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。     

基于生态保护红线的生态安全格局构建与国土空间修复分区

国土空间生态修复分区有助于针对生态服务、农业生产、居民生活等功能分类施策,具有提高生境质量、保障区域生态安全、促进区域可持续发展的重要作用。该研究以福建省三明市为研究区,采用生态保护红线划定方法全域识别生态源地,构建生态源地扩展阻力评价体系,采用最小累积阻力模型判别生态廊道和生态节点,提取生态断裂点,从而构建三明市生态安全格局。根据生态安全等级划分和“三生空间”范围界定,进行生态修复分区,并提出针对性生态修复和保护建议。研究结果：1）三明市生态源地共有34 处,面积2185.44 km²,约占三明市国土面积9.5 %,围绕中部盆地分布于周边丘陵山地,北部为密集区。2）判别重要生态廊道和一般生态廊道分别为12 和70 条,提取重要生态节点和一般生态节点分别为30 和47 个,提取生态断裂点66 个。三明市生态安全格局完整,生态安全水平总体较高,但南部地区廊道稀疏却断裂点密集,网络连通性较低。3）划分生态安全等级、叠加“三生空间”范围,将三明市划分成核心重点区（16.6 %）、监测预警区（25.06 %）、缓冲过渡区（35.29 %）、保育防护区（23.06 %）四大类12类生态修复小区。在此基础上,针对不同修复分区提出生态防护建议,以期达到南方丘陵地区维护区域生态安全、实现城市高质量发展的目标。     

基于MCR和重力模型的县域生态安全格局构建——以福建省永春县为例

[目的] 构建具有区域特色的生态安全格局,为生态环境的保护及县域尺度下的生态安全格局构建和分区管理提供科学参考。[方法] 以福建省永春县为研究对象,参考《生态保护红线划定指南》,选取水土保持、水源涵养、生物多样性保护及对永春县生态具有重要作用的林业保护共4项指标进行定量评估,以识别源地;利用最小累计阻力模型(minimal cumulative resistance, MCR)和重力模型的方法,构建生态廊道并对廊道的重要性进行分级评价,提取生态节点,构建永春县生态安全格局。[结果] 识别出的永春县生态源地共11块,总面积为64.8 km²,占区域总面积的4.45%;构建了55条生态廊道和27个生态节点,其中重要廊道25条,次要廊道30条,集中在中部和东部地区呈网状分布。[结论] 依据生态源地识别和廊道划分结果,构建了永春县以源地为核心,廊道为网络,生态节点为重点的生态安全格局框架,生态源地间相互作用强度差异明显,中部地区源地分布密度和生态廊道稳定性大于西部地区,应作为重点保护区域。     

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。     

基于生态系统服务价值评价的忻州市生态安全格局构建

[目的]准确识别生态保护的重要节点和区域,进而合理布局及建设生态廊道,维护生态系统可持续发展。[方法]以忻州市为例,基于生态源地-阻力面-生态网络的生态安全格局构建方法,通过生态系统服务价值评价及形态学空间学格局分析方法(MSPA)识别生态源地;基于熵权法和多阻力因子构建阻力面;运用电路理论模拟分析生态廊道和生态节点,确定生态修复的一些关键区域。[结果](1)研究区内含有生态源地59处,总面积为2 355 km²,呈现出东部集中,中西部分散的空间分布格局。(2)研究区共有生态廊道100条左右(总长度为1 637.58 km),生态夹点111处(总面积为3.16 km²)以及生态障碍点83处(总面积为48.7 km²),生态廊道按其重要程度呈现自内向外的环形分布,而生态夹点则主要散布在生态源区和廊道相互毗邻的区域。[结论]生态安全格局能够有效识别生态廊道以及生态修复的重要区域。在生态保护与恢复中,应将“保护廊道、修复夹点区域、剔除和完善障碍区域”作为总体治理策略。     

基于生态保护重要性的江西省瑞金市生态安全格局构建

[目的]在国土空间规划背景下,构建合理的生态安全格局,为优化县域国土开发格局以及推进城市生态文明建设提供参考。[方法]参考双评价工作指南,从生态系统服务功能重要性与生态脆弱性角度对江西省瑞金市进行生态保护重要性评价,从而识别生态源地,结合瑞金市的实际情况选取合适阻力因子建立阻力面,利用最小累计阻力模型识别生态廊道,综合构建瑞金市生态安全格局。[结果]通过生态保护重要性评价识别的瑞金市生态源地面积为1562.296 km²,占研究区面积的64%,通过乡行政界限修正提取出13个生态结点,以此为基础识别廊道21条,廊道总长度共计875.94 km,综合构建呈“一网三区”的瑞金市生态安全格局。[结论]通过生态保护重要性评价构建的瑞金市生态安全格局满足政策规划需求,可为瑞金市及类似城市国土开发格局优化与生态文明建设提供可行的参考方法。     

