基于最小費用距離的土地整治生態網絡構建

路 曉, 王金滿,2, 李新鳳, 馮 宇

〔1.中國地質大學(北京)土地科學技術學院, 北京 100083; 2.國土資源部 土地整治重點實驗室, 北京 100035〕

基于最小費用距離的土地整治生態網絡構建

路 曉1, 王金滿1,2, 李新鳳1, 馮 宇1

〔1.中國地質大學(北京)土地科學技術學院,北京100083; 2.國土資源部土地整治重點實驗室,北京100035〕

[目的] 構建土地整治生態網絡體系，強化生態涵養功能，為減輕縣域土地整治對生態環境的負面影響提供技術支撐。 [方法] 基于最小費用距離模型，利用ArcGIS軟件的Cost Path模塊生成最小路徑，構建“節點—廊道—基質”為一體的生態網絡結構；并運用Fragstats 4.2景觀格局分析和ArcGIS緩沖區分析，對生態網絡景觀格局指數和土地利用結構進行了分析。 [結果] (1) 通過選定生態系統服務價值功能大的節點作為關鍵節點進行重點建設，充分發揮了園林的綠肺功能； (2) 通過加強廊道和基質建設，增加了景觀連接度，實現了景觀功能優化； (3) 通過生態連通度優化，改善了現存生態網絡斑塊的數量和質量，提高了生物物種多樣性。 [結論] 基于最小費用距離模型，通過景觀格局指數分析將各種景觀斑塊整合成一個相對完整、穩定且連續的生態網絡，使區域生態景觀空間布局更加合理，可為縣域土地整治生態網絡構建提供理論依據和技術支撐。

土地整治; 生態網絡; 最小費用距離模型

文獻參數： 路曉, 王金滿, 李新鳳, 等.基于最小費用距離的土地整治生態網絡構建[J].水土保持通報，2017,37(4)：143-149.DOI:10.13961/j.cnki.stbctb.2017.04.024； Lu Xiao, Wang Jinman, Li Xinfeng, et al. Ecological network construction of county land consolidation and rehabilitation based on least cost distance model[J]. Bulletin of Soil and Water Conservation, 2017,37(4)：143-149.DOI:10.13961/j.cnki.stbctb.2017.04.024

快速城市化在產生巨大經濟效益的同時加劇了景觀破碎度，干擾了正常的景觀生態過程和生態調控能力，導致生態服務功能降低。土地整治是新時期增加耕地面積，提高糧食產量的重要手段，然而土地整治通過生物及工程措施改變了土地利用空間結構和土地覆被狀況，對景觀多樣性和空間格局產生了影響[1]。加之目前土地整治的一大目標就是通過生物生境修復實現生態網絡建設，提升水土安全，保護生物多樣性，提高鄉村生態服務功能和景觀價值，并促進鄉村休閑旅游發展[2]。因此，在土地整治過程中構建生態網絡、加強景觀生態建設，成為土地整治健康持續發展的迫切需求，也是促進土地整治從以耕地數量為主向耕地數量、質量和景觀生態保護并重轉變的有效途徑[3]。生態網絡是由各種類型的生態功能區、生態廊道和生態節點形成的生物種群間互利共生的復合網絡。它是基于系統學原理的生態要素相互作用的規劃構建，通過生成節點、廊道和踏腳石連接破碎的生境，提高景觀連通度，促進綠地斑塊間的基因交流和物種遷移的多途徑生態恢復方式[4]。這種復合網絡結構保證了物質、能量、信息在各斑塊之間的流通，可使物種從不適宜地區遷移到適宜地區[5]，同時個別廊道或斑塊的消失也不會改變區域生態系統的整體功能[6]。然而針對土地整治過程中出現的生態環境惡化等問題，已有研究中采取的整治措施往往局限于植樹種草、護坡治理等單項工程，而未能從整體角度出發，構建生態網絡，發揮整體功能最大化的特點，致使出現“財力物力投入大，而效果不佳”的局面。因此，構建生態網絡成為加強土地整治生態環境保護的有效途徑。目前大量學者對景觀生態網絡的構建進行了研究。基于生物空間運動潛在趨勢與景觀格局改變之間的關系，Knaapen等[7]提出了用最小費用距離模型作為景觀格局優化的依據，它能夠很好地揭示景觀格局與生態過程和功能的關系，為景觀格局優化提供一定的理論基礎。岳德鵬等[8]與魏偉等[9]針對北京西北地區和石羊河流域，在GIS和RS支持下，依據累積費用距離理論構建源地、生態廊道和生態節點等景觀組分來加強生態網絡的空間聯系，并提出了景觀優化方案。劉杰等[10]運用最小費用距離模型對區域景觀格局進行優化，同時針對節點、源地和廊道進行了細部規劃與設計。目前最小費用距離模型在景觀格局優化方面的研究較為成熟，但在土地整治中應用最小費用距離模型的研究較少，故本文將最小費用距離模型引入土地整治生態網絡問題的研究，通過設定節點，將其作為生態源，計算最小費用距離和方向，生成最小費用路徑，構建生態廊道，并將理論廊道與實際廊道對比分析，提出景觀格局優化策略，以期為縣域土地整治生態網絡構建提供理論依據和技術支撐。

