они уходят

MARXAN — это семейство программного обеспечения, разработанное для помощи в систематическом заповедников проектировании и планировании природоохранных мероприятий . С помощью процедур стохастической оптимизации ( имитация отжига ) Марксан создает системы пространственного резерва, которые достигают конкретных целей представления биоразнообразия с разумной оптимальностью. За прошедшие годы Marxan вырос из своего стандартного приложения с двумя зонами и стал учитывать более сложные задачи, такие как учет связности, вероятностей и нескольких зон. Сообщество пользователей Marxan также создало плагины и интерфейсы для помощи в планировании проектов.
В вычислительном отношении Марксан предлагает решения консервативной версии задачи о рюкзаке 0-1 , где объектами интереса являются потенциальные резервные участки с заданными биологическими характеристиками. Алгоритм моделирования отжига пытается минимизировать общую стоимость резервной системы, одновременно достигая набора природоохранных целей (обычно определенный процент каждого географического/биологического объекта представлен резервной системой).
История
[ редактировать ]Marxan — это аббревиатура-портманто, объединяющая MAR ine и SPE XAN , которая сама по себе является аббревиатурой SP atially EX plicit AN nealing. Это был продукт докторской диссертации Яна Р. Болла, когда он был студентом Университета Аделаиды в 2000 году, и его курировал и финансировал профессор Хью Поссингем , нынешний главный научный сотрудник штата Квинсленд (Австралия), имеющий стипендию Федерации. в Университете Квинсленда . Это было расширение существующей программы SPEXAN.
В 2018 году началась реализация концепции «демократизации Маркса». В рамках программы управления биоразнообразием и охраняемыми территориями (BIOPAMA) , финансируемой Европейским Союзом, Объединенный исследовательский центр тесно сотрудничал с The Nature Conservancy для создания прототипа марксанской веб-платформы, которая улучшает доступность для неспециалистов и поддерживает наше общее видение предоставления доступные инструменты для научно обоснованного планирования сохранения. Это привело к партнерству с Microsoft в 2020 году, целью которого является масштабирование инфраструктуры Marxan для обеспечения глобальной доступности и предоставления пользователям инструментов и данных, необходимых им для принятия более разумных решений для планеты. В конце 2020 — начале 2021 года команда Microsoft Azure Quantum внесла в Marxan несколько проектов с открытым исходным кодом , что привело к повышению производительности при работе на многоядерных компьютерах и в облачных средах. Получившаяся в результате версия 4 Marxan теперь доступна на сайте marxansolutions.org .
Приложения
[ редактировать ]
MARXAN — наиболее широко используемое в мире программное обеспечение для систематического планирования резервов. [2] и был использован для создания сети морских заповедников на Большом Барьерном рифе в Квинсленде , Австралия , крупнейшей морской охраняемой территории в мире. [3] Он использовался для многих других приложений по планированию морских и наземных резервов. [4]
- Нормандские острова Калифорнии [5]
- Мексиканский залив [6]
- Галапагосские острова
- Южная Австралия [7]
- Британская Колумбия [8]
- Коннектикут / Нью-Йорк
- Центральное побережье Калифорнии
- Балтийское море [9]
Помимо проектирования сети охраняемых территорий, MARXAN применялся для решения сотен задач природоохранного планирования: от разработки оптимальных браконьерских патрулей для охотничьих заповедников и определения мест сохранения основных экосистемных услуг до помощи в трансграничном планировании океана и понимании того, где транснациональное сотрудничество может быть приоритетным. достичь природоохранных целей. Хотя было бы практически невозможно перечислить все приложения MARXAN, вот несколько примеров, выходящих за рамки проектирования сетей защищенных зон. Примеры конкретного программного обеспечения см. в разделе «Программное обеспечение».
