基于最小累计阻力模型的卢氏县土地生态适宜性评价

按用途可将城市土地景观划分为生态用地和建设用地两部分,这两部分用地扩张可以看作是此消彼长的动态过程。采用ArcGIS软件模拟土地扩张运动,构建以两个过程最小累计阻力差值模型为基础的城市土地适宜性评价机制。以河南省三门峡市卢氏县为例,选取建设用地和生态用地作为土地扩张源,分别从土地固有生态属性因子、外延生态属性因子两个因子,8个方面建立阻力评价体系。评价结果表明,适宜生态保护用地扩张面积为932.14 km^(2),占县域面积的23.28%;适宜建设用地扩张面积为3 071.87 km^(2),占县域面积的76.72%。运用最小累计阻力差值模型将卢氏县划分为生态开发不困难、一般困难、较困难、困难4个区域,各区域面积分别为176.18、755.96、811.61、2 260.26 km^(2),分别占县域面积的4.40%、18.88%、20.27%、56.45%。适于建设用地开发的难易程度分区与适宜生态保护用地相反。

基于最小累计阻力模型的景观通达性分析

基于最小累积阻力模型(minimum cumulative resistance,简称MCR),运用地理信息系统空间分析模块,以文化景观为源(source),土地利用、道路分布为模型参考阻力面,建立了文化景观可达性模型。根据可达性分级结果,结合野外调查,得出影响文化景观保护现状的主要因素,从而为管理部门制定保护措施提供有效的依据。

基于最小累计阻力模型的四湖流域景观生态规划研究

采用遥感和GIS技术对四湖流域景观空间格局特征及其形成原因进行了分析,利用最小累计阻力模型对四湖流域进行景观生态规划,在地理信息系统软件中分别计算得到湖泊、人工水面和城镇的阻力面,从而对湖泊、人工水面、水田、旱地和城镇等景观要素的面积和具体分布做出相应规划。

基于MCR模型的村域土地整治分区研究--以左云县南辛窑村为例

为因地制宜进行土地整治,实现土地空间布局优化,本研究以山西省左云县南辛窑村为例,从全域土地整治视角,运用MCR模型和GIS软件结合的方法分析村域土地资源利用功能适宜性,依此划定土地整治分区,结合村庄规划定位提出相应的土地整治发展策略。结果表明:MCR差值≤0表示生态适宜性较强,差值>0表示建设适宜性强,按照MCR差值由高到低的顺序依次确定土地利用适宜性方向;在国土空间规划“三线”约束下,将研究区划分为小杂粮生产示范区、林草生态保护区、工业生产开发区、宜居核心整治区4类整治区,面积分别为232.02、529.14、5.85、5.88 hm2。整治分区后的土地资源分布格局呈现圈层夹散点的布局结构,具有明显的空间差异性,生态适宜性由中心向四周逐渐增强,与当地生态环境本底相吻合。研究表明,应用MCR模型实施土地整治分区,符合集聚提升型村庄发展要求,实现了耕地集中连片、居住用地集约高效、生态环境充分保护、产业发展有保障的目标,为村庄规划的科学编制和分区土地整治策略提供理论参考。

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。

基于最小累积阻力模型的生态安全格局构建与优化——以四川省美姑县为例

生态安全是生态系统完整性和健康性表达的重要特征,生态安全格局是区域生态安全保证的重要基础。本文结合中国西南山区生态环境的现实特点,以四川省凉山彝族自治州美姑县为例,开展了生态安全格局构建与优化工作,对目标区域进行生态源地识别,基于地形坡度、高程及土地利用情况等要素构建阻力面,基于最小累积阻力算法提取生态廊道。研究表明:基于土地利用现状阻力面识别的生态用地及非生态用地北部区域较连贯、南部区域较零散,符合区域保护现状;基于综合加权阻力面识别的生态用地及非生态用地较连贯,但高海拔部分区域不符合生态系统保护要求,需要继续加以优化。本研究对中国西南山区的生态安全管理规划和生态、经济协同发展具有一定的参考价值。

