基于MSPA和MCR模型的庐山市生态网络构建

【目的】在生态环境形势严峻的背景下,构建生态网络是连接破碎化斑块间的重要纽带,是保障物种迁徙交流的有效途径。【方法】以庐山市为研究对象,以GIS技术为核心,利用MSPA法对庐山市进行景观格局分析,再运用景观连通性评价法选取重要生态源地;其次采用AHP分析法结合专家打分法建立阻力因子评价体系构建阻力面,再基于MCR模型完成庐山市生态网络的构建,运用重力模型选取重要潜在生态廊道,给出生态网络的优化对策,最后应用生态网络分析法,对出生态网络的可行性进行分析。【结果】1)庐山市10处重要生态源地的面积为37 946.52 hm^(2),庐山和鄱阳湖为两处大型生态源地;2)遴选出19条重要生态廊道长为297.05 km,主要分布于中部地区;3)构成生态廊道的景观三要素分别为林地、水系和耕地,廊道宽度设置为300 m;4)构建形成“两区两带三轴”的生态安全格局。【结论】研究区内中心城区及中南部地区斑块分布零碎,景观连通性差,缺少生物栖息活动的绿色空间,应大力改善两地的生态环境,生态绿廊由两地内部向外部空间延伸构建,最终绿廊绿道交织成网覆盖全域,新增3个生态核心节点和9条重要生态廊道后的网络连接指数明显提高,表明构建的庐山市生态网络可行性较强。研究结果对于庐山市的城市绿地系统规划、生态园林城市的建设和生物多样性保护具有一定的指导意义。

基于RSEI和MSPA模型的生境质量时空动态演变分析——以安徽金寨霍山两县为例

随着城镇化进程的加快,人类社会与自然界联系日益密切的同时,生态环境问题也日趋显著。当前大多数基于遥感的生境研究都是只采用遥感生态指数(remote sensing ecology index,RSEI)评估生境质量,缺少对生境内部结构的评估。为此,提出一套完整的生境质量评估框架,将RSEI和形态学空间格局分析(morphological spatial pattern analysis,MSPA)结合,从功能和结构2个角度综合对研究区进行生态环境监测和评价。以安徽省的金寨、霍山2县为研究对象,选取3期Landsat遥感影像,首先基于随机森林算法(random forest,RF)进行土地利用分类,然后构建RSEI评估研究区生境质量,最后以生境质量最高的森林作为主体,采用MSPA识别不同景观类型评估森林的结构变化。结果表明,1)研究期间,金寨、霍山2县面积占比最大的林地面积其RSEI均值先增加后略微减少,建设用地和耕地的面积及其RSEI均值一直呈上升趋势;2)研究区的生境质量持续稳定以“优”“良”等级为主,“差”等级区域面积呈减少趋势;3)林地内部的核心区面积呈下降趋势,RSEI均值总体却呈上升趋势。此外,孤岛、支线区面积增加的同时RSEI均值也在提高。据此,研究区的森林内部结构出现破碎化现象,但是生境功能总体呈上升趋势,这与合理的土地利用及森林内部结构的改变联系十分密切。研究结果可为与类似金寨县和霍山县的生态环境建设提供科学的参考价值。

基于MSPA和MCR模型的株洲市生态网络构建与优化

为解决快速城镇化导致的生态空间布局破碎等问题,构建起湖南省东部重要生态屏障,以湖南省株洲市为对象,通过形态学空间格局分析和景观连接度水平评价,筛选出景观连通性较高的生态源地斑块,基于最小累积阻力模型和重力模型,提取生态廊道并对生态廊道重要性进行评价构建株洲市生态网络,根据株洲市历史文化景观资源对生态网络进行优化。结果表明,1)初步构建的生态网络包括25个生态源地和300条生态廊道,共判别97个生态节点和92个生态障碍点,其中,市辖区及醴陵市西部、攸县北部的生态源地破碎化程度较高,生态廊道在东北部市辖区、西北部和攸县东部分布较少,重要生态节点主要分布在株洲北部,生态障碍点总体上呈现北多南少。2)增加了12个踏脚石斑块,其中4个作为补充生态源地,同时也新增106条生态廊道,以实现生态网络的优化。3)优化后的生态网络连通性增强,网络闭合指数、网络连接度指数和网络连通率指数分别增加了0.96、2、0.66。研究结果可为市域生态网络体系构建和国土空间规划与生态修复等研究提供参考和理论依据。

