【专家视角】四川师范大学彭立团队最新发文｜有限元模拟：一种面向生态安全格局的风险评估与模式优化新方法
<p style="font-size: 18px; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 30px;"> （来源：生态修复网）</p>
<div style="text-align: left; margin-bottom: 10px;"><img src="//k.sinaimg.cn/n/spider20251126/304/w657h447/20251126/8ddd-2f2cbf27182363cc8787add6a87d4aa1.png/w700d1q75cms.jpg?by=cms_fixed_width" style="width: 100%; margin-bottom: 20px;"></div>
<p style="font-size: 18px; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 30px;"> 📄 论文信息</p>
<p style="font-size: 18px; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 30px;"> SCI期刊：Environmental Impact Assessment Review</p>
<p style="font-size: 18px; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 30px;"> 英文题目：Finite-element simulation: A new method for risk assessment and pattern optimization towards ecological security pattern</p>
<p style="font-size: 18px; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 30px;"> 中文题目：有限元模拟：一种面向生态安全格局的风险评估与模式优化新方法</p>
<p style="font-size: 18px; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 30px;"> 🌍 研究背景</p>
<p style="font-size: 18px; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 30px;"> 随着人类活动强度不断增加，自然环境受到显著影响，生态环境发生巨大变化。不确定的环境对人类构成潜在威胁。生态安全格局（ESP）作为景观可持续性中广泛应用的概念，可用于系统识别生态源并计算最小累积阻力廊道，形成生态网络。然而，当前研究方法多将廊道结构过度简化，难以进行详细的稳定性分析。</p>
<p style="font-size: 18px; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 30px;"> 💡 研究意义</p>
<p style="font-size: 18px; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 30px;"> 本研究创新性地将有限元模拟引入生态安全格局研究，突破了传统方法的局限，实现了对生态廊道结构稳定性的量化评估。这不仅为生态保护提供了新视角，也为高风险区域的精准识别与优化提供了科学依据，助力区域生态保护与经济发展的协调。</p>
<p style="font-size: 18px; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 30px;"> 🎯 研究目的</p>
<p style="font-size: 18px; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 30px;"> 本研究旨在：</p>
<p style="font-size: 18px; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 30px;"> 构建一种全新的生态安全格局分析方法；</p>
<p style="font-size: 18px; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 30px;"> 模拟生态廊道，评估其在环境干扰下的稳定性；</p>
<p style="font-size: 18px; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 30px;"> 建立多情景对比分析，探索优化策略；</p>
<p style="font-size: 18px; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 30px;"> 探究踏脚石对生态廊道稳定性的潜在影响。</p>
<p style="font-size: 18px; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 30px;"> 📊 研究内容</p>
<p style="font-size: 18px; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 30px;"> 研究内容包括：</p>
<p style="font-size: 18px; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 30px;"> 基于形态空间格局分析（MSPA）和电路理论构建生态安全格局；</p>
<p style="font-size: 18px; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 30px;"> 将生态廊道转化为三维模型，并将景观异质性映射为材料力学参数；</p>
<p style="font-size: 18px; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 30px;"> 设置四种情景（默认、添加踏脚石、廊道破坏、破坏后添加踏脚石）进行有限元模拟；</p>
<p style="font-size: 18px; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 30px;"> 分析廊道的应力与变形，识别高风险区域；</p>
<p style="font-size: 18px; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 30px;"> 提出基于模拟结果的生态优化策略。</p>
<p style="font-size: 18px; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 30px;"> 🗺️ 研究区概况</p>
<p style="font-size: 18px; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 30px;"> 研究区位于中国西南部的峰丛洼地盆地，涵盖云南、贵州、广西3省区的10个地级市、61个县级行政区，总面积约16.69万平方公里。该区域属典型热带-亚热带湿润季风气候，生态环境敏感，经济相对落后，石漠化问题突出。</p>
<div style="text-align: left; margin-bottom: 10px;"><img src="//k.sinaimg.cn/n/spider20251126/346/w705h441/20251126/058c-55db5cc626889505abf403b38cfb9649.png/w700d1q75cms.jpg?by=cms_fixed_width" style="width: 100%; margin-bottom: 20px;"></div>
<p style="font-size: 18px; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 30px;"> 📁 数据概况</p>
<p style="font-size: 18px; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 30px;"> 研究使用了多源数据，包括：</p>
<p style="font-size: 18px; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 30px;"> 30米分辨率土地利用数据；</p>
<p style="font-size: 18px; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 30px;"> 道路网络数据；</p>
<p style="font-size: 18px; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 30px;"> MODIS NDVI 数据；</p>
<p style="font-size: 18px; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 30px;"> 土壤属性数据；</p>
<p style="font-size: 18px; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 30px;"> 净初级生产力与蒸散发数据等。</p>
<p style="font-size: 18px; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 30px;"> 所有数据统一至500米空间分辨率。</p>
