随着全球工业化和城市化的迅速发展,城市成为人类技术进步、经济发展和社会文明的结晶,也是环境污染、生态破坏和社会问题的汇合处。近几十年来,发展中国家在城市化突飞猛进的同时,出现了人口剧增、环境污染、交通拥挤、建筑景观混乱,以及旧城改造缺乏统一规划建设等问题,“城市成为大多数人对环境问题关心的重心”,城市可持续发展研究举世关注。因此,如何依据城市生态学原理,运用系统科学方法,解释和评价城市生态系统复杂的系统演变规律,解决城市生态系统可持续发展面临的主要问题,进而实现城市和区域社会经济的可持续发展具有重要的理论价值和实践意义。 本文以城市生态系统的可持续发展为研究对象,应用系统科学和系统工程的观点和思路,对城市生态系统的可持续发展诊断预警问题进行了较为深入的研究,主要内容包括: (1) 在综述前人相关研究的基础上,探讨了城市生态系统研究的理论基础,总结了城市生态思想变迁的历史演进过程。研究了城市生态系统的内涵及特征、城市生态系统的组成要素、结构和功能,探讨了城市生态系统的运行机制及演化模式。 (2) 阐述了城市生态系统诊断预警的内涵,设计了城市生态系统诊断预警指标体系,提出了城市生态系统预警的思想,构建了城市生态系统诊断预警体系结构。 (3) 将人工免疫算法引入到BP神经网络的优化中,建立了基于免疫的BP神经网络预测模型。将灰色系统理论应用于城市生态系统的诊断预警问题的研究,建立了基于改进灰色关联度分析方法的城市生态系统的诊断预警模型。 (4) 在系统分析南京城市生态系统现状的基础上,应用所建立的城市生态系统诊断预警模型对南京市城市生态系统进行了诊断预警实证研究,并对实证结果进行了分析。