基于MSPA模型和生态保护重要性评价的市域生态空间网络构建及优化

[目的] 探索基于形态学空间格局分析(MSPA)和生态保护重要性评价的市域生态网络构建方法,为市域生态网络规划与建设提供科学参考。[方法] 以黑龙江省牡丹江市为例,采用MSPA分析结果拓扑叠加研究区生态保护重要性评价,综合得出生态源地;利用最小阻力模型提取研究区潜在生态廊道并结合重力模型进行重要度划分;从源地补充、廊道补充、增补踏脚石三方面进行生态网络结构优化。[结果] ①根据MSPA分析结果,牡丹江市核心区域面积在景观类型中比例最高,为87.41%,其中林地为主要景观类型。②牡丹江市域内有主要生态源地10处,次要生态源地6处。③牡丹江市域内潜在重要生态廊道16条,一般生态廊道104条。④优化前生态网络闭合度(α指数)为0.53,优化后为0.66;网络连接数(γ指数)优化前为0.69,优化后为0.77,线点率(β指数)优化前为2.0,优化后为2.26。[结论] 综合MSPA分析法和生态保护重要性评价法的生态网络构建方法运用,有助于生态网络的结构性和功能性提升。     

基于MSPA和MCR模型的南昌市生态网络构建与优化

[目的] 构建科学合理的南昌市生态网络,寻找生态网络中存在的问题及优化对策,为该市自然生态系统、生物多样性的保护及城市可持续发展规划与管理提供科学依据。[方法] 基于形态学空间格局分析（morphological spatial pattern analysis,MSPA）方法与景观连接度指数进行生态源地选择,考虑自然、人为因素构建综合阻力面,利用最小累积阻力模型（minimum cumulative resistance,MCR）提取生态廊道,最终构建南昌市生态网络。[结果] ①基于MSPA与景观连通性指数所提取的生态源地主要分布在西部、北部及东部生境质量较高、连通性较好的地区。②南昌市整体阻力呈现中部高、四周低的特征,生态廊道空间分布不均且结构单一。基于重力模型识别的重要廊道主要分布于东部、北部城市边缘的林地和水域。[结论] 建议加强对核心生境斑块的保护,增加生态源地,修复生态断裂点,优化网络连接。结合MSPA与景观性指数的方法可以有效地将生态质量好、连通性较高的斑块作为生态源地,在今后的发展还需要注重对生态用地的保护,提高区域景观连通性。     

结合空间句法的流域生态网络构建——以滇池流域为例

[目的]识别滇池生态廊道并识别生态节点及障碍点,进而优化流域生态网络,为滇池流域生态迁徙廊道维护和提升生态功能提供借鉴。[方法]以滇池流域为例,结合MSPA和电路理论识别研究区内的生态源地以及夹点、障碍区并构建生态网络,同时引入空间句法量化道路网对电阻力面进行优化,并与优化后电阻力面以及生态网络进行对比探究道路网对生态网络的影响。[结果](1)研究区整体生态源地面积比例相对较高,提取17处生态源地面积101 248 hm²占研究区总面积的34.7%,主要位于北部山地以及中部环滇池区;(2)优化后的电阻力面高阻力区由四周向主城区转移,并且廊道由35条增加至41条,总长度由185.9 km增加至216.2 km,网络闭合度、连接度、连通率分别提高0.20,0.35,0.13;(3)通过廊道宽度阈值分析将廊道宽度确定为600 m,并提取生态夹点15 116 hm²和生态障碍区71 875 hm²共同组成滇池流域生态安全网络。[结论]滇池流域生态斑块形体破碎化明显,其分布呈现出北部生态源地密集、南部稀疏的特点。高等级、流量大的道...     

1990-2017年哈尔滨市城乡生态耦合及其安全格局构建

[目的]探究哈尔滨市中观尺度上城乡空间各类生态要素的衔接模式与生态廊道布局的细节优化措施,旨在实现城市内部与乡村的生态系统联动,提升区域生态效益,为相关生态规划部门提供决策参考。[方法]基于景观生态学原理及GIS技术,以生态阻力值较大的重要河流廊道为边界,根据城市发展动向,裁切出哈尔滨市城乡空间在中观尺度上的研究范围。通过分析哈尔滨市1990-2017年土地利用变化,得出各类生态要素在时空尺度上的耦合模式演变,为生态安全格局构建及优化提供方向。运用形态学空间格局分析法(MSPA)对研究区域生态要素的核心区、桥接区及岛状斑块等进行识别与评价,根据dPC指数提取出重要生态源地,基于最小累积阻力模型(MCR)得出潜在生态廊道,通过科学计算对连通性较弱的区域进行规划补充,归纳廊道缓冲区宽度、核密度及生态断裂点,并结合生态耦合机制的时空变化对生态安全格局进行细节优化。[结果]通过各类生态要素在中观尺度上的耦合模式变化,确定了哈尔滨市城乡生态源地及廊道细节优化策略,形成稳定可持续的生态安全格局,归纳总结了因地制宜的优化建设措施。[结论]哈尔滨市共计15处核心区为原生态源地,重要生态廊道为42条,一般生态廊道为63条,主要分布于研究区域北部。优化后的生态安全格局补充了11处生态源地和220条潜在规划生态廊道,廊道适宜建设宽度为60 m。     