基于最小累计阻力模型的南京市生态安全格局构建

[目的]构建科学合理的生态安全格局,为生态文明建设背景下统筹推进市域国土空间可持续发展提供参考。[方法]基于生物多样性、水资源安全、地质灾害规避对江苏省南京市生态用地重要性进行定量评价,进而识别生态源地;参考PM2.5浓度、夜间灯光数据对物种迁徙的影响构建修正后的生态阻力面;通过最小累计阻力模型(MCR)构建区域生态安全格局。[结果]南京市生态源地面积490.3 km^2,基本涵盖国家级和省级自然保护地,识别结果较为合理。修正后生态阻力面的阻力值范围在0~43854.6之间,阻力值较大的区域位于鼓楼区、秦淮区、建邺区东部等长江南岸,浦口区中部、玄武区中部、江宁区东北部等区域阻力较小,能够较好地表征区域生态过程差异。依托生态源地、缓冲区、生态廊道等核心组分,形成了“一带三区多轴”的南京市生态安全格局框架。[结论]改进后的生态安全格局构建方法行之有效,以此构建的生态安全格局框架与现有《南京市主体功能区实施规划》更加契合。

基于最小累积阻力模型的三峡库区耕地面源污染源-汇风险识别

耕地所引起的农业面源污染是三峡库区主要生态环境问题之一。该文设置距离长江干流0~20、20~40、40~60和60~80 km的缓冲区,对库区耕地源景观划分4个等级,依据耕地面源污染过程,在获取地形、地貌、气象、水文、土壤和植被等方面的主要自然影响因子的基础上,构建影响耕地面源污染的阻力基面,借助最小累计阻力模型测算不同等级源景观阻力面,并通过自然断点法对阻力面进行5个等级的源-汇风险分级(极低风险区、低风险区、中风险区、高风险区和极高风险区),以此识别影响库区耕地面源污染的源-汇风险格局,结果表明:1库区一级源耕地占总耕地面积的50%以上,越向外围延伸耕地分布空间越小,且重庆库区的分布多于湖北库区,旱地的分布多于水田;2在耕地源景观所处的缓冲区范围内,阻力面偏小,并围绕源景观向外呈现不断增大的趋势,且水田源景观阻力面大于旱地源景观;3受空间距离的影响,阻力面的空间特征表现为高值区空间范围明显小于低值区;4库区耕地面源污染源-汇风险格局特征表现为高风险趋势,极高风险区(21 706.13 km^2)>中风险区(16 257.75 km^2)>极低风险区(10 311.6 km^2)>高风险区(7 464.65 km^2)>低风险区(2 221.61 km^2);5高风险区主要集中于库区平行岭谷区,而低风险区主要分散在距离长江干流偏远的秦巴山区和武陵山区;6研究结果有助于从影响面源污染的阻力面角度评价由耕地所产生面源污染的风险程度及等级,为科学防范和治理农业面源污染提供决策依据。

基于最小累积阻力模型的北京市生态用地规划研究

生态用地规划强调对区域生态系统结构与功能的保护,增强社会经济发展的生态环境支撑能力。从保障首都基本生态安全、改善大气环境质量、建设宜居城市的角度出发,通过对北京市生态重要性进行综合评价,明确北京市重要生态用地空间分布特征。在此基础上,采用最小累积阻力模型(MCR),以重要生态用地为"源",以土地覆被类型、距道路距离和距居民点距离作为阻力因子生成阻力面,模拟重要生态用地空间扩张过程,进而设置生态用地规划情景,并从景观连通性、生态功能保障度及与现状建设用地冲突情况等3个方面对不同情景下的生态用地规划方案进行保护效能评价,最终提出北京市生态用地的适宜规模和优化布局方案。研究结果表明:北京市重要生态用地总面积为9879 km^2,占市域总面积的60.20%;生态用地的适宜规模为12417 km^2,占市域总面积的75.67%,其中,平原区生态用地的适宜规模为2944 km^2,占平原区总面积的46.45%,主要分布于建成区的外围过渡地带;山区生态用地的适宜规模为9473 km^2,占山区总面积的94.05%。

