基于粒度反推法和MCR模型的海南省东方市景观格局优化

景观格局优化是生态系统健康和生态安全的重要保障措施。以海南省东方市为研究区,采用粒度反推法和MCR模型,从增强生态系统整体连通性的角度,对东方市景观格局进行了优化,并提出了具体的优化措施。结果表明:1800 m粒度景观组分为东方市的最优景观组分结构,东方市有生态源地12个,需新增生态景观斑块32块;生态源地的分布趋势为西北部数量多但规模小、东南部数量少但规模大,主要受人为干扰的影响;结合景观类型、生态阻力相互影响和坡度构建了生态阻力面,以更好地表达生态阻力的实际情况;显、隐性生态阻力面存在明显差异,反映出生态薄弱区域;东方市有生态廊道23条、生态节点30个,根据景观基面和功能对廊道和节点进行了分类,并提出相应的建设措施;从生态安全的角度对生态廊道进行了风险评估、对生态节点进行了热点分析,确定了生态建设的重点和顺序;景观格局优化将显著提高东方市生态系统的整体连通性,优化结果可为东方市生态环境建设提供科学依据。     

基于粒度反推法的景观生态安全格局优化——以海口市秀英区为例

景观生态安全格局优化是改善生态环境、促进人与自然和谐发展的有效途径。为给海口市秀英区生态环境建设提供科学依据和景观生态安全格局优化方法改进提供参考,提出了粒度反推法和生态阻力面综合构建法,结合GIS技术和最小耗费距离模型探讨了海口市秀英区景观生态安全格局优化途径。结果表明:(1)400m粒度生态景观组分是秀英区生态源地选取的合适参照,秀英区有生态源地18块、生态廊道17条、生态节点11个,新增生态源地建设的参考规模为38.5hm2,生态源地的生态服务极限距离为800m,需将现有的11块非生态景观类型斑块转换为生态景观类型,总面积20.26 hm2。(2)粒度反推法能为生态源地选取提供客观参考,在生态源地选择方面比传统方法具有更强的理论基础和客观性,解决了客观选取生态源地的问题。(3)综合生态阻力面能对生态阻力的实际情况进行较好地模拟。显、隐性生态阻力面之间存在显著差异,能反映生态系统中潜在的生态薄弱点,这些生态薄弱点往往是容易被忽略而又需要重点建设的区域。     

三峡库区生态屏障区景观格局优化——以重庆市江津区为例

三峡库区生态屏障区是全国生态安全体系的重要组成部分,以景观格局优化为切入点构建区域生态安全格局是国内外研究热点。以江津区为例,在GIS的支持下,运用粒度反推法和最小耗费距离模型模拟生态流的空间运动,以确定对区域生态安全有关键意义的景观格局构成要素及空间分布,分别从生态源地、生态廊道和生态节点3个方面构建"点—线—面"空间生态网络,增强区域生态系统的整体性和连通性,为江津区景观格局优化及生态服务功能的提升提供参考。结果表明:(1)200 m粒度时生态源地具有最佳连通性,此时有生态源地10个,总面积约6.06×10~4hm~2,新增生态源地14个,总面积0.01×10~4hm~2。生态廊道22条,生态节点24个;(2)粒度反推法能较好地克服生态源地选择的主观性;(3)最小耗费距离模型能将生态功能和过程有机结合,克服数学模型不能将生态过程空间化表达的弱点。     

基于景观生态学原理的生态网络构建方法比较与评价

构建良好的生态网络是国土空间生态修复的重要内容,对保障区域生态安全,提高景观连通性、保护生物多样性具有重要意义。基于景观生态学原理,遵循“生态源地识别-综合阻力面构建-生态网络生成”基本模式构建区域生态网络是相关研究的主流做法。但该模式内部各环节所依赖的理论基础差异较大,相应的细化思路方法多元,考虑到尺度特征和景观的空间异质性,综合评估不同方法组合下研究结果的差异对深化原理认知和有效指导实践都具有重要意义。考虑到采用景观生态学原理构建生态网络中各环节技术方法的差异性,选取生态源地识别的4种方法、综合阻力面构建的2种方法以及生态网络生成的2种方法,分别基于最小累积阻力模型和电路理论对比两个视角,通过方法组合形成相应的生态网络并进行对比分析。研究结果表明：(1)由于原理差异,各环节下不同方法的分析结果具有显著差异,主要表现在生态源地的数量、面积和空间分布;阻力面高阻力值分布状况;以及生态廊道、生态节点的数量与格局特征等方面;(2)在基于最小累积阻力模型原理的对比方案中,构建包含Harary指数、整体连通性指数、可能连通性指数、成本比、网络密度、效能鲁棒性和廊道密度7个指标的评价体系,对该方...     

