基于最小累积阻力模型的城镇土地空间重构——以广州市新塘镇为例

根据源-汇景观理论与生态系统服务理论,以城镇中心建设用地为扩展源,生态用地的生态系统服务价值贡献率为扩展阻力系数,对最小累积阻力模型(MCR)进行修正.基于此,模拟广州市新塘镇空间拓展过程,在保障生态安全格局的基础上,提出了重构城镇土地空间的优化路径.结果表明： 1988-2008年,模拟的城镇空间发展方向与新塘镇实际发展进程及发展强度吻合性良好;模拟结果将新塘镇空间划分为高阻力、较高阻力、中阻力和低阻力4个片区,各区面积分别为80.84、78.90、24.26、61.88 km²,城镇空间发展路径依次沿着低-中-较高-高阻力区进行;新塘镇生态适宜用地面积为159.74 km²,建设适宜用地面积为86.14 km²,生态冲突区面积为17.37 km²,生态冲突区主要分布在较高阻力区(10.38 km²)和高阻力区(6.99 km²).修正后的MCR可有效揭示新塘镇土地空间分配与空间冲突的关系,并能科学有效地判定城镇空间拓展最优路径.     

沈抚新城生态安全格局的构建

以沈抚新城为研究对象, 利用GIS空间分析功能, 分析得到基于水源涵养、生物多样性保护、土壤侵蚀敏感性、地质灾害敏感性四种单一生态过程评价的生态用地, 将评价结果叠加重分类为一般重要生态用地、重要生态用地、极重要生态用地, 并以面积＞1 km2的极重要生态用地为生态源, 现状土地类型为阻力因子, 基于MCR模型构建了沈抚新城综合安全格局体系。结果表明: 研究区内高水平安全格局缓冲区面积112.96 km2, 占研究区土地总面积的18.66%; 中水平安全格局缓冲区面积94.43 km2, 占研究区土地面积的15.60%; 低水平安全格局缓冲区面积176.23 km2, 占研究区土地面积的29.11%; 生态廊道60条, 总长275.77 km; 生态战略点49个。本研究可以摸清研究区的生态安全状况, 同时可以为城镇建设用地的扩张以及生态用地空间的保护提供定量指引。     

佛山市高明区生态安全格局和建设用地扩展预案

城市生态环境问题已上升到生态安全的层面.以人类生存安全和理想人居环境为目标,基于空间数据和统计资料,利用景观安全格局原理和地理信息系统空间分析方法,构建了包含基本保障格局-缓冲格局-最优格局3个级别的水安全格局、地质灾害安全格局、大气安全格局、生物保护安全格局和农田安全格局,叠加得到高明区综合生态安全格局,在此基础上提出了高明区建设用地扩展最优方案和生态功能分区.结果显示,并非生态安全格局水平越高,城乡发展模式越优,缓冲生态安全格局下的高明区建设用地扩展模式,最可能实现生态安全保护与城镇扩展的和谐发展.综合生态安全格局明确了区域的生态环境敏感区和生态服务功能重要区,为区域生态功能分区提供了新的思路.     

基于土地利用冲突识别的国家公园社区调控研究——以钱江源国家公园为例

功能分区和土地利用冲突识别为国家公园社区调控提供空间指引，为社区精细化管理提供依据。以钱江源国家公园试点区（以下简称为"钱江源国家公园"）为例，综合考虑国家公园建设多重目标，建立了生态保育、游憩利用和农业生产适宜性评价体系，并基于三类适宜性构建潜在土地利用冲突识别矩阵。通过叠加国家公园功能分区与土地利用冲突分析结果，识别国家公园社区类型并提出调控措施。结果表明：①三类适宜性土地利用总量较丰富且存在空间差异，其中生态保育适宜性呈中部高，南北两侧低的分布特征，游憩利用、农业生产适宜性呈中部、北部高，南部低的空间特征；②土地利用冲突识别矩阵将钱江源国家公园土地利用冲突划分为4大类，即用地优势区、冲突激烈区、冲突一般区和冲突微弱区，其中47.24%的土地存在潜在利用冲突，冲突等级以冲突激烈为主，用地优势区占比50.21%；③基于国家公园功能分区框架与土地利用冲突结果叠加分析，将国家公园社区划分为区外安置型、控制发展型、优先整治型、游憩发展型、特色农业型5种类型，并提出差异化调控措施。     

