基于生态系统服务价值的成德绵城市带生态安全格局研究

定量研究与分析成都-德阳-绵阳城市带（成德绵城市带）生态系统服务价值（ESV）变化及其生态安全格局,对区域协同筑牢生态安全屏障,加强生态系统保护,推动国土空间生态修复规划,推进生态文明建设具有重要意义。通过ESV当量法分析2010—2018年成德绵城市带ESV的时空变化;提取区域内99%、95%、90%置信水平ESV热点区域,识别生态保护核心“源”地;采用最小累积阻力模型,选用高程、土地利用等8项重要阻力因子得到阻力面,构建区域生态廊道,识别城市带生态安全格局,对跨行政区生态网络空间布局提出优化建议。结果显示：2010—2018年,研究区ESV总量从1 372.91亿元升至1 519.93亿元,其中原材料、气体调节、气候调节、废物处理、土壤形成与保护、生物多样性保护的EVS增长速率高于10%。研究区生态安全水平呈现西北高东南低的空间分布特征,其中高安全及次高安全区面积占比为49.8%,集中在西北部、中南部等区域;中安全及低安全区面积占比为50.2%,主要集中在南部建设用地较多的低海拔城镇地区。识别生态“源”地24处,占研究区总面积的27.3%,且呈带状分布;生态廊道53条,生态节点41...     

以环境质量改善为目标的贵安新区生态安全格局构建虚拟

以贵安新区为例,将水环境安全格局与大气环境安全格局纳入城市综合生态安全格局的评价框架;将GIS空间分析技术、ArcSWAT模型、WRF-Chem空气质量模型等进行耦合,对水环境、大气环境、石漠化、生物多样性、自然人文环境以及基本农田等在内的6项生态安全格局因子进行分析;将贵安新区生态安全格局划分为底线、满意和理想3个不同等级,并在此基础上对贵安新区城市扩展方案进行模拟.结果表明,贵安新区底线级生态安全格局面积为215.6km²,满意级生态安全格局面积为473.9km²,理想级生态安全格局面积为828.4km²,分别占贵安新区总面积的11.3%,24.9%和43.6%.生态宜居的城市建设用地面积为179.8km²,生态经济均衡发展模式下城市建设用地面积为708.9km²,经济优先发展模式下城市建设用地面积为1288.9km²,分别占贵安新区总面积的9.5%,37.3%和67.8%.综合生态安全格局的划定可作为一种有力的空间管控手段,以实现城市生态环境保护与宜居城镇的和谐发展.     

基于最小费用距离模型的生态可占用性分析——以广西西江经济带为例

生态可占用性是指从生态学角度出发,生态系统或者生态空间可以被开发利用的程度,是生态系统本身的属性。论文提出生态可占用性的概念和研究目的,并利用最小费用距离模型,分析了广西西江经济带景观单元的可占用性,提出分区方案。研究表明,可占用性低值区、较低值区、中值区、较高值区和高值区分别占区域总面积的12.17%、18.75%、38.55%、28.69%和1.84%。大部分建设用地分布在较高值区内,其余建设用地中,城镇用地主要分布在高值区,而农村居民点和工矿用地则主要分布在中值区。文章认为,研究能够揭示不同类型建设用地的分布规律和区域生态空间布局;虽然受到源的分布、尺度和空间范围等因素的影响,但所得结论对于引导区域开发、构建生态安全格局具有重要指导意义。     

基于生态系统服务评价与最小阻力模型的生态安全格局构建——以临沧市为例

以临沧市为研究区,基于生态系统服务评价结果确定的生态源地,以最小累积阻力模型构建临沧市生态安全格局体系。首先通过生态系统服务重要性和生态敏感性评价,将临沧市极重要和极敏感区域作为MCR生态安全格局构建的源地,综合考虑距离居民点、道路、水系的距离,土地利用,植被覆盖,地形因素等因子来构建生态源地扩张的阻力面,通过层次分析法AHP方法确定各阻力面权重,计算临沧市生态源地扩张综合阻力面。基于自然断裂法对生态源地空间阻力运动的综合最小累积(费用)阻力面进行空间聚类,划分出临沧市3种安全水平下的生态用地。低安全水平的生态用地面积为2014. 25km2,占区域总面积的8. 57%。中安全水平的生态用地面积为7610. 41km2,占区域总面积的32. 22%。高安全水平的生态用地面积为13985. 49km2,占区域总面积的59. 21%。通过临沧市生态系统服务评估、生态源地识别、MCR综合阻力面构建、生态廊道及生态源地识别,最终构建出临沧市的三屏一带的生态安全格局。三屏为南滚河自然保护区天然屏障,主要位于沧源县和耿马县境内,主要为临沧市生物多样性保护提供屏障,位于中部永德大雪山生态屏障区和位于西部的镇康边境生态保护屏障区。一带为澜沧江水源涵养保护带,从北至南沿澜沧江分布,主要为澜沧江水域涵养区。     

