基于最小累积阻力模型的生态安全格局构建研究进展

"山水林田湖草是生命共同体"理念强调生态系统修复的整体性.构建生态安全格局可以连接破碎生境,提高景观连通性,优化生态网络,进而维护区域生态安全.采用文献分析法,以"格局要素规划与设计-源地识别-阻力面设置与修正-廊道提取-格局优化与有效性评价-研究成果应用"为逻辑线,系统梳理基于最小累积阻力模型构建生态安全格局的各重要...     

基于最小累积阻力模型(MCR)和空间主成分分析法(SPCA)的沛县北部生态安全格局构建研究

沛县北部因采煤导致地形、地貌和地类变化,直接影响了整个区域的生态安全,因此需要在区域生态安全状况评价的基础上构建生态安全格局。该研究以沛县北部地区为研究对象,选取高程、坡度、土地覆盖类型、植被覆盖、距水体的距离、距道路的距离、距矿点的距离、距居民点的距离8个指标,采用空间主成分分析法(SPCA)评价研究区生态安全状况,并利用最小累积阻力模型(MCR)建立生态阻力面,借助GIS空间分析技术提取生态廊道和生态节点,从而构建研究区的生态安全格局。结果表明研究区生态安全水平不高,中度安全水平的面积为447.53 km~2,占研究区总面积的44.53%;较低安全水平的面积为344.58 km~2,占研究区总面积的34.28%;识别的31条潜在生态廊道、31个一类生态节点和20个二类生态节点与生态源地一起构成了研究区的生态安全格局,为沛县北部的生态规划和生态可持续发展提供了有效参考。     

基于MCR模型与蚁群算法的洮河流域生态安全格局构建

生态安全格局的构建是保障地区生态安全的根本措施,是促进地区经济可持续发展的关键。洮河流域作为黄河上游重要的生态功能区,具有涵养水源、保持水土和生态安全屏障等重要生态功能,对黄河流域生态保护和高质量发展意义重大。受自然和人为因素双重影响,其生态环境脆弱敏感。关于该区域生态环境保护与修复的研究还不够全面,故选择洮河流域为研究区。基于洮河流域的生态特征,将生态系统服务重要性、生态敏感性和景观连通性的评价结果叠加分析,进行生态源地识别;采用最小累积阻力模型与蚁群算法并结合核密度分析方法,识别生态廊道空间范围;采用水文分析法识别生态节点,构建洮河流域生态安全格局。结果表明,(1)洮河流域的生态系统服务重要与极重要区域面积之和约为3.124×10⁴km²,约占研究区面积的69.02%,说明洮河流域生态系统服务价值较高;洮河流域生态敏感性主要以一般敏感和中等敏感为主,总面积约为2.753×10⁴ km²,约占研究区总面积的60.81%。(2)景观连通性极重要与重要区域面积为2.022×10⁴...     

胶东半岛生态安全格局识别与优化布局

识别与优化生态安全格局对保障区域生态安全、促进区域可持续发展意义重大。以胶东半岛为研究区,通过生态重要性评价确定初步生态源地区域,与自然保护区数据进行匹配度验证后进一步整合至生态源地,利用夜光数据模拟人类活动强度,校正基于不同地类赋值得到的生态阻力面,应用最小累积阻力模型识别生态廊道和生态缓冲区。研究结果表明,胶东半岛陆域生态源地面积为3 296.85 km~2,占研究区总面积的10.78%;除生态源地外,生态缓冲区、生态过渡区和开发建设区占比分别为32.21%、30.22%和26.86%;识别生态廊道13条,总长度为624.5 km;根据研究区的自然地理特征与土地利用现状,对区域内生态安全格局各组分要素进行优化重组,依托自然水系、丘陵、山地,提出构建以"一廊、一带、四区、四组团"为核心的生态廊道组团网络化的布局体系,实现胶东半岛区域全方位、复合型、网络化的生态空间结构。研究可为推进胶东半岛区域一体化发展和生态空间保护规划提供重要的参考与借鉴。     

