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。     

包头市层级生态网络构建方法研究

以包头市为研究区,结合不同生态价值生境斑块的层级性,构建层级网络提取模型框架,选用合适的图论网络测度指标评价层级生态网络。结果表明:基于层级网络提取模型构建的包头市层级生态网络,所提取的第1、2、3层对应的潜在生态源地数量为8、31、123,第1、2、3层对应的潜在廊道数量为8、35、151,并确定对应的第1、2、3层生态节点数为7、28、47;计算α、β、γ指数,评价层次生态网络结构,随生态源地与廊道数量增加,网络中可供物质流动的回路增多,生态源地的平均连通度变好。针对半干旱区构建的层级生态网络,能够为包头市生态建设提供理论指导,对半干旱城市生态规划具有重要参考价值。     

基于最优粒度的翁牛特旗景观格局优化

以内蒙古自治区赤峰市翁牛特旗为研究区,计算不同粒度下的景观格局测定指标,综合粒度反推法与主成分分析法识别得出3 200 m为最优粒度,依据最优粒度景观特征选取生态源地51个。结合地区特征构建生态阻力面,提取生态廊道49条、生态节点58个,对廊道、节点进行密度分析。结果表明,翁牛特旗东西部生态状况存在显著差异,西部中、低山丘陵区源地、廊道集中,存在3处高节点密度区需要重点加强保护建设,东部平原区沙地广布,源地、廊道分散,能量流通主要依赖西拉沐沦河与老哈河,生态结构连通性差。基于最优粒度提取生态源地综合考虑了景观连通性与尺度效应,较传统方法更加科学、客观,可为区域景观格局优化提供参考。     

磴口县生态网络多情景模拟研究

复杂生态网络是近年来区域生态环境可持续研究的热点。以2016年磴口县的遥感影像数据、DEM数据等为研究素材,提出生态库伦力的概念并基于力导向算法构建生态网络多情景模拟模型,结合最小累积阻力面模型设置多个情景模式对磴口县现状生态网络的演化进行研究。研究结果表明:随着(1.0,0)模式到(0,1.0)模式的转换,生态源地斑块栅格逐渐消失,骨架廊道逐渐出现断裂;在(0,1.0)模式下生态网络遭到极大破坏,现状条件下若进行大规模土地经济开发会对生态网络造成极大的破坏;但在(0.9,0.1)模式下,虽沙漠边缘处出现破坏,但是在样圆内部生态网络却出现扩张,在现有自然资源的约束下,磴口县仍有发展经济的空间,但空间不大。本研究所提出的多情景模拟模型适用于生态网络的演化分析。     

基于复杂网络分析法的层级生态网络结构研究

以西北典型半干旱城市包头市为研究区,运用复杂网络的评价指标对包头市复杂层级网络的拓扑结构与空间鲁棒性进行评价,提取了第1、2、3级生态源地和第1、2、3层生态廊道,并识别了重要生态节点,构建了包头市层级生态网络。结果表明:第1、2、3层生态源地数量分别为8、31、123,生态廊道数量分别为8、35、151,重要生态节点数量分别为7、28、47。通过拓扑结构与空间鲁棒性分析可知:第1层生态网络连通度最低,核数为2,结构简单但重要性最高,其稳定性影响整个层级生态网络的稳定;第2层生态网络由于增加连通性较低的生态节点,可增加小尺度的生态稳定性,但对大尺度层级生态网络稳定性提升没有明显作用;第3层生态网络核数为4,生态网络连通性最高且结构复杂。在第1、2、3层网络恶意攻击比随机攻击的破坏性均更强。第2、3层生态网络中源地节点数量较多,但低等级源地比例高,对增强网络的抗打击能力与恢复能力效果不明显。     

