厦门城市森林景观破碎化时空演变特征分析
城市扩张背景下景观破碎化动态演变及空间自相关分析——以南昌市为例
第29卷第4期2022年8月水土保持研究R e s e a r c ho f S o i l a n d W a t e rC o n s e r v a t i o nV o l .29,N o .4A u g.,2022收稿日期:2021-08-02 修回日期:2021-08-22资助项目:东华理工大学江西生态文明建设制度研究中心项目(J X S T 2103);江西省社科基金 十四五 (2021年)地区项目(21D Q 44);江西省教育厅科学技术研究项目(G J J 210723) 第一作者:林晋大(1998 ),男,江西赣州人,硕士,研究方向为土地利用规划㊂E -m a i l :l i s t e n i n g 0125@163.c o m 通信作者:多玲花(1987 ),女,河南濮阳人,讲师,主要从事土地整治与生态修复研究㊂E -m a i l :d u o l i n gh u a 555@126.c o m 城市扩张背景下景观破碎化动态演变及空间自相关分析以南昌市为例林晋大1,2,3,多玲花1,2,3,邹自力2(1.东华理工大学江西生态文明建设制度研究中心,南昌330013;2.东华理工大学测绘工程学院,南昌330013;3.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,南昌330013)摘 要:为探究城市扩张与景观破碎化演变过程及其关联机制,以江西省南昌市为例,基于2000 2015年的土地利用数据,运用城市破碎指数(U F I )刻画建设用地的景观破碎化水平;然后结合形态学空间格局分析(M S P A )和景观连接度分析量化了自然景观和耕地的景观动态演变过程;最后采用格网分析探究了三者之间的空间自相关动态特征㊂结果表明:2000 2015年间南昌市共有273.26k m 2的耕地及45.61k m 2的自然景观转为建设用地,整体城市破碎度指数在研究期内由2.27上升至4.94;耕地核心区数量在15a 时间内持续衰减,自然生境在前期变化平稳,随着城市化进程的加快,核心及桥接区不断减少,岛状斑块开始增加;空间自相关分析显示,景观破碎度与自然生境㊁耕地平均连通概率三者呈负相关,景观破碎度与耕地㊁自然生境平均连通概率之间的高低聚集区域集中分布在城市扩张的主要区域㊂2000 2015年城市快速扩张导致的破碎化致使耕地及自然生境景观结构发生改变,景观连通性逐渐丧失㊂关键词:城市破碎指数;景观连接度;M S P A ;空间自相关;南昌市中图分类号:X 826;P 901 文献标识码:A 文章编号:1005-3409(2022)04-0362-08D y n a m i cE v o l u t i o na n dS p a t i a lA u t o c o r r e l a t i o nA n a l y s i s o fL a n d s c a pe F r a g m e n t a t i o nU n d e r t h eB a c k g r o u n do fU r b a nE x pa n s i o n -AC a s e S t u d y o fN a n c h a n g C i t yL I NJ i n d a 1,2,3,D U O L i n gh u a 1,2,3,Z O UZ i l i 2(1.J i a n g x iE c o l o g i c a lC i v i l i z a t i o nC o n s t r u c t i o nI n s t i t u t i o nR e s e a r c hC e n t e r ,E a s tC h i n aU n i v e r s i t y o fS c i e n c e a n dT e c h n o l o g y ,N a n c h a n g 330013,C h i n a ;2.F a c u l t y o f G e o m a t i c s ,E a s tC h i n aU n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ,N a n c h a n g 330013,C h i n a ;3.K e y L a b o r a t o r y o f E n v i r o n m e n t a lM o n i t o r i n g an d G o v e r n a n c e o f M i n e sA r o u n dP o y a n g L a k e ,M i n i s t r y o f N a t u r a lR e s o u r c e s ,N a n c h a n g 330013,C h i n a )A b s t r a c t :T o e x p l o r e t h e e v o l u t i o n p r o c e s s o f u r b a n e x p a n s i o n a n d l a n d s c a p e f r a gm e n t a t i o n a n d i t s c o r r e l a t i o n m e c h a n i s m ,t a k i n g N a n c h a n g C i t y ,J i a n g x i P r o v i n c e a s a n e x a m pl e ,b a s e d o n t h e l a n du s e d a t a f r o m2000t o 2015,t h e u r b a n f r a g m e n t a t i o n i n d e x (U F I )w a s u s e d t od e s c r i b e t h e l a n d s c a p e f r a gm e n t a t i o n l e v e l o f c o n s t r u c t i o n l a n d ;t h e n c o m b i n e dw i t hm o r p h o l o g i c a l s p a t i a l p a t t e r n a n a l y s i s (M S P A )a n d l a n d s c a p e c o n n e c t i v i t y a n a l ys i s ,t h e d y n a m i c e v o l u t i o n p r o c e s s o f n a t u r a l l a n d s c a p e a n d c u l t i v a t e d l a n dw a s q u a n t i f i e d .F i n a l l y ,g r i d a n a l ys i sw a s u s e d t o e x p l o r e t h e d y n a m i c c h a r a c t e r i s t i c s o f s p a t i a l a u t o c o r r e l a t i o n a m o n g th e t h r e e .T h e r e s u l t s s h o wt h a t f r o m2000t o 2015,a t o t a l o f 273.26k m 2o f c u l t i v a t e d l a n d a n d 45.61k m 2o f n a t u r a l l a n d s c a p e i nN a n c h a n g w e r e c o n v e r t e d t o c o n s t r u c t i o n l a n d ,a n d t h eo v e r a l l u r b a n f r a gm e n t a t i o n i n d e x i n c r e a s e d f r o m2.27t o4.94d u r i n g t h e s t u d yp e r i o d ;t h en u m b e ro f c u l t i v a t e d l a n dc o r ea r e a s c o n t i n u e d t od e c l i n e i n15y e a r s ,a n d t h e n a t u r a l h a b i t a t c h a n g e d s t e a d i l y i n t h e e a r l y s t a g e ;w i t h t h e a c c e l e r a t i o no f u r b a n i z a t i o n ,t h e c o r e a n db r i d ge a r e a s c o n t i n u e d t o d e c r e a s e ,a n d t h e i s l a n d p a t c h e s b e g a n t o i n c r e a s e ;s p a t i a l a u t o c o r r e l a t i o n a n a l ys i s s h o w e dt h a t l a n d s c a p e f r a g m e n t a t i o n w a sn e g a t i v e l y c o r r e l a t e dw i t ht h ea v e r a g ec o n n e c t i v i t yp r o b a b i l i t y o fn a t u r a l h a b i t a t a n dc u l t i v a t e dl a n d;t h eh i g ha n dl o w a g g r e g a t i o na r e a sb e t w e e nl a n d s c a p ef r a g m e n t a t i o na n dt h e a v e r a g e c o n n e c t i v i t y p r o b a b i l i t y o f c u l t i v a t e d l a n d a n dn a t u