基于“源-汇”理论的传统乡村景观安全格局构建

【目的】构建传统乡村景观安全格局以延续传统乡村地区脆弱的人文与生态景观系统。【方法】基于“源-汇”理论与方法,以太湖西山传统村落为例,通过辨识生态与文化景观系统存续“源”的类别、位置、范围和强度,以土地利用类型、坡度、植被覆盖度与到道路的距离4个指标作为“汇”阻力评价要素,借助ArcGIS 9.3平台与最小累计阻力模型(MCR),计算传统生态、文化景观“源-汇”过程,获取生态、文化景观存续安全格局。【结果】太湖西山生态与人文景观布局高安全等级区域面积分别占67.11%和38.29%,中安全等级区域分别占19.88%和49.16%,低安全等级区域分别只占13.01%和12.55%。【结论】“源-汇”理论与方法在太湖西山传统乡村景观安全格局构建过程中具有较强的适用性,在生态、文化景观过程的模拟、生态与文化景观安全等级划分与分级分区保护中能够发挥积极作用。     

江苏省景观生态风险评估及其与城镇化的动态响应

【目的】 评估景观生态风险,探明其与城镇化的动态响应,为江苏省科学调控高水平生态环境保护和高质量城镇化发展提供依据。【方法】 选用2010年Landsat TM和2018年Landsat OLI遥感影像数据,借助ENVI 5.3、ArcGIS 10.2软件,通过景观格局指数分析景观格局变化,综合评估景观生态风险并探讨其层级结构特征,定量测度景观生态风险与城镇化两者“增量”的响应类型及相关关系。【结果】 江苏省主要景观为耕地、建设用地和水域,其中耕地是基质景观。在景观格局演变中,耕地的异质性增强,建设用地以外部扩张为主,水域基本不变。景观生态风险提升显著,均值由0.123 6上升至0.149 9,现状景观生态风险TOP3城市为苏州、无锡和常州;景观生态风险自北向南逐渐升高,集聚分布态势和经济指向性趋势明显。景观生态风险与城镇化水平“增量”的耦合度大于0.8,城市建设用地快速扩张对景观生态风险快速上升的贡献度高,正向相关系数高达0.83。【结论】 江苏省景观格局变化显著,景观生态风险与城镇化水平同向提升、高度耦合。动态响应类型包括徐州、宿迁、盐城、淮安和扬州构成的低敏感区、沿江地区和连云港构成的中敏感区、苏州和无锡构成的高敏感区。苏南5市和南通“摊大饼式”土地城镇化发展迅速,经济发展水平高的苏南地区是景观生态高风险区域,土地城镇化会加速生态环境恶化,而人口城镇化会缓冲恶化速度,经济结构的转变影响式微。     

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。     

云南省林草火险空间模拟和等级评价

【目的】森林火险空间模拟和等级评价对森林防火具有重要意义。为确定不同区域林草资源防火的重点因素,对云南省的林草火险进行空间模拟和等级评价。【方法】采用2001—2014年的MODIS数据,选取反映植被状态、温度、地形和人类活动可达性等4个方面的火环境因素,通过设计抽样方案、训练集和检验集生成程序,得到35个数据集,开发70个地理加权Logistic回归模型,以交叉验证法评估模型性能,最终选择残差空间随机、可靠性和区分能力最优的模型做统计推断。将模拟的每期过火概率图重分为5类,相应火险类别分别记为“低”、“中”、“高”、“很高”、“极高”等级。【结果】火险类别中,“极高”等级占12.7%,“很高”等级占18.1%,二者可解释2001—2014年云南省80%的林草火灾,文山、红河、玉溪、楚雄、丽江、大理等6市的“极高”和“很高”等级面积占全省面积的71.5%,是全省的“重灾区”。【结论】“重灾区”应列为云南林草防火的重点区域,在防火的人、财、物上给予优先考虑。高温是云南省首要火险因素,其次为海拔、坡度、枯死植被、植被量,人类活动可达性影响相对较弱。影响火险的火环境因素在云南省内仅部分区域显著,按显著区及相对权重,云南省可分为西北、西南、西中Ⅰ、西中Ⅱ、东南和中部共6个区域,不同区域应因地制宜确定防火重点并布置防火资源。     

