不同尺度下城市景观综合指数的空间变异特征研究

在GIS与RS技术支持下,采用5 m分辨率的SPOT遥感图像数据,从城市土地利用角度,利用半变异函数对不同尺度的景观多样性、聚集度与分维数的空间变异进行了定量分析.结果表明,不同尺度下3种指数的空间变异具有相似特征,各个尺度上都具有空间依赖性,尺度越小,空间依赖性越大,空间变异的细节更显著,空间自相关性对总体变异的贡献逐渐增加,但尺度过小,有时会破坏景观内部结构.不同指数的半变异函数模型在相同尺度上差异显著,说明不同景观指数在不同尺度下的半变异函数模型不具可比性.就研究上海市内部土地利用结构而言,1 km的幅度是较合适的空间尺度.景观指数空间变异特征是尺度的函数,尺度对景观格局的影响不能忽视.景观综合指数对尺度响应的生态过程揭示了上海城市空间结构的规律性：在小尺度上的复杂无规律性,中尺度上的多中心性和大尺度上的圈层结构性,但各个尺度是相互依赖的,没有绝对界限.     

快速城市化地区景观生态安全时空演化过程分析——以东莞市为例

依托“压力-状态-响应”概念框架模型,建立景观生态安全评价指标体系,以东莞市为例,研究区域景观生态安全时空发展变化过程,揭示快速城市化地区生态安全发展变化的规律.结果表明:1988、1997和2005年东莞市的平均生态安全综合指数分别为0.497、0.436和0.395,区域总体生态安全从中高安全状态逐步降低到中低安全状态;生态中低安全的区域空间上从“市中心-镇中心”沿“市中心-镇中心-道路”不断扩张.采用以像元为中心的公里网格滑动模板的指标作为像元的评价指标,可以有效解决景观结构指数等指标的计算,在生态安全等级划分时边界过度很平滑,景观尺度的生态安全评价可以为生态可持续发展政策的制定提供科学依据.     

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。     

海岛生态脆弱区景观生态安全时空分异特征——以福建海坛岛为例

基于2000、2009和2013年三期Landsat–ETM+遥感影像数据和土地利用详查变更数据,应用景观干扰度和景观脆弱度构建景观生态安全指数,并以空间统计学方法为分析工具探讨海坛岛景观生态安全时空分异特征,结果表明:2000-2013年间海坛岛景观生态安全指数总体上呈下降趋势,景观生态安全水平高值区逐步紧缩;研究区景观生态安全指数具有较强的空间自相关性,受差异性人类活动影响,研究区景观生态安全集群结构发生了明显变化,空间集聚程度呈逐渐降低趋势;13a间社会经济活动、国家政策等随机性因素对海坛岛景观生态安全的影响越来越强,2013年随机性因素成为影响海坛岛景观生态安全的主导因素。     

干旱区内陆艾比湖区域景观生态风险评价及时空分异

以新疆艾比湖流域典型区域为研究区,利用1998、2011和2013年的Landsat TM/OLI遥感影像,将研究区分为耕地、林地、草地、水体、裸露的湖床及盐渍地和未利用地6个景观类型,计算各景观指数,引入生态风险指数,进行空间插值,并把研究区划分为低、较低、中、较高、高生态风险区,对研究区景观格局生态风险的时空变化特征进行评估.结果表明:1998—2013年,艾比湖区域景观格局变化明显,主要特征为耕地景观面积明显增加,其他景观面积减少;1998年,生态风险区以高等级为主,而在2011、2013年,生态风险区均以较高和低等级为主.1998—2013年,研究区的生态风险等级呈明显降低趋势,生态风险等级由高生态等级向低生态等级转变的总面积远高于由低生态等级向高生态等级转变的总面积.     

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.     

