基于元胞自动机的城市生态安全格局模拟——以东莞市为例

以城市化快速发展的东莞市为研究对象,选取景观生态安全程度为评价标准,获取生态安全的元胞1 km×1 km范围内的城市化元胞数,将其嵌入元胞自动机(CA)转换规则中作为约束条件,控制城市发展,建立生态安全的城市CA,模拟生态安全的城市发展形态.结果表明: 东莞市综合景观生态安全指数从1988年的0.497降低到2005年的0.395,景观尺度上的生态安全下降.利用生态安全的CA模拟的2005年东莞市生态安全指数由实际的0.395增加到0.479,模拟的城市景观生态压力减小、生态安全状态和综合景观生态安全程度提高.CA可以作为探索生态安全城市研究的有效工具.     

港湾快速城市化地区景观生态安全评价——以厦门市为例

以压力-状态-响应(PSR)为概念框架构建厦门景观生态安全评价指标体系,以TM遥感影像为基础数据元,对可空间插值指标进行格网采样空间插值,对不可空间插值指标进行专家赋值,采用RS和GIS相结合的技术,通过空间叠加得到厦门市2003年和2006年的景观生态安全综合指数,以揭示厦门市区域景观生态安全的空间分布规律.研究结果表明:(1) 2003年厦门景观生态安全度平均值为0.586,处于中等安全水平,2006年平均值为0.650,处于中高安全水平,区域景观生态安全度整体水平在小幅度提高;(2) 各行政分区2006年较2003年数值均有所提高,2003年其安全度自高向低排序依次是同安>翔安>思明>海沧=集美>厦门海域>湖里,2006年其安全度自高向低排序依次是同安>思明>海沧=翔安>集美>湖里>厦门海域;(3) 景观变化压力指数2006年较2003年有所提升,但是景观生态安全调控力度也在加大,缓解了城市化过程对区域景观生态安全的压力和影响.     

基于能值分析的唐山市生态安全评价

基于“压力-状态-响应(PSR)”模型,运用能值分析方法构建了城市生态安全评价体系和城市生态安全指数（EUESI）,并评价了1995-2005年间唐山市生态安全水平的变化.结果表明：1995-2005年间,唐山市生态安全水平呈先升高后降低的趋势;基于能值分析的研究区城市生态安全指数由1995年的0.017增加到1996年的0.022后逐年降低,2003年进入不安全状态.基于能值分析的城市生态安全评价方法克服了传统评价体系的指标繁多、重复、单位不统一和可比性差等缺点,更加真实客观地反映了城市生态安全状态,为城市生态环境的管理和决策提供了科学依据.     

纵向岭谷区澜沧江流域景观生态安全时空分异特征

以1985年、1995年和2000年纵向岭谷区的核心区-澜沧江流域的土地利用数据为基础,在GIS软件的支持下,以破碎度、分离度、优势度等景观格局指数和景观类型的脆弱度为评价指标研究澜沧江流域景观生态安全的时空分异特征.研究表明,在这16a期间,景观结构变化导致景观生态安全指数在时空分异性较强,生态安全程度呈下降趋势,由于研究区特殊的地形、地貌特征,澜沧江流域的上、中、下游的生态安全指数分布形态及其下降幅度存在较大的差异,较低的生态安全指数(ES≤0.5)主要分布于该流域的下游呈东北-西南近"Y"形并沿江扩展,而较高的生态安全指数(ES≥0.6)主要分布于流域的中游呈东南-西北方向并沿江萎缩.人类的经济开发活动主要是在景观层次上进行,景观也是区域生态环境管理的基础单元之一,应用景观方法研究生态安全,揭示不同景观类型间的迁移转化特征并进一步识别区域生态环境的变化趋势及其内在因素,对区域生态建设和资源开发具有指导意义.     