r a l h a b i t a t c o n c e n t r a t e d i n t h em a i n a r e a s o f u r b a n e x p a n s i o n.F r a g m e n t a t i o n c a u s e db y t h e r a p i du r b a n e x p a n s i o n f r o m2000t o2015l e d t o c h a n g e s i n t h e l a n d-s c a p e s t r u c t u r e o f c u l t i v a t e d l a n d a n dn a t u r a l h a b i t a t s,a n d t h e g r a d u a l l o s s o f l a n d s c a p e c o n n e c t i v i t y.K e y w o r d s:u r b a n f r a g m e n t a t i o n i n d e x;l a n d s c a p e c o n n e c t i v i t y;M S P A;s p a t i a l a u t o c o r r e l a t i o n;N a n c h a n g C i t y城市的高速扩张与人类密集的经济活动不断蚕食着区域内的自然生态景观,对区域内不同景观之间的有效连接产生了影响[1],景观破碎化程度不断加剧㊂景观连接度能有效度量城市的生态调控能力[2],判断区域间各景观对于生态流的促进或阻碍程度[3]㊂自然景观的有效连接对于维持区域内生态系统的稳定㊁生物多样性的保护具有重要意义[4],而耕地连通性与规模生产㊁粮食安全有着密切的关系[5]㊂因此,研究建设用地的景观破碎度与自然生境㊁耕地的景观连接度三者之间的动态演变过程及空间自相关变化特征能为城市生态保护㊁合理规划土地利用㊁实现城市可持续发展提供重要依据㊂当前,景观破碎化与孤岛化现象日益严重[6-7],城市和城市周边的景观呈现出 高度破碎化 和 空间异质性显著 的特征[8],致使原来相对均衡的各景观要素变为彼此隔离的不连续斑块镶嵌体[9-10],重构景观的有效连接能够维持景观的连续性和完整性㊂近年来,国内外学者致力于景观破碎化的研究,其中有学者运用景观格局指数[11-12]定量表征景观破碎化信息,也有学者从形态学[13],有效格网评估[14-15],移动窗口法[16-17],地理探测器等[18]方法进行景观破碎化空间格局研究㊂然而过去的研究侧重于景观破碎化演变过程的分析,鲜有对景观破碎化与城市扩张空间相关性的研究,本文从景观破碎度与连接度出发探究城市扩张对于自然生境及耕地斑块连接度变化的影响及三者之间的空间自相关动态特征,识别景观破碎度与连接度变化呈现空间相关性的区域,为南昌市优化城市发展方针㊁缓解经济发展和城市生态环境二者冲突提供参考㊂本文以南昌市为例,分析城市扩张造成的景观破碎化及自然生境㊁耕地连接度的动态演变过程,并探究三者之间的空间相关性㊂旨在探讨以下几个方面:(1)城市扩张对于景观破碎度及景观连接性的影响㊂(2)景观连接度的变化如何响应景观破碎化㊂(3)城市化过程中,建设用地与自然生境㊁耕地之间的变化是否存在空间相关性㊂1研究区概况与数据来源1.1研究区概况南昌市位于江西省中部偏北,与鄱阳湖西南岸相接,在东经115ʎ27' 116ʎ35',北纬28ʎ10' 29ʎ11'㊂境内以平原为主要地形,平均海拔为25m,东南部地形较为平缓,西北部为丘陵地带,全境山㊁丘㊁岗㊁平原相间,具有 西山东水 的地势㊂全市总面积为7384 k m2,土地利用以耕地和林地为主,其中耕地3862 k m2,林地1168k m2,因其雨水充沛,光照时间充足,南昌市植被覆盖率达到42.96%,为国家森林城市㊂1.2研究数据来源本文所使用的土地利用数据来源于美国地质调查局平台(h t t p s:ʊw w w.u s g s.g o v/)获取的L a n d s a t TM/S T M+影像,分辨率为30m,时段分别为2000年㊁2005年㊁2010年㊁2015年㊂通过E N V I软件对4期遥感影像进行辐射校正㊁几何校正等预处理,获得土地利用数据,解译精度大于90%㊂依据研究目的,参照土地利用分类方法,将区内用地类别划分为建设用地㊁草地㊁耕地㊁林地㊁水域及其他㊂2研究思路与方法2.1城市破碎指数城市破碎指数(U F I)可以从速度和形态两方面反映城市扩张对于景观格局的改变,根据G a r c i a 等[19]的研究,U F I遵循以下等式:U F I=ðn i=1S iA+ðn i=1P i2πðn i=1S i(1)式中:S i为第i个区域建设用地面积(m2);P i为第i 个区域建设用地的周长(m);A为区域总面积(m2)㊂式中的第一项表征了城市土地利用率;第二项表示城市边界地区与等效圆的周长之比㊂将此公式用于定量评价建设用地所造成的景观破碎程度,值越大表明破碎程度越高㊂为更直观地体现景观的动态变化,计算第n年到第m年的U F I的变化率,公式为:363第4期林晋大等:城市扩张背景下景观破碎化动态演变及空间自相关分析U F I m-n=U F I m-U F I nU F I nˑ100%(2)本文参考已有研究[20-21],利用A r c G I S软件创建4k mˑ4k m的渔网网格,计算包括景观整体以及每个网格中的U F I值,评价不同时期建设用地的景观破碎度差异及变化规律㊂2.2形态学空间格局分析形态学空间格局分析(M S P A)可以识别目标像元集和结构要素之间的空间拓扑关系,将目标像元集分为7类不同的景观要素[22]㊂利用重分类得到的土地利用数据,将林地和草地合并为自然生境,分别将耕地和自然生境作为前景,其他景观类型做为背景值,采用8邻域算法进行分析㊂在M S P A分析中,不同边缘宽度的设置对于斑块的面积和形态将产生较大的影响[23-25],为比较不同边缘宽度对于斑块内部及斑块连接度的影响,选择适宜的边缘宽度进行分析,本文选取1,4,8三种不同的边缘宽度进行比较,分别对应了30,120,240m的实际距离,经分析后最终选取4为边缘宽度㊂根据M S P A分析得到的7类景观要素,提取其中对景观连通具有重要意义的核心区,并研究其在景观连接度中的作用㊂2.3景观连接度分析景观连接度反映了不同景观类型的斑块在生态流之间能量㊁信息的促进或阻碍作用[26]㊂P C指数能反映景观的连通性,d P C指数能反映斑块对于景观保持连通性的重要性,计算公式如下:P C=ðn i=0ðn j=0a i a j P i jA2L(3)d P C=P C-P C re m o v eP Cˑ100%(4)式中:n为景观中斑块总数;a i,a j为i斑块和j斑块的面积;A L为景观基质面积;P C r e m o v e为去除单个斑块后剩余斑块的整体指数值㊂本文采用d P C来评价斑块结构的重要性,距离阈值设置为1500m,连接概率为0.5[20,24]㊂在得到各斑块重要值后,按照自然断点法进行分级,将核心区斑块重要值分为5级:极高㊁高㊁中等㊁低㊁极低㊂依据核心区斑块重要值的比值赋权重,同样计算每个渔网网格的平均斑块重要值来表征连接度㊂2.4空间自相关分析空间自相关分析可分为全局空间自相关(G l o b a l M o r a n's I)和局部空间自相关(L o c a l I n d i c a t o r so f S p a t i a lA s s o c i a t i o n,L I S A),L I S A将G l o b a l M o r a n's I 分解到各空间单元[27],本文主要通过局部空间自相关分析景观破碎度㊁自然生境平均连接度㊁耕地平均连接度三者之间的空间关系,局部空间自相关公式为:I i=(x i-x)ðn j=1W i j(x j-x)1nðn i=1(x i-x)2(5)式中:I i为局部M o r a n指数;x i,x j是变量x在相邻配对空间单元的取值或属性;w i j是空间权重矩阵㊂3结果与分析3.1城市扩张对于景观破碎度的影响分析南昌市2000 2015年土地利用状况如图1和表1所示,2015年和2000年相比,南昌市建设用地面积显著增加,其中占用最多的地类为耕地其次为林地,共有273.26k m2的耕地,42.10k m2的林地转为建设用地㊂与2000年相比建设用地占南昌市总面积的比例由4.17%上升至8.43%,耕地面积由54.93%下降至52.31%,林地面积由16.45%下降至15.81%㊂草地㊁其他㊁水域面积变化情况较小㊂图1南昌市2000-2015年土地利用类型城市的高速扩张造成了建设用地破碎化程度不断加深,由表2可知,南昌市城市破碎指数由2000年的2.27上升至2015年的4.94,建设用地的破碎化程度造成了土地利用类型的剧烈变化,影响和改变着周围的自然景观㊂通过图2格网分析可知,南昌市景观破碎化逐年由赣江向两岸延伸,城市化初期破碎化较高的斑块主要463水土保持研究第29卷分布在赣江东侧的东湖区一带,随着城市化进程的加快,建设用地以赣江为轴心,向南北方向扩散㊂总体来看,景观破碎化程度主要集中在城市中心区域,且整体向北偏移,主要原因是红谷滩新区的开发,该区域的建设用地迅速向外扩张,区域内人口密度和经济活动高度集中,加深了区域内的景观破碎度㊂表1 南昌市2000-2015年土地利用转移矩阵k m 2年份土地利用类型2015年耕地林地草地建设用地水域其他2000年耕地3681.3132.991.70273.2662.624.43林地56.651110.523.0642.102.470.02草地7.2314.6169.693.511.650.00建设用地21.340.640.03272.2812.910.80水域93.828.390.8029.931176.4042.84其他2.450.010.241.2431.25321.20图2 南昌市2000-2015年U F I 空间分布表2 南昌市2000-2015年整体U F I 指数年份城市破碎指数平均城市破碎指数/%20002.2720053.3547.8320103.401.3620154.9445.303.2 基于M S P A 的自然生境和耕地景观格局分析由图3可知,自然生境主要分布在南昌市的西北及东南方向,西北部的景观连通性较好,自然生境斑块面积较大且分布集中连片;东南部核心区分布零散且斑块面积较小㊂在15a 