崇明东滩自然保护区景观格局动态分析

【目的】上海崇明东滩湿地实施互花米草生态控制及鸟类栖息地优化项目以来,湿地的景观格局和特征发生了较大变化,需要分析这种变化以为进一步优化景观格局和促进湿地生态保护提供依据。【方法】采用3S技术以及景观格局分析方法,对崇明东滩自然保护区景观格局的动态变化及影响进行分析。【结果】2011—2015年期间,保护区自然植被的面积逐年减少,与2011年相比减少了20.91%; 各种景观类型之间存在着不同程度的互相转化,保护区各景观类型的转化情况发生了显著改变; 保护区域全区的斑块密度增加了66.61%; 互花米草和莎草科植物群落的斑块形状趋于规则,而芦苇群落的斑块形状复杂度较高; 2011—2015年内,保护区景观多样性指数从1.58上升到1.67。【结论】崇明东滩自然保护区景观破碎化程度加大,景观异质化程度加剧,景观格局由单一化向均衡化方向发展。综合认为,人为因素是引起崇明东滩景观格局变化的主导因素,且其影响仍在不断加深。     

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...     

我国环境规制对木材加工业全球价值链地位的影响

【目的】通过分析木材加工业的省际数据,探究不同省份环境规制对于其木材加工业全球价值链地位的影响,进而促进开放情境下林业经济与环境保护之间协调发展。【方法】鉴于省域政策、资源禀赋以及经济水平存在异质性,考虑到地区间的空间溢出效应,采用空间Dubin模型,将命令控制型和市场激励型正式环境规制以及非正式环境规制同时纳入模型,并综合考虑“波特假说”和“污染避难所”等理论假说,将中国海关进出口数据库和中国工业企业数据库的微观企业数据进行匹配并结合省级数据,考察了中国环境规制措施对木材加工业参与全球分工的影响。【结果】环境规制强度提高,可有效促进本省木材加工业参与全球价值链,同时会对周边省份木材加工业参与全球价值链存在负向影响。包括命令控制型以及市场激励型的正式环境规制对周边地区木材加工业参与全球价值链的外部性影响存在U型特征,而非正式环境规制强度对木材加工业参与全球价值链的外部性影响不存在U型特征。【结论】中国的环境规制强度整体上呈现上升趋势,且当区域的环境规制强度提升时有利于当地木材加工业全球价值链地位的提升,而对于周边省份则会有负外部性。命令控制型等正式环境规制应当做到“疏堵结合”,企业要根据环境规制的引导“顺势而为”。     

基于城市化进程的宜兴市景观演变与预测

【目的】在城市化进程不断加速的背景下进行区域景观变化预测,对宜兴市近年来景观格局分布演变情况进行分析,探索城市化水平与景观格局变化之间的联系,为当地以及周边地区的景观规划研究提供借鉴。【方法】选用1996—2016年宜兴市的遥感影像数据,通过利用景观指数、转移矩阵分析在此期间景观分布的演变过程,并采用灰色预测模型估算其未来主要景观类型的变化趋势。【结果】在景观的演变过程中,建设用地、林草地持续扩张,面积分别增加了168.13、375.76 km²,且分布逐渐复杂,耕地、未利用地不断缩减,耕地与林草地在前期变动较大,动态度分别为-4.72%、10.18%,但耕地在后期面积几乎不再减少,分布也趋于规整;在城市化水平不断提升的过程中,耕地、林草地、建设用地的变化与城市化水平之间的联系十分紧密,相关性均高于0.8;在未来景观的发展过程中,耕地面积将处于动态稳定的状态,随着时间的推移,建设用地与林草地不断扩张,预测2016—2024年的涨幅分别为15.1%、35.4%。【结论】宜兴市1996—2016年景观格局变化明显,且城市化进程对建设用地、林草地、耕地的范围和分布产生了较大影响。     

