Marxan

Marxan logotyp

MARXAN är en familj av mjukvara utformad för att underlätta systematisk reservdesign vid bevarandeplanering. Med användning av stokastiska optimeringsrutiner ( Simulated Annealing ) genererar Marxan rumsliga reservsystem som uppnår särskilda mål för biologisk mångfald med rimlig optimalitet. Under åren har Marxan vuxit från sin standardapplikation med två zoner för att överväga mer komplexa utmaningar som att införliva anslutning, sannolikheter och flera zoner. Längs vägen har Marxans användargemenskap också byggt plug-ins och gränssnitt för att hjälpa till med planeringsprojekt.

Beräkningsmässigt tillhandahåller Marxan lösningar på en bevarandeversion av 0-1 ryggsäcksproblemet , där föremålen av intresse är potentiella reservplatser med givna biologiska attribut. Den simulerade glödgningsalgoritmen försöker minimera den totala kostnaden för reservsystemet, samtidigt som man uppnår en uppsättning bevarandemål (vanligtvis att en viss procentandel av varje geografisk/biologisk egenskap representeras av reservsystemet).

Historia

Marxan är en portmanteau akronym, sammansmälter MAR ine, och SPE XAN , i sig en akronym för SP atially EX plicit AN nearing. Det var en produkt av Ian R. Balls doktorsavhandling, medan han var student vid University of Adelaide 2000, och övervakades och finansierades av professor Hugh Possingham , delstaten Queenslands (Australien) nuvarande chefsforskare som innehar ett Federation Fellowship vid University of Queensland . Det var en förlängning av det befintliga SPEXAN-programmet.

2018 började visionen om att "demokratisera Marxan". Genom programmet för förvaltning av biologisk mångfald och skyddade områden (BIOPAMA), finansierat av Europeiska unionen, arbetade Joint Research Center i nära samarbete med The Nature Conservancy för att prototypa en webbaserad marxansk plattform som förbättrar tillgängligheten för icke-experter och stödjer vår gemensamma vision att tillhandahålla tillgängliga verktyg för evidensbaserad bevarandeplanering. Detta ledde till ett partnerskap med Microsoft 2020, som syftar till att skala Marxans infrastruktur för global tillgänglighet och ge användarna de verktyg och data de behöver för att fatta smartare beslut för planeten. I slutet av 2020 och början av 2021 gjorde Microsofts Azure Quantum-team flera bidrag med öppen källkod till Marxan, vilket resulterade i ökad prestanda när de kördes på flerkärniga maskiner och molnmiljöer. Den resulterande version 4 av Marxan är nu tillgänglig från marxansolutions.org .

Ansökningar

Exempel på marxanska utdata - urvalsfrekvens (den summerade lösningen för varje planeringsenhet över alla körningar i en marxansk analys). Figur 7 från McGowan et al. 2013, en jämförelse av marxanska resultat som prioriterar bevarande av enbart sjöfågelhabitat (scenario 1) och med inkludering av mänskliga aktiviteter (scenario 2), som visas av cellurvalsfrekvensen för 10, 30 och 50 % bevarandemål.

skapa det marina reservnätverket på Great Barrier Reef, i Queensland , Australien , det största marina skyddade området i världen. Den har använts för många andra marina och terrestra reservatsplaneringsapplikationer.

Förutom utformning av skyddat områdesnätverk har MARXAN tillämpats på hundratals utmaningar inom bevarandeplanering, från att designa optimala tjuvjaktspatruller för viltreservat och identifiera var viktiga ekosystemtjänster ska bevaras, till att hjälpa till med gränsöverskridande havsplanering och förstå var transnationella samarbeten bäst kan prioriteras. uppnå bevarandemål. Även om det skulle vara nästan omöjligt att lista alla MARXANs applikationer, är här några exempel utöver design av skyddade nätverk. För programvaruspecifika exempel, se avsnittet Programvara.

  • Restaureringsaktiviteter i Atlantskogen, Brasilien, på Yucatanhalvön i mexikanska Karibien, i Murray–Darling Basin i södra Australien och sydvästra Alberta, Kanada
  • Tillhandahållande av ekosystemtjänster i ekoregionen Central Coast i Kalifornien, USA, Telemark i södra Norge och Vermont, USA
  • Förstå avvägningar mellan konkurrerande mål i Anderna i Bolivia och centrala Kalimantan, Indonesien
  • Identifiera förvaltningsprioriteringar i Donau, Europa och Sydafrikas gräsmarksbiom
  • Brottsbekämpande aktiviteter i Greater Virunga-landskapet, i centrala Afrika, och Patos-lagunens mynning längs den brasilianska kusten

MARXAN har använts flitigt av The Nature Conservancy och är en viktig del av de systematiska planeringsverktyg som används i Global Marine Initiative. World Wildlife Fund använde MARXAN för att definiera en global uppsättning marina skyddade områden, Roadmap to Recovery , som de använde för att göra en petition till FN om skapandet av nätverk av marina reservat i öppna hav.