间,南昌市西北部自然生境核心区保护情况优于东南部,梅岭及安义县北部地区始终保持着较为完整的大面积斑块,东南部地区斑块则显现逐年破碎化的趋势㊂自然生境的变化趋势与南昌市地形密切相关,南昌市西北部地区为南昌市全境海拔的最高峰,不利于土地开发利用,而东南部地区地势较为平坦,且水文条件良好,较易于受到人类活动影响㊂由图4可知,耕地是南昌市景观的主要组成部分,同时也是建设用地扩张侵占的主要用地类型,15a 间耕地主要沿赣江两岸迅速减少,20002005年减少的耕地核心区主要分布在赣江东侧一带,2005 2015年随着城市发展方向的改变,赣江西侧新建区一带成为耕地核心区减少的主要区域㊂图3 南昌市2000-2015年自然生境M S P A 类型分布从土地利用转移情况来看,自然生境受到的影响较小,但建设用地的扩张必然对自然生境的景观格局产生影响㊂根据图5可知,自然生境中面积占比最大的是核心区,其次是边缘区和岛状斑块,2000 2015年间各类景观类型总体上变化趋势较为平缓,2000 2005年核心区面积有小幅的上升,但其频次并未发生变化,说明此时核心区面积增加且分布更为集中,2005 2015年间核心区占前景的比例及面积都在降563第4期 林晋大等:城市扩张背景下景观破碎化动态演变及空间自相关分析低,且频次变化更为剧烈,更多面积较小核心区消失,表明建设用地与自然景观之间的相互作用在不断加强㊂从图6中可以看出,耕地核心区在15a间占前景的比例较为平稳,但其频次逐年下降且变化幅度明显,说明在研究期内,越来越多面积较小的斑块消失,在景观中起连接作用的桥接区一并减少,表明耕地之间的连通性逐渐降低㊂同时随着建设用地与耕地景观的相互作用愈加激烈,岛状斑块的频率在不断增加,耕地面积减少,集中连片度降低,耕地质量不断恶化㊂图4南昌市2000—2015年耕地M S P A 类型分布图5南昌市2000-2015年自然生境M S P A 数据图6南昌市2000-2015年耕地M S P A数据3.3景观连接度分析由图7可知,分布在南昌市西北部的大型林地斑块始终是区域内维持景观连通性中最重要的一环,其不仅是区域内重要森林生态系统,也是贯穿南昌市西部的一条重要廊道和生态屏障㊂分布在东南部的自然生境斑块则由于小型斑块的灭失,区域内部的景观结构产生了改变,面积更小的斑块在维持区域连通性中承担更为重要的作用,对于东南部的自然生境保护及改造应是南昌市未来生态修复中亟需关注的一部分㊂耕地作为南昌市景观类型的基质,其对于维持区域内景观的连接度同样具有重要意义,分析图8可知,核心区中对于维持景观连通具有极高和高重要性的斑块主要分布在南部及北部的鄱阳湖一带,而靠近城市区域的耕地斑块重要值以低和极低为主,耕地连通性受城市扩张的影响更为显著,快速的城市扩张造成了耕地集中连片度降低,可长期利用的稳定耕地数量减少,对区域内的粮食安全产生了负面影响㊂663水土保持研究第29卷图7 南昌市2000-2015年自然生境重要斑块分布图8 南昌市2000-2015年耕地重要斑块分布3.4 空间自相关分析景观破碎度㊁耕地平均连通概率㊁自然生境平均连通概率全局莫兰指数见表3,2000 2015年三者的全局莫兰指数总体小于0,说明三者之间主要呈负相关趋势,且随着时间变化三者之间的空间差异性愈加明显㊂图9为景观破碎度㊁耕地平均连通概率㊁自然生境平均连通概率三者之间的局部自相关聚类图㊂分析图9可知,景观破碎度与耕地平均连通概率出现高低聚集的区域主要分布在城市中心,且随着时间推移高低聚集区的范围逐渐扩大,表明建设用地对于耕地连通性的影响逐渐增大,研究区南部则出现了大范围的低高聚集区域,该区域耕地景观受城市扩张的影响程度较小,是保持区域内耕地连通性中最重要的一环㊂景观破碎度与自然生境之间的高低聚集区域则在早期分布较为分散,随着城市化进程的加快逐渐集中到城市中心区域,低高聚集区域则始终分布在南昌市西北部梅岭森林公园,高高聚集区域则主要分布在梅岭森林公园外围㊂自然生境与耕地连通性聚集图分析可知,研究区南部是维护区域耕地连通的主要区域,而西北的梅岭是维持区域自然生境连通的主要区域,城市中心则随着建设用地的扩张出现了耕地与自然生境连接度的低低聚集区㊂表3 景观破碎度㊁耕地平均连通概率㊁自然生境平均连通概率全局莫兰指数年份单变量景观破碎度自然生境耕地双变量景观破碎度-自然生境景观破碎度-耕地自然生境-耕地20000.0760.0730.065-0.011-0.0210.0052005-0.043-0.024-0.024-0.030-0.0170.0272010-0.043-0.0240.003-0.032-0.0240.0422015-0.046-0.023-0.028-0.033-0.0000.0324 讨论与结论4.1 讨论城市的快速扩张造成了土地利用类型的变化愈加剧烈,势必对区域内的整体景观格局和生态过程产生影响㊂城市化过程中土地资源与其周边环境不断进行着物质能量交换,并不断重构景观要素之间的空间关系,通常与城市经济活关系较为密切的区域更易遭到破坏㊂本文通过分析建设用地景观破碎度与耕地㊁自然生境连接度的动态演变过程及三者之间的空间关系,发现景观破碎度与景观连接度之间呈负相关关系,且空间上存在负相关的区域随着城市化进程不断扩大㊂在城市化初期景观结构由于整体结构性能维持其稳定的状态,当城市化进行到一定阶段,景观破碎化在改变景观形态的同时,内部的结构和功能也在变化,景观整体的稳定性减弱,生态过程受影响程度加深㊂763第4期 林晋大等:城市扩张背景下景观破碎化动态演变及空间自相关分析注:A自变量为景观破碎度,因变量为耕地平均连通概率;B自变量为景观破碎度,因变量为自然生境平均连通概率;C自变量为自然生境平均连通概率,因变量为耕地平均连通概率㊂*代表p<0.05㊂图9景观破碎度㊁耕地平均连通概率㊁自然生境平均连通概率的L I S A聚集图由于景观动态演变是一个复杂的过程,受区域自然禀赋和政策法规的双重影响,未来景观破碎化的研究中需考虑政策的干预作用㊂此外不同的研究尺度对试验结果同样会产生影响,本文重点探讨了市域尺度下的景观破碎化演变过程,深入宏观和微观的尺度的探讨能更加完善对于景观破碎化的研究㊂尽管如此,本研究可为新时期国土综合整治与生态修复㊁基本农田保护规划㊁保障粮食安全提供有益参考㊂4.2结论(1)研究区近15a来城市高速扩张,建设用地需求量跃升,建设用地面积由2000年的308k m2上升至2015年的622k m2,而耕地及自然生境则呈现逐年减少的态势,耕地及生态用地保护与建设用地扩张之间的冲突日益显著㊂U F I指数表明,在城镇规模不断扩大,人口剧增的现实环境下,建设用地结构与形态迅速改变,破碎化程度加深㊂(2)M S P A分析显示,2000 2005年自然生境核心区出现了小幅的上升,但以2010年为转折点,核心区的数量及频次开始逐年减少,岛状斑块数量呈上升趋势,自然生境受周围区域影响程度加深;耕地在2000 2015年,核心区频次不断减少,但核心区占前景比例相对稳定,表明研究期内主要为小面积的核心区减少㊂(3)景观连接度分析显示,耕地和自然景观中小型斑块的灭失将导致大型斑块呈现孤岛化,最终影响整体景观连接度㊂西北部的大型林地斑块连通性始终维持在较高水平,保护这一区域原有生态系统的完整性及结构功能的稳定性应作为南昌市未来生态保护的首要目标,而重构赣江东侧耕地景观的结构连接度则能促进南北部大型耕地斑块的物质能量流通㊂(4)空间自相关分析显示,城市的中心区域成为景观整合与重构的主场地,自然景观与建设用地的高低聚集区域呈现 分散 集中 的演变过程,而耕地与建设用地的聚集演变过程则呈现相反的趋势㊂西北部为自然景观的高值聚集区,而南部为耕地的高值聚集区㊂参考文献:[1]吴昌广,周志翔,王鹏程,等.景观连接度的概念㊁度量及863水土保持研究第29卷其应用[J].生态学报,2010,30(7):1903-1910. 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景观破碎化
翻译：朱晚秋 赵凤 张露文 汪黎明
生物多样性概况和环境服务 大城市雅加达 茂物和植物花园 创新之城——冼都市
概述
防护林（31.60亿公顷）
养护林（23.54亿公顷）
经济林（81.95公顷）其他源自总陆地面积：187.9亿公顷
森林面积：137.09亿公顷(约占70%)
现状
采伐 农业 人口 CO2 生 物 多 样 性 锐 减
岛屿生物地理学
专注于分析各类对孤立自然群落中物种丰富度产生影响 的因素。最初始用于研究岛屿物种丰度，后也用于一些 孤立与外界的栖息地生境等。
岛屿地理区域比较特殊， 受海洋气候影响显著， 具有相对的独立性，对 于陆地上的地理区没有 直接或者全面的借鉴意 义
局限性
优势
虽然有局限性，但在一定 程度上可以模拟破碎化， 使得对于破碎化的研究有 一定的参照。
破碎化
破碎化
岛屿生物地理学 景观生态学 总结
——从岛屿生物地理学到景观生态 学
目录
破碎化
1
概念
是指由于自然或人文 因素的干扰所导致的 景观、栖息地、生境 等由简单趋向于复杂 的过程。 自然与人为
2
分类
破碎化分为景观破碎 化，生境破碎化，栖 息地破碎化等。
3
原因
4
程度 定义
由碎片的大小、数量、 连接通道等决定。
景观生态学
环境异质性代替了笛 卡尔空间理论。
优势 空间变异性代替了平 衡假设。 景观生态学就是在研究破碎化 的过程中融合各类理论发展后 的成果。
总结
栖息地与生境的破碎化使得生物的生存变得 更为艰难。因此，尽量保证栖息地与生境的 完整性是必需的，如不得不分离，也应使各 斑块之间保持连续性。
基于MSPA的全国主要城市绿地形态时空变化
危小建，孙显星，谢亚娟．基于ＭＳＰＡ的全国主要城市绿地形态时空变化［Ｊ］．江苏农业科学，２０２０，４８（２４）：２６０－２６７．ｄｏｉ：１０．１５８８９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００２－１３０２．２０２０．２４．０４８基于ＭＳＰＡ的全国主要城市绿地形态时空变化危小建，孙显星，谢亚娟（东华理工大学测绘工程学院，江西南昌３３００１３） 摘要：以形态学空间格局分析法为基础，运用了ＡｒｃＧＩＳ、Ｇｕｉｄｏｓ等相关软件，对１９９５—２０１５年全国３８个主要城市绿地形态的时空变化进行研究。
研究发现：（１）选取了３８个城市中３个典型城市（东部北京市、中部成都市、西部乌鲁木齐市）的绿地形态空间格局，发现核心区的主要面积是绿地形态，而其他６个结构类别（孔隙、边缘区、连接桥、支线、环道、孤岛）的面积相对较小且分散。
３８个主要城市的ＭＳＰＡ结构要素存在较大的地域差异。
ＭＳＰＡ的７个结构类别中面积最大的是核心区，其他类别面积较小。
（２）３８个主要城市ＭＳＰＡ的结构要素有明显变化。
１９９５—２００５年，有２个城市核心区的面积在增加，而其他城市则下降。
