环境工程虚拟仿真实验 | 城市湿地生态地理系统演替

一、前言

近年来，国家高度重视湿地生态系统的保护与修复，2022年《湿地保护法》正式实施，并印发《全国湿地保护规划（2022—2030年）》，到2025年全国湿地保护率将提高到55%。此外，“十四五”规划也将湿地保护与修复列为生态文明建设的重要内容，强调通过科技创新推动湿地生态系统的可持续发展。城市湿地是城市重要的生态基础设施，维护自然生态平衡促进城市可持续发展的保障，也是环境科学与工程类、生态学类学生掌握湿地的特征、功能、生物多样性，以及湿地保护等的重要教学内容。

为让学生深入理解城市湿地生态演替的规律与修复，北京象新力根据《环境保护与生态文明》《环境生态工程》《生态学》等课程的教学内容、培养目标，以实际湿地公园为原型，研发了城市湿地生态地理系统演替虚拟仿真软件

二、软件介绍

实验紧贴城市生态湿地系统，结合湿地系统的结构，通过数学建模搭建了湿地仿真平台，三基鱼塘、原住民区、观鸟区、引水工程搭建场景的高仿真三维虚拟模型，经过学生实践操作，得到湿地生态系统的健康调查情况并利用工程措施对城市湿地进行修复。

实验共分为五个部分，分别是湿地漫游、生态调查、生态修复、引水工程和修复结果报告。

三、产品特点

本实验是以杭州西溪国家湿地公园为原型，以解决野外实践所需要的场所、空间、时间和实验条件为目标。综合利用3D建模、动画、计算机仿真、环境生态学、污染控制工程等研制而成，利用底层算法可对模块进行任意拖拽、不同调查环境和调查指标对应不同的调查方法和三维动画，为学生提供了一个真实的野外调查场景。

四、实验内容

1、湿地漫游

进入软件后，通过漫游，用户开始地图上可选择原住民区、三基鱼塘区、观鸟区和引水工程进入场景，用户自主在场景中漫游，观察西溪湿地修复前后特征。

2、生态调查

用户进入生态调查阶段，首先学习每个调查工具的使用方法，然后进行连线，掌握调查方法后，从大地图进入任意场景开始调查。

3、生态修复

用户从地图进入不同场景，利用外源污染控制、底泥疏浚、生物操纵、人工浮岛、生境改造等修复措施和技术手段对城市湿地修复。

4、引水工程

通过选择元件库中的元件，自主搭建到引水工程线上，使其能够引入水源，并通过调节对应构筑物的参数使水质参数达标。

5、修复结果报告

界面展示修复前后的场景和水质等级对比，让用户对自己的操作和薄弱的知识点进行直观分析。在实验最终评价体系中，纳入整个修复保护工程操作过程的完整性、流畅性、合理性以及修复后的水质等级、生物多样性等多角度评估，以“不限标准答案”的方式对学生所构建工艺的优势与特色进行评价和反馈。

五、支撑课程

本产品可广泛应用于本科和高职类院校的实训和课程教学，主要针对环境生态及生态修复等相关专业领域，可匹配环境生态工程、生态学、环境监测、污染控制工程等课程。