基于多准则判断的城市边缘区界定及其特征

论文在总结前人研究的基础上提出城市特征属性概念,构建了一套基于多准则判断的评价指标体系和城市边缘区界定方法。利用累积频率图和K_Means空间聚类法确定了城市边缘区界定标准,对广州市城市边缘区进行划分。实验结果表明:城市边缘区主要分布于主城区和若干中心镇周围,随城市交通轴线发散分布,平均城市特征属性为0.292。边缘区总面积占广州总面积的46.73%,主要分布于番禺、白云、花都3个区,共占城市边缘区总面积的76.511%。海珠、荔湾的城市边缘区形状较为紧凑,紧凑度指数分别为4.127 2、3.472 5;白云、番禺、花都的城市边缘区形态较为破碎,紧凑度指数分别为7.847 2、7.199 3、7.525 5。     

基于GIS的城市最小生态用地空间分析模型研究——以深圳市为例

21世纪,全球范围内城市化已经成为人类社会发展的必然趋势,城市扩张不可避免地将大量的森林、农田、草地、湿地和水域等发挥着重要生态服务功能的生态用地转化为城市建设用地,对城市、区域乃至全球的生态系统造成较大的影响。在未来快速城市化过程中,保护必需的生态用地对于维持城市自身生态系统健康、改善城市居民生活质量和城市可持续发展有着重要意义。研究以中国经济特区深圳市为例,将景观生态概念模型与生态系统服务功能价值评估方法结合起来,在GIS技术的支持下,构建了城市最小生态用地空间分析模型,并分别按照保留城市面积30%、40%、50%和60%生态用地的4种情景,分析最小生态用地空间分布的合理性,结果表明论文所构建的最小生态用地模型能够很好地将城市当中具有重要生态系统服务功能的土地提取出来。     

基于生态安全的快速城市化地区空间冲突测度 ——以长株潭城市群为例

空间冲突是城市化过程中各种矛盾形成与激化的直接原因,是影响区域可持续发展的关键因素,合理测度快速城市化地区的空间冲突水平,对于优化区域发展模式、 避免区域生态风险具有重要意义。在利用遥感与GIS技术分析长株潭近年来空间格局变化的基础上,量化影响区域生态安全的空间外部压力值、 生态风险暴露值、 生态风险效应值3个因子,构建基于生态安全的空间冲突测度模型,对长株潭地区的空间冲突水平进行评估。研究表明:近年来长株潭地区的空间冲突作用强度总体呈现上升趋势,1993—2008年其冲突指数均值由0.264增长到0.323,且严重失控级别空间冲突的区域面积比例增幅最大,达1.07倍;不同空间类型的空间冲突强度不同,林地、 耕地的空间冲突水平相对较低,建设用地的空间冲突水平较高;城乡过渡地带是空间格局变化最为频繁、 空间冲突最为激烈的区域,其次是城市内部,农村地区的空间冲突强度远远低于城市。     

典型高原湖泊流域生态安全格局构建——以杞麓湖流域为例

以“源”和生态环境保护为目标，引用最小累积阻力模型（MCR）对杞麓湖流域生态安全格局进行定量研究.结果表明：杞麓湖流域平均生态安全指数为2.59，生态安全以较低安全为主，占流域总面积的36.33%，中度安全和不安全次之，分别占流域总面积的23.36%和22.53%，高度安全面积最少，仅占17.77%.较低安全区主要分布在西北部、东南部和西南部，应加强对这些地区的生态环境保护建设.此外，以天然林地、重要水库和湖泊缓冲区100m以内区域作为生态源，选取坡度、海拔、植被覆盖度、土地覆盖类型、距水体距离、距建设用地距离、距居民点距离、距道路距离等8个阻力因子，结合MCR模型与GIS的cost-distance分析模块，生成最小累积耗费距离表面，划分5个阻力等级；依据累积阻力值频率变化特点及生态服务功能，确定了生态缓冲区、生态过渡区、生态边缘区、农业耕作区和人类活动区共5个生态功能区.杞麓湖流域生态源总面积为126.87km²，占流域总面积的35.74%，生态源在面积、数量和空间分布上都存在较大的差异，呈四周连片集中，中部分散破碎的分布格局，生态廊道呈四周连续紧凑，中部分散破碎的空间格局.生态节点的空间阻力值存在较大差异，部分生态节点累积阻力比较大，位于流域景观累计阻力值最大区，对生态流的流通安全性具有较大影响.基于最小累积阻力面，结合GIS的Hydrology模块，构建了由生态源与19个生态节点、23条生态廊道共同组成的具有结构性的流域景观生态安全格局，并提出了相应的建议，对高原湖泊流域研究及生态环境保护具有一定的参考价值.     