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。     

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。     

巢湖流域景观生态质量时空分异评价

以景观质量和生态质量构建了包含8个指标的景观生态质量评价指标体系;基于GIS及GeoDa平台,采用层次分析法(AHP)与均方差决策法的混合模型确定权重,从等级划分和指数差研究了2005-2010年巢湖流域快速城镇化背景下景观生态质量在村庄尺度的时空演变特征,采用空间自相关法分析其空间分异与聚集特征,并提出了相应的生态规划建议。结果表明:2005-2010年巢湖流域景观生态质量整体以稳定不变型为主,但其局部退化程度较改善程度在村庄数量占比和面积比方面分别提高了28.61%和29.90%;整体呈现研究区西部改善而北、东和南部退化的空间格局。从景观生态质量指数差方面,2010年的景观生态质量较2005年退化的面积占研究区的78.65%,在研究区北部、东北部、东部及南部密集分布和西部零星分布。2005年景观生态质量为较强的空间集聚性,2005-2010年景观生态质量变化随时间推移而空间集聚性减弱。根据两期的高高区、低低区及低高或高低区的特征分区,并在生态用地保护、产业布局优化、土地用途与低效工业用地管制、绿色基础设施与生态廊道的规划建设等方面提出了相关生态规划建议。研究结果可为区域生态景观规划、生态管护及景观生态系统的可持续发展提供科学借鉴。     

鄂尔多斯景观格局演变与景观生态网络优化研究

以鄂尔多斯市为典型研究区,以2000、2005、2010、2015、2018年研究区景观格局数据和气象水文数据为研究素材,基于复杂网络理论、景观生态学和GIS空间分析技术,定量研究鄂尔多斯市景观格局的时空演变规律,并探究各级子流域的水源涵养深度,再将研究区景观格局演变数据和生态水文数据与由多个决定景观特征的因子构建的景观生态网络进行耦合分析,为研究区景观格局优化及生态环境建设提供参考。结果表明：在研究期内鄂尔多斯市的耕地不断减少,林地、草地、水域和建设用地均有一定程度的增加;景观演变主要是耕地、林地和水域之间的转化,林地、水体的景观演变最为剧烈,耕地、草地和建设用地相对平稳;鄂尔多斯地区整体水源涵养能力偏低,相对而言,东部地区的水源涵养能力高于西部地区,随着时间的推移,水源涵养深度高值逐渐南移;构建的鄂尔多斯市景观生态网络共342个生态节点、402条生态廊道,基于度低者优先的增边策略增加了119条廊道;优化后的网络连通度和连通鲁棒性均明显提升,网络中生态流更为畅通。     

唐县未利用地转型的生态风险变化研究

开展县域生态风险评价可为县域生态风险防控与生态环境保护提供科学依据。以河北省唐县为研究区域,基于2000年、2007年和2018年3期土地利用数据,从风险源、风险受体暴露度、风险效应三个方面构建生态风险评价模型,对唐县未利用地转型前后的生态风险及其时空变化、影响因素进行分析。研究结果表明:2000—2018年,提供生态空间的未利用地面积显著减少,提供生态空间的草地、林地面积及提供生产空间的耕地面积和提供生活空间的城镇和居民点面积显著增加,土地利用类型变化使得生态空间向生活空间和生产空间转化。未利用地转型后,研究区生态风险略有提高,生态风险值由2000年的0.079增加到2018年的0.107,低风险区面积比例降低,中高风险区面积比例增加,总体处于较低风险水平。与生态风险相关性较大的指标有土地利用指数、建设用地比例、农田面源压力、人口压力,应合理规划开发未利用地,注意从风险源头进行生态管控,加强生态建设。研究结果对于区域未来土地利用与管控及保持生态平衡具有重要意义。     

生态园林城市建设研究

随着城市化进程的不断加快,人们对居住区的生态园林规划更加重视,人地之间的矛盾日益突出,如何科学的利用城市的空间,规划生态园林,提高城市的居住舒适度,是当前城市建设过程中需要研究的重点课题。基于此,文章从城市生态园林建设的角度出发,分析了生态园林城市建设的意义,论述了生态园林规划建设的具体流程和具体的方法,希望可以为今后生态园林城市建设提供参考。     