基于投影寻踪的珠江三角洲景观生态安全评价

区域景观生态安全是生态安全的重要组成部分,对于国家安全和社会可持续发展具有重要影响。以1990年和2005年珠江三角洲Landsat5TM和Landsat7ETM+遥感数据为基本数据源,选取聚集度、景观破碎度、景观形状指数、Shannon多样性指数,并构建了景观脆弱度指数和景观安全邻接指数,对研究区景观空间格局变化进行对比分析。在此基础上,利用基于遗传算法的投影寻踪方法,计算景观生态安全指数,评价研究区的景观生态安全状况。结果表明:(1)从1990年到2005年,珠江三角洲9市的聚集度、破碎度、景观形状指数和Shannon多样性指数变化不大,而景观脆弱度和景观安全邻接指数变化显著,9市的景观脆弱度都呈现减少趋势,而9市景观安全邻接指数都呈增加趋势。(2)从1990年到2005年,珠海和惠州两市景观生态安全状况一直保持良好,而东莞和中山两市的景观生态安全值一直较低;除佛山和广州两市景观生态安全状况略有提高外,其它7市景观生态安全值都有一定程度的减小,其中以肇庆市降低最多。珠江三角洲地区经济高速发展,人为活动剧烈,利用投影寻踪方法构建景观生态安全指数,评价高强度发展区域的景观生态安全状况是有效、可行的。     

广东省生态安全状态及趋势定量评价

为研究区域生态安全在不同时期的动态变化及发展趋势,在国内外已有的研究基础上,根据压力-状态-响应模型框架,提出了一套完整的区域生态安全水平度量的指标体系和基于熵权法赋权的综合指数评价方法,从时间尺度上（1990～2004年）对广东省生态安全进行定量评估和动态趋势分析.结果表明,广东省生态安全综合指数从1990年的0.125增加至2004年的0.402,生态安全整体水平呈逐年上升趋势,但发展过程中存在的问题是区域生态压力在不断加大及生态安全现状水平仍处于“较不安全”状态.对广东省环境规划的实施效果进行预测评估,得出在实现环境目标的情景下,2010规划年和2020规划年的生态安全综合指数将分别达到0.533（临界安全）和0.691（较安全）.评价方法简单直观,评价结果客观合理.     

基于综合权重法的青岛市湿地生态安全评价

基于压力-状态-响应(PSR)模型构建了青岛市湿地生态安全评价指标体系,利用综合权重法确定权重,并通过指标综合指数对青岛市湿地生态安全进行评价。结果表明:青岛市全市湿地生态安全综合指数为61.63,处于低水平的安全状态。人口增长、区域开发、水耗增加是湿地压力的主要来源;湿地景观良好,抗压和自我调节能力较强,总体状态较好;但环保科技投入总体相对较低,产业优化升级速度较慢。青岛市各区市湿地生态安全综合指数排序为:胶州市黄岛区平度市市区即墨区莱西市崂山区城阳区。胶州市、黄岛区和平度市湿地处于安全状态,其他区域处于临界安全的状态。以国家级湿地公园为代表的城市湿地生态功能区划分有利于湿地的管理和保护,是决定区域湿地生态安全的重要因素;而人口和开发压力大,水耗严重,则直接降低了湿地生态安全。建议通过划定青岛市湿地保护红线、加速产业优化转型、加大环保科技投入等三方面提高青岛市湿地生态安全。     

基于PSR方法的区域生态安全评价

生态安全是指一个社会的资源、环境系统能够满足经济、社会需要的同时,又不削弱其自然储量的状态。目前,广泛使用的"压力-状态-响应"(PSR)模型及层次分析法(AHP)存在一定的局限性,尚需要改进。以PSR模型为基础,选择北方针叶林、疏林、农田、荒漠灌丛、沙漠5类生态系统作为区域生态安全评价的参考系,提出了"主观能动响应力度"、"实效响应力度"的概念,综合应用了生态足迹、能值理论给出了计算生态状态指数、响应指数、压力指数的新方法,提出了计算区域生态安全指数的数学模型,增强了评价的客观性、可比性、通用性。以山东省长岛县为例,研究了生态状态、响应、压力之间的作用关系,绘制了生态安全指数的变化曲线,从时间尺度上(1990-2005年)评价生态安全的现状和发展趋势,推导出生态安全状况不断得到改善的必要条件。结果表明:虽然长岛县植被覆盖面积逐年增加,但是生态安全状况却没有得到明显改善,呈下降趋势。因此,植被存量,尤其森林植被的存量在增强生态安全等级上发挥着重要作用。从增加植被存量、加大生态恢复力度和减少生态压力方面提出了改善区域生态安全的建议与对策,为长岛县生态安全管理提供科学依据和指导。     

