晋西北黄土高原县域生态网络构建初探

生态网络构建可以减少生态景观碎片化,有利于提高生态斑块的景观连通性,保障生态系统稳定运行,提高生态环境的承载能力。选择山西省忻州市静乐县为研究区,基于土地利用现状数据,采用形态学空间格局分析法(MSPA)和景观连通性评价识别生态源地,选取8个阻力因子构建生态阻力面,采用最小累计阻力模型提取生态源地之间的生态廊道,通过重力模型进行廊道重要性分级,最后运用电路理论和水文分析,识别研究区关键区域,并有针对性地提出生态网络优化措施。结果显示：研究区生态源地有15处,主要分布在东部和西北部的山区,中部受河流、公路和铁路重叠影响,综合阻力值高,景观连通性较低;生态廊道有36条,其中重要廊道22条,一般廊道14条。研究结果可为静乐县的国土空间生态修复规划提供科学依据,对黄土高原县域生态网络构建也有一定的参考。     

基于最小累积阻力模型(MCR)和空间主成分分析法(SPCA)的沛县北部生态安全格局构建研究

沛县北部因采煤导致地形、地貌和地类变化,直接影响了整个区域的生态安全,因此需要在区域生态安全状况评价的基础上构建生态安全格局。该研究以沛县北部地区为研究对象,选取高程、坡度、土地覆盖类型、植被覆盖、距水体的距离、距道路的距离、距矿点的距离、距居民点的距离8个指标,采用空间主成分分析法(SPCA)评价研究区生态安全状况,并利用最小累积阻力模型(MCR)建立生态阻力面,借助GIS空间分析技术提取生态廊道和生态节点,从而构建研究区的生态安全格局。结果表明研究区生态安全水平不高,中度安全水平的面积为447.53 km~2,占研究区总面积的44.53%;较低安全水平的面积为344.58 km~2,占研究区总面积的34.28%;识别的31条潜在生态廊道、31个一类生态节点和20个二类生态节点与生态源地一起构成了研究区的生态安全格局,为沛县北部的生态规划和生态可持续发展提供了有效参考。     

基于最小累积阻力模型的山地石漠化地区生态安全格局构建:以重庆市南川区为例

基于源地-廊道模式构建生态安全格局,对提升区域生态安全水平意义重大。从生态本底与人类需求的视角出发,以典型山地石漠化地区重庆市南川区为例,基于生态系统服务功能重要性、生态环境敏感性以及居民生态需求程度进行核心型生态源地识别;采用多因素综合决策法,从自然环境因素、人为干扰因素以及生物因素方面构建生态源地扩张综合阻力评价指标体系;将最小累积阻力模型和水文分析相结合识别生态廊道,进而构建全区生态安全格局。结果表明:(1)核心型生态源地以林地景观为主,面积达389.25 km~2,总体呈现出由中部向南北方向递减的趋势;(2)生态廊道表现为以关键生态廊道为主,潜在生态廊道为辅的特征,并呈"渔网状"分布,中部密集,两极稀疏,关键生态廊道呈"三横三纵"格局,"三横"贯穿东西,"三纵"连接南北,潜在生态廊道沿生态环境较好的山地丘陵地区分布,与关键生态廊道共同构成了区域物种迁移和能量流通的网络;(3)建议搭建"一轴连两翼"的生态网络框架,加强区域生态安全格局的构建。     

