基于InVEST模型的粤港澳大湾区生境质量时空演变分析

评估与分析城市群生境质量的时空演变,对区域生境保护、生态安全格局构建、经济和生态协调发展具有重要意义.以粤港澳大湾区为例,基于1980年、1995年、2005年、2015年四期土地利用数据,运用InVEST模型和ArcGIS软件,在研究土地利用变化的基础上分析粤港澳大湾区生境质量时空演变特征.结果表明:(1)1980—...     

基于生境质量的粤港澳大湾区生态网络识别

快速城市化导致我国出现局域生态退化、生态空间被大量挤占等问题,生态安全面临严重威胁,东部沿海地区尤甚。识别生态网络可以维护生态系统的完整性和稳定性,对于保障脆弱生态系统和城镇化程度高的区域生态安全具有重要意义。已有研究较少考虑生境质量变化对研究区的影响,以及确定生态廊道宽度的方法尚未成熟,准确性和空间精度存疑。使用InVEST模型对2000年、2010年和2020年粤港澳大湾区生境质量的时空演化特征进行研究,并基于形态学空间格局分析的景观要素识别选取生态源地,根据长时间序列的景观连通性和生境质量评估划分生态源地等级;运用电路理论方法提取生态廊道位置和宽度范围,以及判别生态“夹点”与生态障碍点。研究发现：(1)2000—2020年粤港澳大湾区生境质量总体呈下降趋势,并呈现从中心向边缘递减的空间格局态势;(2)识别出117个生态源地,包括7个一级生态源地,13个二级生态源地和97个三级生态源地,总面积2597.72km²,占大湾区的46.39%;(3)生态廊道共243条,其中,一级廊道104条,二级廊道139条,总长度1273.84km;(4)生态“夹点”88个、生态...     

闽江流域生境质量时空演变特征与预测研究

流域生境是生物生存和可持续发展的物质基础与环境保障,土地利用变化是影响生境质量的重要因素,分析土地利用与区域生境质量时空演变特征,对区域生物多样性保护与土地可持续利用具有重要意义。以闽江流域为研究区,基于2000-2015年的土地利用空间数据,构建CA-Markov模型模拟2025-2040年现有发展与生态保护情景下土地利用空间数据,利用InVEST模型分析2000-2040年生境质量空间格局。结果表明：（1）闽江流域森林覆盖率较高,现状条件下水田、旱地、针阔混交林、灌木林、草地与湿地面积呈下降趋势,其中草地减幅最大,达44.64%,针叶林、阔叶林、水域、建设用地、交通用地、采矿场与裸地面积呈上升趋势,其中交通用地涨幅最大,达到227.27%;模拟的土地利用Kappa系数达89.09%,模拟结果较好,生态保护情景在未来土地利用格局优化上优势明显。（2）研究期内闽江流域总体呈现较高的生境质量,基本维持在0.82的水平,城乡建设用地区域是生境质量低值的主要分布区,福州与长乐分布有最大的生境质量低值聚集区;生境质量分布与地形条件存在一定相关性,低值区多为海拔较低的区域。（3）2000-2015年闽江流域生境质量总体呈现衰退趋势,且降幅逐期升高,最高达0.24%;现有发展情景下降的趋势未得到有效缓解,生态保护情景下降趋势逐步有效缓解,同时生境质量为优等的栅格数量占比最大,最高达87.42%。（4）闽江流域上中游区域生境水平较下游高,现有发展情景下这种差距出现扩张趋势,生态保护情景下各区域则基本维持住2015年的生境质量水平。研究结果可为闽江流域土地资源可持续利用与生物多样性保护提供科学依据和决策参考,促进区域可持续发展。     

