基于MSPA与最小路径方法的袁州区生态网络构建与优化

快速城市化使生态斑块破碎化加剧,生态网络的构建能改善生态斑块间景观连通性,对保护生物多样性和维持生态服务功能具有重要意义。以江西省宜春市袁州区为例,运用形态学空间格局（MSPA）方法和景观连通性评价识别生态源地,并利用最小路径方法和GIS,考虑地形、景观类型和人类活动干扰的影响模拟生态廊道,然后利用重力模型判断生态廊道的重要性,最后运用水文分析,结合生态廊道交汇点确定生态节点,从而构建研究区生态网络,并有针对性地提出生态网络优化建议。结果表明：袁州区生态源地集中分布在南北区域,中部地区综合阻力高、景观连通性低;研究区生态廊道45条,其中重要廊道15条,主要分布在研究区北部,重要廊道1-2与4-5应优先进行保护;林地与耕地是生态廊道的主要组成部分。研究结果能为袁州区在未来用地空间上协调生态保护与城市发展提供科学合理的参考,对其他快速城市化地区生态网络构建也有一定的指导意义。     

基于复杂网络理论的生态空间优化

  目的  快速的城市化发展导致景观破碎化和生态空间网络的破坏，因此合理构建生态空间网络可以促进生态源地之间能量的流动，有效缓解生态环境的恶化。  方法  以松花江流域为研究对象，基于土地利用数据提取生态源地，运用GIS空间分析技术和MCR模型，筛选生态源地及潜在生态廊道；其次，基于复杂网络方法计算生态源地“度”，运用引力模型计算松花江流域潜在生态廊道“边权”，依据复杂网络中“边权”和“度”得到研究区生态源地“权重”；最后，通过权?度相关性对研究区生态空间网络进行模拟增边优化，分析生态空间网络鲁棒性。  结果  （1）松花江流域生态空间网络由450个生态源地和1 019条潜在生态廊道组成。（2）在松花江流域生态空间网络中，齐齐哈尔市、大庆市、松原市生态源地斑块聚集度低，生态廊道结构简单,呼伦贝尔市、牡丹江市斑块聚集度高，生态空间网络错综复杂。研究区生态空间网络出现两极分化，生态环境亟需优化。（3）基于复杂网络理论，对松花江流域进行模拟增边优化。共识别增边节点20个，模拟增边24条，模拟增边优化后，网络连接鲁棒性有了明显的增强，松花江流域生态空间网络连通性以及抗干扰能力有很大提升。  结论  基于MCR模型构建生态空间网络，运用复杂网络理论对松花江流域进行增边优化，提升生态空间网络的鲁棒性，为松花江流域生态空间格局优化奠定了理论基础。      

基于MSPA与MCR模型的资源节约型生态网络构建——以福建省东山岛为例

以福建东山岛为研究对象,采用形态学空间格局分析和景观连通指数提取连通性较好的生态源地斑块,基于最小累积阻力模型和重力模型,识别重要生态源地斑块,定量筛选廊道,构建了由19个生态源地和171条生态廊道组成的“源—廊—点”互通的海岛景观生态网络。结果表明,研究区生态网络面积共11 852.298 hm²,其中生态源地占52.76%,生态廊道占47.23%,生态踏脚石占0.01%。生态源地以林地、淡水水域为主;生态源地间的相互作用强度差异显著,总体上南高北低;生态廊道分布东南密、西北疏;生态源地与建设用地无明显冲突,廊道与建设用地冲突由南向北递减,二级廊道与建设用地冲突更加剧烈。研究结果可为东山岛生态网络构建和优化策略提供理论依据。     

基于MSPA与电路理论的赣州市绿色基础设施网络构建

以基于形态学空间格局分析法(MSPA)和景观连通性指数识别确定生态核心区斑块,通过最小累积阻力模型(MCR)创建生态源地间的连接廊道,并且根据电路理论识别连接廊道中的生态夹点,由生态源地、生态廊道和生态夹点共同构建赣州市绿色基础设施网络。结果表明,MSPA能够依靠土地利用数据将研究区分成不同景观功能的景观要素类型,基于Conefor软件计算的各斑块的斑块重要性指数可以有效地筛选出重要的核心斑块作为生态源地,使生态源地的识别更符合景观生态学意义。最终筛选出共12个生态源地,总面积1 421 307.54 hm²,生成生态廊道25条。结合景观学和电路理论,以GIS平台为基础构建的绿色基础设施网络能够为赣州市绿色基础设施完善、物种多样性保护与生态空间合理规划提供科学依据。     