基于GLC30数据的近20年海南岛土地利用动态变化研究

土地利用/覆盖变化（land use/cover change,LUCC）是当前全球变化研究的核心内容之一。近20年来,受自然环境和人文社会经济双重影响的海南岛土地利用变化显著,但其时空动态变化特征及其格局尚不明确。基于GLC30全球地表覆盖数据,分析了海南岛近20年来土地利用时空分布格局、时空动态变化。结果表明,海南岛土地利用/覆盖类型空间分布格局以耕地和林地为主,耕地主要分布在沿海地区,林地主要分布在中部山区。2000—2010年海南岛土地利用时空变化格局以林地面积增加为主,主要由耕地、草地、湿地和水体转化而来;2010—2020年海南岛土地利用时空变化格局以耕地和建筑用地显著增加为主,耕地增加主要来源于林地的转化,建设用地的增加则来源于耕地和林地。2000—2020年,海南岛林地和建筑用地面积显著增加,耕地和草地明显减少;湿地、水体、裸地和海域的面积变化较小。林地增加的区域主要分布在海南岛中部山区及东北部文昌市,大部分由草地转化而来;建筑用地主要来自于耕地、林地和草地的转化,另一部分则来自于湿地、水体和海域的开发,主要分布在海南岛沿海城镇居民点的周边地区;耕地减少主要是转化为林地,分布在海南海口、昌江、琼海和万宁等市县;草地减少区域主要分布在海南岛中部山区,转化为林地。2000年、2010年和2020年海南岛土地利用程度在各个时期变化较小,总体数值处于中间偏上水平,表明海南岛土地利用/覆盖变化的稳定性较高,人类对土地的开发强度适中。通过本研究可为海南岛土地利用合理开发及未来海南自由贸易港建设提供科学参考。      

绿色生态空间网络研究进展

绿色生态空间网络是景观生态学的重要研究内容,是耦合景观格局、生态过程与生态功能的重要桥梁,对于提高景观连接性、保护物种多样性、促进生态系统结构与功能的完整性具有重要意义。本文梳理了绿色生态空间网络的研究脉络,从绿色生态空间网络的概念与特征、相关理论与研究方法等方面展开论述,阐述了绿色生态空间网络的相关概念及发展历程,构建、分析与优化中的常见方法与主要特点,以及绿色空间网络研究中的相关理论,列举了绿色生态空间网络的主要应用领域,如城市、水文、防风固沙、水土保持等,并对绿色生态网络的基本改变、研究方法、尺度研究以及和其他空间网络结合等方面进行了展望。     

安塞县农林牧土地利用结构及其功能分析

在分析安塞县农林牧土地利用结构的基础上,借鉴生态系统服务功能的思路,构建了安塞县农林牧土地资源单位面积生态服务价值表、农林牧土地资源经济系统服务价值和土地利用变化与系统功能一致性偏差的计算公式,量化了农林牧土地资源的生态与经济功能,分析了农林牧土地利用结构及其功能一致性。结果表明:1998—2008年,安塞县农林牧土地利用结构由1:0.97:1.02变为1:4.19:2.59,变化速率依次为林地>耕地>草地。在此过程中,系统生态功能提高了62.03%,经济功能提高了122.29%,农林牧土地利用结构及其功能的一致性较高;同时表明,林地和耕地变化分别是系统生态功能和经济功能变化的主要影响因素,草地经济潜能未得到有效发挥,因此需要完善草畜产业链,提高系统生态经济效益。     

翁牛特旗景观格局尺度效应分析

以内蒙古自治区赤峰市翁牛特旗为研究区,采用2008、2013、2018年相同月份的遥感影像,结合翁牛特旗地区土地利用数据,将景观类型分为耕地、林地、草地、水域、建设用地和未利用地6类,进行景观格局指数分析,选取6个景观类型水平指数和6个景观水平特征指数,分析不同粒度对景观格局各指数的影响。研究结果表明:在景观水平格局指数中,斑块密度从0. 40个/hm~2下降到0. 32个/hm~2,香农多样性从1. 37增加到1. 45,香农均匀性从0. 76增加到0. 81,说明尚未形成优势景观,景观破碎度加剧;在景观类型水平上,随着粒度的变化斑块面积百分比没有明显变化,其他景观类型均随粒度的变化而变化。其中,在2013年和2018年水域对斑块密度的粒度效应反映较为强烈,分别从0. 005个/hm~2增加到0. 046个/hm~2、从0. 010个/hm~2增加到0. 046个/hm~2;未利用地对有效网格面积的粒度效应反映较为强烈,从24 596 m~2增加到40 697 m~2;建设用地对聚集度、凝聚度的粒度反映较为强烈,分别从0. 9减少至0. 3、从94%减少至49%。