海平面上升对粤港澳大湾区沿海生境脆弱性评估

全球气候变暖所导致的海平面上升和快速城镇化将对沿海生境的分布和景观格局造成重大影响。评估海平面上升影响下的滨海湿地的脆弱性是对区域生态环境进行修复治理的重要依据。以粤港澳大湾区为例,基于SLAMM模型和Fragstas模型,针对六种海平面上升和土地利用耦合情景,对红树林、盐沼和潮滩三类海岸生境在2100年的面积变化、分布状况和脆弱程度进行了预测和分析。结果表明:1) 随着海平面上升,红树林和潮滩生境遭受严重退化。其中,红树林高脆弱性区主要分布在西江口、珠江口和黄茅海东岸。潮滩高脆弱性区则平均分布在大湾区沿海地带。相比之下,盐沼生境受海平面上升的影响较小。2) 与红树林和潮滩相比,土地利用模式对盐沼生境的影响最为显著。在保护已开发用地的情景下,珠江口西侧的盐沼面积大幅增加,脆弱性程度低。在保护所有旱地的情景下,盐沼生境面积虽然基本维持,但景观格局破坏严重,脆弱性程度高。本研究建议针对高脆弱区,动态调整土地利用策略,清理沿海湿地向内迁移的空间,增强沿海生境应对海平面上升的适应性。本研究可为沿海湿地的管理和保护提供科学支持。     

基于CA-Markov和InVEST模型的城市景观格局与生境质量时空演变及预测

由人类活动引起的城市景观格局变化是影响陆地生态系统的重要因素之一,城市景观格局分布对区域生物多样性服务功能的影响极大.为研究城市景观格局和生境质量演化及其变化原因,以武汉市作为典型区,基于武汉市2005、2010和2015年3期景观类型信息,使用马尔柯夫模型分析其景观格局时空变化特征;采用CA-Markov模型模拟预测武汉市2020年自然增长情景下的景观格局发展方向;使用Logistic回归模型分析景观变化的驱动力;结合InVEST模型评价3期景观格局分布下的生境质量分布和变化,以及2020年模拟情景下的生境质量分布特征,探究景观格局变化与人类活动之间的关系.结果表明: 2005—2015年间,研究区景观类型变化以耕地和人工表面为主.耕地面积呈现逐年减少的趋势,主要转变为人工表面.人工表面面积不断增多,主要由水田和旱地转变而来.研究区整体景观生境质量级别下降,大量高生境质量级别的景观向低生境质量级别转化.整体景观生境质量指数减少,生物多样性服务功能降低,生境质量发生退化.2015—2020年间,武汉市景观格局和生境质量继续保持2005—2015年的变化趋势,表现为人工表面增加、景观生境质量指数减少、生物多样性服务功能降低、生境质量退化.研究区景观格局变化的主要驱动因子是国内生产总值变化和地区财政收入变化.人类社会经济活动是影响研究区景观格局变化和生境质量下降的重要驱动力,城镇化扩张和填湖造地是武汉市生态景观变化的主要原因.     

基于InVEST模型的海南岛三大流域生境质量时空演变

基于1980—2020年5期土地利用数据,采用InVEST模型,综合应用土地利用转移、生境质量变化率和空间统计分析等方法,探究海南岛三大流域(南渡江、昌化江、万泉河)生境质量变化及其空间分布特征。结果表明: 海南岛三大流域土地利用类型以林地为主,占总面积的70%以上。1980—2020年间,海南岛三大流域建设用地面积增加量最大,达169.09 km²,主要来自耕地和林地。研究区生境质量整体呈现出上游源头区高、中下游区域低的空间分布格局,研究期间生境质量指数总体表现为先略微升高后显著降低的变化特征。在三大流域中,万泉河流域生境质量最高,昌化江流域次之,南渡江流域最低,且南渡江流域生境质量波动较大,受人为干扰较强。1980—2020年间,三大流域生境质量变化率总体降低0.5%,且在2010—2020年间退化明显。1980—2020年间,研究区生境质量在空间分布上具有较强的自相关性和显著的聚集性。三大流域生境质量的热点区主要集中在流域上游源头区域;冷点区主要分布在三大流域的入海口区域以及南渡江的中下游地区。研究结果可为海南岛三大流域生物多样性保护和生态修复提供数据支撑及科学参考。     

基于地理探测器的伊犁谷地生境质量时空演变及其影响因素

利用1995—2015年土地利用分类成果,运用CA-Markov模型模拟预测2025年伊犁谷地土地利用的时空变化,结合InVEST模型评估1995—2025年伊犁谷地生境质量的时空格局,采用空间统计方法和地理探测器模型分析了生境质量的变化特征,并对生境质量的空间分布和变化趋势进行驱动因子探测、交互作用探测以及生态探测分析。结果表明:1995—2025年,耕地与建设用地面积呈逐渐增加趋势,林地与未利用地面积呈波动变化态势,草地与水域则出现减少态势,减少的趋势缓慢下降;生态退化度高值区主要在河谷平原耕作与城建区域且呈现条带状分布,应加强生态修复工程;低值区为高山林草地区域,总体上表现为低值区环绕高值区,呈现嵌套分布,应着重进行生态功能保护;生境质量与生态退化度的高、低值区域呈现相反的趋势;各县生态退化总体稳定,且退化程度较小,生境质量在1995—2015年处于下降趋势,2015—2025年有所上升;利用地理探测器识别出生境质量空间变化分布受自然和人为因子的综合作用,主导影响因子是土地利用,其次为坡度,在交互作用探测与生态探测中,各因子对生境质量空间分布的差异性表现显著,并呈现出双因子增强。     