资源型城市工矿用地系统修复的生态安全格局构建

资源型城市可持续发展的关键是对其工矿用地进行系统修复,在空间上统筹工矿用地的生态修复,使其从整体上参与区域生态安全格局构建十分必要。基于生态安全格局与电路理论,以典型资源型城市内蒙古自治区乌海市为例,分别识别2000年、2005年、2011年、2017年生态廊道和关键点,根据优先修复程度设置修复分级方案。研究结果表明：（1）2000-2017年,廊道路径上工矿用地面积增加和城市扩张导致生态廊道质量下降、位置发生变化。7条最小耗费路径总长度从120.74 km增加到125.71 km;加权耗费总距离从692.58 km增加到1162.28 km。（2）识别出2017年障碍点14处,总面积为16.06 km²。其中关键点12处,总面积14.09 km²。 （3）修复区域为识别出的2000-2017年四期生态廊道和2017年关键点,共划分三个修复等级,总面积为475.86 km²。研究通过区域生态安全格局理念统筹工矿用地生态修复,使之成为国土空间系统修复的有机整体,为资源型城市可持续发展提供决策参考。     

基于栅格尺度的生态安全评价及生态修复——以酒泉市肃州区为例

以节约优先、保护优先和自然恢复的方针为导向,基于栅格尺度评价生态安全状态,并开展国土空间生态修复分区,有助于实施精准修复、降低生态修复成本以及增加生态修复效益。本文以酒泉市肃州区为例,从环境基底和人类干扰的视角遴选评价因子,采用空间主成分分析法（SPCA）基于栅格尺度对生态安全进行评价,并将宏观尺度的生态保护红线和永久基本农田保护等现实约束条件与栅格尺度的生态安全评价结果相结合,实现精准的生态修复分区。结果表明：研究区整体生态安全水平偏低,中度安全水平及以下的面积为1391.65 km²,占研究区总面积的71.35%,生态安全格局总体呈中部高、四周低的特征。肃州区国土空间生态修复分区共划分出5个类型区,其中生态恢复区面积最大,占研究区总面积的46.17%。生态控制、生态保育、生态提升和生态整治四个类型区在乡村分布最多,说明肃州区乡村生态修复的复杂度、难度和重要程度更高。本文运用新的生态修复分区研究思路,以期丰富国土空间生态保护修复规划理论与方法。     

基于GIS格网模型的银川市土地生态安全评价研究

为探索市域范围内土地生态安全的粒度特性及其空间效应,论文结合PSR理论框架构建评价指标体系,以公里格网为评价单元,采用熵权法计算区域土地生态安全综合指数。银川市的实证分析表明,2014年整个区域土地生态安全指数为0.488 2,市域范围内土地生态安全存在着空间异质性和结构功能分化的双重特征。从宏观行政区划层面来看,3个中心辖区表现相对较为均衡,2个郊区县差异性较大,仅有贺兰县（0.557 7）高于全市均值;从微观格网尺度来看,北部和城市中心的综合指数较高且呈离散分布,城市边缘区较低且呈集聚分布;从土地利用功能区的角度来看,农业区、城市建城区、湿地和自然保护区的核心区域综合指数较高,而功能边缘区与交叉区较低,土地生态安全和土地利用方式存在耦合关系。通过ESDA空间分析表明,格网尺度下土地生态安全全局Moran’s I指数为0.780 4,生态安全的空间格局表现出空间连续性和聚集效应。因此,从空间建构的视角来看,应充分利用“高高聚集”区的空间扩散和溢出效益,并通过逐步改善影响“低低聚集”区的限制性因子,实现区域内部土地生态安全格局的优化配置。     

