基于InVEST模型的粤港澳大湾区生境质量时空演变分析

评估与分析城市群生境质量的时空演变, 对区域生境保护、生态安全格局构建、经济和生态协调发展具有重要意义。以粤港澳大湾区为例, 基于1980年、1995年、2005年、2015年四期土地利用数据, 运用InVEST模型和ArcGIS软件, 在研究土地利用变化的基础上分析粤港澳大湾区生境质量时空演变特征。结果表明: (1)1980—2015年, 粤港澳大湾区土地利用变化剧烈, 主要表现为建设用地持续扩增、耕地大量减少。各地类间转换以耕地、林地和水域向建设用地转移为主, 主要发生在东莞市、深圳市、中山市等经济发展较快区域。(2)粤港澳大湾区生境质量呈中部和中南部低、四周边缘地带高的空间格局。35年间, 生境质量不断下降, 大部分区域生境质量向更低等级转化, 且低等级生境质量区域主要沿中部向珠江两岸方向延伸。(3)土地利用变化与生境质量相关性显著。综合土地利用动态度越大的区域, 其生境质量变化越显著, 这表明粤港澳大湾区生境质量不断下降的主要原因是土地利用变化剧烈, 急剧扩张的建设用地侵占了大量的耕地和其它地类, 对生境造成了破坏。     

全球四大湾区生态环境综合评价研究

全球四大湾区既是经济发达区,也是生态环境脆弱区,对全球可持续发展至关重要。粤港澳大湾区的生态环境问题正在限制其可持续发展,有碍于全面建成国际一流湾区目标的实现。然而,过去的研究对生态环境方面关注较少,缺少湾区生态环境综合评价体系的构建。通过综合国内外统计和遥感多源数据,建立四大湾区生态环境评价数据库;围绕生态质量,环境质量和资源利用效率建立指标体系,构建湾区生态环境综合评价指数。结果表明：2015年,生态环境综合评价,东京湾区 > 旧金山湾区 > 纽约湾区 > 粤港澳大湾区;生态质量,纽约湾区 > 旧金山湾区 > 粤港澳大湾区 > 东京湾区;环境质量,旧金山湾区 > 东京湾区 > 纽约湾区 > 粤港澳大湾区;资源利用效率,东京湾区 > 旧金山湾区 > 纽约湾区 > 粤港澳大湾区。2005-2015年,粤港澳大湾区环境质量增速缓慢,在生态质量和资源利用效率增幅排名首位。旧金山湾区和纽约湾区优势在生态和环境质量,短板在资源利用效率;东京湾区在资源利用效率方面优势明显,短板在生态质量;综合来看,粤港澳大湾区与其他湾区都存在差距。研究建议粤港澳大湾区从生态空间、生态环境治理和资源利用方面,吸取发达国家湾区的经验。     

基于Maxent模型的粤港澳大湾区水鸟多样性热点研究

粤港澳大湾区拥有丰富的滨海湿地和水网湿地,是水鸟迁徙路线上的重要栖息地。基于55种水鸟的分布数据和15个环境变量数据,利用最大熵模型（Maximum Entropy model）分析了粤港澳大湾区水鸟多样性的空间分布格局及热点地区。研究表明：影响水鸟潜在分布的主要环境因子依次是降雨量季节变化、土地利用类型、距离水源的距离,水鸟丰富度最高出现在粤港澳大湾区的东南区域,呈现往内陆地区逐渐降低的趋势,与当地水资源空间分布一致。水鸟多样性热点地区分布在东南部沿海一带,集中在珠海、江门、深圳、中山等市。研究结果能为粤港澳大湾区水鸟多样性保护规划提供参考,对维持该区域生态系统安全和稳定具有重要意义。     