基于最小累积阻力模型的生态安全格局构建研究进展

"山水林田湖草是生命共同体"理念强调生态系统修复的整体性。构建生态安全格局可以连接破碎生境,提高景观连通性,优化生态网络,进而维护区域生态安全。采用文献分析法,以"格局要素规划与设计-源地识别-阻力面设置与修正-廊道提取-格局优化与有效性评价-研究成果应用"为逻辑线,系统梳理基于最小累积阻力模型构建生态安全格局的各重要环节,整理和分析当前各环节研究要点和存在问题,提出未来研究方向的建议。结果表明:(1)生态源地识别应采取直接识别与间接识别相结合的方式,满足实践中管理监督的需求;(2)目前阻力面构建方式主要有基于土地覆被/土地类型打分赋值和基于生态系统服务赋值2种,分别存在主观性较强和适用性较差的缺陷,应完善相关指标体系,提高生态阻力面赋值科学性;(3)生态网络相较于生态保护红线更加强调景观连通性,可以通过生态廊道和生态节点优化生态保护红线布局;(4)最小累积阻力模型相较于其他方法具有适用性较强和兼容性较好的优势,但未来仍需加强多路径分析和生态节点的研究,更加注重研究对象空间尺度的差异性,提高模型的客观性和适用性。     

基于景观生态风险评价的白洋淀流域景观格局优化研究

流域景观生态风险评价是景观格局优化的现实依据,景观格局优化是流域生态环境修复和维护的有效途径之一。以白洋淀流域为研究区,从自然、人类活动和景观因素3个方面选取11个指标,采用空间主成分分析法对流域景观生态风险进行评价,识别出面积大于0.001 km²的水体和面积大于0.005 km²的林地作为生态源地,基于最小累积阻力模型(MCR)和网络结构评价法对流域景观格局进行优化。结果表明：(1)植被覆盖度、径流量等自然因素对白洋淀流域景观生态风险的影响最强烈,景观因素对生态风险的影响最小。(2)白洋淀流域景观生态风险较大,高风险区域位于研究区东南部和西北部,低风险区域零星分布在西部林地中。提取的生态源地总面积为11 319.85 km²,占流域总面积的35%。(3)构建了由39条生态廊道和21个生态节点组成的生态网络格局,形成道路型廊道、河流型廊道、绿带型廊道,优化后景观格局网络闭合度、节点连接率、网络连接度较高,景观格局连通度得到明显提升。基于景观生态风险评价的景观格局优化研究,可为全面推进白洋淀流域生态环境维护和修复提供决策...     

黔中城市群景观生态安全格局构建

城市群景观生态安全格局是城市群健康可持续发展的安全保障。为识别黔中城市群景观生态安全格局,采用ENVI 5. 3和Arc GIS 10. 2软件解译黔中城市群2017年土地利用类型,以生态系统服务重要性与生态环境敏感性为依据识别黔中城市群生态源地,基于石漠化程度与土地利用类型构建黔中城市群阻力面,确定缓冲区,通过成本距离分析和路径分析生成廊道,识别生态节点,最终构建黔中城市群景观生态安全格局。结果表明,黔中城市群低水平安全格局面积为30 354. 95 km2,占黔中城市群总面积的56. 42%;中水平安全格局面积为35 132. 14km2,占黔中城市群总面积的65. 30%;高水平安全格局面积为39 780. 76 km2,占黔中城市群总面积的73. 94%。景观生态安全格局区域主要分布在黔中城市群西部及南部地区。黔中城市群需要加强保护的区域面积占比很大,在城市建设规划中应加以重视,以免破坏黔中城市群生态环境。     

基于最小累积阻力模型的内蒙古胜利煤田景观生态安全格局构建

胜利煤田是我国重要煤炭基地,大规模的煤炭资源开发,导致当地生态环境严重退化。对2016年胜利煤田高分一号影像进行解译判读并划分景观类型的基础上,采用最小累积阻力模型对胜利煤田进行景观生态安全格局构建,包括生态源地、生态廊道和生态节点的识别。通过景观斑块质量评价进行源地识别,选取质量最高的斑块作为生态源地;基于景观自身因子和邻近景观干扰因子,构建了阻力面,利用最小累积阻力模型提取生态廊道;根据水文分析模型在最小累积耗费距离表面上提取最大累积阻力"山脊线",与生态廊道结合,得到生态节点。构建的胜利煤田景观生态安全格局包括10片生态源地、24条生态廊道和29个生态节点。建议对生态源地、生态廊道和生态节点加强生态保护和恢复,提高区域生态稳定性。     