基于MSPA_(P)-MCR_(F)的干旱区层级生态网络构建与优化——以宁夏中卫市为例

基于Landsat8 OLI_TIRS遥感影像、数字高程模型(digital elevation model,DEM)、路网、水系等多源数据,修正能量因子模型和重力模型,改进了形态学空间格局分析(morphological spatial pattern analysis,MSPA)和最小累积阻力模型(minimum cumulative resistance,MCR)生态网络构建方法,以宁夏中卫市为例,探讨了层级生态网络的构建及其优化。结果表明:①干旱区生态源地识别中,需要将林地、草地和水体作为前景数据,并结合生态红线选择生态源地;②中卫市生态网络呈现出“四核三廊多点”的空间结构模式。识别出生态源地17个,占研究区面积的22.33%,其中1级和2级共计4个源地的能量因子显著高于其他源地,形成“四核”,其他源地形成“多点”,生成潜在生态廊道33条,其中一级生态廊道3条,形成“三廊”;③从生态源地质量提升、廊道加固、断裂点修复等方面提出了生态网络优化策略,除1号、7号、9号源地之间的廊道较为稳定外,其他源地间连通性较低,生态网络稳定性较差,需要建立24个生态踏脚石,并发现38个亟待开展修复的生态断裂点;④优化后生态网络的稳定性有所提升,α指数、β指数和γ指数分别提升9.5%,3.8%和4.2%,有利于促进生态物质及信息流动和生物多样性保护。

Optimization of Urban Ecological Network Based on MSPA-MCR Model: A Case Study of Jingzhou City

As a key carrier supporting urban ecological health and living environment quality,urban ecological network is a key focus of current urban green space research.Jingzhou City of Hubei Province is taken as the research object.Relying on GIS technology platform,MSPA method is used to analyze the landscape pattern of Jingzhou City.On this basis,the landscape connectivity evaluation method is used to accurately identify and extract the source areas with important ecological value in Jingzhou City.Then,the normalization method and weighting method are combined to create a resistance factor evaluation system to construct the resistance surface.Based on the MCR model,the ecological network of Jingzhou City is successfully constructed,and targeted spatial optimization strategies and development suggestions are proposed.

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MSPA-MCR的奉贤新城鸟类功能性廊道研究

为了整合奉贤新城的城市绿地基础设施,构建城市共生型鸟类的对外扩散的功能性生态廊道,该研究基于MSPAMCR复合模型,识别了奉贤新城的核心栖息地,并依据MSPA的景观元素构建综合阻力面,使用MCR模型识别生态廊道,再通过重力模型和核密度分析识别重要生态廊道和生态关键区域,从而为奉贤新城的绿地设施整合与生态修复提供建议,以期为奉贤新城的城市生物多样性保护和健康可持续发展提供参考。

基于MSPA-MCR-CIRCUIT的山西省运城市景观生态网络构建

山西省运城市位于黄河中下游三省交界处,其景观要素成分复杂,对运城景观生态网络斑块与廊道的研究有利于黄河生态系统稳定性的保护。基于形态空间格局理论(MSPA)确定连通性强的核心斑块,识别核心生态源地,以最小累计阻力模型(MCR)为基础,叠加7种阻力因子构建综合阻力面,根据重力模型划分生态廊道等级。以基于电路理论(CIRCUIT)的Linkage Mapper工具识别生态夹点和障碍点作为生态节点,综合构建源地(面)-廊道(线)-节点(点)的运城市景观生态网络。结果表明:1)运城市核心生态源地有9处,综合重力模型和实际建设需求划分13条重要生态廊道和10条一般生态廊道,识别出关键生态节点17个,一般生态节点34个;2)现有重要生态廊道集中于运城南部,南北方向生态联系较弱,可优先加强贯穿稷山县、新绛县、闻喜县的重要生态廊道建设;3)MSPA模型与电路理论的综合运用可提升景观生态网络构建的科学性和准确性,有利于确定生态修复关键区域,为生态修复项目的布局提供有力支撑。