粤港澳大湾区生态安全格局及重要生态廊道识别

城市化引发诸多环境问题,如何协调城市建设空间与生态空间的矛盾,已成为中国国土空间规划领域的重大课题之一。确定区域生态安全格局,优化生态廊道是国土空间规划的重要步骤,也是后续开展生态保护和恢复的关键,如何科学识别显得尤为重要。该文以粤港澳大湾区为例,综合考虑自然资源本底条件和关键生态环境问题,基于生态系统功能重要性和生态系统敏感性评价识别生态源地,利用最小累积阻力模型识别生态廊道,构建区域生态安全格局。基于生态系统重要性和生态敏感性评价结果修正重力模型,并结合廊道连通性指数,进一步识别重要生态廊道。结果显示,生态源地面积为20 371km²,占区域总面积的36.7%,主要位于北部林地广布的山地丘陵区、自然保护区和港澳郊野公园。由于城市化快速发展,污染水平高,生态服务供给低,研究区中部不存在或仅存在较少生态源地。区域内共有潜在生态廊道36条,总长2 300 km,呈东西两侧环绕式分布。廊道分级结果显示,高重要-低连通廊道最多(22条),其次是低重要-低连通(6条)和低重要-高连通廊道(5条),高重要-高连通廊道最少(3条)。针对不同类别的廊道,建议因地制宜地采取措施进...     

华东传统矿业城市生态网络重构研究

传统矿业城市生境碎片化严重,重构生态网络对提升区域生态系统服务和维护生物多样性及景观多样性具有重要意义。以徐州市中心城区为对象,采用形态学空间格局分析(MSPA)和景观指数方法,提取对维持城市生态系统健康具有重要价值的生境作为源地,利用最小累积阻力模型(MCR)构建阻力面并提取潜在生态廊道,并结合电路理论、图论和网络结构分析等方法定量评价和优化生态网络,重构徐州市中心城区生态安全网络。结果表明,徐州市中心城区生态源地共237个,面积为6 421.49 hm~2,主要分布于西南部;尚需添加70块小生境和192条新的生态廊道,才能弥补现有生态网络的不足;重构后的生态网络使徐州市中心城区景观破碎化程度和分离度大幅度降低,斑块连通性和斑块结合度提高,区域景观格局和生态安全显著改善。该研究可为传统矿业城市转型、低效用地再开发以及国土空间规划提供科学依据。     

基于最小累积阻力模型的广东省陆域生态安全格局构建

在城市化进程加快推进的背后各式生态问题日益凸显,生态安全与生态文明建设成为当前社会发展的一个重要方向。构建区域生态安全格局对地区生态安全保障与规划意义明显。基于生态文明建设"以人为本"的思想,从生态需求角度构建耦合居民生态需求的源地评价体系,尝试利用夜间灯光指数和不透水表面指数共同校正阻力面,利用最小累积阻力模型识别生态廊道网络,最后结合各生态组分构建广东省陆域生态安全格局。结果显示广东省重要性程度高的生态用地斑块面积占全省土地总面积的61. 17%,其中,生态源地面积占全省土地总面积的29. 59%。各类生态廊道共同构建了"一带多廊两防护"的蛛网式辐射分布网络。利用自然保护区数据从侧面验证了生态安全格局构建的有效性,同时也发现结合多元数据共同校正的阻力面更为合理。广东省生态安全保障的现实路径可以从污染治理、生态修复和源地保持等方面入手。生态源地和生态廊道应成为优先重点生态保护区,建成区周围的次重要生态用地可以优先建设公共生态服务设施,减轻来自中心城区的高强度生态需求。     

基于MSPA与电路理论的黄河流域甘肃段生态安全格局构建

作为高质量发展的前提和基础,生态安全格局构建不仅能够警示潜在重大生态环境问题,而且有利于维护生态系统的健康稳定。以黄河流域甘肃段为研究区,采用形态学空间格局分析(MSPA)方法,融合基于In VEST模型的生境质量评估及生态服务功能空间分布,识别生态源地并进行分级。综合自然地理与社会经济因素构建阻力面,依据随机游走理论提取生态廊道,基于电路模型辨识生态夹点、障碍点等关键生态节点,并在此基础上结合甘肃省国土空间规划,构建研究区生态安全格局。结果表明：生态源地主要分布于研究区南部和东部边缘,空间分布不均且破碎化,总面积1.08×10⁴ km²,其中核心生态源地2.45×10³ km²;识别生态廊道257条,总长度6.06×10³ km,其中关键陆地生态廊道22条,长度50.7 km,关键河流生态廊道40条,长度494 km;识别生态夹点109处,面积206 km²,识别一级生态障碍点37处,面积1.59×10³ km²     

