基于电路理论的南京城市绿色基础设施格局优化

城市绿色基础设施的连通性与格局优化能显著提升城市的生物多样性和可持续发展能力,对维持城市生态系统的健康与稳定具有重要意义。基于电路理论构建了南京市主城区绿色基础设施景观格局,根据电流密度分析斑块、廊道重要性,并借助移动窗口搜索法识别障碍点,提出南京市景观格局优化策略。研究结果表明:(1)南京主城区景观破碎化程度较高,40%的生境斑块(约为28.18 km2)对连通性的贡献较低,南部重要廊道的数量最多,局部簇团成网,网络结构较为复杂,其次为中部,且河流廊道(秦淮河)是其主要廊道类型,北部廊道数量最少,斑块多呈孤岛分布;(2)研究区共有155处障碍点,其中84.5%面积小于5hm2,可见主城区景观连通性仍有较大的提升空间。研究丰富了城市绿色基础设施景观格局的构建方法,对南京主城区绿色基础设施的连通性与格局优化具有一定的实践指导意义与参考价值。     

道路网络对物种迁移及景观连通性的影响

道路对区域景观产生破碎化及阻碍效应,使得生态过程发生受阻、景观功能受损。科学评估道路的生态效应对指导道路选线、生态恢复工程及景观规划有重要价值。本文采用阻力面概念和最小耗费模型,实现了景观阻力、斑块质量、廊道畅通性和景观连通性的计算,定量分析了物种迁移过程中道路网的干扰程度。结果表明:道路引起生态廊道长度平均增加30%,廊道曲率平均增加0.19;道路也使廊道通畅性平均降低90%,影响程度与廊道耗费值呈线性相关,系数为0.76;整体景观连通性下降30.8%,扩散能力越弱的廊道所受道路阻碍效应越强。本文建立的模拟评价方法可用于确定景观尺度上特定生态过程的关键格局,同时也可为景观生态规划中生态廊道设计及景观连通性定量分析提供科学依据。     

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。     

干旱区绿洲廊道景观研究——以金塔绿洲为例

干旱区绿洲内主要廊道景观类型包括河流、水渠、田间防护林和公路等 .以金塔绿洲为例 ,介绍廊道景观在绿洲的形成与发展过程中传输物质和能量、阻隔荒漠景观扩展和入侵的基本生态功效 .利用GIS方法分析试验区内的廊道分布状况以及与各类景观之间的空间关系 .在近 10年景观格局的动态变化监测的基础上 ,分析廊道的驱动作用 .结果表明 ,用长度和宽度、周长和面积比、密度和非均匀度来表示廊道的各种特性 ;金塔绿洲廊道总长为 1838.5km ,密度为 2 .1km·km-2 ,以渠道和公路为主 ;水浇地、林地和城镇居民地廊道密度最大 ,受影响程度最高 ;绿洲内沟渠廊道质量的改进是影响水浇地等景观变化的重要驱动力之一 .     

佛山市顺德中心城区城市绿地生态网络规划

以佛山市顺德区中心城区为研究样区,基于景观连通性定量评价方法确定绿地系统核心斑块,并采用最小费用路径法构建了绿地系统潜在的生态廊道,同时还对绿地生态网络各组分的景观格局特征进行了分析。结果表明:斑块连通性指数距离阈值设定为500m时能够合理反映各绿地斑块重要性程度,并以连通性指数重要值排序结果确定了20个绿地斑块作为绿地生态网络的核心斑块;通过最小费用路径法构建的研究区31条潜在生态廊道,符合绿地系统分布特征并能够较好地连通各绿地核心斑块;生态网络景观格局分析表明,生态廊道缓冲区内斑块类型较复杂,景观格局破碎化程度较高。     

