基于GIS、景观格局和网络分析法的厦门本岛生态网络规划

 以厦门本岛2000年Landsat-TM卫星影像解译的土地利用现状图、绿地系统现状图与规划图为基础资料,在地理信息系统（GIS）支持下,运用景观格局分析方法,选用多种景观指数,评价了厦门本岛绿地系统的现状与已有规划。在此基础上,应用网络分析法构建了旨在优化生态网络的不同新方案。通过α指数、β指数、γ指数等网络结构指数,进行不同方案的比较,从中选出最优的规划方案。将选出的生态网络E的廊道宽度设为50 m,叠加到厦门市绿地系统规划图上,并应用景观指数,定量评价了该优化方案对厦门本岛绿地系统的改善情况。其结果表明：该优化方案能使景观的破碎化程度得到改善,绿地斑块形状的复杂性程度进一步增加,景观连接度得到提高,说明优化方案生态网络E可进一步明显改善厦门本岛现有绿地系统的数量和质量。我们的研究结果也表明：应用景观指数和网络分析法相结合的方法,不仅可以定量评价城市绿地系统现状以及规划的合理性,而且可以优化城市生态网络的方案,使其更符合城市生态网络建设的整合性、和谐性、流通性、安全性、多样性和持续性原则。     

基于GIS的南昌市公园绿地景观格局分析与优化设计

以南昌市主城区的公园绿地现状图为基本信息源,借助GIS技术,建立公园绿地空间数据库;利用FRAGSTATS景观格局软件计算相应的景观指数.在对现有的南昌市公园绿地景观格局进行定量分析的基础上,提出优化策略与方案,并对优化后的景观格局进行评价. 结果表明: 现有公园绿地的斑块空间分布不均衡,且面积差异较大,尤其在人口密集区,公园绿地斑块数量偏少,有效避灾面积明显偏低;通过大幅度增加斑块数、斑块面积,提高斑块间的连通性,并适当提高景观破碎化指数,可以优化南昌市公园绿地系统的“点-线-面”格局,使空间分布更趋合理,有效增强其生物多样性保护与防灾避险功能;优化后的公园绿地的斑块多样性指数、均匀度指数均有大幅度提高,聚集度指数也明显升高,且相应降低了优势度指数,景观多样性更为丰富.     

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。     

扬州市绿地生态网络构建与优化

快速城市化使得绿地生境斑块日益破碎,连接性不断降低,如何科学合理地构建绿地生态网络,连接破碎生境,对保护生物多样性和区域生态安全具有重要意义。在RS及GIS技术支撑下,通过分析连通性指数确定绿地斑块节点,采用最小耗费距离模型进行潜在廊道模拟,构建扬州市绿地生态网络体系,并基于重力模型和廊道曲度指数对生态网络结构进行定量分析,针对性地提出扬州市生态网络优化建议。结果表明:扬州市域范围内,阈值200 m下的可能连通性指数(PC)最适合作为绿地斑块节点的选择指标;绿地和农业用地为该范围内组成生态网络的优势景观类型;不同绿地斑块间的相互作用差异较大,相互作用较弱的廊道景观阻力大,生境适宜性低,需进一步改善;曲度较大的廊道景观阻力较大,生物流动效能较低,需进一步优化。研究结果可为扬州市绿地系统规划提供科学参考。     

济南城市绿地生态网络构建

城市绿地为城市生物多样性保护提供了重要的空间保障.改善与提高城市绿地生态网络的连接对保护城市生物多样性具有重要意义.以济南市为例,在GIS技术的支撑下,在考虑不同绿地斑块间的距离与景观阻力的基础上,采用最小路径方法,定量表征与模拟了研究区的潜在生态廊道,并基于重力模型和网络连接度指数,对绿地斑块间相互作用强度与生态网络结构进行了定量分析与评价.研究结果表明,风景林、滨水绿地和公园绿地是组成研究区生态网络的优势景观类型;济南绿地系统规划中的许多斑块在生态网络中起着"踏脚石"的作用,但占规划绿地面积的比例不高;不同绿地斑块间的相互作用强度差异显著,斑块之间相互作用强的绿地廊道在生态网络中的地位突出,对生物物种的丰富度、迁移与扩散等起着重要作用,而斑块之间相互作用弱的廊道景观阻力大,生境适宜性低,必须在未来的绿地系统规划中加以改善;网络结构越复杂,连接度与闭合度水平越高,对物种的迁移与扩散就越有利.因此,增加绿地斑块,优化绿地空间布局,改善绿地斑块间的连接,完善城市绿地网络是新一轮城市绿地系统规划的关键任务.研究结果可为城市建设者与规划者进行城市绿地系统规划提供科学的依据与参考信息.     