1 研究區概況及數據來源

1.1 研究區概況

選擇北京市平谷區為研究區域，位于北緯40°02′—40°22′，東經116°55′21″—117°24′07″，該區南北約38.5 km，東西約40.25 km，現狀土地總面積948.35 km2，地處北京東部，是北京市遠郊區縣之一。平谷區屬暖溫帶大陸性季風氣候，四季分明；北、東、南3面環山，地形上東北高西南低，且平原區約占全區面積的30%；土壤主要有棕壤、褐土、潮土3個土類，其中褐土和潮土占全區面積的98.4%；是獨立的山間盆地水文地質單元區，其水系不受市工業發達地區工業污染的影響，尤以儲量豐富的地下水資源更為出色，水質優良。平谷區生態環境存在較多隱憂，正確處理好土地利用與生態保護的關系難度較大。一方面，自上而下的發展定位要求嚴格進行土地生態保護，加強退耕還林工作，經濟發展、生態建設、耕地占補平衡之間的矛盾比較突出。另一方面，農村基礎設施和人居環境質量差，溝路林渠破損嚴重，鄉村河流生態功能缺失。因此，平谷區需要強化土地整治生態涵養以及景觀建設的內涵，既要提高土地綜合生產能力、改善生態環境，還要提高生態景觀服務功能，挖掘城鄉景觀的美學價值和文化價值。

1.2 數據來源及處理

以研究區2014年Spot遙感影像為基礎數據，利用ENVI 4.6軟件對遙感影像進行了圖像校正等預處理，然后采用監督分類法進行圖像解譯，并使用Confusion Matrix等工具通過設置混淆矩陣參數，結合野外實地調研，不斷地對解譯結果進行修改和校正，最終獲得解譯精度滿足研究區景觀分析精度要求的土地利用現狀圖。最后利用ArcGIS 10.2軟件獲得研究區耕地、林地、園地、水域、其他草地、裸巖石礫地和建設用地7種景觀分布圖如附圖4所示。

2 研究方法

2.1 最小費用距離模型

最小距離模型是以景觀生態學和保護生態學等理論為基礎，通過考慮景觀的地理學信息和生物體的行為特征，反映景觀格局和水平生態過程，在土地整治生態網絡構建過程中，選用最小費用距離模型可以通過不同土地利用類型對不同物種的生境適宜性大小構建阻力面，再利用ArcGIS生成潛在生態廊道，可以較為科學地確定生態廊道的位置和格局。最小費用距離是指從源經過不同阻力的景觀所耗費的費用或者克服阻力所做的功。其計算是通過景觀單元的成本因子修正直線距離，即通過確定物質、能量等在空間流動所需的耗費系數來計算每個單元與源點單元之間的距離最短、成本最低的最小費用距離。費用距離的分析都需要源點和費用分布圖，其目的是為計算每一個基本像元通過一個費用表面到最近源的最小累積費用距離，常采用基于節點/鏈接的像元表示法進行計算[11]，即像元的中心稱為節點，每個節點被多條鏈連接，每條鏈接都具有一定的抗阻，其取決于鏈接所聯系的單元的費用值與運動的方向。通過某一費用表面到源的累積費用距離計算公式為：

(1)

(2)

