基于MSPA与最小路径方法的袁州区生态网络构建与优化

快速城市化使生态斑块破碎化加剧，生态网络的构建能改善生态斑块间景观连通性，对保护生物多样性和维持生态服务功能具有重要意义。以江西省宜春市袁州区为例，运用形态学空间格局（MSPA）方法和景观连通性评价识别生态源地，并利用最小路径方法和GIS，考虑地形、景观类型和人类活动干扰的影响模拟生态廊道，然后利用重力模型判断生态廊道的重要性，最后运用水文分析，结合生态廊道交汇点确定生态节点，从而构建研究区生态网络，并有针对性地提出生态网络优化建议。结果表明：袁州区生态源地集中分布在南北区域，中部地区综合阻力高、景观连通性低；研究区生态廊道45条，其中重要廊道15条，主要分布在研究区北部，重要廊道1-2与4-5应优先进行保护；林地与耕地是生态廊道的主要组成部分。研究结果能为袁州区在未来用地空间上协调生态保护与城市发展提供科学合理的参考，对其他快速城市化地区生态网络构建也有一定的指导意义。     

多元目标导向下的成都中心城区绿地生态网络构建

基于形态学空间格局分析（MSPA）方法和景观连通性指数,以成都市三环内区域为研究对象,筛选研究区内维持景观连通性最重要的核心斑块作为绿地网络的生态源地;耦合最小累积阻力模型（MCR）,最小成本路径方法和重力模型,提取研究区内重要生态廊道,利用中介中心度识别踏脚石斑块,构建研究区优化的绿地生态网络。结果表明:利用MSPA方法可识别研究区内景观结构的核心区及连接桥区;利用景观连通性指数可筛选出具有重要连通性的12个核心绿地斑块作为生态源地。基于MCR模型与最小路径方法识别出的潜在绿地生态网络表明研究区南部、北部以及西南部存在生态廊道,但密集程度较小,东、西部区域生态廊道较少,生态网络结构完善度较差。利用绿地斑块的中介作用选取包括沙河公园在内的13个踏脚石斑块可构建出较为合理的研究区绿地生态网络。相比于其他城市绿地生态网络构建技术,该方法更科学,对城市绿地生态网络优化也更具参考和借鉴意义。     

基于MSPA和MCR模型的曲靖中心城市生态网络优化研究

随着城市化进程的加快，生境破碎化问题日益突出，大型生境被行政区划等人为因素分割，而生态网络格局的构建是协调城市区域发展与自然资源保护的有效手段，因此构建符合区域实际情况的生态安全格局具有重要意义。以曲靖功能核心城市麒麟区、沾益区、马龙区为研究对象，基于MSPA和MCR模型对研究区生态网络进行构建和优化。结果表明，1）核心区景观“麒沾马”三区分布相对均匀，核心区景观面积185 525.19 hm²，占整体生态景观总面积的74.06%；2）景观连通性选取的20个重要生态源地，面积共95 049.63 hm²，沾益区分布最多，麒麟区次之，马龙区分布最少。斑块连接性重要程度（dPC值）与其面积相关性不显著；3）重力模型构建20个重要生态源地间的相互作用矩阵，提取相互作用力最大的16条重要廊道。其中斑块18~19的相互作用最强，斑块8~10的相互作用较弱；4）通过对生态廊道的提取，构建“一区、三核、七片、六廊、多点”的生态网络空间结构，以期构筑山湖相拥、林水相依的高原山地城市的生态网络格局。研究结果可为类似区域空间尺度的生态空间网络规划和生态修复及保护提供科学指导。     