新时期自然生态空间综合管控研究——以粤港澳大湾区为例

梳理国内外自然生态空间管控理论得出,针对自然环境症状的管理方式不足以解决自然生态空间的整体性与复合性问题,研究提出综合多学科理论和多种空间管制规则,对全域自然生态空间的多元生态要素进行综合管控是生态空间管控的发展趋势。为探究自然生态空间综合管控的思路,以粤港澳大湾区为例,分析大湾区自然生态空间总体特征和主要城市的管制措施与特色,指出在增长背景下湾区自然生态空间管控中生态保护与社会发展之间存在的关键问题及产生的原因,针对性地提出大湾区自然生态空间管控的目标、层次、手段、部门、主体层面的转变方向,并详细探讨从湾区自然生态空间的生态服务功能、生态空间分级分类、动态管控指标、区域协同联动机制、空间管控权益主体等方面实施综合管控的具体思路,以促进湾区自然生态空间用途管制效力的提升。     

祁连山国家公园生境质量时空演变

祁连山国家公园是西部地区重要的生态保护地,也是中国重要生态核心功能区,研究祁连山国家公园的生境质量时空演变,对于生态环境保护和可持续发展具有重要的现实意义.本文基于1990、2000、2010和2018年4期土地利用数据,利用InVEST模型定量评估了祁连山国家公园生境质量和生境退化度的时空分布变化特征.结果 表明:1...     

基于“空间形态-破碎化-聚集度”的粤港澳大湾区森林景观格局时空演变

森林景观格局的时空演变研究能够帮助理解区域森林变化过程。传统的景观指数方法多以均值为计算结果且空间信息表达不足,基于形态学方法能够从空间上直观辨别景观类型,综合破碎化和聚集度的定量分析有助于进一步认识森林景观格局的演变特征。以1990、2000、2010、2020年粤港澳大湾区土地利用数据为基础,建立基于“空间形态-破碎化-聚集度”的综合研究框架,开展大湾区森林景观格局的时空演变研究。结果表明：(1)近30年大湾区森林形态以核心区为主,森林面积逐渐减少,而2010—2020年减少速率降低,各类型森林斑块均有所恢复;(2)整体破碎化程度较低,中部破碎化地区表现为先上升后下降的变化趋势;(3)聚集度结果表明,距离森林边界500 m内的森林斑块面积最大,约占研究区总面积的30%,而距离大于4.5 km的非森林斑块面积几乎翻倍增加,应重点关注该区域的森林损失。研究有助于全面理解森林景观格局的变化特征,相关结果可为粤港澳大湾区的森林生态修复工程、国土空间规划以及城市可持续发展提供科学依据。     

基于Maxent模型的粤港澳大湾区水鸟多样性热点研究

粤港澳大湾区拥有丰富的滨海湿地和水网湿地,是水鸟迁徙路线上的重要栖息地。基于55种水鸟的分布数据和15个环境变量数据,利用最大熵模型（Maximum Entropy model）分析了粤港澳大湾区水鸟多样性的空间分布格局及热点地区。研究表明：影响水鸟潜在分布的主要环境因子依次是降雨量季节变化、土地利用类型、距离水源的距离,水鸟丰富度最高出现在粤港澳大湾区的东南区域,呈现往内陆地区逐渐降低的趋势,与当地水资源空间分布一致。水鸟多样性热点地区分布在东南部沿海一带,集中在珠海、江门、深圳、中山等市。研究结果能为粤港澳大湾区水鸟多样性保护规划提供参考,对维持该区域生态系统安全和稳定具有重要意义。     