式中：Ci——第i個像元的費用值；Ci+1——沿運動方向上第i+1個像元的費用值；n——像元總數；A——指通過某一費用表面到源的累積費用距離；當通過某一費用表面沿著像元的垂直或者水平方向運動時采用公式(1)計算；當通過某一費用表面沿著像元的對角線方向運動時采用公式(2)計算。

累積費用距離可反映生態源運動的空間趨勢[10]。物種在遷移擴散時，不同景觀要素或土地利用類型會對該運動產生一定的阻力，物種在克服這一阻力所做的功即為最小累積費用距離[12]。

2.2 土地整治生態網絡構建

2.2.1 阻力值的確定 景觀阻力是指物種在不同景觀單元之間遷移的難易程度，一般斑塊生境適宜性越高，物種遷移的景觀阻力越小。本研究根據生態系統服務價值強度來確定景觀阻力的大小，各景觀類型生態系統服務價值參考Costanza等[13]、陳仲新等[14]的研究，由于市場失效和生態系統功能與服務的復雜性，對以上生態系統服務價值的評估結果有較多的異議，且單位面積生態系統的服務功能價值不僅取決于生物量，而且取決于其在空間的位置。因此，本文依據謝高地的利用意愿價值調查評估法根據中國實際情況對生態系統服務價值進行調整，建立的中國不同陸地生態系統單位面積生態服務價值(表1)[15-16]。根據表中各景觀類型生態系統服務價值的相對差異并結合研究區土地整治現狀，將景觀阻力值劃定在0～100之間，對區域不同土地利用類型的景觀阻力進行賦值[10]。研究區水域單位面積生態系統服務價值功能最高，阻力最小，阻力值設為10；建設用地單位面積生態服務功能最低，阻力最大，阻力值設為100，其他景觀類型阻力值的范圍10～100(表2)。在景觀類型阻力值確定的基礎上，采用ArcGIS 10.2軟件生成景觀阻力面如附圖5所示。

表1 2007年中國各土地類型單位面積生態服務價值 元/(hm2·a)

2.2.2 節點的確定 節點是物質、能量甚至功能服務的源頭和匯集處，在景觀功能網絡中，節點可以是具體的景觀斑塊或類似功能斑塊的中心。本文選取生態系統服務價值和斑塊密度均較高的水域、林地與園地，并按生態系統服務價值強度大小劃分為3級生態節點，實現了提高生態網絡中斑塊聚集程度的目的。在此基礎上，采用ArcGIS 10.2軟件提取一定規模的水域、林地和園地斑塊作為生態節點，并將不同的節點看作不同的生態源。由于不同面積的生態斑塊，發揮的生態效能也不一樣[17]，一般來說，面積大的斑塊服務半徑也相對較大，大型植被斑塊在涵養水源、維持物種數量與健康、規避干擾等方面作用更大。根據面積較大、數量適當且盡量遍布區域的原則，提取研究區內斑塊作為生態源。由于區內水域斑塊較少，僅選取對區域有重要作用的斑塊作為一級節點；而區域內林地斑塊和園地斑塊數量龐大，在選取斑塊時要求斑塊面積應為最大斑塊面積的1/2以上。因此，最終確定將大于300 hm2的1個水域斑塊作為一級節點，大于60 hm2的10個林地斑塊作為二級節點，大于65 hm2的6個園地斑塊作為三級節點，使相互之間的聯系更緊密，更有助于生物物種在生態廊道及網絡中擴散與遷移，提高生態系統功能。

