成了全方位、立体式、多功能、景观生态的设计理念及现代公路路域生态工程技术体系框架。
目前国内公路路域生态工程技术的类型呈现多样化,其应用的理论研究和实践方面尚存在诸多问题,总体上可以归纳为以下3类:植被恢复的功能性考虑不足、植被恢复技术的适用性不强(缺乏针对不同生态区域特征,不同路段边坡特征而选择技术措施的适用性评价分析、生态工程技术缺乏量化分析)、公路绿化部门缺少生态绿化设计依据,养护部门缺乏质量验收标准。有必要通过专门的研究对各种技术进行总结、归纳和整合,建立统一、公认的路域生态工程技术指标体系和评价模型,探索科学合理的评价方法,制定适合于我们公路建设的生态工程技术规范,对今后公路生态工程的建设具有指导意义。
2路域生态工程技术及范围界定
2.1技术界定
路域生态工程技术是指:根据公路建设和养护的特点,遵循系统优化原理、生态学原理或自然法则,综合运用工程措施、生物措施与农艺措施,在完成公路工程建设的同时,对路域生态环境系统进行保护、恢复、改良或重建,使路域基础设施作为一种人文景观与周围环境景观在更大范围内融为一体的工程方法。它以保护路域的生物措施———植被恢复为代表,以路域生态系统的保护和重建为目的,以公路景观的美化和与周边自然环境的融合为特色,通过生态技术和土木工程技术的有机结合,使路域生态系统得到保护,路域生态系统功能和交通安全得以保障。
2.2对象内容
相关研究资料表明路域生态工程技术的核心是在进行路域生态恢复的各个空间单元创造一个适合于植物生长发育的环境,关键是土壤、植被物种选择和水分管理及防护设计等内容。具体生态恢复工程技术体系是由生态恢复基础(土木)工程、植被建植工程、养护管护工程、植被恢复效果及经济成本等5大内容所构成,具体叙述如下:
(1)生态恢复基础(土木)工程
生态恢复基础(土木)工程的关键是在引进植物之前,做好路域生态恢复基础的修正工程,目的在于稳定坡面,改善路域植被种植基础层土壤的理化性质和肥力,创造一个保证植物能够尽可能快速生长的土壤条件,具体的措施如:坡面平整、土壤盐碱化改良、坡度减缓、挂网覆土、种植基质构建及改良等属于生态恢复基础工程。
(2)植被建植工程
植被建植工程又称栽培植被工程,一般分为植树工程、植草工程和植攀援植物工程。植树工程包括路侧行道树的栽植、边坡灌木栽植、中央分隔带防眩绿篱、立交区的植树及外侧隔离带围栏植树;植草工程包括上下边坡植草、立交草坪、中央分隔带草坪等;植攀援植物工程包括岩石边坡、护面墙、挡墙的攀援植物栽植等。
(3)养护管护工程
养护与管理工程是路域生态工程技术中的重要工程之一,主要涵盖施肥、灌水、修剪、补植及病虫害等防护措施的合理应用,还包括保持路域防护功能的维持而进行的综合管理措施等。
(4)植被恢复效果
评价工程技术应用的效果,具体指标包括水土保持、多样性、景观、生态稳定性及植被覆盖度指标等内容。
(5)经济成本
从技术应用的成本高低来评价技术本身的适用性。
3评价指标构建
3.1评价目标及构建思路
要建立一个全面、科学、合理、实用、具有操作性的综合评价体系,要在大量文献研究结果的基础上,结合评价对象的具体特征,考虑各种因素的影响,对路域生态工程技术自身特点进行综合分析。首先通过内部讨论初步拟定评价指标;再征询有关学术研究和工程管理、设计、施工、监理等负面专家的意见,即采用专家咨询法对评价指标进行调整、综合及简化,消除评价体系内各指标间的交叉、重复、包含、矛盾、因果关系等现象;最终选择内涵丰富又相对独立的评价指标,建立完整的路域生态工程技术自身效果综合评价体系。
