城市边缘区生态承载力时空分异研究——以甘井子区为例

以大连市甘井子区为例,利用1998年的土地利用数据和2003年、2007年、2013年的SPOT5遥感数据等多元数据,运用状态空间表征生态承载力量值的计量方法,计算了城市边缘区的社区生态承载力,并研究了甘井子区1998—2013年生态承载力的时空分异特征。结果表明:(1)时间上,1998—2013年,甘井子区整体的生态承载力呈现先快后慢的下降趋势,生态状态呈现出从优秀向良好,再向一般过渡的阶段特征。(2)空间上,甘井子区整体的生态承载力等级东西部差异明显,呈现出相同承载力等级小范围聚集和相近承载力等级间穿插分布的特征。(3)甘井子区内部各社区生态承载力程度差异明显。靠近市区的社区生态承载力15年间变化显著,生态承载程度迅速下降,远离市区的部分社区生态承载力变化不大,生态环境保持良好以上的状态。     

基于SRP模型的西南喀斯特山区生态脆弱性时空变化特征

生态脆弱性评价作为可持续发展的核心要素之一, 对区域生态管理和决策具有重要意义。基于SRP模型, 选择人类活动、经济发展、地形、气象、土壤、植被状况、植被生产力等指标构建西南喀斯特山区生态脆弱性评价框架, 通过熵权法确定指标权重, 分析该区2000—2018年不同地貌区、海拔梯度的生态脆弱性时空变化特征。结果表明: (1)研究区生态系统由中度-重度脆弱性转变为轻度-中度脆弱性, 生态脆弱性在空间上呈北高南低、中部高四周低的分布特征, 其变化呈显著下降趋势。(2)不同地貌区生态脆弱性指数(EVI)均呈下降趋势, 且差异较大, 岩溶高原区的生态环境最为脆弱, 而其他喀斯特地貌区的生态环境较为脆弱, 非喀斯特地貌区生态环境最好。(3)不同海拔梯度EVI均呈下降趋势, 而低山丘陵、低中山、中高山的EVI差异较小, 高山区的EVI远高于前三个海拔梯度, 高山区生态环境最为脆弱, 低山丘陵区域的生态环境最好。     

基于GIS的长江口海域生态系统脆弱性综合评价

气候变化、富营养化、生境破碎等是全球普遍面临的生态问题,科学评估生态系统外部压力及其弹性力,对生态系统管理和生态修复具有重要的指导意义。使用空间主成分分析(SPCA)和层次分析法(AHP)构建评价指标体系,结合地理信息系统软件,对长江口海域生态环境脆弱性进行综合评价,并根据生态环境脆弱性指数(EVI)值,将研究区生态环境脆弱性分为5级:微度脆弱(0.5)、轻度脆弱(0.5—0.8)、中度脆弱(0.8—1.0)、重度脆弱(1.0—1.2)、极度脆弱(1.2—1.5)。结果表明:空间尺度上,长江口口门内生态环境脆弱度最高,生态环境脆弱度从口门内向口门外呈显著的降低趋势,近五年,口门内极度脆弱区空间分布南移;评估区域内,约2000 km~2的极度脆弱区发生了转变,极度脆弱区、重度脆弱区面积占比分别下降了7%和5%,长江口海域生态环境脆弱性明显好转。总体上,近年来大量陆源污染物输入以及生态系统结构变化,是导致长江口生态环境脆弱度较高的重要因素。     

基于SRP概念模型的沂蒙山区生态环境脆弱性评价

基于生态敏感性-生态恢复力-生态压力度(SRP)概念模型,选取景观多样性指数、土壤侵蚀、高程等13个评价指标,在GIS环境下,结合空间主成分分析法和层次分析法,对沂蒙山区生态环境脆弱性进行评价,并根据生态环境脆弱性指数(EVI)值,将研究区生态环境脆弱度分为5级:微度脆弱(<1.8)、轻度脆弱(1.8～2.8)、中度脆弱(2.8～3.5)、重度脆弱(3.5～4.0)和极度脆弱(>4.0).结果表明:沂蒙山区生态环境脆弱性以中度脆弱性为主,其中,微度、轻度、中度、重度和极度脆弱区面积分别占研究区总面积的6.1%、33.8%、43.3%、15.9%和0.9%,重度和极度脆弱区主要集中在地形较复杂的山地丘陵区或人类活动强度较大的丘陵和平原过渡交错带.     

