基于三生空间耦合的生态安全格局构建与优化——以扬州市为例

【目的】 充分考量生态、生产和生活空间(三生空间)的相互影响,为生态安全格局优化提供新的思路,并为扬州市在保护生态安全前提下优化空间开发格局提供决策参考。【方法】 以扬州市为例,基于1:5 000土地利用变更调查数据,综合考虑未来城镇扩张和生产空间缓冲作用对生态安全格局的影响,借助多情景基础方案冲突协调评价和环形梯度分析的方法,从三生耦合角度对区域生态安全格局进行构建并优化。【结果】 构建了“三生主体功能量化-多情景基础方案冲突协调评价-基于三生规律分析分区协调情景评价”三生耦合优化框架,扬州市生态安全格局网络优化后,生态源地与廊道面积共计2 444.63 km²,占全域面积的36.85%;研究区生态安全格局网络由底线功能用地、缓冲功能用地、连通功能用地组成,占全域的面积比例分别为23.16%、12.01%和1.68%。【结论】 本研究形成的三生耦合优化框架,可以为区域生态安全格局优化提供新思路,进而有效指导相关规划。     

生态安全格局视角下的土地利用冲突识别研究

【目的】以郑州都市圈核心区为研究对象，在构建区域生态安全格局的基础上，借助土地利用转化矩阵对土地转化类型、程度进行分析，识别土地利用空间冲突分类，为核心区的土地利用规划管理提供依据，对生态空间的保护提供参考。【方法】利用形态学空间格局分析(MSPA)方法识别目标源地，采用最小累积阻力模型(MCR)及重力模型提取潜在廊道并筛选出重要廊道，构建综合生态安全格局，将生态安全格局分为低、中、高3级，进而定量地判断和剖析土地利用空间冲突的类型和程度，识别出土地利用冲突的空间特征，分析其影响因素。【结果】(1)郑州都市圈核心区土地利用冲突分布特征显著，耕地生态冲突分布较为集中，以不冲突为主；建设用地生态冲突分布较为分散，不冲突区主要分布在各个市域范围的主城区中部，一般严重冲突、极严重冲突主要位于研究区的北部；在耕地建设生态综合冲突中，各冲突等级面积大小为不冲突>一般严重冲突>极严重冲突，其中耕地生态冲突占主导。(2)郑州都市圈核心区2000—2020年区域景观格局破碎化程度较高，分布不均衡，构成研究区生态空间的主要景观类型；耕地景观、草地景观的占比呈现部分的下降。【结论】郑州都市圈核心...     

基于生态环境质量评价的酒泉市生态空间网络优化

【目的】构建并优化酒泉地区生态空间网络,提升生态环境质量,发挥区域生态作用,防止沙漠扩张。【方法】将遥感生态指数(RSEI)与生态空间网络结合,评估酒泉地区景观格局空间,基于复杂网络理论确定薄弱生态源地,提出优化策略。【结果】(1)酒泉市RSEI呈现北部地区低,中南部地区高的空间格局。(2)酒泉市潜在生态空间网络由332个生态节点,656条生态廊道组成,依照RSEI最低的区域进行增边优化,模拟增边242条,增加生态踏脚石9个。(3)增边优化后,网络的节点鲁棒性和连接鲁棒性有明显的提升,网络边的鲁棒性略有提升但不明显。【结论】对生态环境质量弱节点采取增边以及增加踏脚石的优化策略,可使酒泉市生态空间网络的稳定性和生态恢复能力得到一定程度的提升。针对新增生态廊道开展建设,增强源地间的连接,有利于发挥区域生态效益,为酒泉市未来生态工程建设提供策略。     