三峡库区典型流域生境质量时空演变特征与情景模拟

经济社会快速发展推动区域土地利用格局发生了深刻转变,对生境质量和生物多样性产生了巨大影响。准确评估和预测土地利用变化背景下生境质量的时空演变特征和未来发展趋势,对区域生物多样性保护和可持续发展具有重要意义。以三峡库区典型流域大宁河流域为研究区,基于2000年、2010年和2018年3期土地利用数据,分析了土地利用及生境质量的时空演变特征,并结合土地利用预测模型模拟了2034年自然发展、经济优先、生态保护3种情景下土地利用和生境质量的格局特征。结果表明：2000—2018年水田、旱地、草地面积呈总体下降的趋势,而林地、城镇用地、农村居民点、其他城镇用地呈整体增加趋势,揭示了城镇化建设和生态保护修复并存的土地利用变化格局;2000—2018年大宁河流域生境质量呈先降低后增加的趋势,整体格局相对稳定,但局部地区生境质量仍逐渐恶化,且两极化趋势明显;在未来情境中,2034年大宁河流域生境质量表现为生态保护情景>自然发展情景>经济优先情景,生态保护情境下流域局部和整体生境质量均得到显著提升,未来大宁河流域生物多样性保护和区域可持续发展规划中应更加注重统筹经济发展和生态保护之间的关系。     

基于土地利用的粤港澳大湾区生态系统服务价值及承载力演变分析

研究粤港澳大湾区土地利用、生态系统服务价值及承载力的时空演变特征是优化大湾区生态系统管理、提升生态质量的重要依据。当前针对大湾区的土地利用变化过程、生态系统服务价值及生态承载力相结合的系统分析仍较少。系统研究了快速城市化背景下粤港澳大湾区的土地利用变化、生态系统服务价值及生态承载力变化。基于高分辨率遥感数据分析粤港澳大湾区1990-2015年土地利用变化及特征,采用当量法评估大湾区的生态系统服务价值,基于生态足迹法评估大湾区的生态承载力变化。结果表明：1990-2015年大湾区内建设用地增加,耕地、林地、湿地及未利用地面积逐渐减少;建设用地的增加主要来源于耕地、林地、水域及未利用地等的转化。伴随着剧烈的土地利用变化,大湾区的生态系统服务价值从1990年的6385.09亿元减少到2015年6183.89亿元,减少了3.15%。大湾区的生态承载力总体稳定,但由于消耗增加,整体呈现生态赤字,人均生态赤字达3.09 hm²。未来大湾区土地利用规划中,需加强自然资源保护,合理调整土地结构,实现经济和生态的可持续发展。     

基于土地利用及植被覆盖变化的黄河源区生境质量时空变化特征

位于青藏高原腹地的黄河源地区生态环境脆弱,面临生物多样性锐减、生态系统退化等问题,黄河源区生态系统保护及其高质量发展已成为国家的重点战略之一。土地利用与植被覆盖是影响生境质量的重要因素,定量化土地利用方式、强度及格局和植被覆盖格局对生态质量影响的研究越来越受到关注,但其对黄河源区生态质量的耦合效应尚不明确。基于2000年和2015年黄河源区土地利用类型及生长季归一化植被指数（NDVI）,采用InVEST模型探究了不同时期黄河源区生境质量时空变化,并采用地理加权回归（GWR）模型揭示了生境质量对土地利用和植被覆盖变化的空间响应特征。结果表明,2000年与2015年土地利用类型变化主要为未利用土地向草地的转移。植被覆盖变化方面,源区生长季NDVI整体上升。从生境质量的空间分布来看,黄河源区生境质量总体呈现南高北低的空间格局,高值分布在南部及中部地区,低值分布在北部布青山、东北部高海拔区及黄河乡的黄河沿岸。相较于2000年,2015年黄河源区生境质量平均提高11.47%。草地面积和NDVI与生境质量均呈显著正相关关系,其中NDVI是提高黄河源区生境质量的重要驱动因子。研究结果突出了NDVI对提高黄河源区生境质量的主导作用,可为未来源区生态保护提供借鉴。     

