基于形态学空间格局分析与景观连通性的易门县生态网络构建与优化

【目的】构建与优化玉溪市易门县的生态网络,为当地的生物多样性保护提供参考。【方法】利用形态学空间格局分析(morphological spatial pattern analysis,MSPA)方法识别生态源地,并综合考虑人为与自然因素构建综合生态耗费面;采用最小累计阻力(minimum cumulative resistance,MCR)模型及重力模型提取并筛选生态廊道,构建易门县生态网络。【结果】(1)生态源地主要分布在易门县东北部及中部的优良生境区域,而在中东部和南部的分布则因人类活动较少;(2)综合生态耗费面显示:中东部与西部阻力较高,而中南部及北部则较低。通过最小成本路径分析识别出45条潜在廊道,通过重力模型提取出15条重要廊道,且生态廊道的空间分布不均、长度较短。网格分析验证表明:易门县生态网络的α、β和γ值分别为0.40、1.50和0.63,网络连通度低、南北部连接缺失,可能影响物种的扩散。【结论】为优化易门县生态网络,建议新增8个生态源地及16条规划廊道;对10个重要生态节点和23个一般生态节点实行分级保护,并识别修复24个生态断裂点。研究结果为城市生态网络的优化提供了科学依据。

基于形态学空间格局分析的琅岐岛生态网络分析与建设策略

海岛型城镇空间有限,生态保护与城镇发展往往产生矛盾。文章通过形态学空间格局分析(MSPA),对琅岐镇上的琅岐岛进行空间类型识别,进而提出不同生态斑块的分类保护策略,以期优化琅岐岛生态空间布局,并为海岛型城镇旅游开发提供思路。

基于格局动态与空间形态协同分析的长江中游景观演变特征研究

【目的】长江中游地区水网密布,林田湖草等用地广泛交错分布,自然资源丰富。长期以来,也是人口、城镇与乡村聚落密集分布的区域。近年来,这一区域在经历快速城镇化建设扩张的同时,生态用地的保护和修复也逐步加强,景观格局呈现更为剧烈和复杂的全局性变化。因而,从区域视角开展对这一快速变化期的景观演变过程与机制探讨,将为区域生态系统优化、生态经济协调发展提供有价值的指导。【方法】研究创建了一个全新的格局动态与空间形态协同的分析框架,在景观动态模型、景观指数等分析基础上引入形态学空间格局分析(MSPA)方法,从格局变化与景观形态两方面,全面揭示了2000—2020年长江中游地区景观格局时空演变特征和趋势。【结果】2000—2020年,耕地、林地、草地、水域面积均显著减少、建设用地持续增加。同时,耕地、林地、草地之间动态转化速度也急剧增加。长江中游地区城市扩张模式由边缘式转为飞地式,耕地、草地的破碎化水平持续上升,平均斑块面积不断减小,林地、水域和建设用地的破碎化水平显著下降。规划引领的城乡建设和生态工程对景观格局的影响日趋显著。区域生态核心斑块规模呈现下降趋势,原生生态斑块日趋破碎,各类小尺度生态斑块显著增加,斑块之间的景观连通性保持良好。【结论】长江中游地区全域的景观格局演变存在整体一致性,景观类型比例差异不断缩小,景观破碎化程度增加,生态景观格局的网络化特征进一步显著。然而,在跨省边缘地带廊道稳定性较差。今后应强化跨省域的一体化用地协调、保护和监测机制,以促进长江中游城市群生态与经济协同的可持续发展。