Programvaran har också använts i markbundna applikationer, som:

  • The North American Wildlands Project .
  • Välja prioriterade områden för globala däggdjursförsamlingar.
  • Planering av bevarandet av ekosystemtjänster .
  • The Great Sand Hills of Saskatchewan Regional Environmental Study

programvara

Marxan

Marxan är den mest använda programvaran för beslutsstöd för bevarandeplanering globalt och har använts för att bygga marina och terrestra bevarandesystem som täcker cirka 5 % av jordens yta. Marxan stödjer utformningen av kostnadseffektiva nätverk som uppfyller bevarandemålen för biologisk mångfald.

Marxan med zoner

Marxan med zoner har samma funktionalitet som Marxan men sträcker sig över de problem som programvaran kan lösa och möjliggör inkorporering av flera kostnader och zoner i ett systematiskt planeringsramverk. Tillämpningar kan vara zonindelning för marina skyddade områden med olika skyddsnivåer eller landskap som balanserar jordbruk, skydd av biologisk mångfald och hållbara skogszoner. Marxan med zoner tilldelar varje planeringsenhet i en studieregion till en viss zon för att kunna uppfylla ett antal ekologiska, sociala och ekonomiska mål till en lägsta totalkostnad. Några exempel på platser där det har använts för att informera beslut inkluderar Raja Ampat, Indonesien, Tun Mustapha Park i Sabah, Malaysia, Centrala Kalimantan, Indonesien och indonesiska Borneo.

Marxan med anslutning

Marxan with Connectivity är en förlängning av Marxan mjukvarufamiljen som möjliggör mer sofistikerade anslutningsöverväganden vid fysisk planering. Till exempel kan platser kopplas samman genom processer som larverspridning, djurvandringar och genetiska flöden som är önskvärda mål i bevarandeplaner. Marxan with Connectivity har använts i sötvatten, marina, terrestra och land-havssystem för att bevara platser som kan vara rysligt distanserade men ekologiskt anslutna. Några exempel inkluderar planering för hotade havssköldpaddor (Caretta caretta) i Medelhavet och redogörelse för flodanslutningar i Guadianaflodens bassäng på sydvästra iberiska halvön. Det har nyligen tagits i drift genom "Marxan Connect" - ett nytt grafiskt användargränssnitt (GUI) med öppen källkod och öppen åtkomst som är utformat för att hjälpa bevarandeplanerare med lämplig användning av data om ekologisk anslutning i planering av skyddade nätverk.

Marxan med sannolikhet

Marxan med sannolikhet (MarProb) är marxansk med ytterligare en objektiv funktionsterm som inkluderar sannolikheten för att en plats förstörs någon gång i framtiden. Denna funktion hjälper till att planera för uthållighet i skyddade nätverk (se Game et al. 2008). Några exempel där det har använts inkluderar planering för bevarande av den iberiska herptilen samtidigt som man tar hänsyn till osäkerhet i deras förutspådda utbredning på grund av klimatförändringar, och redogörelse för den inneboende osäkerheten i samband med kartor över korallrevshabitat i bevarandeplanering, i Kubulau-distriktets fiskeförvaltningsområde, Fiji.

Medföljande verktyg

Zonae Cogito

Zonae Cogito är ett fritt tillgängligt mjukvarupaket som hjälper till att hantera och visualisera marxanska projekt. Gränssnittet effektiviserar och förenklar utvecklingen och utvärderingen av alternativa planeringsscenarier, tillåter direkt redigering av indatafiler, kalibrerar parametrar och hjälper användare att enkelt komma åt viktiga utdatafiler för utvärdering.

CLUZ

CLUZ (Conservation Land-Use Zoning-programvara) är en QGIS-plugin som tillåter användare att designa skyddade nätverk och andra bevarandelandskap och havslandskap. Den kan användas för planering på skärmen och fungerar också som en länk för Marxans programvara för bevarandeplanering. Det utvecklades av Bob Smith och finansierades av den brittiska regeringens Darwin Initiative.

Marxanska verktygslådor

Användbara verktyg utvecklade av Trevor Wiens från Apropos Information Systems är tillgängliga för både ArcGIS- och QGIS-användare.

Prioritizr

Systematisk bevarandeprioritering i R – Prioritizr R-paketet använder heltals linjär programmering (ILP) tekniker för att tillhandahålla ett flexibelt gränssnitt för att bygga och lösa bevarandeplaneringsproblem. Den stöder ett brett utbud av mål, begränsningar och påföljder som kan användas för att skräddarsy bevarandeplaneringsproblem till de specifika behoven av en bevarandeplaneringsövning. När de väl byggts kan bevarandeplaneringsproblem lösas med en mängd olika kommersiella och exakta algoritmlösare med öppen källkod. I motsats till de algoritmer som konventionellt används för att lösa bevarandeproblem, såsom heuristik eller simulerad glödgning, kommer de exakta algoritmerna som används här garanterat att hitta optimala lösningar. Dessutom kan bevarandeproblem konstrueras för att optimera den rumsliga allokeringen av olika förvaltningsåtgärder eller zoner, vilket innebär att bevarandeutövare kan identifiera lösningar som gynnar flera intressenter. Slutligen har det här paketet funktionen att läsa indata som formaterats för det marxanska bevarandeplaneringsprogrammet och hitta mycket billigare lösningar på mycket kortare tid än Marxan .

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Marxan&oldid=1083449313 "