基于灾害视角的区域生态安全评价机理与方法——以辽河流域为例

随着人类活动对生态环境形成了巨大压力,频繁且类型众多的灾害构成对生态安全的现实或潜在的巨大威胁。目前人们主要针对确定性因素,基于"压力-状态-响应"(P-S-R)机理框架进行生态安全评价研究,评价结果反映区域总体的安全状态。但是在实际生产生活中人们关注的不仅是确定性因素的影响,还包括不确定性生态隐患因素的影响;不仅关注生态安全的现时状态,而且还关注生态安全未来的发展趋势。生态安全是动态性的,其演变过程、趋势和风险更重要。生态安全是地域性的,具体地域需要具体分析。针对生态安全特点和P-S-R框架研究的不足,研究结合地理科学和安全科学的基本理论,从灾害视角探讨了区域生态安全评价机理与方法:①根据评价对象各组成部分之间的相互关系与相互影响构建区域生态安全状态-隐患综合评价指标体系;②根据多目标决策乘法准则,提出状态-隐患耦合指数评价方法;③针对不同的安全影响要素空间递变特点以及数据的来源途径,探讨了"行政单元-动态格网"交互赋值技术;④以辽河流域为例,基于GIS网格技术进行了生态安全"可视化"空间差异评价。评价结果与实地考察基本一致,说明了这种研究方法具有一定的科学性,为制定区域生态化发展战略和规划提供了决策支持,也为建设生态安全预警系统奠定了基础。     

基于空间统计学方法的广州市生态安全空间异质性研究

系统往往在空间上具有复杂性或变异性,即空间异质性;同时还是由多个层次组成的有序等级整体系统。对此进行的研究与分析是进一步理解生态过程的基础,也是正确认识生态过程及其驱动机制的前提。基于广州市生态安全的数字评价图,对生态安全进行空间统计学分析,包括空间自相关系数及其对不同分级数的效应、生态安全半方差的空间异质性、时间动态以及方向分异特征等,有利于识别其形成与发生变化机制,多层次探讨区域生态安全的主要影响因子。广州市生态安全空间异质性的主要特征为:区域生态安全的空间差异明显;中心城区生态安全程度最低;增城生态安全程度最高,但时间变异最大。空间自相关系数对分级数具有明显的响应;这种响应特征还表现为时间分异。半方差分析表明广州市生态安全空间结构具有区域、时间与方向分异性,且以区域空间异质性最为重要,揭示出广州市发展经济与保护环境的双重特性。     

熵权模糊综合评价法在城市生态安全评价中的应用

为了拓新城市复合生态系统生态安全评价方法的研究,根据压力-状态-响应模型,构建了一个有3个要素和33项具体指标的城市生态安全水平度量的指标体系,并运用客观的熵权法赋权、模糊综合评价法以及划分的等级标准对我国5个经济发达城市的生态安全水平进行量化分析.结果表明,苏州市和北京市对“较安全”级别的隶属度最大,分别为0.376和0.286;深圳市、上海市和广州市则处于“临界安全”状态.另外,深圳市具有较大的系统压力,苏州市的系统状态和系统响应表现最优.与其它评价方法相比,该方法评价过程简易,结果定量和相对客观可信.     

基于LUCC的城市生态安全研究进展

近代工业革命以来特别是二战以后，世界范围内城市化发展迅速，受城市化驱动的土地利用／覆盖变化（Land use／cover change，LUCC）及其环境影响越来越突出，不仅对城市生态安全产生了危胁，甚至在区域和全球尺度上影响生态系统的结构与功能，成为当今地球生态系统平衡与人类社会可持续发展的研究热点。尽管LUCC与城市生态安全态势有密切联系，然而目前研究中对土地利用变化的驱动机制较为侧重，涉及LUCC对城市生态安全影响的研究文献仍很缺乏。从城市生态安全的概念辨析入手，评述了国内外LUCC与城市生态安全响应研究的进展，将相关研究分为两个阶段：即定性和（半）定量研究阶段。指出了现有研究在理论体系与研究方法在指导实践中的不足之处，即：（1）基于LUCC城市尺度的生态安全研究的理论体系尚不成熟，目前的研究多未结合研究区域LUCC的动态特征对城市生态安全状态进行评价，因而也难以应用于指导城市生态建设实践；（2）目前的城市土地利用的生态影响实例研究中仍很缺乏采用数学模型、地理信息系统（GIS）、环境影响评价（EIA）、生态风险评价技术（ERA）及政策仿真等手段进行动态化的、多场景（Multi-Scenarios）模拟分析的综合运用，也缺乏对这些研究方法在实践中的应用的比较研究；（3）缺乏从土地利用动态监测、驱动力机制、生态响应等方面进行区域生态安全演变及调控的综合研究，现实指导意义有限。在上述工作的基础上，探讨了此研究领域未来的发展方向，即：（1）实现不同研究尺度的紧密结合；（2）多种研究方法的集成运用；（3）基于多学科知识体系的评价方法与指标体系的明细化与合理化。     

