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。     

广州市土地利用多情景模拟及其生态风险时空响应

[目的]探讨景观生态风险对土地利用格局变化的响应规律,为促进土地资源可持续利用和维护区域生态安全提供科学支持。[方法]基于2001—2017年广州市土地利用演变情况,利用未来土地利用模拟(FLUS)模型模拟2025年自然发展情景与"三线"(生态保护红线、永久基本农田保护红线、城镇开发边界线)约束情景下的土地利用空间分布;构建景观生态风险评价模型,进而分析广州市景观生态风险状况及其对土地利用变化的时空响应。[结果] 2001—2017年,建设用地的面积大幅增加,其他用地类型面积均不断减少;建设用地、草地和未利用地的变化幅度较大。相较于2017年,广州市2025年自然发展情景下建设用地持续扩张;而"三线"约束情景下建设用地的扩张得到制约,林地、水域等用地面积减少幅度有所缓和,耕地反而略微增加。2001—2017年,广州市景观生态风险指数不断上升,风险等级空间分布呈现圈层状结构,由中心城区向外围递减,低、较低生态风险区规模总体缩小,而较高、高生态风险区规模逐渐增大。[结论]与2017年相比,2025年两种情景下的景观生态风险指数均有所提高,而"三线"约束情景下生态风险指数增幅较小,更符合广州市未来城市建设和生态保护的需要。     

基于最小累积阻力模型的福建省南平市延平区生态安全格局构建

[目的]对城市综合生态安全格局进行构建,为城市总体规划和城市生态规划等专题研究提供科学参考。[方法]以福建省南平市延平区为研究对象,在划定生态保护红线的基础上选择生态源地,以地形坡度、土地覆盖和植被覆盖为阻力因子,应用最小累积阻力模型,以生态阻力面直方图分布的突变点2 983和9 268为界,分别构筑延平区底线型、缓冲型和理想型生态安全格局。[结果]延平区生态源地,即底线型生态格局用地面积为534.51 km~2,占延平区面积的20.10%;缓冲型和理想型生态安全格局用地面积分别为771.17和1 592.79 km~2,占到延平区的29.00%和59.89%。结合这3种不同安全水平的生态安全格局,进一步明确了生态源地间的13条生态廊道和5个关键生态节点,共同组合形成了延平区综合生态安全格局。[结论]在生态保护红线的基础上,结合延平区山水型城市的特点,确定了不同安全水平的生态用地分布格局、生态廊道和关键生态节点,形成了延平区综合生态安全格局。     

景观格局-生态过程理论在黄土丘陵沟壑区土地整治中的应用——以延安市宝塔区羊圈沟为例

为保证黄土丘陵沟壑区土地整治的成效以及土地资源的可持续利用,基于"源-汇"景观理论、"斑块-廊道-基质"景观结构理论、景观安全格局理论等景观格局-生态过程相关理论与方法,就土地整治工程实施中的各个环节,提出了解决黄土丘陵沟壑区土地开发整治和生态环境保护并重难题的途径,并以延安市宝塔区羊圈沟土地整治工程为例,说明景观格局-生态过程理论在黄土丘陵沟壑区土地整治中的应用。     

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。     

基于GIS的区域生态连接度评价方法及应用

快速城市化过程使区域生态用地日益破碎,导致生物多样性不断降低,威胁土地生态安全。对快速城市化地区土地利用及规划进行生态连接度评价,并为土地管理提供决策支持,成为保障区域土地生态安全的必然选择。该文利用第二次全国土地调查数据及土地利用总体规划数据,在生态功能区识别的基础上,采用生态连接度指数对曹妃甸新区土地利用现状和规划情景进行生态连接度评价,评价土地利用对区域土地生态功能联系的影响并提出改善建议。结果表明:曹妃甸新区中等以上生态连接区域仅占曹妃甸新区的56.45%,且呈明显破碎化和孤岛化分布;在7 714.71 hm2规划新增城市用地中有2 027.25 hm2对区域生态连接度影响显著,这些区域应进行生态功能保护和提升。加强对区域重要生态用地的保护、利用现存生态资源对景观进行生态重建、强化建成区内部绿地网络建设是提高曹妃甸新区生态连接度水平的有效途径。研究成果对区域生态保护和建设工作具有重要参考价值。     