峰丛洼地石漠化区景观格局的形态学特征及空间演变规律

[目的]探究峰丛洼地石漠化区景观格局的形态学空间分布特征,为揭示峰丛洼地石漠化区景观格局动态变化和生态保护的可持续发展提供理论参考和指导。[方法]利用形态学空间分析(MSPA)方法对岩溶石漠化景观识别、处理、分类得到核心、环线等互不重叠的7类景观类型,应用景观动态度、景观格局指数、景观转移矩阵和热点分析探究峰丛洼地石漠化区景观格局的形态学时空演变特征。[结果]①2000年形态学景观类型分布最广(190.60 km^(2)),2022年分布最少(147.32 km^(2)),在形态学景观类型中核心是研究区内主要的景观类型,2000年面积最大为121.62 km^(2),2022年面积最少为76.05 km^(2),主要分布在研究区西北部和南部区域;孤岛在形态学景观类型中面积最小,其面积1990年最少为1.12 km^(2),2022年最多为3.07 km^(2),孤岛和分支等景观类型分散分布在各核心之间。②研究区形态学景观空间分布趋于分散,且形态学景观多样性、复杂程度和景观破碎化程度增加;研究时段内,形态学景观类型单一动态度分别为0.10,-0.18和-2.13,说明形态学景观面积呈现收缩趋势并且形态学景观类型1990—2000年发育最为剧烈,2000—2010年发育最为平缓。③形态学景观类型转移方向主要是核心景观类型转移为边缘和孔隙景观类型,总体来看形态学景观主要转移方向是形态学景观转移为背景,并且背景的转入量大于转出量。高—高聚集区域呈现出向磨合村、老街村和安乐村扩张的趋势,低—低聚集区域呈现出向三光村和老街村扩张的趋势。[结论]研究区形态学景观面积处于快速减少阶段且形态学景观类型趋于复杂,核心是主要的形态学景观类型,形态学景观的演变特征主要由核心的变化导致。

用数学形态学变换实现空间分析中的数据处理

论述了数学形态学的基本算法， 并将这一方法引入空间分析的数据处理中。研究表明，该方法具有一定的可行性，

基于形态空间格局分析与最小累积阻力模型的城市热环境生态网络优化研究

【目的】建立合理的城市热环境生态网络,以缓解城市热岛效应。【方法】以成都市中心城区为研究对象,基于“源-汇”理论,利用形态学空间格局分析方法(MSPA)与景观连通性指数,分别筛选研究区内景观稳定性好、连通性高的“源”“汇”景观作为生态源地;运用最小累积阻力模型、重力模型以及水文分析模块构建和筛选研究区内的重要生态廊道,从而建立缓解城市热环境问题的多层级“源-汇”景观网络。【结果】分别筛选出24个具有重要连通性的“源”“汇”核心斑块作为重要生态源地。构建“源-源”廊道102条,“汇-汇”廊道141条,“源-汇”廊道325条,生态节点103个,障碍点148个。通过综合相交分析,一级补偿廊道主要由岷江、毗河和其他河道构成,二级输送廊道主要分布在“汇”景观较为密集的区域,三级作用廊道主要分布在高强度建设区域。【结论】基于“源-汇”理论构建的多层级生态网络优化格局是有效缓解城市热岛效应的重要举措。图4表3参25.

四川省主要城市市域绿色基础设施形态学空间分析及景观组成研究

成渝城市群是西部地区的国家级城市群,伴随成渝城市群城镇化进程的加快,城市建设用地扩展与林地、耕地保护的矛盾日益加剧。以成渝城市群四川境内的13个主要城市市域范围为研究对象,首先应用形态学空间分析(MSPA)方法,准确识别并量化了各城市绿色基础设施(GI)网络结构要素,其次计算出各城市GI网络结构要素的土地利用类型占比,最后应用聚类分析法(ClusterAnalysis),以13个城市的土地利用类型在GI网络结构要素中所占比例作为变量因子,根据GI网络中景观组成的相似程度对13个城市进行分类,分析并总结了不同类别下城市GI景观组成的特征及差异。结果表明:各城市的核心区和连接桥是主要GI网络结构要素类型,7类GI网络结构要素在城市中主要由耕地和林地构成,不同城市在景观组成特征上具有一定相关性。研究结果对客观认识各城市GI特征、成渝城市群的生态网络构建及其保护规划有重要的参考价值。

