基于最小累积阻力差值模型的北京市生态安全格局构建

[目的] 构建适合北京市区域环境特点和社会发展水平相对完整的城市生态安全体系，为有效控制城市扩张发展生态安全底线和城市生物多样性保护提供科学参考。[方法] 基于北京市生态系统水源涵养、水土保持、防风固沙和生物多样性维持服务功能及各类自然保护地提取生态源地；综合考虑全域多要素指标，运用生态源地扩张阻力面和城镇用地扩张阻力面差值划分生态安全格局（即高水平生态区、中水平生态区、低水平生态区、生态城镇临界区、低水平城建区、中水平城建区和高水平城建区）。同时识别生态廊道和生态节点区域，从而构建北京市生态安全格局。[结果] 北京市生态源地总面积为3 568.95 km²，占全区土地总面积的21.7%，集中分布在北京市西北区域，呈包围中心城区态势；北京市重要生态廊道11条，生态节点153个，其中石景山区生态网络密度最大，东城区生态网络密度最小，北京市中心建城区呈“摊大饼”式蔓延，城区的生态廊道断裂程度较高。[结论] 北京市生态格局破碎化明显，未来应优化生态节点空间布局，以保护生态源地，规划生态廊道，控制生态城镇临界区建设等方式获得生态效益。     

云南省澜沧江流域自然保护地生态网络构建

[目的]构建云南省澜沧江流域自然保护地生态网络,为该流域的生态安全与保护提供科学依据。[方法]以云南省澜沧江流域为研究区,选取距水体距离、距建成区距离、植被覆盖度、土地利用、坡度、高程6个生态因子构建最小积累阻力模型,将流域内国家级、省级、市县级自然保护地作为生态源地,识别源与源之间的最小阻力路径作为潜在的生态廊道,在此基础之上识别生态节点与生态断裂点,以此构建出云南省澜沧江流域的生态网络。[结果]云南省澜沧江流域生态源地数量为43个,主要集中在流域中游与下游。共构建出67条生态廊道,与澜沧江主体水系重叠度达59%;在生态网络基础之上识别出20个生态节点与41个生态断裂点,为后期生态网络的优化与修复和区域道路建设提供参考依据。[结论]根据生态源地、生态廊道、生态网络分布特点,增加澜沧江上游、威远江流域、黑江、黑河流域等地生态源地的数量,提升罗闸河、黑河、黑江、南览河流域等地河流岸边的生境质量,以生态节点和生态断裂点生态化建设作为补充,形成完整的生态保护网络,缓解栖息地孤岛化问题,促进生态源地之间的物种流动,保护区域内的生物多样性。     

基于最小费用距离的土地整治生态网络构建

[目的]构建土地整治生态网络体系,强化生态涵养功能,为减轻县域土地整治对生态环境的负面影响提供技术支撑。[方法]基于最小费用距离模型,利用ArcGIS软件的Cost Path模块生成最小路径,构建"节点—廊道—基质"为一体的生态网络结构;并运用Fragstats 4.2景观格局分析和ArcGIS缓冲区分析,对生态网络景观格局指数和土地利用结构进行了分析。[结果](1)通过选定生态系统服务价值功能大的节点作为关键节点进行重点建设,充分发挥了园林的绿肺功能;(2)通过加强廊道和基质建设,增加了景观连接度,实现了景观功能优化;(3)通过生态连通度优化,改善了现存生态网络斑块的数量和质量,提高了生物物种多样性。[结论]基于最小费用距离模型,通过景观格局指数分析将各种景观斑块整合成一个相对完整、稳定且连续的生态网络,使区域生态景观空间布局更加合理,可为县域土地整治生态网络构建提供理论依据和技术支撑。     