生态红线保护下的两江新区土地利用/覆盖情景模拟及生态价值评估

生态保护红线的划定对于维护国家和区域生态安全具有非常重要的作用,是我国在生态环境保护方面的重要举措.为分析生态保护红线划定后区域生态系统服务价值的变化情况,以重庆市两江新区为例,采用CLUE-S模型对未来的土地利用变化情况进行情景模拟,并在此基础上对各地类价值系数进行优化调整构建生态系统服务价值评估优化模型,对不同情景下的生态系统服务价值进行定量计算,分析生态系统服务价值的敏感度及变化度.结果表明:①采用CLUE-S模型对两江新区的未来土地利用进行空间模拟效果较好（Kappa系数达到0.82以上）,模型的普适性较好.②生态价值敏感度结果表明两江新区的生态系统服务价值对价值系数的变化缺乏弹性,结果的可信度高.③2020年生态保护情景下,林地的面积增加量大于自然增长情景,城镇和工矿用地则相反,生态保护红线对于城镇扩张起到了一定的约束作用.④2014年现状、2020年自然增长情景和2020年生态保护情景下的生态系统服务价值分别约为10.53×108、10.50×108和10.88×108元,两种未来情景下耕地的生态系统服务价值减少最为明显,林地、水域服务价值均表现出增加的趋势.⑤林地和水域的生态价值变化度表明其面积变化对生态系统服务价值的影响较大.研究显示,CLUE-S模型进行小区域的土地利用变化情景模拟效果较好,构建的生态系统服务价值评估优化模型计算结果的可信度较高.政府相关部门可以根据生态保护红线及生态系统服务价值评估结果,进一步优化生活、生产和生态空间,使其在城市规划、绩效考核和生态补偿中得到实际运用,在区域的经济可持续发展中起到支撑作用.      

城市生态空间冲突分析与系统优化方法

为适应国土空间整合理论方法的迫切需求,建立由冲突源、冲突区、冲突影响组成的城市生态空间冲突分析框架,其案例应用表明:城市生态空间的社会经济第一冲突源并不突出,政策驱动力构成首要冲突源;城市汇水区渗透性能下降,产流增加,汇流速度加快,形成上游高地型、中下游沿岸型、下游低洼型及沿山型等4种冲突类型,采用城市雨洪模型（SWMM）辨识出4种内涝区及分布类型;针对冲突源、空间优化核心和末端排水建立城市生态空间系统优化目标体系,重点提出“点线面”结合的空间优化核心路径。研究为国土空间整合提供理论与方法支撑,并涵盖国际雨洪管理演替过程,有助于对当前大规模土地开发转型及海绵城市建设理念的本土认识。     

廊道与源地协调的国土空间生态安全格局构建

构建生态联系紧密且生态干扰更小的生态安全格局,是平衡国土空间规划中生态保护与经济社会发展的重要手段。在国土空间中,为形成廊道与源地的协调与保护兼顾的生态安全格局,以环洞庭湖区域33个县（区）为例,针对核心生态源地与自然廊道、经济社会源地与人工廊道分别形成的生态格局、城镇格局,揭示两者之间生态关键点及生态干扰点的分布特征,并差异化应对。结果表明：（1）为促进生态要素的空间联系,1537条生态廊道应纳入生态安全格局中,908处生态关键点需要保护,而0.48%的经济社会源地面积应退让给自然廊道。（2）受干扰的核心生态源地面积占比和自然廊道长度占比分别为1.36%、12.95%,8800处生态干扰点可采取缓冲、预警等主要应对策略,以协同发展自然—人工系统。（3）为满足生态保护用地应持续增加的需求,非核心生态源地内,面积分别为203.22 km²、125.67 km²、35.59 km²的一、二、三级自然廊道可分批作为生态安全格局未来发展的储备用地。研究结果可为协调国土空间规划体系中生态用地与城镇建设用地提供参考。     

江苏沿海地区可承载城乡建设用地能力及匹配性评价

城乡建设用地是土地利用的重要类型,确定区域可承载城乡建设用地能力即承载规模和承载边界对土地利用开发具有重要的指导意义。研究从生态限制与适宜性的角度尝试确定城乡建设用地的承载能力,选择地形条件、地质条件、土壤条件、陆域生物多样性保护和水生态保护5个方面的指标要素作为城乡建设用地空间扩展的生态约束条件,基于GIS空间分析方法和“水桶效应”原理,对江苏沿海地区综合生态适宜性和城乡建设用地可承载性进行评价,制作了综合生态适宜性和可承载性格局分布图,确定了江苏沿海地区城乡建设用地承载阈值及其分布,统计了各县市区可承载城乡建设用地丰度,比照江苏沿海地区现状建设用地分布图与城乡建设用地可承载性分布图,开展了可承载与现状城乡建设用地匹配性评价,核算了城乡建设用地承载潜力,得到江苏沿海地区、南通市、盐城市和连云港市承载潜力分别为14.37%、15.29%、12.58%和17.07%,从而为江苏沿海地区城乡建设用地的优化配置和差异化管理决策提供依据。     