基于MCR模型的水网平原区乡村景观生态廊道构建

基于乡村文化复兴和生态保护的双重目标,将湿地、湖泊、河流等生态属性的景观成分与乡村文化资源,利用生态廊道与生态踏脚石进行连接,将生态景观与人文景观连接形成景观集合,具有生态保护和人文保护双重意义。该研究以长三角地区的浙江省嘉善县为研究区,以水域作为生态源,考虑生态廊道与文化景观的连接,采用形态学空间分析方法(morphological spatial pattern analysis,MSPA),考虑景观类型和人类建设干扰的影响,利用最小累积阻力模型(minimal cumulativeresistance,MCR)构建生态廊道,加入文化遗迹等景观的连接点进行优化,进而构建综合考虑生态景观与文化景观的生态网络。结果表明:研究区12块核心区作为生态源地,重要廊道有20条,一般廊道有46条,主要分布在研究区西北部及东北部;优化后的生态网络增加了11条规划廊道,连接30个文化遗迹点与生态斑块,形成3个区域文化与生态景观小网络,规划后网络连接度有了明显改善。生态廊道构建与乡村人文景观的连接,为水网平原地区乡村生态景观建设与历史文化保护提供了新的思路。     

基于生态安全格局的国土空间生态修复关键区域定量识别——以贵州省为例

为揭示贵州省生态安全格局空间分布特征并识别其国土空间生态修复关键区域,通过生态敏感性评价结合自然保护地识别生态源地,基于最小累积阻力模型和电路理论提取生态廊道,构建生态安全格局后由电流密度诊断生态障碍区并制定生态修复策略。结果表明:(1)研究区识别生态源地26 017.90 km²,其中大型生境斑块主要分布在贵州省东部; 生态阻力面呈“西聚集东分散,由市中心向外扩散”的特征。(2)构建了生态廊道1 414条,长34 765.84 km,主要分布在河流廊道、林地丰富和较平坦地区。(3)诊断出生态障碍区1 374处,面积3 903.04 km²,集中分布在研究区西部及西北部,其他区域较零散,主要为耕地和林地。(4)基于构建的生态安全格局,强化生态源地保护,修复生态障碍区且对不同生态景观提出具有针对性的修复策略并联动各类各级修复工程。研究可为贵州省生态安全格局优化提供理论指导,为国土空间生态保护修复提供参考。     

基于MCR模型的宁波市生态安全网络构建

[目的]通过识别浙江省宁波市重要生态源地及潜在生态廊道,构建生态安全网络,为合理引导城市发展及建立生态保护重点区提供参考.[方法]以生态系统服务价值聚类和异常值分析法提取宁波市生态源斑块,以最小累积阻力模型(MCR)计算多源生态阻力面,结合重力模型识别潜在生态廊道重要性,建立宁波市生态片区,形成生态安全网络.[结果]①...     

基于MCR和重力模型的县域生态安全格局构建——以福建省永春县为例

[目的] 构建具有区域特色的生态安全格局,为生态环境的保护及县域尺度下的生态安全格局构建和分区管理提供科学参考。[方法] 以福建省永春县为研究对象,参考《生态保护红线划定指南》,选取水土保持、水源涵养、生物多样性保护及对永春县生态具有重要作用的林业保护共4项指标进行定量评估,以识别源地;利用最小累计阻力模型(minimal cumulative resistance, MCR)和重力模型的方法,构建生态廊道并对廊道的重要性进行分级评价,提取生态节点,构建永春县生态安全格局。[结果] 识别出的永春县生态源地共11块,总面积为64.8 km²,占区域总面积的4.45%;构建了55条生态廊道和27个生态节点,其中重要廊道25条,次要廊道30条,集中在中部和东部地区呈网状分布。[结论] 依据生态源地识别和廊道划分结果,构建了永春县以源地为核心,廊道为网络,生态节点为重点的生态安全格局框架,生态源地间相互作用强度差异明显,中部地区源地分布密度和生态廊道稳定性大于西部地区,应作为重点保护区域。     

