王斐
浙江农林大学?浙江杭州 311300
【摘要】快速的城市化发展破坏了生境斑块的连通性，阻碍城市生态发展，本研究以杭州市临安区为对象，采用形态学空间格局分析(MSPA)辨别生态源地，利用最小阻力模型(MCR)提取潜在生态廊道，1）结果表明核心区域面积约为2335hm2，占生态前景地总面积的91.08%，主要分布在西北部山区，空间结构上连通性较高; 而临安区东部由于建成区范围受城市建设干扰巨大，核心区域斑块明显减少; 东部核心区域斑块呈小面状组团分布，规模较小且呈现破碎化，连通性较低，应在城市东部城市建成区适当选择已有绿地如保护并扩张设立生态“踏脚石”，加强生态联系。2）基于城市交通网络得出潜在生态网络与城市交通网络的交叉点。共计 50 处。城市交通在生物迁徙的过程中会造成巨大的阻碍，在生物难以跨越交通线特别是高等级的交通线上，车辆撞击的生物致死量和概率高。可以通过设置野生动物涵洞、地上天桥和地下隧道等方式修复生态断裂点。
【关键词】MSPA、MCR、生态网络、构建
随着城市化发展愈发加快，加快城市用地扩张的需要使得大量生态用地被占用，致使景观结构越发破碎，斑块连接性不断降低，这对维持生物多样性和维持城市生态系统服务构成了严重威胁。生态空间网络是指在特定尺度空间内能识别线性生态廊道特征，有效联系各类生态斑块并反映空间要素组合规律及结构功能特征的空间组织体系[1]。本研究以杭州市临安区为例，采用形态学空间格局分析( MSPA) 和景观连通性分析方法，在结构层面基于最小成本路径法构建生态网络，对临安区生态做出评价，结合研究区实际情况有针对性地进行优化，以期为临安区未来规划以及科学构建生态网络提供理论依据与参考。
1 研究方法
1.1 研究区概况
临安区是杭州市辖区，位于北纬29°56'-30°23'，东经118°51'-119°52'，地处浙江省西北部，天目山脉南麓。东邻余杭区，南连富阳区和桐庐县、淳安县，西接安徽省歙县，北接安吉县及安徽省绩溪县、宁国市。全区森林资源丰富，总面积3118.77平方千米；辖5个街道13个乡镇298个行政村。
1.2 数据来源与处理
本研究数据包括清华大学数据中心提供的2015年1：10万土地利用数据（http://data.ess.tsinghua.edu.cn/）地理空间数据云平台( http://www.gscloud.cn/)提供的数字高程模型(DEM) 数据，分辨率皆为30m。其中，土地利用数据通过修正校验，其数据精度较为理想（appa＞0.85），可作为本研究的基础数据。
图1 临安区2020年土地利用图 图2 基于MSPA的景观类型图
1.3 研究方法
1.3.1 基于MSPA方法的生态源地识别
MSPA分析方法不同于传统生态理论的粗提取方式，而是基于图形学原理，运用开闭运算等数学方法对栅格图像进行识别、分割，并解译研究区地类要素。[2]本研究基于GuidosToolbox软件平台，采用8邻域分析规则，对8－bit tiff 格式的二值图像进行seg定位，并检测描述图像对象的形状、连通性和空间排列的特征类型，按二进制映射分割成7个相互排斥的景观类型: 核心区域、孤岛、环线、桥接区、孔隙、边缘区、支线，并对结果进行定量分析7种景观类型中，仅有核心区和桥接区两种对景观连通性具有重要的生态意义。
1.3.2 景观连通性评价
景观连通性是指景观促进或阻碍生物流动的程度，而斑块面积是景观连通性高低的核心因素。因此，本研究通过对面积前30的核心区域斑块用可能连通性( PC) 和斑块重要性(DI)等景观指数进行定量评价，从而从中提取出6个作为生态源地，当斑块连通距离阈值过大时，研究区内全部斑块相互连接，即所有核心区域斑块都能作为生态源地，这与研究区的实际情况不符;当距离阈值过小时，部分中小型斑块对保持景观连通性分析时，在conefor2.6软件上根据研究区尺度大小和斑块分布情况，将连接距离阈值确定为1000m，连通概率为0.5。