3.2评价指标构建原则
至今国内还没有路域生态工程的技术规范,从而使得设计、建设、施工和监理工作失去了依据。所以在进行技术筛选和评价过程需要遵循多个原则,确保评价结果的可靠性与实际可操作性。
(1)适应性:不同路域生态恢复区域所需要的生态工程技术不同,特定的区域要选择有针对性的生态工程技术,所选择的评价指标能够体现技术的适应性。
(2)可比性:评价指标的选择是以生态学、环境科学和保护生物学理论为基础,同时考虑路域生态工程技术本身的特征。如目前在衡量路域生态工程质量标准时应用最多的指标是地表覆盖度,虽然该指标具有易于测定、直观性强等特点,但因其过于简单而不能满足判定工程是否达到其生态目标的要求。此外,受工程所在地段自然条件限制,路域生态工程建植的植被覆盖度不仅受工程施工质量的影响,同时也受当地自然条件的影响。因此,使用统一的覆盖度值作为衡量工程质量的指标,有许多不合理之处。本研究将西部典型的各类生态工程技术进行综合数量化比较分析,从而增加其评价的可比性。
(3)数据可获取性:植被恢复效果的评价是一项经常性和反复进行的常规评价,因此在制定评价指标时,必须考虑到评价指标的易获得和可操作性,只有这样才能使得评价工作得到顺利实施。本研究中将生态工程技术进行定量与定性相结合,来获取可比较的数据。
(4)有代表性:路域生态工程技术与当地的生态环境基本特征息息相关,因此选择评价指标必须能够代表该类型和区域生态环境特征的表征指标,即选择的指标是区域的表征指标。
(5)系统性:路域生态工程技术的评价是一项多因子、多指标的综合考虑。因此,选取的生态特征指标必须要有系统性,既要考虑直观反映生态特征的表征性指标,同时也必须选取那些通过系统运行而影响生态的特征指标,才能系统的反映整个路域生态工程工技术真正的应用效果及其适应性。
(6)科学性:评价路域生态程技术的好坏是一个科学定义的过程,因此制定路域生态工程技术评价指标时必须遵循科学性的原则,符合生态特征和环境结构。选取的评价指标应当是科学定义准确,内涵清晰。
3.3评价指标构建结果
要对路域生态工程技术自身效果进行准确的评价,其前提就是必须对西部路域生态工程恢复效果的影响因子中选择合适的指标,建立一个比较客观合理的指标体系,所选择指标要满足科学性、合理性、内容丰富性、相对独立性。
本研究从现场问卷调查(青海、新疆、内蒙古、甘肃、陕西、云南、广西、山西、等区域的高速路段)、借鉴相关研究,结合专家咨询筛选的基础上,构建了西部路域生态工程技术评价指标体系。该评价指标可以分为3个层次:第一层为目标层,即西部公路生态工程技术自身效果评价总目标;第二层次为准则层,是体现西部路域生态工程技术的组成体系,即路域生态恢复工程技术构成,包括生态恢复基础工程、植被建植工程、养护管护工程、植被恢复效果及经济成本;第三层次为指标层,包括20个指标。指标全面反映路域生态工程技术的总体技术性能及其推广和应用价值,最终选取的指标见表1。
4路域生态工程技术评价模型研建
4.1综合评价模型构建
参照相关研究成果,根据高等级公路生态工程技术评价指标的特点,采用综合指数评价法构建路域生态工程技术自身效果综合评价模型。评价模型构建过程如下:
(1)建立评价指标的层次结构
大类指标:Fi为大类指标。单项指标:Fij在i大类指标内,第j个单项指标的分值。
(2)各级指标分值的确定方法
①单项指标的平均值可以根据指标的类型,按照具体的调查表得到。