林业有害生物防治压力区域差异及影响因素分析

【目的】林业有害生物防治面临区域差异化的压力,加重了森林资源的经济与生态损失。测度我国林业有害生物防治压力及其影响因素,探索防治压力的区域分布特征,从而针对性地提出优化措施。【方法】分析林业有害生物防治压力现状,利用聚类分析法将各省份防治压力分成3类,结合面板校正标准误模型评价产生防治压力的原因及影响因素,并与防治率及无公害防治率一同呈现于地图,进行区域差异特征比较。【结果】我国林业有害生物危害的总体防治压力较重,减灾机制只能在一半程度上缓解灾害暴发的扩散趋势,投入资金的使用效率严重不足,从业人员及机构数量尚不能满足区域化防治压力需求,且管理机制存在一定的“马太效应”,“胡线”西部生态化防治意识较弱,目前采取的措施不足以缓解较大的防治压力。【结论】针对区域发展需求完善基础设施建设,提高从业人员专业化水平,调动社会力量构建社会化防治组织,缓解区域差异及政府防治压力,保障森林资源和国家生态安全。     

生态绩效增长视角下的林业生产要素优化

【目的】在林业经营中优化利用已有的生产要素(包括林地、技术、劳动力、资金),实现林业生态绩效增长。【方法】将林木“轮伐期”作为生产要素投入与林业生态绩效增长的中间变量,分析生产要素优化对林业生态绩效增长的作用机理,并以福建省沙县林业生产为例进行实证研究。【结果】人工经营林地的生态绩效与生产要素投入关系为:生产要素优化可提高林业生态绩效,如国有林场因林地经营面积大、资金成本较低且营林技术更先进,其生态绩效好于其他经营方式的林地;生态绩效与林地经营规模间存在“门槛”效应,当林地经营面积超过“门槛”规模后,林木轮伐期才可能延长并进一步提高生态绩效。不同林业经营方式其生产要素优化面临不同问题:国有林场需更多林地投入以应对用材林林地减少而年度用材林采伐量却增加的困境;村集体林场面临林地与资本短缺;经营型小农户面临技术、资本与劳动力投入的全面短缺。【结论】生态绩效增长的关键在于林地收益最大化前提下的林木轮伐期延长,而轮伐期延长可通过采用更先进生产技术(按高标准森林经营技术规程进行营造林)、投入更多资本且降低资金成本、投入更多林地等要素优化路径实现,其中林地经营面积大于“门槛”规模是轮伐期延长的必要条件。     

太平洋西北部地区天然林景观动态及破碎化驱动力分析

[目的]准确量化森林破碎化程度以及破碎化过程,对于理解森林的生境变化导致的生态服务功能变化具有重要作用.本研究旨在量化美国西北部天然林破碎化空间过程,探究其社会经济驱动因素,为构建合理的森林经营方案提供参考,并为提高中国东北地区天然林的管理水平提供借鉴.[方法]利用美国国家土地覆盖3期数据(NLCD2008、2013及...     

城市公园绿地灾时避难功能结构和空间布局转换的可行性分析

【目的】城市公园绿地作为城市绿地体系的重要组成部分,因其自身特点而成为城市防灾减灾体系中的核心要素。明确公园不同类型绿地在灾时可承担的避震减灾功能,分析城市公园绿地避震减灾的空间布局方法,以提高城市公园绿地的灾时避难有效性。【方法】以单个公园为研究对象,从绿地布局形式、公园内部功能分区、园路道路交通系统、园林景观要素等4个方面着手分析了公园绿地单体及各构成要素在灾时的功能特点,明确公园绿地在灾时可承担的避震减灾功能。【结果】城市公园绿地在设计和布局中,要依托城市绿地系统特点,基于城市公园绿地内部空间、设施等要素的平时特征,从体系层面的城市绿地系统规划布局模式入手,得出综合性公园、社区公园、带状公园、街旁绿地等几种类型公园绿地在灾害发生时的空间规模、功能特征及景观形态等方面的防灾可行性。【结论】分析并明确公园绿地在灾时可承担的避震减灾功能,可对城市公园绿地的避震减灾方法研究提供理论依据和实践支撑。     