粤港澳大湾区海岸带生态系统修复框架

粤港澳大湾区是全球四大湾区之一,也是我国重要的战略发展区,具有极强的开放性、经济性、生态性、社会性、海洋性和系统性特征,具有重要的理论和实践研究价值。海岸带生态系统是粤港澳大湾区重要的生态系统类型之一。受快速城市化的影响,粤港澳大湾区海岸带生态系统存在诸多问题,这些问题已成为影响陆海生态安全的重要因素。海岸带生态系统修复是国土空间生态修复的重要组成部分之一。为加快促进粤港澳大湾区海岸带修复,在分析粤港澳大湾区海岸带主要类型与特征基础上,通过剖析其现状海岸带生态修复存在的主要问题,依托山水林田湖草海生命共同体和陆海统筹等系统理念,提出粤港澳大湾区海岸带生态系统修复框架设计思路。基于粤港澳大湾区海岸带生态系统受植被、湿地、水文地质、人类活动、经济发展水平、产业发展特征、香港和澳门特别行政区等影响因素,构建了粤港澳大湾区海岸带生态系统分区、分类、分级修复框架,形成了由珠三角核心区、粤港澳大湾区、珠三角滨海城市群、珠江流域构成的粤港澳大湾区"一核一区一群一流域"海岸带生态系统修复新格局。在此基础上提出了粤港澳大湾区海岸带生态系统修复"十条"。以流域作为生态修复治理的基本单元,将影响海岸带生态系统平衡的多种因素进行分类整理,从生态系统整体性和流域系统性出发,坚持水陆联动、陆海统筹,实施以水为核心的山水林田湖草海一体化修复,从而实现粤港澳大湾区海岸带生态系统修复新目标。通过优化湾区海岸带生态环境,维护湾区海岸带生态平衡,提高湾区海岸带生态安全格局,进而促进粤港澳大湾区的可持续发展和生态文明建设。     

粤港澳大湾区生态系统健康时空变化及其对城镇化的响应

区域生态系统健康评价是获取区域生态系统状况的重要手段，对生态保护和恢复具有现实的指导意义。研究从人类与生态系统耦合角度出发，基于生态系统完整性以及人类对生态系统服务的需求，在“活力-组织力-弹性”框架基础上引入生态系统服务供需指标构建评价框架。以粤港澳大湾区为例，分析2005—2018年生态系统健康时空变化特征及其对城镇化的响应。研究结果表明：(1)2005—2018年间，大湾区生态系统健康呈现中部低四周高的空间格局，以好，较好和一般水平为主；从时间变化上来看，大湾区四周山区生态系统健康状况有所改善，而中部地区健康状况则逐渐恶化。(2)大湾区生态系统活力在改善区域生态系统健康中发挥了重要的作用；此外，生态系统服务供需对传统生态系统健康评价结果进行适当修正，生态系统服务供需赤字加剧了中部地区生态系统健康状况的恶化。(3)大湾区生态系统健康与人口城镇化、土地城镇化间均存在显著的空间负相关性，其中，土地城镇化对生态系统健康的负面影响越来越显著，特别是大湾区中部地区。研究以期为生态系统健康评价提供新思路，同时为大湾区生态系统保护与管理提供参考。     

粤港澳大湾区城市群生态系统智能化管理

开展生态系统数字化、信息化、智能化管理,全面提升粤港澳大湾区生态环境质量,是建设国际一流湾区的必然趋势。以城市群生态系统智能化管理为目标,系统整合各类生态环境相关数据资源,形成生态系统管理数据和决策支撑体系,并以此为基础构建生态智能管理平台。研究以生态系统要素和功能管理逻辑为核心,构建了生态系统管理业务流程：（1）精准剖析生态环境问题,确定问题发生的尺度、范围并对其进行分类和定性;（2）确立生态管理目标,制定适宜的管理策略;（3）根据现状与基线进行生态系统服务权衡,通过生态管理恢复工程提升生态系统质量;（4）通过环境物联网监测生态系统变化,及时调整和改进生态系统管理计划。针对城市群生态系统多尺度、多层次、复杂化等特点,在制定管理决策时应充分权衡管理目标和生态服务,兼顾各类生态系统服务效益;需通过示范性生态工程印证管理方案的可行性、适用性和协同性;以趋善化理念为指导思想,不断优化调整生态管理目标;同时在管理活动实施的过程中不断积累、凝练、总结所获得的反馈信息和经验。面向生态管理体制和管理能力的现代化提升需求,融合大数据、地理信息系统（GIS）、全球广域网络（Web）等信息化技术,构建粤港澳大湾区生态管理智能平台,实现多主体信息共享,打破管理决策的"黑箱",为推进生态环境管理现代化提供可靠可行的方案。构建的生态系统管理业务流程和管理策略,将知识充分融入管理决策的制定流程,能服务于粤港澳大湾区的生态文明建设,推动可持续和高质量发展。     