基于最小累积阻力模型的自然保护区网络构建与优化——以秦岭地区为例

构建自然保护区网络并探讨保护成效最大化,逐渐成为生物多样性保护研究的热点。本文以秦岭为研究区域,通过生态脆弱性、生态系统服务重要性、生物多样性丰富度和气候变化评价划分生态源地,选取海拔、坡度、土地利用等8个阻力因子作为生态约束条件建立阻力面,基于最小累积阻力模型计算生态源地的最小累积阻力面,并结合现有自然保护区体系进行保护空缺分析、确定生态廊道、辨识生态节点,构建和优化一个空间明晰的自然保护区网络。结果表明:秦岭地区生态源地面积为25088.84 km2,占总面积的24.66%,较低阻力区面积最大,占区域总面积的25.06%。结合现有自然保护区体系进行保护空缺分析,构建出由点、线、面交织的自然保护区网络,包括38个生态节点、40条生态廊道、1个较大的生态源区和若干个小面积源区。以期为该区域生物多样性保护规划和自然保护区建设提供科学依据。     

郑州大都市区生态网络构建及格局优化

快速城市化进程致使生态环境的保护和优化问题日益突出,构建生态网络体系、规划引导生态价值和高效利用景观效应,对区域调节生态空间、促进当地可持续发展具有重要意义。以郑州大都市区为例,基于1980—2020年8个时间节点土地利用数据,运用ArcGIS、Guidos Toolbox和Conefor等工具,通过未来土地利用变化情景模拟预测未来土地格局、形态学空间格局分析识别景观要素、最小累积阻力构建综合阻力面、引力模型计算生态引力、水文分析创建阻力路径和网络结构评价等,判别研究区生态源地、生态廊道和生态节点,构建具有较高结构完整度的生态网络。结果表明：在研究区的9个源地中,黄河流域生态源地连接网络东西部大型集中源地,其余源地坐落于研究区东北、东南及西南部,整体半环绕郑州主城区分布;最小成本路径共163条,生态廊道共58条,其中,一、二、三级廊道分别为10、19和29条,以沿黄河流域、“三横三纵”和“点-轴”形式分布为主;研究区内共判定生态节点70个,并划分为战略点、自然生态点及人工环境点,分别为10、27和33个,其分布于各个源地核心和廊道交叉等关键性节点位置。生态网络包含研究区所有景观要素,并...     

武汉城市圈生态网络时空演变及管控分析

武汉城市圈正历经城乡发展转型升级和空间格局调整，生态用地受到一定挤压和切割占用，生态系统功能和景观生态格局受到一定程度的扰动，为贯彻生态文明建设和绿色低碳环保发展的要求，构建以生态廊道、生态节点所组成的整体城市圈的生态网络空间体系。基于形态学空间格局方法和最小累积阻力模型构建4个时期（1990、2000、2010和2018年）的生态网络，利用景观连通性指数和重力模型对源地和廊道进行重要性评价，并提出武汉城市圈生态网络管控的建议。结果表明：（1）1990-2018年，武汉城市圈生态源地总体上表现为逐渐减少的趋势，从16个减少为10个；从空间上看，大型源地斑块并未发生变化，主要分布在研究区南部和北部，林地和水域是生态源地的主要组成景观，但细碎斑块大量减少对区域生态网络具有较大影响。（2）4个时期研究区的生态廊道分别为66条、120条、99条和45条，廊道数量呈现减少的趋势；重要廊道主要分布在研究区北部和东南部，对南北之间的物质和能量交换具有重要作用。（3）景观连通性南北高东西低，中部地区受人类活动干扰综合阻力大，东西部生态节点较少，物种迁移阻碍较大。（4）通过建设踏脚石、修复生态断裂点和廊道差异化保护策略以增强区域景观连通性，促进生物多样性保护，提升生态网络的稳定性。"两型社会"试验区设置后武汉城市圈生态网络水平呈现优化态势，但生态源地之间的相互作用关系还有待增强。研究结果为城市圈未来的国土空间规划和重要生态系统保护和修复工程提供科学参考。     