基于MSPA的南京市绿色基础设施网络构建

【目的】针对城市建设空间快速扩张、绿色空间破碎化且逐渐丧失问题,探寻优化城市绿色基础设施体系的有效方法,为市域尺度绿色基础设施体系构建提供科学的依据。【方法】以南京市为研究对象,运用形态学空间格局分析(MSPA)法,以土地利用类型图为基础,识别南京市现有绿色空间中核心区、边缘、孤岛、桥接、环、穿孔、分支等7类重要景观类别。通过斑块面积计算和连通性指数评价,发掘具有生态潜力的绿色基础设施网络中心,并计算最小成本路径生成潜力廊道,结合现有核心区、潜力节点、现有廊道、潜在廊道构建未来南京市绿色基础设施网络体系。【结果】通过MSPA法,识别出南京市绿色基础设施核心面积为538.16 km²,占研究区域总面积的37.57%,其中综合筛选出一级网络中心16个,二级网络中心24个。基于阻力模型构建生态廊道73条,其在长江以南地区分布较密,重要性等级较高,长江以北区域生态廊道数量较少,重要性等级有待提升。【结论】MSPA法具有数据量少、便于可视化等特点,能够为市域尺度绿色基础设施构建提供生态特征较为精确的景观要素识别结果,有效增强绿色基础设施的系统性和结构性。根据南京市绿色基础设施网络构建结果,建议加强南京市域长江以北网络中心和廊道的建设,提高长江以南网络中心和廊道质量,从而提升全市域的生态功能。     

东北地区中心城市城区蓝绿空间演化及驱动机制研究

【目的】城镇化进程中蓝绿空间不断遭受侵蚀,厘清其演化特征及其驱动机制对于指导城市用地规划、提高生态环境质量具有重要意义。【方法】选择哈尔滨市中心城区为研究区,以1981—2020年5轮城市总体规划为依据设定时间节点,探究其蓝绿空间演化特征,从社会经济和自然因素两方面构建空间计量模型并解析其演化驱动机制。【结果】①研究区耕地、林地和水域及湿地面积均发生显著缩减,草地面积有所增加;政府颁布的相关土地利用政策与城市规划方案是研究区蓝绿空间演化的基础依据。②研究区蓝绿空间总占比在各梯度都呈减小趋势,耕地、水域及湿地在主城区及近郊明显减少;林地占比在城市中心及紧邻松北新区主要建设用地外围出现小幅度减少;草地在主城区范围有所增加。③1981—2017年研究区蓝绿空间收缩演化模式以主城区内吞式为主;2017—2020年边缘式收缩成为蓝绿空间主要演化模式;蓝绿空间收缩由城市中心建筑用地内部单元逐渐向外围转移。④研究区各类蓝绿空间演化受多种因素共同驱动,社会经济因素是直接驱动力,自然因素驱动作用不如社会经济因素显著。【结论】研究明确了1981—2020年哈尔滨中心城区各阶段蓝绿空间的时空演化特征,引用计量经济学模型探究社会经济及自然因素对蓝绿空间演化的驱动作用,可为东北地区城镇快速扩张过程中制定科学合理的城市蓝绿空间发展战略提供参考依据。     

森林资源资产地域审计重点筛选模型构建及应用

【目的】筛选区域森林资源资产审计重点地块,既可以提高中国森林资源资产审计效率,又可以完善国土审计的地理信息应用技术。【方法】基于林地景观格局视域,运用ENVI和ArcGIS将浙江省各市域2000、2005、2010、2015年4期遥感影像数据转换为网格分辨率为30 m ArcGrid数据格式,并运用Fragstats 3.3进行林地破碎度指标计算,构建基于林地破碎度综合指数和集中度指数的森林资源资产地域审计重点筛选模型,用此模型筛选浙江省森林资源资产重点审计城市。【结果】所构建的模型有望提高政府国土自然资源资产审计重点甄别效率; 利用所构建的模型对浙江省11个地级市森林资源资产进行评估,筛选出舟山、金华、湖州、嘉兴和绍兴5个重点审计城市为全省森林资源资产地域审计的重点区域,佐证了模型科学性; 模型在浙江省的案例应用表明,在森林资源资产审计中将森林资源清查和现代地理信息技术有机结合,可提升国土审计的地域主体识别效率与审计结果的可视化解读。【结论】基于林地景观格局的视角构建森林资源资产审计重点区域识别模型,可将提高审计效率的基点落在林地景观变动幅度较大行政区层面。     