多元目标导向下的成都中心城区绿地生态网络构建

基于形态学空间格局分析（MSPA）方法和景观连通性指数,以成都市三环内区域为研究对象,筛选研究区内维持景观连通性最重要的核心斑块作为绿地网络的生态源地;耦合最小累积阻力模型（MCR）,最小成本路径方法和重力模型,提取研究区内重要生态廊道,利用中介中心度识别踏脚石斑块,构建研究区优化的绿地生态网络。结果表明:利用MSPA方法可识别研究区内景观结构的核心区及连接桥区;利用景观连通性指数可筛选出具有重要连通性的12个核心绿地斑块作为生态源地。基于MCR模型与最小路径方法识别出的潜在绿地生态网络表明研究区南部、北部以及西南部存在生态廊道,但密集程度较小,东、西部区域生态廊道较少,生态网络结构完善度较差。利用绿地斑块的中介作用选取包括沙河公园在内的13个踏脚石斑块可构建出较为合理的研究区绿地生态网络。相比于其他城市绿地生态网络构建技术,该方法更科学,对城市绿地生态网络优化也更具参考和借鉴意义。     

县域生态网络构建与优化研究——以河北省曲周县为例

生态网络的构建能够减少快速城镇化带来的斑块破碎化问题,有助于增加网络连接度、提升区域生态稳定性。本研究选取河北省曲周县为研究对象,利用形态学空间格局分析方法(MSPA)和最小累计阻力模型(MCR)构建生态网络,通过重力模型划分生态廊道等级,对比优化前后的网络结构指数,定量考察优化效果。结果表明:1)曲周县生态源地共9块主要分布于中部县城周边和东北部林场,生态廊道整体分布不均,网络结构简单;2)优化措施主要包括新增生态源地3块,增补踏脚石5块,划分出7条重要廊道、15条建设廊道与8条规划廊道,同时构建水系廊道5条,并重点保护27个生态节点并修复12个生态间断点。优化后的曲周县生态网络的连通度与环通度得到较大提升;3)建设用地会影响生态廊道建设可行性,相互作用力高的生态廊道具有高建设可行性。最后,从网络结构与网络建设内外两方面优化曲周县生态结构,提出“两轴、三区、四廊、多点”的生态结构规矩布局。本研究可为提升曲周县生态保护效果乃至华北平原生态网络构建提供参考。     

黄河流域生态空间网络特征

  目的  黄河流域在生态环境保护中有着举足轻重的地位,为了有效地应对城市快速发展所带来的生态环境问题,本文针对黄河流域构建了生态空间网络,以保护生物多样性、减缓景观格局破碎化。  方法  以黄河流域为研究对象,基于土地利用数据、生态斑块面积周长、归一化植被指数(NDVI)、改进的归一化水体指数(MNDWI)和平均斑块分维数,选取了生态源地;利用GIS空间分析和MCR模型算法构建最小累积生态阻力面,提取出潜在生态廊道和生态节点;最终得到由生态源地和潜在生态廊道组成的黄河流域潜在生态空间网络并对其进行鲁棒性分析。  结果  （1）黄河流域潜在生态空间网络由294块生态源地和369条潜在生态廊道组成。（2）生态源地主要土地利用类型为林地、草地和水域,主要分布在东北部和西南部,东南部也有零星分布。（3）生态廊道在东北部和西南部密度较大,生态空间网络结构复杂,在小块生态源地之间长度较长,对研究区生态环境发挥关键作用。（4）网络中共提取125个生态节点并使用matlab进行模拟攻击测试其鲁棒性,总体上随机攻击下生态空间网络的恢复鲁棒性优于恶意攻击,连接鲁棒性在攻击一定数量的节点后呈现大幅度上涨,网络结构崩溃。  结论  本文基于MCR模型构建黄河流域的潜在生态空间网络并对其进行了拓扑结构分析,为生态空间网络优化提供重要借鉴意义,为促进黄河流域高质量发展、提高黄河流域的生态文明建设水平提供理论指导。      

