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。     

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。     

基于最小费用距离的土地整治生态网络构建

[目的]构建土地整治生态网络体系,强化生态涵养功能,为减轻县域土地整治对生态环境的负面影响提供技术支撑。[方法]基于最小费用距离模型,利用ArcGIS软件的Cost Path模块生成最小路径,构建"节点—廊道—基质"为一体的生态网络结构;并运用Fragstats 4.2景观格局分析和ArcGIS缓冲区分析,对生态网络景观格局指数和土地利用结构进行了分析。[结果](1)通过选定生态系统服务价值功能大的节点作为关键节点进行重点建设,充分发挥了园林的绿肺功能;(2)通过加强廊道和基质建设,增加了景观连接度,实现了景观功能优化;(3)通过生态连通度优化,改善了现存生态网络斑块的数量和质量,提高了生物物种多样性。[结论]基于最小费用距离模型,通过景观格局指数分析将各种景观斑块整合成一个相对完整、稳定且连续的生态网络,使区域生态景观空间布局更加合理,可为县域土地整治生态网络构建提供理论依据和技术支撑。     

基于生态系统服务价值评价的忻州市生态安全格局构建

[目的]准确识别生态保护的重要节点和区域,进而合理布局及建设生态廊道,维护生态系统可持续发展。[方法]以忻州市为例,基于生态源地-阻力面-生态网络的生态安全格局构建方法,通过生态系统服务价值评价及形态学空间学格局分析方法(MSPA)识别生态源地;基于熵权法和多阻力因子构建阻力面;运用电路理论模拟分析生态廊道和生态节点,确定生态修复的一些关键区域。[结果](1)研究区内含有生态源地59处,总面积为2 355 km²,呈现出东部集中,中西部分散的空间分布格局。(2)研究区共有生态廊道100条左右(总长度为1 637.58 km),生态夹点111处(总面积为3.16 km²)以及生态障碍点83处(总面积为48.7 km²),生态廊道按其重要程度呈现自内向外的环形分布,而生态夹点则主要散布在生态源区和廊道相互毗邻的区域。[结论]生态安全格局能够有效识别生态廊道以及生态修复的重要区域。在生态保护与恢复中,应将“保护廊道、修复夹点区域、剔除和完善障碍区域”作为总体治理策略。     

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。     

基于生态安全格局的环鄱阳湖城市群生态修复关键区域识别及修复策略

为维护生态系统的整体平衡及实现受损生态系统的可持续发展,以环鄱阳湖城市群为例,通过生态服务功能重要性和生态敏感性评价确定生态源地,运用最小累积阻力模型和电路理论提取生态廊道,基于“点—线—网”模式构建生态安全格局,通过识别网中的生态“夹点”、生态障碍点等,确定了环鄱阳湖城市群生态修复关键区域。结果表明：(1)环鄱阳湖城市群生态源地面积共1.24×10⁴km²,主要分布在西部九岭山区、东南部武夷山区以及东北部怀玉山区等区域,地类以林地为主,生态廊道共364条,总长7 640.24 km,呈现中部稀疏、四周密集的空间特征;(2)基于生态安全格局构建,识别环鄱阳湖城市群生态保护修复关键区域包括31处生态“夹点”区域、23处生态障碍点区域,破碎空间面积6 053.39 km²。综上,源地和廊道的分布呈现东西部密集,中部稀疏的特征,借助生态安全格局和电路理论识别的“夹点”与障碍点更符合物种运动的真实规律,可见格局构建能够有效地识别生态修复关键区域。     

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。     

基于景观安全格局的城镇建设用地扩张多情景模拟研究——以扬州市为例

城镇建设用地多情景模拟有利于实现土地资源优化配置,保障区域可持续发展。本文以扬州市为例,以2005年、2013年土地利用变更数据为训练数据,借助景观安全格局与ANN-CA模型模拟城镇建设用地扩张趋势,并利用城镇建设用地转移矩阵与景观格局指数分析2013—2020年城镇建设用地模拟结果。研究结果表明:(1)不同情景下的城镇建设用地模拟扩张占用其他景观规模不同,但均占用农村居民点规模最多,其中,惯性发展情景下,模拟新增城镇建设用地以布局在低景观安全格局为主,占用耕地、水域、林地规模较高;基本保障情景下,模拟新增的城镇建设用地主要布局在中景观安全格局区域,较惯性发展情景占用耕地规模增加,占用水域、林地规模减少;与惯性发展情景、基本保障情景相比,最优保护情景下占用耕地规模略高但集中于高景观安全格局区,新增占用水域规模、林地规模降低。(2)不同情景下的景观格局也存在差异,惯性发展情景下,景观格局变化一定程度有利于促进城镇化发展,但不利于耕地机械化生产,影响林地、水域生态服务功能;基本保障情景下,景观格局变化一定程度上有利于城乡社会经济发展,对非人工景观的破坏程度较惯性发展情景降低;最优保护情景下,景观格局变化更有利于区域社会、经济及生态发展。(3)惯性发展情景下,应适当规划生态基础设施,严格划定永久性基本农田;基本保障情景下,应充分发挥景观安全格局的生态底线功能,引导城镇建设用地合理开发与布局;最优保护情景下,可通过存量建设用地挖潜等措施提高土地集约利用水平。     