基于MSPA-Conefor-MCR路径的生态网络优化及其构建 ——以彭泽县为例

【目的】生态网络（ecological network,EN）是构建国土生态安全格局的重要环节,是国土生态空间的物种迁徙与发展的重要保障。通过选取生态源地、构建生态廊道、保护与规划生态暂歇点的综合手段保护物种多样性与地域特色。【方法】以江西省九江市彭泽县为例,采用形态学空间格局识别技术（MSPA）辅助选取生态空间中的核心区景观类型,并利用连通性分析软件（Conefor2.6）对核心区景观类型进行连通性分析,选取生态源地,同时使用网络体系评价中的成本参数（cost radio）对不同的廊道方案进行经济成本与生态效益的横向对比,选取最优方案。采用夜间灯光数据修正彭泽县最小累计阻力模型（MCR）,构建最小成本廊道,结合重力模型、图论技术对廊道重要性进行评价,选取重要廊道与一般廊道,并提取生态网络中的暂歇点和断裂点。【结果】研究表明在构建彭泽县生态网络方案时,对比各廊道方案的经济成本与增长效益后,决定对1 600 m廊道阈值的方案进行连通性分析。结果显示需要重点保护的生态源地是南部的21、17号斑块。总共36条生态廊道中需要重点保护的生态廊道共有15条,尤其是廊道21-25与21-18,基本分...     

黄河流域生态空间网络特征

  目的  黄河流域在生态环境保护中有着举足轻重的地位,为了有效地应对城市快速发展所带来的生态环境问题,本文针对黄河流域构建了生态空间网络,以保护生物多样性、减缓景观格局破碎化。  方法  以黄河流域为研究对象,基于土地利用数据、生态斑块面积周长、归一化植被指数(NDVI)、改进的归一化水体指数(MNDWI)和平均斑块分维数,选取了生态源地;利用GIS空间分析和MCR模型算法构建最小累积生态阻力面,提取出潜在生态廊道和生态节点;最终得到由生态源地和潜在生态廊道组成的黄河流域潜在生态空间网络并对其进行鲁棒性分析。  结果  （1）黄河流域潜在生态空间网络由294块生态源地和369条潜在生态廊道组成。（2）生态源地主要土地利用类型为林地、草地和水域,主要分布在东北部和西南部,东南部也有零星分布。（3）生态廊道在东北部和西南部密度较大,生态空间网络结构复杂,在小块生态源地之间长度较长,对研究区生态环境发挥关键作用。（4）网络中共提取125个生态节点并使用matlab进行模拟攻击测试其鲁棒性,总体上随机攻击下生态空间网络的恢复鲁棒性优于恶意攻击,连接鲁棒性在攻击一定数量的节点后呈现大幅度上涨,网络结构崩溃。  结论  本文基于MCR模型构建黄河流域的潜在生态空间网络并对其进行了拓扑结构分析,为生态空间网络优化提供重要借鉴意义,为促进黄河流域高质量发展、提高黄河流域的生态文明建设水平提供理论指导。      

基于复杂网络理论的生态空间优化

  目的  快速的城市化发展导致景观破碎化和生态空间网络的破坏，因此合理构建生态空间网络可以促进生态源地之间能量的流动，有效缓解生态环境的恶化。  方法  以松花江流域为研究对象，基于土地利用数据提取生态源地，运用GIS空间分析技术和MCR模型，筛选生态源地及潜在生态廊道；其次，基于复杂网络方法计算生态源地“度”，运用引力模型计算松花江流域潜在生态廊道“边权”，依据复杂网络中“边权”和“度”得到研究区生态源地“权重”；最后，通过权?度相关性对研究区生态空间网络进行模拟增边优化，分析生态空间网络鲁棒性。  结果  （1）松花江流域生态空间网络由450个生态源地和1 019条潜在生态廊道组成。（2）在松花江流域生态空间网络中，齐齐哈尔市、大庆市、松原市生态源地斑块聚集度低，生态廊道结构简单,呼伦贝尔市、牡丹江市斑块聚集度高，生态空间网络错综复杂。研究区生态空间网络出现两极分化，生态环境亟需优化。（3）基于复杂网络理论，对松花江流域进行模拟增边优化。共识别增边节点20个，模拟增边24条，模拟增边优化后，网络连接鲁棒性有了明显的增强，松花江流域生态空间网络连通性以及抗干扰能力有很大提升。  结论  基于MCR模型构建生态空间网络，运用复杂网络理论对松花江流域进行增边优化，提升生态空间网络的鲁棒性，为松花江流域生态空间格局优化奠定了理论基础。      