基于形态学空间格局分析与CA-Markov模型的武义县绿色基础设施时空格局变化及情景模拟

在全球城市化快速发展的背景下,绿色基础设施(GI)因其良好的生态环境效益而在城市规划与建设中受到重视。以浙江省金华市武义县为研究区,采用ArcGIS、GuidosToolBox、Conefor 2.6等软件对武义县1990、2005、2018年的3期土地利用类型图进行形态学空间格局分析,并设置城市发展优先、生态保护优先、自然发展3种情景,运用CA-Markov模型分别预测3种情景下的未来绿色基础设施空间格局。结果显示:1990—2018年武义县的绿色基础设施面积占武义县面积的比例在不断降低,重要核心区、孤岛面积不断减少,桥接区、孔隙、支线面积不断增大,景观破碎化问题加重。在2030年的情景模拟中,自然发展和城市发展优先情景下的武义县GI面积分别减少171.79 km^2 和225.73 km^2,核心区面积分别减少84.81 km^2和126.76 km^2。生态保护优先情景下,武义县GI面积增加25.52 km^2,核心区面积增加69.60 km^2。结果表明,如果一味追求粗犷式的经济发展,忽视生态保护,武义县的景观破碎化问题将进一步加剧。基于此,武义县应以生态保护优先为前提,适度开发中部、南部地区的旅游资源,以实现经济增长与环境相协调的可持续发展战略。

基于形态学空间格局分析法和MCR模型的乌鲁木齐市生态网络构建

随着乌鲁木齐市城市化进程的加快与城市规模不断扩大,城市生态斑块显现景观破碎化现象。以乌鲁木齐市为研究区,以2017年土地利用数据为基础,采用形态学空间格局分析(MSPA)法,对研究区景观格局进行分析,根据斑块重要性(dPC)指数提取生态源地,并根据研究区实际状况构建综合阻力面,采用最小成本路径法识别乌鲁木齐市生态廊道。结果表明:MSPA景观类型中,核心区的面积最大,在研究区西南部和中东部较多;通过计算dPC指数,提取研究区内10块生态用地斑块作为生态源地,同时识别9条重要廊道以及45条一般廊道,主要分布在研究区西南部和东北部;根据源地分布特点,优化生态廊道以后新增了7个规划源地、10条一般廊道,生成了1个踏脚石,以解决研究区西南部和中东部之间的断层现象,从而构建合理的生态网络,使整个研究区的景观连通性明显提升,有利于推动乌鲁木齐市生态文明建设,对经济可持续发展及生态环境的保护具有重要意义。

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。

基于形态学空间格局分析法的城市绿色基础设施网络格局优化——以合肥市为例

绿色基础设施格局对于城市环境的改善、经济社会的发展、城市形象的提升等有着重要的作用。以合肥市域为研究范围,基于形态学空间格局分析法(MSPA)提取UGI要素与生态源地,使用夜间灯光数据与坡度数据校正InVEST模型中生境质量模块生成的阻力面,进而结合电路理论运用Circuitscape软件与Linkage Mapper工具模拟构建UGI网络并识别生态走廊中的关键节点,最后基于斑块、廊道、障碍点的空间特征,提出合肥市城市绿色基础设施网络格局的优化策略。结果表明:(1)合肥市UGI网络由120个生态源地斑块、4442.4km^(2)的廊道、62处障碍点构成,生态斑块大部分面积较小且分散,生态斑块集中度南部优于北部。生态走廊在主城区以外环状蔓延分布,分别集中在市域东部、北部与南部,网络整体连接性较低。障碍点多数分布在生态源地边缘或生态走廊内,主要为建设用地与道路用地,低于平均阻力值的障碍点面积占障碍点总面积的71.1%,相对容易修复;(2)合肥市现有重要生态走廊集中分布于巢湖东北、巢湖西北、市域南部,各区域内的廊道连接自成体系,未形成整体的网络连接。依据廊道分析提出保护72条重要生态走廊,恢复11条潜在生态走廊的廊道优化策略;(3)根据障碍点分析划分了615.6km^(2)的一级改善区、1818.3km^(2)的二级改善区与保护区范围。研究基于MSPA-CIRCUIT的模型构建为合肥未来的城市绿色基础设施建设及其优化路径提供了重要的方法支撑,同时也为其他地区UGI网络构建与优化提供了借鉴意义。新发展理念引领下,城市绿色基础设施将在科学识别基础上,更加凸显人类福祉提升导向下的价值复合和可持续利用。