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。     

基于生态安全格局的国土空间生态修复关键区域定量识别——以贵州省为例

为揭示贵州省生态安全格局空间分布特征并识别其国土空间生态修复关键区域,通过生态敏感性评价结合自然保护地识别生态源地,基于最小累积阻力模型和电路理论提取生态廊道,构建生态安全格局后由电流密度诊断生态障碍区并制定生态修复策略。结果表明:(1)研究区识别生态源地26 017.90 km²,其中大型生境斑块主要分布在贵州省东部; 生态阻力面呈“西聚集东分散,由市中心向外扩散”的特征。(2)构建了生态廊道1 414条,长34 765.84 km,主要分布在河流廊道、林地丰富和较平坦地区。(3)诊断出生态障碍区1 374处,面积3 903.04 km²,集中分布在研究区西部及西北部,其他区域较零散,主要为耕地和林地。(4)基于构建的生态安全格局,强化生态源地保护,修复生态障碍区且对不同生态景观提出具有针对性的修复策略并联动各类各级修复工程。研究可为贵州省生态安全格局优化提供理论指导,为国土空间生态保护修复提供参考。     

基于MCR模型的江西省抚州市生态安全格局构建

[目的]开展城市生态安全格局构建和主要生态廊道识别研究,为城市国土空间规划中生态格局的优化提供科学参考。[方法]以江西省抚州市为研究区,选取土地利用因子,水土保持功能重要性以及生态敏感性等多种因子构建最小累积阻力模型,依据生物多样性维护功能重要性评价、全域水文分析、生态保护红线以及自然保护地识别生态源地,依托MCR模型和ArcGIS中的空间分析工具开展研究。[结果](1)抚州市整体生态环境良好,水土保持功能极重要性区所占比例为49.97%,主要集中在抚州市中部地区,以黎川县、乐安县、宜黄县和南丰县为主;抚州市生态敏感性极重要区所占比例为1.39%;(2)生态源地面积3302.34 km~2,所占比例为17.57%,以抚州市东部和西南部为主;(3)以全域的生态要素和地形地貌等为基底,抚州市呈现出“一轴、两屏、多廊、多节点”的生态安全格局。[结论]结合生态源地、生态廊道和生态节点,形成完整、系统的生态保护格局和开敞空间网络体系,维护抚州市生态安全和生物多样性。     

基于电路理论的特大山地城市生态安全格局构建--以重庆市都市区为例

为保障山地城市区域生态安全和实现可持续发展,以重庆市都市区为研究区,采用2018年土地利用现状数据和遥感数据,构建了生态服务重要性与生态敏感性评价体系,通过粒度反推法测算最优条件的栅格粒度,从而综合确定生态源地;以坡度、起伏度、土地利用类型确定阻力值,采用电路理论构建生态廊道,最终形成了重庆市都市区生态安全格局。结果表明:(1)200粒度下连通性最优,此粒度下的生态源地面积为1616.98 km²,占研究区总面积的29.76%,在空间分布上呈现六纵分布态势。(2)生态源地之间存在生态廊道共计29条,关键廊道22条,总长度约为50.83 km,潜在廊道7条,总长度约为108.21 km。(3)生态源地与生态廊道构成了“一圈两带两中心”的生态安全格局。可见,必要的设置生态提升带,切实保护了区域内的生态空间。     

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。     

基于生态评价与电路理论的生态安全格局构建及关键区域识别——以安徽省为例

[目的] 构建安徽省生态安全格局,识别生态修复关键区域,以期筑牢城市发展的生态基底,为该省国土空间生态修复提供科学依据。[方法] 运用InVEST模型及MCR模型从生态系统供给侧与内部响应侧展开评价识别生态源地,利用夜间灯光数据修正阻力面,基于电路理论构建安徽省生态安全格局,识别生态夹点与生态障碍点,根据空间分异与地类特征提出差异化修复维育措施。[结果] ①安徽省共计53块生态源地斑块,面积合计4.22×10⁴ km²,占安徽省总面积的30.50%,其中南部源地集中成片生态价值高,北部较为分散生态价值低。②生态安全格局构建生态廊道共有95条,基于景观连通性分析,筛选出68条关键廊道,26条重要廊道及1条一般廊道。③共识别生态夹点119处,面积达412.45 km²,生态障碍点46处,面积达423.20 km²。④生态夹点及零星障碍点以自然维育为主,大型生态障碍点人工修复及自然恢复两措并举。[结论] 借助生态评价以及电路理论开展构建的生态安全格局更符合物种运动的真实规律,可有效识别生态修复关键区域及其分布特征。     

