基于MIEP模型的城市生态安全评价——以宁波市为例

基于城市生态安全内涵,运用PSR(压力-状态-响应)模型建立了宁波市生态安全评价指标体系,并以最大信息熵原理(MIEP)为基础,自组织特征映射神经网络(SOFM)为算法,借助MATLAB数学软件为计算平台,从复杂系统结构演化的角度提出了城市生态安全评价模型.最后,用MIEP模型对宁波市2002—2011年的城市生态安全进行评价.结果表明,2002—2011年宁波市生态安全水平逐年提高,2002—2009年处于临界安全状态,2010、2011年处于较安全状态.由于MIEP模型能较好地体现城市生态安全的时空演变动力学特性,连接权值的获取避免了人为设定的主观性,故在城市生态安全评价中有较明显的优势,且在预测上有一定的潜力.     

湖泊生态系统服务功能价值估算及保护对策研究

为了科学合理的对澄碧河水库进行开发和利用,应用评估指标体系法和DPSIR模型,对2013年-2017年澄碧河水库生态系统服务功能价值估算,对生态系统健康和安全性进行评估。结果表明:澄碧河水库生态系统服务功能价值逐年增加,价值量排序为调节服务功能支持服务功能文化功能供给服务功能;流域生态安全指数(ESI)处于较安全水平,要维持生态系统安全水平不下降,重点在于加强水库生态环境管理,逐步减少经济社会发展对水库生态环境的干预。     

安徽铜陵市生态安全评价研究

铜陵市是全国重要的有色金属生产基地,长期的矿业采冶和加工对城市生态系统构成了巨大的持续压力,生态安全问题凸显.因此,本文构建了城市生态安全评价指标体系和生态安全压力与响应指数模型,采用集对分析-可变模糊集综合分析方法,对铜陵市生态安全进行时序评价.评价结果显示,2000年以来,铜陵市生态系统一直处于较不安全、临界安全水平,安全等级总体较低.2003年作为分割时点,铜陵市的生态安全由较不安全上升至临界安全.压力和响应指数变化趋势反映了生态安全子系统间的作用机理,即2000年以来,铜陵市生态调控措施减缓了系统压力,而环境投入力度不够,致使生态安全在较低等级徘徊.影响系统安全的主要因子为生态环境压力综合因子、资源约束综合因子和环境投入响应综合因子.     

模糊综合评价法在城市生态安全评价中的应用

运用压力-状态-响应(PSR)框架模型,筛选评价指标,尝试建立通用的城市生态安全评价指标体系。建立了包括目标层、项目层和指标层的3层26个指标的城市生态安全评价指标体系,选择评价效果较为理想的模糊综合评价法作为本次定量研究的方法。根据以上建立的城市生态安全评价指标体系,利用绵阳市已有的调查数据和有关统计资料,对绵阳市1998～2005年间的生态安全水平进行了纵向评估。结果表明,绵阳市的生态安全水平发展趋势良好,但就所处的生态安全等级来看,该市总的生态安全水平并不乐观。研究中发现,环境压力一直处于一种相对反复起迭的状况,不安全的隶属度仍然占很大的比例;环境状态中临界安全的隶属度逐渐减小,较安全和安全的隶属度在增大;环境响应中较不安全的隶属度占的比例较大。     

城市生态交通系统综合评价方法及应用

基于城市复合生态系统理论,采用驱动力-压力-状态-影响-反应(DPSIR)模型确定综合评价初始指标,利用主成分分析 (PCA) 法和离差最大化方法 (MDM)分别对指标进行精选及赋权,引入生态综合指数(ECI)对系统进行综合量化评价,利用各方法解决不同阶段问题的优势,重新组合,构建城市生态交通系统综合评价模型算法.运用该模型对2000─2005年北京城市交通生态化水平进行综合评价.结果表明:北京市城市交通生态化水平逐年提高,但总体水平不高,ECI维持在0.8以下,处于生态化建设时期;区域经济状况、道路通达性、烟尘控制及城市绿化建设方面生态化水平较高,而大气环境综合控制、绿化带整合、道路建设及物流发展方面生态化水平较低,是制约北京城市交通生态建设的重要因素.      

