基于多场景模型的沙漠-绿洲交错带林草生态网络模拟

沙漠的迅速扩张对生态脆弱地区的社会经济和环境构成了巨大威胁。选取位于沙漠绿洲地区的内蒙古自治区巴彦淖尔市磴口县作为研究区,以遥感影像数据和DEM数据为基础,设置11种发展策略,利用引力模型和MCR模型构建了森林-草地生态网络(FG生态网络)多场景仿真模型,提取出不同发展策略下的生态网络,并利用复杂网络理论分析了11种发展策略中网络的拓扑结构和统计特征。结果表明,发展策略的不同会造成不同的生态基质,本文构建的模型可以模拟受基质变化影响的斑块之间的相互作用。随着发展策略中经济发展的比重增加,研究区内连接生态斑块的生态网络逐渐遭到破坏,部分生态斑块之间的连接方式发生了变化,并且网络连通性和核数、平均节点连接数等指标呈下降趋势。(0. 9,0. 1)发展策略中网络密度略有增加,而其他策略中网络密度随经济发展比重的增加而逐渐减小。经济发展不一定导致该地区生态环境恶化,在现有自然条件下,研究区仍有经济发展空间,但发展空间有限。识别出36个关键生态节点,识别出研究区骨架廊道总长度为1 236. 89 km。建议加强关键生态节点、骨架廊道的生态建设与保护,实行较严格的生态管控措施。     

基于复杂网络分析法的空间生态网络结构研究

以荒漠绿洲区典型县域磴口县为研究区,将复杂网络分析方法中的点格局分析方法、网络骨架的提取算法和空间结构鲁棒性指标根据实际空间生态网络的特点进行改造,对研究区的空间复杂生态网络的结构进行分析。研究结果表明:7种类型的生态源地节点在较小尺度下均呈现聚集的空间分布格局,随着尺度的增大,逐渐呈现随机分布,最后呈现均匀分布,这种分布特征保证了小尺度和大尺度上生态网络的稳定。水网廊道的密度范围为0~1.46,路网廊道的密度范围为0~2.27,改造Kruskal算法识别出的骨架廊道符合实际情况。现状生态网络初始的连接鲁棒性仅为0.73,优化后生态网络的连接鲁棒性达到1。经过生态节点布局优化后的生态网络节点和边的抗打击破坏能力、恢复能力增强。     

基于EnKF-MCRP模型的生态用地扩张模拟研究

以生态脆弱区典型县域磴口县为研究区,基于2002、2007、2012、2015年4期遥感影像解译数据,将数据同化技术引入生态源地的变化模拟中,考虑生态障碍和生态阻力构建En KF-MCRP模型,进行磴口县生态用地的变化模拟。结果表明,引入数据同化技术的En KF-CA/Markov模型的模拟总精度达到82.4%,数据同化能够减少误差的积累。根据扩展能力磴口县生态源地共分为5个等级,其中3、4、5级生态源地的空间布局形成东北-西南、西北-西南的沙漠化防护格局。引入生态源地变化的En KF-MCRP模型的生态用地扩张模拟精度最高,生态用地面积与空间布局最接近实际情况,方差达到0.4。此研究可为当前以及未来的生态用地规划和管理提供科学根据。     

基于BCBS模型的生态节点布局优化

以生态脆弱区典型县域磴口县为研究区,基于2015年遥感影像解译数据,构建MCR-P模型提取县域尺度生态源地、廊道和节点,将Voronoi图模型引入到生态节点布局研究中,构建泰森盲区形心优化模型(BCBS模型),进行生态节点布局优化。结果表明,磴口县共能提取出391块生态源地节点和667个潜在生态节点,其中需优化节点182个。优化后生态节点的覆盖率达到87.79%,较现状生态节点覆盖率提升了22.56%。节点分布均匀性降低至0.397 8,节点空间分布更加均匀。优化后节点构成的泰森多边形盲区的面积减小了48 446 hm2,且节点覆盖圆空间结构连片化,优化后生态网络结构更为稳定。     