河北典型样带土地利用生态安全格局研究

"河北雄安新区规划纲要"全文发布,提到要坚持生态保护优先,打造以"太行山脉—渤海湾"与"京南生态绿楔-拒马河-白洋淀"生态廊道,形成连山通海、南北交融的区域生态安全格局。鉴于此,本文参照陆地样带选取原则和依据,布设河北省典型样带,并利用MCR(minimum cumulative resistance)模型,以样带的林地、草地和湿地作为生态源地,人工表面作为城镇扩张源地,从土地内在属性和外在属性两方面,选取高程、土地景观类型、土壤类型、生态敏感性和生态系统服务价值等5方面指标,研究该样带土地利用生态安全格局。研究结果表明:河北省典型样带划定成:生态核心区、生态缓冲区、生态过渡区、生态可占区和生态治理区5个生态安全区。生态源地和城镇扩张源地空间格局分布具有明显的界限,均呈集中连片分布,但生态连通性较弱。生态核心区面积最小,为1 082.42km2,该样带自然保护区核心地带均位于样带的西北部;生态缓冲区面积最大,为6 943.63km2,位于样带的西北部和东部沿海,是连接上、中、下游的媒介,应在保护的基础上合理利用。生态过渡区面积为3 189.25 km2,是今后作为城乡建设后备用地开发建设重点区域,应合理规划;生态可占区分布在生态过渡区和生态治理区的过度地带,是目前城镇建设和经济发展的主要区域,面积为5 835.34 km2;生态治理区面积为1 710.70 km2,主要是生态脆弱区,也是未来进行生态恢复、生态产业发展的重点地区;以上3区交错分布于中部和东南部。综上,生态核心区和生态缓冲区应大规模植树造林;生态过渡区应严格控制向生态用地扩张;生态可占区应根据城市人口、经济等需求进行因地制宜开发;生态治理区应实施退耕还淀恢复淀泊水面,严守土壤环境安全底线,优化生态安全屏障体系。     

基于土地生态环境质量的建设用地空间管制分区评价

从土地生态风险和生态系统服务价值两方面构建了土地生态环境质量的综合评价方法,并以湖北省潜江市为例,利用土地生态质量评价结果对新一轮土地利用总体规划(2006—2020年)的建设用地管制分区进行评价。结果表明:(1)研究区西南部的生态风险整体较高,建设用地和湖泊水面的生态风险性较大。(2)生态系统服务价值较低,低生态系统服务价值区域占52.24%。(3)土地生态环境质量比较均衡且具有显著的空间分布特征,其中低价值中风险土地类型分布最广,主要分布于西南部返湾湖的外围区域。(4)建设用地管制分区与土地生态环境质量分布比较协调,能够达到控制建设用地空间扩展和保护生态环境的基本目的,但管制分区划分中存在以用地需求为导向和分区依据不足的问题。     

张家界市景观格局时空演变及未来情景模拟

[目的] 分析湖南省张家界市2000—2020年及2030年土地利用及景观格局演变特征,提出张家界市未来发展的优化策略,为张家界市国土空间规划和生态旅游发展提供参考。[方法] 基于2000—2020年5期土地利用数据,运用ArcGIS空间分析、Fragstats景观格局指数等方法,分析了2000—2020年张家界市土地利用及景观格局时空变化,并利用GeoSOS-FLUS土地利用模拟等软件对张家界市2030年土地利用变化及景观格局进行预测。[结果] 2000—2020年张家界市土地利用变化主要表现为草地面积的大幅减少和建设用地的显著增加;2000—2020年张家界市景观格局发生了较明显的改变,景观的整体异质性和破碎化先增加后降低,斑块形状趋于规则,景观类型分布较均匀,景观聚集程度逐渐趋于稳定状态;预测结果显示,2030年张家界市土地利用主要表现为建设用地的集中扩张和草地的持续减少,其景观破碎化和异质性呈加剧态势,优势景观的最大斑块面积增加,景观形状变得更加不规则,景观有进一步分散趋势。[结论] 运用GeoSOS-FLUS模型模拟未来土地利用状况具有较高的可信度,未来张家界市应以保护、优化景观格局为主,加强优良生态系统管控。构建自然保护地体系,加强生态廊道建设,完善生态系统完整性和景观连通性。保持林地优势景观,优化建设用地布局,降低林地和建设用地的破碎化程度,保护草地生态系统的完整性。     

