基于GIS识别生态保护红线边界的方法——以北京市昌平区为例

生态保护红线是中国生态保护的一项重要创新,已被列为国家监管生态环境的重要政策。国家环境保护部于2015年发布了《生态保护红线划定技术指南》,确定了生态保护红线的划定方法,但是在识别生态保护红线边界时还存在一些技术难点。针对这一问题,本文探索了生态保护红线边界的优化方法。提出了生态保护红线边界优化遵循基本原则。以北京市昌平区为例,阐明了如何利用Arc GIS软件将划定生态保护红线的技术流程,包括评价各类生态功能区和敏感区,识别生态保护红线范围,准确定位生态红线边界3个主要步骤。最后通过对比优化前后的生态保护红线划定方案,阐明了该方法的可行性和存在的问题。     

基于GIS的关键性生态空间辨识——以鄱阳湖生态经济区为例

生态空间承担着维持区域生态平衡的使命,并为社会提供持续不断的生态空间服务,是区域土地生态能持续地提供自然空间服务的基本保障。以自然生态环境脆弱的鄱阳湖生态经济区为研究区,结合国内外学者的相关实践经验和研究成果,基于RS和GIS等相关空间信息技术,通过生态系统服务功能重要性评价和生态系统敏感性评价方法,因地制宜地选取了相应评价指标,以栅格为单元辨识了鄱阳湖生态经济区关键性生态空间。研究结果表明:鄱阳湖生态经济区关键性生态空间面积为27751.25 km~2,占研究区总面积的52.55%,其中底线型生态空间面积为17125.31 km~2,占研究区总面积三分之一,危机型生态空间面积为4431.19 km~2,占研究区总面积的8.39%,缓冲型生态空间面积为6194.75 km~2,占研究区总面积的11.73%。在现状土地利用生态安全冲突分析中,有14.29%的耕地、9.31%的建设用地处于关键性生态区内。     

能值生态足迹模型的改进——以海南为例

通过对比总结现有能值生态足迹模型研究成果,从能值密度、能值生态承载力、能值生态指标分类和整合等方面分析了模型存在的问题,在此基础上,构建了消费端和供给端构建足迹账户体系,并提出能值生态足迹和能值生态承载力模型的改进和优化。利用改进模型,实证分析了2000—2016年海南生态经济系统的变化特征。结果表明:(1)能源账户和生物产品账户足迹大幅增加。污染账户和建设用地账户足迹状态稳定。(2)生产承载力随着技术进步不断提高,而环境承载力随着人类对环境资源的占用强度增加不断下降。(3)海南生态环境整体表现为生态盈余,但污染账户、能源账户盈余缩减,2011年能源账户开始出现生态赤字。通过足迹账户的构建,能够更清晰地追踪各账户和各类土地能值生态足迹、能值生态承载力以及能值生态盈余/赤字产生的变化,能值生态足迹模型改进之后能够更客观反映区域生态经济系统状况,为地区有针对性开展环境管理和保护提供依据。     

基于能值-生态足迹模型的东北老工业基地生态安全评价——以辽宁省为例

采用能值-生态足迹模型,对辽宁省2003—2012年生态安全状况进行时间序列的定量分析与评价,并采用灰色动力学模型预测其动态变化趋势.结果表明: 研究期内辽宁省人均能值生态承载力从3.13 hm²下降到3.07 hm²,人均能值生态足迹由13.88 hm²增加到21.96 hm²,处于生态赤字状态,且赤字增大趋势明显;生态压力指数由4.43增长到7.16,生态安全预警等级由轻警过渡到中警程度.照此发展,2013—2022年辽宁省人均能值生态承载力将由3.04 hm²下降到2.98 hm²,人均能值生态足迹将由22.72 hm²上升到35.87 hm²;生态赤字将越来越大,生态压力指数将由7.46上升到12.04,生态安全等级将由较安全变为轻度不安全状态,并呈现由中警到重警的生态安全预警等级,生态安全问题亟待解决.     