城市生态安全及其动态评价方法

城市生态安全是人类生存和发展的一个重大课题。当前,城市生态安全正严重威胁着城市的可持续发展。全面了解城市生态安全状况是维护城市持续发展的基础。而城市生态安全的研究仍处于起步阶段,在吸取现有的国内外相关研究成果的基础上,探讨了城市生态安全的内涵和动态特征,分析了城市生态安全问题。对城市生态安全的评价方法进行了研究,提出了城市生态安全状态评价的指标体系和评价模型,趋势分析模型,以及基于状态评价与趋势分析的城市生态安全动态评价方法。     

土地利用生态安全格局研究进展

土地生态安全格局研究不仅可以为有效解决水土流失、土壤退化等区域生态安全问题提供新的思路，而且对提高区域土地生态系统的安全性和可持续性具有重要的现实意义。从土地利用生态安全评价、面向生态的土地利用格局和土地生态安全格局构建方法3个方面，综述了土地利用生态安全格局的研究现状和最新进展，并对今后的研究方向进行了展望，以促进土地生态安全格局研究的继续深入开展。提出近期的研究重点主要包括：（1）面向生态安全格局设计的生态安全评价方法与模型；（2）不同类型生态脆弱地区的土地生态安全格局；（3）土地生态安全格局的空间显示模型；（4）区域土地生态安全格局情景模拟。     

突变级数法在厦门城市生态安全评价中的应用

针对港湾快速城市化地区存在的潜在突变特性，基于P-S-R(压力-状态-响应)框架和突变级数法，构建了评价城市生态安全的突变模型，并对1996—2006年厦门城市生态安全进行了评价.结果表明：1996—1998年，快速城市化对厦门市区域生态安全的影响不大，研究区生态安全状况呈上升趋势；1998—2001年，由于大范围高强度的填海造地、人口激增等生态干扰远远超过了生态系统自身的修复能力，导致厦门城市生态安全状况呈快速下降趋势；2001—2006年，厦门城市生态安全整体水平回升，主要受其海湾型生态城市重大战略转变的影响；2006年，研究区系统压力安全级别为Ⅲ，说明厦门市还存在着生态安全隐患.突变级数法反映了单一指标极值情况对生态系统突变的影响，弥补了现有方法在此方面的不足，它既减小了权重赋值的主观性，又避免了主观判断安全标准的不确定性，可准确地反映城市生态安全的发展趋势.     

基于投影寻踪的城市生态系统健康评价

掌握城市生态系统的健康水平,对城市实施可持续发展具有重要意义.采用一种新型的多指标数据处理方法-投影寻踪模型,选取典型指标,利用基于实数编码遗传算法优化求取最佳投影方向,对广州市2000年、2005年的城市生态系统健康状况进行评价.评价结果表明:2000年,广州市对应的等级值为2.95,处于亚健康状态,符合其客观状况,该结果与采用模糊综合评价法所得结论一致;2005年,广州市对应的等级值为3.48,仍处于亚健康状态,但其等级值大于2000年的数值,等级值在增大,表明经过5a的建设,广州市的生态系统健康状况在不断好转.此外,与模糊综合评价法相比,该模型能精确地刻画出生态系统的具体健康水平,具有较高的评价精度和区分度.     

基于物元模型的鄱阳湖生态经济区土地生态安全评价

基于2001-2007年的相关数据,借助物元模型对鄱阳湖生态经济区的土地生态安全状况进行研究.结果表明:2001年鄱阳湖生态经济区土地生态安全状况为较安全状态,2002—2004年处于临界安全状态,2005年下降为不安全状态,2006年后土地生态安全状况有所好转,处于临界安全状态.表明利用物元模型进行区域土地生态安全评价是可行的,具有计算简便、意义明确、评价精度高等优点,为土地生态安全评价提供了另一种途径.     