基于Linkage Mapper与复杂网络的成都市生态网络构建与优化

城市化速度加快,城镇内部生态斑块破碎,生态廊道隔断,区域可持续发展受到阻碍。构建生态网络可以连接破碎斑块,保护生物多样性与地域特色。以成都市为例,基于形态学空间格局分析(morphological spatial pattern analysis, MSPA)方法并结合景观连通度指数确定生态源地,从地形、景观结构、人类活动三方面确定阻力因子来构建综合阻力面,基于ArcGIS水文分析原理和linkageMapper识别生态廊道和生态节点,利用复杂网络增边优化理论,对研究区处于高阻力值且介中心性低的点进行模拟增边,最后对比增边前后的稳定性,验证增边效果。结果表明：1)成都市生态源地主要分布在西部林区,东部和中部较为稀疏。2)成都市阻力值呈现由中部向外部降低趋势,中心都市圈阻力值最高。3)基于GIS共提取111条生态廊道、209条辐射道、101个生态节点。4)识别出增边优化节点8个,成功模拟增加11条生态廊道,模拟增边优化后网络稳定性明显提升,网络连通性增强,网络结构整体更为稳定。     

基于MSPA与MCR模型的资源节约型生态网络构建——以福建省东山岛为例

以福建东山岛为研究对象,采用形态学空间格局分析和景观连通指数提取连通性较好的生态源地斑块,基于最小累积阻力模型和重力模型,识别重要生态源地斑块,定量筛选廊道,构建了由19个生态源地和171条生态廊道组成的“源—廊—点”互通的海岛景观生态网络。结果表明,研究区生态网络面积共11 852.298 hm²,其中生态源地占52.76%,生态廊道占47.23%,生态踏脚石占0.01%。生态源地以林地、淡水水域为主;生态源地间的相互作用强度差异显著,总体上南高北低;生态廊道分布东南密、西北疏;生态源地与建设用地无明显冲突,廊道与建设用地冲突由南向北递减,二级廊道与建设用地冲突更加剧烈。研究结果可为东山岛生态网络构建和优化策略提供理论依据。     

浙江省慈溪市宗汉街道城镇绿地生态网络构建

以浙江省慈溪市宗汉街道为试验区,应用地理理信息系统(GIS)技术和景观格局指数方法,分析试验区景观格局特征,结合景观中心度指标节点度和紧密度,确定了城镇区核心绿地斑块,并划分为中心节点、关键节点及基本节点3种类型。运用生态适宜性分析方法和最小费用距离模型,构建了城镇区绿地系统潜在的生态廊道。结果表明:城镇区有53个绿地斑块,构成了城镇区绿地生态网络节点的核心;规划的14条潜在生态廊道能很好地结合绿地资源分布特点,连通城镇区核心绿地斑块,构建城镇区生态绿地网络系统。通过综合运用景观格局指数、最小费用距离模型、景观中心度评价等方法,可以定量地评价城镇绿地系统现状,优化城镇生态绿地网络,为城镇绿地生态网络规划与管理提供科学的参考依据。图5表3参17     

基于MSPA与电路理论的赣州市绿色基础设施网络构建

以基于形态学空间格局分析法(MSPA)和景观连通性指数识别确定生态核心区斑块,通过最小累积阻力模型(MCR)创建生态源地间的连接廊道,并且根据电路理论识别连接廊道中的生态夹点,由生态源地、生态廊道和生态夹点共同构建赣州市绿色基础设施网络。结果表明,MSPA能够依靠土地利用数据将研究区分成不同景观功能的景观要素类型,基于Conefor软件计算的各斑块的斑块重要性指数可以有效地筛选出重要的核心斑块作为生态源地,使生态源地的识别更符合景观生态学意义。最终筛选出共12个生态源地,总面积1 421 307.54 hm²,生成生态廊道25条。结合景观学和电路理论,以GIS平台为基础构建的绿色基础设施网络能够为赣州市绿色基础设施完善、物种多样性保护与生态空间合理规划提供科学依据。     

