基于MSPA与电路理论的水网地区生态网络构建

快速城镇化背景下,城镇化扩张导致水网区域生境斑块日益破碎化和孤岛化,科学构建水网地区生态网络是有效连接生境斑块的重要手段,对保障区域生态系统连通性和稳定性具有关键意义。文中以苏州市吴江区为例,运用MSPA与景观连通性评价综合识别生态源地,基于MCR模型叠加多因子构建综合阻力面,利用电路理论提取生态廊道和节点,依据"生态源地识别—综合阻力面构建—生态廊道提取—生态节点选取"模式构建吴江区生态网络体系。结果表明:研究区内识别重要生态源地与一般生态源地共30个,总面积196.73 km^(2),景观构成要素以湖泊、湿地等用地类型为主;最优生态廊道42条,平均长度6.53 km,潜在生态廊道27条,平均长度4.28 km,但廊道空间分布不均匀,密度呈现由东北向西南逐渐降低的态势;通过保护与修复17处生态夹点和26处生态障碍点,有效提升区域景观连通性,增强生态网络稳定性。基于研究结果,提出加强生态源地保护、提高生态廊道连通性、优化与修复生态节点的生态网络优化策略,以期促进水网地区生态环境保护与生境质量提升。

电路理论中的受控源分类方法研究

受控源属于至关重要的电路设计元件,能够大幅提升电路的灵活性,赋予电路强大的可操作性。文章根据受控源实际作用、控制形式存在的差异性,分析电路理论中受控源的分类方法,旨在为电路设计提供较为适配的受控源,便于根据电路设计的功能需求进行受控源的组合配置、使用,差异满足级别更高的复杂电路设计需求。

基于电路理论的浙江省生态保护修复关键区域识别

科学识别生态保护修复关键区域,因地制宜推进生态管治,可为区域生态安全提供保障。以浙江省为研究区,运用InVEST模型、水量平衡方程、修正通用土壤流失方程、层次分析等方法,以生态系统服务重要性、生态敏感性为评价指标提取生态源地;考虑未来土地格局空间变化的可能性,设置多因素驱动因子,利用PLUS模型的LEAS模块计算每种土地利用类型未来增长的潜在变化概率,并结合多项阻力因子构建综合生态阻力面;最终借助可以有效预测生物种群迁移和扩散过程的电路理论识别生态保护修复关键区域。结果表明,1)浙江省生态源地共65个,面积3.49×10^(4)km^(2),占研究区总面积的33.1%,其中最大源地面积为1.84×10^(4)km^(2),最小源地面积为20.1 km^(2)。源地类型以林地为主,主要分布于浙西南和浙西北地区。2)生态阻力面高值区主要分布于浙东北平原、浙中盆地、浙东南沿海建成区以及周围耕地,土壤侵蚀度是各类用地发展的主要驱动因子,研究区整体用地发展受制于自然条件。3)提取147条生态廊道,总长度1906km,平均长度13.0km,累积成本加权距离4869km,平均加权距离33.1km,其中25条高阻廊道和59条低阻廊道是需重点修复、保护的关键廊道,廊道空间异质性特征显著,浙东北地区生态连通性明显较差。4)识别441处生态夹点和90处生态障碍点为需进行生态保护修复的关键节点,面积分别为246、206km^(2),其中杭州、绍兴、金华3市夹点占夹点总面积的64.5%,杭州、绍兴、金华、湖州4市障碍点占障碍点总面积的82.4%。综合研究区地形特征和用地现状,提出分区保护修复建议,以期为浙江省生态管治工作提供参考。

基于电路理论的桂林漓江流域生态安全格局构建

城市化进程加速会引起区域生态安全格局变化,而生态安全格局又是实现区域经济发展与生态平衡的关键。本文以典型的喀斯特生态脆弱区——漓江流域为研究对象,基于电路理论构建点(节点、屏障点)—线(生态网络)—面(生态源)框架的漓江流域生态安全格局。通过生态服务价值估算和生态敏感性分析识别生态源,并利用电路理论生成生态网络,优化景观格局,促进漓江流域生态价值的提升和实现。研究结果表明:漓江流域生态源地共12个,总面积1624.71 km^(2),占整个流域面积的31%。在构建的漓江流域生态网络模型中,生态廊道有15条,其中重要生态廊道7条,潜在生态廊道8条,重要生态廊道最长为64.35 km。漓江流域景观优化呈现出“一带两廊三区”格局,因地制宜发挥生态优化和修复职能,提高各源地之间的景观连通性,可为漓江流域生态安全格局构建和生态修复提供科学依据,同时为流域生态系统调控和桂林市国家可持续发展议程创新示范区高质量发展提供决策参考。