武钢工业区绿地景观格局分析及综合评价

城市绿地作为工业区生态系统中主要的自然成分和初级生产者,在改善环境质量、调节生态平衡、维持生态安全上具有不可替代的作用。近年来,城市绿地景观生态研究虽然得到普遍关注,但现有的研究多倾向于一般空间格局分析,针对不同功能区的绿地景观生态综合比较评价研究却少见报道。以武钢工业区为例,选用IKONOS为主要信息源,结合外业调查,建立工业区绿地地理信息系统,以景观生态学理论为指导,从物种丰富度、群落结构、绿地类型斑块特征、景观异质性等方面进行了武钢工业区绿地景观生态学分析,并运用主成分分析法,对不同功能区绿地景观生态学作了综合评价,为区域景观生态综合评价提供一定的参考。研究结果表明：工业区中普遍运用的是抗性较强的树种,种类较丰富,其中物种数量为7～8的斑块出现频率及面积均最高。武钢绿化覆盖率为30．58％,绿地破碎,主要由中小型绿地斑块组成,附属绿地是工业区绿化主体。公园绿地物种搭配最为丰富,绿化质量较高,其它绿地空间呈团聚状态分布,防护绿地形态格局比较简单,生产绿地分离度最大(0．718)。不同区域绿地景观格局表现差异显着,生活区绿地斑块规模普遍较大,绿化覆盖率高(43．27％),景观多样性高(3．39);主厂区绿地破碎度为1．3246,物种丰富度低(0．8941);工业港绿地物种丰富多样(1．1765),各景观格局指数居中。通过主成分分析,利用主成分与贡献率乘积的累积值,对不同区域绿地进行景观生态学综合评价,将评价指标综合为景观格局及物种多样性2项指标,由于主厂区绿地破碎,覆盖率低,分布不合理,物种单一,生活区普遍较好,最后得出生活区绿地景观生态最优,工业港次之,主厂区最差。该方法为绿地景观生态评价指标选择提供了一定的参考价值,为工业区绿地系统的景观结构优化提供依据。     

生态型厂区绿地景观格局及其优化配置

合理的绿地景观格局和群落配置是城市绿地系统发挥其生态效应的基础,也是城市绿地系统规划、设计需要考虑的重要方面,对生态型工业(厂)区的绿地系统则尤为重要.本文在遥感影像和地理信息系统的支持下,对宝钢厂区12个功能区的绿地景观格局和群落配置进行分析.结果表明:宝钢厂区的绿地以乔-灌、乔-灌-草和灌-草3种复合配置类型为优势景观类型,但部分功能区的绿地景观破碎化程度较高,隔离距离较大,影响其生态效益的发挥.针对上述问题,提出增加绿地斑块面积、设置绿地景观廊道增加景观的连接度、改进单一群落配置为复合配置、增加群落乡土树种比例以及提高三维绿量的景观格局优化措施.     

焦作市景观生态规划研究

运用景观生态学原理,借助于地理信息系统技术,根据焦作市实际情况,将其景观构成要素分为耕地、园地、林地、居民点及工矿用地、水域和其它用地6个景观类型,采用景观多样性、景观优势度、景观破碎度和景观分离度等指标进行定量分析,归纳焦作市景观空间格局特征,提出焦作市景观生态规划的方案.焦作市的景观总体布局模式为：市域保留4~5个大型自然植被斑块,市区规划小型绿地斑块,生态廊道将大小绿地斑块联系起来,维持城市生态系统良性循环;适当合并居民点,形成以市区为中心,其外侧有博爱区、沁阳市等7个市、区的组团式城市群,通过快速干道相连,形成相对独立、相互依存、有机联系、协调发展的网络城市格局;城镇斑块镶嵌于以耕地、林地为背景的基质之中,以道路廊道、绿地廊道、水系廊道相连接,有利于保持物种多样性和景观异质性,改善城市生态环境.     