基于MAXENT模型的丹顶鹤营巢生境适宜性分析——以扎龙保护区为例

明确物种繁殖栖息地的潜在分布对于受胁物种的保护与科学管理具有十分重要的意义。扎龙保护区是国际濒危物种丹顶鹤西部迁徙种群的主要繁殖地之一,近年来繁殖种群数量波动较大。通过GIS空间技术平台,利用MAXENT模型,结合2012—2013年丹顶鹤(Grus japonensis)营巢分布点和环境特征变量,对扎龙保护区丹顶鹤营巢生境的适宜性进行了分析。结果表明:模型的评价效果达到优秀水平(训练集AUC=0.901);绿度(34.9%)、距道路距离(17.1%)、土壤湿度(16.3%)、海拔(15.7%)是丹顶鹤营巢生境的主要环境特征变量;核心区中部和南部是丹顶鹤主要的适宜营巢分布区,缓冲区和实验区有少量的适宜营巢区分布,丹顶鹤适宜营巢生境面积为35857.35hm~2,占保护区总面积的17.07%。建议在重点管理核心区的同时,对缓冲区和实验区的小面积芦苇沼泽给予更多关注。     

基于生态系统服务的城市生态管理分区——以深圳市为例

生态系统服务是人类赖以生存和发展的基础,开展城市生态系统服务评估并对生态管理单元实行分区管控有助于人居环境的改善。针对高度城市化地区生态系统服务的功能特征,采用生态系统服务价值当量测算不同用地类型的生态系统服务价值。研究从生态功能和经济功能2个方面构建生态系统服务指标体系,对2017年深圳市666个社区单元的生态系统服务价值进行评估;运用空间自相关分析方法,依据局部空间自相关的集聚特征叠加产生的组合类型,划分不同社区生态管理单元,并提出生态分区管控策略。研究结果表明:(1)生态系统服务价值评估便于高度城市化地区城市生态系统服务功能的整体评价。(2)2017年深圳市生态系统服务价值空间差异明显,呈现东部高、中西部低的空间格局。深圳市生态系统服务总价值约583.96亿元,最高值为大鹏新区的160.25亿元,最低值为福田区的13.24亿元。(3)将深圳市666个社区单元划分为4类城市生态管理分区,并采用差异化的分区管控措施,表明有效的城市生态管理分区能够兼顾各项生态系统服务功能并实现功能效益的最优化。该研究结果可为区域生态系统服务精细化管理和生态治理差异化管控提供借鉴。     

基于Landsat时序影像和LandTrendr算法的森林保护区植被扰动研究——以陕西柴松和太白山保护区为例

跟踪森林自然保护区的森林变化及其时空特征,可为保护区生态保护评价提供科学依据。使用LandTrendr算法和谷歌地球引擎（GEE）的Landsat卫星时间序列数据,描述了柴松和太白山保护区的长期（1984-2018年）森林变化模式。对森林变化像元和稳定像元的总体识别精度达到93%,对扰动年探测的总体精度为89%。在柴松保护区,扰动年发生在2008年左右,大部分扰动由人类活动引起。在太白山保护区,扰动年主要发生在2013年,由自然因素造成。柴松和太白山保护区的森林扰动面积分别为42.74 hm²和23.68 hm²。柴松保护区的扰动斑块数多于太白山,表明柴松保护区自2004年建立后干扰频繁。本研究可以帮助研究人员和决策者了解这两个保护区的森林状况,可为森林生态系统的自然保护区保护评估提供基线信息。     

