基于遗传算法和图论法的生态安全格局构建与优化——以武汉市为例

以武汉市为例,通过分析生态系统服务价值、生态敏感性、景观连通性及生态需求识别武汉市陆地和水域生态源地,利用遗传算法获取最优生态源地。在此基础上,利用最小累积阻力模型（MCR）分别提取陆地和水域生态廊道,将生态源地与生态廊道叠加构建2017年武汉市生态安全格局。研究表明：2017年武汉市生态源地总面积约为1 917.342 km²,其中陆地和水域生态源地面积分别为780.217 km²和1 137.125 km²;利用遗传算法识别的最优陆地和水域生态源地分别为65和32个,所提取的生态廊道总长度为2 305.37 km,其中陆地和水域生态廊道长度分别为1 497.86 km和807.51 km;武汉市生态安全格局呈现“三横、三纵、三团簇”特征。此外,分别新增了8个陆地和水域生态垫脚石及5个生态源地,运用图论法对比优化前后相关指标,发现优化后可构建更完善的生态安全格局,优化方案可行。该生态安全格局构建与优化方法可为高速发展的大都市的生态安全格局研究提供更科学的参考。     

银川市景观生态风险评价与生态安全格局优化构建

银川市生态保护与高质量发展已成为黄河流域可持续发展的重要组成部分,亟需优化区域生态安全格局。以银川市为研究区,综合生态风险评价模型和最小累积阻力模型,分析了银川市景观生态风险的时空分异特征,构建了生态安全格局并提出了生态安全保护策略。结果表明：（1） 银川市景观生态风险整体呈中北部高、南部低的空间分布特征,2000、2010年和2020年的景观生态风险指数平均值分别为0.2155、0.2145和0.2130,生态风险整体呈下降趋势,生态风险等级总体由高等级向低等级转移。（2） 共识别优化银川市生态廊道22条,生态节点52个,生态廊道累计长度约511.23 km,大致呈“北西—东南”方向网状分布,北部稀疏、南部密集。6条关键廊道贯穿南北,沿贺兰山国家级自然保护区—黄河—白芨滩国家级自然保护区一带分布,形成了“三纵”的空间格局分布特征。（3） 银川市优化后的生态安全格局由819.56 km²的生态源地、22条生态廊道和52个生态节点构成,并提出了针对生态源地、廊道和节点的生态安全保护策略,以期为银川市景观生态风险评价和生态安全水平的提升提供理论参考和依据。     

区域生态安全格局构建研究进展与展望北大核心CSCDCSSCI

近年来,城市化的不断推进使得生态系统面临巨大压力甚至诱发生态灾难,而另一方面人类对于生态系统服务福祉的提升提出了新要求,因此经济发展和生态保护两者之间的矛盾不断激化。生态安全格局作为沟通生态系统服务和人类社会发展的桥梁,目前被视为区域生态安全保障和人类福祉提升的关键环节。在系统梳理生态安全格局与城市增长边界、生态网络、绿色基础设施和生态控制线等概念内涵异同的基础上,从热点区域、生态源地指标筛选、生态阻力面设置与修正、相关研究成果应用等方面阐释区域生态安全格局构建的近今研究进展,并指出当前研究的主要不足;同时提出了区域生态安全格局构建的重点方向,即生态安全格局构建的重要阈值设定、有效性评价、多尺度关联和生态过程耦合等四个方面。     

雄安新区生态安全格局识别与优化策略

雄安新区的设立对于调整、优化京津冀城市空间结构具有深远的历史意义。面向“生态标杆”的新区建设理念,生态安全格局识别及优化是保障雄安新区生态安全、实现可持续发展的基本空间途径。本文基于雄县、容城、安新三县生态本底特征,选取并定量评估粮食供给、产水、土壤保持、生境维持和近水游憩5种生态系统服务,识别生态源地;利用VIIRS/DNB夜间灯光数据修正基于地类赋值的基本阻力面,并运用最小累积阻力模型识别生态廊道;最后基于现状生态安全格局,探讨绿色生态宜居新城目标下的生态安全格局优化策略。研究结果表明：雄安三县生态源地占到全区土地总面积的41.88%,包含14个生态源地斑块,主要分布在白洋淀周边;生态廊道总长度107.21 km,分4大组团呈环状分布;现有生态源地辐射面积占到全区的70.6%,在雄县县城周边新建辐射面积为227 km²的生态源地可满足全区85%的源地辐射面积规模要求。本文提出的生态安全格局优化方案可为雄安新区开发建设提供空间指引。     