南方水土流失严重区的生态脆弱性时空演变

生态环境脆弱性评价研究,对生态环境保护与修复具有重要意义.以福建省长汀县为研究区,选择坡度、土壤类型、多年平均降雨量、地形起伏度、归一化植被指数、人口密度、土地利用类型7个指标,通过多重共线性诊断分析,构建生态脆弱性评价指标体系,采用熵权法及综合指数法对1999、2006和2014年长汀县生态脆弱性进行定量评价,分析生态脆弱性时空分布及变化.结果表明: 1999—2014年,研究区生态脆弱性等级指数总体减小,局部增大.研究区1999、2006和2014年生态脆弱性指数平均值分别为0.4533±0.1216、0.4160±0.1110和0.3916±0.1139,整体处于中等脆弱水平;生态脆弱性等级指数从1999年的2.92下降到2006年的2.38,再下降到2014年的2.13.生态脆弱性的空间格局呈内高外低的分布特征,高脆弱等级区主要分布在坡度<15°、海拔<500 m的河田镇及汀州镇一带.研究期间,生态脆弱性等级指数降幅最大的是三洲乡,最小的是汀州镇.     

西北干旱区生态脆弱性时空演变分析

西部大开发政策实施以来,随着社会经济的发展和环境政策的调整,西北干旱区生态环境发生深刻变化。基于西北干旱区生态本底特征,选取土壤、地形、气候并结合夜间灯光数据构建西北干旱区生态脆弱性评价体系,运用空间主成分分析法（SPCA）、地理探测器对西北干旱区2000、2007、2012、2018年生态脆弱性时空演变及驱动力进行分析。结果表明：（1）从西北干旱区生态脆弱性时空演变特征来看,研究区生态脆弱性以重度脆弱性为主;从不同土地利用脆弱性来看,微度脆弱区以草地、林地为主,轻度脆弱区以草地为主,中度脆弱区和重度脆弱区以未利用地为主,18年来研究区生态脆弱性整体保持不变;（2）影响西北干旱区生态脆弱性分异的主导因素包括土壤有机质含量、地形位指数、气温、降水、夜间灯光指数,各因素对生态脆弱性的平均决定力分别为0.63、0.36、0.27、0.26和0.22。（3）基于生态脆弱性监测结果和驱动因素分析,将西北干旱区划分为5个生态功能区：生态核心保护区、生态综合监测区、生态优化关注区、生态恢复治理区、生态潜在治理区,并提出相应管理方案。研究可以为干旱区生态环境保护提供借鉴。     

宁夏贺兰山国家级自然保护区建立前后区域生态脆弱性时空格局变化研究

以宁夏贺兰山为研究对象, 基于VSD模型从暴露、敏感、适应三方面构建指标体系, 通过SERV模型进行生态脆弱性评估, 定量测度了1988和2013年国家级自然保护区建立前后宁夏贺兰山生态脆弱性的时空格局。结果表明: 保护区建立25年后, 宁夏贺兰山生态脆弱性明显降低, 生态脆弱性分级指数从7.4下降至5.3, 区域生态环境由原先的强度脆弱为主降低为中度脆弱。空间上来看, 生态脆弱性整体呈现中部高四周低的分布格局。其中极度和重度脆弱区大范围减少, 主要转化为中度和轻度脆弱区, 但仍有部分中度和轻度脆弱区转化为极度和重度脆弱区。本研究有助于全面掌握宁夏贺兰山的生态脆弱程度及时空分异特性, 对识别关键脆弱环境因子、提高生态环境治理具有重要意义。     