基于MCR模型的水网平原区乡村景观生态廊道构建

基于乡村文化复兴和生态保护的双重目标,将湿地、湖泊、河流等生态属性的景观成分与乡村文化资源,利用生态廊道与生态踏脚石进行连接,将生态景观与人文景观连接形成景观集合,具有生态保护和人文保护双重意义。该研究以长三角地区的浙江省嘉善县为研究区,以水域作为生态源,考虑生态廊道与文化景观的连接,采用形态学空间分析方法(morphological spatial pattern analysis,MSPA),考虑景观类型和人类建设干扰的影响,利用最小累积阻力模型(minimal cumulativeresistance,MCR)构建生态廊道,加入文化遗迹等景观的连接点进行优化,进而构建综合考虑生态景观与文化景观的生态网络。结果表明:研究区12块核心区作为生态源地,重要廊道有20条,一般廊道有46条,主要分布在研究区西北部及东北部;优化后的生态网络增加了11条规划廊道,连接30个文化遗迹点与生态斑块,形成3个区域文化与生态景观小网络,规划后网络连接度有了明显改善。生态廊道构建与乡村人文景观的连接,为水网平原地区乡村生态景观建设与历史文化保护提供了新的思路。     

城市生态绿道在园林景观规划中的应用

城市生态绿道,即城市规划建设中的绿色景观线路,通常依托护城河、风景道路或人工廊道建设而成,它不仅能够发挥改善城市生态环境质量、缓解城市热岛效应的作用,为市民提供了运动、休闲、娱乐的场所,对于打造生态宜居、精神文明的现代化城市有重要推动作用。在园林景观规划中建设生态绿道,可以实现对城市周边生态资源的有效利用,在为市民创设良好生活和工作环境的同时,也有利于提升城市形象,促进城市的全面发展。     

新兴城市城区建设对周边水系生态基流的影响——以杨凌农业高新技术产业示范区为例

[目的]针对城市建设对周边水系河流生态特别是生态基流影响研究薄弱的问题,以陕西省杨凌示范区及城边水系为研究对象,分析新兴城市城区建设与周边水系生态基流内在联系,为流域生态用水规划和河流水资源合理配置提供科学依据。[方法]采用最枯月平均流量法计算河流生态基流量,以河流最枯月月均流量与城市建设用地面积间的关系确定保护河流生态功能的城市建设用地面积警戒值,并从输沙消污角度研究了城区建设对保障生态基流的影响。[结果]①杨凌城边的渭河、漆水河和小韦河需要保障的生态基流量分别约为6.0,0.2和0.1 m~3/s,宜作为杨凌示范区用水规划和3条河流水资源调配的依据;②小韦河最枯月月均流量与杨凌示范区城市建设用地面积之间的内在联系符合指数函数规律,保障小韦河生态基流的城市建设用地面积警戒值约为60 km~2;③小韦河水体总氮和总磷月均浓度总体超过Ⅴ类水质标准,小韦河冬、春两季高污的现状使其生态基流的保障问题更加严峻和迫切。[结论]杨凌示范区城市建设与保障城边河流生态基流特别是小韦河生态基流的关系密切,海绵型城市建设是今后新兴城市建设的重要发展方向。     

基于MSPA模型和生态保护重要性评价的市域生态空间网络构建及优化

[目的] 探索基于形态学空间格局分析(MSPA)和生态保护重要性评价的市域生态网络构建方法,为市域生态网络规划与建设提供科学参考。[方法] 以黑龙江省牡丹江市为例,采用MSPA分析结果拓扑叠加研究区生态保护重要性评价,综合得出生态源地;利用最小阻力模型提取研究区潜在生态廊道并结合重力模型进行重要度划分;从源地补充、廊道补充、增补踏脚石三方面进行生态网络结构优化。[结果] ①根据MSPA分析结果,牡丹江市核心区域面积在景观类型中比例最高,为87.41%,其中林地为主要景观类型。②牡丹江市域内有主要生态源地10处,次要生态源地6处。③牡丹江市域内潜在重要生态廊道16条,一般生态廊道104条。④优化前生态网络闭合度(α指数)为0.53,优化后为0.66;网络连接数(γ指数)优化前为0.69,优化后为0.77,线点率(β指数)优化前为2.0,优化后为2.26。[结论] 综合MSPA分析法和生态保护重要性评价法的生态网络构建方法运用,有助于生态网络的结构性和功能性提升。     

