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基于数量和质量视角的大南昌都市圈生态用地时空演变综合评估研究

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土壤通报 2024年第1期55卷 1-10页

作者：危小建赵莉程朋根谢名睿王慧敏东华理工大学自然资源部环鄱阳湖区域矿山环境监测与治理重点实验室江西南昌330013 东华理工大学测绘工程学院江西南昌330013 仲恺农业工程学院城乡建设学院广东广州510225

【目的】从数量和质量双重角度分析生态用地的时空演化特征,探讨生态用地数量与质量变化的耦合关系,可推动区域生态环境保护及其可持续发展。【方法】引入景观连通性指数,提出了一种改进的基于数量和质量视角(QBQ,Quality-based quanti... 详细信息

【目的】从数量和质量双重角度分析生态用地的时空演化特征,探讨生态用地数量与质量变化的耦合关系,可推动区域生态环境保护及其可持续发展。【方法】引入景观连通性指数,提出了一种改进的基于数量和质量视角(QBQ,Quality-based quantity)的生态用地时空演变综合评估方法,对研究区生态用地的净变化和改进前、后基于数量和质量的生态用地变化进行了探讨。【结果】大南昌都市圈生态用地不断向非生态用地转变,生态用地净面积共减少1345.86 km^(2);不少县市生态用地出现了不同程度的碎片化现象,耕地和水域稳定性下降,二者QBQ值均有所减少;1 km阈值距离下,各县市不同类型生态用地的景观连通性存在较大差异,改进后除水域的QBQ值增加外,其余生态用地QBQ值均呈减少趋势。【结论】研究期内大南昌都市圈生态用地数量与质量的变化均呈下降趋势,通过引入景观连通性指数,能够深入了解生态用地数量与质量结构的变化,从而更真实地反映生态用地实际变化特征。

关键词：生态用地时空变化 QBQ 景观连通性大南昌都市圈

城市扩张背景下景观破碎化及连通性变化研究——以南昌市为例

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城市扩张背景下景观破碎化及连通性变化研究——以南昌市为例

作者：林晋大东华理工大学

学位级别：硕士

城市的快速扩张导致了大量景观日益破碎,景观空间形态变化,进而改变景观连通性,分析城市扩张与景观破碎化演变过程及其关联机制对于国土空间生态保护修复、维护生态安全、保持生物多样性具有重要意义。南昌市作为长江经济带绿色发展示... 详细信息

城市的快速扩张导致了大量景观日益破碎,景观空间形态变化,进而改变景观连通性,分析城市扩张与景观破碎化演变过程及其关联机制对于国土空间生态保护修复、维护生态安全、保持生物多样性具有重要意义。南昌市作为长江经济带绿色发展示范区中重要的一环,在区域发展格局中起着承东启西,沟通南北的战略作用,同时区域内分布着鄱阳湖、梅岭、赣江等重要生态屏障。因此本文以南昌市为研究区,以2000、2005、2010和2018年四期土地利用数据为基础,采用地统计分析法、移动窗口法和景观格局指数进行最佳空间分析尺度选取、景观破碎化指数空间分布特征和时空分异特征分析,使用熵权法进行景观破碎化综合指数构建并借助地理探测器识别景观破碎化的主要影响因子。在景观连通性分析中,本文选取受城市扩张影响较深的耕地及自然生境,并基于形态学空间格局分析(MSPA)得到两者的七类景观形态要素、提取其中的的核心区进行景观网络结构和连通性分析,最后在4km×4km的格网上,探究景观破碎化和连通性的空间自相关动态特征。主要研究结果如下:(1)景观破碎化分析表明,1000m是研究区的最佳空间分析尺度,研究区景观破碎化呈现以赣江为轴向东西两侧递增的趋势,区域中心由于城市的快速扩张,景观多样性丧失,建设用地成为主导斑块;景观多样性的高值区域主要分布在城市外围的城乡交错带。(2)景观破碎化综合指数分析表明,2000—2018年南昌市景观破碎化演变趋势为重度和极度破碎化减缓、微度和中度破碎化加剧,景观破碎化整体以中度和重度破碎化为主,两者占比始终保持在南昌市总面积的50%左右;地理探测器交互探测表明土地利用类型和人口密度的交互作用是区域内景观破碎化的主要影响因子。(3)景观连通性分析表明,自2000年以来,耕地及自然生境核心区的面积及频次均呈现下降趋势,其中耕地核心区变化更为明显;对于自然生境连通性起极高作用的斑块分布在研究区西北部,而对于耕地连通性起高和极高作用的斑块则以赣江为轴分布在研究区的南部。(4)空间自相关分析表明,城市扩张的主要区域是景观破碎化综合指数和耕地平均连通概率的高—低聚集区,景观破碎化综合指数和自然生境平均连通概率的高—低聚集区随时间变化呈现“分散—整合”的分布趋势特征。