海口市江东新区30年来海岸带城市扩展与生态格局演变

基于GIS和RS技术，在最小累积阻力MCR模型基础上引入不同源地等级的相对阻力因子构建城市扩展生态阻力面UEER模型，并结合水文分析Hydrology模型利用多时相的研究方法对海口市江东新区五个时期(1988年、2001年、2009年、2017年和2019年)的建设用地扩展格局进行动态模拟分析，从生态安全的视角探讨海口市江东新区海岸带城市扩展与生态格局演变趋势。研究结果表明：(1)2018年前研究区重点建设区表现出“摊大饼”式蔓延格局，但在研究时域内重点建设区的面积从49.48 km~2增加到61.57 km~2,建设用地总体上是逐渐集聚的，表现出以重要交通枢纽、现有居民区和商业区为中心向外扩展的趋势。(2)城市扩展是沿着建设用地适宜扩展路径进行的，因受制于生态隔离带并不与相邻建设用地直接相连，由“适宜扩展路径”引导建设用地优化开发，避免建设用地盲目的向外扩展。另外，生态隔离带有逐渐向建设用地渗入，打破了建设用地适宜性区域集中连片的扩展态势。(3)东寨港自然保护区的存在，使得江东新区东海岸以东寨港红树林自然保护区为中心形成的片状区域是生态安全核心区域，虽在相关政策的支持下，研究区的生态...     

基于生态-经济比较优势视角的建设用地空间优化配置研究——以扬州市为例

随着生态空间日益萎缩,生态环境不断恶化,经济发展与生态保护矛盾日趋加剧。为了协调经济发展空间与生态保护空间的矛盾问题,促进生态、经济协调持续发展,综合运用景观生态学方法与经济学原理,从"生态-经济"比较优势视角对建设用地指标进行空间优化配置。运用景观安全格局方法构建区域综合生态安全格局,据此计算空间单元的生态重要性指数,采用最小累积阻力模型对区域建设用地开发经济适宜性进行评价,计算空间单元的建设用地开发经济适宜性指数;其次运用生态重要性指数与经济适宜性指数计算建设用地开发比较优势度,以比较优势约束性满足程度为目标函数构建建设用地空间优化配置模型,并用蒙特卡洛(Monte Carol)法对之求解。以江苏省扬州市为例作了实证研究。结果显示,未来扬州市建设用地向南部经济发达地区集中,北部地区主要承担生态保护功能;建设用地配置结果呈现出经济发展与生态保护的错位格局,有助于扬州市生态保护与经济发展。从"生态-经济"比较优势视角提出了建设用地空间优化配置方法,为土地利用规划及生态保护规划编制提供了科学依据。     

东部发达区生态安全格局构建——以苏南地区为例

随着城市化进程的加快,东部发达区面临水土流失、生态廊道阻断、栖息地破碎化等生态问题。识别重要生态用地,构建生态安全格局,对区域生态保护和可持续发展具有重要意义。选取苏南地区为研究区,分别基于生物多样性保护价值、水资源安全和土壤保持3项指标进行生态用地识别,结合GIS技术进行生态用地评价,以高等级生态用地作为源地;利用最小累积阻力模型,识别缓冲区和生态廊道,构建区域生态安全格局。取得以下研究结果:(1)生态安全格局由源地、廊道和缓冲区共同构成。研究区内高等级(非常重要)生态用地面积比例为22.97%;将面积大于10 km~2的高等级生态用地提取为源地,生态源地的面积比例为19.17%。(2)基于最小累积阻力模型,确定了生态缓冲区和生态廊道,其中生态缓冲区占研究区总面积的30.52%,潜在生态廊道的主要景观构成为耕地、林地和水域,分别占廊道总面积的31.82%、19.06%和17.27%。(3)通过叠加城市建设用地与生态源地、生态缓冲区图层,识别城市建设用地与生态用地的冲突区域,总面积为603.84 km~2,占源地与缓冲区面积总和的4.38%,空间上主要集中在长江沿线和太湖周边。     

基于生态重要性和敏感性的西南山地生态安全格局构建——以云南省大理白族自治州为例

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、保证区域生态安全的有效途径。源地和阻力面是生态安全格局构建的重要基础,当前阻力面构建多关注生态要素而忽视与区域典型生态问题相对应的生态过程表征。以西南山地地区--云南省大理白族自治州为研究区,选取生物资源保护、水资源安全和营养物质保持等生态系统服务评估生态重要性从而识别源地,基于地质灾害、土壤侵蚀、石漠化等生态敏感性构建生态阻力面,并运用最小累积阻力模型识别组团廊道和景观廊道,从而构建山地生态安全格局。研究表明,大理州生态安全源地总面积14416.64 km~2,占全州土地总面积的50.93%;关键生态廊道分为组团廊道和景观廊道两类,分别长404.7 km和208.4 km,以"一轴三带"形式呈树状辐射分布。生态安全格局中的生态源地和廊道应成为低丘缓坡土地资源开发中的禁止开发区。生态重要性源地识别和生态敏感性阻力面分析方法可为生态安全格局构建提供新思路,研究结果对于大理州山地城镇建设的用地选择和空间扩张提供定量指引。     

