快速城市化地区生态网络构建与优化——以北京市大兴区为例

快速城市化直接导致生境日益破碎化,景观连通性和生态系统稳定性降低,环境不断恶化。构建完善的生态网络能够有效缓解快速城市化带来的系列生态环境问题,是城市生态系统修复、生物多样性保护的重要途径。以北京市大兴区为例,基于2019年6-8月高分辨率遥感影像分类解译提取的土地覆盖数据,应用形态学空间格局分析(MSPA)和景观连通性评价方法识别提取了生态源地,通过构建生态阻力面和运用最小累积阻力模型(MCR)识别了潜在生态廊道并应用重力模型对廊道系统进行了重要性分级,最后采用网络指数对研究区生态网络进行评价和优化,提出了有针对性的生态网络优化对策。结果表明:研究区核心区面积为349.42km²,占研究区总面积的33.73%;生态源地16块,总面积85.15km²,占总面积的8.2%;潜在生态廊道120条、生态节点49个,其中一级生态廊道39条、二级生态廊道81条。在生态网络优化方面,新增4块生态源地、70条规划生态廊道和17个生态节点,规划建设20处"踏脚石",识别修复72个主要生态断裂点。实施这些优化措施后,网络闭合(α)指数、点线率(β)指数、网络连接度(γ)指数均有所提高,表明生态网络连接度得到有效优化。研究区虽具备较丰富的绿地资源,但在快速城市化过程中出现了生态斑块破碎化、分布不均衡、连通性较差等生态问题,生态源地和廊道主要分布在西部、南部永定河流域绿地以及东南部平原造林区,应重点加强研究区中北部的生态建设与修复。生态网络的构建与优化对于该区域生态系统修复、生物多样性保护具有重要意义,也可为其他快速城市化地区生态建设与优化修复、生态空间可持续发展提供参考借鉴。     

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...     

基于MSPA与最小路径方法的巴中西部新城生态网络构建

目前快速城市化导致了生境斑块的日益破碎化,景观之间的连通性不断降低。构建生态网络可以连接破碎的生境斑块,增加绿地景观的连通性,对生物多样性保护具有重要意义。以高度景观破碎化的四川省巴中西部新城为研究区,采用形态学空间格局分析(MSPA)方法,提取出对研究区生态网络构建具有重要生态意义的核心区和桥接区两类景观要素,并选用整体连通性(IIC)、可能连通性(PC)和斑块重要性(d I)等景观指数,分别对核心区和桥接区进行景观连接度评价,遴选出对维持景观连通性贡献最大的10个核心区生境斑块作为生态网络的源地,并根据斑块对维持景观连通的重要性程度将其他核心区和桥接区进行类型划分,以此作为景观阻力的赋值依据,融入消费面模型中,最后采用最小路径方法构建了研究区潜在的生态网络,并基于重力模型对重要生态廊道进行了识别与提取,在此基础上有针对性地提出了生态网络优化的对策。研究结果表明,MSPA方法能够科学的辨识出研究区内对生态保护具有重要意义的结构性要素,例如作为物种栖息地的核心区和物种迁移通道的桥接区,这些要素是生态网络的重要组成部分;景观连通性的计算,明确了研究区景观要素的保护重点,为最小路径方法中的景观阻力赋值提供了重要的参考信息;基于MSPA与最小路径方法的生态网络分析框架综合了现有景观结构性要素识别、连通性分析以及物种潜在迁移路径分析等方法,将景观中潜在的生态源地和结构性廊道的连通性作为构建生态网络的重要基础和主要依据,从而使得生态网络的构建更科学。研究结果可为高度破碎化地区生态网络的构建提供重要的参考与依据,对其他地区生态网络的构建也具有一定的借鉴意义。     

基于MSPA和MCR模型的江苏省生态网络构建与优化

快速城市化背景下, 经济发达区生境斑块日益破碎化, 生物多样性受到严重威胁, 构建生态网络是有效连接生境斑块和保护物种栖息地的重要手段。以江苏省为例, 采用形态学空间格局分析(MSPA)方法识别重要生态源地, 基于最小累积阻力模型构建生态网络连接生态源地, 并选取整体连通性指数(IIC)量化生态源地斑块和生态廊道的重要性, 最后提出江苏省生态网络优化建议, 为江苏省生态安全格局构建提供参考和借鉴。主要研究结果如下: (1)核心区斑块主要用地类型为大型水体、湿地和林地, 主要包括太湖、洪泽湖、高邮湖、骆马湖等大型湖泊、东部沿海地区的湿地以及江苏西南部的林地斑块; (2)由于江苏省耕地面积广阔, 因此耕地在生态网络中有较大比例; (3)水域、林地、湿地也是生态廊道的主要组成部分, 为减小水体对动物迁徙的阻碍作用, 可以在水域周边人工造林, 为动物迁徙提供暂栖地; (4)生态廊道构成中, 建设用地占比15.44%, 这是近年来江苏省快速城镇化和建设用地的过度扩张的结果。     