基于最小累积阻力模型的农牧交错带土地利用生态安全格局构建——以鄂尔多斯市准格尔旗为例

选择位于农牧交错带的鄂尔多斯市准格尔旗,基于自然地理情况、社会经济统计及多年土地覆被数据,在对研究区近30年来土地利用时空动态变化进行分析的基础上,运用GIS空间分析技术,借用最小累积阻力模型,对区域内关键土地利用类型进行分析与模拟,判断各土地单元针对关键土地利用类型的适宜度,据此构建区域土地利用生态安全格局,进而提出土地利用安全格局实施和管理的建议。研究结果对区域土地资源的持续利用具有重要的指导意义,并对最小累积阻力模型的应用进行了扩展。

基于MCR模型的漓江流域生态安全格局构建

以典型喀斯特地貌的漓江流域为研究单元,基于景观生态风险度和景观连通性指数提取生态源地,在最小累计阻力模型和重力模型的帮助下识别潜在生态廊道和潜在生态节点并进行赋级,最终结合流域山水林田湖草沙一体化治理工程构建区域生态安全格局.结果表明:①流域景观生态风险呈“中部南部高、东部北部低”的空间特征,较高、高风险区占流域面积43.34%.②流域内存在5个生态源地,主要为林地和自然保护区,总面积达1689.05km^(2),占流域总面积28.99%.③识别潜在生态廊道6条和潜在生态节点38个,集中分布在灵田镇附近.④参考生态阻力面和未来规划,构建漓江流域为“生态保育、修复、管控一体,廊道带建设并行”的生态网络格局;此外为保证廊道带的顺利建设,在区县尺度上对灵川、兴安两地给予更多的生态补偿资金及技术支持.研究可为漓江流域生态系统功能提升及国土空间保护修复提供科学指导.

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。

耦合SOM-MCR模型的多特征生态安全格局构建——以武汉城市圈为例

面向“绿色城市圈”发展理念,构建武汉城市圈生态安全格局是实现区域经济、社会和生态协同发展的重要途径。传统研究采用的多指标叠加分析丢失了各因子蕴含的原始信息,仅可以识别同质化生态源地。将自组织映射神经网络模型(SOM)融入“重要性-敏感性-连通性”框架,依据生态系统服务组合划分生态功能区→识别多类型生态源地;综合自然因素与人类影响修正生态阻力面,并应用最小累积阻力模型(MCR)构建多特征生态安全格局。主要结论如下:武汉城市圈存在两类典型“高重要-低敏感—高连通”的生态源地,包括9756km^(2)的粮食供给区(孝感市、天门市、潜江市和仙桃市)和6791km^(2)的固碳释氧区(黄冈市东北和咸宁市东南),应作为生态安全核心区;低连通粮产源地分布于武汉市近郊与鄂州市,低连通碳汇源地分布在黄石市东南,宜作为生态保护功能区;共识别39条生态廊道,按照两端源地属性可划分为粮产连通轴、碳汇连通轴和跨类连通轴;综合构建了“一环、三翼、多联通”的武汉城市圈多特征生态安全格局。该格局有机融入了生态功能区划理念,有助于城市圈“因地制宜”采取相应的保护与修复策略。

内蒙古土默特左旗生态网络构建与优化——基于MSPA与MCR模型分析

针对内蒙古自治区呼和浩特市土默特左旗所面临的生态挑战,文章通过形态学空间格局分析(MSPA)和最小累积阻力(MCR)模型,识别生态源地、构建阻力面、提取潜在生态廊道,并借此构建生态网络,提出相关的优化策略以加强该区域生态系统的稳定性。结果表明:1)核心区面积为1 109.92 km^(2),主要集中于北部山区,表现出明显的破碎化和分布不均;2)识别研究区内生态源地11个,潜在生态廊道65条,总体连通性较低;3)通过补充7个生态源地,新增55条生态廊道,生态网络结构和连通性得到了显著改善;4)识别出的118个生态断裂点,为生态网络进一步优化提供了重要参考。研究结果对指导土默特左旗及更广泛区域的生态保护和规划具有重要意义,有助于促进可持续生态发展。