基于能值生态足迹分析的宁海县可持续发展潜力评价

应用能值生态足迹模型开展区域可持续发展研究可有效避免传统生态足迹评估方法的不足,更准确地反映地区生态安全状态及可持续发展潜力.以国家“两山”基地——浙江省宁海县为例,利用能值生态足迹模型和生态安全评价模型,通过测算2003—2017年宁海县不同账户/用地类型生态足迹、人均生态足迹盈余/赤字、生态压力指数和生态可持续指数的变化及演变趋势来研究可持续发展潜力变化,旨在为国家“两山”基地生态安全评估和可持续发展提供指导.结果表明:2003—2017年宁海县能源账户人均能值生态足迹变化幅度远大于生物资源账户,各用地类型人均生态足迹占比大小表现为化石能源用地>水域>建设用地>草地>耕地>林地.2003—2017年宁海县人均生态承载力介于2.293~3.571 hm2之间;人均生态足迹介于1.148~4.070 hm2之间,并呈逐渐下降趋势;除2007—2010年外,研究期间其余年份均处于生态盈余状态.生态压力指数和生态可持续指数评估和预测结果表明,宁海县生态系统处于轻度不安全至较安全状态和弱可持续状态,表明近年来宁海县生态状况总体处于安全水平,经济社会发展给当地资源发展带来了一定压力,但生态可持续发展水平不断提升.因此,下一步应坚持生态优先不动摇,建立统一的生态价值核算方法和绿色生态价值考核指标体系;推进地区生态经济政策,促进生态价值的市场化;拓宽“两山”转化路径,提高产业化绿色水平,切实提升宁海县等国家“两山”基地生态环境承载力和可持续发展水平.      

城市生态系统健康评价新模型及应用——以天津市为例

从城市生态系统的活力、组织结构、恢复力、生态系统服务功能及人群健康5个方面建立了城市生态系统健康评价的指标体系,并针对目前现有的城市生态系统健康评价模型的不足,以最大流原理为基础,以自组织特征映射神经网络(SOM)为算法实现手段,从复杂系统结构演化的角度提出了一个新的城市生态系统健康评价模型.进而使用该模型对2001-2009年天津市生态系统健康进行评价.结果表明,天津市2001-2007年城市生态系统处于亚健康状况,2008、2009年处于较健康的状况,并得出天津市生态系统健康状况处于逐年增长的趋势的判定.由于该模型从一定程度上体现了城市生态系统健康的演化动力学机理和城市生态系统时空演变特性,因此,不仅在评价上有较大的优越性,在城市生态系统健康发展变化状态的预测上也具有潜力.     

基于PSFR评估框架的太子河流域水生态安全评估

以减少人类压力、保持生态健康、维持服务功能和规避潜在生态风险为出发点,建立了基于PSFR(压力、状态、功能、风险)的太子河流域水生态安全评估指标体系.通过遥感影像解译、年鉴资料查询收集和实地调查数据相结合的数据整合方式,利用综合指数法计算了太子河流域生态安全指数,并分析了造成流域生态安全退化的原因.结果表明,太子河流域划分的105个小流域中不存在“极不安全”等级,仅有下游5个小流域处于“不安全”等级,占总数的4.8%;多数小流域均处于“较安全”和“一般”等级,呈集中分布的特点,其中处于“较安全”等级的小流域有59个,占56.2%;处于“一般”等级的小流域有38个,占36.2%;处于“安全”等级的小流域只有3个,占2.8%,说明整个太子河流域的水生态安全状况整体处于“较安全”等级.研究显示,流域内农业和城镇用地的扩张是显著影响生态安全状态及生态服务功能的主要因素.      

城市红树林生态系统健康评价与管理对策——以粤港澳大湾区为例

为解明粤港澳大湾区城市红树林生态系统健康状况,基于PSR (压力-状态-响应)模型和层次分析法,构建了城市红树林生态系统健康评价指标体系,对大湾区的香港米埔、深圳福田、广州南沙和珠海淇澳岛4个典型城市红树林进行生态系统健康评价,识别健康问题并提出管理对策.结果表明:红树林生态系统健康指数(EHI)为淇澳岛(3.05,健康)>米埔(3.03,健康)>南沙(2.54,亚健康)>福田(2.13,亚健康).就压力指标而言,米埔和福田红树林的自然压力源为病虫害和生物入侵,人为压力源为人口、经济相关指标及城镇生活污水排放,福田还受到工业废水排放的压力.就状态指标而言,红树林受海水营养盐污染严重,南沙和淇澳岛红树林存在严重的有机污染和重金属污染;红树植物多样性(除南沙红树林外)和大型底栖动物生物多样性偏低,但鸟类生物多样性处于较高水平.就响应指标而言,福田和南沙红树林由于面积小而生态服务功能偏低,南沙红树林的管理水平不足.粤港澳大湾区城市红树林存在的主要健康问题包括生态失衡导致的病虫害与生物入侵、受纳外源污染导致的环境污染、栖息地破坏导致的生物多样性下降的共性问题及自身特征与管护水平差异导致的其它个性问题.针对上述健康问题,建议:以缓解生态失衡为目标高效监测并推广基于自然法则的生态恢复,以源头控制为根本整体改善环境质量,以保护生物多样性为重点提高红树林生态系统稳定性,因地制宜充分发挥城市红树林经济-社会-生态效益.     

