基于MCR模型和Kriging的海口市景观格局优化分析

以海口市为研究对象,采用最小耗费距离模型和克里格差值法,对海口市景观格局进行了优化研究,以为海口市生态环境建设提供参考。结果表明:1）海口市有生态源地46块,北部数量少而规模大、南部数量多而规模小,主要受社会经济活动和地形地貌的影响。2）隐性生态阻力面与显性生态阻力面构建了综合生态阻力面,相比传统方法构建的阻力面,理论上更接近实际状态。隐性生态阻力面与显性生态阻力面的差异能反映生态脆弱局部,这些局部是容易被忽视而又需要重点建设的区域。3）海口市有生态廊道92条,其中建设用地生态廊道21条,耕地生态廊道13条,林地生态廊道58条;有生态节点64个,其中建设用地生态节点1个,耕地生态节点11个,林地生态节点52个。生态廊道和生态节点的功能因类型差异而不同,在生态建设中需采取科学合理的建设措施。     

基于最小阻力模型的汕头市自然保护地网络构建

【目的】自然保护地是国家生态保护建设的核心载体,在生物多样性保护中起着至关重要的作用,如何构建科学有效的自然保护地体系逐渐成为研究热点。【方法】基于岛屿生物地理学理论,探索自然保护地网络构建,以汕头市为研究区域,通过INVEST模型与生态敏感性、生态服务系统等评价划定合理的生态源地,并选取阻力因子基于MCR计算得出潜在生态廊道,结合现有的汕头市自然保护地体系,进行补充空缺区域、增设生态节点,完善自然保护地网络构建。【结果】生态源地总面积74 499.23 hm~2,占总面积的35.41%,生态廊道为41条,长度为487.25 km,生态节点30个,其中新增生态节点4个,主要为廊道相互交错和生态较为薄弱的区域。【结论】自然保护地网络的构建,增强了物种之间的交流与迁徙,大幅度提高了生境栖息地质量。在梳理了自然保护地网络的构建方法基础上,改善了每个技术步骤,为我国自然保护地网络构建提供了科学方法和实际指导。     

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。     

基于生态系统服务供需的赣州市国土空间生态网络构建

【目的】构建基于生态系统服务供需的国土空间生态网络,以期为实施国家生态安全战略以及保障区域生态系统服务的稳定性和可持续性提供参考。【方法】以赣州市为例,基于InVEST模型、最小累积阻力模型和电路理论等方法,选取水源涵养、碳固持、土壤保持和食物供给确定生态源地,综合自然、社会和经济要素构建综合阻力面并在此基础划定生态廊道和提取生态战略点,最终构建耦合生态系统服务供需的国土空间生态网络。【结果】（1）生态系统服务综合供需比整体呈现西、南部高值,东、北部低值的空间分布,供给在总量上均可满足需求,但从空间上看,除碳固持服务基本满足外其余生态系统服务城市可持续能力不强;（2）供给源地总面积4 646.88 km2,呈现“西南两地聚集、东北两地稀缺”的格局,需求源地总面积442.87 km2,绝大部分为建设用地;（3）源间生态廊道和需求廊道分别为59条和28条,总长达到2 872.86 km,部分廊道较长且穿过高阻力带,易发生断裂,需加强廊道建设;（4）生态战略点134处,作为未来城市生态建设优先考虑的关键节点。【结论】本研究在基于生态系统服务供需构建生态网络的方法和思路方面均有所改进,可为实现...     

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。     

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“压力-状态-响应模式”的安徽省临泉县 生态安全格局构建

生态安全格局作为景观生态学领域研究的重点及热点,其识别与构建对维持区域生态安全及实现区域可持续发展具有重要作用。以安徽省临泉县为例,基于数字高程模型（DEM）、归一化植被指数（NDVI）、归一化水体指数(NDWI)和土地利用和类型,利用能值理论和最小累积阻力模型提取临泉县现有生态源地与生态廊道,结合水文分析法提取生态节点,用以得出生态廊道中较为脆弱的关键性节点,最后通过地理图论法计算网络连通度,用以评价临泉县生态网络的连通性,为临泉县生态网络的进一步构建提供支撑。结果表明：（1）临泉县共提取出一级生态斑块9块,生态廊道8条,生态节点8个;二级生态斑块45块,生态廊道43条,生态节点25个;三级生态斑块89条,生态廊道87条,生态节点44个。（2）临泉县一级生态网络间物质流通存在一定阻碍;二级三级生态网络连通性和完整度较好,次级生态范围内物质流通顺畅,生态循环较为完整。针对临泉县景观格局特点构建了层级生态网络,其结论能够对安徽省北部平原城市的生态建设提供依据,并对其城市生态规划具有非常重要的参考价值。     