- Реставрационные работы в Атлантическом лесу, Бразилия, [10] на полуострове Юкатан в Мексиканском Карибском море, [11] в бассейне Мюррей-Дарлинг в Южной Австралии, [12] и юго-запад Альберты, Канада [13]
- Предоставление экосистемных услуг в экорегионе Центрального побережья Калифорнии, США, [14] Телемарк на юге Норвегии, [15] и Вермонт, США [16]
- Понимая компромиссы между конкурирующими целями в Андах Боливии, [17] и Центральный Калимантан, Индонезия. [18]
- Определение приоритетов управления в бассейне реки Дунай, Европа, [19] и луговой биом Южной Африки [20]
- Правоохранительная деятельность в районе Большой Вирунги в Центральной Африке, [21] и устье лагуны Патос вдоль побережья Бразилии. [22]
MARXAN широко используется The Nature Conservancy и является основной частью инструментов систематического планирования, используемых в Глобальной морской инициативе. Всемирный фонд дикой природы использовал MARXAN для определения Глобального набора морских охраняемых территорий, Дорожной карты восстановления , которую они использовали для подачи петиции в ООН о создании сетей морских заповедников открытого океана.
Программное обеспечение также использовалось в наземных приложениях, таких как:
- Северной Америки» Проект «Дикие земли .
- Выбор приоритетных областей для глобальных сообществ млекопитающих. [23]
- Планирование сохранения экосистемных услуг . [14]
- Региональное экологическое исследование Великих песчаных холмов Саскачевана [24]
Программное обеспечение
[ редактировать ]они уходят
[ редактировать ]Marxan — наиболее широко используемое программное обеспечение для поддержки принятия решений при планировании природоохранных мероприятий во всем мире. Оно использовалось для создания морских и наземных природоохранных систем, охватывающих примерно 5% поверхности Земли. Marxan поддерживает разработку экономически эффективных сетей, отвечающих целям сохранения биоразнообразия.
Марксан с зонами
[ редактировать ]Marxan with Zones имеет ту же функциональность, что и Marxan, но расширяет диапазон проблем, которые может решить программное обеспечение, и позволяет включать несколько затрат и зон в систему систематического планирования. Приложениями могут быть зонирование морских охраняемых территорий с различными уровнями защиты или ландшафтов, которые сочетают в себе сельское хозяйство, защиту биоразнообразия и зоны устойчивого лесного хозяйства. Marxan with Zones относит каждую единицу планирования в исследуемом регионе к определенной зоне, чтобы достичь ряда экологических, социальных и экономических целей при минимальных общих затратах. [25] Некоторые примеры мест, где он использовался для обоснования решений, включают Раджа Ампат, Индонезия, [26] Парк Тун Мустафа в Сабахе, Малайзия, [27] Центральный Калимантан, Индонезия, [18] и индонезийское Борнео. [28]
Марксан с возможностью подключения
[ редактировать ]Marxan with Connectivity — это расширение семейства программного обеспечения Marxan, которое позволяет учитывать более сложные аспекты подключения при пространственном планировании. Например, участки могут быть связаны посредством таких процессов, как расселение личинок, миграция животных и генетические потоки, которые являются желательными целями в планах сохранения. Marxan with Connectivity применялся в пресноводных, морских, наземных и сухопутных системах для сохранения территорий, которые могут быть пространственно удалены, но экологически связаны. Некоторые примеры включают планирование вылова морских черепах, находящихся под угрозой исчезновения (Caretta caretta) в Средиземноморье, [29] и учет речных связей в бассейне реки Гвадиана на юго-западе Пиренейского полуострова. [30] Недавно он был введен в эксплуатацию через «Marxan Connect» — новый инструмент с открытым исходным кодом и открытым доступом с графическим интерфейсом пользователя (GUI), предназначенный для помощи специалистам по планированию охраны природы в правильном использовании данных об экологической связности при планировании сети охраняемых территорий. [31]
Марксан с вероятностью
[ редактировать ]Марксан с вероятностью (MarProb) — это марксизм с дополнительным членом целевой функции, который включает в себя вероятность разрушения объекта в какой-то момент в будущем. Эта функция помогает планировать постоянство в сетях защищенных зон (см. Game et al. 2008). [32] ). Некоторые примеры его использования включают планирование сохранения иберийских герптилий с учетом неопределенности в их прогнозируемом распространении из-за изменения климата, [33] и учет неопределенности, связанной с картами среды обитания коралловых рифов, при планировании сохранения в районе управления рыболовством района Кубулау, Фиджи. [34]
Сопутствующие инструменты
[ редактировать ]Зона, я думаю
[ редактировать ]Zonee Cogito — это бесплатно доступный пакет программного обеспечения, который помогает управлять марксанскими проектами и визуализировать их. [35] Интерфейс оптимизирует и упрощает разработку и оценку альтернативных сценариев планирования, позволяет напрямую редактировать входные файлы, калибровать параметры и помогает пользователям легко получить доступ к важным выходным файлам для оценки.