南方丘陵区耕地景观生态安全影响因素及其空间差异

构建耕地景观生态安全格局是抵御区域耕地生态风险,保障耕地生态质量的重要举措。研究以南方丘陵区典型县-奉新县为研究区,选取部分景观格局指数构建南方丘陵区耕地景观生态安全评价模型,分析了县域尺度耕地景观生态安全状况及其空间聚集特征,并尝试应用地理加权回归模型探究自然和社会经济因素对区域耕地景观生态安全影响作用的空间地域差异。结果表明：耕地景观生态安全处于"危险"状态的行政村占研究区总数的12.92%,区域耕地景观生态安全问题存在明显的空间聚集性;地理加权回归模型较传统全局回归模型有较好的拟合优度,可以较好地揭示影响因素作用的地域差异;自然,社会经济因素对耕地景观生态安全的影响具有显著的空间非平稳性,依据影响因素作用强度的地域差异可以将研究区划分为距居民点的距离、地形位指数、年平均降雨量负向影响区和人口密度正向影响区。研究为确定耕地景观生态安全干扰来源及探究耕地保护对策如何落实到空间地域上提供了参考依据。     

基于物元模型的汾河流域土地生态安全评价

土地生态安全关乎人类生存与发展,是土地资源可持续利用的核心。研究土地生态安全对于揭示区域内土地利用安全特征,促进人口、资源与环境的协调发展具有重要意义。本文以汾河流域为研究区域,根据"压力-状态-响应(PSR)"模型,构建土地生态安全评价指标体系,采用层次分析法和熵值法确定指标权重,运用物元模型对汾河流域土地生态安全状况进行评价。结果表明:2006年汾河流域土地生态安全状况处于"向安全转化"状态,2012和2017年均处于"向较安全转化"状态,整体发展状况较稳定; 2006—2017年,景观破碎度、人均水资源量和河网密度是制约区域土地生态安全水平的主要因素; 2017年处于"安全"状态的县(市/区)占15%,多数集中在上游,上游土地生态安全水平整体高于中下游地区。     

深圳市龙华地区城镇用地动态模型建设及模拟研究

在１９８８～１９９６年时段景面遥感制的基础上,利用细胞自组织模型对深圳市龙华地区城镇成区的动态变化过程进行了模拟研究。模型其选择了高程,城率、限最近干线公路的生趣距离,斑块相邻度指数和形状指数等５个变量参与非域镇用地单元的综合转移概率计算,利用１９８８～１９９０年的城镇扩张结果确定不同变量的权重参数,利用１９９２、１９９４和１９６年的数据进行模型验证。结果表明,细胞自组织模型可以很好地反映模拟起始     

滨海快速城市化地区土地生态安全评价与预警——以曹妃甸新区为例

对滨海快速城市化地区进行土地生态安全评价和预警是保障土地可持续利用和有效维护土地生态安全的重要内容.基于“压力-状态-响应”(P-S-R)模型,构建了滨海快速城市化地区土地生态安全评价指标体系.借助遥感数据和GIS方法,以1 km×1 km网格为评价单元并通过空间插值,获取了基于像元大小30 m×30 m的曹妃甸新区2005和2013年土地生态安全评价结果.并采用分类树方法对未来曹妃甸新区土地生态安全(LES)进行预警,共分为4种预警类型：安全但有退化趋势预警、亚安全且缓慢退化预警、亚安全且快速退化预警、不安全预警.结果表明：曹妃甸新区2005年土地生态安全平均值为0.55,处于中等安全水平,而2013年为0.52,处于中下安全水平,区域土地生态安全呈下降趋势.曹妃甸新区不安全预警及亚安全且快速退化预警区域主要分布在城市建设用地快速扩展区域,说明城市建设用地的快速扩张是导致区域土地生态安全恶化的最主要因素.工业区、十里海和南堡盐场3个乡镇处于高度危险预警状态,其不安全预警、亚安全且快速退化预警及亚安全且缓慢退化预警3者之和分别占其总面积的58.3%、98.9%和81.2%,未来应加强这些区域的土地生态管理调控.研究结果可为曹妃甸新区土地规划和生态保护提供一定参考.     