野生哺乳动物生态廊道构建——以云豹为例

利用最大信息熵模型对大湘南区域的云豹生境进行了适宜性评价分析,并根据适宜性评价分析结果利用地理信息系统软件(ArcGIS)的最小累积阻力模型构建云豹保护廊道,结果表明,大湘南地区云豹生境面积为2718.87 km2,占全区域总面积的6.5％,其中适宜生境460.11 km2,次适宜生境2258.76 km2,云豹生境集中分布于远离人类且植被保持良好的中高海拔山地森林;根据最小累积阻力模型生成的湘南地区潜在云豹保护廊道共23条,其保护廊道总长为13580 km,并构成了"三核两横四纵"的生物多样性保护网络构架,提出优化生态网络的有效措施.     

国土空间生态修复关键区域系统识别与修复

基于生态系统问题诊断与生态安全格局构建,探索国土空间生态修复关键区域识别与修复的方法路径。以武汉市蔡甸区为研究区域,从数量、质量、空间格局等3个方面系统诊断了生态系统的退化程度、退化类型及其空间分布。基于生态源地的识别,并以土地覆盖类型、距离水源距离、植被覆盖度、坡度、高程等5种因子构建生态阻力面,通过最小阻力模型识别潜在生态廊道,进而构建生态安全格局。在此基础上,综合生态系统问题诊断与生态安全格局需求,系统地辨识出了武汉市蔡甸区的生态保育区、自然修复区、人工修复区和生态廊道建设区。结果显示,共提取出1 901.52 hm²林地和水体作为生态源地,识别出18 168.12 m潜在生态廊道。从生态保育、自然修复、人工修复、生态廊道建设4个方面提出了对应的生态保护修复措施。     

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     

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。     

临沂市森林生态廊道模型建设探讨

通过对临沂市创建国家森林城市过程中森林生态廊道模型构建的探索,阐述了全市野生动物分布区和迁徙所涉及生态区域和廊道的布局特点,主要包括北部沂蒙山区、东部低山丘陵区、中心城区及南部平原区3个地区,每个地区都蕴含有各自不同的地理特点和特色野生动物分布,3个区域有机融合,目前已经初步形成了一条完备的森林生态长廊,众多的生态廊道互相贯通,生物多样性水平稳步提高,有效保护了该市珍稀动物资源,大大提升了整体林业生态环境。     

基于最小累计阻力模型的西南城市景观连通性研究

以贵州省贵阳市为研究对象,从结构连通性、绿当量强度、功能连通性三方面入手,采用绿当量计算阻力系数,并利用阻力因子的分级对MCR模型进行修正,模拟生态景观连通性优化廊道,对景观格局进行优化研究。结果显示,2001—2013年,研究区景观破碎度、人类干扰程度大幅增大,生物多样性有所提高,景观连通性、团聚性减弱,结构连通性总体呈下降趋势,威胁区域景观生态功能的流通;中心城区绿当量强度明显下降,3县1市地区的绿当量强度增加;阻力值分布呈4个阻力高值区,阻碍了生态流的流通,可构建2条优化主廊道及2条优化次廊道作为物种迁移和生态流空间扩散的通道。     

基于生态系统服务价值的艾比湖流域绿洲生态用地安全格局构建 ——以博尔塔拉蒙古自治州为例

生态用地对西北干旱区绿洲生态安全具有重要性作用,绿洲生态用地安全格局的构建是促进绿洲绿色健康发展和生态保护的重要通道.以艾比湖流域新疆维吾尔自治区博尔塔拉蒙古自治州为例,以2016年土地利用现状为基础,采用生态系统服务价值分析的综合结果确定生态源地,再利用最小累积阻力模型,结合GIS空间技术,进行绿洲生态用地的识别与安全格局的构建,并以土地覆盖类型、高程、坡度、地形起伏度、植被指数(NDVI)、土壤侵蚀度、距河流距离、距道路距离、距居民点距离为阻力因子,参照生态系统服务价值等级,最终生成生态核心区、生态缓冲区、生态过渡区、生态脆弱区等4个不同的典型绿洲生态用地安全格局.结果表明,典型绿洲生态用地核心区的面积为12172.85 km2,占研究区总面积的48.96％;生态缓冲区的面积为6961.60 km2,占研究区总面积的28.00％;生态过渡区和生态脆弱区面积分别是3910.93、1817.48 km2.进而确定4种安全水平的生态用地范围、"源"与外部联系的辐射廊道、"源"间相互联系的关键廊道、生态节点等.典型绿洲生态用地安全格局的构建,能够为研究区绿洲生态规划和绿洲空间布局规划等提供科学有效的参考.     