总体而言，在其他６个结构类别中，更少城市的面积在减少而更多城市的面积在增加。
２００５—２０１５年，核心区域的面积变化都减少了，不同城市之间的结构要素变化明显不同。
（３）３８个主要城市ＭＳＰＡ７个结构类别的平均值和变异系数中，核心区的变化最为明显。
连接桥和环道的结构变化与其他结构类别有所不同，１９９５—２００５年出现了明显下降，而２００５—２０１５年则有所增加。
１９９５—２００５年，核心区、孔隙、环道、边缘区的变异系数变化比２００５—２０１５年更为明显，而孤岛、连接桥、支线的变化系数则相反。
关键词：绿地形态；ＭＳＰＡ；全国主要城市；时空变化；形态学空间格局 中图分类号：Ｓ７３１ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００２－１３０２（２０２０）２４－０２６０－０７收稿日期：２０２０－０３－１９基金项目：国家自然科学基金（编号：５１７０８０９８）；东华理工大学资源与环境经济研究中心项目（编号：１８ＧＬ０３）；江西省教育厅科学技术研究项目（编号：ＧＪＪ１６０５７１）；江西省研究生创新基金（编号：ＹＣ２０１９－Ｓ２７５）。
城市景观生态规划的实例(三个实例)
实例一沧州市景观生态格局规划一现状景观生态格局分析1 生态格局概况通过对1995、2000、2005三个年份TM影像的解译，得到各年份土地利用类型分布。
1995-2000年，沧州市城镇规模总体扩张较小，比较显著的是在东部临海地区工矿用地的增加较多，以及在现港城地区出现建设用地；而林地面积有所减少，且区域零散分布；盐碱地得到一定程度的利用和改善，主要是用做一般农田，以及部分用于城镇建设；部分滩涂湿地资源开始出现退化现象。
总体而言，沧州市属于生态良好地区，但由于重度盐碱化等各方面原因，东西部覆被条件存在明显差异，其景观格局有一定的改善空间，主要是中部耕地和草地类型过于集中，降低了生态系统的整体稳定性和安全度，属于脆弱生态系统；东部地区虽有南大港、管养场、杨埕等众多湿地资源，而景观格局未成体系。
因此，需构建适合沧州市本底条件的生态安全格局。
沧州景观生态格局呈现明显的人工化较重、分布较为广泛的态势。
在今后的生态格局构建中，开发过程应注重提高质量而非数量；生态建设同样应在保证质量的基础上，有序地扩大数量。
图9 沧州市1995年土地利用类型分布图图10 沧州市2000年土地利用类型分布图图11 沧州市2005年土地利用类型分布图（土地利用现状将于2006年12月底解译完成）2景观生态指数计算根据沧州市土地利用类型分布图和遥感影象图，作了景观格局指数测算，针对本市实际情况选取以下指数进行测算和分析：（一）景观异质性指数可采用类型图数据，通过斑块的组成和配置来研究。
具体选用的指标有：多样性指数：是指景观元素或生态系统在结构、功能以及随时间变化方面的多样性，它反映了绿地景观类型的丰富度和复杂度。
Shannon多样性指数SDI=-∑[Piln(Pi)]，每一斑块类型所占景观总面积的比例乘以其对数，然后求和，取负值；均匀度指数：该指数反映景观中各斑块在面积上分布的不均匀程度，表明景观各组成成分分配得越均匀。
SEI= SDI/ SDImax =-∑[Piln(Pi)]/ln(n)，当SEI趋近于1 时，景观斑块分布的均匀度也趋于最大。
地理景观格局演变
积极推广低碳发展模式，加强节能减排和生 态建设，降低碳排放强度，减缓气候变化对 地理景观的影响。
06
结论与展望
结论
01
地理景观格局演变是自然和人类活动共同作用 的结果，其中人类活动的影响日益显著。
03
地理景观格局演变受到多种因素的影响，包括气候 变化、土地利用政策、经济发展等。
02
随着城市化进程的加速，自然景观逐渐被城市 景观所取代，导致生态系统的破坏和环境质量
的下降。
04
地理景观格局演变的研究方法不断发展和完善，为 深入理解地理景观格局演变提供了有力支持。
研究展望
深入研究地理景观格局演变的机 制和规律，特别是人类活动对地 理景观格局演变的驱动作用。
加强国际合作与交流，推动地理 景观格局演变研究的国际化发展 。
地理景观格局。
极端气候事件
03
极端气候事件如洪涝、干旱等，对地理景观格局产生突发性的
影响。
03
地理景观格局演变的模式与 规律
地理景观格局演变的模式
自然因素主导型
受气候、地形、土壤、水文等自然因素影响，导致地理景观格局 发生演变。
人文因素主导型
人类活动如城市化、土地利用变化、资源开发等，对地理景观格局 产生显著影响。
城市扩张对生态环境的破坏
城市扩张过程中，自然植被被破坏，生物多样性 降低，同时增加了城市热岛效应和环境污染物排 放。
城市扩张对土地资源的影响
城市扩张过程中，土地资源过度开发，导致土地 资源紧张，土地利用效率低下，加剧了城市发展 与土地资源之间的矛盾。
土地利用变化对地理景观格局的影响
土地利用变化导致景观破碎化
人文因素
人类活动对地理景观格局的影响日益显著，包括土地利用变化、城市化进程、交通网络扩张等。
景观生态学第五章 土地／景观动态过程及模型
１.数据
利用遥感数据获得的土地利用／土地覆盖变 化的信息，可以监测到土地退化的发生或发 展情况。 ２０世纪８０年代中后期，以县为单位的， 遥感资料和大比例尺地形图。
２.土地资源退化过程辨析
土地退化的质变过程是生产力或生态服务功 能高的土地资源类型向难以利用或生产力极 低的沙地、裸土地、盐碱地和非农用地等类 型的转化过程，另外还包括陆地“三大”生 命支持系统——森琳、天然草地和湿地资源 的丧失过程。
３．土地退化评价指标层次结构体系
４.土地资源退化指数
单一土地利用类型的退化指数：
Ｃ ｉ Ｐ ＝ １００％ ｉ Ｓ ｉ
每种土地资源退化过程指数Bi，Bi反映某一土地 退化过程，如沙漠化的状况，计算公式为：
ｎ
Ｂ ＝ Ｐ １００％ ｉ ｉ
ｉ＝１
土地资源总体退化指数：
Ａ＝ （Ｂ －Ｋ ） １００％ ｊ ｊ
建立定量模型（或概念模型的定量化） （1）选用适当的数学方法 （2）确定变量间的函数关系 （3）估计参数值 （4）编写计算机程序 （5）确定模拟的时间步长 （6）运行模型，获得最终结果
模型检验 模型确认（model verif ication） ：仔细检查数学公式和计 算 机程序 模型验证（model validat ing） ： （1）对模型结构和变量间关系合理性的检验 （2）模型输出结果与实际值的直接比较 （3）模型的敏感性分析（sensitiv ity analys is ） （4）模型的不确定性分析（uncertainty analysis ）
第二节 土地／景观变化模型
一、模型的含义
• 模型的定义 是某种对现实系统或现象的抽Байду номын сангаас象或简化； 具体地说，模型是对真实系统 或现象最重要的组成单元及其相互 关系的表述。
基于形态学空间格局分析和最小累积阻力模型的城市生态安全格局构建——以厦门市为例
第４４卷第６期２０２４年３月生态学报ＡＣＴＡＥＣＯＬＯＧＩＣＡＳＩＮＩＣＡＶｏｌ．４４，Ｎｏ．６Ｍａｒ．，２０２４基金项目：国家重点研发计划项目（２０２２ＹＦＦ１３０１３００）收稿日期：２０２３⁃０４⁃１４；㊀㊀网络出版日期：２０２３⁃１２⁃２２∗通讯作者Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ．Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｌｎｔａｎｇ＠ｉｕｅ．ａｃ．ｃｎＤＯＩ：１０．２０１０３／ｊ．ｓｔｘｂ．２０２３０４１４０７６７李倩瑜，唐立娜，邱全毅，李寿跳，徐烨．基于形态学空间格局分析和最小累积阻力模型的城市生态安全格局构建 以厦门市为例．生态学报，２０２４，４４（６）：２２８４⁃２２９４．ＬｉＱＹ，ＴａｎｇＬＮ，ＱｉｕＱＹ，ＬｉＳＴ，ＸｕＹ．ＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆｕｒｂａｎｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｓｅｃｕｒｉｔｙｐａｔｔｅｒｎｂａｓｅｄｏｎＭＳＰＡａｎｄＭＣＲＭｏｄｅｌ：ａｃａｓｅｓｔｕｄｙｏｆＸｉａｍｅｎ．ＡｃｔａＥｃｏｌｏｇｉｃａＳｉｎｉｃａ，２０２４，４４（６）：２２８４⁃２２９４．基于形态学空间格局分析和最小累积阻力模型的城市生态安全格局构建以厦门市为例李倩瑜１，２，３，唐立娜１，∗，邱全毅１，李寿跳１，２，３，徐㊀烨１，２１中国科学院城市环境研究所城市环境与健康重点实验室，厦门㊀３６１０２１２中国科学院大学，北京㊀１０００４９３福建农林大学，福州㊀３５０００２摘要：城市化进程的快速发展加剧了生态系统的退化㊂如何扭转生态系统的退化，同时满足人类日益增长的生态系统服务需求，成为当前的一个研究热点㊂生态安全格局的构建在一定程度上可平衡城市发展与生态环境保护之间的关系，对于保障区域生态安全㊁提升生态系统功能具有重大意义㊂以厦门市为例，基于 生态源地识别 阻力面构建 生态廊道提取 的基本框架构建陆域生态安全格局㊂结合生态系统服务重要性评价和形态学空间格局分析识别生态源地，该方法兼顾了生态结构和功能，使得所识别的生态源地更具全面性㊂选取土地利用类型㊁高程和坡度构建生态综合阻力面，并用人类居住合成指数修正生态综合阻力面，以减少主观赋值的影响，识别各土地利用类型内部的差异，使生态阻力面的构建更加合理㊂在此基础上通过最小累积阻力模型提取生态廊道，利用重力模型量化潜在生态廊道的相对重要性，并根据重力模型结果划分重要性等级㊂研究结果表明，厦门市的生态安全格局由１４个生态源地㊁２１条生态廊道㊁１５个生态节点及若干个踏脚石所组成㊂生态源地主要集中在研究区的西部和北部，以林地和草地为主，面积合计为５５８．６４ｋｍ２㊂生态廊道长约１５９．