基于电路理论的生态保护修复关键区域识别——以重庆市梁平区为例

国土空间生态保护修复对科学推进山水林田湖草沙一体化保护修复具有重要意义,有效识别生态保护修复关键区域是开展国土空间生态保护修复工作的基本前提。以重庆市梁平区为研究对象,运用形态学空间格局分析和电路理论识别生态保护修复关键区域,包括生态源地、生态夹点、生态障碍点和生态断裂点。结果表明:(1)研究区生态源地19处,总面积359.82 km^(2),呈现“两带多点”的空间分布特征;生态廊道42条,总长241.27 km,构建了“三片区三屏一网多节点”的生态安全格局;(2)识别出生态夹点5处、生态障碍点12处、生态断裂点5处,是进行生态保护修复的关键区域,主要分布在中、东部地区;(3)结合关键区域生态特征,提出相应的生态保护修复主攻方向和建议措施。研究可为梁平区及其他区域国土空间生态保护修复工作的开展提供路径和方法参考。

“中国天眼”宁静区生态安全格局识别--基于OWA和电路理论

“中国天眼”工程FAST(Five-hundred-meter aperture spherical telescope)是国家重大科技基础设施工程,其半径30km内的宁静区生态脆弱,经济社会发展滞后,面临生态保护与加快发展的双重压力。构建生态安全格局是协调区域经济发展和生态保护矛盾、促进区域可持续发展的重要途径。以FAST宁静区为研究对象,基于2020年生态系统服务功能,采用有序加权平均多准则决策法(Ordered Weighted Averaging,OWA)考虑了7种情景下各生态系统服务之间的权衡关系并识别出最适合的优先保护区作为FAST宁静区的生态源地;基于生态敏感性结果对基本阻力面进行修正得到综合阻力面;运用电路理论提取生态廊道和关键生态节点,构建FAST宁静区生态安全格局。结果表明:(1)FAST宁静区生态系统服务时空差异显著,2020年较2000年生态系统服务平均值降低的类型为水源涵养和土壤保持,增加的类型为固碳和生境质量。(2)识别生态源地数共44个,源地面积197.15 km^(2),呈北密南疏、西多东少的空间分布态势,多集中分布在乡镇之间的交界处。(3)提取了72条活跃廊道和3条非活跃廊道,生态廊道总长度537.66km,廊道总体呈蛛网状分布特征。识别38个生态夹点和18处一级障碍点,面积分别为2.56km^(2)和14km^(2)。(4)基于分析结果和FAST工程安全运行的需要,提出FAST宁静区生态分区管控方案:FAST的核心区、中间区西南部和边远区西北部为生态重要区,中间区北部和边远区南部为生态改善区,其余为一般生态区。

基于MSPA模型和电路理论的衡阳市主城区热环境空间网络构建

随着城镇化的快速推进,城市热岛效应愈发显著,对生态环境和居民健康造成了严重威胁。以衡阳中心地区为例,通过运用Landsat 5/8地表温度遥感影像,识别衡阳市中心城区热环境空间变化特征。运用形态学空间格局分析方法(MSPA)和电路理论确定了城市核心热岛景观斑块、热环境廊道和重要节点区域,并分析其时空演变特征。研究结果表明:(1) 2011~2019年衡阳市中心城区热岛景观斑块趋于集中,热岛区域面积显著增加。(2) 热岛核心区域面积占热岛景观面积的比例最高。热岛斑块之间连通性与聚集度进一步提高。(3) 通过电路理论识别出58条热环境廊道,障碍点区域86处,一级夹点区域106处。在采取规划措施时,可以中断夹点区域之间的联系,以减缓整个区域的热岛效应,同时重点保护热环境网络的障碍点区域。研究结果对衡阳市主动减缓城市热岛效应,推动城市可持续发展具有重要的实践指导意义。