基于景观格局分析的长河镇生态绿地网络优化研究

以长河镇航空影像为基础,结合Arcgis、Fragstats 等相关软件,对长河镇绿地景观格局进行分析,定性评价绿地斑块组成及破碎化程度。在此基础上,提出了长河镇4个生态绿地网络预案。通过分析不同网络预案廊道数量、长度和密度指标,以及网络结构α指数、β指数和γ指数,确定适合长河镇生态绿地网络构建最优预案。结果表明,长河镇生态绿地斑块数量为6 329块,总面积1 517.24 hm²,各类绿地类型斑块数量及面积差异较大,绿地景观破碎化程度较高。通过比较研究,确定预案四具有较高的廊道连通性、网络闭合度和连接度,以及较低网络结构成本比等,优化了生态绿地网络绿地建设,有利于促进长河镇生态绿地连通性,增强生态绿地系统服务功能。     

浙江省苍南县生态廊道布局与构建

根据景观生态学相关理论, 应用地理信息系统(GIS)技术研究浙江省苍南县生态廊道空间布局与构建。在对研究区进行生态适宜性分析的基础上, 通过提取生态源地, 运用累积耗费距离模型构建了苍南县潜在的生态廊道, 并与现存生态廊道进行比较研究。结果表明:在苍南县东北部平原地区, 生态斑块数量和面积均较小, 斑块之间连接度较低, 景观破碎化程度较高; 道路和河流是境内主要的生态廊道, 廊道连通性较低, 其规模和服务范围均较小, 没有形成良好的生态网络。在西部、南部和西北部山区, 生境良好, 生态斑块面积较大, 但是分布不均。尤其是在中部和西部地区, 生态斑块数量较少, 斑块之间连接度低, 廊道连通性差。通过分析现存生态廊道诸多问题, 从道路廊道、河流廊道、绿带廊道出发, 优化和构建了研究区生态廊道, 实现生态廊道功能最大化的建设目标。     

双子山国家森林公园生态网络体优化策略

基于生态网络构建的理论依据与原则,对双子山国家森林公园生态网络进行构建;通过对源斑块的选取、最小累积阻力模型建立生态廊道并对景观斑块阻力进行评价分析,提出了适宜研究区的重要源斑块与重要廊道、潜在廊道,最终构建成一套完整的双子山国家森林公园景观生态网络体系,并从重要生态斑块、暂栖地、生态廊道下垫面生境质量、生态网络控制框架等方面提出了具体的生态网络优化策略。     

基于MCR和重力模型下的厦门市生态空间网络构建

伴随高密集土地开发,城市内部生态栖息地被严重侵蚀,致使区域生态走廊分散度、隔离度剧增,削弱生态斑块间的有效连接,影响了区域可持续发展。研究基于形态学空间格局分析（MSPA）、最小阻力模型（MCR）和重力模型,对厦门市重要生态源地进行提取,并模拟构建其生态走廊。结果表明:1）根据MSPA分析结果,厦门市核心区在所有景观类型中占比最高,为89.29%,且景观类型多为林地,占核心区总面积49.69%;2）结合重要生态源地景观连通指数,共选取17块生态源地,其中,1号生态源地的dPC值最高（81.369）,面积最大（59 726.385 hm²）;3）基于MCR和重力模型构建142条生态廊道,廊道分别占林地景观、水体景观和草地景观面积的21.57%、41.56%和17.42%。根据研究结果,在湖里区北部及集美区、海沧区南部等生态栖息地空白区适当建造小型或中型“踏脚石（stepping stone）”是十分必要的,以维持生态服务功能和区域内生态系统平衡。该研究结果可为厦门市构建更为完整结构的区域生态模式,并为类似高密度沿海建设区域生态空间网络营建提供参考和借鉴。     

