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基于PLUS和MSPA模型的江西省土地利用和景观连通性预测及时空变化分析

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经纬天地 2024年第2期 52-56页

作者：张建民上饶市广丰区城乡规划研究中心江西上饶334600

景观连通性对区域生态安全具有重大影响。以生态大省江西省为研究对象,基于2000、2005、2010、2015、2020年的土地利用数据,应用PLUS模型预测江西省2030年土地利用格局,形态学空间格局分析法识别生态源地,最小累积阻力模型(MCR)提取生... 详细信息

景观连通性对区域生态安全具有重大影响。以生态大省江西省为研究对象,基于2000、2005、2010、2015、2020年的土地利用数据,应用PLUS模型预测江西省2030年土地利用格局,形态学空间格局分析法识别生态源地,最小累积阻力模型(MCR)提取生态廊道、获取景观连通性空间分布图,分析2020—2030年江西省土地利用和景观连通性时空变化特征。结果表明:2020—2030年,江西省土地利用变化以耕地和建设用地面积增加,林地减少为主,尤其是宜春市。这期间,江西省景观格局的核心区面积和孤岛面积同时增加,在景观连通性小幅上升的同时破碎化程度加剧。2020年和2030年江西省中等级以上连通区面积均占总面积69%以上,整体表现较好,但江西省景观生态廊道总长度和数量均略微减少。研究结果可以为国土空间规划、城市景观空间格局设计等提供依据和参考。

关键词：土地利用景观连通性 PLUS模型 MCR模型

基于MCR模型和景观连通性的县域生态网络构建

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南京林业大学学报（自然科学版） 2023年第4期47卷 226-234页

作者：于颖孟京辉宋增明徐露北京林业大学林学院北京100083 北京国有林场GEF项目执行办北京100013 江西国有林场GEF项目执行办公室江西南昌330038

【目的】探索构建生态网络以恢复破碎景观、提升景观连通性的新思路,为县域景观格局优化和生态红线保护提供科学依据。【方法】以江西信丰县为对象,基于景观格局构建生态风险指数,评估其生态风险水平,结合最小累积阻力模型(MCR)和景观... 详细信息

【目的】探索构建生态网络以恢复破碎景观、提升景观连通性的新思路,为县域景观格局优化和生态红线保护提供科学依据。【方法】以江西信丰县为对象,基于景观格局构建生态风险指数,评估其生态风险水平,结合最小累积阻力模型(MCR)和景观连通性分析,确定生态源地、区分一般廊道和重要廊道,构建以信丰县为案例的县域潜在生态网络。【结果】信丰县城市建设用地和耕地集中区域的生态风险相对较高,而森林覆盖区域的生态风险相对较低;潜在生态网络由30个生态源地、67条生态廊道、25个生态节点构建而成;重要生态廊道在东西方向和南北方向生态斑块的沟通与连接中起到关键作用,一般生态廊道将多个相邻、分散的生态源地连接到一起。【结论】景观连通性分析不仅可用于确定斑块重要性,还可用于确定廊道重要性。生态风险评估与生态网络构建相结合,可加强县域生态网络的完整性和可靠性。

关键词：景观生态风险生态网络最小累积阻力模型(MCR) 景观连通性信丰县

基于MSPA模型的新型城市热景观连通性分析

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生态学报 2023年第2期43卷 615-624页

作者：刘婷欧阳帅勾蒙蒙项文化雷丕锋李艳兵中南林业科技大学生命科学与技术学院长沙410004 湖南会同杉木林生态系统国家野外科学观测研究站会同438107 中国林业科学研究院森林生态环境与自然保护研究所国家林业和草原局森林生态环境重点实验室北京100091 株洲云龙示范区管理委员会株洲412006

基于土地利用景观格局对城市热岛效应的影响研究较多,但准确识别对城市热岛效应具有重要影响的关键斑块和节点方面的研究亟待开展。以新型中小城市株洲云龙示范区为例,以城市热岛网络构建为切入点,应用形态学空间格局分析(Morphological... 详细信息

