基于加权叠加模型的高原湖泊流域重要生态用地识别——以星云湖流域为例

生态用地在维持区域生态平衡和保障区域生态安全具有重要意义。以云南星云湖流域为研究区,运用层次分析法和GIS技术,从水土保持、地质灾害规避与防护、生物多样性保护和水资源安全4个方面,构建了流域重要生态用地识别指标及其识别方法,并识别出流域重要生态用地空间分布。结果表明:(1)加权叠加模型更适用于高原湖泊流域重要生态用地识别;(2)根据生态用地重要性分为核心型、辅助型、过渡型和非重要生态用地,面积分别为75.98 km~2、105.05 km~2、89.47 km~2和65.11 km~2,分别占流域生态用地总面积的22.64%、31.30%、26.66%和19.40%。识别结果能较好地反映重要生态用地维护流域的生态安全。以星云湖流域作为高原湖泊流域的典型,为高原湖泊生态保护提供科学方向,以期协调流域经济发展与生态保护的矛盾,促进可持续发展。     

基于最小累积阻力模型的贵阳市景观生态安全格局构建

贵阳市是我国典型的喀斯特地区,水土流失严重,生态环境脆弱。在生态重要性、景观连通性和生态需求分析的基础上进行生态源地识别,根据土地覆被状况、人为干扰程度和夜间灯光数据构建了生态阻力面,基于最小累积阻力模型识别生态廊道网络,在此基础上构建了贵阳市域和市区的景观生态安全格局。结果表明:(1)贵阳市最重要和重要生态斑块总面积5 393.43 km2,主要分布在西部和北部;生态用地斑块的景观连通度总体较高,其中园地最好,林地最差;生态需求较高的区域主要分布在人口密集的城市建成区周边。生态源地占总面积的18.56%,集中分布于北部及西南部红枫湖、百花湖等区域;(2)贵阳市生态廊道总长为933.58 km,其中关键廊道长287.6 km,沿东北向西南方向延伸。现状廊道遍布市域,主要为河流水系;潜在廊道和关键廊道98%都为林地,主要分布于北部和西部生态环境较好的山地丘陵区;(3)市区景观生态安全格局中,生态源地主要集中在百花湖、红枫湖、香纸沟、相思河等风景区,花溪湿地和南明河作为市区关键廊道纵贯南北。最后,在此基础上提出了"保护和建设并重、区县间统一规划的"生态系统管理对策,为贵阳市生态环境建设提供切实可行的科学指导。     

农业主产区生态系统服务供需格局及影响因素分析——以湖北省四湖流域为例

生态系统服务供需匹配状况可以反映区域生态与社会经济发展的协调程度,探究其空间异质性与主导驱动因子对于农业主产区生态与农业的协同发展具有重要意义。以湖北省四湖流域为研究对象,综合多源数据,应用ArcGIS、InVEST模型和地理探测器等方法,定量分析了四湖流域水源供给、固碳、粮食生产和水质净化等(4)种生态系统服务供需匹配状况、综合供需比及其冷热点区域的驱动因子。结果表明：(1)4种服务供给低值区与需求高值区的空间分布格局相似,主要位于流域西部高城市化区域。(2)除固碳服务外,其他三种服务均能满足流域内部需求,流域综合供需比为0.28,整体处于盈余状态。(3)各项生态系统服务供需比均呈现空间差异性,仅水质净化服务无明显冷点区域,其他服务冷点区域集中在西部高城市化区域,热点区域分布在水域和耕地密集区域。(4)建设用地与耕地分别为影响四湖流域生态系统服务冷点和热点区域供需平衡的主导因子,适当平衡耕地与建设用地的面积,增大湖泊湿地面积是流域实现供需平衡的重要方法。研究结果可为四湖流域和其他类似农业流域的生态系统保护与土地资源可持续利用提供科学支撑。     

巢湖流域土地景观格局变化及生态风险驱动力研究

健康的流域生态系统是区域经济社会可持续发展的重要基础。探讨流域土地景观格局变化及生态风险驱动机制有助于生态系统状况诊断与风险来源认识,为有效制定生态风险管控措施提供决策依据。应用空间信息技术平台及计量分析方法,探讨了基于县域行政单元的快速城市化阶段巢湖流域土地景观格局变化及生态风险驱动力。研究表明:(1)2000~2013年,巢湖流域土地景观类型变化表现出农地、林地、水体景观面积下降,建设用地景观面积显著增加的趋势;流域景观水平上多样性和均匀度呈下降、优势度呈上升趋势,景观空间异质性下降;(2)近15 a来,巢湖流域9个行政单元内生态风险均呈上升趋势,生态风险整体恶化,需加强对流域生态风险上升的管控;(3)生态风险驱动力分析表明,快速城市化阶段巢湖流域生态风险的主要驱动因子为第二产业值、城市化率、人口密度和固定资产投资,而人均GDP的增加在一定程度上会降低生态风险水平。     