基于MCR模型的南方稀土矿区生态安全格局分析

南方稀土矿区是世界上主要的离子型稀土矿生产基地,对当地乃至中国都带来了不可估量的经济价值,但是在追求稀土开采的经济效益的同时,由于采矿工艺的不足,产生了一系列环境问题,威胁矿区的生态安全。以赣州岭北稀土矿区为例,基于景观生态安全格局理论及最小累积阻力模型(Minimum Cumulative Resistance Model,MCR)方法,对矿区的生态源地、生态廊道、生态节点等进行判别与分析,构建了矿区2009、2013和2018年3个年份的景观生态安全格局。结果表明:①稀土矿区的生态源地的斑块面积较小,主要集中于矿区的东西两侧。②在选取年份期间,稀土矿区的生态源地面积、生态廊道、辐射通道及生态节点数量都在不断增加,表明在这9a间,稀土矿区景观生态安全状况得到了一定的改善,但相关部门仍需对稀土矿区的生态安全格局进行进一步的规划和优化。     

厦门市同安区生态安全格局构建

以厦门市同安区为例,运用遥感生态指数开展生态质量评价,并基于多期数据判断生态质量稳定性,识别生态源地;选取土地覆被、植被覆盖、地形坡度和距水域距离等因子构建生态阻力基面,并采用夜间灯光数据修正人类活动对生态阻力值的影响;进而运用最小累积阻力模型构建生态阻力面,识别生态缓冲区、廊道和节点,构建城市生态安全格局。研究表明：1）2006、2010和2015年同安区RSEI指数分别为0.577 3、0.664 8和0.632 9,生态质量均处于良等,但在2006—2015年间出现先上升后略微下降的变化。2）同安区生态安全格局由生态源地高、中、低3级缓冲区,44条源间廊道和20个生态节点组成。其中,生态源地总面积为293.19 km2,占全区总面积的44.12%。高、中、低3级缓冲区面积分别为478.81、99.52和83.36 km2,分别占全区面积的72.36%、15.04%和12.60%。3）提出以生态安全格局为基础构建“生态安全屏障—廊道—基质”的生态保护框架,为城镇开发提供参考。基于遥感生态指数综合识别的生态源地,具有高生态系统服务价值和高生态敏感性,分布与重要生态功能区基本一致,可为生态安全格局源地识别方法提供参考。     

内蒙古生态承载力评价及生态安全格局优化

生态安全水平对区域发展的约束作用不断增强,构建科学合理的生态安全格局可以有效缓解经济发展与环境保护之间的矛盾.以内蒙古自治区为研究区,2000年、2005年、2010年、2015年为间断点,建立区域生态承载力评价指标体系,探讨生态承载力时空演变特征;甄别生态优势斑块,结合自然保护区等重要生态斑块组建生态源地,建立生态源...     

基于“重要性-敏感性-连通性”框架的云浮市生态安全格局构建北大核心CSCDCSSCI

生态安全格局构建是保障城市生态安全,实现城市可持续性发展的重要途径,也是景观生态学研究的热点领域之一。生态源地识别与空间阻力面构建一直是生态安全格局构建中的技术难点。以广东省云浮市为例,从生态系统服务重要性、生态敏感性与景观连通性三个方面识别生态源地,利用DMSP/OLS夜间灯光数据修正基本生态阻力面,并运用最小累积阻力模型判定生态廊道,从而综合构建云浮市生态安全格局。研究表明:云浮市生态源地占全市总面积的36.47%,主要分布在西部与南部的山林地。云浮市生态廊道总长度为508.87 km,其中景观廊道总长度为315.58 km,组团廊道总长度为193.29 km,呈环状辐射分布于植被覆盖相对较好的山区地带。全市16个自然保护区基本都位于生态源地范围内。构建的"重要性—敏感性—连通性"框架可以为区域生态安全格局构建提供新思路,从而有效指引相关空间规划。     

鄂尔多斯土地利用生态安全格局优化及方案评价

根据不同情景选择符合区域生态环境与社会经济特点的模型方法,已经成为区域土地利用生态安全格局构建的关键。本文以位于中国北方农牧交错带的鄂尔多斯市为研究区,基于自然地理数据、社会经济统计数据、土地利用/覆被数据,将最小累积阻力模型（MCR）引入土地利用生态安全格局的构建过程,并通过景观格局指数分析了基于MCR模型构建的安全格局与基于土地生态适宜性和多目标优化的安全格局的适用条件。结果显示：前者适宜于维持生态安全的情景,有利于降低土地系统中人类活动的生态风险;后者则适宜于维持生态适宜性的情景,有利于降低土地系统中自然因素的生态风险。研究结果对鄂尔多斯市土地资源的可持续利用具有重要的指导意义。     

西双版纳热带林森林景观稳定性研究

以西双版纳勐腊国营林场热带林为研究对象,以2006年森林资源二类调查数据为信息源,在ArcGIS支持下,把勐腊国营林场整个森林景观划分为8种景观类型,并选取10个景观格局指数作为稳定性评价指标体系,在Fragstats计算各景观类型的指数值基础上,建立了景观稳定性评价指标标准化矩阵;运用主成分分析法,在SPSS13.0支持下,构造了热带林景观稳定性综合评判模型,对勐腊国营林场各类型森林景观进行稳定性排序。研究结果表明:勐腊县国营林场热带林景观稳定性差异较大,其稳定性大小依次为:其他阔叶林—橡胶林—栎类林—茶叶—竹林—经济乔木林—思茅松林—其他灌木林。该结果可为西双版纳热带林的经营保护提供技术支撑。     

基于沙漠化程度的生态安全格局评价

以内蒙古奈曼旗为研究区域,以乡镇为评价尺度,在凸显沙漠化作用的基础上,运用综合评价指数法对该地区的生态安全格局进行了综合评价。在权重确定中,在一级层次上分为沙漠化土地和非沙漠化土地:其中,沙漠化土地权重赋值为0.7;非沙漠化土地赋值0.3。在二级层次上分为流动沙丘、林地等12种土地利用/覆被类型,不同类型的权重采用评价时间尺度内土地利用动态度来确定。结果表明:在1975—1985年、1985—1995年到1995—2005年这3个时期间,奈曼旗的生态安全状况经历了极不安全—安全—较安全的过程,生态安全综合评价的平均指数分别为-4.06、2.56和1.06。其中从1985—1995年到1995—2005年这段期间,生态安全状况趋向恶化,但是从1975—2005年,奈曼旗整体的生态安全水平呈好转的趋势。     

景观格局与生态过程的耦合途径分析

景观生态学自诞生以来在理论和实践方面已经取得了众多进展, 然而在景观格局与生态 过程关系方面还有很多问题值得深入研究。本文阐述了景观格局和生态过程的有关概念和方法, 揭示了其中存在的一些问题和开展耦合研究的必要性, 进而总结了耦合研究的一般方法, 并在此 基础上提出了耦合研究的理论框架, 即以一定区域为依托和一定目标为导向进行土地单元或生 态系统类型划分, 通过土地评价和模型集成将小尺度观测研究和大尺度空间动态模拟相结合, 在 实现区域目标的基础上, 构建具有良好适应性的耦合模型系统。     

基于景观生态安全格局构建的城镇空间扩展模式研究——以江苏沿海地区为例

基于景观生态学的"格局-过程"理论,对维护江苏沿海地区地形地貌、水源涵养、生物多样性、游憩景观等生态系统服务的单一安全格局进行构建;根据"最小-最大约束"准则,通过镶嵌运算进行叠加,构建综合生态安全格局.运用MCR模型,设置并比对"生态安全模式""经济发展模式"和"生态与经济协调模式"等不同模式对城镇空间扩展的影响,识...     