②大类指标牌价值是对单项指标的进一步汇总。Fi=∑WijFijii=1,2….5j=1,2,6式中:Wij为第i大类指标内部第j类单项指标的权重;Fij为第i大类指标内部第j类单项指标分值。
③综合评价值的计算
综合评价值是对于大类指标评价值的进一步综合,它的大小反映了该路域生态恢复技术的应用情况好坏,计算公式如下:A=∑5i=1WiFi式中:A表示西部路域生态工程技术自身效果综合评价指数;WiFi表示某评价指标下的评价分数值;Wi第i大类指标的权重;Fi为第i大类指标的评价分值。
4.2评价指标权重确定
权重是反映不同评价因子间重要程度差异的数值,也是体现评价因子在总指标中的地位、作用以及对总体指标的影响程度。由于路域生态工程技术自身效果多数评价因子比较抽象、宏观,本研究通过咨询20位同行专家打分(采用“1-7”及其倒数标度法,对各个指标相对重要性进行打分)与层次分析方法相结合确定各个评价因子的权重。本研究中各个评价指标推荐权重分配见表2。
4.3评价指标作用分值的确定
评价指标体系中评价因子作用分值的确定是按照实际调查结果与邀请专家的评分值进行综合确定,分值采用10分制,以“9,7,5,3,1”的等级分值代表好(实用性强)、较好(实用性好)、中等(实用一般)、差(实用性强)和极差(实用性差)进行定性指标的定量化赋值。评价指标计算:采用现场调研、问卷获取、文献查阅及实验统计数据分析等手段。然后进行专家打分。打分见表3。
4.4典型路域生态工程技术自身效果评价
通过调查分析,路域生态工程技术主要包括以下典型类型:人工播种、苗木移植、液压喷播、客土喷播、有机质喷播、植生带、三维网、植生垫、植生袋等9大类。基于前期所构建的评价过程,对上述9大类路域生态工程技术自身效果进行评价研究。本研究在现场调研的基础上对上述工程技术进行评价。具体评价结果如下表4。
从表4评价结果看出,各种生态恢复工程综合技术评价顺序为(优先顺序排列):有机质喷播(4.865)>客土喷播(4.85)>植生袋(4.83)>人工播种(4.81)>植生垫(4.675)>植生带(4.575)>苗木移植(4.57)>三维网(4.395)>液压喷播(4.025)。上述典型路域生态工程技术自身效果差异较大,有机质喷播、客土喷播、植生袋、人工播种等4种技术的自身效果较好,而植生垫、植生带、苗木移植、三维网及液压喷播种等5种技术的自身效果逊前4种。
5结语
恢复技术论文篇6
【关键词】高速公路;建设;生态破坏;恢复
中图分类号:U412文献标识码:A
一、前言
随着高速公路工程数量的增多,生态破坏问题也日益严重,高速公路建设的过程中,避免生态破坏是一个重要的工作。所以,必须要在高速公路建设的过程中,严格执行保护生态环境的规程。
二、高速公路建设中的生态破坏及其对环境的影响
1.高速公路建设中的生态破坏
(一)修筑路基产生坡面或不稳定边坡
路基是高速公路的主线,通常路基建设或开挖路堑或修筑路堤,需要挖土填方。因此,许多路基边坡为坡面,或为堆积边坡,这些人为坡面或堆积边坡,表层几乎无植被覆盖,地质不稳定。
(二)挖方取土对土地造成毁灭性破坏
由于大量挖方取土进行路基填方,局部土地受到大规模的机械开挖、翻动和取土,岩土层受到移动、变形,完全改变了原有土体的自然结构,土壤植被系统几乎遭到毁灭性的破坏。
(三)临时设施及活动场所破坏地表自然生态系统
施工设备及材料堆放场、弃渣场、工棚、临时加工场、仓库、便道、施工单位临时驻地等施工用地因压实、分隔、挖损或践踏等,表土层与植被受到不同程度的破坏,地表自然生态系统退化,土地生产力降低甚至丧失。