山水资源型城镇的生态安全格局构建研究 ——以武汉市黄陂区为例

黄陂区是武汉市最大的山水资源型城镇，构建其生态安全格局是武汉市可持续发展的重要保障。以黄陂区2018年土地利用变更调查数据、DEM高程图为主要数据来源，将生态敏感程度高的林地、水域及湿地作为源地，通过最小累积阻力模型，识别生态廊道和节点，划分生态功能区，构建并优化黄陂区生态安全格局。结果表明：（1）研究区内识别生态源地169.55 km2，占全区总面积的7.5%，呈现“两极分布、相对独立、连通性较弱”的空间分布特征；（2）提取生态廊道共132条，生态节点83个，从空间分布上看，廊道集中于北部山地和南部水域，在城镇建设用地和大面积耕地地段最难连接;（3）根据计算结果将研究区划分为5个不同级别的生态安全水平区，自南北向中部生态安全水平大致呈由低到高的趋势，通过优化生态网络连接，对于保护区域生态安全、维护区域生态稳定、缓解区域生态压力发挥着重要的保障作用。     

城市旅游地景观格局演变与优化研究——以南京为例

城市旅游地景观格局是城市旅游与景观生态共同的研究热点。研究以南京为例,利用Arc GIS技术,以累积耗费距离及旅游地景观演化模型为分析手段,探讨了研究区自1991年以来的景观格局演变与优化问题。结果表明:(1)1991~2003年,旅游景观比重减少而非旅游景观增加;2003~2014年,旅游景观比重增加而非旅游景观递减。景观演化表现为先后台化再旅游化的特征。(2)河湖水面、公园与绿地、建设用地景观形状日趋规则化,林地、交通用地景观形状复杂度不断提升,景观破碎化程度加剧且多样性先上升后下降,表现出快速、高度城市化过程。(3)根据景观生态系统服务功能价值和空间作用,构建生态源地、生态廊道和生态节点等景观组分来加强生态网络的空间联系,提出格局优化方案。(4)非旅游型城市景观应进一步转变为典型旅游景观,以保持景观旅游化及旅游地景观演化的可持续性。     

基于沿江开发建设的生态安全格局研究——以九江市为例

随着长江沿江开发的不断深入，区域生态安全与开发建设的矛盾也越来越突出。以九江市沿江开发建设活动与区域生态系统空间结构、生态服务功能相互作用为理念，通过遥感、GIS技术手段，划分小流域单元。并将这些单元作为空间分析与评价的基础，选择工业集中区、城镇居民地、路网布局作为自然生态环境的影响因子或施压因子，以河流级别、湖泊数量和面积、地貌类型、坡度、植被覆盖程度、重要生态功能区类别等作为承压因子，综合叠加形成生态环境压力区划。并以此为基础，构建由5个生态源区和9条生态隔离、缓冲、生物多样性保护廊道组成的生态空间安全体系，用以减缓生态环境压力、消纳水气及土壤污染、稳定区域生态、推进沿江开发建设，实现生态保护空间与区域经济社会发展空间的有序融合，并对重要生态功能保护区提出管制的要求与措施。     

基于沿江开发建设的生态安全格局研究——以九江市为例

随着长江沿江开发的不断深入，区域生态安全与开发建设的矛盾也越来越突出。以九江市沿江开发建设活动与区域生态系统空间结构、生态服务功能相互作用为理念，通过遥感、GIS技术手段，划分小流域单元。并将这些单元作为空间分析与评价的基础，选择工业集中区、城镇居民地、路网布局作为自然生态环境的影响因子或施压因子，以河流级别、湖泊数量和面积、地貌类型、坡度、植被覆盖程度、重要生态功能区类别等作为承压因子，综合叠加形成生态环境压力区划。并以此为基础，构建由5个生态源区和9条生态隔离、缓冲、生物多样性保护廊道组成的生态空间安全体系，用以减缓生态环境压力、消纳水气及土壤污染、稳定区域生态、推进沿江开发建设，实现生态保护空间与区域经济社会发展空间的有序融合，并对重要生态功能保护区提出管制的要求与措施。     