基于空间扩张互侵过程的土地生态安全动态评价——以(中国)苏锡常地区为例

从景观单元水平过程出发,通过采用生态用地和建设用地两种不同源空间扩张互侵过程的方法,提出了以分区形式的土地生态安全动态评价方法。以快速城市化苏锡常地区为研究区域,分别以生态系统服务价值高的水域和林地及建设用地现状为扩张源,生态系统服务价值和生态风险值为阻力赋值依据,在模拟不同生态安全格局水平和城市发展模式的基础上测算互侵结果并进行区划。结果表明:1)不同城市发展模式下建设用地空间扩张随生态用地从底线到满意到理想水平变化呈空间集聚收敛趋势;生态用地呈似圈层状空间集聚趋势。2)城市发展模式对土地生态安全水平具有显著影响;高等级源优先发展模式下土地资源利用更集约。3)将研究区划分为生态核心区(面积占比35.27%)、生态安全区(29.07%)、缓冲区(7.76%)及建设区(27.90%),提出相应土地用途管制措施。探讨了新方法不足和未来研究方向。     

三峡库区县域景观生态安全格局识别与功能分区——以奉节县为例

景观格局优化是景观生态学中的热点和难点问题,三峡库区作为长江中上游地区生态纽带,其生态安全问题更是成为重中之重。本文选择奉节县为研究区域,在GIS技术支持下对2012年景观类型图进行处理,选取土地利用、地形位指数及土壤侵蚀等阻力因子构建最小耗费距离模型,对研究区内景观生态安全格局进行识别并进行功能分区。本文依据最小耗费阻力面,构建生态"源"地、生态廊道和战略点等景观格局组分,加强和完善生态网络的空间连通性,以提高景观生态格局稳定性及完善生态功能分区。根据耗费阻力突变点,将研究区划分成水源涵养区、生态缓冲区、生态敏感区、生产生活区4个功能区,各区占地百分比分别为36.74%、24.16%、15.48%和23.62%,同时综合考虑自然因素和社会经济因素,模拟建设用地的扩张,为城市扩张规划提供合理依据。     

基于最小累积阻力模型的珠海市生态适宜性评价

城市景观具有空间异质性特点,城市建设用地或生态需求用地向周围扩张的过程中受到的阻力值不同,土地单元刺激和推进生态需求用地的扩张强度不同.为比较同一土地单元推进和阻碍作用的大小,可以在相同标准下,通过最小累积阻力值来比较两者大小,找出2种景观过程的平衡点,根据生态学最小限制因子原理,并以2个扩张过程的最小累积阻力差值作为评价城市土地生态适宜性的方法.本文选取珠海市为研究对象,以遥感影像、野外调查和统计资料为数据源,采用相对评价法对珠海城市的生态适宜性进行评价,在ArcGIS支持下,选取景观类型、生态价值、土壤侵蚀敏感性、地质灾害敏感性以及生态功能5类指标,采用最小累积阻力模型对珠海市进行生态适宜性评价.结果表明： 珠海市土地生态适宜程度的5个区域分别为禁止建设区、限制建设区、适宜建设区、重点建设区以及基本农田,分别占总面积的10.1%、32.9%、36.3%、2.3%和18.4%;中心城区土地生态适宜程度的4个等级分别为禁止建设区、限制建设区、适宜建设区和重点建设区,分别占中心城区面积的11.6%、25.6%、52.4%和10.4%.研究提出了珠海城市可持续发展框架,一方面要严格控制中心城区规模,另一方面要大力发展金湾、斗门次级中心城,完善公共基础设施以缓解珠海东西部发展极不平衡的现状.     