广州市花都区2004年生态足迹和生态承载力计算分析

以广州市花都区国民统计资料（2004年）和相关统计资料为依据，对花都区生态足迹和生态承载力进行了计算和分析，结果表明广州市花都区人均生态足迹为2．43hm^2／人，人均生态承载力为0．31hm^2／人，人均生态赤字为2．12hm^2／人，属于人均水平亏缺较高的区域。     

近35a来广州城市绿色空间及破碎化时空分异

伴随城市化进程的加快,绿色空间作为城市基础性要素之一,其稀缺性和作用日益凸显。论文以1979—2014年为研究时段,基于覆盖广州市域的7个时相Landsat影像获取城市绿色空间的信息,首先分析城市绿色空间数量变化与强度,再从研究区整体、境内各行政区单元和自中心城区向外人为划定的梯度景观等不同尺度对绿色空间破碎化的时空分异进行量化研究。得到以下主要结论:城市空间自中心向外扩展蔓延;城市绿色空间总量在研究始末变化不大,但随不同的时段呈起伏变化,其中1979—1990、2000—2005年间增幅较大,分别为2.3%和5.3%,1990—2000年则降幅较大,为-2.7%。绿色空间破碎化的时空差异明显,研究区绿色空间破碎化波动变化,呈减少(1990—2000年)—增加(2000—2005年)—减少(2005—2014年)之态势;而行政区的尺度上,与中心区毗邻的番禺、白云和花都区的阶段性特点突出,破碎化程度较大;在自中心区向外围的圈层梯度景观,也同样呈现阶段性变化特点。表明经济发展与对绿色空间的重视未尽同步,未来城市的可持续发展必须足够重视和优化绿色空间。     

基于FLUS模型的湖北省生态空间多情景模拟预测

改革开放以来,中国经济在飞速发展的同时,生态环境问题日益严峻。为保障国家和地区的生态安全,对未来生态空间进行模拟预测十分必要。在长江大保护和长江经济带绿色发展背景下,以湖北省为研究区,利用FLUS模型基于湖北省2010年、2015年土地利用数据及包含自然和人文因素的15种驱动因子数据,对2035年的湖北省生态空间进行模拟预测。结果表明：利用2010年土地利用现状模拟出的2015年湖北省土地利用变化情况,总体精度达到0.976,Kappa系数达到0.961,模拟精度较高。设置的生产空间优先、生活空间优先、生态空间优先以及综合空间优化4种不同情景,基本满足未来湖北省不同发展导向的需求。从地貌单元角度来看,在不同情景下,湖北省生态空间主要分布于湖北省边陲四大山区,中部江汉平原生态空间零星分布。从数量规模上来看,不同情景下各个用地类型数量规模差异较为明显,生产空间优先情景下耕地面积增加1216 km²,生活空间优先情景下城镇用地规模增加5959 km²,生态空间优先情景下生态空间用地增长722 km²,综合空间优化情景下生态空间用地规模变化更趋于平缓。从生态空间变化分布来看,四大山区的生态空间变化不大,但中部江汉平原生态空间变化较为明显,其中从行政区划上来看,变化范围主要分布于武汉城市圈、襄阳市、宜昌市中西部地区及随州市中部地区。总而言之,FLUS模型对于湖北省生态空间模拟的适用性较好,多情景模拟结果可为湖北省未来国土空间规划及未来生态空间管控提供多角度、多方向的政策决策参考。     

面向SDGs的城市扩张多情景模拟——以“一带一路”中亚区为例

在全球倡导可持续发展目标（SDGs）的背景下,城市作为人类活动的主要场所,既是SDGs的聚焦区域,更是世界各国落实SDGs的着力点。以“一带一路”沿线中亚五国首都城市区为例,面向SDGs设定发展情景和相应参数,采用Markov-FLUS模型模拟2030年自然发展、生态优先与经济优先情景下的城市发展格局,权衡SDGs与多情景城市格局演化规律,从空间视角协调城市的社会、生态与经济,提供城市发展的决策依据。结果表明：（1）2010—2015年来,研究区均出现建设用地总量增加、生态用地总量减少的现象。（2）未来情景模拟中均表现出由建设用地扩张引致的生态用地破碎化;生态优先情景有效抑制了建设用地扩张;经济优先情景下转化为裸地的土地有所减少,建设用地出现连片扩张。（3）未来城市发展应协调生态保护与经济发展,将生态保护理念融入城市建设,实现国家政策推动土地资源可持续利用,促进实现2030年全球可持续发展目标。