利用OWA和电路模型优化黄河流域甘肃段生态安全格局

从生态系统服务视角出发优化生态安全格局,对于维护区域生态安全格局,确保经济社会稳定发展意义重大,但现有研究缺乏对多种生态系统服务之间权衡情景下生态系统状况的认知。该研究以黄河流域甘肃段为研究单元,在测度2019年食物供给、碳固定、产水量、土壤保持及生境质量5种典型生态系统服务的基础上,利用有序加权平均(Ordered Weighted Averaging,OWA)模型识别出生态系统服务权衡度最高的优先保护区作为生态源地,利用最小累积阻力模型和电路模型识别生态廊道和战略点区域,进行生态安全格局构建与优化。结果表明:黄河流域甘肃段生态源地斑块共计169个,总面积27 460.56 km2,约占研究区总面积的19.2%。5种生态系统服务之间在全流域尺度下呈现出协同关系,甘南高原、陇中、陇东黄土高原由于受地形气候和植被覆盖以及人类活动的影响,生态系统服务差异显著。利用电路模型提取得到441条生态廊道,总体呈网状分布,贯穿东西,识别出生态节点49个。提出构建"四轴、六区、多中心"的黄河流域甘肃段生态安全空间布局优化体系,形成功能化、网络化的区域生态空间优化结构。     

基于生态安全格局的环鄱阳湖城市群生态修复关键区域识别及修复策略

为维护生态系统的整体平衡及实现受损生态系统的可持续发展,以环鄱阳湖城市群为例,通过生态服务功能重要性和生态敏感性评价确定生态源地,运用最小累积阻力模型和电路理论提取生态廊道,基于“点—线—网”模式构建生态安全格局,通过识别网中的生态“夹点”、生态障碍点等,确定了环鄱阳湖城市群生态修复关键区域。结果表明：(1)环鄱阳湖城市群生态源地面积共1.24×10⁴km²,主要分布在西部九岭山区、东南部武夷山区以及东北部怀玉山区等区域,地类以林地为主,生态廊道共364条,总长7 640.24 km,呈现中部稀疏、四周密集的空间特征;(2)基于生态安全格局构建,识别环鄱阳湖城市群生态保护修复关键区域包括31处生态“夹点”区域、23处生态障碍点区域,破碎空间面积6 053.39 km²。综上,源地和廊道的分布呈现东西部密集,中部稀疏的特征,借助生态安全格局和电路理论识别的“夹点”与障碍点更符合物种运动的真实规律,可见格局构建能够有效地识别生态修复关键区域。     

甘肃省土地沙化敏感性及生态空间网络优化

[目的] 从宏观视角探究甘肃省沙化土地的生态修复策略,为区域的生态空间网络构建及优化提供基础。[方法] 将土地沙化敏感性指标与生态网络相结合,通过度中心性和介数中心性分析,筛选敏感性较高地区的节点并对其增边优化,最后通过增边前后鲁棒性的对比,验证优化结果。[结果] ①甘肃省土地沙化敏感性呈现由西北逐渐向东南依次降低的空间格局,西北地区土地沙化情况严重。②甘肃省东南地区生态源地与廊道密集而西北地区的源地和廊道稀少,表明西北地区生态网络连通性差,生态本底有待加强。③增边优化后的生态网络节点鲁棒性和连接鲁棒性有明显的提升,网络边的鲁棒性略有提升但不明显。[结论] 通过增边优化策略可以提高甘肃省生态空间网络的稳定性,并提高生态自我恢复能力,但模拟出的生态修复路径可能由于地理条件限制,无法进行适宜的改造或建设廊道的实际成本很大,应结合实际情况具体考虑。     

