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。     

基于景观安全格局的城镇建设用地扩张多情景模拟研究——以扬州市为例

城镇建设用地多情景模拟有利于实现土地资源优化配置,保障区域可持续发展。本文以扬州市为例,以2005年、2013年土地利用变更数据为训练数据,借助景观安全格局与ANN-CA模型模拟城镇建设用地扩张趋势,并利用城镇建设用地转移矩阵与景观格局指数分析2013—2020年城镇建设用地模拟结果。研究结果表明:(1)不同情景下的城镇建设用地模拟扩张占用其他景观规模不同,但均占用农村居民点规模最多,其中,惯性发展情景下,模拟新增城镇建设用地以布局在低景观安全格局为主,占用耕地、水域、林地规模较高;基本保障情景下,模拟新增的城镇建设用地主要布局在中景观安全格局区域,较惯性发展情景占用耕地规模增加,占用水域、林地规模减少;与惯性发展情景、基本保障情景相比,最优保护情景下占用耕地规模略高但集中于高景观安全格局区,新增占用水域规模、林地规模降低。(2)不同情景下的景观格局也存在差异,惯性发展情景下,景观格局变化一定程度有利于促进城镇化发展,但不利于耕地机械化生产,影响林地、水域生态服务功能;基本保障情景下,景观格局变化一定程度上有利于城乡社会经济发展,对非人工景观的破坏程度较惯性发展情景降低;最优保护情景下,景观格局变化更有利于区域社会、经济及生态发展。(3)惯性发展情景下,应适当规划生态基础设施,严格划定永久性基本农田;基本保障情景下,应充分发挥景观安全格局的生态底线功能,引导城镇建设用地合理开发与布局;最优保护情景下,可通过存量建设用地挖潜等措施提高土地集约利用水平。     

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。     

福建省天宝岩自然保护区景观生态格局分析及评价

根据景观生态学原理,在RS、GIS软件支持下提取景观斑块的数量、面积、周长等信息,对福建省天宝岩国家级自然保护区的景观生态格局进行分析;并利用层次分析法,选取多样性、稀有性、自然性、代表性、面积适宜性、人类干扰、稳定性等7项指标对该自然保护区进行景观生态评价.结果表明:常绿阔叶林、常绿针叶林和常绿针阔混交林是研究区的主导景观类型且破碎化程度低,植被的保护较完整;居民点的斑块数多,孔隙度最大,对景观类型的形成有主要的影响;景观类型多样性以类型斑块数最大,类型面积最小.福建省天宝岩国家级自然保护区景观生态质量的综合评价指数为0.819,说明该自然保护区的景观生态质量较好.     

基于景观生态安全格局的县域建设用地开发策略研究——以福建省永泰县乡村振兴实践为例

[目的]在景观生态安全保护的基础上提出建设用地分区开发策略,为缓解人地矛盾、协调经济社会生态持续发展,以及乡村振兴战略实施提供科学依据。[方法]以福建省永泰县为例,借助GIS空间分析技术、景观安全格局理论方法,选取地形地貌和土地景观利用类型为主要阻力因子,构建不同安全水平的景观生态安全格局,并获取不同乡镇的生态安全综合得分。此外,结合主成分分析法,以乡镇为评价单元,选取合适的评价因子,获得不同乡镇的经济发展需求能力得分。[结果]综合考虑生态安全格局和经济发展需求能力二者的得分情况,可将研究区土地分为优先、适度、控制和禁止4类建设发展区,并提出建设用地发展方向与开发策略。[结论]基于构建景观生态安全格局的思路方法,弥补了传统空间发展布局仅考虑经济发展而轻视生态保护的缺陷,可广泛应用于研究区的生态保护、空间规划管制以及防止建设用地无序蔓延等方面。     