４０ｋｍ，其中，关键生态廊道９条，一般生态廊道１２条㊂生态廊道呈现出东西方向联系较为密切，南北方向联系不足的特点㊂根据对区域生态安全的贡献度，将生态安全格局划分为３个管控区进行分级管控㊂将研究结果与厦门市当前的实施计划进行对比分析，虽然结果有所差别，但总体上相对一致，造成差异的主要原因在于两者所采用的研究数据及方法不同㊂因此，研究认为将生态系统服务重要性评价和形态学空间格局分析㊁最小累积阻力模型和重力模型结合，可为生态安全格局的构建提供科学依据㊂关键词：生态安全格局；生态源地；生态阻力面；生态廊道ＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆｕｒｂａｎｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｓｅｃｕｒｉｔｙｐａｔｔｅｒｎｂａｓｅｄｏｎＭＳＰＡａｎｄＭＣＲＭｏｄｅｌ：ａｃａｓｅｓｔｕｄｙｏｆＸｉａｍｅｎＬＩＱｉａｎｙｕ１，２，３，ＴＡＮＧＬｉｎａ１，∗，ＱＩＵＱｕａｎｙｉ１，ＬＩＳｈｏｕｔｉａｏ１，２，３，ＸＵＹｅ１，２１ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＵｒｂａｎＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｎｄＨｅａｌｔｈ，ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＵｒｂａｎＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｘｉａｍｅｎ３６１０２１，Ｃｈｉｎａ２ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００４９，Ｃｈｉｎａ３ＦｕｊｉａｎＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅａｎｄＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｆｕｚｈｏｕ３５０００２，ＣｈｉｎａＡｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｒａｐｉｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｕｒｂａｎｉｚａｔｉｏｎａｇｇｒａｖａｔｅｓｔｈｅｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆｅｃｏｓｙｓｔｅｍ．Ｈｏｗｔｏｒｅｖｅｒｓｅｔｈｅｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆｅｃｏｓｙｓｔｅｍａｎｄｍｅｅｔｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｄｅｍａｎｄｆｏｒｅｃｏｓｙｓｔｅｍｓｅｒｖｉｃｅｓｈａｓｂｅｃｏｍｅａｈｏｔｒｅｓｅａｒｃｈｔｏｐｉｃ．Ｔｏｓｏｍｅｅｘｔｅｎｔ，ｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｓｅｃｕｒｉｔｙｐａｔｔｅｒｎｃａｎｂａｌａｎｃｅｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｕｒｂａｎｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄｅｃｏ⁃ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈｉｓｏｆｇｒｅａｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｆｏｒｅｎｓｕｒｉｎｇｒｅｇｉｏｎａｌｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｓｅｃｕｒｉｔｙａｎｄｐｒｏｍｏｔｉｎｇｅｃｏｓｙｓｔｅｍｆｕｎｃｔｉｏｎ．Ｉｎｔｈｉｓｓｔｕｄｙ，ｗｅｕｓｅｄＸｉａｍｅｎａｓａｎｅｘａｍｐｌｅ，ａｎｄｔｈｅｆｒａｍｅｗｏｒｋｏｆ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｓｏｕｒｃｅｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ⁃ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｓｕｒｆａｃｅ⁃ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｏｆｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｃｏｒｒｉｄｏｒｓ ｗａｓａｄｏｐｔｅｄｔｏｃｏｎｓｔｒｕｃｔｔｈｅｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｓｅｃｕｒｉｔｙｐａｔｔｅｒｎｏｆｌａｎｄａｒｅａ．Ｔｈｅａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｏｆｔｈｅｅｃｏｓｙｓｔｅｍｓｅｒｖｉｃｅｓｉｍｐｏｒｔａｎｃｅａｎｄｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌｓｐａｔｉａｌｐａｔｔｅｒｎａｎａｌｙｓｉｓｗｅｒｅｃｏｍｂｉｎｅｄｔｏｉｄｅｎｔｉｆｙｔｈｅｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｓｏｕｒｃｅ．Ｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｔｏｏｋｂｏｔｈｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｎｄｆｕｎｃｔｉｏｎｓｉｎｔｏａｃｃｏｕｎｔ，ｍａｋｉｎｇｔｈｅｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｓｏｕｒｃｅｍｏｒｅｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ．Ｔｈｅｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｓｕｒｆａｃｅｗａｓｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｂｙｌａｎｄｕｓｅｔｙｐｅ，ｅｌｅｖａｔｉｏｎａｎｄｓｌｏｐｅ，ａｎｄｃｏｒｒｅｃｔｅｄｂｙｈｕｍａｎｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔｉｎｄｅｘｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｓｕｂｊｅｃｔｉｖｅａｓｓｉｇｎｍｅｎｔｓ，ｉｄｅｎｔｉｆｙｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｗｉｔｈｉｎｅａｃｈｌａｎｄｕｓｅｔｙｐｅ，ａｎｄｍａｋｅｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｓｕｒｆａｃｅｍｏｒｅｒｅａｓｏｎａｂｌｅ．Ｏｎｔｈｉｓｂａｓｉｓ，ｔｈｅｍｉｎｉｍｕｍｃｕｍｕｌａｔｉｖｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｍｏｄｅｌｗａｓｕｓｅｄｔｏｅｘｔｒａｃｔｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｃｏｒｒｉｄｏｒｓ，ａｎｄｔｈｅｇｒａｖｉｔｙｍｏｄｅｌｗａｓｕｓｅｄｔｏｑｕａｎｔｉｆｙｔｈｅｒｅｌａｔｉｖｅｉｍｐｏｒｔａｎｃｅｏｆｐｏｔｅｎｔｉａｌｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｃｏｒｒｉｄｏｒｓ，ａｎｄｔｈｅｎｔｏｃｌａｓｓｉｆｙｔｈｅｉｍｐｏｒｔａｎｃｅｏｆｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｃｏｒｒｉｄｏｒｓ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｓａｆｅｔｙｐａｔｔｅｒｎｏｆＸｉａｍｅｎｃｉｔｙｃｏｎｓｉｓｔｅｄｏｆ１４ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｓｏｕｒｃｅｓ，２１ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｃｏｒｒｉｄｏｒｓ，１５ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｎｏｄｅｓ，ａｎｄｓｅｖｅｒａｌｓｔｅｐｐｉｎｇｓｔｏｎｅｓ．Ｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｓｏｕｒｃｅｓｍａｉｎｌｙｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｄｉｎｔｈｅｗｅｓｔａｎｄｎｏｒｔｈｏｆｔｈｅｓｔｕｄｙａｒｅａ，ｄｏｍｉｎａｔｅｄｂｙｗｏｏｄｌａｎｄａｎｄｇｒａｓｓｌａｎｄ，ａｎｄｔｈｅｔｏｔａｌａｒｅａｗａｓ５５８．６４ｋｍ２．Ｔｈｅｌｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｃｏｒｒｉｄｏｒｗｅｒｅａｂｏｕｔ１５９．４０ｋｍ，ｏｆｗｈｉｃｈ９ｗｅｒｅｋｅｙｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｃｏｒｒｉｄｏｒｓａｎｄ１２ｗｅｒｅｇｅｎｅｒａｌｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｃｏｒｒｉｄｏｒｓ，ｗｈｉｃｈｈａｄｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｃｌｏｓｅｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｅａｓｔａｎｄｗｅｓｔａｎｄｉｎｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｉｎｎｏｒｔｈ⁃ｓｏｕｔｈｄｉｒｅｃｔｉｏｎ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎｔｏｔｈｅｒｅｇｉｏｎａｌｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｓｅｃｕｒｉｔｙ，ｔｈｅｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｓｅｃｕｒｉｔｙｐａｔｔｅｒｎｗａｓｄｉｖｉｄｅｄｉｎｔｏｔｈｒｅｅｃｏｎｔｒｏｌｚｏｎｅｓｆｏｒｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌｃｏｎｔｒｏｌ．ＣｏｍｐａｒｉｎｇｔｈｅｆｉｎｄｉｎｇｓｗｉｔｈｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｐｌａｎｏｆＸｉａｍｅｎ，ａｌｔｈｏｕｇｈｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｗｅｒｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔ，ｔｈｅｙｗｅｒｅｒｅｌａｔｉｖｅｌｙｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔｏｖｅｒａｌｌ，ａｎｄｔｈｅｍａｉｎｒｅａｓｏｎｆｏｒｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｗａｓｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｒｅｓｅａｒｃｈｄａｔａａｎｄｍｅｔｈｏｄｓｕｓｅｄｉｎｔｈｅｔｗｏｓｔｕｄｉｅｓ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｔｈｉｓｓｔｕｄｙｃｏｎｃｌｕｄｅｄｔｈａｔｔｈｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆｅｃｏｓｙｓｔｅｍｓｅｒｖｉｃｅｉｍｐｏｒｔａｎｃｅａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｗｉｔｈｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌｓｐａｔｉａｌｐａｔｔｅｒｎａｎａｌｙｓｉｓ，ｍｉｎｉｍｕｍｃｕｍｕｌａｔｉｖｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｍｏｄｅｌ，ａｎｄｇｒａｖｉｔｙｍｏｄｅｌｃｏｕｌｄｐｒｏｖｉｄｅａｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃｂａｓｉｓｆｏｒｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｓｅｃｕｒｉｔｙｐａｔｔｅｒｎ．ＫｅｙＷｏｒｄｓ：ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｓｅｃｕｒｉｔｙｐａｔｔｅｒｎ；ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｓｏｕｒｃｅｓ；ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｓｕｒｆａｃｅ；ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｃｏｒｒｉｄｏｒ随着城市化的快速发展，高强度的人类活动以及不合理的土地利用使得生态系统日益遭受损坏，生态系统退化越来越呈现出大面积㊁成片蔓延的特点［１］，既造成了生态系统质量下降㊁水土流失等一系列严峻的生态环境问题，也威胁了生态安全和人类的可持续发展［２］㊂生态安全格局是以一个相对完整的生态系统作为研究区域，针对区域内的生态环境问题，通过识别并保护潜在的生态关键要素，实现生态环境问题的有效控制和持续改善［３］，被视为保障区域生态安全和实现可持续发展的重要途径［４ ５］㊂当前，生态安全格局构建已成为研究热点㊂生态安全格局的构建方法具有多元化，最为常见的是由俞孔坚提出的 生态源地识别 阻力面构建 廊道提取 的生态安全格局构建方式㊂然而，在生态源地识别和阻力面构建方面仍存在一定的局限性㊂具体表现为：（１）现有研究在生态源地的选取中侧重考虑生境斑块的内在功能属性，对斑块在景观中的空间结构较少关注，忽视了其与周围环境之间的联系［６］，个别研究则直接将自然保护区等特定的生态功能区视为生态源地，该方法带有一定的政策性和主观性，缺乏定量分析㊂（２）构建生态阻力面选取的阻力因子大多带有较强的主观性，且同一土地利用类型无差别的赋值方式疏忽了其内部自然属性的差异，也无法体现同一土地利用类型下人类活动有差别的干扰［４］㊂生态源地提取㊁生态阻力面构建作为生态廊道构建的两个重要前提，影响了生态廊道的数量和走向，进而影响了生态安全格局的构建㊂因此，本研究拟针对上述两个问题，进一步优化和完善生态源地识别和生态阻力面构建，从而使生态安全格局的构建更具有合理性㊂厦门市作为经济特区，历经多年高强度的开发建设，围海造地与城市新区发展㊁旧区改造并行，建成区由岛内向岛外逐渐蔓延扩张，导致大量耕地㊁林地㊁湿地㊁滩涂等生态空间转变为城市用地㊂近年来由于气候变化和城市化发展影响叠加，部分区域生态功能退化，生态安全受到威胁㊂为实现高质量发展，厦门市已开展了生态修复项目㊂本研究拟优化和完善生态安全格局构建方法，为厦门市的生态修复工作提供科学依据㊂５８２２㊀６期㊀㊀㊀李倩瑜㊀等：基于形态学空间格局分析和最小累积阻力模型的城市生态安全格局构建㊀６８２２㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀４４卷㊀１㊀研究区概况与数据来源１．１㊀研究区概况㊀㊀厦门市（２４．２３ʎ ２４．２５ʎＮ㊁１１７．５３ʎ １１８．２６ʎＥ）位于福建省东南沿海，由思明㊁湖里㊁集美㊁海沧㊁同安和翔安６个行政区组成，陆地总面积１７００．６１ｋｍ２（图１）㊂北邻泉州，南接漳州，东临台湾海峡，是闽南 金三角 的中心， 一带一路 的海陆交通枢纽㊂属南亚热带海洋性季风气候，年均气温２１ħ左右，年均降雨量为１２００ｍｍ左右，常年气候温暖，雨热同期，雨量充沛㊂地势西北高㊁东南低，以滨海平原㊁山地和丘陵为主㊂图１㊀厦门市区位图Ｆｉｇ．１㊀ＬｏｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＸｉａｍｅｎ１．２㊀数据来源本研究使用的数据包括植被净初级生产力㊁数字高程模型㊁月平均气温㊁月平均降水量㊁土壤质地㊁土地利用数据㊁夜间灯光数据以及归一化植被指数，数据来源详见表１㊂为减小数据误差，保障空间参考的一致性，将坐标统一为ＧＣＳ＿ＷＧＳ＿１９８４，并将栅格数据重采样为３０ｍ的分辨率㊂表１㊀数据来源Ｔａｂｌｅ１㊀Ｄａｔａｓｏｕｒｃｅ数据类型Ｄａｔａｔｙｐｅｓ数据来源ＤａｔａａｃｃｕｒａｃｙＤａｔａｓｏｕｒｃｅｓ数据精度植被净初级生产力ＮＰＰ资源环境科学与数据中心２００１ ２０２０年５００ｍ数字高程模型ＤＥＭ地理空间数据云３０ｍ月平均气温Ｍｏｎｔｈｌｙｍｅａｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ国家地球系统科学数据中心２００１ ２０２０年１ｋｍ月平均降水Ｍｏｎｔｈｌｙｍｅａｎｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ国家地球系统科学数据中心２００１ ２０２０年１ｋｍ土壤质地Ｓｏｉｌｔｅｘｔｕｒｅ世界土壤数据库（ＨＷＳＤ）的中国土壤数据集（ｖ１．１）１ｋｍ土地利用ＬａｎｄｕｓｅＧｌｏｂｅＬａｎｄ３０３０ｍ夜间灯光Ｎｉｇｈｔｌｉｇｈｔ科罗拉多矿业大学ｈｔｔｐｓ：／／ｅｏｇｄａｔａ．ｍｉｎｅｓ．ｅｄｕ／ｐｒｏｄｕｃｔｓ／ｖｎｌ／２０２０年５００ｍ归一化植被指数ＮＤＶＩ地理空间数据云２０２０年３０ｍ㊀㊀ＮＰＰ：植被净初级生产力Ｎｅｔｐｒｉｍａｒｙｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙ；ＤＥＭ：数字高程模型Ｄｉｇｉｔａｌｅｌｅｖａｔｉｏｎｍｏｄｅｌ；ＮＤＶＩ：归一化植被指数Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｉｎｄｅｘ２㊀研究方法２．１㊀生态源地识别作为生态安全格局构建的第一环节，生态源地能否准确识别至关重要，直接影响了生态廊道构建和生态修复空间识别的结果［７］㊂本研究拟从生态系统结构和功能两个方面识别生态源地，提高生态源地识别的准确性㊂２．１．１㊀生态系统服务重要性评价生态系统服务是指人类从生态系统中所获得的效益，包括人类赖以生存的自然环境条件与效用［８］㊂生态系统服务能力反映了生态环境的状况，根据研究区特点，选择水源涵养㊁水土保持以及生物多样性保护这３个生态系统服务作为厦门市生态系统服务重要性的评价指标，并根据‘生态保护红线划定技术指南“（２０１５）提供的ＮＰＰ定量指标法进行评价㊂为避免主观赋值导致研究结果有所偏倚，默认３种服务同等重要，即权重一致［９］㊂运用分位数法（Ｑｕａｎｔｉｌｅｓ）进行分级再等权叠加，得到研究区域的生态系统综合服务能力指数，并将其划分为５个等级㊂２．１．２㊀ＭＳＰＡ分析形态学空间格局分析（ＭｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌＳｐａｔｉａｌＰａｔｔｅｒｎＡｎａｌｙｓｉｓ，ＭＳＰＡ）是２００７年由Ｖｏｇｔ等提出的一种基于数学形态学原理对二值化的栅格图像进行分类的方法［１０ １１］㊂该方法简单高效，可快速地识别景观类型，且不受研究尺度的限制㊂本研究选取受人类干扰较大的耕地㊁建设用地作为背景，选取林地㊁草地㊁灌木地㊁湿地㊁水体等自然生态要素作为前景㊂基于ＧｕｉｄｏｓＴｏｏｌｂｏｘ软件，采用默认的八领域分析法进行计算，得到厦门市的７类景观类型，即核心区（ｃｏｒｅ）㊁孤岛（ｉｓｌｅｔ）㊁边缘区（ｅｄｇｅ）㊁孔隙（ｐｅｒｆｏｒａｔｉｏｎ）㊁桥接区（ｂｒｉｄｇｅ）㊁环道区（ｌｏｏｐ）以及支线（ｂｒａｎｃｈ），进而提取生境斑块最大的核心区作为潜在的生态源地［６］㊂２．１．３㊀生态源地提取将生态系统服务中度及以上重要性区域与潜在的生态源地进行叠加分析，提取面积大于１ｋｍ２的重叠的核心区斑块作为生态源地㊂进而基于Ｃｏｎｅｆｏｒ和ＣｏｎｅｆｏｒＩｎｐｕｔｓｆｏｒＡｒｃＧＩＳ１０．ｘ插件对其进行景观连通性计算㊂根据输出结果，斑块重要性指数（ｔｈｅｄｅｌｔａｖａｌｕｅｓｆｏｒｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙｏｆｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ，ｄＰＣ）的值越大，说明该斑块对维持较高的景观连通性发挥的作用越大㊂２．