沿黄荒漠绿洲区生态廊道与生态节点识别及景观格局优化——以磴口县为例

沿黄荒漠绿洲区景观格局构建及优化对防治土地荒漠化、促进生态可持续发展具有重要意义。以磴口为研究区,分析2005—2020年磴口景观类型时空演变特征,结合最小累积阻力（MCR）模型、电路理论和水文分析法综合识别生态廊道和生态节点,利用重力模型和景观连接度指数判断生态廊道和生态节点重要性,构建磴口荒漠绿洲区景观格局并提出优化建议。结果表明：1）2005—2020年磴口主要植被景观中,耕地规模最大且持续扩张,草地呈先增加后减少趋势,林地则持续缩减;2）识别出重要草地生态源地8块,重要生态廊道99条和重要生态节点345个。以耕地和草地类型为主,均位于研究区中部和东南部;3）提取出需重点优化生态障碍点面积159.83 km²,需重点优化生态夹点面积81.18 km²,分别位于研究区西北部和中部区域;4）最后,从维持南部并扩大西北部生态源地规模、打通并优化重要林草生态廊道和生态节点、生态障碍点和生态夹点等多方面提出荒漠绿洲区景观格局优化建议。本研究可为荒漠绿洲区生态环境规划提供重要科学依据。     

基于热岛效应的福州市绿色廊道优化

  目的  绿色廊道的空间分布和结构特征对改善城市热环境具有重要的生态效益,绿色廊道的路径选线直接影响其属性特征,因此,通过优化绿色廊道的景观格局来降低城市的热岛强度是行之有效的生态途径和方法。  方法  选取福建省福州市为研究对象,以缓解热岛效应为目标,基于最小累积阻力模型(minimum cumulative model,MCR)和水文流域模型,对福州市绿色廊道的景观格局进行优化布局。  结果  ①通过形态学空间格局模型(morphological spatial pattern analysis,MSPA),用提取的30个生态源斑块构建综合生态阻力面,利用MCR模型将其生成福州市绿色廊道,共74条,总长度918.11 km。根据源斑块重要性评价分为4级:一级9条,132.88 km;二级14条,207.48 km;三级14条,153.57 km;四级37条,424.18 km;②通过水文流域模型,将74条绿色廊道与福州市地表温度叠加分析,共提取80个生态“交点”、176个降温生态节点、35处需降温区域。  结论  据此福州市新增14条绿色廊道,其中道路型绿色廊道8条,滨水型绿色廊道6条。优化后的绿色廊道对福州市的热点区域覆盖更全面,对改善城市热岛问题具有更明显的生态调节功能。图2表4参25     

生态脆弱区防护网络构建及分区研究——以磴口县为例

在西北干旱半干旱生态脆弱区,生态用地是维持区域生态环境安全稳定的重要保障。以典型生态脆弱区磴口县为研究区,基于景观生态学理论,考虑生态阻力与不同生态源地的能量构建MCR/E模型,构建生态网络,结合县城区位因素,建立生态网络点集,创建泰森多边形,运用聚类算法划定磴口县生态防护分区。结果表明,生态网络共确定了391块生态源地、47 466条生态廊道、677个潜在生态节点;泰森多边形分布较为均匀,密度较大的区域为磴口县北部以及中部附近区域。生态防护分区共包括5个一级区,22个二级区。一级区具有明显的景观异质性,二级区为分开针对管理,考虑各区域内部以及各区域之间直接的相互作用,实现景观格局优化,保证磴口县区域生态稳定。本研究为生态分区研究提供了新的方法,为干旱半干旱区生态管理有着指导意义。     