北方半干旱荒漠草原生态区生态脆弱性变化遥感监测及其驱动机制分析

针对研究区的生态环境特征(风力侵蚀、沙漠化、盐渍化严重、水力侵蚀严重),引入了大尺度景观格局指数(香农均匀性指数和蔓延度指数)和极端气候指数(极端高温日数、极端低温日数和极端降雨日数),构建了北方半干旱荒漠草原生态区生态脆弱性评价体系,进而分析和探讨了该地区近13年的生态脆弱性时空变化格局和驱动机制。结果表明,北方半干旱荒漠草原生态区的生态脆弱性总体上属于中度脆弱状态,呈现自西向东递减的趋势。2000-2013年,北方半干旱荒漠草原生态区生态脆弱性呈现减小趋势。近13年北方半干旱荒漠草原生态区的生态脆弱性时空变化格局受GDP密度、气温、降水、地形等因子影响显著。这些为北方半干旱荒漠草原生态区的生态环境修复及保护提供重要的科学支撑。     

气候干旱化背景下云南地区生态系统脆弱性的变化特征

基于CASA模型模拟云南省1982—2019年植被NPP,根据IPCC脆弱性框架分析其生态脆弱性时空变化特征,并结合标准化蒸散指数(SPEI)探讨干旱对生态脆弱性的影响。结果表明:近38年研究区生态脆弱性总体呈波动上升趋势,增长比例最为明显的是极度脆弱区,面积比例增加了2.7%;生态脆弱性空间分布差异较大,以轻度与中度脆弱区为主(85%);重度与极度脆弱区占比较少,主要分布在横断山区以及高山峡谷区域;大部分地区(53%)生态脆弱性与干旱呈正相关,随干旱等级增大,生态脆弱性增大,其中呈显著正相关的区域(面积占比15%)主要集中在横断山区、高山峡谷地带,受干旱影响显著;随干旱频率上升,轻度与中度脆弱区比例增加显著;热带森林植被生态脆弱性整体上最高,但受干旱的持续性影响不显著;持续性干旱对亚热带森林、灌丛、草地与高山植被的生态脆弱性有较显著的影响。     

三峡库区生态脆弱性评价

基于遥感和地理信息系统技术,采用"压力-状态-响应"评价模型,选取18个指标,利用空间主成分分析对2001—2010年三峡库区(重庆段)生态脆弱性进行综合定量评价,对生态脆弱性时空分布及动态变化进行分析。根据计算得到的生态脆弱性指数,将生态脆弱性划分为5个等级:微度脆弱、轻度脆弱、中度脆弱、重度脆弱和极度脆弱。通过统计不同脆弱性等级面积,求算得到生态脆弱性综合指数。结果表明:三峡库区(重庆段)2001—2010年生态脆弱性指数标准化平均值为4.23±1.29,整体处于中度脆弱。生态脆弱性空间分布呈现西高东低的格局特征,高度脆弱地区主要分布在中西部,低度脆弱地区主要分布在东北部和东南部。近10年生态脆弱性综合指数最小值为2002年的2.37,最大值为2008年的2.99,三峡水库蓄水后生态脆弱性综合指数逐年递增,2008年到达峰值后有所降低。三峡库区生态脆弱性是人类活动与自然环境相互作用的结果,城市生活污染、水土流失、植被状况等为主要的驱动因子。研究时段内三峡库区(重庆段)生态脆弱性呈现两极化趋势,高度脆弱地区的脆弱性显著增加,低度脆弱地区脆弱性明显降低。     