基于土地利用景观格局对城市热岛效应的影响研究较多,但准确识别对城市热岛效应具有重要影响的关键斑块和节点方面的研究亟待开展。以新型中小城市株洲云龙示范区为例,以城市热岛网络构建为切入点,应用形态学空间格局分析(Morphological Spatial Pattern Analysis,MSPA)与景观连通性模型识别城市发展进程中核心热景观斑块和关键节点,并分析其时空演变特征。研究结果表明:(1)2007—2018年云龙示范区热岛斑块趋于集中,热岛面积较研究初期有明显增加,从地表温度空间分布上体现为城区与周边农村的温度对比更加鲜明,表明城市化进程中建设用地呈聚集扩散趋势。(2)研究期间热岛核心区占热景观面积比最大,且比例有明显上升趋势。而边缘、支线、孤岛、桥接、环线以及孔隙形态类型面积占比均呈现出不同程度的下降趋势,表明热岛斑块之间聚集程度不断提高。(3)识别出景观连通度重要性值较高的前20热景观斑块,其中前3斑块的重要性值和面积占比较大,属于极重要与重要两个热岛核心斑块重要性等级,值得重点关注与优化。(4)对重要性值高的热岛核心区域可优先采取降温措施,可以打断节点之间连接减缓整个区域的热岛效应。本研究结果对我国中小城市规划和可持续发展具有重要的实践指导意义。

关键词：热岛效应形态学空间格局景观连通性云龙示范区

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综合模型法评估黄河三角洲湿地景观连通性

生态学报 2022年第4期42卷 1315-1326页

作者：吴钰茹吴晶晶毕晓丽栗云召肖鲁湘中国科学院烟台海岸带研究所烟台264003 中国科学院大学北京101400 广州城市信息研究所有限公司广州510665 鲁东大学烟台264003

景观连通性是区域生态系统功能完整的重要表征。连通性的评估对生态系统管理和保护规划有重要意义。综合常用的景观连通性评估模型,即最小耗费距离模型与电路理论模型,根据生态网络构建的一般范式,采取两种不同阻力面赋值方案,对黄河三... 详细信息

景观连通性是区域生态系统功能完整的重要表征。连通性的评估对生态系统管理和保护规划有重要意义。综合常用的景观连通性评估模型,即最小耗费距离模型与电路理论模型,根据生态网络构建的一般范式,采取两种不同阻力面赋值方案,对黄河三角洲的湿地景观连通性进行评估,并对比分析了两种模型的基本原理、工作性能、分析尺度等。结果表明:最小耗费距离模型能够识别最优生态廊道,为景观连通性评估提供基本模式。电路理论则能扩展到潜在生态廊道和关键生态点的量化识别,能确定具有生态功能的"夹点"和障碍区的空间位置。综合两种模型,可以量化评估黄河三角洲湿地景观连通性,空间化三角洲湿地保护恢复的管理目标,即潜在廊道和关键生态节点,为区域生态系统功能评估和管理提供精准的数据支持。

关键词：最小耗费距离模型电路理论景观连通性黄河三角洲湿地

基于长时间序列遥感数据的深圳景观连通性动态变化研究

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自然资源遥感 2022年第3期34卷 97-105页

作者：唐文魁俞露周伟奇岳隽周正中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室北京100085 深圳市城市规划设计研究院有限公司深圳518028

在过去30 a间深圳市的土地利用经历了从剧烈变化到近于饱和的过程。文章基于1988—2015年10期深圳市土地覆盖/利用数据,结合形态学空间格局分析(morphological spatial pattern analysis,MSPA)和图论模型定量分析了深圳生态用地的景观... 详细信息