关键词：城市扩张景观破碎化景观连通性空间自相关南昌市

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湿地景观时空变化及连通性分析

湿地景观时空变化及连通性分析

作者：韦月玲哈尔滨师范大学

学位级别：硕士

作为富有生物多样性的生态景观——湿地,其拥有着与众不同的生态结构与独特的功能。人类生存与发展所需要的物质保障离不开其蕴含的富绕资源。随着自然和人为因素干扰的加强,湿地景观格局和景观连通性发生巨大变化,影响着湿地稳定性以... 详细信息

作为富有生物多样性的生态景观——湿地,其拥有着与众不同的生态结构与独特的功能。人类生存与发展所需要的物质保障离不开其蕴含的富绕资源。随着自然和人为因素干扰的加强,湿地景观格局和景观连通性发生巨大变化,影响着湿地稳定性以及生物多样性,从而导致湿地生态系统功能及价值无法发挥到最大化。本文选取扎龙湿地景观为研究对象,以数学形态学、图论以及景观生态学原理为基础,在Envi、ArcGIS、GuidosToolbox和Conefor Sensinode 2.6等软件平台帮助下,主要运用形态学空间格局分析方法对研究区湿地景观进行分类,在此基础上定量分析1979年-2017年基于MSPA方法扎龙湿地景观动态变化,同时通过计算基于图论连通性指数来量化1979年-2017年扎龙湿地景观核心区连通性变化并对斑块重要性进行评价,为景观格局优化和保护湿地提供一些新思路。具体包括以下几个方面:(1)基于MSPA方法的湿地景观分类尺度确定首先将扎龙湿地景观二值化,采用形态学空间分析方法设置不同的粒度与边缘宽度把扎龙湿地景观按照不同的结构和功能划分为核心区、桥接、环道、支线、边缘、孔隙以孤岛七种,研究结果表明:粒度大小为30m,边缘宽度为30m为最合适的尺度,为后面湿地景观格局分析以及湿地景观连通性评价奠定基础。(2)基于MSPA方法湿地景观类型变化分析通过对1979年至2017年共9个时期扎龙湿地景观采用形态学空间格局方法进行分类,定量分析这38年来扎龙湿地景观演变的总体趋势。研究结果表明:1979年-2017年湿地景观中各类型都在波动变化。其中,核心区面积占扎龙湿地景观的主导地位,其变化影响着湿地景观连通性的变化。从景观类型转换来看,大部分景观类型向非湿地转换。说明研究期间扎龙湿地景观面积减少,景观连通性下降。(3)基于图论的湿地景观连通性分析以图论为理论基础,选取景观连通性相关指数进行计算,对比不同距离阈值下各景观连通性指数的变化规律发现:扎龙湿地景观进行景观连通性分析与评价的最大距离阈值为2000m,最佳距离阈值是800m;1979年-2017年,扎龙湿地景观斑块的总体连通性指数和可能连通性指数呈现先增加后下降的趋势,两个指数的值越来越接近,说明研究期间扎龙湿地景观连通性由强变弱,对景观连通作用有贡献的湿地斑块越来越少;斑块面积与斑块重要性不成绝对的正相关,在进行生态系统景观连通性、景观格局动态分析以及景观优化等研究时不仅重点考虑面积大的斑块,同时也应该重视小斑块。

关键词：扎龙湿地形态学格局分析方法景观变化景观连通性

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城市景观格局及连通性对地表温度的影响分析

城市景观格局及连通性对地表温度的影响分析

作者：董子燕福建师范大学

学位级别：硕士

城市下垫面的地表温度是城市空间热环境的核心,城市景观格局的改变对城市热环境影响显著,开展城市热环境的驱动力和驱动机制研究是分析城市热环境时空变化的关键。本文以福州市中心城区为例,以地表温度（Land Surface Temperature,LST... 详细信息