表2 平谷區景觀類型阻力值確定

2.2.3 廊道的生成 生態廊道可以將各生境斑塊連接在一起，從而減少景觀破碎化對生物多樣性的影響。本文利用表2土地利用景觀阻力值得到附圖5所示的平谷區景觀類型阻力面。區域中高阻力區主要分布在南部和西南部，是建設用地、交通用地和裸巖分布最為密集的類型區，對生物物種擴散的阻隔作用明顯，因此必須在生態網絡規劃中加以改善，以增加生境斑塊間的連接度水平。同時，改善其植被組成結構和增加物種多樣性，對于改善與優化生態網絡結構非常重要。低阻力區主要集中在研究區北部，以綠地、農田和河流為主，是研究區內生態系統最為完整、生態環境質量最好的區域，承擔著區域水源涵養、生態屏障和生物多樣性保護的重要作用。生態廊道的生成主要是通過計算源與目標之間的最小累積費用值來獲取。本文選取不同等級生態節點作為源，借助ArcGIS 10.2軟件地理信息系統空間分析工具中的Cost Distance模塊生成累積費用距離分布圖(圖1)。然后采用Cost Back Link模塊計算最小費用方向，基于累積費用距離和最小費用方向，利用Cost Path追蹤目的單元和源點之間的路徑并提取最小費用路徑，將生成的最小費用路徑作為生態網絡的生態廊道，并將生成的理論廊道與研究區實際廊道相疊加。多數廊道與道路河流分布一致，穿越廊道的景觀阻力較低，廊道構建成本也較小，故選取本區關鍵道路與河流作為本區主要生態廊道，符合生態網絡結構分布特征。

2.2.4 基質的確定 基質是景觀鑲嵌內的背景生態系統或土地利用類型，是景觀中最廣泛連通的部分，其通透性對生態網絡的連接度有重要的影響。本研究將住宅區、商業區、工業區和農業區確定為生態網絡中的基質。住宅區主要通過建立綠地系統維護小區綠化，實現生態網絡連接；商業區與工業區主要通過建立景觀廊道實現區域生態建設；而農業區作為重要的生態區域，自身具備改善生態環境的能力，在生態網絡構建中需重點考慮。

圖1 平谷區景觀累積費用距離分布

2.3 土地整治生態網絡分析與優化

2.3.1 生境斑塊景觀格局分析 本文采用Fragstats 4.2景觀格局分析軟件計算景觀格局指數。景觀格局指數是指能夠高度濃縮景觀格局信息，反映其結構組成和空間配置等特征的簡單定量指標[18]。通過景觀格局指數分析可以揭示生態網絡斑塊結構變化的特征和機制以及對區域生態系統的影響。根據本研究區域的特點，本文選擇斑塊數(NP)，斑塊密度(PD)，斑塊類型面積(CA)，斑塊面積比例(PLAND)，最大斑塊指數(LPI)，面積加權平均斑塊面積(AREA＿AM)，多樣性指數(SHDI)，斑塊多度(PR)，斑塊連接度(COHESION)等景觀格局指數。平谷區綠地斑塊景觀指數詳見表3，通過景觀格局指數分析生態網絡的空間連通性，并依據連通狀況對生態網絡進行優化。

2.3.2 生態廊道土地利用結構分析 最小累積費用模型生成的生態廊道缺乏實際建設需要的寬度特征，在發揮其生態服務價值和保護生物多樣性方面有一定的局限性。隨著廊道寬度的增加，環境異質性增強，進而造成物種多樣性的增加，但寬度對物種數量的影響效應存在不一致性。因此本文依據張紅旗等[19]的研究結果，以生態網絡結構為基礎，通過緩沖區空間分析，分別得到以5，10，20，30，60，100，200，400和600 m為廊道寬度的各緩沖區內生態用地、生態生產用地、生產生態用地和生活生產用地的面積比例(表4)。將廊道寬度大于臨界值的廊道提取出來，并剔除經過同一生境斑塊而造成的冗余廊道，得到研究區最佳廊道寬度值，從而提高生態網絡的整體質量，進而實現對生態網絡優化。

表3 平谷區現狀綠地斑塊景觀指數 hm2

表4 不同廊道寬度內土地利用功能類型面積比例 %

3 基于生態網絡的土地整治生態環境建設及優化

3.1 關鍵節點建設

景觀格局指數中的斑塊連接度可較好地識別出生態網絡中的核心斑塊，形成物種保護的適宜生境。本文選取的生態節點主要為生態服務價值大、面積也大的水域、林地與園地斑塊，因此在土地整治生態環境建設過程中需要有針對性的進行關鍵節點的建設。本文結合平谷區土地利用規劃，實地勘察分析植被組成、綠地布局等因素，利用GIS查詢功能，選取斑塊面積大于5 hm2的主要水域作為一級節點，面積2～5 hm2的主要林地作為二級節點，參考生態服務價值(表1)和景觀格局分析結果(表3)，選取斑塊面積1～2 hm2的主要園地作為三級節點，得到研究區基于景觀格局指數的一級節點1個，二級節點10個，三級節點6個，有助于生物種在生態廊道及網絡中擴散與遷移，提高生態系統功能。

