21世纪以来,全球的生态环境问题日益突出,特别是全球气候变暖、土壤退化、淡水资源紧张、生物多样性减少等,正逐渐威胁着人类的生存环境。这些生态环境问题和人类活动对其影响是区域发展不可忽视的问题。因此,分析能提供生态系统服务的生态用地时空变化趋势,并探讨自然和人类活动的影响作用,合理优化生态空间安全布局,可解决生态环境问题,缓解生态环境压力,为区域可持续利用、生态环境保护和土地利用规划提供理论和技术支持。本文以营口市为研究区,从“格局-质量-服务”的视角,对不同时空尺度的生态用地的空间格局、生态系统质量和生态系统服务价值的时空变化特征进行了系统地分析,并采用生存模型和空间回归模型分别对生态用地变化过程和景观破碎格局的驱动力因素进行了分析,最后基于多智能体模型,综合考虑政府、部门、居民等多主体的生态保护意向及自然要素和社会经济要素的影响作用,合理分配区域生态用地,优化生态景观空间格局,提高生态系统质量和生态系统服务功能,为合理有效的保护现有的生态环境资源提供有力的支撑。(1)针对现有的生态用地评估方法的未统一性和局限性,提出了生态用地时空变化的研究技术方法框架,有选择性地对行政区(市域、镇域)、格网、斑块和不同影响因素影响范围(地形因素、交通因素和水环境因素)等空间尺度的生态用地空间格局、生态系统质量和生态系统服务功能的变化特征进行了系统分析,从而全面了解区域生态用地状况,为生态用地的动态监测和生态环境的保护提供了支持。首先,采用土地动态度模型和土地转移矩阵对2000年、2005年、2010年和2015年营口市和不同影响因素影响范围内的数量结构的时空变化特征进行了分析;并采用了景观格局指数和邻域规则分别度量景观水平上营口市和不同格网尺度的生态用地景观空间破碎格局和斑块水平上的景观空间破碎过程。1)营口市耕地、林地和水域的面积逐年减少,其中耕地的减少速率较高但减少幅度逐年减少。2)2010年,耕地景观破碎程度最高;而2015年,林地和水域景观破碎程度最高。2000-2015年间,主要的林地破碎过程模式为边缘收缩模式和细分模式。其次,采用了遥感模型和改进的CASA模型分别对生态系统质量参数植被覆盖指数(NDVI)和生态系统净初级生产力(NPP)的时空变化特征进行了分析。生态系统质量变化在一定程度上具有较强的季节性和空间差异性。1)植被覆盖指数最高值集中在7-9月,最小值集中在1月或2月,从东南向西北逐渐递减,而且高值分布于海拔高,坡度大,离铁路、高速、国道、省道和县道距离较远的区域。2)2000-2015期间,净初级生产力变化的总体趋势为先减后增,均表现为7-8月较高,依次向两边递减。生态系统净初级生产力的积累东南高而西部低,随着时间的变化,从东南向西北逐步推进。从植被类型上看,落叶阔叶林的净初级生产力积累最多。最后,基于整合区域生物量的当量因子法对行政区(市域、镇域)和不同土地覆盖类型的生态系统服务功能总价值量和不同类别生态系统服务价值的时空变化进行了评估,并基于整合斑块邻近效应的当量因子法对斑块的生态系统服务价值变化量进行了评估。1)营口市的生态系统服务总价值量的变化趋势为2010年最高,2005年最低。四年均在6-7月时达到至高点,向两边相邻的半月逐步递减。2)从土地覆盖类型上看,林地生态系统的服务价值量最高,水域和耕地其次。3)从不同类别的生态系统服务价值上看,调节服务价值最高。4)生态系统服务总价值量的分布趋势是东南部和西部偏高,东北部和西南部偏低。5)以斑块尺度的生物多样性保护服务功能价值变化为例,对生物多样性保护服务功能有较强负效应的变化斑块主要分布在研究区域西部,这些区域城市扩张现象较为明显;相反,对生物多样性保护服务功能有较强的正效应的变化斑块主要分布在研究区域东南部,这些区域的林地资源较为丰富。(2)基于传统统计分析模型的时态局限性,采用生存模型对不同类型生态用地的时空变化过程的驱动力因素进行了分析;并采用空间回归模型和空间邻域统计模型分别对格网尺度的景观空间破碎格局和斑块尺度的景观空间破碎过程的驱动力因素进行了识别。首先,采用生存模型对生态用地的时空变化过程的驱动力因素进行了分析,识别出生态用地时空变化的地形、社会经济和空间邻域影响因素及其变化的影响作用。1)经济发展越快、海拔越高和距县道越远的耕地减少的风险越大,而且高程对耕地的影响作用表现为随时间的变化而变化。2)在2000-2015年的前期阶段,经济发展、人口密度较低、距国道和省道距离较远或距城市距离较近的区域,林地减少的概率较大,但随着时间的变化,人口增加,林地减少的概率会显著增加。3)在2000-2015年的前期阶段,人口、距国道和县道距离是水域变化的主要影响因素,但随着时间变化,人口和距县道距离成为水域变化的主要影响因素。其次,以林地景观为例,通过空间滞后模型和空间误差模型对景观水平上不同格网的生态用地景观空间破碎格局的驱动力因素进行了识别,并采用空间分析方法对斑块水平上的生态用地景观空间破碎过程的驱动力因素进行了识别。1)高程、坡度、距城市距离、距省道距离和GDP是林地景观破碎格局的主要空间影响因素,这些影响因素及其影响效应在不同时间和格网尺度上是存在着差异的。2)从斑块水平上的景观破碎过程上看,不同的景观破碎过程模式逐渐向地势平坦和海拔较低的区域集中。随距县道距离的增加,不同的林地景观破碎过程模式面积逐渐减少,并慢慢趋近于零。(3)为了满足规划决策主体的多元化和空间地理信息的应用,采用多智能体模型,综合考虑政府、部门(农业部门、林业部门、国土部门、水利部门和环保部门等)和居民等多方主体的生态保护意向及自然因素和社会经济要素等客观要素的影响,以加强耕地质量管理,稳定区域植被覆盖指数和生态系统净初级生产力,保护饮用水源保护区、自然保护区、风景名胜区、森林公园、湿地公园等重要生态斑块,加强生态敏感区、生态脆弱区和生态服务功能重要区域重建与恢复等为目的,合理布局区域生态用地。在采用生存模型对地形因素、经济人口因素及空间邻域因素等客观因素分析的基础上,采用多智能体模型综合考虑政府、部门及居民对生态用地格局、质量和服务的空间决策行为等主观因素对生态用地的影响作用,模拟生态用地空间布局,识别出生态用地减少的区域。耕地减少区域主要集中在营口市的市域周边,林地减少区域大致分布于东南山地丘陵边缘地带,水域减少区域主要集中在西部沿海。根据生态用地减少的规律,提出生态用地保护的相关规划建议,合理引导生态用地的变化。针对西部沿海的水域,应构建西部海岸绿色屏障,建设沿海的防护林带。针对东南区域的林地资源,应结合封山育林、退耕还林等工程,加强植被的生态保护与恢复。针对主要粮食主产区的北部耕地资源区,应划定永久的基本农田,加强耕地占补平衡管理,加强高标准的基本农田建设,加强耕地数量、质量和生态的“三位一体”保护。