КЛЮЗ
[ редактировать ]CLUZ (программное обеспечение для зонирования природоохранного землепользования) — это плагин QGIS, который позволяет пользователям проектировать сети охраняемых территорий и другие природоохранные ландшафты и морские пейзажи. [36] Его можно использовать для планирования на экране, а также использовать в качестве ссылки на программное обеспечение Marxan для планирования природоохранной деятельности. Он был разработан Бобом Смитом и профинансирован Дарвинской инициативой правительства Великобритании. [37]
Марксанские ящики для инструментов
[ редактировать ]Полезные инструменты, разработанные Тревором Винсом из Apropos Information Systems, доступны как пользователям ArcGIS, так и QGIS. [38]
Приоритизация
[ редактировать ]Систематическая приоритезация сохранения природы в R – пакет Prioritizr R [39] использует методы целочисленного линейного программирования (ILP) для обеспечения гибкого интерфейса для построения и решения задач планирования природоохранной деятельности. Он поддерживает широкий спектр целей, ограничений и штрафов, которые можно использовать для индивидуальной адаптации задач планирования природоохранных мероприятий к конкретным потребностям планирования природоохранных мероприятий. После создания проблемы планирования природоохранной деятельности можно решить с помощью различных коммерческих и общедоступных решателей точных алгоритмов. В отличие от алгоритмов, традиционно используемых для решения задач сохранения, таких как эвристика или имитация отжига, используемые здесь точные алгоритмы гарантированно находят оптимальные решения. Кроме того, проблемы сохранения могут быть построены для оптимизации пространственного распределения различных действий или зон управления, а это означает, что специалисты по сохранению могут найти решения, которые принесут пользу множеству заинтересованных сторон. Наконец, этот пакет обладает функциональностью для чтения входных данных, отформатированных для программы планирования охраны окружающей среды Маркса , и нахождения гораздо более дешевых решений за гораздо более короткий период времени, чем уходят они
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Макгоуэн Дж., Хайнс Э., Эллиотт М., Ховар Дж., Дрансфилд А., Нур Н., Янке Дж. (13 августа 2013 г.). «Использование моделирования среды обитания морских птиц для обоснования морского пространственного планирования в национальных морских заповедниках центральной Калифорнии» . ПЛОС ОДИН . 8 (8): е71406. Бибкод : 2013PLoSO...871406M . дои : 10.1371/journal.pone.0071406 . ПМЦ 3742767 . ПМИД 23967206 .
- ^ Болл, ИК, Поссингем, Х.П., и Уоттс, Мэн (2009). Марксан и родственники: Программное обеспечение для определения приоритетов сохранения пространства. В книге А. Мойланен, К. А. Уилсон и Х. П. Поссингем (ред.), Приоритизация пространственного сохранения: количественные методы и вычислительные инструменты (стр. 185–210). Издательство Оксфордского университета.
- ^ «Рыболовным судам запрещено заходить на треть Большого Барьерного рифа» . Международная ежедневная лента новостей . Служба новостей окружающей среды. 2004 . Проверено 28 мая 2006 г.
- ^ «Домашняя страница Экологического центра MARXAN» .
- ^ Айраме С. 2005. Национальный морской заповедник Нормандских островов: развитие науки и политики в отношении охраняемых морских территорий. В: А. Шольц и Д. Райт (ред.). Место имеет значение: геопространственные инструменты для морской науки, сохранения и управления на северо-западе Тихого океана . Корваллис, Орегон: Издательство Университета штата Орегон.
- ^ Чатвин А., Хаггинс А., Крамер П., Уир С., Зенни Н., Джо Р. (2005). «Большая оценка морского экорегиона Карибского бассейна. Глава IV. 1. Часть IV: природоохранные инициативы в Карибском бассейне. Морское биоразнообразие Карибского бассейна: известное и неизвестное». . Милославич П., Кляйн Э. (ред.). Перепись морской жизни Карибского бассейна . Ланкастер: DEStech Publications Inc., стр. 293–8. Архивировано из оригинала 23 мая 2006 г.