基于形态学空间格局分析与最小累积阻力模型的昆明市生态安全格局构建研究

昆明市快速城市化对高原山地脆弱生态系统产生不利影响,因此以景观生态安全评价为基础,综合考虑生态保护和建设扩张构建昆明市生态安全格局。首先,从“干扰-效应”角度构建景观生态安全评价指标体系,分析1990—2018年昆明市景观生态安全时空分布特征;其次,基于评价结果采用形态学空间格局分析(MSPA)和景观连接度评价方法识别生态保护源地,选取大面积建设用地斑块作为建设扩张源地;最后,基于阻力因子评价指标体系,采用最小累积阻力模型(MCR)构建综合阻力面,进而提取生态廊道和生态节点,构建昆明市生态安全格局。结果表明,(1)1990—2018年昆明市景观生态安全评价值由1749.37下降至1727.98,呈北部高山河谷区整体较高、东南岩溶丘陵区和中部高原湖盆区边缘高中心低,景观生态安全值以各区(县、市)为中心向外升高的“中心-外围”结构。滇池流域变化最剧烈,低值区呈环绕滇池由东向西的环抱之势,扩展路径与城市扩张基本一致。(2)识别的生态保护源地和建设扩张源地面积分别占市域面积的30.11%和4.06%;构建了18条重要生态廊道和37条一般生态廊道,得到97个生态节点;建立了生态保育区、生态扩张区、优化缓冲区和生态防护区。研究针对各生态安全分区提出生态管控建议,以期维护昆明市区域生态安全,推动区域可持续发展。

基于HSV颜色空间与形态学的车辆目标分割算法

为了解决车辆目标边缘微弱且背景复杂而导致其难以准确分割的问题,提出了基于HSV颜色空间与形态学的车辆目标分割算法。首先,根据HSV空间内的色度、饱和度特征,构建颜色空间的改进模型,进行分量均衡化处理,达到图像增强的目的;然后根据颜色空间分量关系,对色度和饱和度进行线性运算,达到准确分割车辆,得到包含车辆在内的二值图像;最后,基于形态学颗粒分析,根据结构元素大小逼近目标大小的原则,实现目标特征提取,并完成车辆目标准确分割。验证算法分割结果。实验测试结果显示,与当前分割技术相比,本文算法拥有更高的准确率。

西安都市圈生态空间结构特征与生态网络构建研究

面对西安都市圈发展过程中出现的生态空间碎片化问题,生态功能完善的需求及区域高质量一体化的发展目标,通过分析西安都市圈生态空间景观格局,提取其结构特征进而构建区域生态网络。利用形态学空间格局等方法提取西安都市圈生态空间结构特征,通过植被覆盖演变分析并识别潜在的具有生态功能的用地,通过设计转化阻力指标体系获得区域生态网络的构建基础。提出网络整合、廊道桥接、网络织补、生态修复4种生态网络整合策略。通过分析生态空间结构发现都市圈的生态斑块、廊道等不同类型生态功能区的分布特点,针对都市圈尺度提出多中心生态网络的规划模式,针对重要生态单元提出“核心—廊道—缓冲区”的规划模式,基于不同的整合策略调整生态用地布局及空间结构,以提高生态网络的连通性与稳定性,构建都市圈生态网络。聚焦生态空间结构演变机制分析、生态网络构建技术路径及模式探索,提出西安都市圈的生态空间结构,为生态空间规划提供新思路和新方法,这对于推动中国都市圈发展迈向更高水平具有积极意义。

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。

基于数学形态学的地形区域适宜性分析研究

地形区域适宜性分析是在一定地理环境中计算符合某种活动条件的适宜区域，其在应急保障、灾害破坏预防中有重要作用。本文提出了基于数学形态学的区域地形适宜性分析模型，并结合试验区域对该模型进行了试验，从而证明了所采取模型和算法的可行性和有效性。