鄱阳湖平原土地利用变化对生态网络稳定性影响的模拟分析

土地利用变化是改变区域景观结构和生态特征的主要原因，也是影响区域生态稳定性的重要原因。以鄱阳湖平原地区为研究区，基于2000、2010和2020年的3期遥感影像数据，对鄱阳湖平原地区不同情景下2030年土地利用变化进行定量模拟，并采用连通鲁棒性方法对生态网络的稳定性进行分析。结果表明：1）鄱阳湖平原地区未来土地利用变化中耕地、建设用地面积变化最大，其中，城市快速增长情景（Fast Urban Growth, FUG）下的建设用地面积增长最多，较2020年增长了70.27%；耕地面积在3种未来情景中面积均有减少；林地面积在常规发展情景（Conventional Development Scenario, CDS）、FUG和生态保护情景（Ecological Conservation Scenario，ECS）下较2020年分别减少了6.90%、7.23%和6.70%。2）通过景观连通性评价得到鄱阳湖平原地区2030年CDS、FUG和ECS情景下的生态源地面积分别为2 464.2、2 666.72和3 141.88 km2；识别生态廊道169、255和299条；可以看出，ECS情景能保留更多的生态源地和生态廊道。3）3种未来模拟情景中，FUG下生态廊道"障碍点"数量最多，为23处，CDS情景下的生态廊道"夹点"数量最多，为117处，ECS情景具有最少的"障碍点"和"夹点"，因而具有更稳定的网络结构特征和功能；4）"随机攻击"模式下，CDS、FUG和ECS情景的连通鲁棒性均呈现缓慢的下降趋势，生态网络稳定临界值分别为89%、90%和90%的节点删除比；在"蓄意攻击"模式下，CDS、FUG和ECS三种未来模拟情景中，ECS情景呈现更高的网络稳定性临界值，为55%的节点失效比，由此可知，ECS下的生态网络稳定性最高。研究结果可为鄱阳湖平原地区维护生态系统稳定、生态保护管理策略的制定提供定量参考和决策依据，也可为鄱阳湖平原地区生态空间规划提供有效支撑，也为类似区域的生态网络研究提供案例借鉴。     

生态涵养发展区农业景观规划方法及其应用

科学合理的农业景观规划方法是新农村建设体系中的一项核心技术。该研究以北京远郊生态涵养发展区峪口镇为例,在农业景观主导功能分类基础上,基于适宜性评价与实地勘踏访谈等方法,进行农业生产景观、农村聚落景观、农业服务设施景观和农业生态景观专项规划设计,然后按照"农业生态优先、农业生产次之、农业服务设施再次和农业旅游休闲景观最后"的原则,利用景观生态学的"基质——斑块——廊道"组合原理和分区权衡的方法,优化农业景观空间组合,形成研究区农业景观总体布局。研究表明,在峪口镇农业景观规划布局中,农业景观基质为粮菜生产区、经济林果生产区、农业生态保护区等,斑块为农业旅游休闲和农村聚落景观等,廊道为道路、河流、生态缓冲廊道等。该研究结果为区域美丽乡村建设提供了有力的技术手段和科学支撑。     

包头市城市水土保持生态建设成效显著

近年来,内蒙古包头市将城市园林化建设与城市水土保持综合治理有机结合起来,有效推动了城区内大型开发建设项目、市政工程和房地产等项目水土保持方案的编报、审批及监督实施,建立了以改善生态环境为根本,以建设园林绿化城市为目标,以北郊防护林为屏障,以城区湿地及城中河流、花园、广场为基地,形成了点成景、线成荫、面成林、环成带的绿化格局及水绕城中流的生态体系。     

1990-2017年哈尔滨市城乡生态耦合及其安全格局构建

[目的]探究哈尔滨市中观尺度上城乡空间各类生态要素的衔接模式与生态廊道布局的细节优化措施,旨在实现城市内部与乡村的生态系统联动,提升区域生态效益,为相关生态规划部门提供决策参考。[方法]基于景观生态学原理及GIS技术,以生态阻力值较大的重要河流廊道为边界,根据城市发展动向,裁切出哈尔滨市城乡空间在中观尺度上的研究范围。通过分析哈尔滨市1990-2017年土地利用变化,得出各类生态要素在时空尺度上的耦合模式演变,为生态安全格局构建及优化提供方向。运用形态学空间格局分析法(MSPA)对研究区域生态要素的核心区、桥接区及岛状斑块等进行识别与评价,根据dPC指数提取出重要生态源地,基于最小累积阻力模型(MCR)得出潜在生态廊道,通过科学计算对连通性较弱的区域进行规划补充,归纳廊道缓冲区宽度、核密度及生态断裂点,并结合生态耦合机制的时空变化对生态安全格局进行细节优化。[结果]通过各类生态要素在中观尺度上的耦合模式变化,确定了哈尔滨市城乡生态源地及廊道细节优化策略,形成稳定可持续的生态安全格局,归纳总结了因地制宜的优化建设措施。[结论]哈尔滨市共计15处核心区为原生态源地,重要生态廊道为42条,一般生态廊道为63条,主要分布于研究区域北部。优化后的生态安全格局补充了11处生态源地和220条潜在规划生态廊道,廊道适宜建设宽度为60 m。     