基于MCR模型的城镇生态安全格局构建和建设用地开发模式

近年来,在中国城市土地开发的顶层设计中越发强调生态空间的重要性,充分识别城市生态安全格局并探讨建设用地空间扩展格局成为划定生态保护红线、确定城市开发边界和"三规合一"空间管制等政策实施的迫切需求。该文以唐山市为例,基于"生态过程—格局"理论和GIS的空间相关性分析、距离分析和叠加分析等方法,从综合水安全、地质灾害预警、生物生境保护、水土保持、游憩安全5个方面,整合构建了底线安全格局、缓冲安全格局和最优安全格局3种不同等级的综合生态安全格局。该文在MCR模型算法引入不同等级"源"的权重系数,以综合生态安全格局为阻力因子,并结合城镇中心的吸引力、主要道路的吸引力和政策调控(区域开发重点)等城镇用地扩展影响因素,得到在不同约束条件下的区域空间扩展阻力面,分别确定了唐山市在"生态安全约束型""经济增长主导型"和"生态与经济并重"3种模式下城镇空间可能的发展范围,经过多方案比较,"生态与经济并重"城镇建设用地空间发展模式是未来城镇健康有序发展的最优模式,这种发展模式既有利于减少大规模、高强度的城镇化和工业化过程所造成的城市发展和环境保护之间的用地冲突,也可为城市用地布局规划和生态红线划定提供科学依据。     

人类活动条件下兰坪县土地利用景观格局及生态系统服务价值

对土地利用景观格局的生态系统服务价值评估,有利于人们认识自然生态系统对人类福祉的重要性。基于兰坪县1996年和2015年两期遥感影像解译数据,居民点数据,采用ArcGIS技术,生态价值评估方法,分析了人类活动对土地利用景观类型变化及生态系统服务价值的影响。结果表明:随着社会经济的发展以及相关政策的出台,林地、耕地以及建设用地等土地利用景格局的变化较大;结合443个居民点以及不同气候带基础数据,得出人类活动主要集中在1 900~3 000 m的温带范围内。人类活动对土地利用景观格局的变化有着重要的影响;20年间兰坪县生态系统服务价值总量增加了44 035.19万元,其中不同生态服务功能的服务价值贡献率由大到小依次为:土壤形成与保护、气体调节、水源涵养、生物多样性保护、气候调节、原材料、废物处理、娱乐文化、食物生产;不同土地利用景观类型生态系统服务价值总量大小排序为:林地 > 耕地 > 水体 > 草地 > 建设用地 > 未利用地。     

连城国家级自然保护区景观格局动态变化分析

景观格局动态变化分析是研究自然保护区生态环境变化的重要依据。以连城自然保护区2000、2010、2017年三期土地覆盖数据为数据源,利用ArcGIS技术,采用生态景观指数法,对保护区生态景观格局进行动态变化分析,结果表明:通过加强生态管理、实施退耕还林等多种保护举措,2000—2017年保护区有林地、草地、耕地景观指数变化较大,景观格局发生了较大的变化,有林地、草地斑块数量增加、斑块面积增大,耕地斑块数量减少、斑块面积缩小,保护区其他景观的指数变化不明显,景观格局相对比较稳定。     

基于景观安全格局的农村居民点用地布局优化

农村居民点用地布局优化不仅是农村土地整治的基础,也是新农村建设和实现美丽乡村的重要路径。该文以江苏省宜兴市为例,根据其经济发达、生态环境优越以及风景名胜众多的特点以及农村居民点用地特征,运用景观安全格局理论和最小累积阻力模型相结合的方法,分别从水土保持、生物多样性保护和风景名胜保护三方面构建单一景观安全格局,进而建立宜兴市农村居民点用地布局综合景观安全格局。通过与宜兴市农村居民点用地的叠加分析,针对不同景观安全水平的农村居民点提出不同的布局优化方向,将宜兴市农村居民点用地划分为优先整治型、限制扩展型、适度建设型、重点发展型4种类型,分析各类型现状特征并提出优化方案。研究结果强调农村居民点用地布局工作中生态环境和景观保护优先的思想,不仅为当地新农村建设提供理论支撑,而且为相关规划制定提供参考。     

福州市生态用地保护格局的优化途径

[目的]从景观格局的角度提出思路与方法以实现福州市生态用地的合理保护及布局优化,为统筹解决城市扩张与生态环境矛盾提供科学依据。[方法]通过生态重要性评价提取核心生态用地,运用构建生态安全格局的方法划定生态用地保护分区,并将分区方案与现行的生态保护红线方案进行对比分析。[结果]福州市核心生态用地类型以林地和水域为主,呈现出沿海—内陆分异的空间分布特征;与生态红线相比,生态用地核心区的优势在于景观破碎化程度低、聚集度指数更高,且整体景观的连通性较好,有利于生态系统最大化发挥其功能及效应。[结论]基于构建生态安全格局的思路方法对于落实区域关键性生态用地的保护更加科学合理,可对现有的生态红线划定形成有效的补充与完善,是优化生态用地保护格局、实现生态用地保护目标的有效途径。     