太湖流域生态安全格局构建与调控——基于空间形态学-最小累积阻力模型

构建生态安全网络是在快速城镇化和生态环境恶化的背景下保护生物多样性的重要举措。以典型跨界的太湖流域为地理研究单元,使用多源空间数据,采用空间形态学方法(Morphological spatial pattern analysis, MSPA)和最小累积阻力模型(Minimal cumulative resistance, MCR)以及地理学统计方法建立“生态源地-活动廊道-保护网络-阻力特征-分区调控”的生态安全模式。研究结果显示：(1)太湖流域20个具有保护生物多样性功能的生态源地主要分布在浙西区和湖西区,包括大型湖体和丘陵森林等;(2)流域内重要性廊道贯穿太湖连接大型湖体和森林,一般性廊道集中分布在浙西-湖西区,将生态源地两两相连;(3)根据节点-廊道-源地网络分布,参考生态阻力和生境质量的空间性特征,构建流域“四区一带”生态安全格局并提出分区管控措施,为经济发展快速但生境脆弱的太湖流域生态体系建设与生物多样性保护提供参考。     

佛山市生态网络构建及优化

在快速城市化背景下,经济发达地区生境斑块破碎化问题尤为突出,生物多样性受到严重威胁,构建生态网络是连接生境斑块和保护生物栖息地的重要手段.本研究以发展较快的广东省佛山市为研究区域,利用连接度指数和形态学空间格局分析方法提取出生态源地,基于InVEST模型和最小累积阻力模型识别出潜在生态廊道,结合水文分析所提取出的辐射道...     

基于生态网络的江苏省生态空间连通性变化研究

经济社会高速发展背景下,人类土地利用强度加大,部分地区生境斑块趋于破碎,生物交流通道趋于阻断,研究生态空间连通性变化,有针对性的进行保护和修复,对区域可持续发展意义重大。研究以江苏省为例,采用形态学空间格局分析（Morphological Spatial Pattern Analysis,MSPA）方法分析景观格局变化并识别重要生态源地破碎与新增情况,利用最小累积阻力（Minimum Cumulative Resistance,MCR）模型构建生态网络并分析生态空间连通性。研究选取整体连通性指数量化斑块/廊道的相对重要性;结合生态网络结构,具体分析廊道连通性的变化、原因及其影响;并运用电路理论、障碍改善方法识别廊道维护与疏通关键点,提出生态网络保护和修复建议。研究结果表明：（1）2000-2015年,江苏省生态网络呈现西密东疏的格局,局部地区生态节点破碎12处,新增5处,源地斑块整体趋于破碎;（2）新沂市马陵山风景区等6处节点的破碎使北部生态网络多条廊道结构功能下降,亟须修复;（3）因沿河防护林及道路林网建设,中部网络与北部网络间廊道连通性有所改善,但缺乏中间节点;（4）丹阳市打雁山丘陵节点的破碎使南部网络与长江湿地间联系削弱,宁镇山脉的结构重要性相对凸显;（5）东部沿海滩涂节点与其他节点间的联系尚处于薄弱状态,有待改善;（6）建议修复生态节点7处,新增生态节点7处,建设踏脚石44处,维护廊道关键点18处,疏通其中5处。     

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。     

基于景观分析的西安市生态网络构建与优化

生态网络能够连接破碎的生境斑块、增加景观之间的连接性,对应对城市化引发的景观和生态问题具有重要作用。本研究以西安市为例,运用景观格局指数和形态学空间分析等方法在景观格局现状分析的基础上构建了生态网络,并利用重力模型评估了网络结构,最后提出优化策略。结果表明: 西安市景观丰富度较高,但景观状况南北区域差异明显;生态源地主要分布在南部和东部,北部和中部综合阻力值高、连接度较低;生态廊道分布不均,基于水文分析得到的辐射道可以对生态廊道起到补充作用;通过新增生态源地、补设踏脚石及修复断裂点对生态网络进行优化,可改善生态源地分布不均、部分区域生态廊道过长及道路网阻隔等问题,提出的优化策略可为西安市城市规划提供参考。     