SPOT5遥感影像城郊耕地景观提取与廊道立地分析

城郊耕地立地受多种因素影响复杂多变,利用高分辨率遥感影像提取耕地及其廊道地类,并分析耕地与廊道地类间关系,对于耕地保护和基本农田划定具有重要意义。以北京市大兴区为例,对2004年和2007年SPOT5遥感影像,采用面向对象分类方法开展耕地与其他景观类型提取,包括交通运输用地、河流水面、水工建筑用地、农田水利用地、农田防护林地,并对道路提取宽度进行评价。采用景观生态学廊道的分析方法与GIS空间分析方法,分析4 a间5种廊道地类的数量变化和空间分布变化。借助目视解译评价分类总精度和Kappa系数都超过了90%,道路提取宽度在4～70 m之间;农田防护林地数量变化最为明显,呈零散分布状态,农业水利用地空间分布较为均匀,而交通运输用地中二级道路较大变化,主要分布在受城市化和工业化影响较大的研究区北部。研究表明：面向对象分类方法能够充分利用地类相关特征,提取过程即体现地类立地信息,多尺度分割能够实现在不同层次提取不同地类;廊道空间分布与耕地空间分布表现出一定的相关性,农田防护林地和农业水利用地分布密集的地区耕地流失的可能性较小,交通运输用地密度较高的地区也是耕地流失集中地区。     

水鸟友好视角下的东莞市生态廊道与关键节点识别

[目的] 揭示目前广东省东莞市水鸟生态廊道的空间分布格局,为该区域生态修复提供科学依据。[方法] 以东莞市的关键物种水鸟为出发点,基于东莞市水域数据与阻力面构成数据,运用最小积累阻力模型算法、中性度原理、电流理论等方法开展研究。[结果] 在东莞市域范围内构建生态廊道共26条,总长度为259.91 km。其中重要、较为重要、一般重要的生态廊道各6条、15 条和5条。重要生态廊道与一般生态廊道以集中分布的情况出现,而较重要生态廊道呈现散布状态。所获取的关键障碍点空间位置特征多为人为干扰程度严重的区域。[结论] 在生态廊道空间布局方面,主要应以优化城市本底条件为基础,维持整个城市生态空间平衡;在廊道连通性提升角度,应以充分发挥廊道自生的生态功能为导向,保证整体廊道网络空间的连续性;在障碍点修复角度,应降低人类活动的强度干扰,减轻水鸟途经该廊道的阻碍。     

基于MSPA和MCR模型的南昌市生态网络构建与优化

[目的] 构建科学合理的南昌市生态网络,寻找生态网络中存在的问题及优化对策,为该市自然生态系统、生物多样性的保护及城市可持续发展规划与管理提供科学依据。[方法] 基于形态学空间格局分析（morphological spatial pattern analysis,MSPA）方法与景观连接度指数进行生态源地选择,考虑自然、人为因素构建综合阻力面,利用最小累积阻力模型（minimum cumulative resistance,MCR）提取生态廊道,最终构建南昌市生态网络。[结果] ①基于MSPA与景观连通性指数所提取的生态源地主要分布在西部、北部及东部生境质量较高、连通性较好的地区。②南昌市整体阻力呈现中部高、四周低的特征,生态廊道空间分布不均且结构单一。基于重力模型识别的重要廊道主要分布于东部、北部城市边缘的林地和水域。[结论] 建议加强对核心生境斑块的保护,增加生态源地,修复生态断裂点,优化网络连接。结合MSPA与景观性指数的方法可以有效地将生态质量好、连通性较高的斑块作为生态源地,在今后的发展还需要注重对生态用地的保护,提高区域景观连通性。     