基于遥感和图论的绿地空间演变和连通性研究——以郑州为例

绿地空间是人类和自然生态环境的重要组成部分,其连通性是绿地有效发挥生态和社会服务功能的重点,对促进生物多样性保护、人类户外空间游憩和城乡空间的健康可持续发展具有重要意义。以郑州为例,基于图论的原理和算法,以4个时期30m分辨率的Landsat 5和Landsat 8影像为基本数据源,在Arc GIS 10.2、ENVI 5.0和Graphab 1.2.1软件中,提取郑州市域范围内的绿地空间信息,分析了绿地斑块规模、数量和空间分布特征的动态变化过程,揭示了绿地空间连通性动态变化的规律和原因,探讨了图论指数在诊断和优化绿地空间连通性上的应用。结果表明:2000年到2013年间,随郑州市域绿地空间总量和斑块规模的增加,绿地空间整体连通性指数增加了4.7倍,且在2009年到2013年间增加幅度最大;绿地斑块规模与绿地空间整体连通性指数、最大连通单元体规模和绿地斑块节点度指数呈显著正相关关系;绿地空间连通性的区域差异特征与绿地空间分布特征一致,均呈现西高东低的分布规律,且随时间变化呈现出由西向东扩展的趋势;图论指数可以用来反映各种尺度上绿地空间的连通性,其中绿地斑块的节点度指数和中间度核心性指数可以用来诊断和筛选对整体绿地空间连通性起关键性和脚踏石作用的绿地斑块,在今后城乡绿地系统规划和绿地生态网络优化上具有重要的应用前景。     

城市扩张背景下生态用地格局与生态效率的多尺度关联分析

探寻生态用地景观格局演变对生态效率的影响规律对于合理配置生态用地、促进城市可持续发展具有重要的指导意义。运用生态效率度量模型、空间自相关分析和景观指数, 分别探讨2005—2015年三大城市群生态效率时空分布特征及生态景观格局演变规律, 并基于空间杜宾模型实证分析行政区和主城区不同尺度下的生态用地景观格局对生态效率的影响。研究结果表明: (1)城市扩张使生态用地面临较高的转化风险, 绿地作为优势生态用地, 是建设用地蚕食的主要用地类型; (2)主城区尺度下的生态用地景观格局对生态效率的影响比行政区尺度更为显著, 对主城区内的生态用地景观格局进行调控更能发挥效果; (3)绿地景观格局对生态效率的影响比水域更为突出, 降低主城区绿地破碎度, 提高单个斑块优势度比提高绿地总面积更有利于促进城市生态效率。由此可认为主城区尺度下的绿地优化调控在城市规划中应给予重视, 在无法避免蚕食绿地时, 应尽可能侵占小斑块绿地, 以确保自然生态保护区等大斑块绿地的生态优势地位。     

景观指数之间的相关分析

应用辽宁省1997~1998年的TM 5影像数据,编制了景观类型图,以78个县市区为单位,分割成78个景观,共计算39个景观格局指数,对它们进行了相关分析。总面积是最基本的景观指数,它决定景观总边界长度、斑块数、类型密度等基本指数,同时与多个指数有显著的相关关系(相关系数绝对值大于0.75)。形状指数的独立性强,极少数指数与其它指数有显著的相关关系;多样性指数和蔓延度指数之间信息重复量最多,都表示景观的异质性,但多样性指数以面积百分比表示景观异质性,而蔓延度指数以类型之间相邻边界的百分比表示景观异质性。研究发现,如果两个指数之间存在显著的相关关系,而由它们两个构成的指数与它们之间没有显著的相关关系。如果指数平均值之间存在显著的相关关系,则它们的变异系数之间不存在显著的相关关系。景观指数间的相关系数不仅与景观格局本身有关,还与空间尺度,分类系统、计算公式及其参数、计算单元和生态学意义关系密切。指数之间影响因子的相同之处越多,它们之间存在显著相关关系的概率越大。     

Do asynchronies in extinction debt affect the structure of trophic networks? A case study of antagonistic butterfly larvae–plant networks

Habitat loss and fragmentation affect species richness in fragmented habitats and can lead to immediate or time‐delayed species extinctions. Asynchronies in extinction and extinction debt between interacting species may have severe effects on ecological networks. However, these effects remain largely unknown. We evaluated the effects of habitat patch and landscape changes on antagonistic butterfly larvae–plant trophic networks in Mediterranean grasslands in which previous studies had shown the existence of extinction debt in plants but not in butterflies. We sampled current species richness of habitat‐specialist and generalist butterflies and vascular plants in 26 grasslands. We assessed the direct effects of historical and current patch and landscape characteristics on species richness and on butterfly larvae–plant trophic network metrics and robustness. Although positive species‐ and interactions–area relationships were found in all networks, structure and robustness was only affected by patch and landscape changes in networks involving the subset of butterfly specialists. Larger patches had more species (butterflies and host plants) and interactions but also more compartments, which decreased network connectance but increased network stability. Moreover, most likely due to the rescue effect, patch connectivity increased host‐plant species (but not butterfly) richness and total links, and network robustness in specialist networks. On the other hand, patch area loss decreased robustness in specialist butterfly larvae–plant networks and made them more prone to collapse against host plant extinctions. Finally, in all butterfly larvae–plant networks we also detected a past patch and landscape effect on network asymmetry, which indicates that there were different extinction rates and extinction debts for butterflies and host plants. We conclude that asynchronies in extinction and extinction debt in butterfly–plant networks provoked by patch and landscape changes caused changes in species richness and network links in all networks, as well as changes in network structure and robustness in specialist networks.     