基于土地利用变化的生态廊道识别和建设成本研究 ——以南京东郊地区为例

快速城市化和土地利用变化带来景观破碎化、连通性下降等问题,对生物多样性保护和生态网络建设带来严重威胁.保护已有的重要生态空间,并对部分非生态空间进行调整,进而构建连通性较高的生态廊道,是促进生态网络建设和保障区域可持续发展的重要手段.以南京东郊紫金山-青龙山地区为案例,通过最小累积阻力模型模拟潜在生态过程,揭示2000...     

基于最小累积阻力模型的内蒙古胜利煤田景观生态安全格局构建

胜利煤田是我国重要煤炭基地,大规模的煤炭资源开发,导致当地生态环境严重退化。对2016年胜利煤田高分一号影像进行解译判读并划分景观类型的基础上,采用最小累积阻力模型对胜利煤田进行景观生态安全格局构建,包括生态源地、生态廊道和生态节点的识别。通过景观斑块质量评价进行源地识别,选取质量最高的斑块作为生态源地;基于景观自身因子和邻近景观干扰因子,构建了阻力面,利用最小累积阻力模型提取生态廊道;根据水文分析模型在最小累积耗费距离表面上提取最大累积阻力"山脊线",与生态廊道结合,得到生态节点。构建的胜利煤田景观生态安全格局包括10片生态源地、24条生态廊道和29个生态节点。建议对生态源地、生态廊道和生态节点加强生态保护和恢复,提高区域生态稳定性。     

基于生态系统服务价值的城市增长边界划定研究:以衡阳市中心城区为例

科学评估土地生态价值,并将其纳入城市规划实践,是落实国家生态文明战略要求的重要手段。城市增长边界是统筹城市开发建设与区域生态保护的重要政策工具,针对以往划定方法对生态系统服务功能考虑不足的问题,提出一种新的城市增长边界划定方法。以衡阳市中心城区为例,基于反规划理念,以2005—2015年区域生态系统服务价值评估为基础构建生态安全格局,通过耦合城市生态安全格局与基于未来土地利用模拟(future land use simulation,FLUS)模型的城市扩张模拟结果划定城市增长边界。结果表明:(1)2005—2015年衡阳市中心城区生态系统服务价值总量从25.71亿元下降到24.75亿元,水文调节和水资源供给服务功能价值量呈上升趋势,其余各项生态系统服务价值呈下降趋势。(2)研究区城市刚性增长边界面积为17 325.72 hm~2,主要沿湘江及其支流蒸水和耒水分布,形成"三廊、三片"的空间结构。(3)2030年城市弹性增长边界面积为20 238.57 hm~2,空间形态呈"一个中心区、多个组团"分布。考虑生态系统服务功能的限制开发条件后,研究区生态用地得到更多保护,区域生态系统服务总价值比基准情景高0.61亿元,更利于区域生态系统服务功能的维持和区域生态安全的发展。该研究方法和结果可用于科学评估城市扩张的生态成本,有效解决城市发展与生态保护之间的矛盾,同时也可为城市总体规划、生态保护专项规划以及国土空间规划提供重要依据。     

基于生态市建设的生态可持续发展研究——以常州市为例

以常州市为例,探讨了基于生态市建设的生态可持续发展的内涵,提出“生态保育区-生态提升区-生态新建区”的生态建设分区模式和市域生态防护网架是构建区域生态安全格局的基本框架和促进区域生态可持续发展的调控途径。     

水土保持生态补偿优先区域的空间识别:以洞庭湖生态经济区为例

水土保持生态补偿是生态补偿在水土保持领域的具体实践,是预防和治理水土流失的重要举措.为有效识别水土保持生态补偿费支付的优先区域,优化专项资金使用,选取洞庭湖生态经济区为研究对象,运用InVEST模型,结合市场价值法、机会成本法和影子工程法,对水土保持价值进行评估;根据水土保持价值、经济发展水平和生态系统脆弱性的综合状况...     