基于生态系统服务价值的城市生态风险评价

开展不同风险源和风险受体的城市生态风险综合评估,对于科学制定生态风险防控策略具有重要指导作用。文章建立了基于生态系统服务价值的城市生态风险综合评价方法体系,从供给、调节和文化服务方面对厦门市近期(2010-2020年)和远期(2020-2030年)生态风险进行研究。结果表明,该方法可直观反映生态系统功能的价值水平,避免生态系统中主要功能被忽略。研究发现:(1)厦门市总体生态系统服务价值量呈现持续减少趋势,土地生产供给服务减少最多,滩涂文化服务减少明显;(2)厦门市在近期和远期生态风险均处于低风险等级以下。建议厦门市在坚持生态红线的基础上,合理优化土地利用规划,慎重考虑填海造地,避免在沿海滩涂盲目清淤,从而保持和改善生态系统服务。     

基于生态系统服务权衡的生态安全多情景决策

聚焦于成渝城市群生态安全格局识别的主题,耦合多源数据,运用相应的模型与算法对区域粮食生产、碳固存、产水、土壤保持、生境质量5类生态系统服务进行估算,在此基础上借助空间统计与分析厘清生态系统服务功能间的权衡/协同关系,并构建不同风险情景,明确未来区域发展的生态安全格局.结果显示,2000~2015年,成渝城市群粮食生产、固碳和产水量这3类服务功能均呈下降趋势,土壤保持、生境质量服务呈上升趋势,且各类服务的空间分异性突出;固碳、产水、土壤保持与生境质量两两之间均表现为协同关系,粮食生产与这4类服务间表现为权衡关系,但这种冲突性在区域发展过程中逐渐呈减弱趋势;在空间分布上,成渝城市群生态系统服务间的权衡/协同关系表现出了一定的集聚特征;不同决策风险下生态系统服务间的权衡值也不同,随着决策风险系数的增加权衡值呈现先上升后下降的趋势;最终确定风险系数α=1.6为最适宜情景,此时权衡值最高、区域生态系统风险适中.将决策者的态度纳入生态安全格局识别过程中,使结果更全面,为城市群生态安全格局评价和管理提供科学支撑.     

京津冀生态屏障区人类活动对生态安全的影响

使用SWAT（Soil and Water Assessment Tool）和InVEST（Integrated Valuation of Ecosystem Services and Tradeoffs）模型分别模拟计算了滦河和潮河流域水源涵养、面源污染、干旱特征和生境质量等指标,在此基础上使用压力-状态-响应（PSR）模型建立了生态安全评价体系,以面源污染、生境质量和土地利用特征等人类活动对生态安全的影响作为切入点,以子流域为评价单元,评价了研究区生态安全,分析了各层指标对生态安全的影响.结果表明,2010年和2015年研究区总体生态安全状态等级均为敏感级,生态安全评分综合指数分别为0.50和0.48.研究区生态系统整体较为稳定,空间上各子流域之间生态安全状态存在较大差异.面源污染和城镇扩张等人类活动对生态安全的影响较大.林地和草地评分较低,可能与种植结构和景观格局有关.水源涵养量值增加和生境稀缺性值下降,说明加大水源涵养能力建设和降低生境稀缺性是提高生态安全的有效措施.     

基于生态系统服务供需的厦漳泉地区生态网络空间优化

耦合生态系统服务供需和景观生态安全格局,解构城市群地区生态空间结构,是优化农业—城镇—生态网络空间布局的基础。基于生态系统服务供需理论,以福建东南沿海厦漳泉城市群为例,综合生态系统服务最重要区域和生态红线边界确定供给源地,结合自然、经济多要素构建消费格局,应用最小累积阻力模型建立景观生态安全格局,识别需求分区、生态流网络、关键节点等组分,采用分层叠加分析重构厦漳泉地区生态网络空间。结果显示：（1）供给源地占研究区总面积的41.64%,生态缓冲区、生态敏感区和生产生活区分别占22.67%、31.58%和4.11%;（2）供给源地集中于中西部丘陵山区,耗费低值区与供给源地分布一致,而高值区呈“井”字形分布特征,集中于沿海一带;（3）生态流通道网状化程度较高,中西部主要由森林构成,东部沿海区域主要由城镇水系和绿地系统、周边农田构成,驱动因素类型和强度均呈现显著的空间异质性;（4）提出构建厦漳泉地区“九区四组团一带九廊道多中心”的生态网络空间优化布局,协调区域间生产生活生态功能组合,促进经济—生态空间协同发展。     