基于RS和GIS的北京市景观生态安全评价

结合RS、GIS和景观生态学方法,基于景观结构、功能、活力、生态敏感性和景观压力构建了景观生态安全评价指标体系,并分析1988和2004年北京市景观生态安全程度及其时空分布规律.结果表明：1988-2004年,北京市生态服务价值处于较高水平,景观活力和景观压力处于较低水平,景观结构稳定性下降,生态敏感度则处于较低水平;1988和2004年北京市景观生态安全度均处于中级水平,其景观生态安全指数平均值分别为0.410和0.403,表明研究期间北京市景观生态安全整体水平呈稳中稍降的趋势.     

1995-2015年武汉城市湖泊景观生态安全格局演化

以1995、2005、2015年3期遥感影像为数据源,通过景观指数和GIS空间分析方法研究武汉中心城区湖泊系统景观格局的演化特征,进而构建湖泊景观生态安全评价模型,以揭示武汉中心城区湖泊系统景观生态安全格局演变规律,并探讨其驱动因素。研究结果表明：（1）近20年来武汉中心城区湖泊系统总面积呈现不断下降趋势,1995-2005年以年均2.4%的速率缩减了28.95 km²,2005-2015年以年均1.8%的速率缩减了17.47 km²。（2）研究期湖泊系统的斑块密度、分维数呈现不断降低趋势,这表明武汉中心城区湖泊破碎化程度在不断降低,湖泊形状趋于简化;而连接度呈现不断增加趋势,湖泊分布集聚趋势不断加强,空间结构趋于紧凑集中。（3）武汉城市湖泊系统总体景观生态安全呈现不断恶化趋势,而次级湖泊水系景观生态安全呈现不同的演化特征。城市建成区的迅速扩展、湖泊由农业生产对象转化为可利用发展用地、房地产事业成为支柱产业是湖泊系统遭填占最主要的动力,直接危害了其景观生态安全,而市民环境意识提高引发湖泊保护倡议和实践,对湖泊景观生态安全产生着积极影响。对湖泊景观生态安全格局演变特征及驱动因素的研究,可以为武汉制定行之有效的生态管理政策和环境治理措施提供重要支撑。     

东莞市人工景观结构与连接度的协整性及因果关系

城市人工景观特征逐步向城市外围自然及半自然景观渗透。近年来对快速城市化地区的景观格局特征定量化研究很多,但侧重于景观格局特征的简单分析和描述,忽略了城市空间扩展过程中,城市人工景观结构与景观连接度动态变化过程中之间的内部联系。以东莞市1988—2009年城市人工景观为研究对象,通过计算并分析景观结构与景观连接度指数,利用计量经济学中的协整概念与格兰杰因果检验方法并详细分析了这两类指数之间的具体关系。研究结果表明:(1)所选取的景观结构指数与景观连接度指数能较好地描述东莞市城市人工景观时空格局变化过程;(2)人工景观斑块类型面积(CA)与可能连通性指数(PC)存在协整关系。景观聚集度指数(AI)、蔓延度指数(CONTAG)与景观连通性指数(IIC与PC)也存在协整关系,即这些变量之间确实存在长期均衡关系;(3)格兰杰因果关系检验中,在不同滞后期的情况下,大部分的结果表明景观连接度指数(IIC与PC)是景观结构指数(CA、AI、CONTAG)的格兰杰成因,说明景观连接度指数信息有助于预测景观结构指数的变化。     