基于GIS支持下的土地资源空间格局生态优化

以防治水土流失和维护景观整体生态优化为目标,选择我国滇西南地区亚热带山地为典型案例,利用遥感数据和GIS的空间信息处理技术,采用适宜性评价与土地资源利用格局整体优化相结合的方法,用最小累积阻力模型(MCR)确定土地利用的功能分区和生态格局组分,探讨山地土地资源空间格局生态优化途径.结果表明:(1)基于GIS空间分析技术和"成本距离加权"制图分析工具,采用最小累积阻力模型(MCR)的土地资源空间格局生态优化方法是可行的;(2)将水平生态过程作为一种对景观的控制过程来对待,以常绿阔叶林和思茅松林为保护源,基于最小累积阻力面(MCR)模型,构建了对土地资源整体生态功能起维护作用,对源内物种的迁移或扩散过程具有关键作用的廊道、辐射道和战略点等生态格局组分;(3)基于MCR阻力值建立的频率序列及拐点图,拐点两侧的土地利用类型异质性较大,可以作为划分土地功能分区的临界点,以此划分出有利于生态安全的核心源保护区、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6类土地功能区,并提出各功能区的管理措施.     

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....     

An inventory of continental U.S. terrestrial candidate ecological restoration areas based on landscape context

Landscape context is an important factor in restoration ecology, but the use of landscape context for site prioritization has not been as fully developed. We used morphological image processing to identify candidate ecological restoration areas based on their proximity to existing natural vegetation. We identified 1,102,720 candidate ecological restoration areas across the continental United States. Candidate ecological restoration areas were concentrated in the Great Plains and eastern United States. We populated the database of candidate ecological restoration areas with 17 attributes related to site content and context, including factors such as soil fertility and roads (site content), and number and area of potentially conjoined vegetated regions (site context) to facilitate its use for site prioritization. We demonstrate the utility of the database in the state of North Carolina, U.S.A. for a restoration objective related to restoration of water quality (mandated by the U.S. Clean Water Act), wetlands, and forest. The database will be made publicly available on the U.S. Environmental Protection Agency's EnviroAtlas website ( http://enviroatlas.epa.gov ) for stakeholders interested in ecological restoration.     

基于多尺度协同的长沙市生态网络构建与层级优化

城市化背景下人类与自然环境的矛盾呈现出多尺度、层级化特征,而传统生态网络的构建方式较少考虑不同尺度下生态要素的关系,无法从区域落实到中心城区,难以形成系统性的解决方案。研究在综合梳理各尺度生态网络构建方法的基础上,以长沙市为例,基于形态学空间格局分析（Morphological Spatial Pattern Analysis,MSPA）、景观连通性原理和生态斑块重要性评价识别生态源地,并通过多层级生态阻力面的确定,综合运用最小费用路径（Least-cost path method,LCP）、电路理论、层级传导理论、尺度嵌套等方法对市域、都市区、中心城区的生态网络进行了协同构建和层级优化,最后基于不同尺度生态网络的特点应用并落实到多层级的国土空间规划体系中。研究结果表明：（1）长沙市域生态网络和都市区生态网络具有较好的层级嵌套特征;共识别两尺度生态叠合源地14个、生态叠合廊道15条,主要通过中心城区内的湘江、浏阳河和捞刀河部分河段与外围生态绿圈相衔接,形成"外环内楔"的空间格局。（2）确定市域重要廊道、市域潜在廊道、生态叠合廊道、都市区重要廊道、都市区潜在廊道的核心保护面积共501.14 km²,并提取位于生态廊道核心保护区范围内的生态夹点和生态障碍点,以进一步落实生态保护修复策略。（3）得到具有重要生态连通功能的中心城区生态绿道长度441.2 km,生态修复单元56个,并结合生态阻力值划分为5级进行针对性修复。（4）基于不同尺度生态网络的衔接、嵌套,最终构建"市域总体生态安全格局-都市区城市生态空间发展格局-以城市绿道为基础的中心城区生态修复单元",并与不同层级的国土空间规划体系相对应。研究结果将为以大城市为中心的跨尺度生态系统修复和生态安全格局构建提供科学参考。     