土地整理项目区的景观格局及其生态效应

目前项目角度的土地整理生态效应评价较少,受到研究幅度的制约,而且已有研究中对景观格局优化目标和生态效应的系统分析较少.选择典型的土地整理项目作为研究案例,以GIS和景观指数为研究手段,结合景观格局优化目标建立相应的指标体系,对土地整理的生态效应进行评价.研究表明,土地整理项目的生态效应指标体系包括提升生物多样性、维持物质和能量流通、维持景观格局稳定、提升生活环境品质、提高生态服务价值等5个方面.研究区土地整理具有正效应和负效应,最大斑块面积提高、斑块密度减少、聚集度提高、廊道宽度和连通度提高、缓冲区宽度增加、植被覆盖增加、合理功能分区是土地整理的正效应,而景观多样性降低、分维数减少和生态服务价值降低是其负效应.因此,在土地整理规划和设计时应融入景观设计和生态保育思想.     

Spatial distribution, connectivity, and the influence of scale: habitat availability for the endangered Mona Island rock iguana

The Caribbean region is one of the five leading biodiversity hotspots in the world. Analysis of the spatial structure of critical habitats and how it affects endemic species in this region is essential baseline information for biodiversity monitoring and management. We quantified and evaluated the spatial structure and connectivity of depression forests on Mona Island and their potential impact on Mona Island rock iguana habitat, as a framework to assess spatial distribution, connectivity, and the issue of scale in small and widely dispersed habitats. Using IKONOS imagery, we mapped and delineated depression forests at four different scales (minimum mapping units: <100, 100, 500, and 1,000 m), and calculated landscape metrics describing their spatial structure, and connectivity, for each map resolution. Our approach resulted in a more detailed map than previously described maps, providing better information on habitat connectivity for iguanas. The comparison of the island landscape mapped at different scales provided evidence on how changing scales affect the output of spatial metrics and may have a significant impact when planning decisions and assigning conservation priorities. It also highlighted the importance of adequate ecological scales when addressing landscape management and conservation priorities. The analysis of landscapes at multiple scales provided a mechanism to evaluate the role of patch detection and its effect on the interpretation of connectivity and spatial structure of suitable areas for species with small and widely dispersed habitats. These methodologies can be applied other species, in different environments, with similar limitations related to connectivity and habitat availability.     

黄土丘陵沟壑区景观格局对流域侵蚀产沙过程的影响——斑块类型水平

在黄土丘陵沟壑区,景观格局对侵蚀产沙过程有着复杂的影响,且与尺度密切相关。选取河口-龙门区间内42个水文站控制流域为研究对象,以侵蚀模数、输沙模数和泥沙输移比作为表征各流域单元内土壤侵蚀、产沙及泥沙输移过程的特征指标,运用景观指数和CCA排序,系统分析了斑块类型水平上景观格局对流域侵蚀产沙过程的影响。结果表明:流域侵蚀产沙及泥沙输移过程中,空间分异特征随景观类型不同而异;对于不同用地类型,影响"过程"空间分异的景观格局指标不同,显著影响流域侵蚀产沙及泥沙输移过程的景观指数有草地平均斑块面积(AREA_MN3)、居民建设用地景观面积百分比(PLAND5)、居民建设用地和其它类型用地景观的斑块密度(PD5和PD6),其中斑块密度(PD)是影响流域侵蚀产沙及泥沙输移过程的共性指标;草地、居民建设用地、其它类型用地的景观格局特征对"过程"变化的解释程度要高于其它景观类型。开展景观格局与生态过程关系研究时,不仅需要考虑景观格局的整体效应,更应关注单一景观类型及其格局特征对一些生态过程的指示意义。     