基于MAS-LCM的沙漠化空间模拟方法研究

以干旱区典型城市磴口县为研究区,利用1995—2015年每隔5年的Landsat TM影像通过遥感解译获取研究区20年的各等级沙漠化空间分布,利用GIS空间分析和重心迁移模型分析沙漠化景观时空变化趋势。并以2010年沙漠化分类数据为基期年数据,利用Logistic元胞自动机(Cellular automata-Markov,CA-Markov)模型(简称LCM)并引入多智能体系统(Multi-agent system,MAS)模型修正转移规则,预测2015年沙漠化分类情况及其空间分布格局。研究结果表明:磴口县20年间重度及极重度沙漠化面积减小,轻度沙漠化景观面积逐渐增大,其中2015年的非沙漠化景观达到37.09%,各类型沙漠化重心远离磴口县城,呈现良好态势。引入MAS模型的CA-Markov预测模型能够显著提升模型的模拟精度,所预测的2015年数据结果 Kappa系数达到0.62,高于CA-Markov模型模拟结果,能较好预测干旱区沙漠化分布情况,为沙漠化监管与治理提供了技术支持。     

荒漠绿洲交错区生态空间网络粒度效应研究

以乌兰布和沙漠东北缘磴口县为研究区，针对县域生态空间网络的粒度效应开展研究。结果表明，空间粒度的变化对生态空间网络的空间结构、拓扑结构以及生态源地的面积与空间分布均具有明显的影响，而生态阻力的粒度效应并不明显。随着空间粒度的不断增大，生态源地的面积产生了明显的波动并且变得越发破碎；生态空间网络长度经历了从增加到减少的变化，其空间分布由最初的不断密集再到逐渐稀疏；生态空间网络的各项拓扑结构指数变化较为明显，随着空间粒度的不断升高，网络的度分布愈发集中，同配性、层次性、模块化增强，网络的不均匀性不断提升，连接性不断降低，总体向更加不稳定的方向变化。     

基于改进力导向模型的生态节点布局优化

在西北干旱半干旱生态脆弱区,构建生态网络可以连接破碎的生境斑块,提高景观之间的连通性。而生态节点的布局优化能够降低能量损耗,增加稳定性,对维持区域生态环境安全稳定具有重要意义。以生态脆弱区典型县域磴口县为研究区,在现有生态网络基础上,改进了HV算法的力导向(force-directed)模型,通过优化生态节点的布局对生态网络进行优化。研究结果表明,在磴口县选取的局部研究区内,与HV算法相比,改进force-directed模型优化的生态节点布局覆盖率达到90.79%,提升了4.08个百分点;平均聚类系数升高至0.071,是未改进HV算法的1.4倍;分布均匀度降低至2.629,比未改进HV算法降低了0.629。通过模型优化使得网络结构清晰、生态节点布局均匀,节点覆盖率更高,表明优化后生态网络结构更为稳定。     

基于MCR-FLUS-Markov模型的区域国土空间格局优化

以滇中城市群为例,将GIS技术和MCR-FLUS-Markov模型应用于国土空间格局优化配置研究中,提出一种基于生态安全格局的国土空间格局优化配置方法,在生活空间扩张情景、生产空间开发情景、生态空间保护情景和综合优化情景4种模式下,对2030年国土空间结构布局情况进行预测,最终形成“生活-生产-生态空间”协调下的滇中城市群国土空间格局优化分区。结果表明：以生态保护红线作为生态源地,以城镇用地和农村居民点用地作为生活空间扩张源,选取9个阻力因子,采用MCR模型和累积耗费距离模型构建城市群生态安全格局,形成生态空间保护核心区、生态空间保护边缘区、生产空间开发重点区、生产空间开发边缘区和生活空间扩张集中区5个生态安全格局功能分区;以生态功能分区作为约束条件,通过MCR-FLUS-Markov模型模拟得到滇中城市群2030年3种情景下“生活-生产-生态空间”优化配置结果。生活空间扩张情景考虑了生活需要及政策指导下以生活空间扩张建设为主导的三生空间数量及结构的发展方向;在生产空间开发情景下,生活空间扩张规模得到一定控制,开发了部分生态空间潜力;在生态空间保护情景下,生产空间面积少量减小,生活空间面积少量增加。根据国土空间的主导功能及多功能性,滇中城市群2030年综合情景方案下的“生活-生产-生态空间”优化布局划分为生活空间、生产空间、生态空间、生活-生产空间、生活-生态空间、生产-生态空间和生活-生产-生态空间7大类,以生产-生态空间面积最小,生态空间面积最大,并结合城市群各县域发展特点提出了各空间类型的生活、生产开发建设和生态保护的重点及方向。研究认为,基于“生活-生产-生态空间”协调的综合情景方案更为合理,其他3种情景方案可为综合情景方案的实施进行补充和调整。     