3.1.1 一級節點 一級節點為水域斑塊。自然河流、人工水渠、水庫等共同構成了平谷區水域系統，主要河流有泃河、洳河(原錯河)和金雞河，主要水庫有海子水庫、黃松峪水庫和西峪水庫，作為北京市重要的供水源地，是建設的重點，也是本區今后發展建設的首要任務。

3.1.2 二級節點 二級節點為林地斑塊，主要位于中北部地區和東部地區。在土地整治生態環境建設過程中應采用喬、灌、草立體配置模式對二級節點進行建設，以充分發揮林地凈化空氣、含蓄水源、保持水土的生態功能，實現生態環境保護。同時，結合新農村和小城鎮加強城鎮綠地系統建設，以改善城鎮生態環境。平谷區境內的四座樓保護區，是北京市級自然保護區，要嚴格劃分核心區、緩沖區與外圍區，實施嚴格的管理措施。

3.1.3 三級節點 三級節點為園地斑塊，主要分布在北部地區，在南部地區主要沿道路成帶狀分布。園地應發揮其自身的生態阻隔及景觀功能，在土地整治過程中可采取一系列具體措施，實現生態網絡連接。首先，在園地斑塊之間建造植物籬或農田防護林帶，營造動物棲息地，以加強生態聯系，保護多樣性；其次，建造園地生態化道路和溝渠，通過恢復灌草防止水土流失，起到減少道路和溝渠的阻隔效應。

3.2 生態廊道建設

生境廊道優化是提高生境連通性、保護生物多樣性的重要保障。根據生態廊道緩沖區分析結果(表4)，研究區內生態網絡主要構成要素為生產生態用地，且隨著廊道變寬，其面積不斷減少，說明此生態網絡結構良好。此外，通過對生態廊道不同緩沖距離的分析可以看出，在較窄廊道寬度(如20 m)下，生態用地和生態生產用地均呈現減少趨勢，達到30 m及以上時面積不斷增加。但生產生態用地在廊道寬度小于200 m時面積逐漸增加，達到200 m及以上后不斷減少，明顯降低了生態廊道的整體質量，且由于生態廊道大多為人類活動影響較弱的地區，說明平谷區適宜構建100 m以內的道路生態廊道和30～100 m的水系廊道。

河流廊道生態功能最重要的2個影響指標是連續性和寬度，河流兩邊應該保持足夠寬度的植被帶，以控制來自兩岸的污染物質，并為物種提供足夠的生境和通道。因此，在河流廊道建設過程中將兩側的林網寬度設置為30～100 m，同時道路兩側的林網設為100 m以下。高風險區增加緩沖帶建設可以降低面源污染負荷，因此可在河流與農田之間增設緩沖帶，種植重金屬吸附作用強的植被，減輕重金屬污染[20]。由于平谷區中北部地區實際道路與河流廊道較少，且孤立的生態廊道無法實現生態流的連續，因此在土地整治生態環境建設過程中，需要根據生成的廊道位置通過建設防風林帶等方式增設廊道。此外，平谷區中、北部廊道存在不連續問題，需要建設片林或小塊綠地等方式來增設踏腳石，以增加物種在斑塊間的運動，使生態網絡結構更加連續、穩定。

3.3 基質優化

在基質建設中，要避免生態服務功能較強的景觀組分和低功能組分直接相鄰，造成生態環境的惡性循環[9]。通過分析土地利用生態服務價值(表1)和景觀格局指數(表3)可知，生態服務大小順序為：河流>林地>草地>農田，其斑塊連接度大小順序為:耕地>草地>園地>林地>建設用地>水域。為避免住宅區、商業區、工業區等生態功能較弱的基質與周邊景觀功能在空間格局上的直接沖突，需在鄰接地帶配置草地、園地和農田等景觀組分，這些組分對建筑群、道路等高阻力景觀一定的緩沖作用，有助于生態功能的維持和協調[8]。另外，鑒于生態網絡的連通性和美觀性，可在農村居民點和農田之間種植綠化隔離帶，進行喬—灌—草—花合理搭配，既有利于提高生態服務工程，又具有較好的觀賞性。