粤港澳大湾区生态功能网络构建及对策

生态安全格局构建是快速城市扩张背景下缓解生态保护和土地开发矛盾、保障区域生态安全的有效途径。生态源地识别与空间阻力面构建一直是生态安全格局构建中的技术难点。以粤港澳大湾区为研究对象,利用1980、1995和2010年3期遥感影像数据,分析土地利用景观格局变化,提取生态源地,采用最小累积阻力模型判定生态廊道,从而综合构建生态功能网络。结果表明:(1)研究区土地利用景观格局变化剧烈,林地始终保持较大优势度,耕地、林地的斑块结合度和聚集度不断下降,破碎化程度有所增加,景观整体趋于不稳定。(2)湾区生态源地总面积约为2 638. 3 km~2,潜在生态廊道长约705 km,整体生态环境有所改善,但是珠江口东部地区生态连通性差。(3)基于保障自然生态系统的需求,生态源地建设应以北部连绵山体生态屏障和南部海岸等为基底,建设高质量的连片森林,统筹协调跨区域的山林屏障带建设,改善生态源地连通度并提升区域生态系统服务,建设世界级森林城市群。     

基于最小累积阻力模型的广东省陆域生态安全格局构建

在城市化进程加快推进的背后各式生态问题日益凸显,生态安全与生态文明建设成为当前社会发展的一个重要方向。构建区域生态安全格局对地区生态安全保障与规划意义明显。基于生态文明建设"以人为本"的思想,从生态需求角度构建耦合居民生态需求的源地评价体系,尝试利用夜间灯光指数和不透水表面指数共同校正阻力面,利用最小累积阻力模型识别生态廊道网络,最后结合各生态组分构建广东省陆域生态安全格局。结果显示广东省重要性程度高的生态用地斑块面积占全省土地总面积的61. 17%,其中,生态源地面积占全省土地总面积的29. 59%。各类生态廊道共同构建了"一带多廊两防护"的蛛网式辐射分布网络。利用自然保护区数据从侧面验证了生态安全格局构建的有效性,同时也发现结合多元数据共同校正的阻力面更为合理。广东省生态安全保障的现实路径可以从污染治理、生态修复和源地保持等方面入手。生态源地和生态廊道应成为优先重点生态保护区,建成区周围的次重要生态用地可以优先建设公共生态服务设施,减轻来自中心城区的高强度生态需求。     

基于MCR模型与蚁群算法的洮河流域生态安全格局构建

生态安全格局的构建是保障地区生态安全的根本措施,是促进地区经济可持续发展的关键。洮河流域作为黄河上游重要的生态功能区,具有涵养水源、保持水土和生态安全屏障等重要生态功能,对黄河流域生态保护和高质量发展意义重大。受自然和人为因素双重影响,其生态环境脆弱敏感。关于该区域生态环境保护与修复的研究还不够全面,故选择洮河流域为研究区。基于洮河流域的生态特征,将生态系统服务重要性、生态敏感性和景观连通性的评价结果叠加分析,进行生态源地识别;采用最小累积阻力模型与蚁群算法并结合核密度分析方法,识别生态廊道空间范围;采用水文分析法识别生态节点,构建洮河流域生态安全格局。结果表明,(1)洮河流域的生态系统服务重要与极重要区域面积之和约为3.124×10⁴km²,约占研究区面积的69.02%,说明洮河流域生态系统服务价值较高;洮河流域生态敏感性主要以一般敏感和中等敏感为主,总面积约为2.753×10⁴ km²,约占研究区总面积的60.81%。(2)景观连通性极重要与重要区域面积为2.022×10⁴...     