基于缓冲带的贵港市城市景观格局梯度分析

运用景观格局指数与城市建成区缓冲带划分相结合的方法,分析了广西贵港市近20a来城市建成区整体景观与主要城市景观类型（公共设施用地、工业用地、居住用地及农田）的圈层梯度变化特征.分析结果表明：贵港市城市建成区可以看作是居住用地与公共设施用地的镶嵌景观,但这种镶嵌景观随着城市化的发展,存在日趋不明显的特征;整个景观层面的指数20a来在31个梯度带内,表现出相似的变化趋势,斑块面积指数显示出贵港市城市建成区存在两个较为明显的商业金融中心;各梯度带内景观的平均面积增大,景观的形状日臻规则,景观多样性随景观类型及均匀度的增加显著上升.2004年主要城市景观类型在缓冲区中间各带能够很好的反映出格局的变化特征,其中工业用地和农田用地的斑块数和斑块密度随缓冲区梯度表现出较为一致的变化特征,而公共设施用地和居住用地的梯度变化趋势相似.各个梯度带中工业用地形状最为复杂,所占比重最低,平均斑块面积最大;公共设施和居住用地形状较为简单,在各带中所占比重较高,平均斑块面积较小;农田景观在各带中所占比例变化不大,近似连续分布,对城市生态环境的调节起到一定作用.     

基于LSMM与MSPA的深圳市绿色景观连通性研究

基于线性光谱混合模型(LSMM,Linear Spectral Mixture Model),引入形态学空间格局分析(MSPA,Morphological Spatial Pattern Analysis)进行城市地域绿色景观连通性评价。根据城市绿色景观特点和MSPA方法中的7种连通性类型的涵义,定义了城市绿色景观连通性功能类型。以深圳市1986年、1995年、2000年、2005年及2010年五期Landsat TM影像为数据源,应用线性光谱混合模型提取植被覆盖率,得到深圳市植被覆盖图。在此基础上,提取出高、全植被覆盖作为目标像元进行MSPA处理,分析植被覆盖状况与绿色景观功能类型的时序总体特征及空间梯度动态。结果表明:深圳市绿色景观破碎程度较高,表现为对结构连通性贡献最小的斑块类型总数最大。城市内部东西部连通性呈现出不同变化的趋势;右侧外圈层的大鹏半岛结构连通性最佳;在同一城市化发展梯度上,东部的样带连通性水平比西部要好。在城市化过程中,深圳市高、全覆被植被像元连通性大小受以下因素的影响:城市化程度,地形因素及区域定位。在同一城市化程度上,地形因素对景观连通性的影响较大。从整体的时间变化和空间梯度动态分析可知,在快速城市化过程中植被覆盖率和连通性功能均下降,而到稳定城市化阶段植被覆盖率和连通性均得到改善。研究表明线性光谱混合模型与形态学空间格局分析相结合可以较好的表征城市绿色景观连通性类型时空分布特征,进而明晰城市化过程与区域内绿色景观数量及连通性动态变化关系。     

生态网络视角下武汉市湿地生态格局分析

城市湿地是城市发展的重要生态保障。快速城市化进程导致湿地景观破碎化,威胁湿地生态系统安全。生态网络通过廊道连接重要生境斑块,基于生态网络分析城市湿地生态格局,不仅可了解湿地的空间分布情况,还可反映湿地系统的结构与连通性特征。以武汉市为研究区,利用形态学空间格局分析(Morphological Spatial Pattern Analysis, MSPA)方法识别湿地源地,结合地表景观类型、地形坡度及人类活动强度因素构建综合阻力面,采用最小累积阻力模型(Minimum Cumulative Resistance, MCR)提取生态廊道构建湿地生态网络,最后对网络进行重要性分级。分析网络的结构及区域特征,结果表明:武汉市湿地规模较大,但破碎化严重且空间分布不均;网络空间结构不完备但景观结构良好,重要廊道多位于城市边缘斑块间且集中分布在南部地区;各区域湿地格局特征不同,江夏区及汉南区湿地资源丰富且斑块质量高,廊道分布多且景观结构较好但重要性不高,黄陂区及东西湖区湿地总量少且形态破碎,区内廊道少、重要性低且景观结构有待改善,新洲区湿地规模小,廊道分布较少且景观结构不完善,但湿地及廊道重要性均较高。研究结果将为武汉市湿地保护与建设工作提供科学依据。     

基于QuickBird卫星影像的贵港市城市景观格局分析

以QuickBird卫星影像解译的贵港市城市建成区景观类型图为基础,选取合适的格局指数对该区域的景观格局进行了分析。结果表明,整个景观区为一个较典型的居住、公共市政和工业用地城市景观镶嵌体;整个景观的多样性指数和景观破碎度比自然景观高5.1%~64.7%;各种不同类型城市景观的斑块面积及形状复杂程度和破碎度差异明显。     

