コサイン類似度とマルコフ連鎖に基づく斜面生態回復効果の動的評価

Oct 11, 2023

Scientific Reports volume 13、記事番号: 13533 (2023) この記事を引用

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メトリクスの詳細

斜面の生態学的修復効果を評価することは、斜面の修復状態を適時に診断するために重要です。 いくつかのソフト コンピューティング手法では、専門家がインデックスの重みを決定する必要があり、これが評価結果の合理性に影響します。 さらに、それらはすべて静的な評価方法であり、復元の時間効果を反映できません。 そこで、コサイン類似度とマルコフ連鎖に基づいてインデックスの重みを決定することなく、動的に評価する方法が提案されています。 提案手法の有効性を証明するためにいくつかの事例を適用した。 結果は、この方法の結果が実際の状況とより一致しており、修復効果の変動を反映できることを示しました。 最後に、さまざまな生態学的回復方法の下での指標の感度が分析されました。 結果は、復元方法のコアリンクが感度の結果と一致していることを示しています。 提案された方法は、復元方法を最適化するための基礎を提供します。

高速道路建設、露天掘り鉱山、ダム建設における斜面の生態学的損傷は、環境に強い悪影響を及ぼし、植生の喪失や土壌浸食を引き起こします1,2。 不安定な状態にある斜面の保護を効果的に実施して、損傷した植生を回復し、土壌浸食を軽減することは、地盤工学および生態工学の分野における困難な課題です3。 法面の生態再生とは、主に植生コンクリート生態保護技術4、テープ植栽法面技術5、CS高次造粒技術6など、生きた植物と法面の風化・剥離を防止する工学的対策を組み合わせた技術を指します。 その後の斜面の生態保護作業を導くために、適切な生態修復技術を選択して使用することは非常に重要です。 しかし、斜面生態修復の研究結果は主に斜面修復手段の選択、設計、最適化、メカニズムに焦点を当てており、既存の生態修復プロジェクトの全体的な健全性と維持についてはほとんど研究されていません。 生態系回復の初期段階では、植生の生存率や被覆率は気候や季節降雨量に大きく影響され、斜面の生態環境がさらに悪化する可能性があります。 タイムリーで正確な健康診断と合理的なメンテナンスがなければ、土壌と水の損失や地滑りが引き起こされ、多大な経済的損失をもたらします。

現在、一部の学者は斜面の生態学的回復の健全な状態を研究しています。 しかし、既存の評価データの多くは単純かつ広範囲にわたるものであり、視覚的な解釈や定性的な記述、あるいは専門家による採点方法による大雑把な判断に依存し、「優れている」「良い」「普通」「悪い」などの定性的な結論を導き出しています。 」と「成功か失敗か」7． この評価方法は個人の主観的な感情に大きく左右され、客観性、正確性、科学性、標準化された定量的な基準や評価データが欠如しています。 したがって、同じプロジェクトであっても、異なる評価者によって得られた結果は大きく異なることが多く、評価結果の信頼性に疑問が生じます。

一般に、斜面の生態学的回復の効果は、定量化可能な指標（例：土壌化学、土壌物理学、種の多様性、植生被覆率、根の強化）だけでなく、より定性的な指標（例：土壌の種類、植生群集、排水）によっても影響を受ける。システム、景観調整、訪問者のための景観能力）8、9、10、11。 このことは、斜面の生態学的回復効果の評価に大きな困難をもたらしている。 現在、分析階層プロセス (AHP) アプローチ 12、ファジィ数理計画法 13,14、グレイクラスタリング分析法 15,16、エクステニクス理論 17、未確認集合ペア 18 などの多くのソフトコンピューティング手法が、斜面生態学的復元の評価に広く適用されています。定量的指標と定性的指標を総合的に考慮した効果を実現します。 ただし、これらのソフト手法では、専門家の個人的な経験を通じて指標の重みを決定する必要があり、計算結果に不確実性ももたらします。 さらに、これらの方法では評価モデルの不確実性要因をシミュレートすることができず、結果の不確実性をより直観的に表現することができません。 さらに、時間スケールでは、多くの生態学的修復研究者が、時間の経過に伴う植生の変化と改善を監視および評価する必要性について合意に達しており、これは植生再建プロジェクトの実施におけるリアルタイムの情報の入手に役立ちます。 しかし、既存の研究の多くは静的な評価にとどまっており、斜面植生の変化過程を動的に評価することはできていません。