基于MSPA-Conefor-MCR路径的生态网络优化及其构建 ——以彭泽县为例

【目的】生态网络（ecological network,EN）是构建国土生态安全格局的重要环节,是国土生态空间的物种迁徙与发展的重要保障。通过选取生态源地、构建生态廊道、保护与规划生态暂歇点的综合手段保护物种多样性与地域特色。【方法】以江西省九江市彭泽县为例,采用形态学空间格局识别技术（MSPA）辅助选取生态空间中的核心区景观类型,并利用连通性分析软件（Conefor2.6）对核心区景观类型进行连通性分析,选取生态源地,同时使用网络体系评价中的成本参数（cost radio）对不同的廊道方案进行经济成本与生态效益的横向对比,选取最优方案。采用夜间灯光数据修正彭泽县最小累计阻力模型（MCR）,构建最小成本廊道,结合重力模型、图论技术对廊道重要性进行评价,选取重要廊道与一般廊道,并提取生态网络中的暂歇点和断裂点。【结果】研究表明在构建彭泽县生态网络方案时,对比各廊道方案的经济成本与增长效益后,决定对1 600 m廊道阈值的方案进行连通性分析。结果显示需要重点保护的生态源地是南部的21、17号斑块。总共36条生态廊道中需要重点保护的生态廊道共有15条,尤其是廊道21-25与21-18,基本分...     

基于最小阻力模型的汕头市自然保护地网络构建

【目的】自然保护地是国家生态保护建设的核心载体,在生物多样性保护中起着至关重要的作用,如何构建科学有效的自然保护地体系逐渐成为研究热点。【方法】基于岛屿生物地理学理论,探索自然保护地网络构建,以汕头市为研究区域,通过INVEST模型与生态敏感性、生态服务系统等评价划定合理的生态源地,并选取阻力因子基于MCR计算得出潜在生态廊道,结合现有的汕头市自然保护地体系,进行补充空缺区域、增设生态节点,完善自然保护地网络构建。【结果】生态源地总面积74 499.23 hm~2,占总面积的35.41%,生态廊道为41条,长度为487.25 km,生态节点30个,其中新增生态节点4个,主要为廊道相互交错和生态较为薄弱的区域。【结论】自然保护地网络的构建,增强了物种之间的交流与迁徙,大幅度提高了生境栖息地质量。在梳理了自然保护地网络的构建方法基础上,改善了每个技术步骤,为我国自然保护地网络构建提供了科学方法和实际指导。     

基于生态系统服务供需关系的福州绿地生态网络构建分区

以福州市主城区为研究对象,在镇街尺度上分析生态系统服务供需协调、匹配和聚集空间关系特征,在此基础上提出绿地生态网络构建分区方案和管理策略,以期为福州市城市规划工作开展提供针对性指导。研究表明:1）福州市主城区各镇街绿地生态系统服务供需空间分布格局具有明显差异,生态系统服务供给呈现出由边界向城中心递减的趋势,而生态系统服务需求则呈现出截然相反的态势。2）生态系统服务供需匹配未有镇街落于好本底-高需求型,60.78%镇街落于差本底-高需求型,15.69%镇街落于差本底-低需求型,23.53%镇街落于好本底-低需求型。3）各镇街生态系统服务供需空间自相关关系呈负相关且以低-高或高-低聚集为主,其供需协调度平均值为0.27（基本平衡）。4）城市绿地生态网络构建划分为城市生态斑块修复型、绿地生态节点重构型和生态源地网络连通型3大类型6个分区。总体上提出保护现有生态资源、加强城市绿地基础设施建设、重构节点生态空间、发展生态经济的策略。     