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3S技术的广州市生态安全景观格局分析

生态安全已经成为国家安全的组成部分,成为区域、国家可持续发展研究的重要内容.基于生态安全的数字评价图,从生态安全的等级配置和空间结构的角度,分别运用景观指数和半变异函数的方法探讨广州市生态安全的景观格局与动态特征.景观指数法分析结果显示,广州市生态安全现状以一般安全为主,生态安全曾在1995年受创,但其总的趋势良好;从景观破碎化、形态复杂性以及景观多样性来看,生态安全的时间与空间分异明显.变异函数的结果表明,生态安全的可预测性高,研究区生态安全可能存在等级结构.     

城市化进程中广州市景观格局的时空变化与梯度分异

以广州市为研究对象,利用1985、1990、1995、2000和2004五期遥感影像,研究了广州市20年来景观空间格局的时空变化特征.结果表明,广州市1985～2004年间景观格局变化明显,斑块数和斑块密度增加,斑块的形状更加不规则,景观结构更加复杂,景观各指数的动态变化反映了景观格局明显分异变化的特征,但变化速率、强度和发展态势在全市和不同行政区表现出梯度变化特征.番禺区受城市化过程和人类活动的干扰主要发生在1990年以后,花都区的重要城市化过程主要发生在1985～1995年间,但整体受干扰程度和幅度相对小.增城和从化的景观组分变化主要发生在1990～2000年间,城区受城市化过程影响表现出的趋势和整个研究区最相似,表现为受城市化干扰程度大、城市化过程时间长、开始时间早等特点,表明不同分区的景观格局呈现出不同的时空变化特征.     

北京西南地区区域生态安全评价

根据陆地表层气候-植被-土壤自然综合体的地带性分布规律,综合区域自然环境背景、生态系统稳定性、景观结构和外界干扰4个方面,以地理信息系统和模糊数学作为支撑,构建了区域生态安全评价指标体系和评价方法,并依据北京西南地区近30年来的气候、土壤等背景数据,计算了整个区域2004年的生态安全指数．结果表明：北京西南地区中部及西部山区、浅山区的区域生态安全程度较高,南部及东南部平原地区的区域生态安全状况较差;山区的各种采矿行为已经影响了北京西南地区西部山区的生态安全,必须采取一定的关停措施．对北京西南地区的案例研究表明：该评价方法可以克服目前区域生态安全评价中存在的问题,评价结果能够反映区域生态问题和区域各个局部位置的生态安全状况．     

Regional Eco-Security Assessment Based on the Perspective of Complex System Science: A Case Study of Chongming in China

The objective of this study is to evaluate eco-security of Chongming in China and identify eco-security grades of the relevant subareas. In addition, the study aims to put forward the framework for a regional eco-security assessment system that is suitable for the analysis and evaluation of a man–land complex ecosystem. From the perspective of complex system science, this study puts forward the ANP-PRS-SENCE framework for a regional eco-security assessment. Based on the framework, a compressive assessment index system and a spatial variation assessment index system for Chongming's eco-security were established. Additionally, the eco-security threshold of Chongming was determined through the approach of system dynamics simulation. The assessment results show that in recent years the comprehensive score of eco-security has been on a gradual rise. With respect to the second-grade indices, the ecological risk and ecological protection indices are still relatively low. Therefore, in order to reduce the ecological risk, ecological construction needs to be strengthened and management measures need to be improved. The spatial variation assessment of eco-security shows that although the eco-security levels of most subareas remain between 0.3 and 0.6, regional variations are still quite obvious.     

广州市畜禽养殖业污染空间分布研究

基于广州市畜禽养殖场畜禽养殖量数据,采用排泄系数法和分区统计,估算广州市畜禽养殖污染物产生量及其空间分布特征,探讨畜禽养殖污染物流失对水体环境的影响。研究结果表明:(1)广州市畜禽养殖业分布呈明显的圈层结构,畜禽养殖场呈现围绕中心城区的环状分布,城郊区县是畜禽养殖业的分布重点。(2)广州畜禽养殖场污染物流失总量较高,尤其是近郊区县污染物流失严重。(3)畜禽养殖污染物对流溪河、东江、增江、西航道等水体造成影响。针对广州市畜禽养殖业发展现状和空间分布特征提出畜禽养殖业污染防治对策,为行业污染防治和环境管理提供科学依据,为区域畜禽养殖业可持续发展研究提供参考。     