<p style="font-size: 18px; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 30px;"> ⚙️ 研究方法</p>
<p style="font-size: 18px; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 30px;"> ESP构建：采用MSPA识别生态源，基于电路理论提取生态廊道；</p>
<p style="font-size: 18px; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 30px;"> 有限元建模：将廊道转化为三维结构，赋予材料属性（如杨氏模量、泊松比）；</p>
<p style="font-size: 18px; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 30px;"> 多情景模拟：设置四种情景，模拟不同保护与干扰条件下的廊道响应；</p>
<p style="font-size: 18px; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 30px;"> 参数转换：将NDVI和路网密度归一化后作为载荷，生态源设为约束条件。</p>
<div style="text-align: left; margin-bottom: 10px;"><img src="//k.sinaimg.cn/n/spider20251126/271/w552h519/20251126/daac-89d37c7c5c7f782dc05502a1a0ce2842.png/w700d1q75cms.jpg?by=cms_fixed_width" style="width: 100%; margin-bottom: 20px;"></div>
<div style="text-align: left; margin-bottom: 10px;"><img src="//k.sinaimg.cn/n/spider20251126/210/w718h292/20251126/cd82-289e8a80b8d500a5b39c635228acf0b0.png/w700d1q75cms.jpg?by=cms_fixed_width" style="width: 100%; margin-bottom: 20px;"></div>
<p style="font-size: 18px; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 30px;"> 📈 研究结果</p>
<p style="font-size: 18px; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 30px;"> 廊道B变形最大（0.734 m），应力集中达200 MPa，属于高风险廊道；</p>
<p style="font-size: 18px; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 30px;"> 添加踏脚石可显著降低廊道B的变形（降至0.363 m），但也可能对相邻廊道产生不利影响；</p>
<p style="font-size: 18px; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 30px;"> 廊道破坏会引发连锁反应，导致整体网络稳定性下降；</p>
<p style="font-size: 18px; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 30px;"> 廊道变形与距生态源的距离呈“倒U型”或“反比关系”。</p>
<div style="text-align: left; margin-bottom: 10px;"><img src="//k.sinaimg.cn/n/spider20251126/570/w716h654/20251126/e785-490672e8d3c1861db5b2d9d5fbee66cc.png/w700d1q75cms.jpg?by=cms_fixed_width" style="width: 100%; margin-bottom: 20px;"></div>
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<div style="text-align: left; margin-bottom: 10px;"><img src="//k.sinaimg.cn/n/spider20251126/522/w693h629/20251126/4a97-eb4b142cc5c67442392ea90277ae7274.png/w700d1q75cms.jpg?by=cms_fixed_width" style="width: 100%; margin-bottom: 20px;"></div>
<div style="text-align: left; margin-bottom: 10px;"><img src="//k.sinaimg.cn/n/spider20251126/788/w723h865/20251126/438f-3283c3c13f30f2c72e6e817974bdd44d.png/w700d1q75cms.jpg?by=cms_fixed_width" style="width: 100%; margin-bottom: 20px;"></div>
<div style="text-align: left; margin-bottom: 10px;"><img src="//k.sinaimg.cn/n/spider20251126/135/w530h405/20251126/dd7f-12b4e5d196fdc24829bc67e305c7012f.png/w700d1q75cms.jpg?by=cms_fixed_width" style="width: 100%; margin-bottom: 20px;"></div>
<p style="font-size: 18px; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 30px;"> 💬 主要讨论</p>
<p style="font-size: 18px; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 30px;"> 有限元模拟为ESP研究提供了结构力学视角，弥补了传统网络模型的不足；</p>
<p style="font-size: 18px; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 30px;"> 踏脚石虽能增强廊道韧性，但布局需科学规划，避免对相邻廊道造成负面影响；</p>
<p style="font-size: 18px; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 30px;"> 本研究实现了从“生态特征”到“力学参数”的跨学科转换，具有较强创新性与实用性。</p>
<p style="font-size: 18px; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 30px;"> ✨ 创新点</p>
<p style="font-size: 18px; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 30px;"> 首次将有限元模拟引入ESP风险评估，实现廊道内部应力与变形的量化分析；</p>
<p style="font-size: 18px; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 30px;"> 构建了多情景动态模拟框架，评估踏脚石与廊道破坏的复合效应；</p>
<p style="font-size: 18px; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 30px;"> 建立了生态—力学参数转换标准，为跨学科研究提供了范式。</p>
<p style="font-size: 18px; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 30px;"> ⚠️ 不足与展望</p>
<p style="font-size: 18px; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 30px;"> 跨学科转换中生态意义的解释尚不充分；</p>
<p style="font-size: 18px; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 30px;"> 指标选择较为简化，未来应结合具体区域进一步优化；</p>
<p style="font-size: 18px; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 30px;"> 约束条件设定存在主观性，需建立统一标准。</p>
<p style="font-size: 18px; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 30px;"> 📌 总 结</p>
<p style="font-size: 18px; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 30px;"> 本研究成功将有限元模拟方法引入生态安全格局研究，通过结构类比与参数映射，实现了对生态廊道稳定性的精准评估与优化。该方法不仅为生态保护提供了新工具，也为高风险区域的早期预警与适应性管理提供了科学支持。</p>
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