基于最小累计阻力的农村居民点整治优化研究

农村居民点的现状适宜性评价是进行整治优化的基础,合理的整治范围为居民点的优化提供迁村合并的具体方案。以伊犁河谷察布查尔锡伯自治县为研究区,结合研究区实际地形特点,综合运用最小阻力模型、GIS空间分析和变异系数等方法构建了基于察县居民点的整治阻力及现状适宜性评价体系,并且将获得的察县综合累计阻力面与居民点现状适宜评价结果叠加,确定察县农村居民点整治类型,结合加权Voronoi图进行居民点的整治分区。结果表明:地势较陡且距大型水系越近的区域整治阻力越大,居民点现状适宜性越低。通过对居民点进行整治分类,对重点发展、内部改造、建议保留和迁移合并4种不同的整治分区进行初步整合,进而对农村居民点优化布局进行合理的引导,为农村居民点的整治优化提供决策支持。

太湖流域生态安全格局构建与调控——基于空间形态学-最小累积阻力模型

构建生态安全网络是在快速城镇化和生态环境恶化的背景下保护生物多样性的重要举措。以典型跨界的太湖流域为地理研究单元,使用多源空间数据,采用空间形态学方法(Morphological spatial pattern analysis,MSPA)和最小累积阻力模型(Minimal cumulative resistance,MCR)以及地理学统计方法建立“生态源地-活动廊道-保护网络-阻力特征-分区调控”的生态安全模式。研究结果显示:(1)太湖流域20个具有保护生物多样性功能的生态源地主要分布在浙西区和湖西区,包括大型湖体和丘陵森林等;(2)流域内重要性廊道贯穿太湖连接大型湖体和森林,一般性廊道集中分布在浙西-湖西区,将生态源地两两相连;(3)根据节点-廊道-源地网络分布,参考生态阻力和生境质量的空间性特征,构建流域“四区一带”生态安全格局并提出分区管控措施,为经济发展快速但生境脆弱的太湖流域生态体系建设与生物多样性保护提供参考。

基于最小累积阻力模型的山地石漠化地区生态安全格局构建:以重庆市南川区为例

基于源地-廊道模式构建生态安全格局,对提升区域生态安全水平意义重大。从生态本底与人类需求的视角出发,以典型山地石漠化地区重庆市南川区为例,基于生态系统服务功能重要性、生态环境敏感性以及居民生态需求程度进行核心型生态源地识别;采用多因素综合决策法,从自然环境因素、人为干扰因素以及生物因素方面构建生态源地扩张综合阻力评价指标体系;将最小累积阻力模型和水文分析相结合识别生态廊道,进而构建全区生态安全格局。结果表明:(1)核心型生态源地以林地景观为主,面积达389.25 km 2,总体呈现出由中部向南北方向递减的趋势;(2)生态廊道表现为以关键生态廊道为主,潜在生态廊道为辅的特征,并呈“渔网状”分布,中部密集,两极稀疏,关键生态廊道呈“三横三纵”格局,“三横”贯穿东西,“三纵”连接南北,潜在生态廊道沿生态环境较好的山地丘陵地区分布,与关键生态廊道共同构成了区域物种迁移和能量流通的网络;(3)建议搭建“一轴连两翼”的生态网络框架,加强区域生态安全格局的构建。

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_(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。

基于MCR模型和加权Voronoi图的农村居民点空间布局优化

以江西省都昌县为例,将土地利用现状中的农村居民点作为源,通过选取地形、区位、用地等3个阻力因素9个阻力因子建立最小累计阻力模型的方法来研究农村居民点空间布局适宜性,再结合加权Voronoi图的空间势力范围确定农村居民点的规划安置方向。结果表明,都昌县农村居民点呈由南到北布局适宜性降低的特征;都昌县高等、中等和低等3种类型农村居民点的面积比例分别为28.59%、51.39%、20.03%。根据现状和适宜性评价结果,都昌县农村居民点空间布局优化有重点发展型、优先发展型、内部整理型和拆迁合并型等4种模式。研究结果对促进经济和城乡发展、协调农村人地关系具有重要意义。