基于遥感数据的常州市热岛效应分析

【目的】对常州市近30年热岛变化特征进行分析,并且分析城市热岛强度与植被、水体以及其他土地覆盖类型之间的关系。【方法】以整个常州市为研究对象,利用Artis&Camahan 的辐射校正温度反演法进行了地表温度反演,分析了常州市1988—2014年的城市热岛效应及空间变化。【结果】常州市在近30年来城市热岛范围,城区主要热岛区域与建成区保持一致,大量的人工下垫面、高密度建筑等扩张,造成高温区逐渐增多,热岛效应也越来越明显。【结论】常州市的热岛分布特征与常州市的土地利用类型有较好的一致性。低温区主要集中在植被和水体的区域,植被能够有效地起到降温的作用。     

基于生态修复视角的上海市黄浦江河岸带景观格局空间特征分析

【目的】通过对上海黄浦江河岸带景观格局空间特征进行分析,找出该河岸带生态修复的重点区域与景观类型,科学规划河岸带的生态恢复重建,为黄浦江周边的土地利用格局优化与景观生态修复建设提供决策支持。【方法】基于地理信息系统(GIS)平台,利用高分辨率航拍图像数据源,构建河岸带土地利用与景观格局数据库,从横向、纵向两个维度,利用景观指数方法,在景观类型和景观格局两个水平,选取不同的景观指数对黄浦江河岸带景观格局空间特征进行定量分析。【结果】①在横向维度上,黄浦江河岸带市区段城市化程度最高,景观多样性最低,绿地和林地所占比例不足且碎片化; 近郊段属于过渡河段,以工业用地为主,景观多样性最高,破碎化程度最严重; 远郊段人为干扰程度最低,土地利用强度最弱,农田生态林网体系建设有待加强。②在纵向维度上,根据距河道边缘的距离(L),0≤L<100 m的河岸带受到重点生态保护,但距河道距离由近至远,人为干扰强度逐渐增强,河岸带景观多样性与破碎化程度呈现先增后减的趋势,在300≤L<400 m的河岸带景观破碎化程度最显著。【结论】城市建设活动的干扰,造成黄浦江河岸带景观格局趋于破碎,存在水陆交错边缘的负效应。在景观类型水平上,工业用地、生产防护林地和旱地是河岸带生态修复应重点关注的景观类型,而在景观格局水平上,近郊段河岸带(横向维度)和300≤L<400 m的河岸带及邻近区域(纵向维度)是生态修复重点区域。     

量化社会经济发展对城市景观破碎化的影响

【目的】以扬州市为例,分析城市景观破碎化的空间格局,定量研究社会经济因素对景观破碎化的影响及该影响的相对重要性。【方法】利用空间分辨率30 m的Landsat卫星影像、乡镇层次的扬州统计年鉴等数据,运用景观格局分析法、增强回归树模型(boosted regression trees, BRT)等方法,开展景观破碎化空间格局及社会经济驱动的研究。【结果】①扬州的土地利用类型以耕地为主,占全市总面积的54.9%,其次为水体(22.0%)和建设用地(21.9%),林地和草地很少(1.1%)。距离市中心越远,景观破碎化程度越高,在城区边缘达到峰值,而后随着距离的继续增大,破碎化程度逐渐减小。②随着城市化水平的增加,景观破碎化程度呈先增加后减小的趋势,其在城市化水平35%~45%时达到峰值。③在景观水平上,社会因子(人口数量和人口密度)对景观破碎化的影响以抑制为主,而经济因子(人均GDP、人均财政收入、第一产业产值占比和第三产业产值占比)的影响以促进为主。与景观水平相比,社会经济因子在类型水平上对景观破碎化的影响更大,而且它们与破碎化不同特征(斑块密度、边缘密度、分离度和聚合度)的作用关系也存在明显差异,且主要体现在分离度和聚合度上,例如人均财政收入在景观水平上促进分离度的增加,在类型水平上却表现为抑制作用。【结论】社会经济发展对城市景观破碎化产生较大影响,不仅体现在不同的尺度(景观和类型水平)上,还体现在社会经济因子对破碎化特征不同的驱动作用(抑制或促进)上。因此,需要综合考虑社会经济发展对景观破碎化影响的尺度效应及作用强度与方向,有效缓解城市景观的破碎化,保障城市的生态安全和可持续发展。