城市群生态安全格局构建:概念辨析与理论思考

城市群是城市发展到一定阶段通过城市间物流、人流和能流高度融合而形成的区域性复合生态系统，如何保障城市群生态安全与健康发展成为当前关注的热点问题。本研究系统分析了生态安全、城市生态安全与城市群生态安全的内涵。认为狭义上城市群生态安全侧重于城市群内部生态空间优化和生态系统服务功能提升，重点关注城市群地区生态用地空间优化与"三生空间"（生态、生活及生产空间）的合理布局。广义上的城市群生态安全不仅需要考虑城市群内部生态系统结构和功能协调及其生态系统服务的供需平衡，也需要从区域尺度考虑城市群与其他区域之间的协调关系。城市群生态安全格局构建的目的则是保障城市群内部区域一体化协调发展，满足人们日常生活的基本需求，实现城市群与区域之间物流、能流和人流的有序流通。在城市群生态安全格局构建时，除了遵循生态安全一般性原则外，还需要遵循以下原则：①生态系统服务供需平衡尺度效应；②生态安全保障的阈值效应；③生态安全格局的空间联动效应。最后文章提出了城市群生态安全格局构建的基本思路和技术路径。     

基于生态系统服务供需的城市群生态安全格局构建框架

近年来,生态系统服务供需失调引发了一系列问题,诸如城市热岛、生态用地流失、环境污染、生物多样性减少等生态风险问题,已成为威胁生态安全、制约社会经济可持续发展的重要因素,因此维持生态系统服务供需平衡是生态安全健康发展的保障和关键。梳理了生态系统服务评价、生态安全格局构建的研究现状,指出了存在的不足,同时构建了基于生态系统服务的城市群生态安全格局基本框架,并提出了生态安全格局未来的研究重点:城市群区域和城市内部生态系统服务的多尺度综合评价、城市功能区的划分及对生态安全的胁迫作用、生态过程与生态系统服务与生态安全的耦合、基于生态系统服务流的生态安全格局构建、模拟和优化。通过耦合社会经济数据、卫星遥感数据、城市地图大数据,评价城市内部和外部不同尺度的生态系统服务,保障城市群生态系统服务流畅通传输,实现城市群生态安全格局评价和优化。     

基于大气辐射校正的广州市植被覆盖度遥感估算

植被覆盖度是描述生态系统的基本参数,也是进行生态系统健康与安全评价的重要生态参数.基于1990、1995、2000和2005年4个时相的TM遥感数据源,以广州市为研究区域,运用减少大气辐射影响的植被指数计算模型,通过非监督分类及图像空间模型运算,修正了大气辐射校正参数,建立了植被覆盖度与校正植被指数的模型,估算了不同时期内广州市的植被覆盖度.结果显示,广州市植被覆盖度在1990—2000年的10年内持续下降,从2000年开始呈上升趋势,符合广州市的经济发展与环境建设实际.所建立的模型适合于区域植被覆盖度动态变化研究,且在植被覆盖度的动态变化特征研究方面有较大优势,其结果适于进行城市生态环境质量与动态评价.     

快速城市化地区景观格局梯度动态及其城乡融合区特征——以广州市番禺区为例

以快速城市化的广州市番禺区为研究样区,通过解译1990—2008年4期Landsat TM影像得到研究区土地利用/覆被数据.选取景观类型水平和景观水平上的景观指数,采用景观格局与梯度分析相结合的方法,研究快速城市化地区景观格局的梯度变化及其城乡融合区特征.结果表明：研究区景观格局动态变化显著,在城市化缓冲带上具有典型的城乡融合区特征,城市景观逐年增加且向外围扩展,而农业景观破碎化严重.斑块密度、蔓延度、景观多样性等指数在城市化梯度上表现出明显的规律性,景观指数峰值出现在距离城市中心4～6 km的梯度带上.时间序列上的景观格局数据体现了不同梯度带上景观动态的差异,城乡融合区景观格局具有斑块形状复杂、景观多样性和破碎化程度高、景观动态变化剧烈的特点.景观指数的峰值逐年向外推移,城乡融合区有逐渐向外发展的趋势.探讨了城乡融合区景观格局时空演化的一般特征及其驱动因素,对区域土地利用政策和可持续发展规划具有指导意义.