基于MSPA模型的北京市延庆区城乡生态网络构建

  目的  随着北京城市化的快速发展，北京生态环境趋于恶化，城市生态安全面临着巨大的挑战。生态网络的构建能够减缓快速城市化带来的城乡景观格局破碎化等危害，对保护城市生物多样性意义重大。  方法  本文选取北京市延庆区作为研究区，基于ArcGIS软件平台，对北京市延庆区遥感影像进行解译得到土地覆被类型，将土地覆被类型分为前景和背景，采用形态学空间格局分析（MSPA）方法得到7类景观类型，将其中的核心区识别为重要生态源地，运用最小耗费距离模型和网络分析法得到最佳阈值下的生态网络，在此基础上提出延庆区的生态网络优化建议。  结果  （1）延庆区整体破碎度较低，不同类型间的物质和能量迁移比较通畅，整体景观多样性较高，但城市内生境斑块数目较少，廊道较为匮乏。（2）最适合延庆区生态网络现状结构的距离阈值为20 000 m，此时网络闭合度α为0.73。（3）林地、耕地是研究区域潜在生态廊道的重要构成景观类型，其中林地面积最大，为17 452.9 hm2，占廊道总面积的81.1%。  结论  MSPA方法具有评价几何连通性较准确细致、需要的数据量小、分析结果可视化等优点，而网络分析法可以对生态网络进行优化，因此基于MSPA方法和网络分析法对延庆区的生态网络构建精度更加细致准确，研究结果对延庆区的生态网络构建以及生物多样性的保护具有指导作用和实践价值，同时能够为其他地区的生态网络构建提供参考。      

县域生态网络构建与优化研究——以河北省曲周县为例

生态网络的构建能够减少快速城镇化带来的斑块破碎化问题,有助于增加网络连接度、提升区域生态稳定性。本研究选取河北省曲周县为研究对象,利用形态学空间格局分析方法(MSPA)和最小累计阻力模型(MCR)构建生态网络,通过重力模型划分生态廊道等级,对比优化前后的网络结构指数,定量考察优化效果。结果表明:1)曲周县生态源地共9块主要分布于中部县城周边和东北部林场,生态廊道整体分布不均,网络结构简单;2)优化措施主要包括新增生态源地3块,增补踏脚石5块,划分出7条重要廊道、15条建设廊道与8条规划廊道,同时构建水系廊道5条,并重点保护27个生态节点并修复12个生态间断点。优化后的曲周县生态网络的连通度与环通度得到较大提升;3)建设用地会影响生态廊道建设可行性,相互作用力高的生态廊道具有高建设可行性。最后,从网络结构与网络建设内外两方面优化曲周县生态结构,提出“两轴、三区、四廊、多点”的生态结构规矩布局。本研究可为提升曲周县生态保护效果乃至华北平原生态网络构建提供参考。     

缓解城市热岛效应的南京市绿色基础设施网络构建方法

  目的  绿色基础设施网络作为覆盖城市的生态网络,对于热岛效应有着重要的调节和改善作用。探究绿色基础设施构建方法并进行合理规划布局是改善城市热环境问题的有效措施。  方法  以江苏省南京市主城区为研究对象,基于形态学空间格局分析,选取连通性高、降温效应显著的“源”斑块,将反映景观格局的景观格局指数和反映地表覆盖特征的地表降温率进行叠加并构建阻力面,进而采用最小成本路径方法生成廊道。  结果  ①识别出降温率高的507个核心区斑块,结合景观连通性分析选择了25个斑块作为“源”斑块;②基于最小成本路径方法识别出20条廊道,与“源”斑块共同构建出以缓解热岛效应为导向的城市绿色基础设施网络;③结合南京市绿地系统规划进行网络优化,提出“三环、六带、多线”的总体空间结构。  结论  多种方法的综合运用使缓解热岛效应导向的绿色基础设施网络构建更加合理,同时为建构绿色基础设施网络,改善人居环境提供了新的研究思路与方法。图5表6参27