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MSPA和MCR模型的秦岭(陕西段)山地生态网络构建

快速的城市化发展破坏了生境斑块的连通性,而在应对此环境变化中,从斑块层构建区域生态网络的研究不足。本研究以秦岭(陕西段)为对象,采用形态学空间格局分析(MSPA)辨别生态源地,利用最小阻力模型(MCR)提取潜在生态廊道,构建秦岭生态网络;基于重力模型对生态网络内部斑块的重要性进行分级,并分析了网络的结构特征及景观构成。结果表明: 秦岭(陕西段)生态网络由10个生态源地、45条潜在生态廊道和38个脚踏石构成,生态源地总面积29686.15 km²;网络闭合度(0.11)、线点率(1.18)、网络连接度(0.42)、成本比(0.99)综合表明,网络结构中潜在生态廊道和生态节点的连通性较好,而源地间的连通程度低,构建网络的成本较高;重要生态廊道主要由林地、草地、耕地等景观类型构成,其中,林地面积最大,为571.00 km²,约占廊道总面积的89.2%,景观结构良好;在生态网络中应加强保护生态源地,优先建立并保护重要生态廊道和生态节点。研究结果可为秦岭生态环境保护与高质量发展提供科学的参考和依据。     

珠三角城市群景观生态格局评价与优化

景观生态格局评价与优化对珠三角城市群森林质量精准提升与城市高质量发展具有重要的理论指导意义。本研究基于2021年森林资源管理“一张图”数据和数字高程模型数据,采用形态空间格局分析与最小累计阻力模型方法,对珠三角城市群景观生态格局进行评价与优化。结果表明：珠三角城市群可作为生态源地的斑块共435861块,面积为7346.60 km²,占珠三角面积的13.4%,通过面积与斑块重要性指数选取30个斑块作为研究区的生态源地,面积为2792.59 km²,占珠三角面积的5.1%。珠三角城市群整体自然环境优秀,生态阻力等级较小,外围生态阻力低,核心生态阻力高,林分类型与景观格局仍有较大调整空间,需通过调整林分树种组成与空间分布的方式进行优化。以30个生态源地、103个重点生态廊道和95个生态节点优化珠三角城市群生态网络,优化后的可能连接度指数和整体连接度指数提升率分别为297.5%和695.1%。优化结果能有效连接各生态源地,扩散生态源地的生态服务功能。     

疏勒河流域景观生态风险评价与生态安全格局优化构建

以疏勒河流域为研究区域,利用RS和GIS技术,建立基于景观格局的景观生态风险指数,分析研究区域内景观生态风险的时空变化特征和聚集模式。利用最小累积阻力模型,以自然保护区、水域、林地等作为生态"源地",以生态安全水平、海拔和坡度作为阻力因子生成阻力面,构建流域生态安全格局,识别潜在廊道和节点,建立优化后的生态安全网络。结果表明:疏勒河流域北部的生态风险高于南部,生态风险水平在30年间有所改善,1980—1995年生态风险等级退化的区域主要位于流域西南部和东部;1995—2010年等级退化的区域面积小于1980—1995年。景观生态风险指数在空间上呈正的自相关性,30年间空间自相关程度有所减弱,空间趋同性逐渐降低。优化后的生态网络将生态源地、潜在廊道和节点等景观组分结合,充分利用已有的河流水系,打通廊道,避开城镇工矿用地和交通干线,并在生态脆弱区设置关键点作为物种扩散的"踏板"。     

基于景观生态风险评价的涪江流域景观格局优化

以流域为尺度进行景观生态风险评价以及景观格局优化，有利于为流域生态系统服务的提高和人类活动管控提供科学依据。以涪江流域为研究区域，从"自然-社会-景观格局"3个维度选取10个评价因子建立评价指标体系，采取空间主成分分析法（SPCA）对流域景观生态风险进行综合评价，再基于生态风险评价的结果和生态源地利用最小累积阻力模型（MCR）和网络分析等方法实现流域景观格局优化。研究结果表明：①涪江流域景观生态风险等级在空间分布上呈西北部高于东南部地区，主要是受自然和景观格局因子影响较大。②涪江流域所面临的生态风险问题较为严重，生态风险等级为中度及以上的区域面积总和为25596.51 km²，占研究区总面积比例的65.35%。③生态源地以林地和水域为主，面积为11194.28 km²，占流域总面积比例为25.58%。④构建生态廊道共41条，总长度为5229.04 km，其中原有廊道29条，新添廊道12条，提取生态节点53个；利用网络分析形成了以主廊道为"中轴"，构建的生态廊道为"辅助"，提取的生态节点为"枢纽"的较为完整的网络生态结构。对研究区景观格局优化前后的连通度进行对比，优化后的整体景观格局连通度得到较大幅度提升。     