双子山国家森林公园生态网络体优化策略

基于生态网络构建的理论依据与原则,对双子山国家森林公园生态网络进行构建;通过对源斑块的选取、最小累积阻力模型建立生态廊道并对景观斑块阻力进行评价分析,提出了适宜研究区的重要源斑块与重要廊道、潜在廊道,最终构建成一套完整的双子山国家森林公园景观生态网络体系,并从重要生态斑块、暂栖地、生态廊道下垫面生境质量、生态网络控制框架等方面提出了具体的生态网络优化策略。     

基于“压力-状态-响应模式”的安徽省临泉县 生态安全格局构建

生态安全格局作为景观生态学领域研究的重点及热点,其识别与构建对维持区域生态安全及实现区域可持续发展具有重要作用。以安徽省临泉县为例,基于数字高程模型（DEM）、归一化植被指数（NDVI）、归一化水体指数(NDWI)和土地利用和类型,利用能值理论和最小累积阻力模型提取临泉县现有生态源地与生态廊道,结合水文分析法提取生态节点,用以得出生态廊道中较为脆弱的关键性节点,最后通过地理图论法计算网络连通度,用以评价临泉县生态网络的连通性,为临泉县生态网络的进一步构建提供支撑。结果表明：（1）临泉县共提取出一级生态斑块9块,生态廊道8条,生态节点8个;二级生态斑块45块,生态廊道43条,生态节点25个;三级生态斑块89条,生态廊道87条,生态节点44个。（2）临泉县一级生态网络间物质流通存在一定阻碍;二级三级生态网络连通性和完整度较好,次级生态范围内物质流通顺畅,生态循环较为完整。针对临泉县景观格局特点构建了层级生态网络,其结论能够对安徽省北部平原城市的生态建设提供依据,并对其城市生态规划具有非常重要的参考价值。     

大庆市湿地生态网络的构建与优化研究

【目的】阐明大庆市城市湿地景观格局状况、合理构建和优化湿地生态网络.【方法】基于2018年大庆市OLI遥感影像数据,运用形态学空间格局分析(MSPA)和景观指数分析等方法,揭示湿地核心生态源地斑块及其总体空间的分布,以及生态源地重要程度;运用最短成本路径识别方法,探讨潜在廊道分布与空间格局;最后运用重力模型计算各斑块间相互作用强度值,得到潜在廊道重要程度.【结果】大庆市市域范围内,湿地斑块总体分布格局为核心生境区域性聚集,空间分布不均匀,连接度较弱,且核心斑块缓冲区遭到严重破坏;湿地生态网络成"C"字形布局,"C"字两端出现次级湿地网络,二者之间的连接较差,需加强生态廊道建设.【结论】科学合理量化评价湿地斑块以及生态廊道重要程度,明确优先保护顺序,增加踏脚石斑块,对生态网络进行优化,能够有效提升研究区域内的湿地生态网络连接度与环通度.     

基于MSPA和MCR模型的曲靖中心城市生态网络优化研究

随着城市化进程的加快，生境破碎化问题日益突出，大型生境被行政区划等人为因素分割，而生态网络格局的构建是协调城市区域发展与自然资源保护的有效手段，因此构建符合区域实际情况的生态安全格局具有重要意义。以曲靖功能核心城市麒麟区、沾益区、马龙区为研究对象，基于MSPA和MCR模型对研究区生态网络进行构建和优化。结果表明，1）核心区景观“麒沾马”三区分布相对均匀，核心区景观面积185 525.19 hm²，占整体生态景观总面积的74.06%；2）景观连通性选取的20个重要生态源地，面积共95 049.63 hm²，沾益区分布最多，麒麟区次之，马龙区分布最少。斑块连接性重要程度（dPC值）与其面积相关性不显著；3）重力模型构建20个重要生态源地间的相互作用矩阵，提取相互作用力最大的16条重要廊道。其中斑块18~19的相互作用最强，斑块8~10的相互作用较弱；4）通过对生态廊道的提取，构建“一区、三核、七片、六廊、多点”的生态网络空间结构，以期构筑山湖相拥、林水相依的高原山地城市的生态网络格局。研究结果可为类似区域空间尺度的生态空间网络规划和生态修复及保护提供科学指导。     