国土空间规划中水生态空间及保护线的多维识别技术与应用

水资源短缺制约了很多城市的发展,而水资源的可持续利用潜力与承载能力与水生态空间密切相关。综合考虑水生态空间的系统性和完整性,以济南市为例界定了水生态系统的功能属性,明晰了水生态空间和水生态保护线的基本概念,利用GIS空间分析技术,并协同多种涉水规划,集成水生态系统的复杂功能,提出了水生态空间和水生态保护线划定技术方法,对于城市水生态系统保护及优化国土空间格局具有重要支撑作用。研究结果表明：济南市水生态保护线面积为1992.2 km²,水生态保护线面积仅占水生态空间的60.2%,两者的保护范围有明显差异。从不同维度表征了济南市水生态系统保护空间的分布特点,其中,陆域空间是保障水生态系统服务功能的重要组成部分,滨水岸线是水生态系统最脆弱的区域,水文化空间还有很大潜力有待挖掘,济南市在保障水安全和改善水环境等保护目标上面临较大压力。     

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.      

经济快速发展地区生态安全格局的构建——以安徽沿江地区为例

区域生态安全格局是实现区域可持续发展、促进生态系统与社会经济系统协调的基础保障。在经济快速发展地区,构建生态安全格局的目标首先是保护生态系统的稳定性,同时通过水平方向的有机链接,为经济的快速增长提供生态保障与环境支撑。以安徽省沿江地区为例,论文通过生态系统敏感性和生态服务功能重要性分析,确定生态保护的重点地区主要集中在皖南山区、西部山区一带、长江干流和巢湖等地区;通过经济发展潜力分析,确定合肥、马鞍山、芜湖、铜陵和安庆市的市区及滨江地带是主要的经济优先开发地区。以景观格局优化理论为指导,根据沿江地区的自然生态特征,构建了由3个生态源、7个生态廊道和众多的生态斑块、生态楔组成的生态安全空间格局。     

中心城区的生态安全格局构建研究

本文利用景观生态学的理论,采用最小累计阻力模型,评价深圳市福田区的景观生态安全格局.结果表明,福田区当前存在景观格局破碎、生态安全网络不完善、生态廊道孤立和生态流连接性差等问题.对此,本文提出优化生态节点、生态廊道和生态网络等措施,提出"一心、一轴、一环、三带、六区"的福田区生态安全格局规划,以满足城市发展的需要及保护城市生态系统的生态过程和基本服务功能.     

基于生态系统服务的汾河源头区域生态安全格局优化

生态安全格局的优化是保障区域生态安全,维护生态系统稳定和提升生态系统服务的重要空间途径。以汾河源头区域为例,定量评估产水量、生境质量、土壤保持量三种生态系统服务,利用热点分析法识别重要的生态源地,考虑到河流在生态系统中复杂的作用机制,构建了两种模式的生态安全格局,并在此基础上提出了综合生态安全格局。研究结果表明：汾河源头区域共19个生态源地,占研究区面积的16.59%,三种模式分别构建了33条、42条、43条潜在生态廊道。网络结构评估结果表明：三种模式均可生成闭合的生态网络,优化后的生态廊道总长度为565.957 km,网络闭合度、节点连接率及网络连接度较高,成本比较小。此外,共识别了35个生态断裂点,明确了生态保护与修复建设的重点区域,以期为区域生态保护与修复规划提供空间指引。     

基于熵权的长沙市城市生态安全综合评估与预测

城市是一个社会-经济-自然复合生态系统,区域资源与城市自然系统是城市社会经济发展的重要基础和载体。城市生态安全评估是对未来的安全状态进行预测,以实现城市的可持续发展。文章以长沙市为例,在城市生态安全主要影响因素识别的基础上,应用PSR模型、熵权法等建立城市生态安全评估指标及计算方法,研究了长沙市近11年来生态安全的变化趋势。研究结果表明,1999-2009年间长沙生态安全的趋势由较不安全向较安全状态发展,生态安全值从25.4提高到60.7,人文环境响应是长沙生态安全改善的主导因素,资源环境压力,水土资源保持是限制长沙市生态安全的主要因素。     

海南岛生态安全评价

从生态安全涵义理解出发,建立了包括资源依赖性、生态环境状态、生态系统服务功能三方面在内的区域生态安全评价体系,提出区域生态安全系数概念和计算方法,并以海南岛为例,评价了其陆地生态系统安全,得出海南陆地综合生态安全系数为0.610,其生态服务功能安全性较高(0.772),而资源依赖性安全系数最低(0.468)。从研究可知,海南岛生态安全整体情况比较好,尤其是在水土保持、自然灾害抵制、空气净化等方面,但其能源的自给能力、生物多样性维持以及生活垃圾和污水的处理等方面都存在很大的不安全隐患,应采取科学合理的措施加以改善,从而构建海南岛安全的生态系统,实现区域可持续发展。