基于高分数据的济南市景观生态风险评估和生态网络构建分析

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城市的快速发展,导致地表覆被类型发生较大改变,景观结构趋于单一化,易遭到外界干扰;生态斑块破碎化严重,生态系统抵抗风险的能力降低;土地资源不断转为建设用地,使得土地资源迅速枯竭。济南市在经过快速城市化后,境内景观类型受到人类活动影响较大,面临景观结构简单化,斑块破碎化,生态环境质量降低等问题。本文以景观生态学为理论基础,以济南市为研究区域,对济南市首先进行景观生态风险评估,在此基础上构建全要素生态网络,对现有资源合理配置提供科学依据,践行区域生态文明观。本文以2米高分辨率影像解译的土地利用数据作为研究的基础数据,从优势度、形状以及多样性角度选取7个景观格局指数评估济南市景观格局现状。采用2500×2500米的网格划分生态风险小区,计算每一个生态风险小区的景观破碎度、景观分离度以及景观分维度构建景观干扰度。通过地理探测器对与环境脆弱密切相关的指标因子进行探测,根据因子探测结果赋权重,计算每一个生态风险小区的景观脆弱度。基于景观干扰度和景观脆弱度构建景观生态风险评估模型,对济南市景观生态风险空间分布进行分析。基于“斑块-廊道-基质”模式,根据生态系统服务价值功能、形态学空间分析方法、景观连通性提取生态源地,结合生态风险评估结果和土地利用数据构建综合阻力面,通过最小累积阻力模型和重力模型构建济南市全要素生态网络并进行优化。结合生态网络和济南市规划对济南市景观结构优化,为济南市未来发展规划提供科学依据。主要结论如下:(1)根据类型、景观两个层面景观格局指数计算结果显示,济南市景观类型同类集聚且破碎程度较高,以建设用地和林地为优势景观类型。在空间分布上,斑块破碎程度高,分离度以及分维度较大,表明济南市景观类型受人类活动影响较大,生态斑块抗风险能力较弱。(2)济南市景观生态风险呈现在中部、北部、西南部以及东南部城市集中的地区高值聚集,其他等级生态风险区域围绕高生态风险区并随距离的增加风险值降低的空间分布。生态风险高的地区主要集中在建设用地密集或者快速发展的地区,而生态风险值低的地区主要集中在南部山区以及人类活动较少的地区,生态环境保护较强的地区。生态风险与空间位置是正相关关系,是典型的“高-高”和“低-低”模式,生态风险分布特征与地理环境密切相关,应注意区域生态风险过高的问题。(3)济南市生态源地主要分布在南部,生态源地分布不均导致生态廊道的分布不均,济南市南北部发生断层现象。为解决这种问题,引入踏脚石对生态源地进行补充,对生态网络进行优化。重要廊道主要分布在济南市南部,廊道经过的景观类型主要为林地和园地,廊道稳定不易被破坏;其他地区的廊道主要为二级廊道,经过的景观类型主要为耕地和城市绿道,廊道不稳定易被破坏。根据生态网络对济南市景观结构进行优化调整,建议通过增加重要廊道,提高廊道的强度和稳定性,为未来城市规划管理提供科学依据。
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