基于MCR-ANN-CA模型的包头市生态用地演变模拟

以内蒙古自治区包头市为研究区,耦合最小累积阻力(MCR)模型、人工神经网络(ANN)和元胞自动机(CA)构建MCR-ANN-CA模型。利用MCR模型量化包头市各用地类型演变为生态用地时的阻力,构建CA适宜性规则;利用ANN模型提取CA邻域转换规则,基于包头市2006、2011年土地利用数据及归一化植被指数(NDVI)、高程、坡度、水体距离、人口密度多项数据,对2016年生态用地演变情景进行模拟,以2016年实际生态用地分布为参照,将该模型模拟结果与CA-Markov模型的模拟结果进行对比(以2016年实际景观分布为参照),结果显示,两种模型模拟结果的卡帕一致性指数(Kappa index of agreement,KIA)分别为0. 89和0. 87,相对误差分别为3. 10%和5. 31%,MCR-ANN-CA模型显示了较高的模拟精度。     

磴口县景观格局AES—LPI—CA模型演化模拟

以内蒙古巴彦淖尔市磴口县为研究区,在LPI-CA-Markov模型的基础上构建AES-LPI-CA模型,利用人工内分泌系统(AES)调整元胞自动机邻域中中心元胞的转移概率,并基于磴口县2000年与2007年景观格局数据对县域2014年景观格局进行模拟,将该模型模拟结果与LPI-CA-Markov模型、CA-Markov模型的模拟结果进行对比,结果显示3种模型模拟结果的KIA(Kappa index of agreement,以2014年实际景观分布为参照)依次为0.823 6、0.785 5、0.768 2,AES-LPI-CA模型显示了较高模拟精度。     

基于MCR模型的市域生态空间网络构建

针对目前城市化进程中以中心城区为主的核心生态规划因忽视自然与城市之间的空间动态变化而导致城乡人居生态环境不协调的问题,以唐山市生态空间网络构建为出发点,基于形态学空间格局分析方法(MSPA)、最小累积阻力模型(MCR)对市域生态源地进行识别,提取生态源地间潜在生态廊道,结合重力模型定量分析廊道重要度,并构建唐山市生态空间网络。结果表明:生态源地提取与识别是城市生态网络构建的关键节点,通过识别市域生态源地共33 642个,面积245 674.52 hm²,主要分布于北部山地保护区、中部林地生态保护区和南部湿地保护区,景观类型多为草地和林地,其次为水体;通过斑块重要指数等量化景观要素对生态空间的重要度,识别出30块重要生态源地作为生态廊道的关键节点;基于最小累积阻力和重力模型计算并构建潜在435条关键生态廊道,草地景观、林地景观和水体景观分别占总廊道的51.21%、30.74%和16.46%;源地间的生态作用力及廊道适宜性差异明显,源地14和17之间的相互作用力最大,为14 562.77,源地2和21之间的相互作用力最小,为1.06;源地25(开平区陡河水库)和源地18(滦州市青龙山省级保护区)为南北生态流动的关键源地,在今后的工作中应重点保护和管理。本研究可为唐山市国土空间规划、生态空间构建和生态保护红线管控提供有效支撑,也为类似区域的生态保护管理和生态空间网络构建研究提供了参考。     

生态保护红线区煤矸石环境污染治理对策研究——以咸阳市彬县为例

彬县地处陕西咸阳彬长煤田腹地,其储量大、煤质优、储存条件好的特点给彬县带来巨大经济效益,同时,粗放的开采模式和落后的技术设备也给当地带来了耕地损毁减少、大量煤矸石的外排堆放、生态环境造成严重破坏及矿区塌陷等众多不可估量的生态灾害。结合《关于推进山水林田湖生态保护修复工作的通知》、《关于划定并严守生态保护红线的若干意见》规定要求以及彬县县域内地形条件,在分析彬县煤矸造成的生态环境问题基础上,提出彬县煤矸石环境治理对策。     