3.4 連通性優化

生態網絡格局可以通過生態用地的斑塊個數、斑塊密度、破碎度和斑塊聚集度等指數來反映。在土地整治生態網絡重建過程中，生態廊道的變更會阻隔區域內主要景觀生態單元之間的能量和信息交流，且阻力值越大的地方生態連通性越弱。因此可通過土地整治建設用地復墾、零散田塊合并、田間道路修整和硬質地面減少等方式增強景觀生態網絡的連通性。通過分析研究區景觀格局指數(表3)可以看出，其綠地多樣性指數為1.62，斑塊多度為7.00，表明平谷區生態網絡結構較豐富；由斑塊密度可以看出各地類斑塊分布較分散。而從斑塊數、面積加權平均斑塊面積可以看出，平谷區內景觀破碎度較大，斑塊分布比較分散。由表2可知，各地類斑塊中林地和園地占主導地位，控制著整個生態網絡的景觀功能。平谷區分布著較多的農田和村莊，建有苗圃地、果園等基地，向城區提供綠化所需的植物材料。從斑塊連接度可以看出斑塊類型中生產綠地分布最聚集，說明其生態網絡的空間連通性程度最高，而水域的斑塊連接度相對較低，因此應在生態網絡規劃中加強水域的景觀連通性。在研究區斑塊面積比例和最大斑塊指數中，林地和園地是優勢景觀類型，而耕地、水域、建設用地等斑塊面積比例很小，應該促進生態網絡規劃的均衡布局，引導景觀結構優化布局，實現道路等建設用地和綠地空間資源的有序配置，從而改善現存生態網絡斑塊的數量和質量。

4 討論與結論

(1) 基于最小費用距離模型，構建“節點—廊道—基質”為一體的生態網絡結構，可有效維護土地生態系統的整體性，增加生態系統的穩定性，為構建縣域土地整治生態網絡提供理論依據和技術支撐。

(2) 平谷區“節點—廊道—基質”一體的土地整治生態網絡構建方案為：選取1個水域斑塊作為一級節點，10個林地斑塊作為二級節點和6個園地斑塊作為三級節點；通過利用現有廊道，增設廊道和踏腳石進行生態廊道建設；增加基質的通透性，實現生態網絡連接。

(3) 通過實施工程和生物措施加強土地整治生態環境建設及優化。首先，強化關鍵生態節點建設，加強區內水域重點監測與保護，嚴格管理自然保護區，充分發揮農田的綠肺功能。其次，建設重點生態廊道，在區內建設道路與河流林網系統，并增設踏腳石，增加景觀連接度。最后，加強基質建設，在住宅區、商業區等建立綠地系統和景觀廊道，實現景觀功能優化。

(4) 與傳統分析方法相比，通過應用景觀格局指數、最小費用距離模型、廊道寬度等多種方法構建區域生態網絡，可更好地反映斑塊水平、景觀水平、網絡結構特征和生態過程需求，為定量化評價縣域生態系統合理性提供依據，然而目前的生態廊道寬度適宜性分析研究和應用尚處于嘗試階段，需要更多的案例進一步豐富和完善。

[1] 劉紀遠,邵全琴,延曉冬,等.土地利用變化對全球氣候影響的研究進展與方法初探[J].地球科學進展,2011,26(10):1015-1022.

[2] 鄖文聚,宇振榮.土地整治加強生態景觀建設理論、方法和技術應用對策[J].中國土地科學,2011,25(6):4-9.

[3] 王軍,李正,白中科,等.喀斯特地區土地整理景觀生態規劃與設計[J].地理科學進展,2011,30(7):906-911.

[4] Opdam P, Wascher D. Climate change meets habitat fragmentation: Linking landscape and biogeographical scale levels in research and conservation[J].Biological Conservation, 2004,117(3):285-297.

[5] Thomas C D, Cameron A, Green R E, et al.Extinction risk from climate change[J].Nature, 2004,427(6970):145-148.

[6] Opdam P, Steingr?ver E, Rooij S V. Ecological networks: A spatial concept for multi-actor planning of sustainable landscapes[J].Landscape and Urban Planning, 2006,75(3/(4):322-332.