基于Maxent模型与电路理论的大熊猫栖息地内废弃矿山生态修复研究

为提高大熊猫栖息地内废弃矿山的生态修复效率和针对性,基于最大熵(Maxent)模型和电路理论,以大熊猫国家公园(四川雅安片区)历史遗留废弃矿山生态修复示范工程项目区域为研究区,对大熊猫适宜生境及影响生境的主要环境变量进行分析,识别生态源地与生态廊道,并提出相应的生态修复策略。结果显示:大熊猫取食竹分布、高程、土壤类型及厚度是影响区域内大熊猫生境的4个主要环境变量,其最适宜生境条件为存在大熊猫取食竹、高程为2290~3250 m、土壤类型为暗棕壤或棕壤、土壤厚度为65~86 cm;研究区内不适宜及低适宜区面积占比为75.96%,区域废弃矿山范围内不适宜及低适宜区占比为92.23%,大熊猫适宜生境较为破碎;研究区生态源地数量多且分散,生态廊道数量多且长,其分布受到废弃矿山等因素的影响;区域废弃矿山生态修复时,应分别从区域整体和环境变量出发,重点修复宝兴区域及荥经、石棉区域的一级生态源地和廊道,修复时主要考虑取食竹分布、高程、土壤类型及厚度等对大熊猫生境影响较大的环境变量,并参考其最适宜生境条件为目标进行修复,修复完成后需加强监测管护。该方法能够发现大熊猫适宜生境的环境条件和分布范围,确定重点生态修复区域及修复策略,以此提高修复效率和质量,促进大熊猫等珍稀野生动物种群的恢复和繁衍。

基于MSPA和电路理论的昌都市生态安全格局构建

【目的】在生态文明建设背景下,基于城镇化构建昌都市区域生态安全格局,有利于促进区域生态与经济协调发展,保障区域生态系统稳定,推进国土空间战略发展。【方法】通过MSPA和电路理论,分别识别昌都市生态源地、生态廊道和生态节点,并构建昌都市生态安全格局。【结果】昌都市共识别20处生态源地,44条生态廊道,其中关键生态廊道为16条,一般生态廊道为28条。共提取13处生态夹点和14处生态障碍点。其中生态源地主要分布在中北部与东部,生态廊道沿着金沙江、澜沧江流向分布,而生态夹点与生态障碍点集中分布在生态廊道路径周围。【结论】通过构建昌都市生态安全格局,对其开展生态修复分区,包括生态涵养区、生态修复区和生态提升区,并结合实际分别对其提出相应的修复措施。研究结果为今后国土空间修复、城市生态安全格局构建提供一定的参考和理论支撑。

基于InVEST模型和电路理论的昆明市国土空间生态修复关键区域识别

以昆明市为例,综合运用InVEST模型、景观连通性评价和电路理论构建生态安全格局,识别国土空间生态修复关键区域.研究表明,昆明市生态源地共34个,面积6421.95km2,呈西多东少、北聚南散的空间分布状态;提取生态廊道67条,全长859.72km,廊道分布空间差异性明显,构建了“一环、三区、三屏、六轴、多点”的生态安全格局;识别27处生态夹点和33处生态障碍点,为需进行生态修复的关键区域,面积分别为197.68,155.84km2,主要分布在南部地区;综合关键区域的不同地理特征和地类现状,提出自然保护为主、人为修复为辅和人为修复与自然保护并重的两类修复策略.研究可为市域国土空间生态修复提供参考.

基于课程思政的《电路理论》课程教学改革探索

课程思政作为一种新型教育理念具有重大实践意义。课题组在进行电路理论课程教学改革时,深挖思政元素,找到课程知识点与课程思政的融入点,设计科学合理的课程思政案例,采用适当的教学方法,提高了课程思政教学成效。

教育信息化背景下电路理论课程混合式教学研究

随着时代的发展,教育信息化是高校教育的趋势,结合新时代人才培养的要求,该文提出一种信息化背景下混合式教学的架构,并构建以慕课和SPOC为基础的多源教学资源,通过雨课堂进行实施。结果表明,该方法既可提升学生成绩,同时也可解决大班上课难以管理的问题。

基于电路理论的高原寒地县域生态网络构建

针对当前高原寒地特殊地理环境及社会经济条件制约下,生态红线斑块连接度低、生态保护压力大等现实问题,以西藏索县为研究对象,通过景观格局指数,提取生态保护红线斑块连通性特征;基于电路理论构建景观电阻面,识别生态廊道并构建生态网络,同时对生态改善区域进行等级划分。结果表明:索县境内共有128个生态保护红线斑块,形成318条生态廊道与39条潜在廊道;红线源地及廊道多分布于县域西部及南部,而东部及北部存在明显断层现象,应增设踏脚石提高分散斑块连通性;基于现状条件与发展愿景,划定了两级生态改善区,并构建了“三片、两带、多廊道、多节点”的生态网络。