基于MCR模型的内蒙古鄂托克旗生态廊道构建

[目的] 构建内蒙古鄂托克旗的生态廊道，提升生态系统质量和稳定性，提供生物迁徙的路径，促进不同栖息地之间的物种交流，为鄂托克旗生态廊道建设工程的科学实施和保护生物多样性提供理论依据。[方法] 以鄂托克旗作为研究区，利用生态敏感性评价和生态系统服务价值分析的综合结果确定生态源地，采用最小累积阻力模型（MCR）和最小成本路径的方法，对生态廊道进行构建研究。[结果] ①鄂托克旗生态敏感性程度较强，极度、高度敏感区面积占全旗41.31%，主要分布于西北部蒙西镇和棋盘井镇交界区；②生态系统服务价值总体状况较差，绝大部分地区处于中低值区，低、中值区面积占全旗95.37%；③构建了鄂托克旗生态廊道体系，生态廊道与生态源地大致构成了一个环形闭合区域，重要廊道总长721 km，一般廊道总长803 km。[结论] 整体来看，鄂托克旗生态源地分散于东西两侧，布隆嘎查和察汗淖尔嘎查源地起到了沟通东西物质能量交流的桥梁作用，为保证研究区整体连通性，加强这些源地的保护显得特别重要。     

结合空间句法的流域生态网络构建——以滇池流域为例

[目的]识别滇池生态廊道并识别生态节点及障碍点,进而优化流域生态网络,为滇池流域生态迁徙廊道维护和提升生态功能提供借鉴。[方法]以滇池流域为例,结合MSPA和电路理论识别研究区内的生态源地以及夹点、障碍区并构建生态网络,同时引入空间句法量化道路网对电阻力面进行优化,并与优化后电阻力面以及生态网络进行对比探究道路网对生态网络的影响。[结果](1)研究区整体生态源地面积比例相对较高,提取17处生态源地面积101 248 hm²占研究区总面积的34.7%,主要位于北部山地以及中部环滇池区;(2)优化后的电阻力面高阻力区由四周向主城区转移,并且廊道由35条增加至41条,总长度由185.9 km增加至216.2 km,网络闭合度、连接度、连通率分别提高0.20,0.35,0.13;(3)通过廊道宽度阈值分析将廊道宽度确定为600 m,并提取生态夹点15 116 hm²和生态障碍区71 875 hm²共同组成滇池流域生态安全网络。[结论]滇池流域生态斑块形体破碎化明显,其分布呈现出北部生态源地密集、南部稀疏的特点。高等级、流量大的道...     

基于MSPA和MCR模型的海岛型城市生态网络构建——以福建省平潭岛为例

为解决快速发展导致的生态环境问题,探究平衡海岛型城市发展与生态保护的有效途径,以福建省平潭岛为研究区,采用形态学空间格局分析模型(MSPA)、最小累积阻力模型(MCR)和重力模型构建平潭岛生态网络,通过构建踏脚石斑块对生态网络进行优化。结果表明：(1)初步构建的生态网络包括20个重要生态源地和190条生态廊道,重要生态源地主要分布在西部和东北部,生态廊道在中部和南部地区分布较少。(2)阻力较大的地区主要分布在平潭县城及研究区南部和中部。这些地区几乎都是建成区,很大程度上阻碍了生态系统的流动,导致研究区生态网络体系不完整。(3)增加了8个踏脚石斑块作为补充重要生态源地,同时也新增加188条生态廊道,以实现生态网络的优化。(4)优化后的生态网络连通性提高,网络闭合指数(α指数)、网络连接度指数(β指数)和网络连通率指数(γ指数)分别增加了1.99,4,1.33。研究能够阐明构建踏脚石在海岛型城市生态网络完善中的实践路径,并为平潭岛未来生态规划及城市健康发展提供有效的理论支撑,同时也为其他海岛型城市的生态保护和优化提供参考。     

基于城市POIs大数据与电路理论的东莞市生态网络构建与评估

[目的] 以构建广东省东莞市生态网络格局为目标,评估生态廊道重要性以及识别生态廊道夹点、障碍点,确定生态保护修复的关键区域,提出相应生态修复策略,为后续相关国土空间规划与相关专项规划的编制和调整提供科学依据。[方法] 基于传统的“生态源识别—建立阻力面—提取生态廊道”研究思路,加入城市大数据兴趣点（points of interest,POIs）,弥补生态源地识别与阻力面构建精度不足的问题,再通过电路理论识别区域生态廊道与生态夹点、障碍点,从而构建东莞市整体生态网络格局。[结果] ①共识别生态源29处,占研究区面积20.45%,主要位于东莞市南部片区; ②共生成生态廊道74条,其中潜在生态廊道12条,水乡片区以及市域边缘区生态廊道需要重点关注与保护。[结论] 东莞市南部生态条件较好,生态源地较为集中,但城市边缘区以及北部水乡片区生态夹点与障碍点较多,需要进行重点生态修复与维护。