城市下垫面的地表温度是城市空间热环境的核心,城市景观格局的改变对城市热环境影响显著,开展城市热环境的驱动力和驱动机制研究是分析城市热环境时空变化的关键。本文以福州市中心城区为例,以地表温度（Land Surface Temperature,LST）为研究对象,选取2003年、2010年和2019年作为研究时间,基于Landsat遥感影像的土地利用类型解译结果,计算出研究区地表景观格局与连通性指数,并通过相关性和多重共线性检验筛选出地表温度的评价指标体系。最后,利用地理加权回归模型对地表温度的时空响应特征进行深入研究,为城市规划和城市热环境调控提供科学依据。研究期内,地表景观整体变化幅度较小,建设用地变化速率最快,其次是裸地、绿地和水体。建设用地主要由绿地转化而来,在面积增加的同时斑块形状变得更加规则,聚集度也有所提高。绿地斑块被不断分割,聚集度下降,破碎化程度和形状复杂度显著提高。16年间,福州市中心城区整体景观的破碎化程度不断加深,空间分布趋于均衡化。福州市的台江、鼓楼、晋安、仓山四区和闽侯县沿江区域在白天是最为显著的热点区域,并且仓山区逐渐发展为极高温区。夜间热岛效应区域范围明显缩小,除台江、鼓楼和晋安三区保持极高温分布外,马尾区东部琅岐岛也在夜间表现为热岛效应区。春、夏、秋三季在白天的热岛效应逐期增强,夏季最为突出,秋、春季次之,冬季热岛效应影响范围逐渐缩小。夜间热岛分布更加分散,尤其在秋季和冬季,出现大量零星分布现象。另外,低、中温区斑块优势度较大,高温、较高温、低温和较低温斑块形状较为复杂,极低温和极高温热力斑块聚集度指数最高。绿地和建设用地的破碎度、聚集度以及各地类间连通性对地表温度影响较大,且各影响因子对地表温度的影响存在显著的空间异质性。研究区南部的绿地聚集度对地表温度负向影响较强,在夏季最为显著。中北部的建设用地聚集度对地表温度的正效应影响较大,且在各季节表现平稳。景观连通性中,绿地和水体、建设用地的连通性指数与地表温度呈负相关,而水体和建设用地的连通性指数对地表温度的影响为正。夜间,各影响因子对地表温度的贡献程度明显减弱。

关键词：景观格局景观连通性地表温度地理加权回归贡献率

长沙市河流廊道景观格局及连通性动态变化研究

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长沙市河流廊道景观格局及连通性动态变化研究

作者：黄辉湖南师范大学

学位级别：硕士

为了解长沙市河流廊道景观格局及连通性动态变化特征,以1990年、1995年、2000年、2005年、2010年和2014年长沙市土地利用矢量数据为基础,在GIS技术支持下从中提取各个年份河流廊道信息,运用Fragstats3.3及Conefor Sensinode2.2软件计算... 详细信息

为了解长沙市河流廊道景观格局及连通性动态变化特征,以1990年、1995年、2000年、2005年、2010年和2014年长沙市土地利用矢量数据为基础,在GIS技术支持下从中提取各个年份河流廊道信息,运用Fragstats3.3及Conefor Sensinode2.2软件计算出不同年份景观格局和连通性指数,并分析景观指数变化的原因及其空间差异特征,得到主要研究结果如下：(1)河流廊道景观斑块面积、斑块数量和聚集度呈下降的趋势,分离度指数呈上升的趋势,说明斑块破碎化程度不断加深。其中,绿色河流廊道斑块破碎化程度更高。(2)降水量、气温和蒸发量等气候因素的变化将影响斑块面积的增减。人口增长致使建设用地扩张,进而占用水域面积。政策变化和城市规划直接影响河流廊道景观格局的变化。(3)河流廊道主要由大量的小面积斑块及少量的大面积斑块组成,巨型斑块是景观连通性核心区的主要来源。景观连通性指数值在不同阈值设定下均呈下降的趋势,景观连通性核心区面积不断减少,主要原因是小面积斑块数量不断减少,巨型斑块被分割为大型和中型斑块,使得斑块连通性降低。(4)对比长沙市6区、2县、1市河流廊道景观格局和连通性指数值,结果表明：浏阳市、宁乡县、长沙县和望城区斑块数量较多,平均斑块形状指数和破碎化程度较高,斑块聚集度和连通性指数较低;开福区、岳麓区、天心区、芙蓉区和雨花区最大斑块指数、聚集度指数和连通性指数较高,平均斑块形状指数、斑块密度和分离度较低。景观格局空间差异的主要影响因素是地形、人口及规划。开福区、岳麓区、天心区、芙蓉区和雨花区地形较为平坦,河道较宽,区域人口密集,是重点开发的区域,河流廊道受到的人为干扰较大;浏阳市、宁乡县、长沙县河流流经区域地形起伏相对较大,河流形状不规则,区域人口密度相对较小,河流廊道受到人为干扰较小。(5)河流廊道景观斑块面积不断下降,破碎化程度加深,景观连通性降低,连通核心区面积减少,对此提出防止水体退化、加强重要生态廊道控制、加强重要斑块和生态节点保护、实施水文连通性修复等优化对策建议。