[7] Knaapen J P, Scheffer M, Harms B. Estimating habitat isolation in landscape planning[J].Landscape and Urban Planning, 1992,23(1):1-16.

[8] 岳德鵬,王計平,劉永兵,等.GIS與RS技術支持下的北京西北地區景觀格局優化[J],地理學報,2007,62(11):1223-1231.

[9] 魏偉,趙軍,王旭峰.GIS,RS支持下的石羊河流域景觀利用優化研究[J].地理科學,2009,29(5):750-754.

[10] 劉杰,葉晶,楊婉,等.基于GIS的滇池流域景觀格局優化[J].自然資源學報,2012,27(5):801-808.

[11] 陳利頂,傅伯杰,趙文武.“源”“匯”景觀理論及其生態學意義[J].生態學報,2006,26(5):1444-1449.

[12] 李紀宏,劉雪華.基于最小費用距離模型的自然保護區功能分區[J].自然資源學報,2006,21(2):217-224.

[13] Costanza R, Arge R, Groot R, et al. The value of the world’s ecosystem services and natural capital[J].Nature, 1997,6630(387):253-260.

[14] 陳仲新,張新時.中國生態系統效益的價值[J].科學通報,2000,45(1):17-22.

[15] 謝高地,魯春霞,冷允法,等.青藏高原生態資產的價值評估[J].自然資源學報,2003,18(2):189-196.

[16] 謝高地,甄霖,魯春霞,等.一個基于專家知識的生態系統服務價值化方法[J].自然資源學報,2008,23(5):911-919.

[17] Herzele A V, Wiedemann T. A monitoring tool for the provision of accessible and attractive urban green spaces [J]. Landscape and Urban Planning, 2003,63(2):109-126.

[18] 孔繁花,尹海偉.濟南城市綠地生態網絡構建[J].生態學報,2008,28(4):1711-1719.

[19] 張紅旗,許爾琪,朱會義.中國“三生用地”分類及其空間格局[J].資源科學,2015,37(7):1332-1338.

[20] 潘影,劉云慧,王靜,等.基于CLUE-S模型的密云縣面源污染控制景觀安全格局分析[J],生態學報,2011,31(2):529-537.

Ecological Network Construction of County Land Consolidation and Rehabilitation Based on Least Cost Distance Model

LU Xiao1, WANG Jinman1,2, LI Xinfeng1, FENG Yu1

〔1.School of Land Science and Technology, China University of Geosciences(Beijing), Beijing 100083, China; 2.Key Laboratory of Land Consolidation and Rehabilitation, Ministry of Land and Resources, Beijing 100035, China〕

[Objective] In order to reduce the negative impact of land consolidation on the ecological environment, and to strengthen the ecological conservation function of county land, this paper constructed an ecological network system. [Methods] The path cost module of ArcGIS software was used to generate the least path and to construct the network structure of the “node corridor matrix”. Moreover, Fragstats 4.2 landscape pattern analysis and ArcGIS buffer analysis were used to analyze the ecological network index of landscape pattern and land use structure. [Results] (1) The results showed that constructing the key nodes with high ecosystem service value function can exhibit the green lung function of the garden completely. (2) Strengthening the construction of corridor and matrix can increase the landscape connectivity and can realize the optimization of the landscape function. (3) Based on the optimization of ecological connectivity, the number and quality of the existing ecological network patch can be improved significantly, and the diversity of biological species can be increased markedly. [Conclusion] The path cost module was used to integrate landscape patches into a relatively complete, stable and continuous ecological network that can make the ecological landscape spatial distribution in the area more reasonable, which can provide theoretical basis and technical support for ecological network construction of land remediation.

landconsolidationandrehabilitation;ecologicalnetwork;theleastcostdistancemodel

B

： 1000-288X(2017)04-0143-07

： F301

2016-12-23

：2017-03-31

國土資源部公益性行業科研專項“北方村莊壓煤山丘區抗塌陷農田綜合整治技術研究”(201411007-04)

路曉(1991—),女(漢族),河南省范縣人,碩士研究生,研究方向為土地整治與生態重建。E-mail:luxiao002016@163.com。

王金滿(1979—),男(漢族),內蒙古自治區赤峰市人,博士，教授,博士生導師,主要從事土地整理復墾與生態恢復方面的研究。E-mail:wangjinman2002@163.com。