2.生态破坏对环境的影响
(一)引发区域水土流失
高速公路建设中受到生态破坏的土地,由于表土层抗蚀能力减弱,边坡地质不稳定,在雨滴打击、水流冲刷、风蚀和重力作用下,极易产生水土流失,成为新的水土流失源。路基边坡部位还随时有塌陷的可能,甚至引发山体坍塌、滑坡、河流淤积等。据调查,广东省道路建设水土流失量每年高达462.03万m3,造成的经济损失达78.95万元。道路建设已经成为引发区域水土流失的突出问题。
(二)道路沿线生态环境与景观环境受到破坏
高速公路建设中的生态环境和景观环境随着道路建设的延伸而不断扩展,对道路交通安全构成危害,对周边地区的基础设施与人民的生命财产构成威胁,并与周边环境形成极大的反差和不协调,形成极大的视觉污染。
三、解析生态恢复工作的理论基础
生态恢复,顾名思义,就是指一切改良被破坏土地植被并且使其恢复生物学功能的措施,目前,我国的高速公路建设生态恢复工作主要以恢复生态学作为理论基础,旨在研究那些受到自然灾害或者受人类活动影响而遭到破坏的植被、土壤、自然景观等,主要致力于研究其恢复、重建工作。随着我国科技的快速,目前已经研究出了很多生态恢复办法,并且经受住实践的考验。根据相关调查可知,人为坡面上被破坏植被的恢复时间是六年左右,在植被恢复之前不会出现明显的水地保持效果,因而土地侵蚀也不会停止,在高速公路的建设过程中会出现很多的人为地面或者坡面,要对其要采用人工生态恢复法对其进行恢复、重建,尽量使被破坏的土壤和植被在短时间内恢复生物学性能,在此基础上,要以绿色为主,尽量使恢复的植被与自然环境相协调,以便改善高速公路沿线的生态环境及自然景观。
四、生态恢复采用的技术
目前,国内外已形成的有关公路生态恢复的技术有土地复垦技术、生物环境工程技术(或综合生物工程技术)和路域景观恢复工程技术等。
1、土地复垦技术
土地复垦系指将修路中被破坏的土地因地制宜,采取综合整治措施,使其按预定的目标恢复到可供利用的状态。在确定复垦目标时,一般也包括恢复生态环境的内容。有些土地复垦技术,例如,生态农业、生物(植物、微生物)、施用有机肥以及复垦土壤侵蚀控制等,在高速公路不同的临时用地类型上进行试验,取得了初步的成果。土地复垦技术包括工程复垦和生态复垦。对遭到严重破坏的土地,一般先采用覆盖表土、平整压实等工程措施进行恢复改造。国外有人利用由木屑、聚丙烯纤维等原料与尼龙、稻草等编织的“侵蚀被”或用由聚丙烯带制成的三维栅格、金属编成的“石筐”等侵蚀控制构筑物来控制复垦土壤的侵蚀,将“侵蚀被”或侵蚀控制构筑物铺在表层或边坡,既可防止土壤侵蚀,植物又可在其中生长。这项技术不仅先进,而且其产品已实现了产业化。对已严重丧失生产力的土地,利用豆科植物、微生物或有机肥等进行改良,加速土壤熟化,恢复生产力。对已具备恢复植被的土地,因地制宜确定复垦目标,宜林则林,宜草则草,或发展生态农业,建立多层次、多结构、多功能的复合农业系统,达到既恢复生态,又获得经济和社会效益的目的。
2、生物环境工程技术(或综合生物工程技术)
所谓生物环境工程技术(或综合生物工程技术),是将生物措施与传统的工程措施有机地结合起来。其技术体系包括三部分,一是环境基础工程,利用工程措施或土壤侵蚀控制技术等为植物恢复或创造生长的环境条件;二是植被营建工程,根据立地条件,正确选择植物品种,这是整个技术体系中的关键,应选择多年生、根部发达、茎叶低矮、水源涵养能力强、抗旱、耐瘠和可粗放管理的植物品种,尽可能选取当地品种栽植或直接播种,以便达到快速恢复植被的目的;三是植被养护工程,对营造的植被实行相应的后续管理,确保植物的正常生长。