粤港澳大湾区海岸带生态系统修复框架

粤港澳大湾区是全球四大湾区之一，也是我国重要的战略发展区，具有极强的开放性、经济性、生态性、社会性、海洋性和系统性特征，具有重要的理论和实践研究价值。海岸带生态系统是粤港澳大湾区重要的生态系统类型之一。受快速城市化的影响，粤港澳大湾区海岸带生态系统存在诸多问题，这些问题已成为影响陆海生态安全的重要因素。海岸带生态系统修复是国土空间生态修复的重要组成部分之一。为加快促进粤港澳大湾区海岸带修复，在分析粤港澳大湾区海岸带主要类型与特征基础上，通过剖析其现状海岸带生态修复存在的主要问题，依托山水林田湖草海生命共同体和陆海统筹等系统理念，提出粤港澳大湾区海岸带生态系统修复框架设计思路。基于粤港澳大湾区海岸带生态系统受植被、湿地、水文地质、人类活动、经济发展水平、产业发展特征、香港和澳门特别行政区等影响因素，构建了粤港澳大湾区海岸带生态系统分区、分类、分级修复框架，形成了由珠三角核心区、粤港澳大湾区、珠三角滨海城市群、珠江流域构成的粤港澳大湾区"一核一区一群一流域"海岸带生态系统修复新格局。在此基础上提出了粤港澳大湾区海岸带生态系统修复"十条"。以流域作为生态修复治理的基本单元，将影响海岸带生态系统平衡的多种因素进行分类整理，从生态系统整体性和流域系统性出发，坚持水陆联动、陆海统筹，实施以水为核心的山水林田湖草海一体化修复，从而实现粤港澳大湾区海岸带生态系统修复新目标。通过优化湾区海岸带生态环境，维护湾区海岸带生态平衡，提高湾区海岸带生态安全格局，进而促进粤港澳大湾区的可持续发展和生态文明建设。     

闽江流域生境质量时空演变特征与预测研究

流域生境是生物生存和可持续发展的物质基础与环境保障,土地利用变化是影响生境质量的重要因素,分析土地利用与区域生境质量时空演变特征,对区域生物多样性保护与土地可持续利用具有重要意义。以闽江流域为研究区,基于2000-2015年的土地利用空间数据,构建CA-Markov模型模拟2025-2040年现有发展与生态保护情景下土地利用空间数据,利用InVEST模型分析2000-2040年生境质量空间格局。结果表明：（1）闽江流域森林覆盖率较高,现状条件下水田、旱地、针阔混交林、灌木林、草地与湿地面积呈下降趋势,其中草地减幅最大,达44.64%,针叶林、阔叶林、水域、建设用地、交通用地、采矿场与裸地面积呈上升趋势,其中交通用地涨幅最大,达到227.27%;模拟的土地利用Kappa系数达89.09%,模拟结果较好,生态保护情景在未来土地利用格局优化上优势明显。（2）研究期内闽江流域总体呈现较高的生境质量,基本维持在0.82的水平,城乡建设用地区域是生境质量低值的主要分布区,福州与长乐分布有最大的生境质量低值聚集区;生境质量分布与地形条件存在一定相关性,低值区多为海拔较低的区域。（3）2000-2015年闽江流域生境质量总体呈现衰退趋势,且降幅逐期升高,最高达0.24%;现有发展情景下降的趋势未得到有效缓解,生态保护情景下降趋势逐步有效缓解,同时生境质量为优等的栅格数量占比最大,最高达87.42%。（4）闽江流域上中游区域生境水平较下游高,现有发展情景下这种差距出现扩张趋势,生态保护情景下各区域则基本维持住2015年的生境质量水平。研究结果可为闽江流域土地资源可持续利用与生物多样性保护提供科学依据和决策参考,促进区域可持续发展。     

粤港澳大湾区生态系统健康时空变化及其对城镇化的响应

区域生态系统健康评价是获取区域生态系统状况的重要手段，对生态保护和恢复具有现实的指导意义。研究从人类与生态系统耦合角度出发，基于生态系统完整性以及人类对生态系统服务的需求，在“活力-组织力-弹性”框架基础上引入生态系统服务供需指标构建评价框架。以粤港澳大湾区为例，分析2005—2018年生态系统健康时空变化特征及其对城镇化的响应。研究结果表明：(1)2005—2018年间，大湾区生态系统健康呈现中部低四周高的空间格局，以好，较好和一般水平为主；从时间变化上来看，大湾区四周山区生态系统健康状况有所改善，而中部地区健康状况则逐渐恶化。(2)大湾区生态系统活力在改善区域生态系统健康中发挥了重要的作用；此外，生态系统服务供需对传统生态系统健康评价结果进行适当修正，生态系统服务供需赤字加剧了中部地区生态系统健康状况的恶化。(3)大湾区生态系统健康与人口城镇化、土地城镇化间均存在显著的空间负相关性，其中，土地城镇化对生态系统健康的负面影响越来越显著，特别是大湾区中部地区。研究以期为生态系统健康评价提供新思路，同时为大湾区生态系统保护与管理提供参考。     