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。     

张家界市景观格局时空演变及未来情景模拟

[目的] 分析湖南省张家界市2000—2020年及2030年土地利用及景观格局演变特征,提出张家界市未来发展的优化策略,为张家界市国土空间规划和生态旅游发展提供参考。[方法] 基于2000—2020年5期土地利用数据,运用ArcGIS空间分析、Fragstats景观格局指数等方法,分析了2000—2020年张家界市土地利用及景观格局时空变化,并利用GeoSOS-FLUS土地利用模拟等软件对张家界市2030年土地利用变化及景观格局进行预测。[结果] 2000—2020年张家界市土地利用变化主要表现为草地面积的大幅减少和建设用地的显著增加;2000—2020年张家界市景观格局发生了较明显的改变,景观的整体异质性和破碎化先增加后降低,斑块形状趋于规则,景观类型分布较均匀,景观聚集程度逐渐趋于稳定状态;预测结果显示,2030年张家界市土地利用主要表现为建设用地的集中扩张和草地的持续减少,其景观破碎化和异质性呈加剧态势,优势景观的最大斑块面积增加,景观形状变得更加不规则,景观有进一步分散趋势。[结论] 运用GeoSOS-FLUS模型模拟未来土地利用状况具有较高的可信度,未来张家界市应以保护、优化景观格局为主,加强优良生态系统管控。构建自然保护地体系,加强生态廊道建设,完善生态系统完整性和景观连通性。保持林地优势景观,优化建设用地布局,降低林地和建设用地的破碎化程度,保护草地生态系统的完整性。     

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。     

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。     

基于生态保护重要性的江西省瑞金市生态安全格局构建

[目的]在国土空间规划背景下,构建合理的生态安全格局,为优化县域国土开发格局以及推进城市生态文明建设提供参考。[方法]参考双评价工作指南,从生态系统服务功能重要性与生态脆弱性角度对江西省瑞金市进行生态保护重要性评价,从而识别生态源地,结合瑞金市的实际情况选取合适阻力因子建立阻力面,利用最小累计阻力模型识别生态廊道,综合构建瑞金市生态安全格局。[结果]通过生态保护重要性评价识别的瑞金市生态源地面积为1562.296 km²,占研究区面积的64%,通过乡行政界限修正提取出13个生态结点,以此为基础识别廊道21条,廊道总长度共计875.94 km,综合构建呈“一网三区”的瑞金市生态安全格局。[结论]通过生态保护重要性评价构建的瑞金市生态安全格局满足政策规划需求,可为瑞金市及类似城市国土开发格局优化与生态文明建设提供可行的参考方法。     

耦合MOP与FLUS模型的杭州市土地利用格局优化及权衡分析

调整优化城市土地利用结构与布局,实现社会经济发展和生态保护的协同优化是城市土地利用规划管理和决策的关键。该研究使用多目标规划(multiple objective planning,MOP)模型和未来土地利用模拟(future land use simulation model,FLUS)模型相结合的方法,运用权衡分析制定多目标权衡下的土地利用优化配置情景方案,以期为杭州市土地利用优化配置规划和管理提供科学参考。结果表明:1)通过耦合MOP模型和FLUS模型,从土地利用生态-经济转化效率视角可以有效实现土地利用结构和布局的优化配置情景模拟。2)通过比较单位经济效益的减少比例可产生的生态效益增加比例,确定土地利用经济与生态效益权重比例为4:6的发展情景是权衡土地利用社会、经济和生态效益下的杭州市土地利用结构最优方案。3)最优土地利用结构方案的建设用地扩张规模介于经济发展优化和生态保护优先情景方案间,耕地规模较其他情景方案减少幅度放缓,在空间上减少对生态用地的侵占,土地利用景观格局破碎度和复杂性降低。该研究的方法和结果可为区域土地利用规划决策和可持续发展提供理论与应用参考。     

鄱阳湖平原土地利用变化对生态网络稳定性影响的模拟分析

土地利用变化是改变区域景观结构和生态特征的主要原因，也是影响区域生态稳定性的重要原因。以鄱阳湖平原地区为研究区，基于2000、2010和2020年的3期遥感影像数据，对鄱阳湖平原地区不同情景下2030年土地利用变化进行定量模拟，并采用连通鲁棒性方法对生态网络的稳定性进行分析。结果表明：1）鄱阳湖平原地区未来土地利用变化中耕地、建设用地面积变化最大，其中，城市快速增长情景（Fast Urban Growth, FUG）下的建设用地面积增长最多，较2020年增长了70.27%；耕地面积在3种未来情景中面积均有减少；林地面积在常规发展情景（Conventional Development Scenario, CDS）、FUG和生态保护情景（Ecological Conservation Scenario，ECS）下较2020年分别减少了6.90%、7.23%和6.70%。2）通过景观连通性评价得到鄱阳湖平原地区2030年CDS、FUG和ECS情景下的生态源地面积分别为2 464.2、2 666.72和3 141.88 km2；识别生态廊道169、255和299条；可以看出，ECS情景能保留更多的生态源地和生态廊道。3）3种未来模拟情景中，FUG下生态廊道"障碍点"数量最多，为23处，CDS情景下的生态廊道"夹点"数量最多，为117处，ECS情景具有最少的"障碍点"和"夹点"，因而具有更稳定的网络结构特征和功能；4）"随机攻击"模式下，CDS、FUG和ECS情景的连通鲁棒性均呈现缓慢的下降趋势，生态网络稳定临界值分别为89%、90%和90%的节点删除比；在"蓄意攻击"模式下，CDS、FUG和ECS三种未来模拟情景中，ECS情景呈现更高的网络稳定性临界值，为55%的节点失效比，由此可知，ECS下的生态网络稳定性最高。研究结果可为鄱阳湖平原地区维护生态系统稳定、生态保护管理策略的制定提供定量参考和决策依据，也可为鄱阳湖平原地区生态空间规划提供有效支撑，也为类似区域的生态网络研究提供案例借鉴。