表格 1 生态阻力值
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表2 景观类型分类统计表
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表3 生态源地的景观连通性指数
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1.3.3 最小累计阻力模型构建
生态综合阻力面的构建，实质是反映了物种在迁移时受到不同景观特征阻力的程度。本研究从土地利用类型、高程、和坡度3个方面建立生态景观阻力的评价指标体系，选取相关文献[2-3]确定的各类阻力因子的权重赋值，分别对土地利用高程和坡度赋值为0.50、0.15和0.35。（表1) 基于GIS软件平台，对土地利用、高程、坡度这3种阻力因子加权求和，构建最小累计阻力模型，得出研究区生态综合阻力面（图3）。
1.3.4 基于最小成本路径的生态廊道识别
基于GIS软件平台，将已识别的生态源地的几何中心作为源/汇点，再使用成本路径工具，通过成本距离数据和成本回溯链接矩阵生成由源点斑块至各汇点斑块的最小成本路径， 通过生态综合阻力面(图3) 共识别并剔除冗余廊道，
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图3 生态阻力面 图4 生态网络图
2结果与分析
通过表2表明，核心区域在研究区内面积约为2335hm2，占生态前景地总面积的91.08%，主要分布在西北部山区，空间结构上连通性较高; 而临安区东部由于建成区范围受城市建设干扰巨大，核心区域斑块明显减少; 东部核心区域斑块呈小面状组团分布，规模较小且呈现破碎化，连通性较低，应在城市东部城市建成区适当选择已有绿地如保护并扩张设立生态“踏脚石”，加强生态联系。
2.3 生态网络构建结果分析
基于Global Mapper 得到的城市交通网络，可以得出潜在生态网络与城市交通网络的交叉点。（图5）这些交叉点证明了生态网络被城市道路切割，形成了生态断裂点。临安区内有城市交通网络造成的生态断点共计 50 处.城市交通在生物迁徙的过程中会造成巨大的阻碍，在生物难以跨越交通线特别是高等级的交通线上，车辆撞击的生物致死量和概率高。在建设城市交通网络时应该把野生动物迁徙路径考虑进去，通过设置野生动物涵洞、地上天桥和地下隧道等方式修复生态断裂点[4]。
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图5 生态断点分布图
3 结论
本研究通过MSPA更加科学确定生态源地，综合最小费用模型构建杭州市临安区生态网络。通过增加生态踏脚石和修复生态断裂点优化临安区生态网络，促进城市生态平衡。研究结果表明 ：生态源地主要分布在城市西部，而东部由于城市化快速发展，生态源地呈现破碎化。生态廊道主要组成景观是林地与园地和水域，生态廊道18条，能为临安区未来城市发展城市用地平衡提供更加合理的参考建议，能够成为未来临安城市发展的有一个重要指标。
【参考文献】
[1] 苏凯，于强，YANG Di，等.基于多场景模型的沙漠-绿洲交错带林草生态网络模拟[J/OL]. 农业机械学报,2019,50(9):243-253.
[2] 郭家新, 胡振琪, 李海霞, 刘金兰, 张雪, 赖小君. 基于MCR模型的市域生态空间网络构建—以唐山市为例[J/OL]. 农业机械学报:1-17[2021-06-26].
[3] 陈静, 左翔, 彭建松, 区智, 孙正海. 基于MSPA与景观连通性分析的城市生态网络构建——以保山市隆阳区为例[J]. 西部林业科学, 2020,49(04):118-123+141.
[4]孔阳, 王思元. 基于MSPA模型的北京市延庆区城乡生态网络构建[J]. 北京林业大学学报, 2020, 42(07): 113-121.