关键词：河流廊道景观格局景观连通性长沙市

基于生态连通协同居民可达视角的山地城镇公共绿地格局演变及其效能

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风景园林 2024年第7期31卷 93-99页

作者：唐梦婷张云浙江大学农业与生物技术学院园林研究所浙江大学平衡建筑研究中心浙江大学建筑设计研究院有限公司

【目的】公共绿地的格局演变深受城镇空间生长方式影响,在不同维度产生正、负向效能,在山地区域尤为复杂。兼顾公共绿地的生态连通性与居民可达性,是山地城镇公共绿地现实发展的难题,也是动态平衡“人”与“生态”发展需求的保障。【方... 详细信息

【目的】公共绿地的格局演变深受城镇空间生长方式影响,在不同维度产生正、负向效能,在山地区域尤为复杂。兼顾公共绿地的生态连通性与居民可达性,是山地城镇公共绿地现实发展的难题,也是动态平衡“人”与“生态”发展需求的保障。【方法】以浙江省景宁畲族自治县县城为例,基于Markov模型推演2007—2021年城镇空间生长过程,结合形态学空间格局分析(morphological spatial pattern analysis,MSPA)法和连通性指数法分析绿地景观连通性,采用空间句法计算居民可达性。【结果】识别出景宁县城空间具有轴向延伸与指状扩张的生长方式,在生长过程中形成了公共绿地的3种独特类型,即狭长绿带、零星规则绿地、不规则山体绿地。发现景宁县城公共绿地格局演变产生了3种典型的负向效能:1)生态空间面积增加,但结构连通性未明显提升且功能连通性下降;2)绿地空间分布与可达“核心”错位;3)带状绿地局部可达性不佳。【结论】景宁县公共绿地的景观连通性与内部核心区比重显著正相关,而可达性与其自身格局特征及空间分布有关。据此提出山地城镇公共绿地在轴向延伸与指状扩张的空间生长方式下,增加原有公共绿地内部核心区面积、在各片区可达“核心”就近布局公共绿地的优化策略,以及在新老城区差异化应用的思路。

关键词：山地城镇公共绿地空间生长景观连通性居民可达性效能评价

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城市空地更新为绿色基础设施的潜力评估

风景园林 2024年第3期31卷 81-88页

作者：陆明金美岑张岩哈尔滨工业大学建筑与设计学院

【目的】绿色基础设施(green infrastructure, GI)更新是解决收缩城市空地问题的有效手段,对城市生态系统有功能融合与结构调整的作用。【方法】从功能与结构视角,评估黑龙江省鹤岗市中心城区空地的生态系统服务供给能力和景观连通性,... 详细信息

【目的】绿色基础设施(green infrastructure, GI)更新是解决收缩城市空地问题的有效手段,对城市生态系统有功能融合与结构调整的作用。【方法】从功能与结构视角,评估黑龙江省鹤岗市中心城区空地的生态系统服务供给能力和景观连通性,通过多因子叠加分析法评估城市空地更新为GI的潜力。【结果】鹤岗市中心城区生态系统服务供给能力较强的空地占比26.47%,景观连通性较强的空地占比16.26%,整体更新潜力不高,具有较高更新潜力的空地仅占22.19%,主要为面积较大的空地。【结论】通过构建城市空地更新为GI的潜力评估体系,提出了增加式、合并式、插入式与预留式空地更新模式,以及收缩城市空置用地更新的针对性规划策略,可为收缩城市空地再利用的规划实践与GI格局优化提供依据。

关键词：收缩城市城市空地绿色基础设施生态系统服务景观连通性鹤岗市

基于MSPA和MCR的矿业城市生态网络构建与优化 ——以六盘水为例

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基于MSPA和MCR的矿业城市生态网络构建与优化 ——以六盘水为例

作者：刘双凤贵州师范大学

学位级别：硕士

矿产开采引发了矿业城市景观破碎化、生物栖息地减少和景观流连通性下降等问题,而过度开采更是引发的生境严重破坏、资源匮乏等问题,推动了矿业城市迫切的生态转型需求。本文以西南地区典型矿业城市六盘水为例,对土地利用数据进行栅格... 详细信息