城市化背景下喀斯特流域生态服务价值时空分异特征——以贵阳市南明河流域为例

以贵阳市南明河流域1990、2000和2013年遥感影像数据为基础,通过多尺度空间单元格及空间自相关分析,结合GIS空间分析技术,定量描述了南明河流域生态系统服务功能的时空分异特征,进一步揭示了喀斯特区域城市发展引起的生态服务价值变化。结果表明:1990~2013年,南明河流域生态服务价值增加6.87亿元,林地生态服务价值增加,而耕地、建设用地的变化造成生态服务价值的损失;流域生态服务价值存在较强空间聚集性,生态服务价值"热点"区主要分布在流域中下游,"冷点"区主要集中在流域中游;随着研究尺度的增加,流域生态服务价值的空间自相关性增强;流域生态服务价值对价值系数缺乏弹性,林地敏感性最高,对流域生态服务价值贡献最大,而城市化进程加快使得建设用地对总生态服务价值的影响程度增加。     

基于生态安全格局的湖州市城乡建设用地空间管制分区

生态安全格局对于指导城乡建设用地布局具有重要意义。选择地形条件、地质灾害、土壤侵蚀、生物保护、一般水体保护和太湖湖体保护6个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，对湖州市综合生态安全进行评价，制作了湖州市综合生态安全格局即安全区、临界安全区、较不安全区和不安全区的空间分布图，比照湖州市现状建设用地分布图与综合生态安全等级分布图，得到湖州市现状城乡建设用地生态安全格局，根据湖州市生态安全格局，确定湖州市城乡建设用地优先建设区、条件建设区、限制建设区和禁止建设区面积及其空间分布，对湖州市城乡建设用地边界即挖潜边界、扩展边界、整理边界和禁建边界等进行了界定，从而为湖州市城乡建设用地的优化配置和差异化管理决策提供依据     

基于MCR的建设用地扩展边界划定研究

在生态文明建设背景下，科学划定建设用地扩展边界是提高城镇化质量、协调人地关系、改善城市生态环境的关键。基于最小累计阻力模型(MCR)，将建成区和生态保护用地作为两类扩展源，通过构建自然、区位、环境和政策4个阻力因子体系，采用层次分析法(AHP)获取各个因子阻力系数，得到两类用地扩展的最小累计阻力值，根据阻力差值划分适宜性分区，并利用Hydrology扩展模块确定建设用地适宜扩展路径和隔离带。结果表明：(1) 越靠近扩展源，其阻力值越小，建设用地源与生态用地源由于空间分布不一致，各阻力值之间差异较大；(2) 基于MCR模型对两类用地扩展的阻力面差值进行建设用地适宜性划分，可分为重点建设区(65 771.64 km²)、优化建设区(51 103.28 km²)、限制建设区(21 001.54 km²)、禁止建设区(17 150.01 km²)和生态恢复区(11 894.70 km²)，不同适宜性分区对土地开发建设的要求不一样；(3) 应用Hydrology扩展模块得到的“谷线”可引导建设用地优化开发，避免盲目的“摊大饼”式蔓延格局； “脊线”可控制建设用地扩展的隔离带，从而打破适宜性区域集中连片的扩展态势。研究结果可为建设用地的科学规划和合理布局提供建议，促进城市建设和环境保护的协同发展。     

鄱阳湖流域基本特征、面临挑战和关键科学问题

鄱阳湖流域总面积占长江流域面积的9%，占江西省国土面积的939%，鄱阳湖流域的生态健康维系着流域内，特别是长江中下游的生态安全，是区域经济、社会、生态可持续发展的重要保障。在全面认识鄱阳湖流域基本特征和面临挑战的基础上，探讨了鄱阳湖流域面临的五大科学问题：“山 江 湖”的相互关系与流域的生态健康；全球变化背景下流域生态系统的响应；流域生物多样性地理格局与社会经济合理分区；长江流域环境演变对鄱阳湖流域的影响；流域科学管理的理论与实践。为鄱阳湖生态经济区的建设和全流域的综合管理提供科学的建议和对策     

基于生态敏感性分析的湖泊保护与利用——以湖北省斧头湖为例

为了湖泊生态系统健康及功能的可持续性，需要根据湖泊的具体情况加强对湖泊生态系统的管理，建立在湖泊生态敏感性分析基础上的生态功能分区，可为湖泊生态管理的具体措施的实施提供依据。以斧头湖为研究对象，在进行斧头湖生态环境调查基础上，选择有代表性的生态因子，利用GIS技术，采用因子叠加法，对其进行生态敏感性分析。结果表明:极高和高生态敏感区面积占斧头湖面积的32.0%，中度敏感区占斧头湖面积的57.1%，说明斧头湖生态敏感性总体上很高；同时根据生态敏感性分析结果对斧头湖保护与开发提出建议。首次将GIS矢量技术应用于湖泊生态敏感性区划，使生态敏感性因子空间叠加分析更为有效。同时，建议选取更多的因子如水生生物多样性、生物量等因素作为评价指标，可得到更全面的生态敏感性分区结果。     