鹞落坪自然保护区土地利用动态格局研究

[目的]分析1994—2017年鹞落坪自然保护区土地利用格局变化特征,揭示退耕还林、生态旅游等对保护区土地格局变化的影响,为保护区林地保护与利用提供依据。[方法]以1994,2002,2012和2017年4期LandsatTM/ETM~+/OLI遥感影像为数据源,采用监督分类提取研究区土地利用信息,并建立转移矩阵,分析保护区20 a间土地利用格局动态变化及其转移特点。[结果] 1994—2017年保护区内土地利用结构发生了较为明显的变化,林地、居民地和园地面积都有不同程度的增加,而耕地显著减少。土地利用类型主要转移方向为耕地转化为园地、林地和居民地,小部分林地转化为居民地。1994—2002年区内林地面积大幅度增加,耕地面积大量减少;2002—2012年居民地呈现出扩张的趋势,园地面积大幅度增加,耕地面积则有所减少;2012—2017年区内土地利用转化量相对较小,居民地、林地以及园地面积小幅度增加,耕地面积相对减少。[结论]保护区土地利用格局变化是退耕还林、茶业发展和旅游开发共同作用的结果。退耕还林导致耕地面积减少,林地和园地面积增加;旅游开发导致居民用地面积增加。     

基于地形特征分异的土地利用分布研究--以珠穆朗玛峰国家级自然保护区为例

为了协调地形特征显著区域的土地利用与生态保护活动,以珠穆朗玛峰国家级自然保护区为例,利用DEM和Landsat OLI数据,研究土地利用在高程、坡度和地形位级上的分布指数,并构建土地利用垂直带谱,进而分析了研究区2017年基于地形特征分异的土地利用分布特点和规律。结果表明:各高程级上地类表现出垂直分布规律,由低到高各主导地类表现为林地、耕地、建设用地-耕地、水域、建设用地-草地、水域、裸地-草地、裸地、冰川及永久积雪-冰川及永久积雪;各坡度级上地类分布较为复杂,随坡度级升高,分布着耕地、水域、建设用地-耕地、草地、裸地、建设用地-耕地、草地、林地、裸地、冰川及永久积雪、建设用地-草地、林地、裸地、冰川及永久积雪-草地、林地、冰川及永久积雪;各地形位级的地类分布呈现出层级性,随地形位级增加,主导地类基本分布规律为水域-耕地、建设用地-耕地、草地、裸地-林地、草地、冰川及永久积雪-林地、冰川及永久积雪。研究区土地利用受地形因子影响较大,不同地形级别上的土地利用以自然地类为主导,分布格局相对稳定,但高原土地利用活动对土地利用结构的形成也产生着深远影响。     

基于景观生态安全格局的成都平原与龙门山脉过渡带土地资源开发利用

[目的]基于景观生态安全格局的土地利用研究,为缓解人地矛盾、经济发展与生态保护提供科学依据。[方法]以成都平原与龙门山脉过渡带的四川省绵竹市为例,基于遥感和GIS技术,在提取和分析20a来土地利用变化及其地形因子响应基础上,以生态用地保护为目标,选取地形和土地覆盖类型为阻力因子,应用最小累计阻力模型构建景观生态安全格局。通过与土地资源现状的叠加,对不同景观安全水平的土地资源进行划分。[结果]研究区土地资源分为优先开发、适度开发、限制开发、禁止开发等4种类型,其面积分别达7 218.39,17 974.75,21 545.39,77 791.46hm2,并分析各类型土地利用特征,提出了相应的土地资源开发利用规划。[结论]基于景观生态格局理论与方法,提出的不同生态安全水平的土地用地规划,有利于区域生态安全保护和土地资源持续性利用。     

景观指数在景观格局描述中的应用——以鞍山大麦科湿地自然保护区为例

以鞍山大麦科湿地自然保护区为例,对景观格局的景观指数描述方法进行了探讨。景观指数是指能够浓缩景观信息,反映其结构组成和空间配置某些方面特征的简单定量指标。景观格局特征可以在三个层次上分析,相应地景观格局指数亦可分为三个水平,即斑块水平指数、斑块类型水平指数以及景观水平指数。当前,用于描述景观格局的许多景观指数不满足相互独立的统计性质,因而说服力不强。选取了典型性的四种指数对景观格局进行了勾画。结果表明,实际应用中只用少量指数即可完全满足格局分析的需要,反映出研究区景观格局的特点。     