- ^ «Частоты отбора клеток в юго-восточном морском регионе Австралии» . Нептун — Справочник данных Национального управления океанов . Архивировано из оригинала 22 декабря 2004 года.
- ^ «Использование компьютерного программного обеспечения для проектирования сетей морских заповедников: планировщики обсуждают использование Marxan» . Новости МПА . Архивировано из оригинала 3 марта 2016 года.
- ^ Хельсинкская комиссия. (2010). «На пути к экологически согласованной сети хорошо управляемых морских охраняемых территорий – отчет о состоянии и экологической согласованности сети ХЕЛКОМ BSPA» (PDF) . Слушания по делу окружающей среды Балтийского моря B . 124A : 147. Архивировано из оригинала (PDF) 17 июля 2011 г.
- ^ Крузей Р., Бейер Х.Л., Миллс М., Грелль К.Э., Поссингем Х.П. (2015). «Учет доступности среды обитания в систематическое планирование восстановления: видовой подход к млекопитающим атлантических лесов» . Разнообразие и распространение . 21 (9): 1027–1037. дои : 10.1111/ddi.12349 . ISSN 1472-4642 .
- ^ Адаме М.Ф., Эрмосо В., Перханс К., Лавлок К.Э., Эррера-Сильвейра Дж.А. (апрель 2015 г.). «Выбор экономически эффективных территорий для восстановления экосистемных услуг». Биология сохранения (на испанском языке). 29 (2): 493–502. дои : 10.1111/cobi.12391 . hdl : 10072/124929 . ПМИД 25199996 .
- ^ Еллинек С (2017). «Использование инструментов определения приоритетов для стратегического восстановления растительных сообществ во фрагментированных сельскохозяйственных ландшафтах». Экологический менеджмент и восстановление . 18 (1): 45–53. дои : 10.1111/emr.12224 . hdl : 11343/291727 . ISSN 1442-8903 .
- ^ Braid AC, Nielsen SE (13 июля 2015 г.). «Приоритизация мест для защиты и восстановления медведей гризли (Ursus arctos) на юго-западе Альберты, Канада» . ПЛОС ОДИН . 10 (7): e0132501. Бибкод : 2015PLoSO..1032501B . дои : 10.1371/journal.pone.0132501 . ПМК 4500459 . ПМИД 26168055 .
- ^ Jump up to: а б Чан К.М., Шоу М.Р., Кэмерон Д.Р., Андервуд EC, Daily GC (октябрь 2006 г.). «Планирование сохранения экосистемных услуг» . ПЛОС Биология . 4 (11): е379. дои : 10.1371/journal.pbio.0040379 . ПМК 1629036 . ПМИД 17076586 .
- ^ Шретер М., Ремме Р.П. (февраль 2016 г.). «Пространственная расстановка приоритетов для сохранения экосистемных услуг: сравнение горячих точек с эвристической оптимизацией» . Ландшафтная экология . 31 (2): 431–450. дои : 10.1007/s10980-015-0258-5 . ПМЦ 4722056 . ПМИД 26843784 .
- ^ Watson KB, Galford GL, Sonter LJ, Koh I, Ricketts TH (август 2019 г.). «Влияние человеческого спроса на планирование сохранения биоразнообразия и экосистемных услуг» . Биология сохранения . 33 (4): 942–952. дои : 10.1111/cobi.13276 . ПМК 6850574 . ПМИД 30614054 .
- ^ Фастре К., Поссингем Х.П., Струббе Д., Маттисен Э. (май 2020 г.). «Определение компромиссов между сохранением биоразнообразия и предоставлением экосистемных услуг для принятия решений о землепользовании» . Научные отчеты . 10 (1): 7971. Бибкод : 2020NatSR..10.7971F . дои : 10.1038/s41598-020-64668-z . ПМЦ 7224365 . ПМИД 32409694 .