闽三角城市群生态环境脆弱性及其驱动力

生态安全是地区社会经济可持续发展的基本前提之一,而生态环境脆弱性会威胁地区的生态安全,进行生态环境脆弱性评价具有重要意义。以闽三角城市群为例,分别选取2000年和2015年的高程、坡度、岩性、土壤类型、NDVI、年均降水量、年均温、人口密度、人均GDP、路网密度、景观多样性、土地利用程度和工业固体废弃物排放量等13个指标,基于空间主成分分析法,并结合全局Moran'I和LISA聚类图,从整体特征、空间差异、空间集聚、地类脆弱性分异以及驱动力5个方面,探讨闽三角城市群的生态环境脆弱性及其驱动力。结果表明:2000—2015年间,闽三角城市群的生态环境脆弱性整体处于中度脆弱,但呈现出由中度脆弱向重度脆弱过渡的趋势;2000—2015年间,生态环境脆弱性呈现出由东南沿海向西北内陆逐渐增强的整体趋势,并存在明显的地带性特征,东南沿海增长不明显,部分地区有所下降,而西北内陆增长明显;生态环境脆弱性存在显著的空间自相关性,且为显著正相关,在西北部山区地带为显著的高高聚集,在东南沿海平原地带为显著的低低聚集,16年间集聚性特征在空间上有所迁移和扩张;2000—2015年间,生态环境脆弱性在各地类存在着一定的异质性,其生态环境脆弱性指数大小顺序始终为:林地未利用地草地耕地水域建设用地,整体由中度脆弱向重度脆弱过渡;2000—2015年间,生态环境脆弱性的驱动力有所变化,但人口密度、景观多样性、岩性和土壤类型一直是闽三角城市群生态环境脆弱性主要的驱动力。     

Using RS/GIS for spatiotemporal ecological vulnerability analysis based on DPSIR framework in the Republic of Tatarstan,Russia

The republic of Tatarstan is one of the most growing state in Russia in terms of industrialization and modernization with various natural disasters and intense human activities which brought dramatic changes in the ecological process and then led to serious ecological vulnerability. Therefore this research work proposed an analytical framework based on remote sensing (RS), geographical information system (GIS), and analytical hierarchy process (AHP) for spatiotemporal ecological vulnerability analysis at pixel level from 2010 to 2020 and developed a driver-pressure-state-impact-response (DPSIR) framework based on 23 indicators by the AHP weight method to compute ecological vulnerability index (EVI). Further, EVI was classified into five levels based on natural breaks in ArcGIS software as potential, slight, light, moderate, and heavy levels. All 23 indicators were generated from different remote sensing and socio-economic data, processed through digital image processing techniques in terms of removing errors, projection, standardization, and results were saved in GIS format. Results indicate that from 2010 to 2020, EVI was continuously increased from 0.419 to 0.429, and its changes associated with regional vulnerability events and their impact in the region. The moderate level EVI was covering the highest area in all three years with very few changes and continuously increasing. Results also indicate that higher human-socio-economic activities and pressure on natural resources increased ecological vulnerability. This research work is useful to identify main causes and responsible indicators for ecological vulnerability as well as suitable for real-time EVI mapping, monitoring at any scale and region.     

黔中喀斯特山地城市土地利用/覆被变化及其生态效应评价——以贵阳市花溪区为例

快速城市化发展对脆弱喀斯特山地城市生态环境造成严重威胁,系统监测评价城市土地利用/覆被格局变化及其生态效应,协调生态保护与城市发展的关系是新时期喀斯特山地城市生态文明示范城市建设的重要命题。以贵阳市花溪区为对象,以2013年和2018年Landsat ETM/OLI遥感影像为主要数据源,运用遥感和GIS技术,采用遥感生态指数（Remote Sensing Ecological Index,RSEI）模型,在系统分析研究区土地利用/覆被类型和生态环境质量时空动态变化的基础上,剖析土地利用/覆被变化的生态效应。结果表明：（1）2013-2018年花溪区土地利用/覆被格局发生明显变化,形成以林地、建设用地和耕地3种类型占优的格局态势,以耕地的大量减少（减少约15353.37 hm²）且90%转为建设用地或林地、灌木地为主要特征,并伴有局部林地退化（约2683.80 hm²）的现象;（2）5年间,花溪区生态环境质量呈下降趋势,RSEI从2013年的0.622下降到2018年的0.499,下降约20%,反映植被覆盖度和不透水建设用地的绿度指标和干度指标对花溪区生态环境质量的贡献最大;（3）土地利用/覆被与生态环境质量的分布和变化在空间上基本吻合;林地面积或林地与灌木地面积的增减对生态环境质量的变化具有显著影响,林地或林地与灌木地面积增加10%,可使生态质量好转面积增加约15%-20%,或减少生态质量恶化面积约4%;而林地的退化面积增加10%,可导致生态质量恶化面积增加约14%。研究可为喀斯特山地城市国土空间格局优化、城市生态环境改善、生态文明城市建设提供科学依据。     