上海城市景观生态格局演变与生态网络结构优化分析

为了优化上海城市生态网络结构,综合应用景观格局、景观格局指数以及景观生态网络分析方法,提出上海城市生态品质提升途径。首先,应用面向对象的遥感图像分类方法获得了2008年和2015年上海市建设用地、农业用地、水域和绿地等景观类型分布,应用Fragstats软件获得景观格局指数,比较了城市景观格局和景观格局指数的演变;其次应用最小成本路径方法构建城市生态网络,与城市道路交通网络叠置,确定了生态网络结构的间断点;最后与《上海市基本生态网络规划》比较,提出了城市生态网络发展建议。本研究获得如下结论:(1)2008～2015年,上海市建设用地、农业用地、绿地和水域的面积比例由38∶51∶5∶6演变为46∶39∶7∶8。(2)上海市景观格局日趋破碎化、复杂化,连通性下降;建设用地的优势景观类型地位强化,郊区建设用地呈现破碎化入侵,农业用地面积减少且破碎化;绿地系统面积增大,但连通性不足,结构待优化。(3)经最小阻力分析获得上海市105条潜在生态廊道线路,在浦东新区、奉贤区、金山区、松江区和青浦区具有较好的环状度;经叠置分析识别出上海市骨干生态廊道的62个间断点,主要分布在青浦区、松江区、浦东新区以及奉贤区。(4)经比较分析发现,城市生态网络规划的生态网络骨架基本保持,但局部的生态网络结构存在问题,上海西北部和北部的生态廊道空间萎缩,东南部生态空间出现碎片化。     

基于最小累积阻力模型的三峡库区重庆段生态安全格局构建

三峡库区是长江上游生态环境集敏感、脆弱、复杂为一体的地区,其生态安全格局的构建对维护区域生态安全、实现区域可持续发展具有重要作用.以三峡库区重庆段为研究区,采用2018年土地利用现状数据和遥感数据,构建生态服务重要性与生态敏感性评价体系,综合确定生态源地;以坡度、起伏度、土地利用类型确定阻力值,采用最小累积阻力模型构建生态廊道,最终形成三峡库区重庆段生态安全格局.研究结果表明:三峡库区重庆段生态源地面积13660.80 km2,占研究区总面积的29.61％,主要分布于巫溪、奉节、石柱、开州等区县;生态廊道连接生态源地,共81条,总长度为3069.29 km,廊道呈树状辐射分布,呈现"东北-西南"树状分布的空间格局;生态源地与生态廊道共同形成三峡库区东北生态城镇圈、三峡库区西南都市生态圈以及连接两圈的三峡库区中部走廊的"一廊两圈"生态安全格局.研究结果对保障三峡库区生态安全具有重要意义,可为三峡库区生态环境环境保护提供科学依据.     

基于景观格局演变的流域生态风险评价与管控——以贵州赤水河流域为例

以岩溶地区典型流域——赤水河流域为研究对象,以2000、2005、2008、2013年4期遥感数据为基础,结合Arc Map的空间分析功能,对流域景观格局演变过程进行分析,构建流域生态风险评价体系与管控措施。研究表明:2000~2013年赤水河流域无风险区、潜在风险区、轻度风险区分别由1.66、2.95、75.41 km~2上升至5.63、21.81、115.45 km~2,而中度、重度风险区却分别下降了35.6和40.27 km~2;历年生态风险演变格局为以城乡建设用地为中心,生态风险由轻度、中度、重度向潜在或无风险区过渡,轻度、中度、重度主要以点状扩散或增加,潜在及无风险区则连片分布于农田区和山地丘陵区;基于不同生态风险区的风险源管控对策,对建立流域生态风险预警机制、降低流域生态环境风险、维护流域生态服务功能具有十分重要的意义。     