矿区土地复垦景观格局变化和生态效应

为了揭示矿区土地复垦对项目区景观格局的影响及生态效应,应用GIS和景观生态学方法,以徐州市九里矿区土地复垦项目为例,分析了该区土地利用结构和景观格局变化。结合景观格局优化目标建立了相应的评价指标体系并利用层次分析法对各评价因子赋以权重,对矿区复垦的生态效应进行评价。结果表明,矿区土地复垦项目的实施对区域生态环境起到一定的改善作用,但部分评价因子呈现出正效应或负效应,如:平均斑块面积增加、生态服务价值增加、生态廊道的密度和面积增大使生物多样性提高等为正效应,但由于生态廊道的建设,宽度的增加和密度的增加,对景观斑块进行切割,降低了最大斑块面积,使斑块破碎度提高而对矿区生态系统造成负面影响。因此在土地复垦过程中应采取生物、工程、技术措施来进行生态补偿。     

基于地形梯度的冀西北山地丘陵区土地利用格局变化分析——以河北省怀来县为例

为研究山地丘陵地区土地利用格局在地形差异上的演变规律,明确自然和人文因素在土地利用变化中的作用,基于RS和ArcGIS空间分析技术,利用地形位指数和分布指数,研究了河北省怀来县1993—2013年土地利用变化在地形差异上的时空分异特征。结果表明:六种土地利用类型空间分布及其变化均受到地形因子的影响和制约。水域的优势位主要分布在高程为300~500m、坡度0°~6°以及地形位级别为二级的区域;建设用地和耕地多分布于高程为500~700m、坡度0°~6°以及地形位级别为一级的区域;园地的地形适应性强于耕地,其分布的区域相对于耕地更加广泛,林地和未利用地则主要分布于高程900 m以上、坡度6°以上的区域,林地在地形位较高的级别更有优势。该文为今后怀来县土地资源的合理利用和科学规划提供依据与指导。     

基于景观连通性的怀来县未利用地开发建设适宜性评价

未利用地开发为建设用地是破解建设用地空间不足的重要途径,同时未利用地在维护景观生态环境方面发挥着巨大作用,实现对未利用地资源的合理开发,就需要处理好开发与保护之间的关系,降低未利用地开发建设过程中对景观生态造成的不利影响。本文以冀西北间山盆地的河北省怀来县为例,引入最小累积阻力模型,选取工程地质条件、地形地貌条件、区位因素条件、自然生态条件4个方面指标构建阻力面,并通过构建潜在雨水生态廊道和生态节点对未利用地开发建设适宜性评价结果进行优化。结果表明:1)基于最小累积阻力模型对未利用地进行建设适宜性评价,突出了已有城镇建设用地的作用,评价结果呈现集中分布的特点,有利于今后的规模开发利用。2)根据评价结果将研究区划分为适宜扩展区、较适宜扩展区、限制扩展区和禁止扩展区,面积分别为17 064.67 hm~2、20 468.30 hm~2、9 723.66 hm~2和7 993.82 hm~2。由此可见,怀来县未利用地开发为建设用地的潜力较大。3)将开发建设适宜性评价结果与潜在雨水生态廊道、生态节点进行叠加,打破了适宜性扩展区集中连片的扩展格局,有效地保障了区域景观生态的连通性。本研究丰富了山地丘陵区未利用地建设适宜性评价的内涵,可为科学合理利用未利用地资源提供技术支撑。     

基于景观结构的眉县土地利用生态风险空间特征

在GIS与RS技术支持下,以眉县为研究区域,根据对遥感影像的解译获取2005年、2010年及2015年土地利用类型数据,划分1 km×1 km网格作为研究单元,根据景观扰动指数与景观脆弱指数构建生态系统模型,借助地统计学与GIS软件进行了空间分析,对眉县土地利用变化影响下的生态风险空间分异特征进行了定量评价。结果表明:眉县土地利用类型中建设用地与林地面积逐年增加,耕地与未利用地面积总体减少,土地利用程度提高。空间自相关分析结果显示高值-高值（H-H）聚集区集中分布于北部首善镇、常兴镇附近,低值-低值（L-L）聚集区主要分布于研究区边界。眉县土地利用生态风险等级整体上呈现逐渐提高的趋势,高风险区主要集中在北部首善镇、常兴镇附近,此区域风险等级提高最为显著,南部生态风险普遍较低,形成北高南低的局面,高风险区、较高风险区面积逐渐扩大。研究结果可为区域生态安全格局构建、土地利用的优化布局提供借鉴。     