国土空间生态修复关键区域系统识别与修复

基于生态系统问题诊断与生态安全格局构建,探索国土空间生态修复关键区域识别与修复的方法路径。以武汉市蔡甸区为研究区域,从数量、质量、空间格局等3个方面系统诊断了生态系统的退化程度、退化类型及其空间分布。基于生态源地的识别,并以土地覆盖类型、距离水源距离、植被覆盖度、坡度、高程等5种因子构建生态阻力面,通过最小阻力模型识别潜在生态廊道,进而构建生态安全格局。在此基础上,综合生态系统问题诊断与生态安全格局需求,系统地辨识出了武汉市蔡甸区的生态保育区、自然修复区、人工修复区和生态廊道建设区。结果显示,共提取出1 901.52 hm²林地和水体作为生态源地,识别出18 168.12 m潜在生态廊道。从生态保育、自然修复、人工修复、生态廊道建设4个方面提出了对应的生态保护修复措施。     

基于生态系统服务功能模拟演算的绿色空间规划框架——以北京市浅山区为例

【目的】在快速城镇化以及全球气候变化的背景下,生态环境不断恶化给人类生活和健康带来了巨大的影响。生态系统服务功能评估作为一种应对气候变化、构建绿色宜居生存环境的方法得到推广。建立基于生态系统服务功能模拟演算的绿色空间规划框架,对于客观评价绿色空间的服务功能、构建可持续发展的绿色空间网络具有科学的指导意义。【方法】本文在总结国内外学者相关研究的基础上,以北京市浅山地区为例,构建基于生态系统服务功能评估的绿色空间规划框架,选取缓解热岛效应、水土保持、固碳释氧、气候调节、生物多样性保护、文化娱乐6种功能指标,采用径流系数公式计算、MaxEnt模型模拟等方法进行评价,识别区域不同服务类型的关键绿色空间位置并提出适宜的绿色空间类型,最后通过构建游憩绿道以及生态廊道加强绿色空间联系,完善绿色空间布局。【结果】不同类型生态系统服务效益空间分布呈现一定差异性,根据不同区域提供的服务差异划定湿地公园、森林公园、郊野公园、城市公园、地质公园、风景名胜区以及生态保育绿地7种绿色空间类型,新增6条绿道(195 km)连接平原与浅山区,在温泉镇、延寿镇、十三陵镇、峪口镇等村镇构建生态廊道,建立以目标动物保护为目的的线性绿色空间。【结论】绿色空间能够提供多种重要的生态系统服务功能,构建绿色空间规划框架对于加强落实浅山区生态优先的发展战略,推动形成可持续的绿色发展方式有重要意义。     

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。     

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。     

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。     

干旱绿洲区生态安全格局研究——以喀什地区为例

【目的】探究喀什地区的生态安全格局，为区域生态安全保护和绿洲区永续发展提供生态保障。【方法】以我国典型的干旱绿洲区——喀什地区为例，基于形态学空间格局分析(MSPA)模型和景观连接度对生态源地进行分析与确定，应用最小累积阻力(MCR)模型和重力模型对连接各生态源地的生态廊道进行识别与分析，结合生态断裂点识别和生态网络分析对区域生态安全格局进行提升。【结果】(1)喀什地区生态斑块面积占比较高，有较好的生态安全基础，但斑块数量多、面积差异大，导致生态斑块破碎度大，有较大的生态安全隐患；(2)生态斑块、生态源地及核心生态源地的分布形成明显的差异性分区，最终确定出16块核心生态源地；(3)识别出66条总长为5693.356 km的生态廊道，其连通生态源地的作用较好，能满足连通层次的安全；(4)提出“一源、一廊、两区、两带、三核、三轴”的生态安全格局，为生态安全保护提供选择的优先级。【结论】喀什地区的生态安全格局构建与修复对区域生态安全意义重大。     