Assessment of ecological vulnerability and decision-making application for prioritizing roadside ecological restoration: A method combining geographic information system,Delphi survey and Monte Carlo simulation

Study experience of ecologist plays an important role in assessing the contribution of different influencing factors to ecological vulnerability, helping policy makers to target measures for ecological restoration. However, uncertainty is unavoidable due to variation of study experience among experts. In this study, a new method that combines Delphi survey, geographic information system and Monte Carlo simulation was proposed to assess regional ecological vulnerability and to quantify the uncertainty of assessing result. We illustrated the capacity of this method by using a case study in northeastern Inner Mongolia, China. An index system for 13 spatial variables was established to calculate an ecological vulnerability index (EVI) from the three aspects of ecological sensitivity (ES), ecological resilience (ER) and natural-social pressure (NSP). The assessment shows that the southwestern region of the study area, especially in the counties of Sonid Left and Right, was seriously threatened by a high ES and a low ER. Onguiud county in the Greater Hinggan Mountains had a high EVI due to an intensive NSP. Based on the assessing result and regional road distribution, an EVI cost curve was created to facilitate the prioritization of allocating limited funds among the various counties for roadside ecological restoration.     

南昌市城镇空间扩展与景观生态风险的耦合关系

为探究城镇用地空间扩展对景观生态风险的影响,以南昌市为例,运用遥感、GIS及数理统计的方法,借助城镇扩展强度指数研究了南昌市2000—2017年城镇空间扩展的时空变化特征,构建了景观生态风险指数,以3 km×3 km的单元网格进行系统采样,探究城镇扩展下南昌市景观格局的动态变化和景观生态风险,最后基于地理加权回归(GWR)模型,定量分析2000—2017年南昌市城镇空间扩展与景观生态风险之间的耦合关系。结果表明:(1)2000—2017年,南昌市城镇用地增加了247.56 km~2,年均扩展速率达17.75 km~2,其中2000—2005年扩展最快,呈现出剧烈扩展的态势,扩展强度达到0.55。城镇扩展主要沿正北和西北方向扩展,分布在青山湖区、南昌县、新建区等,总体上呈快速扩展趋势;(2)南昌市景观格局以耕地为主,建设用地快速扩张,耕地、林地、草地面积持续减少,土地利用的景观格局指数反映此期间人类活动的干扰程度加剧,景观斑块数量增加,整体破碎度提高。借助地统计分析方法,计算得到南昌市景观生态风险由2000年的0.1354上升至2017年的0.1420,景观生态风险呈逐渐升高的趋势;(3)2000—2017年,城镇用地面积与景观生态风险、城镇空间扩展强度指数和景观生态险变化值之间,都呈现负相关影响,后者相关性在减弱。回归系数的空间分布上,由中部向外逐渐升高,低值位于城镇扩展较快的南昌市区,城镇的快速扩展使城镇用面积大幅增加,景观破碎度、损失度降低,景观生态风险随之降低;高值出现在进贤县、安义县等经济发展缓慢的地区,城镇用地扩展幅度小,扩展边界斑块破碎度大,分离度上升,景观生态风险增加。研究结果为促进城市建设与生态环境保护的相互协调,正确评价人类活动对城市生态系统的影响,以及南昌市的可持续发展和科学管理提供借鉴。