粤港澳大湾区海岸带生态系统保护和修复策略

粤港澳大湾区是我国海岸带高强度开发区域,面临着生态环境质量不高、生态系统受损严重的压力,开展海岸带生态系统保护修复是绿色湾区发展的必然需求。在分析大湾区海岸带基底、生态环境现状及问题的基础上,提出大湾区海岸带生态系统保护修复规划的策略,从以下5个方面构筑粤港澳大湾区海岸带生态系统保护修复规划的体系：一是从陆海污染统筹治理来恢复海域生物生存环境;二是从自然岸线保护、自然保护地体系重构与规范化建设、珍稀濒危物种栖息地保护来加强海岸带生态的保护;三是通过岸线生态修复、典型滨海湿地生态系统（红树林、珊瑚礁、海草床）修复、受损海岛生态修复来构筑生态安全屏障;四是从海堤生态化改造与建设、沿海防护林体系建设和海岸带综合防护工程建设来促进生态减灾协同增效;五是打造智慧海岸带管理服务平台来保障海洋命运共同体健康发展。本研究提出大湾区海岸带生态保护修复策略,期望为大湾区生态建设和环境保护提供参考。     

基于灰色综合关联分析法的粤港澳大湾区生物医药产业效益研究*

生物医药产业是中国医药制造业的第三大产业,也是粤港澳大湾区重点扶持的新兴高技术产业之一。透视产业主营业务收入与各类指标的关联情况是进一步指导粤港澳大湾区生物医药产业建设规划的必要之举。而灰色综合关联分析法是探索指标间关联程度的重要工具。通过多种权威途径获得粤港澳大湾区生物医药产业规模以上企业数量、企业孵化器数量、新增专利数、自然科学基金立项投入总额、非自然科学基金立项数量、产学研合作项数量六大指标数据。采用灰色关联分析法,将所得数据进行建模并求解,得出这六大指标与粤港澳大湾区生物医药产业主营业务收入的关联度。结果显示,规模以上企业数量与粤港澳大湾区生物医药产业主营业务收入的关联度最高,其次为自然科学基金立项投入总额,再次为产学研合作项数量,非自然科学基金立项数量位列第四,企业孵化器数量、新增专利数分别位列第五、第六。因此,谋求粤港澳大湾区生物医药产业的进一步发展应着重从提高规模以上企业数量、重视自然科学基金投入、加强政产学研合作3个层面入手。     

手机信令数据在粤港澳大湾区大气环境风险管理中的应用研究——以江门市为例

粤港澳大湾区是国际化程度、资源整合能力、经济价值和效益都极高的区域，必须高度重视其环境风险问题，避免区域生态系统和人民群众健康受到威胁。人类活动密集区的突发环境事件风险源和受体的涉及面广、来源复杂，利用传统统计数据和技术手段开展的环境风险评价越来越体现出其时效性弱、精准性差的缺点。尝试引入手机信令数据及其模拟分析的人口数据，并将其嵌入到网格化环境风险分析法中，对粤港澳大湾区的江门市大气环境风险进行评估，刻画区域环境风险空间分布特征，精准识别区域环境风险类型。研究方法是在遵循《行政区域突发环境事件风险评估推荐方法》的前提下，通过对比分析统计数据与手机信令数据得到的江门市人口空间分布、大气环境风险易损性及环境风险值，结果表明虽然两者的总体趋势是一致的，但利用手机信令数据得到的环境风险等级结果更精细化、分辨率更高、时效性更强、数据处理更高效。研究表明，基于手机信令数据开展分析显著提高了环境风险评估的风险受体人口分析精度，可为预测及管理区域环境风险提供准确参考，实现突发环境事件应急处置区域具体化、最小化，从而减小应急处理成本。     