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。      

基于生态系统服务价值的艾比湖流域绿洲生态用地安全格局构建 ——以博尔塔拉蒙古自治州为例

生态用地对西北干旱区绿洲生态安全具有重要性作用,绿洲生态用地安全格局的构建是促进绿洲绿色健康发展和生态保护的重要通道.以艾比湖流域新疆维吾尔自治区博尔塔拉蒙古自治州为例,以2016年土地利用现状为基础,采用生态系统服务价值分析的综合结果确定生态源地,再利用最小累积阻力模型,结合GIS空间技术,进行绿洲生态用地的识别与安全格局的构建,并以土地覆盖类型、高程、坡度、地形起伏度、植被指数(NDVI)、土壤侵蚀度、距河流距离、距道路距离、距居民点距离为阻力因子,参照生态系统服务价值等级,最终生成生态核心区、生态缓冲区、生态过渡区、生态脆弱区等4个不同的典型绿洲生态用地安全格局.结果表明,典型绿洲生态用地核心区的面积为12172.85 km2,占研究区总面积的48.96％;生态缓冲区的面积为6961.60 km2,占研究区总面积的28.00％;生态过渡区和生态脆弱区面积分别是3910.93、1817.48 km2.进而确定4种安全水平的生态用地范围、"源"与外部联系的辐射廊道、"源"间相互联系的关键廊道、生态节点等.典型绿洲生态用地安全格局的构建,能够为研究区绿洲生态规划和绿洲空间布局规划等提供科学有效的参考.     

桂东珍稀野生动物保护的安全格局分析

以湖南省桂东县为例,划定珍稀野生动物保护区域;提取物种栖息地作为生态源地,利用最小累积阻力模型建立阻力面,识别物种迁移廊道和战略节点;构建珍稀野生动物保护安全格局,并对野生动物的保护提出建议。结果表明:桂东县珍稀野生动物保护区域面积为819.52 km~2,主要由林地和湿地组成;通过阻力面的构建,共识别战略点4个;生态廊道4条,廊道总长度为186.58 km;依据战略节点、生态廊道和珍稀野生动物保护区的分布,构建了"战略节点—生态廊道—珍稀野生动物区"点线面相结合的保护框架,可为野生动物保护规划提供参考。     

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。     

基于生态系统服务供需关系的国土空间生态修复分区研究——以云南省为例

以云南省为研究区,通过量化生态系统服务供给与需求水平,分析二者匹配关系,研究全省县域尺度的生态保护与修复分区。结果表明,生态系统服务供给与需求存在空间异质性,二者空间上整体表现为互补关系。滇西北和滇西南林区是高供给区,滇东城镇化较为发达地区是低供给区和高需求区。依据供需特征,将云南省分为4个区域,供需协调型（高供给-高需求）,应重点提高除水域外其他生态用地供给水平;城乡重构型（低供给-高需求）,应重点关注城市绿地空间配置及覆盖;重点修复型（低供给-低需求）,在局部地区开展水土保持、矿山修复等修复工程;生态保育型（高供给-低需求）,以生态保育为主要目标,实现森林质量的整体提升。     

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。      

河南伊川伊河国家湿地公园优化整合分析

【目的】探究城市型国家湿地公园及周边缓冲区潜在生态斑块的空间分布,提升自然保护地的连通性及优化方案的整合。【方法】基于2020年0.8 m高分二号数据,利用形态学空间分析（MSPA）与景观连通性指数（PC、IIC）分析方法,分析河南伊川伊河国家湿地公园内主要的土地利用矛盾冲突问题和识别缓冲区中的潜在生态斑块。【结果】（1）公园内部存在用地类型复杂矛盾突出,其中工矿仓储用地、耕地、住宅用地面积79.24 hm²,占研究区面积5.70%。（2）500 m缓冲区内相较于1 000、2 000 m两个缓冲区斑块结构性好,核心区在该区占比28.10%。（3）公园连通性指数总体呈“中间高、南北低”的空间分布特征。（4）公园内重要斑块最小累积阻力路径45条,最小阻力路径9条,8条最小阻力路径斑块分布在缓冲区内。【结论】将城市型河流的自然保护地内部矛盾冲突用地类型工矿仓储用地、耕地、住宅用地调出;退沟渠、坑塘为河流水面;基于识别连通性较好生态斑块作为生态源地,生态廊道的构建利于物种栖息、迁徙,建议将连通性较好的生态斑块列为保护空缺,能使整体连通性指数增加1.2倍;维护500～2 ...     