基于遥感生态指数的弋阳县生态安全格局构建及优化

遥感技术以其能够实现大尺度的快速、实时监测优势,被广泛地应用于生态环境领域,成为评价区域生态安全格局的有效手段。为探究研究区生态安全格局现状及其存在的问题,提出更完善的优化设计方案,本文以弋阳县为研究对象,运用遥感生态指数(RSEI)开展生态环境质量评价,并基于多期数据判断生态质量稳定性,选取生态源地;运用最小累积阻力模型和重力模型构成“点-线-面”要素的生态安全格局。研究结果表明:弋阳县2010、2015和2019年RSEI均值分别为0.820 3、0.846 6和0.734 9,呈先上升后下降的变化规律,生态质量处于良好稳定状态。识别出17个生态源地、35条一般廊道、13条关键廊道和46个生态节点,共同构成弋阳县生态安全格局。优化后的生态安全格局新增3个生态源地,总面积为21.40 km~2;新增10条生态廊道,总长度为137.48 km;新增24个踏脚石斑块以及10处生态节点;依托生态源地、生态廊道等核心要素,形成“一带两区多轴”生态安全战略布局框架。研究结果可为生态功能区的划定、完善提供科学支撑,为构建生态安全格局过程中生态源地的识别方法提供一定的参考价值。     

生物多样性保护优先区生态网络构建与优化——以太行山片区为例

生物多样性保护优先区是重要物种的栖息地，是生物多样性保护工作的重点区域。基于生态学“源”“汇”理论，提取2000-2016年生态系统转移变化较小、生境质量较好的生态斑块和各类自然保护地作为生态源地，采用最小累积阻力模型构建研究区潜在生态廊道，并进行连通性评价，提出生态网络优化方案。结果表明，林地、灌丛是该区域物种迁移和扩散过程中起主导连接作用的景观类型，占生态廊道面积比例的63.9%，其次是草地，占生态廊道面积比例的13.87%；潜在生态网络结构连接度较高，但部分廊道结构较复杂，冗余性较高；通过重力模型优先选择相互作用力>5的生态廊道，并提取出32个生态断裂点和28个“暂栖息地”，最终提出保护生态源地、分级生态廊道、规划暂栖息地和修复生态断裂点等生态网络优化对策，研究结果可为太行山优先区-太行山片区生物多样性保护提供科学方法和建议。     

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。      

基于生态红线的洱海流域生态安全格局构建

目的构建区域生态安全格局解决生态环境问题,是实现区域可持续发展的重要途径。生态红线是国家和区域生态安全的底线,对维护区域生态安全具有重要作用。通过构建生态安全格局,为洱海流域土地资源和生态系统管理提供科学依据。方法本研究以洱海流域为对象,通过生物多样性保护和水源涵养重要性评价的方法划定红线区;基于土地适宜性评价,将生态红线区作为生态源地,建立最小阻力模型,构建生态安全格局。结果根据生态红线具有的生态系统服务功能,将其划分成“生物多样性保护生态红线区”“生物多样性保护—水源涵养生态红线区”和“水源涵养生态红线区”3类,面积分别为81.92、656.37和536.06 km2,占研究区总面积的3.15%、25.24%和20.62%。洱海流域生态安全格局由生态源地,高、中、低3种水平缓冲区,47条生态廊道和14个生态节点构成。其中,高、中、低3种生态安全格局缓冲区,面积分别为359.88、294.9和1 945.42 km2,分别占总面积的13.84%、11.34%和74.82%。结论本研究根据土地利用/覆盖类型与生物多样性保护、水源涵养功能之间的空间对应关系,选取参评因子划定生态红线,为区域生态红线的划分提供了实践参考。根据生态红线区识别生态源地构建生态安全格局,不仅具有全面性和准确性,也为区域生态红线的划定及应用于生态安全格局的构建提供实践参考。      

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。     

野生动物栖息地保护与营建措施在城镇密集区域生态绿地设计中的应用

城镇密集区域由于城市化的蔓延而面临生态的退化,丰富城市生物多样性有助于城市绿地系统生态功能的提高。从利用城市绿地进行野生动物栖息地的保护和营建方面研究如何提高城市生物多样性,提出野生动物栖息地保护营建的意义和理论思路。以成都市青龙场生态绿地设计为例,分析了动物多样性现状;提出规划廊道、建立生物通道、提供多孔隙生境等空间格局营建要点;列举了植物选择范围与配置模式;最后举例说明如何设置人工招引设施。通过对野生动物栖息地的保护与营建措施在成都青龙场生态绿地设计中的应用实例分析,为倡导人居环境与自然环境的和谐发展的城市生态绿地设计提供了参考。