国外发达国家对高速公路建设中受损的坡面,多采用以柔性护坡为主体的生物环境工程技术,我国公路建设中路基坡面的生态恢复与防护也常采用这一技术。先用工程措施如水泥网格、浆砌石网格或由空心砖建成的多孔挡护结构等防护技术稳定边坡,并为下一步种植植物创造条件;然后在坡面铺草皮、植树种草等,将传统的边坡工程措施与生物措施有机地结合起来,形成具有一定的力学、水文学、环境学和美学功能的防护结构,既加强了公路边坡的稳定性,又恢复和改善了公路沿线的生态环境和景观环境
3、路域景观恢复工程技术
路域景观恢复工程技术运用景观生态学原理,预测公路景观组成元素及受其影响的土地变化特点,结合公路建设与营运的特点,设计恢复型植被景观,如在路基边坡、平台、中央分隔带等营建绿化带。不仅可以恢复公路沿线的自然环境,净化空气,降低噪音,改善公路沿线的生态环境,而且可以绿化美化公路的景观环境。这一技术主要用来改善道路的交通环境和条件,使道路周围的环境与线形流畅优美的道路配合协调。合理的景观恢复工程设计还可以诱导视线和防眩。
五、野生动物保护对策
1、公路建设中陆生生物保护措施
(一)设置动物通道。在野生动物保护区、自然保护区等经常有野生动物特别是濒临灭绝的珍稀野生动物活动的地区,可考虑修建动物通道来保护动物的栖息环境。动物通道分上跨式和下穿式两种。下穿式通道的设计可与涵洞或其他水利设施结合起来。由于设置动物通道所需的费用高,所以,使用这种措施的场合应先论证所保护动物种群的重要性和过路的必要性。为使动物通道发挥其应有的效果,通道两侧及上跨式通道的桥面上都要实施适当的绿化,以增加隐蔽感。
对于普通公路来讲,修建动物通道必须与修建隔离栅相结合,目的是通过改变动物迁徙路线来减少穿越公路的动物与车辆的相撞。而对于高速公路,修建动物通道的目的则是为动物的迁徙提供方便。
(二)用隧道桥梁取代大开挖或高路基。用隧道取代大开挖或用桥梁取代高路基的做法,是基于生态设计的理念。这种方式对动物生境的影响是最小的。在山区路段采用隧道桥梁,不仅可以避免大挖方量、大弃方量、大的填方量、大面积边坡需要稳定处理、以及无法补救的景观影响等问题,而且也有利于野生动物的保护。隧道上面的山体以及桥梁下面的通道是动物天然的活动场所。
(三)植树造林。在公路路界内或相邻区域植树有利于当地的动植物保护。在一些场合,植树在起到防止水土流失作用的同时,还可为当地的动物提供更多的栖息地或迁徙路径。所种植树木应尽量采用本土植物,以便在最少的维护工作量下达到维持生态平衡的效果。
2、公路建设中水生生物的保护措施公路建设同时也存在着对水生生物的影响,其减缓措施有:
(一)在跨越河流、湖泊水体时,尽量采用桥涵跨过,尽量减少使用堆填式的路基结构。
(二)尽可能地减少现有河流水体的改道。
(三)加强水域路段的路堤防护,防止土壤侵蚀引起水质污染及河道淤塞,影响水生生物的生存环境。
(四)涵洞设计中应考虑水生生物迁徙回游的需要,必要时,应设置消力墩来降低水流流速,以便鱼类能逆流回游,涵洞底部标高应低于河床标高。
六、结束语
高速公路建设中,生态破坏问题必须要引起建设部门的重视,要不断发现高速公路建设中生态破坏的可能性,并针对破坏的种类和程度提出生态恢复的对策,以提高高速公路建设的环保性。
【参考文献】
[1]西安公路交通大学.21世纪都市交通运输系统的可持续发展[M]1北京:人民交通出版社,2010.
[2]赵剑强.公路交通与环境保护[M].北京:人民交通出版社,2011.