基于遥感生态指数和电路理论的生态安全格局构建——以广州市为例

【目的】城市化的高速推进使经济发展需求与生态保护矛盾日益突出,构建生态安全格局对实现人与自然和谐共生及国土空间结构优化具有重要意义。【方法】以广州市为例,采用遥感生态指数(RSEI)识别生态源地,通过最小累积阻力模型与电路理论识别生态廊道、生态夹点及障碍点,从而构建广州市生态安全格局。【结果】(1)1990-2020年广州市生态环境质量较好,RSEI均值从0.60下降至0.58再回升到0.60,呈“先降后升”趋势,但南、北部生境质量差距较大。(2)共识别出生态源地25个,面积共计1511.26 km^(2),占广州市总面积20.33%,主要集中于研究区东北部,南部仅有3处生态源地;共提取出生态廊道50条,其中一级廊道20条,总长114.06 km,二级廊道22条,潜在廊道8条。(3)共识别出生态夹点48处,现状用地类型以林地、耕地、建设用地为主,其中面积最大为19.09 km^(2),位于番禺区莲花山一带,最小的夹点面积仅有0.11 km^(2);生态障碍点共识别出12个处,主要分布于黄埔区、从化区,土地利用现状主要为耕地和建设用地,其中面积最大为0.42 km^(2),位于从化区温泉东埔农庄北部,最小面积仅有900 m^(2);共识别出63处断裂点,主要集中于广州市中部的白云区和黄埔区。【结论】研究结果可为广州市未来城市空间格局优化及生态系统修复提供数据支撑,同时为其他超大型城市的生态安全格局构建提供参考。

基于生态评价与电路理论的生态安全格局构建及关键区域识别——以安徽省为例

[目的]构建安徽省生态安全格局,识别生态修复关键区域,以期筑牢城市发展的生态基底,为该省国土空间生态修复提供科学依据。[方法]运用InVEST模型及MCR模型从生态系统供给侧与内部响应侧展开评价识别生态源地,利用夜间灯光数据修正阻力面,基于电路理论构建安徽省生态安全格局,识别生态夹点与生态障碍点,根据空间分异与地类特征提出差异化修复维育措施。[结果](1)安徽省共计53块生态源地斑块,面积合计4.22×10^(4) km^(2),占安徽省总面积的30.50%,其中南部源地集中成片生态价值高,北部较为分散生态价值低。(2)生态安全格局构建生态廊道共有95条,基于景观连通性分析,筛选出68条关键廊道,26条重要廊道及1条一般廊道。(3)共识别生态夹点119处,面积达412.45 km^(2),生态障碍点46处,面积达423.20 km^(2)。(4)生态夹点及零星障碍点以自然维育为主,大型生态障碍点人工修复及自然恢复两措并举。[结论]借助生态评价以及电路理论开展构建的生态安全格局更符合物种运动的真实规律,可有效识别生态修复关键区域及其分布特征。

基于MSPA与电路理论的洛阳市生态网络构建与优化

快速城镇化导致城市生态空间布局破碎化情况加重,区域的生物多样性保护能力降低,构建生态网络可以有效解决这一问题。以洛阳市为例,运用形态学空间格局分析(MSPA)与连通性评价筛选生态源地,利用电路理论构建生态廊道,并提取重要生态节点,最终构建洛阳市生态网络,提出优化方案。结果表明:(1)MSPA分析出的核心区面积为6 648.78 km^(2),占前景要素的91.33%。(2)选择核心区中面积前30的斑块进行景观连通性分析,筛选出20个生态源地。(3)识别潜在生态廊道45条,得到的生态节点共计64个,其中生态夹点26处,生态障碍点38处。