基于InVEST模型的太行山淇河流域土壤侵蚀特征研究

基于土地利用数据、数字高程模型数据(DEM)、土壤类型数据、降雨数据、植被覆盖指数(NDVI),结合地理信息系统(GIS)和遥感,计算降雨侵蚀力因子(R)、土壤可蚀性因子(K)、植被覆盖因子(C)、水土保护措施因子(P),借助InVEST模型对淇河流域2015年山地生态系统的土壤侵蚀进行研究。结果表明:(1)淇河流域微度侵蚀、轻度侵蚀、中度侵蚀、强烈侵蚀、极强烈侵蚀和剧烈侵蚀面积分别为932. 80、617. 13、282. 46、159. 58、141. 64和93. 84 km~2;土壤侵蚀总量为7 225 839. 54 t,平均土壤侵蚀模数为32. 45 t/(hm~2·a);(2)在各土地利用类型中,土壤侵蚀主要发生在林地、草地和耕地。草地和林地多分布在地形起伏度较大的高海拔区,潜在的土壤侵蚀量较大,土壤侵蚀强度也较大。虽然未利用地占流域总面积很小,但侵蚀模数最大;(3)淇河流域土壤侵蚀与坡度、海拔和地形起伏度等地形因子具有密切关系,土壤侵蚀模数随着海拔的升高先增大后降低,海拔在1 200 m处达到峰值,土壤侵蚀模数随着坡度和地形起伏度的增加而不断增大。坡度和起伏度越大,坡面土壤的不稳定性愈大,在外力作用下发生下移的可能性就愈大。海拔600～1 200 m、坡度大于15°、地形起伏度70～500 m的区域土壤侵蚀状况严重,是土壤侵蚀防治的重点区。土壤侵蚀是山地生态脆弱性响应的重要指标,山地流域的土壤侵蚀研究对评估区域生态环境质量有重要意义。     

秦淮河流域城镇用地增长格局及其演化机制——秦淮河流域江宁段实证

利用四期遥感TM数据和GIS技术,通过分析20年秦淮河流域城镇用地增长格局及其演化机制,为流域综合管理和模拟提供重要参数,研究结果表明:①城镇用地增长显示阶段性和空间的不均匀性,增长拐点发生在1994年和2000年,空间上表现出增长"热极"与"热带";②城镇用地增长阶段性是经济社会过程及驱动因子演化阶段的反映,回归分析显示城镇用地增长与城镇人口、经济总量及开发区发展相关系数高,这归于1992年开发区创建、投资增加与2000年撤县设区驱动的结果;③城镇用地增长格局变化是社会经济物质载体演化的体现,1992年后开发区成为城镇用地增长首要来源,2000年后东山新市区与大学城成为其增长核心和新形式,机场与高速公路网强化对城镇用地的空间导向.研究结果较客观地刻画了城市化格局与过程的演化规律,参数应用与数据精度的提高是今后研究的重点.     

近30年三峡库区生态系统服务价值与生态风险时空变化及相关性研究

随着空间要素的集聚和经济快速发展,大量生态用地向非生态用地转变、区域景观格局中的关键生态涵养源不断萎缩、生态服务功能弱化等,使得生态安全面临新的挑战.文章在RS和GIS技术的支撑性下,以1986、1995、2000、2007、2010和2018年6期三峡库区Landsat TM/Landsat 8OLI遥感影像为数据源,基于5 km * 5 km评价单元格,核算了 30年来三峡库区生态系统服务价值和生态风险指数的时空分异特征及二者的相关性.研究结果表明:(1)1986～2018年三峡库区生态系统服务价值总量由1 639.56×108元持续增长到1 662.01x108元,整体增幅1.37％,高级别生态风险等级占比呈现缓慢降低趋势,总体下降10.89％,研究区生态状况有所改善;(2)三峡库区单位面积生态系统服务价值和生态风险指数在数值上存在一定的负向相关性,同时在空间上也具有一定的负向相关性;(3)生态系统服务价值和生态风险指数在变化速率上具有一定的非同步性,生态风险高指数区域所对应的生态系统服务价值具有较大降低的可能性,需要特别关注.研究旨为三峡水利工程的安全运行与三峡库区的可持续开发利用提供参考.     

秦淮河流域城镇用地增长格局及其演化机制

利用四期遥感TM数据和GIS技术，通过分析20年秦淮河流域城镇用地增长格局及其演化机制，为流域综合管理和模拟提供重要参数，研究结果表明：①城镇用地增长显示阶段性和空间的不均匀性，增长拐点发生在1994年和2000年，空间上表现出增长“热极”与“热带”；②城镇用地增长阶段性是经济社会过程及驱动因子演化阶段的反映，回归分析显示城镇用地增长与城镇人口、经济总量及开发区发展相关系数高，这归于1992年开发区创建、投资增加与2000年撤县设区驱动的结果；③城镇用地增长格局变化是社会经济物质载体演化的体现，1992年后开发区成为城镇用地增长首要来源，2000年后东山新市区与大学城成为其增长核心和新形式，机场与高速公路网强化对城镇用地的空间导向。研究结果较客观地刻画了城市化格局与过程的演化规律，参数应用与数据精度的提高是今后研究的重点.