黔中喀斯特山地城市景观稳定性评价与特征分析

城市景观稳定性是对城市生态环境进行分析和评价的基础,对城市景观生态安全格局和景观可持续性具有十分重要的意义。以典型喀斯特山地城市贵阳市为研究对象,以2008年、2013年和2017年景观类型为主要数据。运用蔓延度指数、斑块密度和总边缘对比度构建景观稳定性评价模型,在分析2008-2017年景观格局变化状况的基础上评价景观稳定性时空特征。并运用探索性空间数据分析方法揭示贵阳市景观稳定性时空演变规律和冷热点特征。结果表明:(1)2008-2017年贵阳市景观格局发生剧烈变化,耕地面积大幅减少,林地和建设用地面积持续增加,景观破碎化程度加剧,但破碎化趋势有所减缓。(2)10年间,贵阳市景观稳定性水平整体较低,以不稳定和较不稳定为主,表现出"先降低、后提高,总体略有降低"的趋势。(3)贵阳市景观稳定性的空间分布与演变具有明显空间聚集效应,全局Moran''s I指数介于0.2008-0.4005之间,但聚集趋势呈"总体减弱,小幅提高"的特征;此外,景观稳定性热点区主要集中在城镇建设用地或林地斑块相对集中连片、完整的区域。研究结果可为喀斯特山地城市景观空间格局优化、生态安全网络格局构建和生态文明城市建设提供重要的科学依据。     

黑河流域生态系统服务价值预测及权衡分析--以张掖市为例

土地利用变化将改变区域生态系统服务的稳定供给能力,进而对区域生态稳定和可持续发展构成威胁。中国西部地区快速城镇化背景下,扩张的经济发展需求对土地利用变化产生了重大影响。以丝绸之路经济带规划的重要节点城市张掖市为例,基于土地利用变化均衡分析(CGELUC)模型及土地利用动态模拟(DLS)模型,模拟了多情景下张掖市2010-2030年的土地利用变化时空分异特征,并通过生态系统服务价值(ESV)估算、空间自相关分析等方法分析并预测了ESV及其时空演变特征,集中分析了多情景下2030年张掖市ESV各项服务间的权衡与协同关系。结果表明:(1)2010-2030年张掖市土地利用格局变化显著,建设开发情景下城镇建设用地扩张最为剧烈,建设用地增长7.41%,耕地面积减少11.05%;生态保护情景下城镇扩张最为和缓,同时未利用地减少明显,面积降低1088km²,主要向林地、草地、水域等生态用地发生转化。(2)2010-2030年张掖市ESV在基准情景和生态保护情景下分别增长6.43、13.16亿元,建设开发情景则整体仅增加1.53亿元。(3)供给、调节、支持与文化4种单项ESV,基准和生态保护情景下均呈现显著上升趋势;建设开发情景下有3项呈现缓慢的增长趋势,且该情景下供给服务则始终呈现下降趋势。(4)各单项生态系统服务协同关系明显,东南-西北轴线南北两侧区域表现为协同关系,仅有少数区域表现为权衡关系,且供给-文化服务的权衡关系较为明显。本研究可为西部城镇化快速发展地区统筹经济发展与生态保护提供科学方案。     

基于“质量-风险-需求”框架的武汉市生态安全格局构建

生态安全格局旨在维护景观格局的整体性与生态过程的连续性,以保障城市生态安全.当前的生态源地识别方法缺乏对生态用地退化风险以及人类生态需求的考虑.本研究以武汉市为例,从生态用地质量、生态退化风险以及生态需求3方面计算生态用地的综合价值以识别生态源地,根据土地利用类型和夜间灯光数据构建基本生态阻力面,基于最小累积阻力模型识别潜在生态廊道,基于电路理论识别生态“夹点”,在此基础上构建了“四横三纵十组团”的武汉市生态安全格局.结果表明: 武汉市生态源地面积为2138.2 km²,占市域面积的24.9%,以水域和林地为主,呈组团形态集中分布在市域南北.生态廊道总长度为1222.42 km,其中,水生廊道566.75 km,陆生廊道为655.67 km,水生廊道贯穿市域呈十字型构架,陆生廊道呈环状分布在市域四周,整体上呈现出“四横三纵”的空间格局,生态廊道上共有生态“夹点”44处,以中心城区为核呈环状分布格局.现有保护空间基本落入生态源地范围,证明了识别框架的生态意义,能够为都市区域生态安全格局的构建提供一个量化框架,以指导相关的城市空间规划.     

基于最小累积阻力模型的北京市生态用地规划研究

生态用地规划强调对区域生态系统结构与功能的保护,增强社会经济发展的生态环境支撑能力。从保障首都基本生态安全、改善大气环境质量、建设宜居城市的角度出发,通过对北京市生态重要性进行综合评价,明确北京市重要生态用地空间分布特征。在此基础上,采用最小累积阻力模型(MCR),以重要生态用地为"源",以土地覆被类型、距道路距离和距居民点距离作为阻力因子生成阻力面,模拟重要生态用地空间扩张过程,进而设置生态用地规划情景,并从景观连通性、生态功能保障度及与现状建设用地冲突情况等3个方面对不同情景下的生态用地规划方案进行保护效能评价,最终提出北京市生态用地的适宜规模和优化布局方案。研究结果表明:北京市重要生态用地总面积为9879 km~2,占市域总面积的60.20%;生态用地的适宜规模为12417 km~2,占市域总面积的75.67%,其中,平原区生态用地的适宜规模为2944 km~2,占平原区总面积的46.45%,主要分布于建成区的外围过渡地带;山区生态用地的适宜规模为9473 km~2,占山区总面积的94.05%。     