- ^ Jump up to: а б Лоу Э.А., Брайан Б.А., Мейджаард Э., Маллаваарачи Т., Стрюбиг М.Дж., Уоттс М.Е., Уилсон К.А. (2017). «Смешанная политика дает больше возможностей в многофункциональных ландшафтах тропических лесов» . Журнал прикладной экологии . 54 (1): 51–60. дои : 10.1111/1365-2664.12666 . hdl : 10536/DRO/DU:30102070 . ISSN 1365-2664 .
- ^ Домиш С., Какуэй К., Мартинес-Лопес Дж., Багстад К.Дж., Маграч А., Бальби С. и др. (март 2019 г.). «Социальная справедливость определяет выбор зоны: баланс между сохранением водного биоразнообразия и предоставлением экосистемных услуг в трансграничном бассейне реки Дунай» . Наука об общей окружающей среде . 656 : 797–807. Бибкод : 2019ScTEn.656..797D . doi : 10.1016/j.scitotenv.2018.11.348 . hdl : 10810/44159 . ПМИД 30530149 .
- ^ Эго Б.Н., Рейерс Б., Руже М., Ричардсон Д.М. (июнь 2011 г.). «Определение приоритетных областей управления экосистемными услугами на лугах Южной Африки». Журнал экологического менеджмента . 92 (6): 1642–50. дои : 10.1016/j.jenvman.2011.01.019 . hdl : 2263/15971 . ПМИД 21334134 .
- ^ Пламптре А.Дж., Фуллер Р.А., Рветсиба А., Ваньяма Ф., Куджираквинья Д., Дрисиру М. и др. (2014). «Эффективное использование ресурсов для сдерживания незаконной деятельности на охраняемых территориях» . Журнал прикладной экологии . 51 (3): 714–725. дои : 10.1111/1365-2664.12227 . ISSN 1365-2664 .
- ^ Дуарте де Паула Коста М., Миллс М., Ричардсон А.Дж., Фуллер Р.А., Мюлберт Дж.Х., Поссингем Х.П. (сентябрь 2018 г.). «Эффективное обеспечение соблюдения кустарного рыболовства для защиты биоразнообразия эстуариев» (PDF) . Экологические приложения . 28 (6): 1450–1458. дои : 10.1002/eap.1744 . ПМИД 29944185 .
- ^ Себальос Г., Эрлих П.Р., Соберон Дж., Салазар И., Фэй Дж.П. (июль 2005 г.). «Глобальная охрана млекопитающих: чем мы должны управлять?». Наука . 309 (5734): 603–7. Бибкод : 2005Sci...309..603C . дои : 10.1126/science.1114015 . ПМИД 16040704 . S2CID 44377512 .
- ^ «Экологическое исследование Великих песчаных холмов» . Правительство Саскачевана . Архивировано из оригинала 29 июля 2008 г.
- ^ Уоттс М.Э., Болл И.Р., Стюарт Р.С., Кляйн С.Дж., Уилсон К., Стейнбак С. и др. (01 декабря 2009 г.). «Марксан с зонами: программное обеспечение для оптимального зонирования земле- и морепользования на основе сохранения природы». Экологическое моделирование и программное обеспечение . 24 (12): 1513–1521. дои : 10.1016/j.envsoft.2009.06.005 . ISSN 1364-8152 .
- ^ Грэнтэм Х.С., Агостини В.Н., Уилсон Дж., Магубхай С., Хидаят Н., Мулджади А. и др. (01.03.2013). «Сравнение анализа зонирования для обоснования планирования сети морских охраняемых территорий в Раджа Ампате, Индонезия». Морская политика . 38 : 184–194. дои : 10.1016/j.marpol.2012.05.035 . ISSN 0308-597X .
- ^ Джумин Р., Бинсон А., Макгоуэн Дж., Магупин С., Бегер М., Браун С.Дж., Поссингем Х.П., Кляйн С. (октябрь 2018 г.). «От Марксана к менеджменту: зонирование океана с заинтересованными сторонами для парка Тун Мустафа в Сабахе, Малайзия» . Орикс . 52 (4): 775–786. дои : 10.1017/S0030605316001514 . ISSN 0030-6053 .
- ^ Вентер О, Поссингем Х.П., Ховани Л., Деви С., Гриском Б., Паоли Г., Уэллс П., Уилсон К.А. (2013). «Использование систематического природоохранного планирования для минимизации конфликта REDD+ с сельским хозяйством и вырубкой леса в тропиках» . Письма о сохранении . 6 (2): 116–124. дои : 10.1111/j.1755-263X.2012.00287.x .