基于MSPA和旅游流的风景道构建研究——以湖南省为例

本研究选取重视风景道建设的湖南省为案例地,利用形态空间格局分析(MSPA)和最小累积阻力模型(MCR)建立生态廊道,运用社会网络分析对湖南省自驾旅游流进行点状、线性和网络结构解析,最后将两者结合以此来构建省域尺度的风景道。结果表明:(1)湖南省景观构成以林地和耕地为主,大尺度生境斑块连通性较好,生境破碎度较小。(2)生态源地分布较为分散,综合阻力值分布较为集中,生态廊道共820条,总长度为35666 km,总体上呈现出封闭型的网状结构。(3)到访频次高和热点景区主要分布在长沙、张家界和湘西州等州市,长沙与张家界之间的景区联系强度比其他景区之间的联系更为紧密。(4)根据中介中心性在100和0之间出现的明显断裂,将其分为三级旅游节点,最终构建出的湖南风景道为一条主线“湖湘大环线”、两条副线“神秘湘西线和世界遗产线”与5条支线“侗苗风情线、南岭风景线、人文始祖线、锦绣潇湘线和神韵雪峰线”。

基于GF-2和MSPA的绿地空间格局分析

绿地形态特征对其生态和文化功能发挥有一定影响。本文基于高分二号(GF-2)高分辨率遥感数据,在ArcGIS 10.7和ENVI 5.1软件支持下,构建了TY市绿地信息数据库,采用形态学空间格局分析方法(MSPA)分析了研究区绿地格局特征,探讨绿地核心区、孤岛区、环岛区、孔隙区、边缘区、桥接区和支线区分布特点。结果表明,研究区绿地空间布局有待优化,特大型绿地斑块和大型绿地斑块数量相对较少,中小型斑块数量多,破碎化现象严重。核心区多以公园为主,孤岛区以居住区绿地和附属绿地为主,受人类活动影响较大,连通性有待进一步提升。针对该市绿地结构现状和空间布局实际情况,本研究提出以下建议:进一步优化绿地空间布局和结构,充分利用城市水系,发展带状绿地,充分利用口袋公园建设契机,以丰富居民的休闲空间。

基于CA-Markov和MSPA的绿色基础设施预测与时空演变分析——以京津冀城市群为例

绿色基础设施(Green Infrastructure,GI)的合理布局有助于建立国土空间绿色发展新模式。在生态文明和高质量发展背景下,研究GI长时序时空双维度演变格局对提升生态环境质量、提高国土空间治理能力和实现“碳中和”目标具有重要意义。基于CA-Markov(Cellular Automata-Markov,CA-Markov)、MSPA(Morphological Spatial Pattern Analysis,MSPA)和景观格局分析方法等构建GI研究模型框架,实现对GI过去—现在—未来的时空双维度分析。以京津冀城市群为研究区,分析了2000—2020年GI时空双维度演化特征,预测了未来2025和2030年的发展态势,讨论了协同发展过程与GI格局演变的对应关系,并总结GI优化启示。结果表明:(1)2000—2020年,GI面积占研究区总面积的比例呈现逐年下降趋势,由90.82%降为86.60%,空间上表现为西北部密集、东南部稀疏的分布态势。核心作为GI的主要组成部分,面积占比57.04%—65.93%不等,同样呈现逐年下降趋势,其主要分布在研究区北部、西部和西北部。(2)2020—2030年,研究区GI面积小幅度下降,但核心面积占比增长明显,2030年占比高达84.04%。连接桥、边缘和环等其他GI类型面积占比较小,其分散分布在各核心之间。(3)城市群协同发展进程提速直接导致GI的波动,主要体现在2015—2020年实质发展期和2020—2025年国土空间规划加速落实期。(4)未来,京津冀城市群GI生态网络稳定性的提升需重点关注各城市中心GI的面积占比和东南部的连通性问题。研究结果为快速实现GI检查、评估和治理提供技术支撑,也有助于实现京津冀城市群建立绿色、低碳、可持续发展新模式。