２㊀生态阻力面构建物种在生态源地之间的迁移和扩散在一定程度上会受到土地覆被状态和人类活动的阻扰［１２］㊂作为生态廊道能否准确识别的关键，构建生态阻力面模拟生态要素流动和传递的难易程度，对于生态安全格局的构建至关重要㊂本研究选取土地利用类型㊁高程和坡度这３个影响较大且较常使用的自然因子构建生态综合阻力面，参考相关文献进行分级和赋值［１３ １４］（表２）㊂为弱化主观赋值的影响，以人类居住合成指数（ＨｕｍａｎＳｅｔｔｌｅｍｅｎｔＩｎｄｅｘ，ＨＳＩ）表征人类活动对生态要素流动和传递的干扰，对生态综合阻力面进行修正［１５ １６］（公式１ ３）㊂ＮＴＬｎｏｒ＝ＮＴＬ－ＮＴＬｍｉｎＮＴＬｍａｘ－ＮＴＬｍｉｎ㊀㊀㊀㊀㊀㊀（１）ＨＳＩ＝１－ＮＤＶＩｍａｘ()＋ＮＴＬｎｏｒ１－ＮＴＬｎｏｒ()＋ＮＤＶＩｍａｘˑＮＴＬｎｏｒˑＮＤＶＩｍａｘ（２）式中，ＮＴＬ㊁ＮＴＬｍａｘ㊁ＮＴＬｍｉｎ分别为原始的夜间灯光数据及其最大值和最小值；ＮＴＬｎｏｒ为归一化的夜间灯光数据；ＮＤＶＩｍａｘ为归一化植被指数的最大值；ＨＳＩ为人类居住合成指数㊂Ｒｉ＝ＨＳＩｉＨＳＩａˑＲ（３）式中，Ｒｉ为基于人类居住合成指数修正的生态阻力系数；ＨＳＩｉ为栅格ｉ的人类居住合成指数；ＨＳＩａ为栅格ｉ对７８２２㊀６期㊀㊀㊀李倩瑜㊀等：基于形态学空间格局分析和最小累积阻力模型的城市生态安全格局构建㊀应的景观类型ａ的平均人类居住合成指数；Ｒ为栅格ｉ的景观类型的综合生态阻力系数㊂表２㊀生态阻力系数２．３㊀生态廊道提取２．３．１㊀ＭＣＲ模型生态廊道作为生态要素在生态源地之间流动和传递的重要途径［１７］，具有维持生态系统运转㊁维护区域生态安全的重要功能［１８］，也是生态修复中最有可能改善和提高连通性的关键区域［１９］㊂生态廊道构建的方法包括最小累积阻力模型（ＭｉｎｉｍｕｍＣｕｍｕｌａｔｉｖｅＲｅｓｉｓｔａｎｃｅ，ＭＣＲ）［２０ ２１］㊁蚁群算法［２２］㊁电路理论［２３ ２４］㊁小波变换［２５］等㊂其中，ＭＣＲ模型是俞孔坚在Ｋｎａａｐｅｎ等提出的模型的基础上改进得到的［５］㊂相较于其他模型，该模型可更好地模拟和量化物种㊁能量和信息在生态源地之间流动的最小成本路径，已被广为采用［２６ ２７］㊂因此，本研究采用ＭＣＲ模型，基于ＡｒｃＧＩＳ提取每一个生态源地的中心点为生态源点，以修正后的生态阻力面为成本，通过成本路径工具，模拟每一个生态源点到其他ｎ－１个生态源点的最小成本路径，构建两两之间的潜在生态廊道，共计Ｃ２ｎ条㊂计算方法［１７］如公式４：ＭＣＲ＝ｆｍｉｎðｉ＝ｍｊ＝ｎＤｉｊˑＲｉ()（４）式中，ＭＣＲ为物种从生态源地扩散到其他生态源地的最小累积阻力值；Ｄｉｊ为物种从生态源地ｊ到景观单元ｉ的空间距离；Ｒｉ为景观单元ｉ对应的生态阻力系数，即前文所述的基于人类居住合成指数修正后的生态阻力系数㊂２．３．２㊀重力模型基于重力模型构建生态源地之间的相互作用矩阵，以此量化潜在生态廊道的相对重要性㊂相互作用力越大说明生态源地之间的联系越紧密，生态要素流动和传递越频繁，生态源地之间的生态廊道重要性等级越高，计算方法［２８］如公式５：Ｇｉｊ＝Ｌ２ｍａｘｌｎＳｉ()ｌｎＳｊ()Ｌ２ｉｊＰｉＰｊ（５）式中，Ｇｉｊ为斑块ｉ和斑块ｊ之间的相互作用力；Ｐｉ和Ｐｊ分别为斑块ｉ和斑块ｊ的阻力值；Ｓｉ和Ｓｊ分别为斑块ｉ和斑块ｊ的面积；Ｌｉｊ为斑块ｉ和斑块ｊ之间潜在生态廊道的累积阻力值；Ｌｍａｘ为研究区所有潜在生态廊道的最大累积阻力值㊂３㊀结果与分析３．１㊀生态源地识别３．１．１㊀生态系统服务重要性评价水源涵养㊁水土保持和生物多样性保护重要性等级大体上呈现出西北高东南低的特征（图２）㊂由这三者８８２２㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀４４卷㊀等权叠加得到的生态系统综合服务重要性等级也呈现出相同的空间分布特征㊂中度及以上重要区主要位于研究区的西部和北部，面积合计为７５３．２５ｋｍ２，约占研究区总面积的４７．７１％㊂中部和南部耕地和建成区较为密集，受人类活动影响较大，生态系统综合服务重要性等级较低，主要为不重要区和轻度重要区，面积分别为４０６．８４ｋｍ２和４１８．６８ｋｍ２㊂图２㊀生态系统服务重要性评价结果空间分布Ｆｉｇ．２㊀Ｓｐａｔｉａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｉｍｐｏｒｔａｎｃｅａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓｏｆｅｃｏｓｙｓｔｅｍｓｅｒｖｉｃｅｓ３．１．２㊀ＭＳＰＡ分析基于ＭＳＰＡ分析得到７类生态景观的面积和占比（表３）㊂７类生态景观的总面积约为６９２．６０ｋｍ２㊂核心区的面积最大，约为６３５．１９ｋｍ２，占生态景观总面积的９１．７１％㊂边缘区为核心区的外部边界，是核心区与其外部的非生态景观类型之间的过渡区域；孔隙为核心区与其内部存在的非生态景观类型之间的过渡区域㊂两者分别占生态景观总面积的５．８２％和１．４５％㊂孤岛零星散布在研究区域中，约占生态景观总面积的０．１７％㊂支线㊁桥接区和环道区均具有连通作用，数量越少意味着连通性越差，生态要素流动和传递的阻扰越大，越不利于生物多样性［２９］㊂其中，支线作为连通核心区与其他生态景观之间的条带状区域，占生态景观总面积的０．６５％，说明生态要素在核心区与其他生态景观之间流动和传递受到较大的阻扰，连通性较差；桥接区是连通各核心区之间的条带状区域，约占生态景观总面积的０．１５％；环道区为核心区内物种迁徙的捷径，面积最小，仅为０．３３ｋｍ２，占比为０．０５％㊂表４㊀景观类型分类统计由图３可知，核心区在西北部连片聚集，整体性较好，而在其他地区则呈零散分布，破碎化较为严重㊂在９８２２㊀６期㊀㊀㊀李倩瑜㊀等：基于形态学空间格局分析和最小累积阻力模型的城市生态安全格局构建㊀研究区西北部的核心区，虽然面积大且连片分布，但其间也具有多个孔隙，孔隙的范围越大，表明非生态景观类型占据的面积越多，或者意味着核心区生态系统退化的范围扩大，从而使生态要素在流动和传递的过程中受到一定程度的阻碍㊂孤岛在一定程度上可作为物种迁徙的踏脚石，既减小生境斑块之间的成本距离，又可间接提高生境斑块之间的连通性［２９ ３０］㊂例如，位于同安区南部的核心区，其右侧间隔分布着多个孤岛，呈弧形状处于该核心区与其他两个较小的核心区之间，可使生态要素在流动和传递的过程中能够短暂栖息㊂图３㊀基于形态学空间格局分析的景观类型空间分布Ｆｉｇ．３㊀Ｓｐａｔｉａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｌａｎｄｓｃａｐｅｔｙｐｅｓｂａｓｅｄｏｎｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌｓｐａｔｉａｌｐａｔｔｅｒｎａｎａｌｙｓｉｓ３．１．３㊀生态源地提取基于生态系统服务重要性和ＭＳＰＡ的分析结果，共有１４个面积大于１ｋｍ２的核心区斑块与中度及以上生态系统综合服务重要性区域重叠，面积合计为５５８．６４ｋｍ２，约占核心区总面积的８７．９５％㊂表明多数核心区拥有较好的生态系统服务能力，可为生物生存提供较好的栖息条件㊂因此，选取这１４个重叠的核心区斑块作为生态源地（图４）㊂生态源地主要位于研究区西部㊁北部和东北部地区，涵盖国家级和省级森林公园㊁水源保护区等重要区域㊂中部和南部地区以建设用地和耕地为主，人类活动强度较大，生态源地数量较少且较为分散㊂图４㊀生态源地空间分布Ｆｉｇ．４㊀Ｓｐａｔｉａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｓｏｕｒｃｅｓ根据景观连通性分析结果（表５）可知，１４个生态源地的斑块重要性（ｄＰＣ）差距较大，仅有３个生态源地０９２２㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀４４卷㊀的斑块重要性大于１，分别为１０号㊁７号和６号生态源地，其余的１１个生态源地的斑块重要性均小于１㊂其中，１０号生态源地面积最大，约占１４个生态源地总面积的８２．７１％，其斑块重要性也最大，说明该生态源地对于维持较高的景观连通性发挥了重要作用㊂表５㊀景观连通性计算结果３．２㊀生态阻力面构建由土地利用类型㊁高程和坡度这三个自然环境因子所构建的生态综合阻力面（图５），空间分布上呈现出明显的南北异质性㊂东南部人类活动密集的区域阻力系数明显高于西北部，但高阻力系数零星分布在西北部㊂主要原因在于这些地区单因子阻力系数为 两高 或 三高 ，从而使得其综合阻力系数相对于周边地区呈现出较高的趋势㊂经ＨＳＩ修正后的生态综合阻力面，各土地利用类型内部的阻力系数发生了显著变化㊂高阻力值由西北部转移至中部和南部，且高阻力区域具备一定的规模㊂尤其是湖里区和思明区，因开发建设早城市化水平较高，且受区域面积的限制，人类活动区域高度聚集，对生态要素流动和传递的干扰明显增强㊂图５㊀生态阻力面空间分布Ｆｉｇ．５㊀Ｓｐａｔｉａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｓｕｒｆａｃｅ３．３㊀生态廊道构建通过ＭＣＲ模型提取研究区潜在的生态廊道㊂剔除重复路径和经过生态源地内部的无效路径，最终得到２１条生态廊道，总长度为１５９．４０ｋｍ㊂其中，生态源地１４在地理位置上与其他生态源地存在海域的阻隔，彼此之间未能构筑起生态廊道㊂因本研究的生态阻力系数设置比较大，由此计算得到的各生态源地之间的相互作用力也较大（表６）㊂参考相关文献［６］，以１０为临界值对生态廊道的重要性进行等级划分，大于１０的视为关键生态廊道，小于１０的则为一般生态廊道，共得到关键生态廊道９条，长度为８３．１１ｋｍ，一般生态廊道１９２２㊀６期㊀㊀㊀李倩瑜㊀等：基于形态学空间格局分析和最小累积阻力模型的城市生态安全格局构建㊀１２条，长度为７６．２９ｋｍ（图６）㊂表６㊀基于重力模型的生态源地相互作用矩阵Ｔａｂｌｅ６㊀ＥｃｏｌｏｇｉｃａｌｓｏｕｒｃｅｓｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｍａｔｒｉｘｂａｓｅｄｏｎＧｒａｖｉｔｙＭｏｄｅｌ源地Ｓｏｕｒｃｅ１２３４５６７８９１０１１１２１３１４１６６．５０１９．３１４３．５８２．６２１２．１８０．８４３．５６３．４８１．１６１．１９０．７２０．６０－２７９．２９８８．０８１４．１６１７．５８２．２７４．９８５．３０２．８４１．４７０．９１０．７７－３１３６５．２７８．８３９１．４５２．１１１１．６４１０．４６２．９２２．５０１．４７１．２２－４５．０６３．３２５．２９２．０５３．５７４．５６０．８５０．５６０．４９－５４１．５４０．９０１４．７２１１．０８１．５１１．８３１．０２０．８２－６１．０３０．７３１．１７３６．８２０．４００．２８０．２６－７６．０１５０．２５１．５０３．５４１．７０１．