耦合种群动态的生境格局变化分析粒度与景观因子选择——以盐城越冬丹顶鹤及其生境的变化为例

选择盐城珍禽国家级自然保护区,以丹顶鹤越冬生境景观与种群动态这一格局-过程关系为切入点,尝试从丹顶鹤最小存活面积特征与种群动态视角探讨一下最佳粒度、景观格局变化分析的指数遴选方法。结果发现:根据丹顶鹤最小生存面积确定200m为最大转换粒度,综合景观指数随空间粒度变化的规律和粒度转换精度损失评价的结果,确定最佳分析粒度为70m。在众多景观因子中,运用Spearman秩相关分析,再利用逐步回归分析建立起景观与丹顶鹤数量指标间的联系,最终筛选出反映景观面积(CA)和空间格局(IJI,ENN_MN)的3种影响显著景观因子,其解释贡献率(累计R2)达到70.5%,且其所代表的生境景观的组成和结构信息较为客观地反映出研究区丹顶鹤种群动态分布的显示状态。与纯粹的景观指数分析相比,这种方法更能反应景观格局演变特征的特定生态学意义。     

动物移动网络研究对景观生态学的贡献

景观生态学在其发展之初的20世纪80年代, 提出了关于景观网络研究(包括景观网络概念、网络结构指数和景观连接度)的基本构想, 这些构想需要在景观过程的研究中逐渐被落实和发展。动物移动过程因动物在斑块或廊道上有着独特丰富的属性特征、与周围资源环境之间存在复杂反馈而区别于无机物运移的景观过程, 则动物移动网络研究在实现关于景观网络研究的基本构想、推动景观生态学发展中贡献独特。因此, 总结动物移动网络研究的来源脉络及其对景观生态学的理论贡献对于景观网络领域和景观生态学学科的发展都具有重要意义。本文抓住景观生态学发展之初提出的关于景观网络研究的基本构想, 寻找和剖析其中所蕴含的景观生态学思想, 追踪这些思想如何被落实、发展、并形成目前的三个热点方向: 动物移动网络模拟、重要值评价和景观连接度分析; 总结这三个方向的研究进展, 指出整合动物的空间行为特征是必然发展趋势; 揭示出动物移动网络研究始终都以发掘斑块或廊道的动物有机体的属性特征(如种群数量)、以及描述这种属性在不同斑块或廊道之间的差异和联系为方向, 正是这种属性的发掘有效地落实、发展和丰富了关于景观网络研究的最初构想, 对景观生态学的贡献比其他过程更为独特。文章还总结了我国动物移动网络研究与国际研究相比较为滞后的现状, 指出其暂时尚未显示出对我国景观生态学的独特贡献; 强调发展源于跟踪定位数据的动物空间行为生态学研究是减小差距的重要、必要前提。期望本文能引发关于景观网络乃至景观生态学理论发展的方向性思考, 为研究者提供参考。     

退耕还林对宁南黄土丘陵区景观格局的影响——以中庄村典型小流域为例

"退耕还林"工程是关系到西部乃至中国生态恢复的重要工程。以黄土丘陵区"退耕还林"工程实施最早的典型小流域——中庄村小流域为研究区,应用景观生态学的原理与方法,选择斑块多样性、景观异质性和土地利用相对合理性等指数,对其退耕还林前(1993-2000年)后(2000-2005年)的变化情况进行分析,目的在于揭示"退耕还林"政策的实施对景观格局向良性演化的巨大推动作用。结果显示,退耕前(1993-2000年)研究区景观格局演变幅度很小,相应的,斑块多样性、景观异质性和土地利用相对合理性指数等景观指数的变化均较小。退耕后(2000-2005年),研究区发生了剧烈的景观格局演化,主要的景观变化过程是耕地转化为林地。此阶段研究区25°以上坡耕地基本退耕完毕,15-25°坡度范围是退耕还林的主要区域,其次为8-15°。相应的,2000-2005年小流域景观斑块总数减小,平均斑块面积增加,景观形状趋于复杂,斑块边界复杂性有所增加,景观斑块呈现团聚化的趋势。其中,耕地斑块总面积显著减小,斑块数下降,平均斑块面积略有增大;林地斑块总面积显著增加,斑块数保持稳定,景观优势度显著增加。土地利用相对合理性指数因此从1993年和2000年的0.668、0.664,显著上升至2005年的0.712。采用3期土地利用现状图对"退耕还林"实施前后两个阶段的景观格局演变过程进行分析,结果表明"退耕还林"是研究区景观格局良性演化的主要驱动力。