矿产开采引发了矿业城市景观破碎化、生物栖息地减少和景观流连通性下降等问题,而过度开采更是引发的生境严重破坏、资源匮乏等问题,推动了矿业城市迫切的生态转型需求。本文以西南地区典型矿业城市六盘水为例,对土地利用数据进行栅格化处理,基于Arc GIS10.7平台对六盘水市绿地景观格局进行形态学分析。运用形态学空间格局分析法（MSPA）识别研究区的生态源地,最小累计阻力模型（MCR）和重力模型识别和筛选生态廊道,进而生成六盘水市的潜在生态网络,并提出生态网络的优化策略,以期达到助力生态修复、提升城市的景观连通性、改善城市的生态环境的目的。为矿业城市生态网络构建和绿地生态保护规划提供科学参考。主要结果如下:（1）以六盘水市现有林地为前景数据,进行MSPA分析,筛选出具重要生态价值、总占地面积为2217.08 km2的核心区5653个。数据深入分析表明,研究区不仅核心区数量过多、面积差异大,还存在边缘区占核心区面积比重过高等现象,可见该市当前绿地破碎化问题较为突出的。六盘水市北侧生态核心区较为密集,单个面积较大,生态系统稳定性较强;而南侧的核心区面积小、数量少、连通性不足。（2）筛选出19个核心区（面积>10 km2）作为生态源地,其中面积最大的生态源地面积138.16km2,占总面积16.78%,连通性指数最高为30.15;最小的源地面积10.04km2,连通性指数1.98。两者面积相差约14倍,连通性相差15倍。在此基础上,利用最小累计阻力模型（MCR）,筛选出18条核心廊道和11条重要廊道。该市北侧的生态网络较为密集,生态源地距离近,相互作用力较大,生态廊道稳定性较强。（3）网络闭合度指数α=0.15,提示区域内生物流扩散路径数量较为不足;网络节点连接度指数β=1.21,表明潜在生态网络结构复杂,较为稳定具有良好的恢复能力;网络连接度指数γ=0.42,表示生态网络中生态源地连接紧密,生物迁移流动机会较多。以上生态网络结构指数提示,六盘水市具有良好的生态韧性和生态网络可修复性,但是生物流扩散路径显著不足。因此生态廊道数量修复工作是六盘水市生态系统整体修复的重要短板。（4）基于景观格局现状和潜在生态网络分析,本文提出如下生态网络优化策略:首先,对核心区分三个等级进行保护,1)建设生态源地周边的保护性缓冲区,新增6条重要生态廊道分组保护缓冲区;2)对识别出的源地生态脆弱区,加以修复;3)整合周边公园城市绿地27个,建设成生态安全三角辐射圈。4)识别出19个“踏脚石”生态节点和203个总面积为45.79km2的“踏脚石”斑块作为廊道过渡区域,对识别出的46处需要修复的生态“断裂点”进行保护性修复,以优化城市生态网络的连通性。

关键词：生态网络景观连通性矿业城市形态学空间格局分析(MSPA) 最小累计阻力模型(MCR)

基于城市景观格局和连通性的地表温度贡献分析

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地理信息世界 2020年第4期27卷 75-82页

作者：董子燕张友水福建师范大学地理科学学院福建福州350007 福建师范大学地理研究所福建福州350007

探讨城市景观格局对热环境空间分布的影响机制对景观规划和缓解城市热岛具有重要意义。利用2015年Landsat 8 OLI/TIRS影像和MODIS地表温度数据提取福州市土地覆盖类型并计算季节平均地表温度。在此基础上利用景观指数描述研究区景观格局... 详细信息

探讨城市景观格局对热环境空间分布的影响机制对景观规划和缓解城市热岛具有重要意义。利用2015年Landsat 8 OLI/TIRS影像和MODIS地表温度数据提取福州市土地覆盖类型并计算季节平均地表温度。在此基础上利用景观指数描述研究区景观格局,并计算景观类型距离指数以定量分析景观连通性,最后结合地理加权回归模型分析各季度景观格局与连通性对地表温度变化的贡献。研究结果表明:①景观格局对城市地表温度的影响要大于景观连通性,不透水面斑块边缘密度、斑块凝聚度、景观分离度和景观水平上的斑块丰富度密度指数对地表温度的平均贡献率分别为22.98%、22.91%、-23.41%和-15.64%,说明降低不透水面斑块凝聚度和形状复杂度,或增加景观类型丰富度均可减缓区域地表温度;②水体、绿地和裸地与不透水面的连通性基本与地表温度呈正相关,其中水体贡献最为显著,可知水体与不透水面近距离组合能有效缓解城市热岛的产生;③各景观格局和连通性因子对地表温度的贡献率存在明显的空间异质性。研究结果可为福州市空间布局优化和提升城市生态环境质量提供一定理论指导。

关键词：景观格局景观连通性地表温度地理加权回归贡献率