２４－８５．２９１．８７２．８１１．３８１．０５－９２．０６０．７３０．５００．４５－１０１．９１１．１３０．９４－１１１９．１８７．３４－１２３１．０１－１３－图６㊀生态廊道空间分布Ｆｉｇ．６㊀Ｓｐａｔｉａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｃｏｒｒｉｄｏｒｓ结合景观连通性与重力模型分析结果（表５与表６）可知，对景观连通性具有重大贡献的１０号和６号生态源地，两者之间距离较远，但相互作用力较大，表明其间的生态廊道是生态要素流动和传递可能性较大的路径，相对重要性较高㊂７号生态源地对景观连通性的贡献程度也较高，与９号生态源地之间的相互作用力最大，其次为８号生态源地，与南北方向的生态源地之间的相互作用力总体偏弱，表明７号生态源地对景观连通性的贡献主要在于连通东西方向的生态源地，特别是与之距离较远的９号生态源地㊂由此本研究认为，生态源地之间距离越近并不意味着彼此之间的联系更紧密，远距离的生态源地之间也存在频繁的生态要素流动和传递㊂２号㊁３号和４号生态源地面积均较小，斑块重要性（ｄＰＣ）也较差，特别是４号生态源地，其ｄＰＣ值几乎为０，但三者之间的相互作用力较强，表明对景观连通性贡献度不高的生态源地之间生态要素的流动和传递也具有较大的可能性，其生态源地和生态廊道也具有重要的生态保护和修复意义㊂综合上述分析，本研究认为以往研究根据斑块重要性（ｄＰＣ）的大小筛选生态源地，可能导致部分具有重要生态功能的斑块被排除在外，从而影响生态廊道的提取㊂因此，本研究保留斑块重要性较差的生态源地，可使生态安全格局更具有完整性㊂３．４㊀生态安全格局构建与分区管控基于上述分析可知，研究区共有生态源地１４个，面积约占研究区总面积的３５．３９％，呈现出西北多东南少的分布特征，基本涵盖了多个国家级或省级森林公园㊁水源保护区等㊂其中，西北部连片的生态源地为研究区筑起了天然的生态保护屏障，有利于维护研究区的生态安全㊂研究区的生态廊道共２１条，总长为１５９．４０ｋｍ㊂关键生态廊道和一般生态廊道纵横交错，将各个生态源地串联起来，是研究区生态安全网络至关重要的组成２９２２㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀４４卷㊀图７㊀生态安全格局分区管控Ｆｉｇ．７㊀Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｓｅｃｕｒｉｔｙｐａｔｔｅｒｎｚｏｎｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌ部分，保障了水源涵养㊁水体保持㊁生物多样性保护等生态功能的发挥㊂叠加ＭＳＰＡ分析结果发现，在不属于生态源地的核心区中，有１５个处于生态廊道与生态源地之间㊁生态廊道与生态廊道之间的交汇处，是生态要素流动和传递的重要节点；有２３个处于生态廊道的沿线，可与孤岛共同发挥踏脚石的作用㊂基于对维护区域生态安全的重要性程度，对生态安全格局进行分区管控（图７）㊂将生态源地划为一级管控区；将关键生态廊道及其沿线的一般核心区和孤岛列为二级管控区，关键生态廊道长度为８３．１１ｋｍ，一般核心区面积为１１．２９ｋｍ２，孤岛面积为０．１６ｋｍ２；将一般生态廊道及其沿线的一般核心区和孤岛列为三级管控区，一般生态廊道长度为７６．２９ｋｍ，一般核心区面积为１０．９８ｋｍ２，孤岛面积为０．０６ｋｍ２㊂４㊀讨论本研究基于生态源地识别一阻力面构建一生态廊道构建的基本框架，构建了厦门市的陆域生态安全格局㊂‘厦门市国土空间生态修复三年行动计划（２０２０ ２０２２年）“（以下简称‘计划“）中的生态修复项目分布图也是在生态安全格局构建的基础上进行识别的㊂何子张等对‘计划“所采用的生态安全格局构建方法和结果进行了介绍［３１］㊂通过对比可知本研究与‘计划“所识别的生态源地较为一致，但也存在些许不同：（１）‘计划“所识别的生态源地面积明显大于本研究的识别结果，特别是西北部的生态源地，‘计划“的识别结果范围更广，斑块整体性更好㊂主要原因在于‘计划“所采用的基础数据为 三调 数据，数据更加真实可信㊂此外，‘计划“将耕地纳为生态源地，而本研究则将耕地视为背景未进行分析㊂前景分析的目的在于识别出适宜生物栖息和活动的区域，多数学者在进行前景分析时也大多选择生态功能较好且受人类影响较小的自然景观［３２ ３３］，耕地受人类活动影响较大，一般不作考虑㊂（２）‘计划“兼顾了陆域和海域，本研究因数据获取有限，且海域与陆域评价方法不同，因此未考虑海域范围㊂（３）‘计划“将风景名胜区㊁自然保护区㊁生态红线区等直接识别为生态源地，而根据本研究的分析，鼓浪屿不属于生态系统服务中度及以上重要区域，因此未列为生态源地㊂在生态阻力面构建过程中，‘计划“所构建的生态阻力面同一土地利用类型的生态阻力系数较为均等㊂本研究为进一步识别同一土地利用类型各生态阻力系数的差异，以ＨＳＩ修正生态阻力面㊂相比单一使用夜间灯光数据进行修正，ＨＳＩ综合考虑了夜间灯光数据和ＮＤＶＩ数据，可弥补夜间灯光指数过度饱和的缺陷，更能精细地刻画人类活动干扰强度的空间分布特征，修正效果更好［３４ ３５］㊂因生态源地和生态阻力面有所差异，从而导致本研究和‘计划“基于ＭＣＲ模型构建的生态廊道也有所不同，但生态廊道的走向大致相同，且本研究所识别的生态廊道既包含了‘计划“基于ＭＣＲ模型所构建的潜在生态廊道，也包括部分山脊廊道，说明本研究所构建的生态廊道具有一定的合理性㊂本研究虽然构建了生态廊道，但因各生态要素对生态廊道的宽度要求不同，目前尚未形成统一的划定标准㊂因此，本研究未对生态廊道的宽度做进一步分析，今后将针对这一问题进行深入探究㊂厦门市作为一个滨海城市，海域也占据一定的面积，本研究仅考虑陆域生态安全格局，具有一定的局限性，今后将统筹考虑陆域和海域，更加全面地构建全域的生态安全格局㊂５㊀结论本研究采用生态系统服务重要性评价和ＭＳＰＡ分析识别生态源地，兼顾了生态功能和结构，定量分析的３９２２㊀６期㊀㊀㊀李倩瑜㊀等：基于形态学空间格局分析和最小累积阻力模型的城市生态安全格局构建㊀。
厦门环同安湾海岸带景观空间格局动态变化分析
ｔ ｏ ｓｒ ｃｉ ｎ ｌｎ ｏ １ ８ ｏ２ ０ ｏ ｃ ｎ ｔｕ ｔ ａ ｄ ｆ ｍ ９ ｔ ０ ７．Ｔｈ ｒ ｐｏ ｉ ｎ ｏ ｈ ｒ ａ ｏ ｇ ｉ ｕ ｔ ｒ ａ ｄ ａ ｄ ｆｒ ｓ ｉｈ ｈ ｄ ｂ ｏ ｎ ｎ ｏ ｒ ９ ｅ ｐ ｏ ｒ ｏ ｆｔ ｅ ａ ｅ ｆａ ｒｃ ｌｕ ｅ ｌｎ ｎ ｅ ｔｗｈ ｃ ａ ｅ ｄ ｍｉ ａ ｔ ｔ ｏ
吴耀建 ， 陈 鹏
（ 国家海 洋局 第 三海 洋研 究所 ， 门 ３ １０ ） 厦 ６０６
摘要 ： 利用遥感 和地理 信息技术 ， 运用平均斑块 面积 与分 离度指数 、 多样性指数 、 破碎度指数 、 优势度指数 和分维 数 等景观格局指数 ， 以厦门环同安湾区 １８ ９９年 、９ ７年和 ２ ０ １９ ０ ７年 ３个时期遥感影 像解译 数据作为基本信息源 ， 对过去 ｌ ８
ｈ ｄ ｂ ｅ ｎ ｒ ａ ｉ ｇ．ａ ｄ ｔ ｉ ａｃ ｅ ａ ｅ ｎ ｃ ｎ ｒ ｇ ｔ ｇ ｒ ｅ ｒｇ ｏ ｌｌｎ ｃ ｐ ｓ ｂ ｃ ｍｉ ｇ ｍｏ ｅ ｆａ ｍｅ ｔｌ ａ ｅ ｎ ｉ ｃ ｅ ｓｎ ｎ ｈｅｒ ｐ ｔ ｈ ｓ ｈ ｄ ｂ ｅ ｏ ｇ ｅ ａ ｉ ． ｈ ｅ ｉｎａ ａ ｄｓ ａ ｅ ｗａ ｅ ｏ ｎ ｒ ｒｇ ｎａ ｎ ａ ｄ ｄ ｖ ｒｉｙ ｉ ｄ ｘ ａ ｄ ｆａ ｍｅ ｔｔｏ ｎ ｅ ｎ ｒ ａ ｅ ｏ ｔ ｕ ｕ ｌ ｎ ｉ ｅｓｔ ｎ ｅ ｎ ｒ ｇ ｎ ａｉｎ ｉ ｄ ｘ ｉ ｃ ｅ ｓ ｄ ｃ ｎｉ ｏ ｓｙ，ｗｈ ｃ ｒ ｓ ｎ ｅ ｈ ｎ ｒ ａ ｅ ｏ ｕ ｎ ｄ ｓｕｒ ａ ｃ ． ｎ ｉｈ ｐ ｅ ｅ ｔｄ ｔ ｅ ｉ ｃ ｅ ｓ ｆｈ ｍａ ｉｔ ｂ ｎ ｅ Ｋｅ ｒ ｓ：Ｔｏ ｇｈ ａ ｎ Ｘｉｍｅ ｙ ｗｏ ｄ ｎ ｎ ｂ ｙ ｉ ａ ｎ；ｃ ａ ｔｌｌｎ ｃ ｐ ｏ ｓａ ａ ｄｓ ａ ｅ；ｓ ａ ｉｌｐ ｔｅ ｎ；ｄ ｎ ｍｉ ｈ ｎ ｅ ｐ ｔａ ａｔ ｒ ｙ ａ ｃｃ ａ ｇ
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２ １ ，２ ３ ：１ ２ ９ ０ ２ ３ （ ）２ ３— １
第３ ２卷 第 ３期 ２１ ０ ２ｏｅｔ ｏｒａ ｏ Ｆ ｊ ｎＣ ｌ ｇ ｆ ｒｓｙ ａ ｌ Ｆ ｒ
厦 门城市森林景观破碎化时 空演变特征分析
任 引 ，王大睿
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关键词 ：城市化 ；城市森林 ； 景观破碎化 ； 时空演变 中图分 类号 ： １９ Ｑ ４ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：０ １ ８ Ｘ（０ ２ ０ １０ —３９ ２ １ ）３—０ １ ２３—０ ７
Ｔｅ ｐ ａ ｎ ｐａ ｉ ｌｖ ｒ ａ ｉ ｎ ｆ ｕ ｂａ ｏ ｅ ｔｆ ａ ｍ ｅ ｔ ｉ ｎ ｉ ａ ｅ ｍ ｏｒ ｌａ ｄ ｓ ｔａ ａ ｉ ｔｏ ｓ ｏ ｒ ｎ ｆ ｒ ｓ ｒ ｇ ｎ ａｔｏ ｎ Ｘｉ ｍ ｎ
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（ ． 国科 学 院城 市环境研 究所 ， １中 中国科 学院城 市环境 与健 康重 点 实验 室 ， 福建
厦 门 ３ １２ ；． 门市城 市代 谢重 点 实验 室 ， ６０ １２ 厦 福建 厦 门 ３ １２ ） ６０ １
摘要 ：利用厦门市 １８ 、９ ６和 ２０ ９ ８ １９ ０ ６年森林资源规划设计调查 资料 ， 采用景观指数分析方法 ， 定量研究 了厦门市森林景 观 破碎化时空演变特征 。结果表 明 ，９ ８ １９ 、０ ６年研究 区林 地面 积所 占比例分别 为 ２ ．％ 、８７ １８ 、９６ ２ ０ ５ １ ４ ．％和 ４ ． ％。中心 区、 ７Ｏ 近郊 区和远郊 区的森林景观破碎化 动态具 有差异性 。中心 区森林景观受城市化影 响较大 ， 破碎化程度 加剧 ， 地 内部之 间 林 的转化是森林破碎化的主要表现形式 ； 近郊 区是城市化进程 中土地利 用变化 激烈 区域 ， 沿海 区域林地 被建设 用地取代 ； 远 郊 区是 厦门市森林分布 的主体部分 ， 城市化水平低 ， 森林 景观受人为活动干扰较小 。
Ｒ ｎ ． ．Ｗ ＡＮＧ Ｄ —ｕ ＥＮ Ｙｉ ＿ ａ ｒ ｉ・
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