基于形态学空间格局和空间主成分的贵阳市中心城区生态网络构建

喀斯特多山地区,城市扩展过程中大量自然山体镶嵌入城,形成具有多种生态系统服务功能的城市遗存自然山体。但在城市内部致密化发展过程中,这些城市遗存山体常被城市建设用地孤立和包围,形成人工干扰场中的生态孤岛。生态网络的构建既有利于城市遗存自然山体自然资源保护,又有助于丰富城市绿色基础设施生态系统服务功能。以喀斯特地区典型的多山城市——贵阳市行政区为研究对象,综合利用形态学空间格局分析法和景观连通性识别中心城区生态源地,基于主成分分析确定研究区综合阻力面,通过最小累积阻力模型、重力模型和水文分析等方法,识别并优化关键衔接廊道及节点,在中心城区行政区和建成区两个尺度构建研究区生态网络。结果表明:(1)行政区生态源地分布整体呈现“南北相望”的格局,建成区生态源地集中在中部;(2)研究区综合生态阻力高值主要集中在研究区中部,呈放射状向外扩散,综合生态阻力低值主要分布在研究区周边,以大型林地斑块为主;(3)行政区极重要、重要、一般廊道数分别为15、21、69,极重要廊道集中分布在北部,建成区极重要、重要、一般廊道数分别为37、113、227条,极重要廊道主要分布在建成区中部;(4)行政区和建成区一类生态节点分别为29、25个,二类生态节点33、17个。最终通过叠加行政区和建成区生态网络要素,形成贵阳市中心城区生态网络,研究结果能为贵阳市中心城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。

海岸带城市蓝绿空间碳汇基础设施网络分析——以广西北部湾为例

为探讨蓝绿基础设施(Blue-Green Infrastructure,BGI)碳汇服务功能有益于指引城市碳中和目标建设,本研究以广西北部湾海岸带城市为例,运用形态学空间格局分析(Morphological Spatial Pattern Analysis,MSPA)法、连通性分析法以及电路理论,构建蓝绿基础设施碳汇网络,讨论对应的固碳增汇对策。结果表明:2020年研究区蓝绿空间碳汇总量为735524.09 tC·a^(-1),其中绿色空间碳汇总量为588680.06 tC·a^(-1),蓝色空间碳汇总量为146844.03 tC·a^(-1),单位面积碳汇量“蓝”高于“绿”;共提取63个碳汇源地斑块,20个核心源地斑块,绿色空间核心源地总面积为6814.31 km^(2),蓝色空间为899.05 km^(2),核心源地主要分布在东西两侧及南部沿海地带;共提取出24条生态廊道,绿廊共长122.21 km,蓝廊为52.75 km,呈环状分布,中南部地区分布较密,连通性强。本研究结果可为“碳达峰与碳中和”(简称“双碳”)背景下海岸带城市的保护与可持续发展提供建设思路。

北京市张山营镇生态网络规划——基于形态空间格局和最小累积阻力模型分析

针对城镇生态环境破碎化的问题,通过整合区域自然资源、构建城镇生态网络,可增加生态斑块连通性,促进区域生态可持续发展。文章选取北京市张山营镇作为研究对象,运用形态学空间格局和最小累积阻力分析,结合生态敏感性分析评估,构建“点-线-面”结构的生态网络。结果表明:(1)张山营镇南部生态斑块数目较少,与北部山区的生态连通性较为割裂,呈断层情况。(2)张山营镇北部山区生态敏感性极高,分布松山国家级自然保护区、海坨山等重要生态保护节点,应遵守相关保护规定,进行保护保育,开展适当游憩;南部沿妫水河一带生态敏感度较高,但生态斑块破碎,应注重生态连通性的构建。(3)张山营镇生态网络景观连接度的最优绩效距离为20000 m。在此基础上提出优化提升方向:提出生态修复落实性点位,分区匹配不同程度的生态修复手段;构建的生态网络体系应运用于后续的镇域生态发展规划中。研究结果对张山营镇生态规划设计具有指导作用和实践价值,同时也对其他城镇的生态空间规划提供参考与借鉴。

四川眉山市彭山区生态空间格局构建——基于MSPA与生态扩张适宜性分析

生态文明建设背景下,合理的生态空间格局构建是保障城市生态安全和可持续发展的重要途径。文章以四川省眉山市市域内生态保护与城镇发展矛盾最突出的彭山区为研究对象,运用形态学空间格局分析法(MSPA)分析2005—2020年生态空间形态演变,构建指标体系分析生态扩张适宜性;从生态空间形态演变直观分析与生态扩张适宜性客观评价两个维度构建彭山区生态空间格局。结果表明:2005—2020年彭山区生态空间呈现内部完整性下降、外延性降低的势态,整合形成14处关键节点、46条关键廊道;依据生态扩张适宜性分析结果,将彭山区生态空间格局划分为生态保育区、生态提升区、生态后备区、生态修复区、生态控制区5大生态类型区,并分别提出针对性保护与修复策略,以期为县域尺度生态保护与修复以及生态空间格局优化提供新的思路。