基于Ripley K函数的武汉市景观格局特征及其变化

基于1987、1996和2007年武汉市TM遥感影像,应用点格局分析方法之一的RipleyK函数,分析了武汉市市域景观格局的特征及其变化.结果表明:1987—2007年间,耕地是武汉市的景观基质,而林地、水体、草地、城乡建设用地和其他未利用地则以斑块或廊道的形式镶嵌其中;林地、水体、草地和城乡建设用地在所有研究尺度下均呈现出显著的聚集空间格局,且林地、草地和城乡建设用地的空间聚集性强于水体;耕地在小尺度下呈现出聚集的空间格局,随着尺度的增大,逐渐变为随机、均匀的空间格局.研究期间,武汉市林地、城乡建设用地面积逐次增大,水体、草地和耕地面积逐次减少;各景观类型的空间格局特征也发生了改变,总体表现为林地和城乡建设用地空间聚集度降低,分布的均匀程度增加,而草地、水体和耕地的空间分布变得更加不均匀,聚集程度增加.与样方法、样线(带)法相比,利用样点分析景观格局具有简单、准确、易用等优点.Ripley K函数是多尺度景观格局分析的有效手段,是景观指数法的支持和补充.     

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。     

人类活动的景观生态响应——以个旧市为例

人类活动会对区域景观格局以及生态过程产生影响,定量刻画其景观生态效应具有重要意义。运用景观格局的移动窗口法及基于电流理论的生态网络模型,分析了云南省个旧市2015年与1990年相比由于人类活动导致的景观格局与景观连接度的变化。结果表明:人类活动对研究区景观格局影响显著,分离度指数增加、聚合度指数减小,景观破碎化程度加重。基于多物种电流理论的景观生态网络显示,2015年与1990年相比,无论是电流最大值还是平均值都有所下降,表明研究区的景观连接度情况变差;景观连接度的空间分异明显,研究区南部地区的景观连接度一直处于较高水平,而中东部则始终处于较低水平。基于Zonation模型确定的生态廊道网络显示,廊道总体上趋向破碎化且质量下降,中东部及北部廊道受影响尤为严重,部分原廊道区域退化为非廊道区域。研究表明,区域的人类活动导致景观破碎化程度加大的同时,也降低了区域景观连接度。研究结果可以为个旧市未来道路建设及矿产资源开发下的景观生态保护与保护区的规划建设提供科学依据,也能够为类似研究提供方法上的参考。     

基于空间优先级的福州市中心城区绿色基础设施网络构建

在城市用地极为紧张、生态环境保护遇到严峻挑战之际,如何高效构建绿色基础设施(GI)网络并识别相对重要的景观生态要素显得尤为重要。本研究以福州市中心城区为例,基于形态学空间格局分析方法与景观连通性评价对GI网络中心进行识别及优先级划分,使用最小成本路径及重力模型等方法提取各级潜在廊道,并利用密度分析和盲区分析对GI节点进行提取及优先级划分,得到优化后的GI网络。结果表明: 福州市中心城区一级网络中心主要分布于南北两侧,中部网络中心面积小且分散,景观综合阻力呈现外围低、中间高的趋势,整体连通性较差;利用现状廊道及潜在廊道构建的GI廊道体系有效增强了网络中心之间的连通性;提取GI节点为物质能量流通提供“中转站”,可改善部分区域存在基质阻力过大、连接廊道过长等问题。GI要素的空间优先级划分,使得GI网络的构建更加科学,可为未来福州市市域GI网络规划期限与建设时序提供参考。     

基于MSPA和MCR模型的秦岭(陕西段)山地生态网络构建

快速的城市化发展破坏了生境斑块的连通性,而在应对此环境变化中,从斑块层构建区域生态网络的研究不足。本研究以秦岭(陕西段)为对象,采用形态学空间格局分析(MSPA)辨别生态源地,利用最小阻力模型(MCR)提取潜在生态廊道,构建秦岭生态网络;基于重力模型对生态网络内部斑块的重要性进行分级,并分析了网络的结构特征及景观构成。结果表明: 秦岭(陕西段)生态网络由10个生态源地、45条潜在生态廊道和38个脚踏石构成,生态源地总面积29686.15 km²;网络闭合度(0.11)、线点率(1.18)、网络连接度(0.42)、成本比(0.99)综合表明,网络结构中潜在生态廊道和生态节点的连通性较好,而源地间的连通程度低,构建网络的成本较高;重要生态廊道主要由林地、草地、耕地等景观类型构成,其中,林地面积最大,为571.00 km²,约占廊道总面积的89.2%,景观结构良好;在生态网络中应加强保护生态源地,优先建立并保护重要生态廊道和生态节点。研究结果可为秦岭生态环境保护与高质量发展提供科学的参考和依据。     