基于MSPA与电路理论的黄河流域甘肃段生态安全格局构建

作为高质量发展的前提和基础,生态安全格局构建不仅能够警示潜在重大生态环境问题,而且有利于维护生态系统的健康稳定。以黄河流域甘肃段为研究区,采用形态学空间格局分析(MSPA)方法,融合基于In VEST模型的生境质量评估及生态服务功能空间分布,识别生态源地并进行分级。综合自然地理与社会经济因素构建阻力面,依据随机游走理论提取生态廊道,基于电路模型辨识生态夹点、障碍点等关键生态节点,并在此基础上结合甘肃省国土空间规划,构建研究区生态安全格局。结果表明：生态源地主要分布于研究区南部和东部边缘,空间分布不均且破碎化,总面积1.08×10⁴ km²,其中核心生态源地2.45×10³ km²;识别生态廊道257条,总长度6.06×10³ km,其中关键陆地生态廊道22条,长度50.7 km,关键河流生态廊道40条,长度494 km;识别生态夹点109处,面积206 km²,识别一级生态障碍点37处,面积1.59×10³ km²     

华东传统矿业城市生态网络重构研究

传统矿业城市生境碎片化严重,重构生态网络对提升区域生态系统服务和维护生物多样性及景观多样性具有重要意义。以徐州市中心城区为对象,采用形态学空间格局分析(MSPA)和景观指数方法,提取对维持城市生态系统健康具有重要价值的生境作为源地,利用最小累积阻力模型(MCR)构建阻力面并提取潜在生态廊道,并结合电路理论、图论和网络结构分析等方法定量评价和优化生态网络,重构徐州市中心城区生态安全网络。结果表明,徐州市中心城区生态源地共237个,面积为6 421.49 hm~2,主要分布于西南部;尚需添加70块小生境和192条新的生态廊道,才能弥补现有生态网络的不足;重构后的生态网络使徐州市中心城区景观破碎化程度和分离度大幅度降低,斑块连通性和斑块结合度提高,区域景观格局和生态安全显著改善。该研究可为传统矿业城市转型、低效用地再开发以及国土空间规划提供科学依据。     

资源枯竭型城市生态保护修复关键区识别研究：以江西省大余县为例

依据"生态安全格局-关键区-保护修复策略"思路,以江西省大余县为研究区,识别生态源地、生态"夹点"、障碍点、断裂点和破碎生态空间等关键区数量及空间分布,提出生态保护修复类型区及其相应措施。研究结果表明:(1)大余县生态源地共147.36 km~2,涉及林地、水域和草地,生态廊道69条,呈现出两横五纵的空间特征。研究识别生态"夹点"12处,生态障碍点13处,生态断裂点23处,破碎生态空间57.46 km~2。(2)生态保护修复类型区包括矿山修复区、山水治理区、农田整治区、农村建设用地整治区和交通用地优化区,建议分别采取矿山复绿、山体治理和水污染防控、农用地整理和耕地污染防控、居民点整合和农村道路复垦、建立野生动物通道和沿线植被恢复等策略。(3)基于生态安全格局构建,从区域整体视角识别生态保护修复关键区,依据关键区所覆盖土地利用类型划分生态保护修复类型区,并以此为基础提出系统性的保护修复策略。研究结果有助于资源枯竭型城市生态系统从关键点、线、面的修复工程向山水林田湖草系统修复推进。     