基于MCR和重力模型下的厦门市生态空间网络构建

伴随高密集土地开发,城市内部生态栖息地被严重侵蚀,致使区域生态走廊分散度、隔离度剧增,削弱生态斑块间的有效连接,影响了区域可持续发展。研究基于形态学空间格局分析（MSPA）、最小阻力模型（MCR）和重力模型,对厦门市重要生态源地进行提取,并模拟构建其生态走廊。结果表明:1）根据MSPA分析结果,厦门市核心区在所有景观类型中占比最高,为89.29%,且景观类型多为林地,占核心区总面积49.69%;2）结合重要生态源地景观连通指数,共选取17块生态源地,其中,1号生态源地的dPC值最高（81.369）,面积最大（59 726.385 hm²）;3）基于MCR和重力模型构建142条生态廊道,廊道分别占林地景观、水体景观和草地景观面积的21.57%、41.56%和17.42%。根据研究结果,在湖里区北部及集美区、海沧区南部等生态栖息地空白区适当建造小型或中型“踏脚石（stepping stone）”是十分必要的,以维持生态服务功能和区域内生态系统平衡。该研究结果可为厦门市构建更为完整结构的区域生态模式,并为类似高密度沿海建设区域生态空间网络营建提供参考和借鉴。     

基于景观格局分析的长河镇生态绿地网络优化研究

以长河镇航空影像为基础,结合Arcgis、Fragstats 等相关软件,对长河镇绿地景观格局进行分析,定性评价绿地斑块组成及破碎化程度。在此基础上,提出了长河镇4个生态绿地网络预案。通过分析不同网络预案廊道数量、长度和密度指标,以及网络结构α指数、β指数和γ指数,确定适合长河镇生态绿地网络构建最优预案。结果表明,长河镇生态绿地斑块数量为6 329块,总面积1 517.24 hm²,各类绿地类型斑块数量及面积差异较大,绿地景观破碎化程度较高。通过比较研究,确定预案四具有较高的廊道连通性、网络闭合度和连接度,以及较低网络结构成本比等,优化了生态绿地网络绿地建设,有利于促进长河镇生态绿地连通性,增强生态绿地系统服务功能。     

基于生态系统服务的永定河流域北京段生态网络构建与优化

[目的]随着流域城镇化进程加快,自然资源的开发及城镇用地扩张,导致流域生态环境逐步恶化,生态系统服务功能也随之减弱.构建生态网络对于改善和修复流域生态系统结构与功能,进一步实现流域生态的可持续发展具有重要意义.[方法]以永定河流域北京段为例,对流域水源涵养、土壤保持、生境质量3种生态系统服务进行定量评估,利用Getis...     

浙江省苍南县生态廊道布局与构建

根据景观生态学相关理论, 应用地理信息系统(GIS)技术研究浙江省苍南县生态廊道空间布局与构建。在对研究区进行生态适宜性分析的基础上, 通过提取生态源地, 运用累积耗费距离模型构建了苍南县潜在的生态廊道, 并与现存生态廊道进行比较研究。结果表明:在苍南县东北部平原地区, 生态斑块数量和面积均较小, 斑块之间连接度较低, 景观破碎化程度较高; 道路和河流是境内主要的生态廊道, 廊道连通性较低, 其规模和服务范围均较小, 没有形成良好的生态网络。在西部、南部和西北部山区, 生境良好, 生态斑块面积较大, 但是分布不均。尤其是在中部和西部地区, 生态斑块数量较少, 斑块之间连接度低, 廊道连通性差。通过分析现存生态廊道诸多问题, 从道路廊道、河流廊道、绿带廊道出发, 优化和构建了研究区生态廊道, 实现生态廊道功能最大化的建设目标。