基于RS和GIS额尔古纳国家自然保护区景观多样性定量分析

以SPOT 4遥感影像和林相图为主要数据源,RS和GIS软件为数据分析平台,借助景观生态学的理论和方法,对额尔古纳国家级自然保护区景观多样性及其空间特征进行定量分析.结果表明:保护区呈现以针阔混交林、针叶林和阔叶林为主体的交错景观格局,其它景观类型呈补丁状镶嵌之中;处于演替前期的森林类型(山杨和白桦林等)的斑块形状构图复杂,破碎化程度较高,景观异质性高,处于演替后期的森林类型(落叶松林等)则刚好相反;景观多样性指数为1.2593,景观总体的异质性较低,景观生态结构呈现出不合理性和简单化.研究成果可为该自然保护区生物多样性保护、建设管理和景观规划等提供理论依据和科学基础.     

基于景观格局指数的天津市蓟州区耕地细碎化评价与预测

[目的] 评价与预测耕地细碎化程度,为缓解蓟州区耕地细碎化问题提供借鉴。[方法] 采用评价指标体系构建、因子分析赋权等方式对2000—2020年耕地细碎化时空演变特征进行分析,基于CA-Markov模型得到的2025年土地利用数据,评价、预测未来耕地细碎化发展,并对多年耕地评价结果进行空间自相关分析,由此判断耕地细碎化水平空间分布特征。[结果] ①2000—2005年,耕地细碎化呈现出由南部平原向北部山地递增的态势;②2005—2020年,南部细碎化加深程度较北部更为明显;③2025年蓟州区18个乡镇耕地细碎化均有不同程度的缓解,但总体来看,北部耕地细碎化程度仍比南部严重;④2000—2025年蓟州南部乡镇耕地细碎化持续保持低—低集聚特征,偶有高—低型出现,蓟州北部于桥水库周边乡镇除2020年出现了低—高集聚特征外,其余年份呈现出高—高集聚的空间分布特征。[结论] 天津市蓟州区耕地细碎化时空演变特征明显,其量化结果存在集聚性规律,应进行南北分治与重点引导。     

基于物元模型的苏南地区土地生态安全评价

运用物元模型对江苏省苏南地区5个城市的土地生态安全进行了评价,结合区域特征分析苏南5市的土地生态安全随时间变化的趋势及其影响因素的区域差异,进而从总体上评价了苏南5市的土地生态安全动态变化。结果表明:(1)经济因素是促进苏南5市土地生态安全的主导因素,抑制因素表现出明显的区域差异,农药的使用严重威胁无锡、常州、苏州和镇江市的土地生态安全工业废气排放显著抑制南京市的土地生态安全,工业废水排放对苏州和无锡地区带来一定影响人口密度对苏南5市的影响也不尽相同。(2)总体来说,苏南5市的土地生态安全从2003年到2009年以稳步发展和跳跃式发展两种方式向较高等级转化,南京、常州和镇江地区的土地生态安全存在进一步优化的空间。     

云南省老山自然保护区地貌特征及其对土地利用类型分布的影响

[目的] 研究云南省老山自然保护区的地貌特征及其对土地利用的影响,为该区及类似保护区资源环境管理和生物多样性保护提供支撑。[方法] 以滇东南老山自然保护区为例,基于12.5 m分辨率的DEM数据,将野外地质地貌调查与数字地形分析相结合,选择海拔、起伏度、坡度、坡向、面积—高程积分、地形剖面等揭示该区地貌特征,选择地形位指数、分布指数等定量化指标探讨地貌特征对土地利用类型的影响。[结果] ①保护区共有3个山地海拔类型、6个坡度等级、6个基本地貌类型和具有南北差异的坡向分布特征,这些地形因子进一步在碳酸盐岩和花岗岩等岩性基础上发生分异。②在地形因子和构造、岩性综合作用下,保护区内各子流域的面积—高程积分值在0.279～0.763,平均值为0.501,保护区整体处于地貌演化的壮年早期阶段,在子流域尺度上则表现出幼年期、壮年期和老年期地貌多样共存的空间格局。③随着海拔、坡度和地形位指数梯度的增大以及坡向由阳坡向阴坡的转变,以人为因素占主导的土地利用类型逐渐丧失优势地位,进而被以自然过程为主导的土地利用类型所替代。[结论] 独特的地貌空间格局特征和丰富的生境类型既是保护区生物多样性的重要支撑,也是土地利用类型空间配置形成的重要原因。