风电项目对潜在生态廊道的影响——基于MSPA-MCR模型

风电作为构建新型电力系统的主体,能够有效助力电力系统脱碳,是实现“双碳”目标的主力军。但风电规模化建设与生态环境保护之间的矛盾日益突出,风电项目对生态环境,尤其是对区域生态廊道及生态安全格局的影响急需厘清。以福建平潭陆上风电项目所在区域为研究单元,运用形态学空间格局分析法和最小累积阻力模型、重力模型等判别重要生态源地及潜在生态廊道,评估风电项目对潜在生态廊道连通性、重要性和结构性等影响。研究表明:(1)研究区生态源地主要位于生态价值高的森林公园及风景名胜区内。受风电项目影响,源地呈现破碎化趋势,核心区占景观要素百分比由79.53%下降至76.64%。(2)风电项目导致生态廊道畅通性降低,生态廊道的走向及长度发生显著变化,大大增加了生物迁徙的空间阻力。(3)风电项目弱化了生态源地之间关联性。核心廊道和次级廊道均减少了6条,且重要性强的生态廊道完全避开风电项目所在位置。风电项目建设之后生态网络流通性变差,网络更为单一、整体生态效能降低。本研究不仅从生态环境敏感脆弱区域的生态安全角度给风电项目建成区周边生态修复提供科学参考,也为未来风电项目选址及环境质量评估提供了重要的方法支撑。

基于MSPA和MCR模型的海岛型城市生态网络构建——以福建省平潭岛为例

为解决快速发展导致的生态环境问题,探究平衡海岛型城市发展与生态保护的有效途径,以福建省平潭岛为研究区,采用形态学空间格局分析模型(MSPA)、最小累积阻力模型(MCR)和重力模型构建平潭岛生态网络,通过构建踏脚石斑块对生态网络进行优化。结果表明:(1)初步构建的生态网络包括20个重要生态源地和190条生态廊道,重要生态源地主要分布在西部和东北部,生态廊道在中部和南部地区分布较少。(2)阻力较大的地区主要分布在平潭县城及研究区南部和中部。这些地区几乎都是建成区,很大程度上阻碍了生态系统的流动,导致研究区生态网络体系不完整。(3)增加了8个踏脚石斑块作为补充重要生态源地,同时也新增加188条生态廊道,以实现生态网络的优化。(4)优化后的生态网络连通性提高,网络闭合指数(α指数)、网络连接度指数(β指数)和网络连通率指数(γ指数)分别增加了1.99,4,1.33。研究能够阐明构建踏脚石在海岛型城市生态网络完善中的实践路径,并为平潭岛未来生态规划及城市健康发展提供有效的理论支撑,同时也为其他海岛型城市的生态保护和优化提供参考。

基于MSPA与MCR的生态廊道构建及优化研究——以南昌市新建区为例

以南昌市新建区为例,总体按照“源地识别—廊道构建—生态网络优化”的主线展开,综合运用形态学空间格局分析(MSPA)、景观连通指数模型分析、最小累积阻力模型(MCR)、重力模型等方法进行廊道构建,并对生态网络格局进行布局优化。结果表明:(1)核心区、岛状斑块、孔隙、边缘区、环岛区、桥接区、支线七类景观空间用地中核心区面积最大,为880.62 km^(2),占自然景观面积的73.99%;(2)生态源地共18处,总面积为750.60 km^(2),占核心区的85.24%,主要分布为北部鄱阳湖区域、中西部梅岭国家森林公园及其周边区域,源地类别上主要分为水域和林岭,生态源地之间连通性较好、生境质量较好;(3)阻力呈现由中部向北部、南部减少的趋势,中部阻力最大,由于城市开发建设人类活动以及山体高程影响,对于生物物种的流动产生一定的阻力作用;(4)构建153条生态廊道,总体分布于中部、西南以及北部区域,其中重要生态廊道为52条,基本串联各重要生态源地;(5)构建“2+7”生态核以及“蓝绿”双带,实现山水环抱、山水共融的生态网络格局。

基于MSPA-Linkage Mapper的福州滨海长乐区生态网络构建与优化

构建生态网络是改善城市生态环境和维持生态服务功能的重要举措。以福州市长乐区为例,基于形态空间格局(MSPA)、Linkage Mapper和重力模型提取各级潜在生态廊道及生态节点,构建并优化长乐区生态网络。结果表明:1)基于MSPA识别出所有景观类型,核心区面积最大(245.36 km^(2)),占所有景观类型的73.61%,结合核心源地连通性评价,筛选出11个核心生态源地;2)通过Linkage Mapper、重力模型提取研究区潜在生态廊道共32条,1级廊道11条,2级廊道10条,3级廊道11条,主要分布在研究区南北部纵向连接,尚未形成整体的网络连接;3)采用Barrier Mapper、Pinch point综合识别生态节点,1级生态节点17个,2级生态节点12个、3级生态节点8个,确定各类型生态修复关键区域,提出生态暂歇点建设策略。研究结果为长乐区域生态可持续发展及建设生态保护重点区时序性研究提供参考意义。