生态视角下的山区城镇建设用地适宜性评价

【目的】以奉节县为研究对象,将生态敏感性评价和生物多样保护功能评价纳入评价指标体系,评价山区城镇建设用地适宜性。【方法】共选取包含自然、经济和生态 3 方面的 13 个弹性因子和 3 个刚性因子构建山地城镇建设用地适宜性评价模型,采用层次分析法( AHP )为各弹性因子分配权重,利用 ArcGIS 的空间分析功能进行运算并将结果分为 5 个等级。【结果】1 )适宜建设用地和较适宜建设用地面积分别占区域面积的 2.2% 和 4.18% ,可建设用地少且空间分布不均,较为集中分布于朱一镇、永安街道及鱼复街道一带;2 ) 92% 的建成区分布在适建区内。绝大部分乡镇建成区与适建区重合度较高,表明奉节县的城镇建设受限制性条件约束小,布局较为合理。【结论】研究结果可为奉节县的城镇建设提供较好的科学依据,对于山区城镇建设用地适宜性评价具有较好的借鉴意义。
     

脆弱生态约束下的典型喀斯特区域建设用地适宜性评价——以贵州省平塘县为例

【目的】以贵州省平塘县为例,科学合理地评价脆弱生态约束下的典型喀斯特区域城乡建设用地的适宜性。【方法】采用层次分析法确定评价因子权重,基于GIS空间分析技术,从定性和定量两方面分析判别各评价单元作为建设用地的适宜性。【结果】1)全县适宜建设用地和不适宜建设用地面积分别占区域总面积的37.82%和62.18%。其中,高等适宜建设用地、中等适宜建设用地和低等适宜建设用地分别占县域总面积的2.04%、20.98%和14.80%;2)在空间分布上,各等级的分布与区域地形地貌密切相关,适宜建设用地主要分布在地貌类型为低山河谷坝地的东南部和地貌类型为中山台地的西北部。3)适宜建设用地中,平舟镇、牙周镇和者密镇适宜建设用地面积较大,可为合理确定当前平塘县城镇扩展方向提供科学依据。4)刚性因子是限制平塘县不适宜建设用地的主要因素,刚性因子限制的不适宜建设用地占不适宜建设用地面积 的62.52%;弹 性 因 子 限 制 的 不 适 宜 建 设 用 地 占 不 适 宜 建 设 用 地 面 积 的37.48%。 此 外,县 域 内 已 有1576.92hm2 的建设用地面积被评为不适宜建设用地 ,占总建设用地面积的32.39%;说明此部分建设用地存在生态安全风险。【结论】研究结果为合理选择和布局生态约束下的典型喀斯特区域城乡建设用地提供依据,有效避免无序盲目建设导致的区域生态安全风险。
     

快速城镇化地区耕地景观生态安全格局演变特征及其驱动机制

【目的】探索快速城镇化地区耕地景观生态安全格局演变特征及其驱动机制新方法和新思路,为实施 “18亿亩耕地红线”保护政策提供科学依据。【方法】以江苏扬州耕地景观为对象,运用Fragstas 4.2软件和ArcGIS 10.2软件模拟计算扬州耕地景观安全格局时空演变特征;基于统计年鉴数据,运用地理探测器筛选出主导影响因素,并结合地理加权回归软件分析出影响因素之间的空间差异。【结果】扬州市耕地景观生态安全以市中心周边地区向西北方向逐年降低;社会经济影响因子解释度明显高于自然影响因子;各个主导社会经济因素对扬州市耕地景观生态安全格局的影响存在显著的空间差异。【结论】通过GIS空间模拟、地理探测器筛选和地理加权回归模型分析相结合的方法,可以科学准确地模拟分析出快速城镇化地区耕地景观生态安全格局时空演变特征及其驱动机制和空间差异。     

生态视角下的山区城镇建设用地适宜性评价

【目的】以奉节县为研究对象,将生态敏感性评价和生物多样保护功能评价纳入评价指标体系,评价山区城镇建设用地适宜性。【方法】共选取包含自然、经济和生态3方面的13个弹性因子和3个刚性因子构建山地城镇建设用地适宜性评价模型,采用层次分析法(AHP)为各弹性因子分配权重,利用ArcGIS的空间分析功能进行运算并将结果分为5个等级。【结果】1)适宜建设用地和较适宜建设用地面积分别占区域面积的2.2%和4.18%,可建设用地少且空间分布不均,较为集中分布于朱一镇、永安街道及鱼复街道一带;2)92%的建成区分布在适建区内。绝大部分乡镇建成区与适建区重合度较高,表明奉节县的城镇建设受限制性条件约束小,布局较为合理。【结论】研究结果可为奉节县的城镇建设提供较好的科学依据,对于山区城镇建设用地适宜性评价具有较好的借鉴意义。     