基于景观格局的胶州湾大沽河口湿地生态安全

以胶州湾大沽河口湿地为研究区,利用TM遥感影像为数据源,运用ENVI 4.4软件在GIS技术支持下,提取1986、2002和2010年研究区自然湿地、人工湿地、非湿地3大景观类型的空间信息;运用景观格局指数原理和方法构建生态安全指数,定量分析研究区景观动态变化,阐明景观格局变化下,生态安全状况及驱动机制.结果表明:1986-2010年,研究区在自然与人为双重干扰下陆地面积萎缩,斑块数增多,优势景观消失,景观趋于复杂化、破碎化、分离化;1986-2010年,人类活动对景观干扰愈加明显,景观干扰指数与生态安全指数存在负相关性,研究区各景观损失度上升,生态安全指数下降,其中以自然湿地中河流与河口湿地和芦苇湿地景观的恶化程度最大.基于面积因素构建的各景观生态安全度依次为:非湿地＞人工湿地＞自然湿地;新建并发育的人工林景观和新整合的少海东湖人工湿地公园,在一定程度上弥补了研究区的生态损失,缓和了生态保护与经济发展之间的矛盾,探索出一条湿地保护新型道路.     

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.     

不同斑块类型的景观指数粒度效应响应——以无锡市为例

斑块类型与景观格局粒度效应响应关系密切。以无锡市为研究区域,针对地区社会经济活动频繁、人为干扰强烈和生态脆弱等特性,以土地利用类型、热力等级和生态贡献为斑块类型划分依据,构建出对应的3种不同景观格局。在相同粒度变化情况下,选用了19个景观水平指数和Moran's I指数,分析了不同景观格局粒度效应的响应情况。结果表明,随粒度变粗:1)土地利用类型、热力等级和生态贡献斑块的部分景观指数响应曲线变化剧烈程度依次减弱;2)3类斑块的Moran's I指数均存在尺度效应。其中,土地利用类型和生态贡献斑块的Moran's I指数存在负相关,热力等级斑块没有。生态贡献斑块响应曲线在正相关区域内变化相对平缓,土地利用类型与热力等级斑块响应曲线变化趋势相反;3)指数反映的第一临界粒度基本一致,但景观指数响应曲线的临界现象更为明显。总体上,不同类型斑块在同一研究区构成的景观格局、指数响应曲线变化趋势和第一临界粒度都较为相似;斑块类型对景观指数粒度效应响应存在影响,但还有待深入探讨。     

道路网络扩展对区域生态系统的影响——以景洪市纵向岭谷区为例

道路网络的存在和扩展影响着周边景观的生态格局和过程,进而影响区域生态安全,定量表达道路影响域生态系统变化对生态系统管理具有重要意义.选取景洪市为研究区,利用缓冲区分析、对比分析和情景分析,研究道路与生态系统格局变化的关系,进而揭示不同道路类型对区域生态安全的影响.结果表明：近20a研究区林地、灌丛有所减少,旱地和建设用地增加显著,而道路为显著的驱动因子.景观的多样性,均匀度,斑块密度和人工干扰指数也随着道路缓冲距离增加而降低.道路影响域内林地受道路影响最大,其次为草地,旱地或灌丛,而旱地的斑块数目受低等级道路影响最多,其他等级林地数目最多.情景分析表明,随着道路网络的扩展,生态系统分维数、斑块数目增加,平均斑块面积减少,显示破碎化程度加剧,而低等级道路对区域景观格局的变化贡献率最大.     

快速城市化区域生态安全的空间模糊综合评价——以广州市为例

随着经济的快速发展，城市生态安全状况令人担忧。进行城市生态安全评价，了解城市生态安全状况成为城市生态建设、改善和提高城市生态安全状况的前提。基于TM遥感数据以及GIS平台，构建评价指标体系，采用空间模糊评价方法进行生态安全的空间综合评价，进而分析其时间与空间变化。生态安全空间分布图及其属性的统计结果表明，整体上讲，广州市生态安全等级为一般，并且随时间推移，生态安全状态比较稳定，但是在1995年受到较大的破坏；不同区域之间生态安全的对比分析显示，广州市生态安全的城乡差异明显，中心城区生态安全状态堪忧；将研究结果与作者早已经完成的同区域基于统计数据的生态安全评价分析结果进行趋势对比，二者显示出一致性，表明基于格网的空间模糊综合评价方法用于生态安全评价是可行的，研究的设计也是合理的，但是这种空间综合评价方法却具有传统方法不具备的优点：不仅具有可视化的表达效果，还有利于不同范围大小区域之间的对比研究。     