北京边缘地区景观格局变化及对生态系统服务的影响评价——以牛栏山-马坡镇为例

北京边缘区正处于经济快速发展阶段,人类活动对景观格局产生了显著影响,造成生态服务功能发生巨大变化,因此,研究北京城市边缘区景观格局变化及其生态系统服务价值影响对未来城市边缘区的发展具有重要意义。基于Fragstats 4.2软件,以生态系统服务当量因子表为基础,探讨北京边缘地区牛栏山-马坡镇在1992—2015年间景观格局和生态系统服务价值变化;并进行景观指数与生态系统服务价值的相关性分析。结果表明:1992—2015年间,牛栏山-马坡镇景观格局发生了显著变化,破碎度增加,异质性增高,优势景观类型由农田变为建设用地;生态系统服务价值由11609.34万元增长到14992.07万元,其中,林地对生态系统服务价值增加的贡献率最大;提高最大斑块指数、斑块密度和多样性指数有利于生态系统服务价值的增加。综上所述,快速城镇化背景下人为干扰造成的景观格局变化不一定会使城市边缘地区生态系统服务价值降低,科学的生态环境规划和保护政策是牛栏山-马坡镇生态系统服务价值增加的主要原因。     

琼北火山熔岩湿地生态安全格局研究

火山熔岩湿地作为湿地系统中重要组成部分,广泛分布于海南岛北部火山岩地区,其生态安全状况直接影响着与其相连的水陆生态系统的安全。基于Landsat遥感影像、DEM数据以及植被覆盖指数,通过构建稳定性及敏感性评价体系,在景观斑块尺度上对海南岛北部火山熔岩湿地分布区1988-2018年的稳定性动态变化及敏感性现状进行分析,旨在探索该区域生态安全分布格局。结果表明：（1）1988和2018年两个时间节点的湿地斑块稳定性均以府城镇、城西镇、龙泉镇等熔岩湿地主要分布区域的稳定性最高,西南部农业用地区域及北部沿海地区斑块稳定性最弱;（2）1988-2018年期间研究区域熔岩湿地稳定性整体呈增长趋势,面积重心和稳定性重心在向南转移的同时在东西方向上呈收缩状态;（3）研究区域极度敏感和高度敏感区域主要分布在湿地密集分布区域,不敏感区域则主要分布在研究区域北部的海口市区及开发利用较多的沿海乡镇;（4）稳定性与敏感性结果呈正相关关系,湿地斑块稳定性低的沿海及城镇地区,在生态上多表现为不敏感和低敏感,而湿地斑块稳定性高的区域通常表现出高敏感性。这也说明自然生态系统相较人工生态系统,虽然其结构更为完善稳定,抗干扰能力相对较强,但也更容易遭到破坏,恢复周期长,因而在城镇发展等人为活动中需要慎重对待高敏感区域。     

热环境视角下的最小生态安全距离——以大连北三市为例

随着2014年国家环保部首次提出了"最小生态安全距离"的概念,城市内部与城市间的生态安全逐渐受到社会重视,而且基于热环境的最小生态安全距离也逐渐成为人们关注的焦点。基于热环境视角下最小生态安全距离的实质内涵,结合遥感影像、行政边界、建成区边界,利用高斯混合模型及热岛信号函数,对2013年至2016年大连市北三市的热岛面积及最小生态安全距离进行测算。研究表明,2013年至2016年间,大连市北三市的城市热岛总面积已由694.10 km~2扩张到1864.30 km~2。同时,普兰店市与瓦房店市之间的最小生态安全距离由8.70 km衰减至-3.10 km,热环境出现叠加情况,相对危险。而普兰店市与庄河市之间的最小生态安全距离,由73.47 km衰减至58.24 km,热环境未出现叠加情况,相对安全。总体上呈现出城市热岛面积逐渐扩张趋势,城市间最小生态安全距离逐渐衰减的趋势。