基于多模型的黑河中游甘临高地区土地利用情景模拟

混合元胞自动机（Mixed-cell cellular automata,MCCA）模型改进了传统的元胞自动机（Cellular automata,CA）模型,基于现实复杂土地结构引入混合元胞,实现了从定性、静态模拟到定量、动态模拟的跨越。本文首先探究MCCA模型在黑河中游甘临高地区（甘州区、临泽县和高台县）的适用性;之后分别采用多目标线性规划（Multiple-objective programming,MOP）模型、普通线性回归模型预测得到2035年可持续发展（Sustainable development,SUD）情景、基本发展（Basic development,BAD）情景中不同地类面积数值,然后将面积输入MCCA模型中进行不同情景的土地利用空间结构可视化,并开展对比研究。结果表明：各项精度评价指标均表明MCCA模型的模拟精度较高,Kappa系数、混合元胞质量系数（Mixed-cell figure of merit,mcFoM）和平均相对熵（Relative entropy,RE）分别为0.886、0.261和0.508,优于基于纯净元胞的斑块生成土地利用变化模拟（Patch-generating land use simulation model,PLUS）模型,因此MCCA模型适用于研究区土地利用结构模拟。2035年SUD情景中林地范围明显高于BAD情景,生态效益较BAD情景增速快,建设用地和耕地适度扩张,综合效益增速较快。该结果表明耦合MOP和MCCA模型模拟的土地利用优化配置方案能够更好地协调经济与环境的关系,既有利于经济快速发展,又能保护生态环境和维持社会稳定。     

吐鲁番地区水资源-经济-生态耦合协调发展分析

以吐鲁番地区为例,依据耦合协调度模型评价了2001-2013年该地区的水资源-经济-生态环境耦合协调发展状况。研究表明:1随着社会经济发展,吐鲁番地区水资源-经济-生态环境耦合协调发展状况也向着优质耦合的方向发展;22001-2006年吐鲁番地区的经济发展滞后,但水资源和生态环境的综合评价指标较高,2006-2008年该地区经济发展速度较快,水资源和生态环境能与经济较为协调,2009-2013,经济发展和生态环境需水给水资源供应造成了一定压力:3从2001-2013年,该地区的水资源,经济和生态环境的综合评价指数一直处于上升态势,说明在该地区,水资源和经济及生态环境协调发展是有很大空间的。但近年来,水资源形势比较严峻,建议应提高整体污水处理,提高用水效率,加大中水回用力度,促进区域整体协调发展水平的提升。     

镇江滨江湿地生态农业发展模式研究

就镇江滨江湿地特征、农业生态环境的现状和存在的问题,在充分考虑该地域的经济效益、社会效益、生态效益的基础上,提出了有针对性的生态农业发展模式:即以芦苇为主,芦、草、禽、鱼生态模式,以林木为主,林-水生作物-渔复合型模式,以开发“三山”风景区为主的观光生态旅游模式,以实现其可持续发展,并达到取得最佳经济、社会、生态效益的目的。     

大凌河流域生态综合治理项目效益分析

葫芦岛市建昌县2014年国家农业综合开发大凌河流域生态综合治理项目分布在建昌县新开岭乡新开岭村、贺杖子乡碾房村、素珠营子乡梁杖子村.通过该项目治理后,生态环境得到明显改善,经济效益十分显著,社会效益巨大,促进了区域经济社会发展.同时工程建设也起到了科技示范作用,为推动生态环境建设奠定了坚实基础保障.     

洛川苹果产业化发展现状、问题及对策

洛川苹果凭借良好的环境、独有的品牌优势及强有力的政策支持，经过产业化的初步发展，已逐渐成为洛川县的主导性产业，为洛川县带来巨大的经济、社会、生态效益，极大促进了洛川县的农业农村经济社会发展。但在洛川县苹果产业化发展过程中，也存在诸如基础设施滞后、龙头企业缺乏、专业人才匮乏、销售渠道单一等弊端与缺陷，对洛川苹果产业化的进一步发展带来困境与阻碍，针对此，在了解把握洛川县苹果产业发展现状的基础上，针对存在的问题，提出了加强基础设施建设、扶持龙头企业、扩宽销售渠道、延深产业链条等对策建议，以期更好促进洛川县苹果的产业化发展。