基于MSPA下的城市生态网络构建及优化研究--以安徽省合肥市为例

城市生态网络作为承载城市生态和人居环境健康的重要组成部分,具有较高的研究价值。本文以安徽省合肥市为研究对象,利用MSPA和生态敏感性评价综合评价,分级提取合肥市具有重要价值的生态源地,再通过构建阻力面得出场地内的潜在生态廊道,最后对生态源地-廊道的趋势进行策略优化,得出合肥市域绿色空间发展结构,并提出科学的空间优化指引和发展建议。

基于MSPA模型和生态保护重要性评价的市域生态空间网络构建及优化

[目的]探索基于形态学空间格局分析(MSPA)和生态保护重要性评价的市域生态网络构建方法,为市域生态网络规划与建设提供科学参考。[方法]以黑龙江省牡丹江市为例,采用MSPA分析结果拓扑叠加研究区生态保护重要性评价,综合得出生态源地;利用最小阻力模型提取研究区潜在生态廊道并结合重力模型进行重要度划分;从源地补充、廊道补充、增补踏脚石三方面进行生态网络结构优化。[结果]①根据MSPA分析结果,牡丹江市核心区域面积在景观类型中比例最高,为87.41%,其中林地为主要景观类型。②牡丹江市域内有主要生态源地10处,次要生态源地6处。③牡丹江市域内潜在重要生态廊道16条,一般生态廊道104条。④优化前生态网络闭合度(α指数)为0.53,优化后为0.66;网络连接数(γ指数)优化前为0.69,优化后为0.77,线点率(β指数)优化前为2.0,优化后为2.26。[结论]综合MSPA分析法和生态保护重要性评价法的生态网络构建方法运用,有助于生态网络的结构性和功能性提升。

基于MSPA分析的福建省生态网络构建

快速城镇化进程导致森林景观破碎化、连通性下降,严重威胁区域可持续发展、生物多样性保护和生态服务能力的维持。生态网络构建是提高景观连接度,维持物种扩散过程,保护生物多样性的有效手段。以福建省为例,借助形态学空间格局分析(MSPA)探讨2000、2010和2020年的森林景观结构动态变化,并在利用组分数(NC)与整体连通性指数(IIC)确定适宜距离阈值的基础上,根据可能连通性指数(PC)筛选生态源地;从人-地关系角度选择路网分布、建设用地分布、土地覆盖类型、坡度四种评价因子构建阻力面,采用最小阻力模型(MCR)提取生态廊道形成初步生态网络,进一步计算PC指数对生态廊道进行重要性分级;最后基于图论法,利用闭合度α、线点率β、网络连接度γ对所构建的生态网络进行定量评价。结果表明:(1)近20年来福建省森林景观结构较为稳定,其中核心区占比高达76.27%,但仍存在一定程度的破碎化趋势;(2)根据NC与IIC的计算结果,以500m为合适的距离阈值计算了PC,据此识别出15处生态源地,多位于闽西及闽北地区;(3)采用MCR模型提取了105条生态廊道,其中重要生态廊道27条,分布均匀且连通四方;(4)生态廊道穿过的土地利用类型中受人类干扰小的林草地占比超过85%,耕地占比12.33%,受人类干扰强烈的建设用地及未利用土地占比不足1%;(5)识别出生态节点62个,生态网络结构指数α=0.37,β=1.69,γ=0.58,表明网络结构较为合理,连通性较好。研究结果可从整体角度出发指导福建省生态安全格局构建,以期为土地资源有限背景下,省域尺度复合种群保护工作提供科学依据。

基于MSPA-MCR模型的河源市生态网络构建与优化

以河源市为研究范围,采用形态学空间分析(MSPA)和最小累积阻力模型(MCR)构建河源市生态网络并提出优化策略。结果表明:河源市现状17个生态源地较集中分布,主要分布在河源市西部、西北部和南部,东北部和东部出现生态源地盲区;整体的生态阻力呈现西北和东南部高于西南和东北部的一种趋势,生成136条潜在生态廊道以网状分布,且南北部生态廊道的分布明显比东西部和中部的生态廊道密集;识别出重要生态廊道78条、一般生态廊道58条与17个生态源地共同组成河源市生态网络,针对目前的东北部和东部生态源地和生态廊道空缺提出保护重要生态源地、保护和建设生态廊道和“踏脚石”建设三位一体的优化策略。

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。