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...     

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。     

基于生态功能评价的湿地景观格局优化及其效应——以江苏盐城海滨湿地为例

景观格局与生态过程是景观生态学研究的重要内容,基于生态功能和过程影响的景观格局优化是提高景观效益和稳定性重要方法之一。选择江苏盐城海滨地区为研究对象,应用遥感和GIS技术,对2007年湿地景观生态系统服务功能进行定量分析,并采用阻力面模型研究景观格局优化途径。结果显示:(1)湿地景观生态功能强度空间差异性显著,影响区域湿地景观生态过程和功能。(2)以累积耗费距离面、生态源地、耗费路径为依据,构建源地、生态廊道和生态节点等景观组分优化景观格局。(3)景观格局优化改善景观连通度和生态流,废黄河口附近和大丰港附近等关键区域对景观连通性和生态流重要值最大,景观连通性受到显著影响,是景观生态节点优化的首要对象。(4)加强保护核心斑块源地、提高景观连通度是实现景观格局优化的关键。该研究结果为区域土地利用和生态环境保护提供科学的依据。     

基于地类边界分析的江苏省生态安全格局构建

生态安全格局是实现区域生态安全的基本保障和重要途径,能够有效缓解生态保护与经济发展的矛盾。以江苏省为研究区,通过生态服务重要性、生态环境敏感性的保护等级确定两级生态源地。选择具有生态优势的耕地、林地、水体两两分别进行边界分析,用于修正根据单一地类形成的阻力面,并与由人口空间分布所构建的阻力面结合,形成研究区综合阻力面。基于最小阻力模型识别生态廊道,开展生态空间布局优化,构建省域生态安全格局。结果表明:研究区一级源地面积2089.28 km~2,占研究区总面积的2.00%,二级源地面积7944.92 km~2,占研究区总面积的9.60%;生态廊道总长2284.89 km,廊道相互连接,整体呈"井"字空间分布,廊道相接处又是生态源地分布聚集点,经过生态要素空间优化,从而构建"四带四区"的生态安全格局。利用地类边界分析构建阻力面,可为生态安全格局构建方法提供新思路,研究结果可为江苏省的区域生态保护提供科学依据。     

基于形态学空间格局和空间主成分的贵阳市中心城区生态网络构建

喀斯特多山地区，城市扩展过程中大量自然山体镶嵌入城，形成具有多种生态系统服务功能的城市遗存自然山体。但在城市内部致密化发展过程中，这些城市遗存山体常被城市建设用地孤立和包围，形成人工干扰场中的生态孤岛。生态网络的构建既有利于城市遗存自然山体自然资源保护，又有助于丰富城市绿色基础设施生态系统服务功能。以喀斯特地区典型的多山城市——贵阳市行政区为研究对象，综合利用形态学空间格局分析法和景观连通性识别中心城区生态源地，基于主成分分析确定研究区综合阻力面，通过最小累积阻力模型、重力模型和水文分析等方法，识别并优化关键衔接廊道及节点，在中心城区行政区和建成区两个尺度构建研究区生态网络。结果表明：（1）行政区生态源地分布整体呈现"南北相望"的格局，建成区生态源地集中在中部；（2）研究区综合生态阻力高值主要集中在研究区中部，呈放射状向外扩散，综合生态阻力低值主要分布在研究区周边，以大型林地斑块为主；（3）行政区极重要、重要、一般廊道数分别为15、21、69，极重要廊道集中分布在北部，建成区极重要、重要、一般廊道数分别为37、113、227条，极重要廊道主要分布在建成区中部；（4）行政区和建成区一类生态节点分别为29、25个，二类生态节点33、17个。最终通过叠加行政区和建成区生态网络要素，形成贵阳市中心城区生态网络，研究结果能为贵阳市中心城区在未来用地空间上协调生态保护与城市发展提供科学合理的参考。     

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。     

基于生态供需视角的生态安全格局构建与优化——以长三角地区为例

生态安全格局构建是保障区域生态安全与提升人类福祉的基本途径之一。以长三角地区为案例区,通过生境质量评估、生态系统服务重要性评价和景观连通性分析识别区域生态源地,在利用生态系统服务价值化方法辨别高生态需求区的基础上,运用最小累积阻力模型提取源地与高需求地之间的生态廊道,以构建并优化区域生态安全格局。研究结果表明:长三角地区生态源地总面积64911km~2,占全区的32.51%,主要分布于皖南和浙中;区域中高与较高生态需求斑块总面积占全区46.60%,主要位于上海市和江苏省;区域生态廊道总长度11188.85km,源间廊道主要分布于长江沿岸和区域南部,需求廊道主要位于区域东中北部。研究首次将生态需求评价纳入生态廊道建设框架,为生态安全格局构建提供新思路,结果可为生态空间保护规划提供参考。     

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。     

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。     

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"。     

基于形态空间格局分析和最小累积阻力模型的广州市生态网络构建

构建生态网络对改善快速城市化背景下城市生态环境问题具有重要作用.本研究以广州市为研究区,采用形态学空间分析方法(MSPA)和景观指数法,提取景观连通性较好的核心区作为生态源地,并基于最小累积阻力模型(MCR)构建广州市生态廊道网络,通过重力模型和连通性指数定量分析生态网络结构,最后提出生态网络的优化对策.结果表明: 广州市共有10块核心区可作为生态源地,重要廊道有18条,一般廊道有27条,主要分布在研究区东北部;优化后的生态网络增加了5个生态源地和13条规划廊道,其结构指数有所改善;林地是生态廊道的主要组成景观,重要廊道的适宜宽度为60～100 m,规划廊道的适宜宽度为30～60 m.研究结果可为城市生态廊道规划提供科学参考.     