东江源区陆域生态网络构建与评价

构建生态网络,加强破碎生境间的连接是生物多样性保护的重要措施之一。本研究以江西东江源区为研究区,利用最小累积阻力模型构建生态网络,并利用整体连通性指数、可能连通性指数以及形态学空间格局分析方法对生态网络的连通性和景观功能进行评价。结果表明:东江源区生态网络由15个生态源地、14条重要生态廊道和9个踏脚石组成;本研究所构建的生态网络能够提升东江源区生态源地间的连接度,提高绿色景观的完整性。研究结果可为东江源区生态网络的构建提供指导。     

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。     

基于生态功能强度分析的滩涂围垦区景观格局优化

滩涂匡围与开发对沿海地区景观格局与生态过程产生着重要影响。以江苏沿海典型围垦区东台市为研究区,基于3S技术,运用累积阻力模型,结合景观格局特征和生态服务价值,分析了生态功能的空间分布,并采用构建源地、生态廊道和生态节点等方法进行景观格局的优化设计。结果表明:东台市在长期大规模围垦背景下,出现景观破碎化、连通性降低等问题,研究区景观生态功能强度总体上由东向西逐渐变弱;基于最小累积阻力模型的生态功能空间分析是定位生态源地和分析生态流运行的关键;源地保护、廊道构建和节点强化等主要优化措施可以为生态功能改善提供指导方向。本研究可为东台市相关部门有针对性地开展围垦区生态保护工作提供科学决策依据。     

基于景观分析的西安市生态网络构建与优化

生态网络能够连接破碎的生境斑块、增加景观之间的连接性,对应对城市化引发的景观和生态问题具有重要作用。本研究以西安市为例,运用景观格局指数和形态学空间分析等方法在景观格局现状分析的基础上构建了生态网络,并利用重力模型评估了网络结构,最后提出优化策略。结果表明: 西安市景观丰富度较高,但景观状况南北区域差异明显;生态源地主要分布在南部和东部,北部和中部综合阻力值高、连接度较低;生态廊道分布不均,基于水文分析得到的辐射道可以对生态廊道起到补充作用;通过新增生态源地、补设踏脚石及修复断裂点对生态网络进行优化,可改善生态源地分布不均、部分区域生态廊道过长及道路网阻隔等问题,提出的优化策略可为西安市城市规划提供参考。     

渭干河-库车河绿洲景观生态安全时空分异及格局优化

渭干河-库车河绿洲(以下简称渭-库绿洲)是我国西北干旱区典型的荒漠绿洲区,维护其生态安全,是实现绿洲可持续发展的重要保障。以1997年、2006年及2016年3期Landsat TM影像数据为主要数据来源,构建渭-库绿洲景观生态安全评价模型,对近20年来研究区的景观生态安全时空特征进行分析。利用最小阻力模型,以水域、林草地为生态源地,将生态安全水平、海拔和坡度作为阻力因子生成最小累计阻力面,划分生态功能区,识别生态廊道和生态节点,从点、线、面综合视角进行景观格局优化。结果表明:(1)1997—2016年渭-库绿洲生态安全区域面积呈波动变化,相对安全区域面积在不断增加,临界安全、敏感和风险区域面积呈减小趋势,景观生态安全度在空间分布上由高到低呈内向外扩展的态势。(2)研究区景观生态安全的Moran′s I值分别为0.6479、0.7049、0.6587,景观生态安全值的空间集聚性呈先增加后降低的趋势;局部空间自相关主要以高-高聚集和低-低聚集类型为主,呈现出"同质聚集、异质分离"的特点。(3)景观格局优化中选取的生态源地占绿洲总面积的12.76%,构建的绿洲生态廊道基本贯穿整个研究区,关键廊道连接了绝大多数的绿洲生态源地,辅助廊道是连接没有与关键廊道连接的源地之间的通道,识别的生态节点主要分布在绿洲生态廊道的薄弱环节处,共计36个。将划分的生态缓冲区、生态连通区、生态过渡区、生态边缘区5个功能区和生态源地、生态廊道及生态节点景观组分相结合,并提出优化建议,以期为维持及进一步改善该绿洲生态环境提供科学依据。     