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．     

基于GIS的沿海地区生态安全时空测度与演变——以大连市瓦房店为例

以大连瓦房店市2000年、2005年和2010年Landsat TM遥感影像(轨道号为120/32,120/33)作为数据源,在景观格局分析的基础上,基于压力-状态-响应(P-S-R)框架构建沿海地区生态安全评价体系,在GIS格网技术下量化多源数据,创建区域生态安全格网数据库,采用加权-模糊隶属度评价方法进行生态安全状态评价,并通过空间统计学方法对研究区生态安全格局时空演变进行分析,揭示沿海地区生态安全时空演变特点。结果表明:12000—2010年瓦房店市生态安全指数平均值分别为0.4636、0.3878和0.3980,说明研究区生态安全恶化后又有缓升趋势,但西部沿海地区生态安全依然需要重视。2Moran's I从2000年到2010年分别为0.9015、0.8738和0.8703,表明瓦房店市生态安全指数在空间上存在较强的正相关关系,生态安全格局表现为高值区域倾向于与生态安全程度高的区域相毗邻,而生态安全程度低的区域倾向于与生态安全程度低的区域毗邻,2000—2005年表现极为明显。32000—2010年瓦房店市生态安全指数的块金值分别为0.0030、0.0007和0.0009,表明非结构因素对研究区生态安全空间分布影响效应逐渐增强,这与10年来瓦房店城市建设用地扩张、人类活动频繁的实际情况相符。CO/(CO+C)值也是先增加后减少,表明非结构因素对研究区生态安全空间分异的影响效应先增强后减弱,2005年以来随着大连市土地政策的实施与管理,城镇建设、人类活动等非结构因素对生态安全演变影响有所消减。     

景观结构动态变化及其土地利用生态安全——以建三江垦区为例

景观结构动态变化及其土地利用生态安全是区域生态安全和可持续利用研究的重要组成部分。以建三江垦区为研究区,利用遥感手段提取研究区1992年、2000年和2008年的景观类型信息,定量分析了研究区不同尺度的景观结构变化特征。阐明了景观结构变化下的研究区土地利用生态安全形成机制。定量计算研究区不同尺度的景观稳定性,并结合DPSIR模型构建研究区土地利用生态安全综合评价指标体系,对研究区的土地利用生态安全等级进行评价和分析。结果表明:1992-2008年,研究区景观结构变化剧烈,景观基质类型由沼泽湿地转为水田,斑块形状复杂度和景观破碎度增加,斑块空间分布表现为"聚合-分散-聚合"的变化特征;土地利用行为对研究区景观结构产生破坏的同时也对其恢复起调控作用,进而形成景观结构变化下的土地利用生态安全的不同状态,研究区景观结构稳定性可以反映其土地利用生态安全水平;研究期内研究区景观整体稳定性呈"稳定-非稳定-稳定"的复合稳定性特征,土地利用生态安全呈"较安全-临界安全-较安全"的等级变化特征;1992-2000年,旱田景观结构最稳定,2000-2008年,景观结构最稳定类型转变为建设用地,表明该类型土地利用生态安全水平最高,2008年,沼泽湿地是最不稳定的景观类型,土地利用生态安全水平最低。     