在城市新区开发建设过程中生态规划与提升的策略研究——以深圳国际生物谷坝光核心启动区为例

随着中国城市化进程的加快,城市新区开发成为人口与产业向外扩张的主要方式,大量建设用地挤占原本的自然生态空间引发自然资源减少、生态系统退化等问题,因此,通过生态规划与提升策略平衡经济发展与自然生态,达到人与自然和谐共存的目标,是城市新区开发中需要关注的重要生态议题。以深圳国际生物谷坝光核心启动区为研究对象,运用GIS空间分析方法,定量评估生态环境质量,将生态敏感性、开发适宜性和自然资源承载力的分析结果与现有控规相结合,提出系统优化提升策略,包括建立“一核两区十三廊多节点”的生态安全格局、划定四大生态功能区、优化绿地系统布局。研究结果显示,在该系列策略指引下,建成区绿地率将提升2.4%,人均公共绿地面积提高11.1%,500 m范围的绿地可达性增长5.3%,景观连接度提升4.4%,形成良好的生态效益和生态文明建设示范作用。     

基于GM（1,1）模型的低碳生态城市可达性分析模型构建及应用

在对可达性内涵进行评析的基础上,将其分析拓展到低碳生态城市三维空间模型研究中。借助既有研究成果,基于灰色系统GM（1,1）模型构建了低碳生态城市可达性分析的一般模型,用以对生态指数、低碳指数和幸福指数的可达性分析,并据此计算出发展度、持续度、协调度和有效发展度的预测值,形成对低碳生态城市的总体可达性分析。将该模型应用于天津城市发展可达性分析,证明该方法科学可行。     

基于土地利用的喀斯特地区生态系统服务功能价值评估——以贵州省为例

为探讨喀斯特地区生态系统服务功能价值特征,对贵州省生态系统服务功能价值进行评估,结果表明生态系统服务功能价值在2005、2010、2020年分别为1 610.43亿、2 357.86亿、4 328.89亿元.贵州省各类生态系统服务功能单价顺序为湿地>水体>森林>草地>农田>荒漠,其中湿地生态系统是荒漠生态系统服务功能价值的149.31倍.2005～2020年贵州省生态服务功能价值结构和土地利用结构以森林生态系统占绝对优势,各类型生态系统服务功能价值顺序为森林>农田>草地>水体>荒漠>湿地,各类型生态系统面积大小顺序为森林>农田>荒漠>草地>水体>湿地.2005、2010、2020年贵州省单位面积生态系统服务功能价值分别为9 142、13 385、24 573元/hm2.根据至2020年的土地利用规划,贵州省生态系统服务功能将持续增加.     

基于VSD模型的经济发达地区生态脆弱性评价——以太湖流域为例

自然与人为双重因素导致的生态脆弱性是研究关注的热点,但是较少有研究定量揭示2种因素共同作用下的生态脆弱区的空间格局,并提出针对性的空间管制措施。本文以经济发达的太湖流域为案例,借助Polsky等人提出的VSD模型,通过暴露度、敏感性和适应能力分解脆弱性,并构建包含自然和人为因素在内的、由10个要素和21个指标组成的指标体系,对太湖流域生态脆弱性进行定量评价,结果表明：（1）暴露度、敏感性、适应能力和生态脆弱性均呈现“东北高、西南低”格局;（2）太湖流域以中低强度的脆弱区为主,不脆弱区、一般脆弱区、较脆弱区、很脆弱区和极脆弱区占比分别为19%、26%、33%、15%和7%;（3）现状建设用地绝大部分分布于相对脆弱的区域内,不同类型建设用地的分布特征存在明显差异,城乡居住用地主要分布于较脆弱区和很脆弱区内,独立工业用地主要分布在较脆弱区、很脆弱区和极脆弱区内,交通用地则主要分布于一般脆弱区和较脆弱区内;（4）原有自然因素导致的脆弱性依然存在,人类活动强度增大已经成为是太湖流域脆弱性的主要诱因,人类活动范围的扩大和强度的增加将会导致脆弱性的进一步增高。结合脆弱性分区及其诱因,对不同类型脆弱区提出了空间开发或生态保护的建议和措施。极脆弱区以疏散人口和产业、强化生态建设为主;很脆弱区和较脆弱区是未来开发建设的重点,要坚持适度开发、生态开发,避免脆弱性提高;一般脆弱区作为区域开敞空间,以农业生产为主,坚持点状开发;不脆弱区以生态建设和环境保护为主,是太湖流域主要的生态服务供应地。