基于生态红线的洱海流域生态安全格局构建

目的构建区域生态安全格局解决生态环境问题,是实现区域可持续发展的重要途径。生态红线是国家和区域生态安全的底线,对维护区域生态安全具有重要作用。通过构建生态安全格局,为洱海流域土地资源和生态系统管理提供科学依据。方法本研究以洱海流域为对象,通过生物多样性保护和水源涵养重要性评价的方法划定红线区;基于土地适宜性评价,将生态红线区作为生态源地,建立最小阻力模型,构建生态安全格局。结果根据生态红线具有的生态系统服务功能,将其划分成“生物多样性保护生态红线区”“生物多样性保护—水源涵养生态红线区”和“水源涵养生态红线区”3类,面积分别为81.92、656.37和536.06 km2,占研究区总面积的3.15%、25.24%和20.62%。洱海流域生态安全格局由生态源地,高、中、低3种水平缓冲区,47条生态廊道和14个生态节点构成。其中,高、中、低3种生态安全格局缓冲区,面积分别为359.88、294.9和1 945.42 km2,分别占总面积的13.84%、11.34%和74.82%。结论本研究根据土地利用/覆盖类型与生物多样性保护、水源涵养功能之间的空间对应关系,选取参评因子划定生态红线,为区域生态红线的划分提供了实践参考。根据生态红线区识别生态源地构建生态安全格局,不仅具有全面性和准确性,也为区域生态红线的划定及应用于生态安全格局的构建提供实践参考。      

基于生态网络优化的生态保护重要性评价——以陕西省为例

生态保护重要性评价是开展生态保护工作的科学基础。本研究基于自然资源数据库对陕西省生态保护重要性进行评价,在此基础上使用生态网络分析的方法对生态保护重要性评价结果进行优化,进而构建陕西省生态保护空间格局。结果表明：陕西省生态系统调节功能极重要区面积为67 562.30 km2,占全省总面积的32.8%,主要分布在秦巴山地、关山和子午岭地区;生态极敏感区面积为13 260.88 km2,占全省总面积的6.4%,主要位于黄土高原地区。研究区内包括30处生态源地和106处生态节点,呈现出南多北少、西多东少的分布特点,103条生态廊道则以南北纵向分布为主。利用生态网络对生态保护重要性初始评价结果进行优化,识别并增加3.3%生态保护极重要区域。全省生态保护极重要区面积为84 362.30 km2,占全省总面积的40.97%。基于生态保护重要性评价优化结果,可构建点-线-面相结合的网络状生态保护空间格局。本研究通过叠加分析和生态网络相结合的方法构建区域生态保护格局,可以有效提高生态保护与修复区域划定的准确性和科学性。     

基于Linkage Mapper与复杂网络的成都市生态网络构建与优化

城市化速度加快,城镇内部生态斑块破碎,生态廊道隔断,区域可持续发展受到阻碍。构建生态网络可以连接破碎斑块,保护生物多样性与地域特色。以成都市为例,基于形态学空间格局分析(morphological spatial pattern analysis, MSPA)方法并结合景观连通度指数确定生态源地,从地形、景观结构、人类活动三方面确定阻力因子来构建综合阻力面,基于ArcGIS水文分析原理和linkageMapper识别生态廊道和生态节点,利用复杂网络增边优化理论,对研究区处于高阻力值且介中心性低的点进行模拟增边,最后对比增边前后的稳定性,验证增边效果。结果表明：1)成都市生态源地主要分布在西部林区,东部和中部较为稀疏。2)成都市阻力值呈现由中部向外部降低趋势,中心都市圈阻力值最高。3)基于GIS共提取111条生态廊道、209条辐射道、101个生态节点。4)识别出增边优化节点8个,成功模拟增加11条生态廊道,模拟增边优化后网络稳定性明显提升,网络连通性增强,网络结构整体更为稳定。