粤港澳大湾区PM2.5时空分布特征及其与气象要素的关系

细颗粒物（PM_2.5）污染不仅是现代社会城市化进程中的痛点,也是城市大气环境研究不可忽略的重要焦点。粤港澳大湾区作为世界级城市群,既是城市区域经济社会文化发展的重要体现,更是国家区域发展战略的重要构成与政策实施落脚点,其生态环境的优劣尤其受瞩目。对1999-2016年大湾区地表PM_2.5浓度栅格数据集进行了时空分布特征分析,其中空间自相关分析选取莫兰指数（Moran''I指数）作为度量;并利用多元线性回归模型探讨研究区内PM_2.5与气象要素之间关系。结果表明：粤港澳大湾区1999-2016年历年PM_2.5浓度呈先增加后减小的趋势,2008年为时间拐点,该时间节点之后空气质量显著提高,且1999、2009、2016三年,年平均PM_2.5浓度相似值趋于聚集分布。冷热点分析结果表明：热点区域集中于湾区行政核心区域范围内;冷点集中于核心边缘区域,空气质量较优。利用皮尔森相关分析最终筛选出实际蒸散量（aet）、太阳辐射（srad）、最低温度（tmmn）、蒸汽压（vap）、饱和水汽压差（vpd）、风速（ws）等6个气象因子,利用回归分析判断影响PM_2.5浓度时空分布的显著因子。结果表明：本研究区太阳辐射与PM_2.5浓度关系呈负相关,该结果与其他城市相关研究有较大差异,最小温度与PM_2.5浓度呈正相关,风速与PM_2.5浓度呈负相关,饱和水气压差与PM_2.5浓度呈正相关。     

粤港澳大湾区海岸带生态修复工程中的景感生态学应用分析

海岸带作为沿海地区的特有资源,不仅承担着生态保障、生产发展的功能,也是居民生活、休闲、娱乐的重要空间。景感生态学强调将人的物理感知、心理认知以及社会经济可持续发展理念融入到生态环境的规划、建设与管理中,对当前粤港澳大湾区海岸带生态修复工程具有指导意义。以粤港澳大湾区海岸带的18个生态受损点及修复工程为例,通过文献调研和实地踏查,开展其对居民的视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉等物理感知,以及心理认知等景感内涵方面的作用,总结了海岸带景感营造的实现思路与方法。研究认为将景感生态学理论与方法应用于海岸带生态修复工程规划、设计和建设全过程,有助于细化生态修复各层级具体目标,全面提升生态系统服务和提高生态产品质量,提升周边居民的满意度和幸福感。     

手机信令数据在粤港澳大湾区大气环境风险管理中的应用研究——以江门市为例

粤港澳大湾区是国际化程度、资源整合能力、经济价值和效益都极高的区域,必须高度重视其环境风险问题,避免区域生态系统和人民群众健康受到威胁。人类活动密集区的突发环境事件风险源和受体的涉及面广、来源复杂,利用传统统计数据和技术手段开展的环境风险评价越来越体现出其时效性弱、精准性差的缺点。尝试引入手机信令数据及其模拟分析的人口数据,并将其嵌入到网格化环境风险分析法中,对粤港澳大湾区的江门市大气环境风险进行评估,刻画区域环境风险空间分布特征,精准识别区域环境风险类型。研究方法是在遵循《行政区域突发环境事件风险评估推荐方法》的前提下,通过对比分析统计数据与手机信令数据得到的江门市人口空间分布、大气环境风险易损性及环境风险值,结果表明虽然两者的总体趋势是一致的,但利用手机信令数据得到的环境风险等级结果更精细化、分辨率更高、时效性更强、数据处理更高效。研究表明,基于手机信令数据开展分析显著提高了环境风险评估的风险受体人口分析精度,可为预测及管理区域环境风险提供准确参考,实现突发环境事件应急处置区域具体化、最小化,从而减小应急处理成本。