基于保护生态服务价值的县域城市扩展情景分析——以浙江省安吉县为例

县域城市的可持续发展是推动生态文明建设、实现特色新型城镇化战略目标的重要基础，以保护生态服务价值为目标的县域城市扩展研究具有重要理论和现实意义。运用SLEUTH模型，以两山理论发源地安吉县为例，并与毗邻的广德市进行对比，预置了两县市现有发展模式和生态保护模式两种不同的发展情景，并基于生态服务价值进一步将生态保护情景分为保护调节服务、供给服务、支持服务和娱乐服务4种情景。对不同情景下的2030年建设用地扩展进行模拟和对比分析，以探究生态保护情景下的建设用地扩展对县域经济的影响。结果显示：（1）现有发展模式下，两县市仍围绕当前建设用地向周围蔓延，在明显的外延式增长下还伴随着内部填充，集中扩张区均围绕县城及各镇政府所在地并呈现集中连片趋势，这种模式势必对生态环境产生负面影响；（2）生态保护情景下，两县市均在一定程度上抑制了建设用地的扩张，安吉县扩张面积最低减少1.43%，广德市扩张面积最低减少7.57%。（3）相比于现有发展模式，两县市对林地的占用量显著降低，安吉县对林地的占用减少了1.79km²，广德市减少了2.44km²；（4）安吉县相较广德市的建设用地扩展更多依赖耕地转换，因安吉县最先走生态保护道路，故生态保护情景对建设用地扩展的影响已明显小于广德市。     

海口市生态用地变化与安全格局构建

城市化过程中,城市生态用地变化与安全格局构建对于城市生态系统健康、城市居民生活质量和城市可持续发展有着重要意义,生态用地的变化直接影响生态安全格局变化,生态用地安全格局又对生态用地的规划有指导作用。基于GIS技术,对海口市1991年至2016年生态用地的时空变化过程进行研究,进而分析生态用地演变。选取高度、坡度、水资源安全作为生态安全影响单因子,并分级赋值,构建综合生态用地分布格局。以底线型生态用地为源,基于最小累计阻力模型(MCR),以阻力阈值作为分级边界,划分不同安全水平的生态用地区域,进而确定源间生态廊道、辐射道与战略点,构建生态用地安全格局。分析结果表明:1991年至2016年,海口市三类生态用地变化最大,其中林地减少13.33%,园地增加9.136%,坑塘水面增加3.71%。南渡江以西生态用地从以林地为主转为园地与建设用地为主,其余地区变化较少。生态用地安全变化区域集中在海口市西部与东部,其中西部高安全水平区减少,整体安全水平急剧恶化,东部高安全水平区略有提升。故需要制定和实施合理的生态用地保护政策,对生态用地格局进行优化调整,以期构建区域内生态环境协调发展的可行方案。     

城市尺度的城乡建设用地潜力及空间格局匹配评价——以南昌市为例

随着经济快速发展和城镇化进程不断加快,土地开发强度日益增大,导致生态环境不断恶化,分析城乡建设用地承载能力及空间格局匹配情况,对解决土地利用不合理、生态破坏等问题具有重要意义。以江西省南昌市为例,首先从生态安全、自然条件、社会经济等方面构建指标体系,采用层次分析法和限制系数评价模型,进行城乡建设用地开发适宜性评价,然后测算城乡建设用地承载力、可承载城乡建设用地丰度;最后与现状城乡建设用地进行空间匹配度分析,并探讨可承载临界值、丰度与空间匹配度的相关性。结果表明：南昌市城乡建设用地最适宜区、较适宜区、较不适宜区和不适宜区面积分别为1466.19、1346.01、353.69 km²和3770.70 km²;研究区城乡建设用地可承载临界值和可承载潜力分别为41.25%和24.05%,各县（区）值差异较大,各县（区）可承载临界值和可承载潜力范围分别为19.43%-98.71%和5.65%-49.83%,可承载城乡建设用地丰度情况良好,各县（区）值介于0.19-1.50之间;研究区各县（区）空间匹配度范围为67.41%-99.25%;相关分析显示,空间匹配度与城乡建设用地可承载临界值和可承载城乡建设用地丰度均呈正相关关系。研究可为南昌市城乡建设用地合理开发利用和国土空间优化提供依据。