在过去30 a间深圳市的土地利用经历了从剧烈变化到近于饱和的过程。文章基于1988—2015年10期深圳市土地覆盖/利用数据,结合形态学空间格局分析(morphological spatial pattern analysis,MSPA)和图论模型定量分析了深圳生态用地的景观连通性。结果表明,生态用地中耕地在深圳城市化不同阶段均为城市用地扩张的主要土地来源,2005年后林地作为城市土地来源的比例显著提升。景观连通性方面,1988—2015年间深圳市生态用地等效连通面积(equivalent connected area,ECA)减少了1175.4 km^(2),网络连接度(degree of network connectivity,DOC)降低了43.51%。自深圳2005年划定基本生态控制线以来,城市生境退化趋势明显放缓,但生态用地ECA依然以每年11.9 km 2的速度被逐渐侵蚀。斑块重要性分析表明,阳台山和塘朗山等区域是目前维持深圳市现有景观连通性的关键枢纽节点,需加大保护力度。

关键词：景观连通性图论形态学空间格局分析(MSPA) 土地覆盖/利用遥感影像深圳市

基于MSPA和MCR模型的贵阳市2008—2017年景观连通性评价与时空特征

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生态学杂志 2022年第6期41卷 1240-1248页

作者：李怡欣李菁陈辉王志杰贵州大学林学院贵阳550025 贵州大学生命科学学院贵阳550025 山地生态与农业生物工程协同创新中心贵阳550025

在快速城市化和生态文明建设的耦合交互下,喀斯特山地城市景观破碎化程度加剧,对生态安全和景观可持续性产生影响。以典型黔中喀斯特山地城市贵阳市为对象,基于形态学空间格局分析(MSPA)方法识别生态源地,运用最小累积阻力模型,评价贵阳... 详细信息

在快速城市化和生态文明建设的耦合交互下,喀斯特山地城市景观破碎化程度加剧,对生态安全和景观可持续性产生影响。以典型黔中喀斯特山地城市贵阳市为对象,基于形态学空间格局分析(MSPA)方法识别生态源地,运用最小累积阻力模型,评价贵阳市2008、2013和2017年景观连通性,分析10年间贵阳市景观连通性以及生态廊道的时空变化特征。结果表明:2008—2017年,贵阳市景观类型变化特征以林地、建设用地和未利用地增加,耕地面积显著减少为主。研究时段内,贵阳市景观格局的核心区面积持续增长,景观连通性小幅上升,但孤岛面积增加明显,景观破碎化程度严重。贵阳市景观连通性整体较好,中等级以上连通性区域占研究区总面积的74%以上;10年间,贵阳市景观连通性水平表现出中心城区先变弱后增强,四周逐渐增强的趋势。贵阳市景观生态廊道长度和数量均先减后增。研究结果可为进一步优化喀斯特山地城市景观空间格局、构建生态安全网络格局提供参考。

关键词：景观连通性阻力面最小累积阻力模型形态学空间格局分析贵阳市

基于景观连通性的引江济淮工程（安徽段）生态网络构建与优化研究

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基于景观连通性的引江济淮工程（安徽段）生态网络构建与优化研究

作者：朱郑玉安徽农业大学

学位级别：硕士

流域是人类生产的重要基础和依托,跨流域调水工程实现水资源优化配置,提高经济效益,改善了民生福祉,同时对生态环境产生负面影响,降低跨流域调水工程建设诱发的生态风险、增强斑块之间的连通和维持生态系统的动态平衡。以引江济淮工程(... 详细信息