基于DPSIR模型的长三角城市群生态安全评价研究

长三角城市群作为中国经济发展最具活力的区域之一,城镇化水平高,同时面临巨大的环境压力。以长三角城市群41个城市为研究对象建立DPSIR生态安全指标评价模型,利用熵权法与均方差决策法确定DPSIR权重,采用主成分分析法和综合指数法得到长三角城市群生态安全综合指数YDESI与生态安全等级。结果表明,长三角城市群41个城市依据生态安全水平可划分为4类。总体水平属于临界安全偏较不安全水平,上海市与江苏省生态安全情况较好,浙江省生态安全水平一般,安徽省生态安全情况稍差。DPSIR模型显示,驱动力与响应指标对长三角城市群生态安全建设有很大贡献。长三角城市群生态安全主要影响因素为农业发展、环境空气质量、环保投资、城市绿化建设。最终提出相应的策略:即提高区域人口素质、强调新型城镇化、加强城市群基础设施建建设,为长三角城市群生态安全建设提供思路与依据。     

上杭县城区公园绿地景观格局动态分析

以上杭县为例, 对县城城区公园绿地景观格局演变进行研究。在ArcGIS和Fragstats景观指数分析软件的支持下, 选取了破碎度、连接度、均匀度、聚集度、景观多样性和分维数等指数对上杭县城城区2009、2013和2018年公园绿地景观格局的动态变化进行了分析。结果表明: (1)2009-2018年, 上杭县城区公园绿地总面积从99 hm²增加至185 hm², 斑块数量从24个增加到35个。 (2)综合公园和社区公园是上杭县城区公园绿地景观中的优势景观元素; 游园数量最多, 斑块所占景观面积的比例最少; 整体公园绿地斑块分维数较低, 研究区整体景观形状较为规则。(3)聚集度指数下降, 公园绿地景观的破碎度程度增加; 景观多样性指数和均匀度指数呈递增趋势, 公园绿地呈均匀化发展; 龙翔片区和城南产业片区公园绿地分布偏少。(4)政策是公园绿地景观格局变化的主导因素。基于公园绿地景观格局动态分析结果, 提出了相应的对策和建议, 以期为上杭县及其他县域级小城市的公园绿地规划、城市生态建设提供参考。     

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.     

外来树种桉树引种的景观生态安全格局

以大面积桉树引种区云南省澜沧县为研究区,以自然栖息地和生物多样性的整体保护为目标,利用最小累积阻力模型开展了桉树引种的景观生态安全格局的定量研究.结果表明:(1)基于GIS技术和“成本距离加权”制图分析工具,将生物和景观等综合因素融入最小累积阻力模型,把“源”扩展的生态过程与景观格局结合起来,应用于桉树引种的景观生态安全格局构建中是可行的.(2)选择次生常绿阔林为保护“源”,地表覆盖类型、海拔、坡度、土壤质地和公路等为阻力因子,建立最小累计阻力面,识别了廊道、辐射道和战略点等生态安全格局组分;用最小累积阻力阈值划分了生态缓冲区、生态过渡区、生态边缘区、农业耕作区和居民生活区等生态功能区,并界定桉树禁止种植区和桉树可种植区,最终组合成两个方案的中级和高级景观生态安全格局.方案一,中级和高级安全水平的桉树可种植区面积分别占研究区面积的33.48％和19.27％.方案二,中级和高级安全水平的桉树可种植区面积分别占研究区面积的28.37％和15.17％.(3)从“源”的扩展效果、保护广度、管理成本、难易程度及生态环境和经济社会发展要求等方面评价,认为方案二的中级安全水平格局能够相对满足澜沧县对生态、经济发展的要求.研究结果为制定研究区生态安全策略提供参考.     

基于GIS的典型农牧交错区土地利用生态安全评价

以内蒙古自治区翁牛特旗为对象,基于GIS技术对典型农牧交错区进行了土地利用生态安全评价.结果表明:研究区1985-2000年有50%以上的总土地面积受到沙化和土壤侵蚀的危害,中西部地区的土壤侵蚀和东部地区的土地沙化依然严重;研究区1985年和2000年平均生态安全指数分别为2.70和2.66,整体生态安全状况处在不安全等级;1985年和2000年各生态安全等级分布面积由大到小排序依次为欠安全＞极不安全＞较安全＞不安全＞安全.     

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。