新时期自然生态空间综合管控研究——以粤港澳大湾区为例

梳理国内外自然生态空间管控理论得出,针对自然环境症状的管理方式不足以解决自然生态空间的整体性与复合性问题,研究提出综合多学科理论和多种空间管制规则,对全域自然生态空间的多元生态要素进行综合管控是生态空间管控的发展趋势。为探究自然生态空间综合管控的思路,以粤港澳大湾区为例,分析大湾区自然生态空间总体特征和主要城市的管制措施与特色,指出在增长背景下湾区自然生态空间管控中生态保护与社会发展之间存在的关键问题及产生的原因,针对性地提出大湾区自然生态空间管控的目标、层次、手段、部门、主体层面的转变方向,并详细探讨从湾区自然生态空间的生态服务功能、生态空间分级分类、动态管控指标、区域协同联动机制、空间管控权益主体等方面实施综合管控的具体思路,以促进湾区自然生态空间用途管制效力的提升。     

粤港澳大湾区PM2.5时空分布特征及其与气象要素的关系

细颗粒物（PM_2.5）污染不仅是现代社会城市化进程中的痛点,也是城市大气环境研究不可忽略的重要焦点。粤港澳大湾区作为世界级城市群,既是城市区域经济社会文化发展的重要体现,更是国家区域发展战略的重要构成与政策实施落脚点,其生态环境的优劣尤其受瞩目。对1999-2016年大湾区地表PM_2.5浓度栅格数据集进行了时空分布特征分析,其中空间自相关分析选取莫兰指数（Moran''I指数）作为度量;并利用多元线性回归模型探讨研究区内PM_2.5与气象要素之间关系。结果表明：粤港澳大湾区1999-2016年历年PM_2.5浓度呈先增加后减小的趋势,2008年为时间拐点,该时间节点之后空气质量显著提高,且1999、2009、2016三年,年平均PM_2.5浓度相似值趋于聚集分布。冷热点分析结果表明：热点区域集中于湾区行政核心区域范围内;冷点集中于核心边缘区域,空气质量较优。利用皮尔森相关分析最终筛选出实际蒸散量（aet）、太阳辐射（srad）、最低温度（tmmn）、蒸汽压（vap）、饱和水汽压差（vpd）、风速（ws）等6个气象因子,利用回归分析判断影响PM_2.5浓度时空分布的显著因子。结果表明：本研究区太阳辐射与PM_2.5浓度关系呈负相关,该结果与其他城市相关研究有较大差异,最小温度与PM_2.5浓度呈正相关,风速与PM_2.5浓度呈负相关,饱和水气压差与PM_2.5浓度呈正相关。     

基于不透水面的粤港澳大湾区景观格局时空变化

城市不透水面是反映城市化程度和城市环境质量的关键指标,基于不透水面研究城市景观格局演变具有重要的生态意义.利用遥感数据结合景观格局指数探讨了粤港澳大湾区2006-2016年城市不透水面时空演变状况,分析了基于不透水面的景观格局变化规律.结果表明: 2006-2016年,粤港澳大湾区不透水面扩张显著,总面积从12127.69 km²增至20188.87 km²,年增长速率高达806.12 km²·a^-1,并且在珠江东、西两岸分布形成广佛、深莞高密度聚集区.总体上,湾区内不透水面斑块数量明显增多,斑块密度和边缘密度变大,不透水面的优势度越来越突出,不透水面斑块形状趋复杂化,聚集程度降低,整体景观格局呈无序、破碎化、不规则化的趋势.湾区内各城市不透水面的景观格局演变具有明显差异,其中,澳门、香港的不透水面连通性最强,城市景观趋于稳定性、规则化、聚集性;惠州、江门市的不透水面斑块形状复杂,城市景观趋于破碎化.     