基于城市POIs大数据与电路理论的东莞市生态网络构建与评估

[目的] 以构建广东省东莞市生态网络格局为目标,评估生态廊道重要性以及识别生态廊道夹点、障碍点,确定生态保护修复的关键区域,提出相应生态修复策略,为后续相关国土空间规划与相关专项规划的编制和调整提供科学依据。[方法] 基于传统的“生态源识别—建立阻力面—提取生态廊道”研究思路,加入城市大数据兴趣点（points of interest,POIs）,弥补生态源地识别与阻力面构建精度不足的问题,再通过电路理论识别区域生态廊道与生态夹点、障碍点,从而构建东莞市整体生态网络格局。[结果] ①共识别生态源29处,占研究区面积20.45%,主要位于东莞市南部片区; ②共生成生态廊道74条,其中潜在生态廊道12条,水乡片区以及市域边缘区生态廊道需要重点关注与保护。[结论] 东莞市南部生态条件较好,生态源地较为集中,但城市边缘区以及北部水乡片区生态夹点与障碍点较多,需要进行重点生态修复与维护。     

全域土地综合整治背景下乐平市生态安全格局构建与优化研究

全域土地综合整治对于促进耕地保护、实现土地集约节约、改善区域生态环境具有非常积极的作用。乐平市是江西省全域土地综合整治试点，为实现对矿产资源型地区生态安全格局构建与优化的目标，运用形态学空间格局分析法(MSPA)、景观连通性指数提取生态源地，通过最小累积阻力模型(MCR)和重力模型提取生态廊道和节点，分析区域生态安全格局现状并探索乐平市生态安全格局优化方案。结果表明：乐平市有生态源地19处、生态廊道74条、生态节点44个，呈现地区不均匀分布的特点；生态安全水平总体上不高，生态网络连通性一般，生态阻力大；优化后的生态安全格局新增生态源地9处、生态廊道19条、生态节点7个，形成了“一轴三带三区”的战略布局。     

基于生态保护红线和生态网络的县域生态安全格局构建

随着环境形势的严峻化和生态问题的复杂化,加大对生态系统的保护已成为全民共识,而构建符合区域实际情况的生态安全格局对提升生态环境质量和维护区域可持续发展具有重要意义,已然成为国土空间规划编制和生态文明建设的重要内容。该研究以河北省青龙县为研究区,利用土地利用调查及影像数据和多年气象数据等,将生态保护红线划定方法及生态网络构建方法融合,通过空间叠加及分析将生态系统服务功能重要性评价、生态敏感性评价结果融合于研究区域的生态保护网络,旨在规避常规研究中单独使用一种方法造成保护要素缺失、安全格局不连通等问题。基于该方法构建了研究区生态安全格局。结果表明:青龙县生态保护红线总面积达443.94 km~2,占县域面积的12.7%,主要分布在东南部和西北部的国有林场区和中部的河流水系沿线地带;生态网络由11块生态源地、24条生态廊道、22个生态节点和34个生态断裂点构成;青龙县生态安全格局由生态安全保护要素、生态安全保护目标区以及生态安全保护措施共同构成。研究结果可为县域尺度的国土空间规划的制定和生态修复及保护工程的建设实施提供技术支撑和科学依据。     

基于电路理论的特大山地城市生态安全格局构建--以重庆市都市区为例

为保障山地城市区域生态安全和实现可持续发展,以重庆市都市区为研究区,采用2018年土地利用现状数据和遥感数据,构建了生态服务重要性与生态敏感性评价体系,通过粒度反推法测算最优条件的栅格粒度,从而综合确定生态源地;以坡度、起伏度、土地利用类型确定阻力值,采用电路理论构建生态廊道,最终形成了重庆市都市区生态安全格局。结果表明:(1)200粒度下连通性最优,此粒度下的生态源地面积为1616.98 km²,占研究区总面积的29.76%,在空间分布上呈现六纵分布态势。(2)生态源地之间存在生态廊道共计29条,关键廊道22条,总长度约为50.83 km,潜在廊道7条,总长度约为108.21 km。(3)生态源地与生态廊道构成了“一圈两带两中心”的生态安全格局。可见,必要的设置生态提升带,切实保护了区域内的生态空间。     

生态网络约束下的长沙市景观格局模拟

以保护生态网络为目标约束景观格局模拟,对于促进区域环境保护和生态文明建设具有重要意义。以长沙市为例,基于生态网络识别结果,兼顾生态重要性和邻域空间特征,提出了一种生态网络约束下的景观适宜性修正方法,并借助CA-Markov模型模拟在生态网络约束下的长沙市2035年景观格局。结果表明:(1)长沙市共提取生态源地89个、生态廊道213条、生态节点87个,其中生态源地主要为东西部的大型山体,廊道沿主要河流、山体分布;(2)2035年长沙市景观类型依旧以林地为主,耕地减少较多,林地稍有增加,建设用地涨幅较大;(3)通过对比有无生态网络约束下模拟的2035年景观格局发现,两者景观指数与生态网络内林地占比率有较大差异,表明基于生态网络约束进行景观格局模拟可以重点保护生态关键区域、优化景观格局。研究结果旨在为长沙市国土空间规划、景观格局优化提供参考。     