基于RS和GIS的西双版纳土地覆被动态变化

人口增加、经济发展导致滇南热带地区西双版纳土地利用/土地覆被发生显著变化,这些变化对该区的生态环境及生物多样性保护有着重要影响。基于RS和GIS方法,通过对1976、1988和2003年三个时期遥感影像解译分析,试图了解西双版纳近27 a间土地利用/土地覆被时空变化特征及影响因素。结果表明,近27 a间有林地在西双版纳分布最广、占绝对优势,其中以亚热带常绿阔叶林面积最大;但在研究时段内,有林地面积不断减少、呈现破碎化,尤其是热带季节雨林、山地雨林面积减少最为明显和破碎化最为严重。相应,橡胶园、灌木林面积不断扩大并聚集成片,其中橡胶园在1988~2003年间是面积增长最快、最多的地类,其面积扩张主要来源于对热带季节雨林的砍伐。轮歇地面积在1976~1988年是所有地类中增长最快、最多的,在1988~2003年由于向橡胶园转变而大幅度减小。粗放式的刀耕火种和橡胶种植园的不断扩大是主导本区土地利用/土地覆被变化的主要因素,土地利用变化导致了本区生态环境的退化和生物多样性的丢失。     

道路建设的生态效应及对区域生态安全的影响

道路建设和路网的扩展影响着道路周边生态系统格局、结构和功能,其对区域生态安全的影响也受到了极大关注.从道路建设和道路网络本身的多尺度特征和所产生的生态效应入手,在分析了道路工程对土地利用影响的基础上,探讨了道路对区域生态安全的影响和道路的生态安全,指出道路景观尺度上的生态恢复是区域生态安全格局构建的合适尺度,并对道路工程的景观恢复途径做了进一步的探讨.     

“水-能源-粮食”视角下粤港澳大湾区生态安全格局的构建及优化

从“水－能源－粮食”3个维度对粤港澳大湾区的生态系统服务进行评价,利用珞珈一号夜光数据修正生态阻力面,运用最小累积阻力模型构建并优化湾区的生态安全格局。结果表明：1）粤港澳大湾区生态源地总面积为9 626.1 km²,主要分布在研究区东部和西部的山地、丘陵地区,对应位于江门市、惠州市中部和肇庆市;2）生态廊道共计38条,总长度为2 023.09 km,其中最短为11.76 km,最长为304.99 km,集中于植被覆盖较好的山地丘陵地区,中部无廊道分布;3）生态源地辐射区面积为28 929.5 km²,达到湾区总面积的51.88%,若要实现60%的覆盖率,则需要至少新增生态源地辐射面积4 524.856 km²;4）为了更好地优化粤港澳大湾区生态安全格局,提出在惠州市北部和南部新增两处生态源地辐射区,并构建以“一带、一轴、四组团”为核心的生态安全格局优化模式。     

耦合生态服务的区域生态安全格局研究框架

在深入阐明生态系统服务与区域生态安全格局之间内在联系的基础上,根据人类社会与生态系统之间以生态服务流为纽带形成的反馈机制,提出基于驱动（Driver）-压力（Pressure）-状态（State）-影响（Impact）-响应（Response）区域生态安全格局研究框架。该框架有助于深入理解区域生态安全维持和区域生态安全问题形成的机制,拓展区域生态安全评估、生态安全格局维持和提升的视野。当前,耦合生态服务的区域生态安全格局研究有3个关键的前沿议题：① 生态服务需求和生态服务供给的空间耦合及其对人类活动的响应;② 维持生态系统服务流网络结构完整性和稳定性的人类活动阈值;③ 耦合人类生态服务供给和需求的区域生态安全评估模型。