道路生态学研究进展

“道路生态学”是当代景观生态学的最新研究领域。重点探讨道路生态学和生态道路网的研究进展。从景观生态学的点效应、廊道效应和边际效应出发 ,引入景观生态网络的概念 ,即由点、线、网按照一定等级结构、功能分工和空间秩序组合成的生态网络体系 ,其中道路网和水网是最主要的表现形态。根据网络理论构造网络结构影响度模型 ,在 GIS和 RS的支持下 ,通过对北京局部地区道路网动态模拟的分析表明 ,道路网对其他景观的影响是通过点效应、廊道效应、点 -廊道 -网络叠加效应共同作用的结果 ,这种影响与道路网络密度和道路影响带的范围成正比。因此 ,为了最大限度减少道路网对自然生态系统的干扰与破环 ,提出生态道路网络建设的 8点建议     

城市低效用地更新为绿色基础设施优先度评价

在以存量更新促进城市可持续发展的时代,将城市低效用地有序更新为绿色基础设施（Green Infrastructure,GI）是实现城市建成区生态空间再造和生态格局优化的可操作路径。现有低效用地的更新优先度评价多将经济效益作为发展潜力的判断依据,未能很好地考虑地块的潜在生态效益。以广西桂林市中心城区为例,采用层次分析法、熵权法和TOPSIS方法,从经济和社会效益角度构建综合指标体系定量评价城市低效用地的更新潜力,在此基础上,基于最小费用路径和电路理论方法,采用标准化最小费用廊道值与中心性值,评价低效用地对提升研究区景观连通性的重要性,最后利用二维判别矩阵方法,综合更新潜力与重要性分析结果,对低效用地更新为GI的优先度进行了评判。结果表明：（1）研究区更新潜力等级较高的低效用地面积占比达38%,集中分布在研究区西部和北部。（2）低效用地更新后充当廊道和踏脚石的潜力存在显著差异,对提升景观连通性重要性较高的低效用地面积占比达40%,主要分布在研究区北部、西部和南部。（3）低效用地更新潜力评价结果和基于景观连通性提升的重要性评价结果在部分区域差异明显,更新为GI优先度较高的低效用地主要分布在研究区北部和西南部,应根据其不同优先度等级采取差异化的更新规划措施。研究结果可为城市低效用地再开发的规划实践和绿色基础设施网络格局优化提供新框架和决策参考。     

深圳市福田区三维城市景观格局变化特征

城市景观是景观变化最快的类型之一,建成景观与绿地景观格局和功能的相互影响及空间配置是城市景观优化的核心。在紧凑型城市快速发展过程中,城市垂直方向增长成为主要扩展方式。如何定量分析三维城市景观格局变化,为城市景观优化提供科学依据还有待深入。选取深圳市福田区,以高分辨率遥感数据和建筑普查数据为基础,运用景观格局指数和景观连通性等方法定量分析建筑景观和绿地景观变化及空间影响。研究结果表明:(1)2003—2016年,福田区建筑景观主要表现为垂直向的立体扩展模式,新增建筑主要为高层和超高层建筑,建筑平均高度增加6.53 m,立体空间体积增加135.58×10~6 m~3,建筑密度仅增加2.42%,建筑景观高度差异逐渐增大,呈现出明显的三维空间异质性。(2)2003—2016年,建筑景观格局由"阶梯式"转变为"金字塔"形,受益于建筑景观的垂向增长,建成景观与绿地景观比例由1.20∶1调整为0.99∶1,建成景观减少4.03 km~2,绿地景观增加2.80 km~2。(3)建成景观的三维立体化释放了绿地景观用地空间,同时也限制了绿地景观的外部连通性,绿地景观连通性较低,大型绿地斑块间缺乏廊道连通,呈现孤岛化。研究可为城市景观空间优化和国土规划等实践提供科学依据。