三峡库区大宁河流域景观格局变化及生态安全格局构建研究

[目的]为维护三峡库区大宁河流域生态安全,对该流域景观格局变化和生态安全格局进行研究.[方法]基于大宁河流域2000,2010和2020年共3期的土地覆被数据,综合分析研究区景观格局和土地覆被类型的时空演变;遴选生态阻力评价指标,利用ArcGIS建立综合生态阻力面,基于最小累积阻力(Minimum cumulative resistance,MCR)模型、重力模型构建大宁河流域生态安全格局,并提取生态廊道和生态节点.[结果]1)流域景观格局呈现破碎度、连通度、蔓延度和均匀度均随时间变化不断降低的总趋势;2)流域内覆被类型以林地和耕地为主,耕地、草地的面积随时间变化而减少,林地、湿地、水域和建设用地的面积随时间变化增加;3)流域整体生态安全水平较高,以高、较高生态安全为主,两者所对应区域面积占比为64.3％,低和较低生态安全等级的区域面积占比为19.1％;4)共提取研究区一、二级潜在生态廊道20和23条,得到一、二级生态节点17和49个,结合研究区实际提出研究区"一线两核两区"的生态安全格局优化框架及相应措施.[结论]研究区生态安全总体较好,但存在空间异质性较强特点,今后需要在总体优化框架下协调生态环境保护和社会经济发展,进一步提升整个区域生态环境质量.     

基于多目标适宜性和竞争力的区域潜在土地利用冲突的诊断研究

【目的】潜在土地利用冲突识别是对生活-生产-生态等“三生空间”进行科学国土空间规划的前提研究基础，是因地制宜有效预防及解决人地矛盾冲突的数据基础。【方法】以位于三峡库区腹心位置的重庆市万州区为研究单元，基于建设用地、农业用地和生态用地共3种用地类型的竞争力以识别该区潜在土地利用冲突。【结果】1） 万州区建设用地适宜性总体水平较高，整体呈现中高边缘低，西高东低，北高南低的空间分布特征；2） 万州区农业用地适宜性总体水平较低，整体呈现中低边缘高，西高东低，南高北低的空间分布特征；3） 万州区生态用地适宜性总体水平较低，整体呈现中低边缘高，西低东高，南低北高的空间分布特征；4） 万州区总体潜在土地利用冲突程度较低，它的空间表现为研究区北部和东部等经济发展较差区域潜在冲突一般，研究区边缘和中部较少区域潜在冲突剧烈，建设用地、农业用地、生态用地等3类用地优势区则分别呈现为集中在研究区中部区域（主城区）、整体斑块小且分布零散以及主要分布在研究区西北部和东南部边缘，对不同情况的冲突类型，需全方位考虑，实施差异化政策管理。【结论】基于多目标适宜性和竞争力构建潜在土地利用冲突识别模型，不仅发现万州区建设用地适宜性总体水平较高，农业用地和生态用地适宜性总体水平较低，这表征万州区建设用地挤压了农业用地和生态用地，建设用地占用“好田好土”，农业用地和生态用地条件较差，说明万州区土地利用冲突程度较高；同时还能利用矩阵识别潜在冲突情况，即在评价冲突现状的同时还能对冲突进行预测。     