基于空间演变多元分析的市域生态空间优化研究——以宁波市为例

市域生态空间是城乡发展的绿色基底和生态基础,其协同联系"山水林田湖草"各生态系统,是动植物和自然生态多种过程的空间载体,同时也是人类进行社会经济活动的场所,与城乡经济社会发展息息相关,良好的市域生态空间体系,是实现市域层面生态系统稳定,协调城市发展和自然保护的重要载体,同时也是实现城市健康良性发展的重要保障。现有的市域生态空间规划重视不够,其静态的、定性为主的规划方法严重滞后,存在一系列不足与缺陷:1)重城区,轻市域;2)重主观定性,轻客观定量;3)重被动落实,轻主动响应;4)重静态蓝图,轻动态模拟。其空间规划成果远不能达到预期,无法应对城市化对市域生态环境和资源所带来的影响和威胁。以宁波市域空间为对象,以市域生态空间演变为出发点,从生态空间的安全格局、结构特征和用地类型转移3个方面,通过对2000年、2010年和2018年3个时期的市域空间演变的定量化分析,揭示市域生态空间演变的特征与规律。并以此为基础探索新型市域生态空间重构的方法和内容,提出空间优化的策略:针对安全格局层面生态适宜性衰退、结构层面连通度下降、地类层面绿色空间减少的问题等,通过确定生态核心,构建绿色空间廊道,筛选关键...     

ROC曲线形状在生态位模型评价中的重要性——以美国白蛾为例

【目的】生态位模型在生物地理学、入侵生物学和保护生物学中具有广泛的应用,被越来越多地用于预测物种潜在分布和现实分布的研究中。本文以美国白蛾为例介绍pROC方案在生态位模型评价中的应用及其注意事项,以期对物种潜在分布预测进行合理的评价,促进生态位模型在我国的合理运用和发展。【方法】介绍ROC曲线和AUC值基本原理,总结其在生态位模型评价中的应用,从物种存在分布点和不存在分布点的可信度出发,分析AUC值用于模型评价的优点和不足,最后介绍局部受试者工作特征曲线的线下面积方案(pROC方案)来弥补传统AUC值的不足。【结果】AUC值虽独立于阈值,但因其综合灵敏度和特异度,而屏蔽这2个指标各自的特征,不能分别评估预测结果的灵敏度和特异度,同时对遗漏率和记账错率不能进行权衡,会误导使用者对模型的评价。与AUC值相比,ROC曲线的形状更具有价值,蕴含丰富的模型评价信息。【结论】模型评价需要将灵敏度和特异度区别对待,ROC曲线形状比AUC值在生态位模型评价中更为重要,pROC方案相对于传统AUC值具有优势,但容易对过度模拟做出不当判断。模型评价与作者研究目的密切相关:当以预测物种潜在分布为目的时(如入侵物种潜在分布、气候变化对物种分布的影响和谱系生物地理学),模型评价应当给予灵敏度(或者遗漏率)更多的权重;当以预测物种现实分布为目的时(如保护区界定和濒危物种引入),模型评价应当给予灵敏度和特异度同等的权重。     

基于生态安全格局的国土空间生态修复关键区域识别——以贺州市为例

国土空间生态修复是落实生态文明建设战略的重要举措。科学识别国土空间生态修复关键区域,合理布局全域生态修复空间是当前国土空间规划面临的难点之一。以广西壮族自治区贺州市为例,从生态保护重要性、景观连通性、生态功能重要区域和自然保护区四个方面识别生态源地,运用电路理论提取生态廊道,构建生态安全格局。通过电流密度诊断生态廊道中的生态"夹点"和生态障碍点,判定生态廊道宽度,识别国土空间生态保护修复关键区域,制定生态修复的空间布局策略。研究结果表明：（1）市域生态源地面积3656.89 km²,呈"东西重,中部轻"的空间分布特征;生态廊道总长度639.50 km,以中部分布为主,关键生态廊道133.96 km。（2）市域生态"夹点"共16处,面积124.24 km²,主要分布在钟山县,亟待保护修复的生态"夹点"8处,面积45.02 km²,零散分布于市域;生态障碍点共32处,面积426.56 km²,主要分布在市域东部和南部,需优先保护修复的生态障碍点6处,面积166.05 km²,集中在平桂区。通过综合分析国土生态修复关键区域土地利用现状和空间分布特征,制定了分级分类的生态修复措施,以期进一步优化生态安全格局,为国土空间生态修复区域识别和国土空间生态修复规划编制提供参考。