基于最小累计阻力模型的生态用地空间布局优化

综合分析生态用地保护重要性与建设用地扩张的经济潜力、耕地保护的政策约束,协调社会经济发展与生态保护的矛盾。运用景观安全格局分析方法,结合最小累计阻力模型,从水资源安全、生物多样性保护、灾害防护和景观游憩4个层面,采用累计修正求和的方式构成高明区重要生态用地空间。其次,以核心型生态用地为生态保护的源,以生态系统服务功能和生态价值当量作为生态保护的阻力,以基本农田保护区作为来自农业生产的阻力,以建设用地开发经济适宜性作为来自建设用地扩张的阻力,综合考虑三者间的平衡。结果表明,综合3种过程的生态重要性分区结果从数量上和空间分布上均与实际情况和规划目标吻合度较高,生态核心区和控制区为实施生态空间保护提供重要依据。     

基于不同种类生态安全的土地利用情景模拟

为解决中国城市化进程中日益严峻的生态和环境问题,合理确定未来土地利用结构和布局是关键,开展不同约束条件下的土地利用情景模拟研究对于科学规划和辅助决策具有重要意义。该文首先采用景观安全格局理论构建了曹妃甸新区综合生态安全格局,然后基于GIS和CA-Markov模型,提出了一种基于生态安全格局的土地利用情景模拟方法,并借助于2005年和2013年2期土地利用遥感解译图对曹妃甸新区生态安全格局保护与无生态保护2种土地利用情景下2021年的土地利用结构和布局进行了预测和模拟,结果显示,曹妃甸新区生态安全格局总面积为1 058.80km2,占区域总面积的53.53%,其中底线生态安全格局面积为312.67km2,占区域总面积的15.81%。生态安全格局保护情景下,底线生态安全格局范围内新增建设用地为0,且总生态安全格局范围内新增建设用地比无生态保护情景减少17.47km2。生态安全格局保护情景下,景观更趋于破碎化,景观的形状更趋复杂,建设用地与生态用地的分布更趋合理。该研究方法和结果可为区域城市规划和生态保护提供技术支撑和决策参考。     

河北省怀来县宜耕未利用地开发适宜性及生态风险评价

未利用地作为重要的耕地后备资源,研究其开发适宜性及开发生态风险是实现土地可持续利用的重要举措,对保障我国粮食安全、实现经济发展和生态文明建设均具有重要意义。在此背景下,以河北省怀来县为例,利用综合指数法对其他草地、裸地和内陆滩涂等未利用土地进行开发适宜性评价及开发生态风险评价,进而解决开发时序之间的权衡问题。研究表明:(1)其他草地宜耕开发可分为3个等级,呈中部高南北低趋势,主要为三级宜耕其他草地,面积为29 027.84hm~2,占全县其他草地面积的59.75%;(2)裸地宜耕开发可分为2个等级,集中分布在县中北部,主要为二级宜耕裸地,面积为1 994.39hm~2,占全县裸地面积的93.35%;(3)内陆滩涂全部为一级适宜性,面积为7 658.19hm2,分布在县中部官厅水库周围;(4)生态风险区可分为5级,呈两端生态风险高中间生态风险低的格局,主要为高生态风险区,面积为20 975.10hm~2;(5)高生态风险区和中高生态风险区应以生态保护为主,中生态风险区尽量不用作第一开发时序用地,低生态风险区和中低生态风险区可用作首选开发用地。     

生态安全格局视角下村庄用地减量地块识别与分区

村庄用地减量地块的科学识别和类型分区是编制村庄规划和建设用地减量规划的基础。该研究以北京市密云区为例,基于土地利用、兴趣点和社会经济统计等多源数据,在构建区域生态安全格局的基础上,从生态安全性、空间稳定性、发展适宜性3个维度,构建村庄用地减量地块识别评价指标体系并对其进行评价,根据评价结果确定减量地块,借助三维魔方图解法对减量地块进行类型划分与分区,并提出减量策略。结果表明：1）密云区生境质量的分布具有明显的区域性聚集分布特征,筛选出生态源地781.65 km2和15条生态廊道,综合构建密云区生态安全格局;2）密云区村庄用地减量地块识别评价分值内部差异较大,空间上呈现出东北高、西南低的特点。通过综合评价法确定密云区减量地块面积789.84 hm2;3）采用三维魔方图解法将村庄用地减量地块划分为近期减量区（生态-空间减量型、生态-发展减量型、空间-发展减量型）、中期减量区（生态安全减量型、空间稳定减量型、发展适宜减量型）、远期减量区（综合减量型）共3区7类减量类型,并对不同类型减量地块提出对应的减量措施。研究结果可以为生态涵养区村庄用地减量地块的识别提供科学依据,并为生态涵养区减量、生态保护和区域可持续发展服务。     