区域生态安全格局规划研究进展及规划技术流程探讨

区域生态安全格局规划是化解生态保护与经济发展之间矛盾冲突的有效途径,进行区域生态安全格局规划研究具有重要理论和现实意义。但是,目前尚缺少对区域生态安全格局规划概念内涵、支撑理论、技术方法等相关文献的系统梳理和归纳总结。鉴于此,通过查阅大量文献资料、总结分析国内外相关研究成果,厘清了生态安全格局相关概念之间的逻辑关系,给出了区域生态安全格局规划的确切定义,对景观生态分类与适宜性评价、景观格局演变分析与动态模拟、生态安全预测预警、空间规划决策技术方法等区域生态安全格局规划相关支撑理论和技术方法,研究成果总结发现：景观生态分类指标构建理论和分类结果可靠性验证研究较为薄弱;应用较多的景观生态适宜性评价方法有“千层饼”法、层次分析法等传统方法和人工神经网络、遗传算法、元胞自动机等现代人工智能方法;景观格局变化驱动因子定量识别相对缺乏,各驱动因子间相互作用关系探讨不深入,常忽视景观格局本身对驱动因子的自适应和反馈作用;在众多景观格局动态演变模拟模型中, CA-Markov模型综合了CA和Markov模型的优点,可实现研究对象时空演变信息的精确挖掘;生态安全预警可弥补传统生态安全评价不能揭示生态环境质量长期动态变化状况的不足,能反映区域生态安全状况动态变化过程,是生态安全格局规划的重要基础;常见的空间规划决策技术方法主要有多准则数量优化法、空间分析技术方法、情景分析法、人工智能优化法和综合优化法,在综合优化法中 CLUE-S 模型能综合土地利用变化各驱动因子对不同时空尺度下的土地利用变化进行预测模拟,集成模型能集成多个模型优点来解决一些复杂空间格局优化问题,两者对进行区域生态安全格局规划方法探讨皆具有重要参考价值和借鉴意义。在此基础上,依据现阶段比较成熟的景观生态学理论、景观生态规划原理,综合集成现行空间规划决策技术方法,将区域生态安全格局规划技术流程概括为景观生态分类、景观格局演变分析、景观生态适宜性评价、景观格局演变动态模拟、生态安全预测预警、生态安全需求预测、多情景模式构建和总体规划目标确定、生态安全格局规划、多种规划方案比选、方案试点效果监测与评价、规划实施与执行监管等14个步骤。今后加强区域生态安全格局规划基础理论、技术方法、实践应用这3方面研究是未来该领域研究的重要方向。     

全国重要生态功能区生态安全评价

《全国生态功能区划》提出的50个国家重要生态功能区域,对于国家和区域生态安全保障具有重要指导意义。从生态胁迫和生态结构与功能2个方面选取指标构建生态安全评价体系,以2000、2005和2010年生态系统遥感数据为基础,分区对全国重要生态功能区生态安全进行评价,识别生态安全状况呈恶化趋势的区域,为全国重要生态功能区的生态安全保障工作提供理论基础和科学依据。结果显示,水源涵养区和生物多样性保护区的生态安全指数相对较高,土壤保持重要区的生态安全状况较差;重要生态功能区总体生态安全状况呈下降趋势,比较显著的变化包括洞庭湖洪水调蓄重要区和藏东南山地热带雨林生物多样性保护重要区的生态环境状况改善明显,黑河中下游防风固沙重要区的生态安全指数值最小且呈下降趋势。     

基于生态功能定位的太湖流域水生态安全评估

太湖流域水生态安全在维持长江流域生态安全格局中发挥重要作用。为阐明不同生态功能影响下太湖流域分区水生态安全状况,将太湖流域水生态功能分区与不同区域主导生态功能定位结合,构建基于主导生态功能定位的“压力-状态-服务”（PSS）模型并开展分区评估。结果表明,太湖流域整体生态安全形势为“较安全”和“基本安全”。太湖湖体生境状态因素最差,水质净化区、水源涵养区、水环境维持区和重要生境维持区的生境压力及生境状态为主要制约因素。太湖湖体Ⅱ-08、Ⅱ-10和Ⅲ-20水生态功能分区处于“不安全”水平,入湖河流污染负荷汇入影响突出。水环境维持区和重要生境维持区均受人类活动扰动影响较大。根据湖体与入湖河道水体、底泥氮磷浓度相关性研究结果,Ⅱ-03、Ⅲ-11、Ⅲ-12水生态功能分区水质与Ⅲ-20区域氮磷浓度关系密切,与总氮、总磷相关性显著（P>0.05）的入湖河道占比分别为50%、66.7%,应兼顾氮磷输入影响。Ⅲ-13和浙江省分别有100%、71.4%的入湖河道的TP浓度与湖体TP浓度相关性显著（P>0.05）,应重点把控总磷输入风险,湖体总磷外源污染输入风险更大。入湖河道底泥中氮磷浓度较高,...     