流域是人类生产的重要基础和依托,跨流域调水工程实现水资源优化配置,提高经济效益,改善了民生福祉,同时对生态环境产生负面影响,降低跨流域调水工程建设诱发的生态风险、增强斑块之间的连通和维持生态系统的动态平衡。以引江济淮工程(安徽段)为例,通过景观格局指数分析土地变化的影响,采用形态学空间格局分析(MSPA)识别核心区,筛选面积较大的核心区斑块并基于斑块重要性指数识别源地,根据阻力因子构建基础阻力面,并用景观连通性指数修正基础阻力面,综合最小累积阻力模型(MCR)与电路模型(Circuit)构建生态廊道,探讨构建科学合理的生态网络路径方法,从生态源地、生态廊道和生态节点等方面提供详细的优化路径。最后,构建建成后的引江济淮工程(安徽段)生态网络。研究的主要结论如下:(1)基于各个指数分析了引江济淮工程(安徽段)建成前后对生态环境的影响。从斑块类型指数分析可得,引江济淮工程加剧了生境的破碎化,改变了生物的生存空间。从景观类型指数分析可得,研究区域整体破碎化程度有所增加,整体的连通度有所下降,景观异质性和类型多样有所提升。(2)引江济淮工程(安徽段)的生态源地面积9659km,由MSPA识别出的核心区面积为11779km,占前景面积的83.5%。生态源地主要分布于江淮分水岭以南地区和淮河附近,林地、水域、草地斑块为主;江淮分水岭以北地区斑块较少,除了河流,鲜有大面积的林地、草地。生态廊道分布密度总体东南高、东北低。由于北部大片耕地与建设用地相连,生态廊道主要沿城市绿化带、农田沿线分布,故存在一定程度上的生态阻隔。(3)对比分析MCR模型和Circuit模型。基于MCR模型引江济淮工程(安徽段)现状生态网络是由82个生态源地、38条潜在廊道和23个生态节点组成的“点-线-面”结构。基于Circuit模型构建的生态网络是由82个生态源地、165条生态廊道和76个生态节点组成,相比于MCR模型,Circuit模型构建的生态网络连通性更好。(4)引江济淮工程(安徽段)拟规划确定了83个生态源地,综合两种模型构建了214条生态廊道,116个生态节点。生态廊道整体上呈现“南多北少”的分布格局。从景观连通性看,引江济淮工程有助于增加河湖的连通性,但对整体生态网络的连通性有一定的阻隔影响。(5)补充14处生态源地,增加了10条生态廊道和5个生态节点,增强了淮河以北生态网络连通性和稳定性。另外,识别出生态节点盲区占35%和153个生态断裂点,靶向保护恢复研究区的关键点,为生境高质量发展提供支撑。从“源地-廊道-节点”提出保护和建设策略来优化生态网络。在生态网络的基础上,形成“三廊两带四区、一核两湖六片”的生态空间结构。

关键词：景观连通性形态学空间格局分析 MCR模型 Circuit模型生态网络引江济淮工程(安徽段)

电路理论在黄河三角洲湿地景观连通性研究中的应用

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电路理论在黄河三角洲湿地景观连通性研究中的应用

作者：吴钰茹中国科学院大学(中国科学院烟台海岸带研究所)

学位级别：硕士

景观连通性是生物多样性保护和生态系统结构、功能稳定的关键。黄河三角洲湿地具有丰富的生物多样性和很高的生态系统服务功能。近几十年来,受高强度人类活动影响,三角洲湿地破碎化明显,连通性降低。研究黄河三角洲湿地景观连通性及其... 详细信息