徐州市区的土地利用变化及其生态环境效应

[目的]研究徐州市区的土地利用变化及其生态环境效应,为土地的合理规划以及区域经济与生态环境的平衡提供理论支持和参考依据。[方法]以土地利用转移矩阵和叠加分析为工具,分析徐州市中心城区的土地利用类型的动态变化特征和空间格局演变规律,并通过NDVI和区域生态环境质量指数分析土地利用变化的生态环境效应。[结果]基于多源遥感数据的分类回归树(CART)分类结果,其Kappa系数均大于0.90;整个研究区耕地面积大幅减少,建筑用地迅速增加。郊区较多土地类型转变为建筑用地,在2004—2016年期间,研究区NDVI低值区域逐步扩大,但生态环境质量先由0.323增加为0.360,后下降至0.320。[结论]2004—2016年徐州城市扩张导致耕地大面积较少,景观破碎化加剧,但城市建设过程中绿地面积增加,整体生态环境质量稍有提升。建议进一步加强徐州城区景观格局的合理规划,降低城市化进程给生态环境带来的负面影响。     

基于GIS和几何平均数模型的流域生态安全评估及在各因子中的分异特征——以星云湖流域为例

结合几何平均数模型和GIS技术,选取海拔高程、坡度、土壤侵蚀强度、地质灾害易发性、土地利用类型、植被覆盖度、距自然生态保护区距离、距离建设用地、人口密度和距水源距离10个指标对星云湖流域生态安全进行评价,分析了该区域生态安全的空间分异规律和形成机理。研究表明:星云湖流域平均生态安全指数为2.33,中度安全面积占流域总面积的42.34%,高度安全占22.84%,较低安全占26.43%,不安全面积为32.117km~2,占8.39%,说明流域生态安全总体以中度安全为主,生态系统健康一般;从空间上,流域生态安全较低区主要集中分布于北部、东部和南部以及城市建筑密集区,除了城市建筑密集区受人类干扰较强外,其余地区坡度和地形起伏较大,景观较为破碎,水土流失较为严重且有过地质灾害发生,这些地区是生态保护和建设的重点区域。生态安全等级在综合评价下的结果与单因子评价下的结果存在较大差异,区域生态安全受多重因素的综合影响,单因子评价难以精确全面反映区域生态安全的空间分异规律特征和成因机理,各因子之间存在相互促进和相互抑制的作用关系,流域自然环境要素坡度、水资源环境和水土流失以及人类活动干扰要素土地利用格局、距离建设用地远近等因子是形成流域生态安全格局的主要因素。     

基于生态适宜性的唐县城乡居民点用地优化研究

为促进城乡建设与生态保护协调发展,实现唐县城乡居民点用地合理优化,利用最小累积阻力模型获取生态安全保护分区,运用GeoSOS-FLUS模型预测城乡居民点用地变化,分析未来城乡居民点演变与生态安全格局的互动关系,并从生态保护与建设角度探寻县域城乡居民点生态适宜性空间特征,结合ACO模型进行了唐县城乡居民点空间布局优化。结果表明:(1)唐县整体生态安全值偏低,呈西北低、东南高的空间分异特征;(2)在自然发展情景下,2027年唐县城乡居民点用地总面积增加6.67 km²,城乡居民点空间扩张集中在低生态安全保护区和较低生态安全保护区,未来将对唐县生态安全逐渐产生威胁;(3)城乡居民点生态适宜性分区可划分为高度适宜区、较适宜区、中等适宜区、较不适宜区和不适宜区,分别占唐县总面积的2.83%,15.39%,17.02%,64.76%; 优化后,城乡居民点呈现出向适宜性较高区域迁移的趋势,大部分呈规模集聚分布,城乡居民点布局总体上趋于紧凑。从生态保护与建设角度优化城乡居民点空间布局,更符合生态文明建设和乡村振兴战略背景下城乡居民点的发展要求,可为未来唐县城乡居民点的规划发展提供科学参考。