挠力河流域景观生态健康时空演变

【目的】揭示流域景观生态健康时空演变特征并明确其空间分异性与集聚性,为流域景观生态资源管护及可持续发展提供参考。【方法】以景观生态结构、景观生态过程和景观生态功能为基础构建景观生态健康评价指标体系;采用层次分析法(AHP)与熵权法(EWM)集成模型明确指标权重;利用ArcGIS 10.7及GeoDa 1.14平台加权叠加分析、健康等级转移矩阵、探索性空间数据分析(ESDA)等对2010年和2018年挠力河流域景观生态健康时空演变及空间关联性进行深入研究。【结果】相较于2010年,2018年挠力河流域景观生态健康综合指数均值由0.67下降为0.59,由亚健康Ⅳ降低到中等Ⅲ水平;景观生态健康等级转化以相邻等级转化为主,转化类型中稳定型占比最大而改善型占比最小,退化型较改善型在占比和面积方面分别高出9.69%、2 184.67 km²,其中仅在宝清县北部和集贤县大部、友谊县东北部存在较小程度的改善;2010年流域景观生态健康具有较强的空间集聚性,2018年空间集聚性减弱,并通过空间自相关分析明确了2010—2018年流域景观健康空间分异与聚集特征的空间位置和范围。【结论】挠力河流域景观生态健康指数两时期空间分布大致都为东高西低,研究区整体呈现西部改善,东部和西南部退化的演变格局。根据研究区2010—2018年景观生态健康不同空间自相关转移类型,从生态用地保护、水土保持治理、土地开发与建筑用地管制、生态修复工程、绿色空间与景观格局优化建设等方面提出针对性景观生态规划建议。     

基于GIS的国家重点生态功能区生态空间识别研究——以湖北长阳县为例

生态空间科学合理识别是区域生态保护的基础.以国家重点生态功能区中三峡库区水土保持生态功能区——长阳土家族自治县为案例区,借助于RS和GIS技术方法,因地制宜地选取指标进行生态功能重要性和生态敏感性评价,对生态空间识别进行研究,并简要提出了分区分级管控生态空间的思路,最后结合现状土地利用类型对生态空间土地利用冲突进行分析.结果表明：1)长阳县生态空间总面积为3 032.21 km2,占研究区总面积的88.66%,其中底线型、危机型和缓冲型生态空间面积分别为1 406.79 km2、862.59 km2和762.83 km2,分别占研究区总面积的41.14%、25.22%和22.31%.2)在现状土地利用类型分析中,约有17.11%的耕地和0.23%的建设用地等非生态用地位于生态空间内,既在一定程度上对于切实维护区域生态安全难以起到积极作用,也不利于保持生态空间的稳定性.3)底线型生态空间原则上按照禁止开发区要求进行管理,危机型生态空间强制性管控,缓冲型生态空间限制性开发.该研究能够为现阶段生态保护红线划分与优化调整以及生态空间分类管控提供科学的依据,以期实现县域生态保护和经济发展的有机统一.     

“三生”用地功能分类体系构建与实证分析——以江苏省扬中市为例

本文通过对土地生态性及其"三生"用地价值导向的界定,将"人性"要素的全域土地生态系统与现行土地利用分类体系衔接,构建了"三生"用地正负向功能分类体系.以江苏省扬中市为例进行实证分析,划分出研究区生产、生活、生态用地,并得出反映其组合特征的熵指数为0.987 0,赫芬达尔-赫希曼指数为0.343 2.研究区生产用地呈规则的块状模式,生活用地呈多中心以棋盘式密布于研究区,生态用地沿江环状分布,"三生"用地间耦合关系紧密.扬中市"三生"功能整体较好,生产功能与生活功能交融关系紧密,生态功能有效地支撑了生产功能,但生活功能与"三生"功能的空间吻合度偏低,仍需提升生活用地内部建设用地效率,促进生产-生活-生态功能协同发展."三生"用地正负向功能分类体系具有较强的实际操作性和现实性,可为优化国土空间提供参考.     

甘肃省2000—2020年土地利用变化分析及基于PLUS的生态空间多情景模拟

在甘肃省经济快速发展的背景下,通过分析甘肃省土地利用时空演变特征与预测“三生”空间变化趋势,能为甘肃省推动区域高质量发展提供决策辅助。本文先分析20年间甘肃省土地利用变化特征并挖掘诱因,再模拟甘肃省的“三生空间”在四种情景下的变化趋势。由结果可知：在2000~2020年期间,甘肃省草地和耕地的面积持续缩小,主要集中在酒泉市、张掖市;建设用地面积持续扩大,定西、甘南、临夏交界处的水域、林地面积小幅增加;未利用土地面积增加;草地与建设用地转换程度最剧烈。由多情景模拟结果可知：除了强调发展生产情景外,生产空间均呈萎缩趋势;林地、水域持续扩张,草地大面积缩小,导致生态空间在各情景模拟中呈缩小趋势;生活空间则均呈扩张趋势。“三生空间”在发展综合优化情景中的预测变化趋势与生活条件提高情景的模拟结果相似,但前者更平缓。甘肃省应该抓住发展机遇,推动产业转型并促进土地高效利用,重视酒泉生态恶化问题并及时提出应对措施,积极改善北山山地区荒漠环境,走上可持续发展道路。     