基于生态系统服务供需的雄安新区生态网络构建与优化

城市生态网络构建是城市生态系统服务有效发挥作用的保障,构建完善的生态网络对于城市生态格局的优化具有重要的意义。结合雄安新区总体规划,通过雄安新区生态系统服务供给、需求两个层面识别生态源地。基于源地-缓冲区-廊道-节点框架,构建新区生态网络。其中,基于生态源地与城镇用地驱动因子,运用最小累积阻力方法得到累积阻力差,构建新区三生空间布局。根据成本距离分析和路径分析,结合雄安新区规划绿带分布,生成生态廊道,并在廊道与廊道交汇点、重要生态功能与脆弱的关键点以及道路轨道交汇点识别生态节点。得出：（1）新区生态源地主要位于白洋淀、公园绿地与其他绿地,分为水域生态源和林地生态源两类生态源地,面积总共728 km²。城镇源地主要位于新区东部容城县与雄县城区以及一些零星的农村居民点区域,面积为166 km²。（2）在新区三生空间布局下,加强生态廊道的构建,提升生态源地之间、生态源地与城镇源地之间的连通性,新区生态廊道主要依赖河流廊道和林地廊道两种类型。（3）在新区未来生态网络的建设中,需要重点关注河流廊道交汇点、河流廊道与城区的交汇处、交通道路与生态用地交汇处等的生态节点的建设及其生态功能的提升。     

中-老交通走廊核心区生态廊道构建与关键节点识别

中-老交通走廊建设在促进中国与东盟国家互联互通的同时,也会对区域生态安全造成巨大压力;构建生态廊道对于修复破碎景观、保护生物多样性具有十分重要的意义。基于"源地-廊道-节点"的研究框架,结合生态系统服务、景观连通性和生态敏感性3个指标划分生态斑块等级,综合考虑生态斑块等级和中-老交通走廊核心区重点保护物种活动特性识别重要生态源地,利用DMSP/OLS夜间灯光数据改进基于地类赋值的基本生态阻力系数,运用最小累积阻力模型判定生态廊道走向,并结合水文分析方法和Google Erath判定关键生态节点。研究表明:①中-老交通走廊核心区生态源地面积为20243.74 km~2,占研究区总面积的14.13%,以林地、灌木为主要土地覆被类型,主要分布在云南省的普洱市以及老挝的琅南塔省和乌多姆塞省。②生态廊道总长度为3645.81 km,其中关键廊道长度为1397.78 km,主要分布在普洱市和乌多姆塞省,生态廊道与生态源地大致构成了一个环形闭合区域,能够有效促进生物物种迁徙和物质能量交流。③关键生态节点中战略点有5处,断裂点有9处,暂歇点有16处。     

基于生态网络的江苏省生态空间连通性变化研究

经济社会高速发展背景下,人类土地利用强度加大,部分地区生境斑块趋于破碎,生物交流通道趋于阻断,研究生态空间连通性变化,有针对性的进行保护和修复,对区域可持续发展意义重大。研究以江苏省为例,采用形态学空间格局分析（Morphological Spatial Pattern Analysis,MSPA）方法分析景观格局变化并识别重要生态源地破碎与新增情况,利用最小累积阻力（Minimum Cumulative Resistance,MCR）模型构建生态网络并分析生态空间连通性。研究选取整体连通性指数量化斑块/廊道的相对重要性;结合生态网络结构,具体分析廊道连通性的变化、原因及其影响;并运用电路理论、障碍改善方法识别廊道维护与疏通关键点,提出生态网络保护和修复建议。研究结果表明：（1）2000-2015年,江苏省生态网络呈现西密东疏的格局,局部地区生态节点破碎12处,新增5处,源地斑块整体趋于破碎;（2）新沂市马陵山风景区等6处节点的破碎使北部生态网络多条廊道结构功能下降,亟须修复;（3）因沿河防护林及道路林网建设,中部网络与北部网络间廊道连通性有所改善,但缺乏中间节点;（4）丹阳市打雁山丘陵节点的破碎使南部网络与长江湿地间联系削弱,宁镇山脉的结构重要性相对凸显;（5）东部沿海滩涂节点与其他节点间的联系尚处于薄弱状态,有待改善;（6）建议修复生态节点7处,新增生态节点7处,建设踏脚石44处,维护廊道关键点18处,疏通其中5处。