基于3S技术的区域生态廊道模拟及优化

以北京市朝阳区为例,运用3S技术并参考现有资料,对北京市朝阳区现有生态廊道状况进行了分析研究,并运用生态服务功能价值理论和耗费距离模型,模拟建立了北京市朝阳区潜在生态廊道模型。研究结果表明,研究区内生态环境受到了一定的破坏,景观破碎化严重,斑块聚集度虽高,但连接度不够,廊道连通性较差,许多重要的生态斑块没有足够的廊道连接,没有形成良好的生态网络,廊道的规模也达不到标准,服务范围较小。为修复现有廊道来维护区域生态安全,强化生态服务功能,建议北京市朝阳区生态廊道适宜宽度阈值：河流生态廊道植被宽度一侧至少30m以上,道路生态廊道植被宽度一侧至少60m以上,绿带生态廊道植被宽度一侧至少500m以上。     

基于GIS技术及模糊物元分析法的南京市仙林新市区生态安全评价

运用压力-状态-响应模型和层次分析法构建生态安全评价指标体系,综合运用GIS技术及模糊物元分析方法对南京市仙林新市区建设前后(2003和2007年)的生态安全状况进行评价。结果表明,2003—2007年,仙林生态安全状况主要向2个方向发展,生态安全和不安全区域面积均有所增加,占区域总面积比例分别由9.6%和12.9%增加至22.3%和15.0%。由于各区域发展模式不同,生态安全状况区域差异明显。具体表现为仙鹤片区与白象片区生态安全区域面积明显增加,占研究区总面积比例分别由2.6%和3.9%增加至10.1%和9.3%;麒麟片区生态安全状况以临界安全为主,部分片区由临界安全状态向较安全状态转化;青龙片区生态安全状况变化不大。     

基于机器学习的武汉城市圈土地生态安全格局识别与优化策略

为明晰武汉城市圈土地生态安全格局,从经济、社会和自然3个维度构建土地生态安全评价体系,在机器学习框架Keras中利用BP神经网络对2010—2017年武汉城市圈土地生态安全水平进行评价,在此基础上,利用ArcGIS软件对评价结果进行空间识别,并提出相应土地生态安全优化策略。结果表明:(1)2010—2017年武汉城市圈土地生态安全水平小幅下降,长期处于临界安全状态,其中土地自然生态安全状况不断恶化,土地经济生态安全状况持续改善,土地社会生态安全水平增减变化差异较大。(2)武汉城市圈土地生态安全变化存在明显空间差异,土地自然生态安全水平下降较大区域主要集中在西部和南部;黄冈和黄石土地经济生态安全水平小幅下降,其他城市安全水平均有不同程度上升;土地社会生态安全水平变化较大,武汉和潜江上升1个安全等级,仙桃和孝感下降1个安全等级,咸宁下降2个安全等级。(3)研究区土地自然生态安全状况恶化的主要原因为人均耕地、耕地面积比例、森林覆盖率持续下降以及工农业废水和废弃物排放总量持续上升;土地经济生态安全状况持续改善的主要原因为工农业生产效率、居民收入和第三产业占比持续上升;土地社会生态安全系统的影响因素较多。     

广西峰丛洼地区生态需水与景观格局的空间耦合关系分析

选取广西峰丛洼地的典型区域田东县为研究对象,基于遥感和GIS技术,结合气象站实测资料,应用联合国粮农组织(FAO)推荐的Penman-Monteith法和Arc GIS软件模拟研究区域生态需水的空间分布。利用Landsat 8数据解译出的土地利用数据,对研究区景观格局指数进行提取,分析生态需水与景观格局的相关性。结果表明:田东县年度植被生态需水定额为85.91~339.27 mm;北部和南部山区的植被生态需水定额相对较大,中部、西部和东南部区域的生态需水定额相对较小。植被生态需水定额与景观多样性、景观破碎度呈极显著负相关,相关系数分别为-0.198和-0.186;与景观连通性呈极显著正相关,相关系数为0.221。研究成果可为区域的景观格局优化管理和水资源优化配置提供依据。