城市群生态网络协同构建场景要素与路径分析——以粤港澳大湾区为例

城市群生态网络构建是城市与区域协同发展面临的重要场景之一,合理的生态网络能加强生态源地间的连通性,提高生态系统的生态功能,有效缓解生态环境问题,对保障城市与区域生态安全,提升人类福祉具有重要意义。以粤港澳大湾区城市群为例,以场景为依托开展生态网络协同构建场景要素与协同路径分析,结合景观连通性和形态学空间格局分析方法（MSPA）获得生态源地,并基于最小累积阻力模型识别生态廊道与生态节点,构建大湾区生态网络总体格局,最后从跨区域协作角度探讨城市群生态网络协同构建的潜在路径。研究结果表明：（1）研究区生态网络由40个生态源地、780条潜在生态廊道与892个生态节点构成,生态源地面积1.88万km²,占湾区总面积比例为33%,所识别的生态源地及生态廊道与自然保护区、广东省万里碧道、珠江三角洲绿道网重合程度较高;（2）识别跨区域生态廊道552条,其中,跨越佛山与广州市的生态廊道较多,一半以上的廊道跨越三个及以上城市,跨陆海区域的生态廊道连接了湾区南部主要沿海城市,构成陆海生态网络的关键组成部分;（3）提出城市群生态网络协同构建的潜在模式,应结合生态源地、生态廊道、生态节点等构建主体,分析城市内、城市间生态网络构建过程涉及的协同需求、协同对象,探索差异化的协同路径;（4）以场景为依托识别城市群生态网络构建场景的主题、时空特征、对象、路径和价值,可为进一步开展生态网络协同构建与应用示范过程提供指导。本研究是对城市群生态网络协同建设的有益探索,基于跨区域生态廊道协同构建场景模式的探讨能够为今后进一步探索区域统筹协同机制、实现景观格局协同构建和优化、促进区域生态共建共享提供理论依据。     

基于“空间形态-破碎化-聚集度”的粤港澳大湾区森林景观格局时空演变

森林景观格局的时空演变研究能够帮助理解区域森林变化过程。传统的景观指数方法多以均值为计算结果且空间信息表达不足，基于形态学方法能够从空间上直观辨别景观类型，综合破碎化和聚集度的定量分析有助于进一步认识森林景观格局的演变特征。以1990、2000、2010、2020年粤港澳大湾区土地利用数据为基础，建立基于“空间形态-破碎化-聚集度”的综合研究框架，开展大湾区森林景观格局的时空演变研究。结果表明：(1)近30年大湾区森林形态以核心区为主，森林面积逐渐减少，而2010—2020年减少速率降低，各类型森林斑块均有所恢复；(2)整体破碎化程度较低，中部破碎化地区表现为先上升后下降的变化趋势；(3)聚集度结果表明，距离森林边界500 m内的森林斑块面积最大，约占研究区总面积的30%,而距离大于4.5 km的非森林斑块面积几乎翻倍增加，应重点关注该区域的森林损失。研究有助于全面理解森林景观格局的变化特征，相关结果可为粤港澳大湾区的森林生态修复工程、国土空间规划以及城市可持续发展提供科学依据。     

2000-2030年深港景观格局演变时空分异与趋势对比分析

自然气候条件相近但社会经济制度差异显著的深圳与香港为我国制度探索与经济建设提供了重要窗口,两地的景观格局演变规律与发展趋势将深刻影响粤港澳大湾区的生态文明建设进程。以深港两地三期历史土地覆被数据为依据,应用CA-Markov模型预测了2030年景观类型,采用地学信息图谱、景观格局指数等方法对比了深港景观格局的时空分异特征,并通过地理探测器模型、logistic回归模型等方法,探讨了深圳与香港景观格局变化的驱动机制的异同。结果表明：（1）研究期内,深港两地景观格局变化显著,各景观类型之间互相转移频繁。深圳人造地表景观面积将持续增加,而香港则呈现先减少后增加的趋势;（2）深港两地的优势景观类型仍然是人造地表与林地。两地景观形状将趋于简单,相比于香港,深圳景观在呈现较高多样性的同时具有更为破碎化的特点;（3）夜间灯光所表征的经济发展水平对两地人造地表的扩张影响很大。在政策规划、社会经济水平、自然地理条件等多种因素的综合作用下,两地未来景观发展趋同存异。