景观连通性是生物多样性保护和生态系统结构、功能稳定的关键。黄河三角洲湿地具有丰富的生物多样性和很高的生态系统服务功能。近几十年来,受高强度人类活动影响,三角洲湿地破碎化明显,连通性降低。研究黄河三角洲湿地景观连通性及其影响因素,有助于我们对景观连通性变化机制的理解,并能有效识别维持景观连通的关键要素,为黄河三角洲湿地精细化保护与恢复管理提供科学依据。以黄河三角洲湿地为研究对象,选择1991年和2020年作为湿地开发的关键时间节点,运用遥感、GIS及电路理论模型等技术方法,采用“源地识别—阻力面构建—廊道提取”的思路,开展如下工作:(1)基于高分辨率遥感影像,目视解译1991和2020年的土地利用类型(3个一级类,19个二级类,36个三级类),同时提取影响该区湿地连通性的2个主要因素,即围垦和采油场;(2)利用Conefor软件分析景观结构,根据“属性—结构”的框架识别并提取生态源地73个;(3)参考相关文献和夜间灯光指数构建阻力面;(4)利用Circuitscape电路理论模型计算1991年和2020年表征湿地物种运动的潜在生态廊道和最小成本路径(Least cost path,LCP),分析围垦活动和采油场建设对湿地景观连通性的影响;(5)提取并分析关键生态节点和障碍区的空间特征,提出黄河三角洲湿地精细化保护和恢复管理的建议。结果如下:(1)1991年至2020年自然湿地面积减少787.20 km,人工湿地和非湿地面积显著增加;除黄河三角洲国家级自然保护区外,自然湿地破碎化明显。三角洲自然湿地的可能连通性指数(PC)由0.1801下降到0.0464。(2)近30年间,7种主要围垦类型面积共增加814.26 km。三角洲中部和西部的围垦活动最为突出,以草本沼泽和灌丛湿地围垦为主。采油井增加了8869处,主要分布在三角洲中部和东部工矿区。其中,保护区内共建325处采油井,集中在北部保护区内,主要分布在灌丛湿地和盐沼湿地。(3)电路理论模型结果表明:潜在生态廊道和LCP的变化与围垦活动及采油场建设的空间分布相一致。1991年潜在生态廊道宽阔,2020年叠加围垦活动后,累计电流密度值分布破碎化,潜在生态廊道变窄,LCP出现消失或变长的情况;在围垦活动基础上叠加采油场建设,累计电流密度值出现断崖式斑块状低值区,潜在生态廊道变得拥挤,LCP明显加长,出现多处共用LCP的情况;围垦活动主要影响灌丛湿地、盐沼湿地和滩涂的潜在生态廊道和LCP,表现为黄河三角洲东部及北部沿海湿地连通性的显著降低。采油场建设则主要影响灌丛湿地、森林湿地和河流的潜在生态廊道和LCP,体现在三角洲中部和西南部;(4)2020年受围垦影响的“夹点”面积为55.71 km,其中保护区内“夹点”面积为24.06 km,占比16.91%。采油场影响的“夹点”面积为86.56 km,其中保护区内为36.06 km,占比25.34%。障碍区则主要集中在北部保护区的西部和东南部以及黄河三角洲的中南部区域。(5)在现有围垦和采油活动影响下,提出“严控生态本底,维护生态廊道—增强生态‘夹点’保护,提供踏脚石—恢复障碍区,平衡区域生态功能”的黄河三角洲湿地精细化保护与恢复管理建议。

关键词：电路理论景观连通性围垦油井黄河三角洲

景观连通性理论在城市土地适宜性评价与优化方法中的应用

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地理研究 2013年第4期32卷 720-730页

作者：焦胜李振民高青周恺魏春雨何韶瑶湖南大学建筑学院长沙410082

针对传统的土地适宜性分析方法忽略景观水平生态过程的问题,本文将景观连通性理论应用于土地适宜性评价方法的不同阶段,以达到优化城市生态系统的目标。首先选择影响生物水平流动的主要要素作为评价因子,应用于长沙市望城区滨江片区,确... 详细信息

针对传统的土地适宜性分析方法忽略景观水平生态过程的问题,本文将景观连通性理论应用于土地适宜性评价方法的不同阶段,以达到优化城市生态系统的目标。首先选择影响生物水平流动的主要要素作为评价因子,应用于长沙市望城区滨江片区,确定案例区的土地适宜性评价结果,建构城市土地景观过程阻力评价体系。通过水文连通性分析方法及分布式水文模型确定案例区的潜在雨水生态廊道,将之与土地适宜性评价结果进行加权叠加,根据评估结果,提出案例城市土地适宜性评价的优化方案。结果表明:景观连通性方法适用于传统城市土地适宜性评价方法的改进以及评价结果的优化。

关键词：景观连通性土地适宜性评价水文分析潜在雨水生态廊道长沙望城区