Green corridors in urban landscapes affect the arthropod communities of domestic gardens

Ecological corridors are landscape elements that prevent the negative effects of fragmentation. However, their effectiveness has never been clearly validated in urban landscapes.We analysed the role of green corridors in an urban context by comparing metacommunities of arthropods in (i) woodlots considered as sources of species, (ii) woody corridors and domestic gardens that are (iii) connected (CG) or (iv) disconnected to corridors (DG) and taking into account the connectivity of the matrix. We trapped 3 taxa of arthropods – spiders, carabids and staphylinids – because they are sensitive to fragmentation but with different dispersal capabilities. We analysed their species richness, abundance and taxonomic and functional composition.For the 3 taxa, the taxonomic and functional compositions of communities in CG were closer to those of the corridor and the source than those of DG. Woodland species were associated with source, corridor and CG. A lower abundance in DG was revealed for staphylinids and spiders. Lower species richness in DG was observed for staphylinids.The differences between taxa could be explained by the dispersal capabilities of the species and by their various responses to landscape structures. For carabids, processes at a wider scale could be responsible for their rarity in sources and, consequently, in gardens. For spiders, the colonisation from other sources could explain the high species richness found in disconnected gardens.Our results suggest that the role of corridors is crucial for enhancing biodiversity in green spaces such as domestic gardens. Our results clarify the effectiveness of corridors in urban landscapes and have direct implications for the ecological management of cities.     

道网密度与城镇扩张时空变化特征及关联性分析

城镇用地扩张已发展成为发展中国家的一种趋势。道路网络作为城镇用地扩张的极为重要驱动要素之一,受到相关学者高度关注。为研究道路网络与城镇用地扩张之间的一般规律,该文以北京、纽约、伦敦、芝加哥为研究区,基于多期遥感影像以及城市道路网络矢量数据,借助遥感和GIS平台,解译获得城镇土地利用矢量数据,进一步叠加分析提取城镇用地扩张信息,并利用Arc GIS密度分析工具生成道路网络密度图,将两者进行空间统计分析,通过回归分析建立道网密度-城镇扩张回归模型,系统分析道路网络与城镇用地扩张的分布特征以及两者之间的拟合关系,探求道路网络驱动下城镇用地扩张的一般规律。研究结果表明:北京、纽约、伦敦、芝加哥城镇用地扩张阈值分别为1.89×104、3.78×104、5.70×104与6.47×104 km/km2,道网密度未超过阈值时,城镇扩张与道路网络均具有倒U曲线关系,北京、纽约、伦敦、芝加哥的城镇用地扩张转折节点分别为3.3×103、1.184×104、1.686×104与2.14×104 km/km2,即城镇扩张速度先随道网密度的增加而加快,超过转折节点后,城镇扩张速度随道网密度的增加而减慢;当道网密度超过上述阈值时,城镇将不再扩张。城市用地扩张与道路网络特征的关联性规律,对全球发展中城市的未来发展具有重要的借鉴意义。道网密度对于城镇用地扩张具有一定预测效果,能够为避免城镇用地的快速无序扩张、土地低效利用等问题提供新思路,应该重视城市道路网络规划的作用,推动城市"精明增长",以实现城镇用地与道路网络建设的相互促进、协调发展。     

平原河网地区城市中心区河流水系变化特征

利用1960s,1980s和2009年水系数据,从数量、结构和连通特征方面分别选取采用河网密度、水面率、河网发育系数、河网稳定度、河网连接率和实际结合度这6个指标,对浙江省杭州市中心区近50 a水系变化特征进行了分析。结果表明:(1)研究区除Ⅱ级河道长度和面积在1960s-1980s有小幅度增加外,河道总体长度和面积均呈减少趋势;河网密度和水面率自1960s以来一直呈减小趋势。(2) 1980s较1960sⅡ级河道发育系数增大,Ⅲ级河道发育系数减小。2009年河道发育系数均呈下降趋势,河网稳定性也呈下降趋势。(3) 1960s-1980s河网连接率与实际结合度呈小幅度减小趋势,连通性略有下降;而到2009年,两个指标均有较大幅度下降,河道连通性下降趋势明显。这种水系特征变化会使得流域洪涝风险也随之加大。