基于MSPA与电路理论的黄河流域甘肃段生态安全格局构建

作为高质量发展的前提和基础,生态安全格局构建不仅能够警示潜在重大生态环境问题,而且有利于维护生态系统的健康稳定。以黄河流域甘肃段为研究区,采用形态学空间格局分析(MSPA)方法,融合基于InVEST模型的生境质量评估及生态服务功能空间分布,识别生态源地并进行分级。综合自然地理与社会经济因素构建阻力面,依据随机游走理论提取生态廊道,基于电路模型辨识生态夹点、障碍点等关键生态节点,并在此基础上结合甘肃省国土空间规划,构建研究区生态安全格局。结果表明:生态源地主要分布于研究区南部和东部边缘,空间分布不均且破碎化,总面积1.08×10^(4)km^(2),其中核心生态源地2.45×10^(3) km^(2);识别生态廊道257条,总长度6.06×10^(3) km,其中关键陆地生态廊道22条,长度50.7 km,关键河流生态廊道40条,长度494km;识别生态夹点109处,面积206km^(2),识别一级生态障碍点37处,面积1.59×10^(3)km^(2)。综合构建了“一轴、两核、多区”的生态安全格局,“一轴”为生态保护、修复与生态建设轴,该轴以南、以北分别承担重要的生态安全维护任务、生态保护与修复前提下的生态建设任务。“两核”分别为渭河与洮河流域的两个生态保护核心区,需要优先进行生态保护。“多区”分别为甘南水源涵养区,大通河、庄浪河生态修复区,陇东生态修复区,陇西生态建设区。本研究将MSPA与InVEST模型相结合进行源地识别,在分析机制与识别过程上互为补充,并基于电路理论模拟种群迁徙与扩散,显著提高了源地与廊道识别的准确性,可以为黄河流域甘肃段国土空间开发、生态保护及生态安全维护提供参考。

基于电路理论的多尺度城市热环境网络构建及格局优化:以成都市中心城区为例

高密度、高强度的城市建设和扩张导致城市热岛效应不断增强,研究城市热环境网络格局以优化规划布局是改善城市热环境的有效方法。将形态学空间格局分析与电路理论相结合,立足多尺度,以成都市中心城区及其核心区为研究对象,选取连通性强的冷岛、热岛源地,根据景观格局特征与地表覆盖构建阻力面,运用Linkage Mapper识别廊道、冷岛障碍点和热岛夹点,并进行分级和评价,构建研究区热环境网络,提出多尺度下的格局优化建议。结果表明:1)中心城区尺度识别出23处冷岛源地、34条关键廊道、48处障碍点,廊道呈“串珠状”环绕研究区边缘分布,连通性和稳定性较弱;2)中心城区核心区尺度识别出34处热岛源地、81条关键廊道、98处夹点,廊道呈网状分布且普遍连通性较高,夹点是未来阻断热岛廊道连通的关键区域;3)研究区形成“两环多分支五组团多点”结构的城市热环境网络格局。研究结果可为成都市及其他城市的热环境改善提供科学参考,丰富电路理论在热环境领域中的应用。

基于空间主成分分析和电路理论的嘉鱼县生态网络构建

构建生态网络能够促进区域生物流动,改善城市生态环境,促进可持续发展。以嘉鱼县为研究对象,运用MSPA分析法、景观连通性提取生态源地,通过空间主成分分析法构建综合阻力面,基于电路理论提取生态廊道、生态夹点和障碍点,构建研究区生态网络。结果表明:共提取生态源地面积230.33 km^(2)(占研究区总面积的22.59%),生态廊道30条,生态夹点23个,障碍点16个。其中,面积较大的源地斑块多分布在水体区域,而中部和西南区域较为分散,生态廊道分布不均且跨度较大。在后期城市生态建设中,可结合生态夹点、障碍点的位置进行城市绿地增设和障碍区修复,提高研究区生态网络连通性,促进区域生物流动。

基于电路理论模拟秦淮河流域水域连通性

引入景观生态学中的电路理论方法,基于不同时期土地利用数据,模拟1995-2018年秦淮河流域的水域连通性;采用Landsat7,8影像数据,利用改进水体指数(MNDWI)提取流域水淹区域,分析水域连通性对洪涝灾害风险的可能影响。结果表明,2000年以来流域水域连通性破碎程度明显增加,甚至出现大范围空值区域;连通度密集出现低值碎斑的区域与卫星监测频繁出现水淹的区域相吻合;其中,南京主城区2000-2005年期间,水域连通性下降2.7%,同时水淹面积有一定涨幅,2005年之后南京主城区水域连通性有所改善;江宁区水域连通性在2010-2018年期间下降3.4%,水淹面积则增长近136.4%。研究表明,运用电路理论模拟流域水域连通性具有一定的实用性。