山区路网格局与土地利用协调效应研究——以重庆市巫山县为例

【目的】为应对路网建设对山区土地利用和生态环境造成的冲突效应，研究它们之间的协调关系，为区域提升土地利用效率、推进生态文明发展提供科学依据。【方法】以典型的山地区域重庆市巫山县为例，根据山区路网格局分布和2013—2017年土地利用变化情况，利用空间句法算法、交通可达性模型和超效率模型（SE-DEA）等，探讨了区域土地利用转移情况和路网建设与土地利用协调程度。【结果】1） 路网建设与建设用地协调性最好，与耕地、林地协调性则较差。巫山县2013—2017年耕地变化率最大，林地变化率最小，建设用地中路网密度所占比例最大；2） 巫山县交通可达范围增加，可达性平均值由0.45增至0.59。可见，巫山县路网得到了延展与扩充，路网连接性与服务区范围得到扩张。【结论】巫山县路网建设与土地利用整体上表现为协调关系，且呈上升趋势。路网格局对建设用地与耕地影响程度最大，协调程度成为制约区域经济协调与可持续发展的因素之一。     

闽东地区生态安全格局及空间发展模式特征

闽东作为海西经济区最具发展潜力的滨海城市之一,正面临着快速城市化建设带来的城市经济与生态环境发展的新挑战。以闽东地区资源优势、历史文化背景为基础,运用3S技术平台,从防洪、生物保护、文化遗产保护、水域保护、游憩安全格局等5个方面构建闽东地区复合生态安全格局,并分析了该地区生态安全空间发展模式特征。结果表明,在低、中、高等3个不同的安全水平下,用于维持闽东地区生态安全格局的生态基础设施用地比例依次为22.68%、55.22%、72.78%;人均生态用地面积分别为867、2 113、2 785m2。生态基础设施主要分布于具有较多水域、自然及文化资源等生态源的闽东中南部地区,东北部分布较少;闽东中南部地区是实施自然资源及景观过程的保护以及维持区域生态安全格局可持续的重点区域。高安全水平下的生态安全空间发展模式特征为各生态系统很好地保证了各自功能的实现,在长时间内正常提供各种自然服务,且自然服务质量逐渐得到提高。     

基于多目标适宜性的山地城市土地利用潜在冲突研究——以重庆市綦江区为例

【目的】在社会和经济全面转型发展过程中,研究土地利用冲突成为预测土地发展方向和制定土地利用规划的依据和参考之一。【方法】以重庆市綦江区为例,建立了山地城市中建设用地与农用地适宜性评价模型,并通过排列组合法得到了研究区土地利用潜在冲突的空间分布和类型。【结果】1)适宜建设用地和农用地的土地资源总量比较丰富但空间分布不均。建设用地和农用地中高适宜性面积分别为1 425.25和1 586.97 km2,空间分布总体趋势都表现为由北到南逐渐减弱,在空间上两种用地类型存在较大的重叠。2)将綦江区可利用土地资源划分为9类土地利用潜在冲突区域,其中C1型强度潜在冲突与C2,C3型一般潜在冲突的面积分别为197.26,362.43和690.25 km2,分别占綦江区总面积的9.02%,16.58%和31.57%,整体来看綦江区有58.1%的土地具有潜在冲突的风险。在空间分布上表现为北部城区潜在冲突最剧烈且分布广,南部、东部和西部在镇有用地有一定潜在冲突。【结论】积极发展建设用地优势明显区域的同时需加强建设用地扩展的管制,应将高效的农用地列入基本农田加以保护和最大化利用。     