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。     

基于景观生态学原理的生态网络构建方法比较与评价

构建良好的生态网络是国土空间生态修复的重要内容,对保障区域生态安全,提高景观连通性、保护生物多样性具有重要意义。基于景观生态学原理,遵循“生态源地识别-综合阻力面构建-生态网络生成”基本模式构建区域生态网络是相关研究的主流做法。但该模式内部各环节所依赖的理论基础差异较大,相应的细化思路方法多元,考虑到尺度特征和景观的空间异质性,综合评估不同方法组合下研究结果的差异对深化原理认知和有效指导实践都具有重要意义。考虑到采用景观生态学原理构建生态网络中各环节技术方法的差异性,选取生态源地识别的4种方法、综合阻力面构建的2种方法以及生态网络生成的2种方法,分别基于最小累积阻力模型和电路理论对比两个视角,通过方法组合形成相应的生态网络并进行对比分析。研究结果表明：(1)由于原理差异,各环节下不同方法的分析结果具有显著差异,主要表现在生态源地的数量、面积和空间分布;阻力面高阻力值分布状况;以及生态廊道、生态节点的数量与格局特征等方面;(2)在基于最小累积阻力模型原理的对比方案中,构建包含Harary指数、整体连通性指数、可能连通性指数、成本比、网络密度、效能鲁棒性和廊道密度7个指标的评价体系,对该方...     

福建省自然保护区生态网络的构建与优化

自然保护区对维护物种多样性具有重要意义,但城市化的快速发展造成自然保护区不断被蚕食和破坏,保护区日益破碎,生物多样性不断减少.构建生态网络能够有效连接破碎生境,为物种保护提供空间保障.本文基于ArcGIS软件平台,在确定源地斑块和景观阻力面的基础上,采用最小耗费距离模型构建福建省自然保护区潜在生态网络,并基于连通性指数和重力模型对构建网络前后的连通性和廊道重要性进行定量分析和评价,最后提出生态网络优化的措施和对策.结果表明: 林地、草地、湿地是研究区潜在廊道的重要景观构成类型;面积大的生境斑块在网络中的重要性较高;构建网络后,景观整体连通性指数和可能连通性指数显著提高;不同斑块间的相互作用强度差异很大,但相互作用力大的斑块间的廊道在生态网络中的重要性程度较高.本研究结果可为福建省自然保护和规划提供科学参考和依据.     

生态安全格局构建及景观生态风险预测——以赛罕乌拉国家级自然保护区为例

自然保护区生态风险评价与预测对区域自然资源保护及规划管理具有重要意义。研究以赛罕乌拉国家级自然保护区为例,利用2000、2010、2020年三期土地利用数据,基于景观生态风险指数(ERI)评价研究区景观生态风险,结合最小累积阻力模型(MCR)构建生态安全格局,并借助斑块生成土地利用变化模拟模型(PLUS)模拟2030-2050年土地利用及景观生态风险演变状况,对研究区的风险管控与格局优化提出相应策略与措施。结果表明:(1)研究区景观生态风险呈北低南高的空间分布特征,以较低风险区为主,2000-2020年景观生态风险整体呈先下降后上升趋势; (2)重要生态功能"点"——56处生态源地、49个生态节点,"轴"——144条生态廊道,"面"——生态保育区、生态过渡区、合理利用区等3个生态功能区,共同构成了研究区的生态安全格局;(3)2030-2050年研究区主要以较低风险区为主,呈现北低南高的空间分布特征。从时空演变上看,2020-2050年赛罕乌拉国家级自然保护区景观生态风险呈下降趋势。研究成果可为自然保护区生态保护与治理提供决策参考。     

基于生态安全格局的厦漳泉地区国土空间生态保护修复区与预警点识别

厦漳泉地区是福建省开展生态保护修复的关键区域,识别、预警国土空间生态薄弱区对实施国土空间生态修复具有重要意义。研究通过MSPA、MCR等模型方法识别2000-2018年动态稳定性与连通性兼具的生态源地,提取生态廊道、生态节点等构建该地区的生态安全格局,采用FLUS模型在生态安全格局限制下模拟2030年土地利用变化,综合划分厦漳泉地区国土空间生态保护修复区并展开预警。结果表明,厦漳泉地区生态安全格局由12个生态源地,66条潜在生态廊道、13条重要生态廊道与若干生态节点等构成,生态源地主要分布在研究区西部,生态廊道为纵横交错的网状结构,部分生境较脆弱的县（区）无生态源地与廊道分布,生态节点集聚特征显著;2030年研究区耕地、林地面积呈减少趋势,建设用地面积增幅显著,建设用地向四周的耕地与林地呈环状扩张,挤压生态空间,威胁生态源地与廊道。综上,研究划分了1个生态源地保护带、2个生态修复核心区,并明确生态保护空间预警点,可为完善国土空间生态安全格局的保护与建设等提供基础信息,对开展生态保护修复协同治理、提升区域生态环境质量与人民福祉有重要意义。