青海省保护地生态网络构建与优化

基于生态学及保护生物学理论,在辨识生态源地和构建生态阻力面的基础上,采用最小累积阻力模型构建青海省保护地的潜在生态廊道,然后采用重力模型提取重要生态廊道并采用连通性指数进行评价,最后提出生态网络架构及其优化措施。结果表明:草地是青海省保护地潜在生态廊道的最主要景观构成类型;构建的生态网络增加了生态源地之间的连通性;各生态源地之间相互作用强度越大,在生态网络中的重要程度越高;最终构建了青海省保护地"三核两横三纵"的生态网络结构,并提出了保护核心生态源地、修复生态断裂点及建设"垫脚石"等生态网络优化措施。本研究结果可为青海省保护地及生物多样性保护规划提供科学参考和依据。     

东部发达区生态安全格局构建——以苏南地区为例

随着城市化进程的加快,东部发达区面临水土流失、生态廊道阻断、栖息地破碎化等生态问题。识别重要生态用地,构建生态安全格局,对区域生态保护和可持续发展具有重要意义。选取苏南地区为研究区,分别基于生物多样性保护价值、水资源安全和土壤保持3项指标进行生态用地识别,结合GIS技术进行生态用地评价,以高等级生态用地作为源地;利用最小累积阻力模型,识别缓冲区和生态廊道,构建区域生态安全格局。取得以下研究结果:(1)生态安全格局由源地、廊道和缓冲区共同构成。研究区内高等级(非常重要)生态用地面积比例为22.97%;将面积大于10 km~2的高等级生态用地提取为源地,生态源地的面积比例为19.17%。(2)基于最小累积阻力模型,确定了生态缓冲区和生态廊道,其中生态缓冲区占研究区总面积的30.52%,潜在生态廊道的主要景观构成为耕地、林地和水域,分别占廊道总面积的31.82%、19.06%和17.27%。(3)通过叠加城市建设用地与生态源地、生态缓冲区图层,识别城市建设用地与生态用地的冲突区域,总面积为603.84 km~2,占源地与缓冲区面积总和的4.38%,空间上主要集中在长江沿线和太湖周边。     

生物保护视角下乡村景观生态安全格局构建—以山西省临汾市汾西县永安镇后加楼村为例

近年来随着乡村快速发展, 乡村景观格局发生了巨大改变, 同时对生物生境产生了严重威胁, 如何以景观的视角对村落动物栖息地进行识别并保护是村落生态安全格局构建中的重要问题。选取山西省临汾市汾西县永安镇后加楼村作为研究对象, 通过MCR模型构建代表种运动阻力面, 把单一物种阻力面叠加, 运用回溯成本栅格判别生态廊道和生态节点, 依此构建研究区动物保护安全格局。结果显示: (1)研究区生态源地面积74.25 hm2, 占研究区面积28.17%, 主要由林地和草地组成; (2)研究区景观格局分为核心区、缓冲区、控制区3个层级, 分别占比41.64%、65.56%和76.88%; (3)识别生态廊道10条, 生态节点6个, 合理优化研究区土地格局对维护村域生态安全尤为重要。本研究可为今后村域生态保护和规划提供新的思路。     

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。     

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。     

基于生态廊道识别的拉萨河流域生态安全格局构建

构建生态安全格局对于保障区域生态安全、优化国土生态空间具有重要意义。以拉萨河流域为研究区,基于“生态源地-阻力面-生态廊道”的区域生态安全格局构建范式,评估流域土壤保持、水源涵养、固碳、生境质量四项生态系统服务,基于生态系统服务重要性分级识别生态源地;选择土地覆被类型、归一化植被指数、地形起伏度、坡度、距道路距离、距水体距离作为主要阻力因子,利用熵权法形成综合阻力面;利用Linkage Mapper工具基于最小成本路径理论识别生态廊道并判定生态节点,构建流域生态安全格局。结果表明：提取生态源地20个,总面积2531.42 km²,占研究区总面积的7.77%;生态廊道36条,总长度916.87 km,与拉萨河干流平行呈“二”字型分布;生态节点13个,集中分布在裸地、裸岩、低覆盖度草地等地类,构建以生态源地-生态廊道-生态节点组成的“面-线-点”结构生态网络。研究结果为拉萨河流域生态安全和生态经济协调提供数据支持,为区域生态保护与可持续发展提供科学参考。     

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。     

干旱内陆河流域生态安全格局的构建及优化——以石羊河流域为例

生态安全格局识别及构建是保障干旱区生态安全、实现可持续发展的基本空间途径。石羊河流域是典型的干旱内陆河流域，其生态环境极为脆弱、敏感。基于石羊河流域生态本底特征，选取并定量评估水资源、生物多样性、水土保持和沙漠化4种生态系统服务，识别生态源地；以建筑物指数和植被净初级生产力为阻力因子，应用加权叠加法构建基本阻力面，并运用最小累积阻力模型及水文分析法识别生态廊道和生态功能节点，进行生态安全格局构建及优化。结果表明：（1）2005-2015年，石羊河流域生态源地增加，生态环境质量趋于好转，特别是下游民勤绿洲区及上游祁连山区源地面积增加明显。2005、2010、2015年生态源地面积占流域总面积的比重分别为16.7%、14.7%、19.8%；（2）2005-2015年，生态廊道明显增加，流域整体生态安全格局网络趋向复杂完善。2005年和2010年提取的生态节点都为36个，2015年的生态节点为35个，生态廊道从2005年的23条增加到2015年47条，部分潜在廊道发展演化为廊道；（3）基于2005-2015年生态安全格局分析，构建了以"二带区、三绿洲、五廊道、多中心"为核心的"绿洲廊道功能区"的优化格局模式，以期为石羊河流域生态环境治理与恢复以及区域可持续发展规划提供借鉴与决策依据。     

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。