- ^ Мазор Т., Бегер М., Макгоуэн Дж., Поссингем Х.П., Карк С. (2016). «Ценность информации о миграции для определения приоритетов сохранения морских черепах в Средиземноморье» (PDF) . Глобальная экология и биогеография . 25 (5): 540–552. дои : 10.1111/geb.12434 . ISSN 1466-8238 .
- ^ Эрмосо В., Линке С., Пренда Дж., Поссингем Х.П. (2011). «Решение проблемы продольной связи в систематическом планировании сохранения пресных вод». Пресноводная биология . 56 (1): 57–70. дои : 10.1111/j.1365-2427.2009.02390.x . hdl : 10272/4384 . ISSN 1365-2427 .
- ^ Дэйгл Р.М., Метаксас А., Балбар А.С., Макгоуэн Дж., Тремл Э.А., Кюмпель К.Д., Поссингем Х.П., Бегер М. (2020). «Внедрение экологической связи в пространственное планирование сохранения с помощью Marxan Connect» . Методы экологии и эволюции . 11 (4): 570–579. дои : 10.1111/2041-210X.13349 . hdl : 10536/DRO/DU:30135307 . ISSN 2041-210X .
- ^ Игра ET, Уоттс М.Э., Вулдридж С., Поссингем Х.П. (апрель 2008 г.). «Планирование сохранения морских заповедников: вопрос катастрофической важности» (PDF) . Экологические приложения . 18 (3): 670–80. дои : 10.1890/07-1027.1 . ПМИД 18488626 .
- ^ Карвальо С.Б., Брито Х.К., Креспо Э.Г., Уоттс М.Э., Поссингем Х.П. (01.07.2011). «Планирование сохранения в условиях изменения климата: к учету неопределенности в прогнозируемом распределении видов для повышения уверенности в инвестициях в сохранение в пространстве и времени». Биологическая консервация . 144 (7): 2020–2030. doi : 10.1016/j.biocon.2011.04.024 . ISSN 0006-3207 .
- ^ Таллох В.Дж., Поссингем Х.П., Юпитер С.Д., Рульфсема С., Таллох А.И., Кляйн С.Дж. (01.06.2013). «Учет неопределенности, связанной с данными о среде обитания, при проектировании морских заповедников» (PDF) . Биологическая консервация . 162 : 41–51. дои : 10.1016/j.biocon.2013.03.003 . ISSN 0006-3207 .
- ^ Сеган Д.Б., Game ET, Уоттс М.Э., Стюарт Р.Р., Поссингем Х.П. (01 декабря 2011 г.). «Взаимодействующий инструмент поддержки принятия решений для планирования сохранения» (PDF) . Экологическое моделирование и программное обеспечение . 26 (12): 1434–1441. дои : 10.1016/j.envsoft.2011.08.002 . ISSN 1364-8152 .
- ^ Смит Р. (31 января 2019 г.). «Плагин CLUZ для QGIS: проектирование систем заповедников и других экологических сетей» . Идеи и результаты исследования . 5 : е33510. дои : 10.3897/rio.5.e33510 . ISSN 2367-7163 .
- ^ «Дарвиновская инициатива» . Правительство Великобритании .
- ^ «Настольная ГИС с открытым исходным кодом» . qgis.org .
- ^ «пакет приоритетов R» . Гитхаб . 11 мая 2021 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- «Домашняя страница MARXAN, информация и загрузка» .
- «Ресурсы и учебные материалы по Marxan, информация о курсе PacMARA Marxan» .
- «Использование компьютерного программного обеспечения для проектирования сетей морских заповедников: планировщики обсуждают использование Marxan» . Новости МПА . Архивировано из оригинала 3 марта 2016 года.
- Гордон С.Н., Джонсон К.Н., Рейнольдс К.М., Крист П., Браун Н. Системы поддержки принятия решений для оценки биоразнообразия лесов текущих систем и будущих потребностей. Итоговый отчет-Проект А-10 (Отчет). Национальная комиссия по науке и устойчивому лесному хозяйству. Архивировано из оригинала 27 сентября 2007 г.