典型喀斯特山地城市镶嵌山体斑块格局时空变化特征

喀斯特山地城市镶嵌山体对生物多样性保护、生态系统健康稳定、生态系统服务具有重要的作用和功能。为探明喀斯特山地城市镶嵌山体斑块的时空变化,以典型喀斯特山地城市贵阳市中心城区为对象,运用2000—2020年5期高分辨率遥感影像,采用GIS空间分析、探索性空间数据模型、景观格局分析等方法,从规模、形态和空间分布方面,分析了快速城市化背景下山体斑块格局的时空变化特征。结果表明:(1)贵阳市中心城区山体斑块数量和面积分布广泛,但20年间山体斑块数量减少30座,面积减幅达25.2%,表现出先切割打碎后吞并侵占的特征,其中大型山体规模持续减小,其他各类型山体数量和面积呈“先增后减”的变化趋势。(2)山体斑块分维数接近1,整体形状较为规则,2000—2020年山体斑块形状指数增大近1.12倍,斑块形状总体呈现复杂化、破碎化的趋势; 但大型、中大型山体斑块形状更加规则化,而其他类型山体斑块形状日趋复杂破碎。(3)山体斑块具有极显著的空间聚集效应,最邻近指数介于0.766 9～0.841 4,全局性空间聚类标准化Z值小于-2.58,以小面积山体斑块的聚集为主,分布具有明显的空间异质性。20年间,空间聚集效应减弱,高密度区逐渐萎缩,低密度区不断扩散且呈集中连片趋势; 并且山体斑块的潜在生态连通性水平持续降低。     

基于最小累积阻力差值模型的北京市生态安全格局构建

[目的] 构建适合北京市区域环境特点和社会发展水平相对完整的城市生态安全体系，为有效控制城市扩张发展生态安全底线和城市生物多样性保护提供科学参考。[方法] 基于北京市生态系统水源涵养、水土保持、防风固沙和生物多样性维持服务功能及各类自然保护地提取生态源地；综合考虑全域多要素指标，运用生态源地扩张阻力面和城镇用地扩张阻力面差值划分生态安全格局（即高水平生态区、中水平生态区、低水平生态区、生态城镇临界区、低水平城建区、中水平城建区和高水平城建区）。同时识别生态廊道和生态节点区域，从而构建北京市生态安全格局。[结果] 北京市生态源地总面积为3 568.95 km²，占全区土地总面积的21.7%，集中分布在北京市西北区域，呈包围中心城区态势；北京市重要生态廊道11条，生态节点153个，其中石景山区生态网络密度最大，东城区生态网络密度最小，北京市中心建城区呈“摊大饼”式蔓延，城区的生态廊道断裂程度较高。[结论] 北京市生态格局破碎化明显，未来应优化生态节点空间布局，以保护生态源地，规划生态廊道，控制生态城镇临界区建设等方式获得生态效益。     

长江中游城市群生态网络构建、优化与协同治理

[目的] 科学构建长江中游城市群生态网络,为跨区域生态保护和协同治理提供科学依据。[方法] 遵循"源地识别—阻力面构建—廊道提取"框架构建多时点生态网络,基于网络属性和人类活动进行网络评价。[结果] (1)研究区生态源地面积由2000年的2.67×10⁴ km²下降到2020年的2.29×10⁴ km²,主要分布在湖北省西北部山区、江西、湖南交界处的山脉及鄱阳湖流域等地区。生态廊道数量由69条下降为42条,总长度由1.53×10⁴ km下降到1.16×10⁴ km。研究区内生态阻力逐渐上升,网络重心由湖北省转移至湖南省,形态上由"三横两纵"的条带式分布转变为集中组团式分布。生态网络全局集程度、网络连通性均在减弱,总体上呈现结构收缩、功能减弱的变化趋势。网络周围5,15 km范围受人类活动影响最为明显。(2)在网络优化中,基于生态网络与交通网络交汇识别102个断裂点,基于源地间距离设置17个踏脚石。在生态网络5,15 km的范围设立"核心保护带"和"生态控制带",总长1 505 km。[结论] 在协同治理中,省级层面上湖北、江西两省应当完善流域跨省生态补偿机制,湖南、江西两省应当强化协同机制实施中的司法保障;市级层面上针对管理重点实行差别化管控,通过规划潜在生态廊道推进市域层面协同治理。优化后的生态网络集程度由0.22提升至0.30,有效提升区域间生态连通性。