伊犁河谷“三生”空间景观生态风险时空演变与多情景模拟

基于伊犁河谷1990-2020年土地利用数据,利用景观生态风险评价模型探析“生产-生活-生态”(“三生”)空间及景观生态风险格局时空演变特征,借助PLUS模型模拟伊犁河谷2030年生产空间优先、生活空间优先和生态空间优先3种情景下“三生”空间格局及景观生态风险分布特征。结果表明：1990-2020年,伊犁河谷“三生”空间以草地生态空间为主,草地生态空间和林地生态空间面积呈减少趋势,其余空间呈增加趋势;1990,2000,2010,2020年景观生态风险均值分别为0.035 5,0.033 1,0.034 8,0.034 6,伊犁河谷景观生态风险呈先下降后上升趋势,风险等级在空间分布上呈现梯度变化;2020-2030年3种情景的景观生态风险均呈上升趋势,景观生态风险均值从大到小为生活空间优先情景、生态空间优先情景、生产空间优先情景。     

乡村三生功能耦合协调时空格局演化及影响因素分析——以河南省县域为例

伴随城市扩张对乡村地域的不断渗透，乡村功能发生显著变化，提升乡村三生功能的耦合协调程度对村镇空间格局优化、乡村转型发展和乡村振兴战略实施具有重要意义.以河南省为例，结合国土空间规划“三生空间”理论，定量测算2010、2015年和2019年河南省县域单元的乡村三生功能.采用耦合协调度模型分析三生功能的相互作用和时空演化特征，并且引入地理探测器模型分析耦合协调的影响因素.结果表明：(1)河南省乡村“三生”功能值增长态势显著，生产和生活功能高值区集聚在交通发达区域，生态功能高值区围绕西、北、南部山区分布；(2) 2010-2019年乡村三生功能耦合协调度整体上升，经历4个阶段，呈现“西北高东南低”的空间分布特征；(3)乡村三生功能两两间耦合协调度差异性较大，乡村“生活-生态”功能间协调作用滞后现象较为明显.影响河南省乡村三生功能耦合的驱动因子是变化的，经济要素持续主导，非农生产和生态资源影响力逐步提升.     

重庆市生态系统服务功能重要性评价

【目的】对重庆市生态系统服务功能进行综合研究,定量揭示研究区生态系统服务功能重要性等级及空间分布规律。【方法】借助遥感数据和GIS空间分析技术,根据重庆市的主要生态系统服务功能,选取生物多样性保护、土壤保持、水源涵养等3项服务功能建立评估模型。【结果】1)生物多样性维持功能极重要区面积占区域总面积的18.81%,土壤保持功能极重要区面积比例为17.43%,水源涵养功能极重要区面积略大,占区域总面积为29.58%,生态系统服务功能极重要区面积比例为19.75%;2)3种单个生态系统服务功能以及生态系统综合服务功能的极重要区均主要分布在渝东北生态涵养发展区与渝东南生态保护区。【结论】评价结果中生态系统服务功能极重要区的空间分布与重庆市生态功能区划、主体功能区划中定位的生态保护区相符,可见研究结果具有科学性,能够对重庆市生态环境保护政策的制定提供科学依据和有力支撑。     

贵州省北盘江流域经济贫困与生态脆弱性的空间耦合关系研究

为研究北盘江流域经济贫困与生态环境之间的空间耦合关系,揭示其空间格局,基于遥感数据及统计资料,构建北盘江流域乡镇单元的经济贫困与生态脆弱性的评价体系,采用耦合协调度模型,对经济贫困与生态脆弱性的空间格局及耦合特征进行综合分析。结果表明：1)研究区中度贫困以上的乡镇占全部乡镇的40.54%,贫困程度较重的乡镇主要分布于东南部、中部及六盘水一带的西北部地区,有一定聚集性。2)生态脆弱性等级空间分布差异明显,由东至西生态脆弱程度愈加严重。中度以上脆弱性的乡镇仅占全部乡镇的30.41%,生态脆弱程度处于偏低水平,各类型分布具有明显的集中性。3)耦合协调类型占全部乡镇的83.24%,处于优良的耦合协调状态,耦合协调差异类型分布连片且集中,失调差异类型主要分布于研究区东部。研究可为区域经济发展与环境改善提供一定理论支持,为区域可持续发展提供科学参考。