基于電路理論的特大山地城市生態(tài)安全格局構(gòu)建
——以重慶市都市區(qū)為例

周 浪, 李明慧, 周啟剛, 孟浩斌, 彭春花, 劉栩位

(1.重慶工商大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院, 重慶 400067; 2.生態(tài)環(huán)境空間信息數(shù)據(jù)挖掘與大數(shù)據(jù)集成重慶市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,重慶 401320； 3.重慶工商大學(xué) 公共管理學(xué)院, 重慶 400067)

近年來，我國經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的飛速發(fā)展加快了城鎮(zhèn)的擴(kuò)張步伐。而快速城市化因其不合理的開發(fā)利用行為勢(shì)必將對(duì)城市地域的生態(tài)環(huán)境基底造成深刻影響[1]，并致使空氣質(zhì)量惡化、生物多樣性銳減、城市熱島效應(yīng)加劇等生態(tài)問題，嚴(yán)重威脅區(qū)域生態(tài)安全[2]。通過識(shí)別和提取對(duì)維持區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)安全穩(wěn)定具有重要意義的空間要素，對(duì)其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及空間格局提出切實(shí)有效的優(yōu)化指導(dǎo)，是緩解緊張人地關(guān)系，保障城市—自然復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)高效運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵性格局[3]。

生態(tài)安全格局構(gòu)建作為一個(gè)多學(xué)科交叉的新興研究主題，受到國內(nèi)外學(xué)者的高度關(guān)注并在該領(lǐng)域展開了大量研究[4-5]。國內(nèi)俞孔堅(jiān)首次從生物多樣性保護(hù)的切入點(diǎn)開展景觀生態(tài)安全格局研究[6]，之后優(yōu)化Forman的景觀利用格局理論[7]，提出“生態(tài)源地識(shí)別—阻力面建立—生態(tài)廊道構(gòu)建”，逐漸成為生態(tài)安全格局構(gòu)建的主流范式[8]。針對(duì)城市這類經(jīng)濟(jì)高度發(fā)達(dá)，人口相對(duì)集中，人地關(guān)系較為緊張的研究區(qū)域，學(xué)者對(duì)廣州[9]、北京[10]等平原城市根據(jù)其差異化的研究區(qū)狀況，從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)、生態(tài)敏感性及景觀功能等多角度選取評(píng)價(jià)指標(biāo)，并選用擬合程度較高的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析，最終構(gòu)建城市生態(tài)安全格局。對(duì)于山地城市而言，構(gòu)建山地生態(tài)安全格局是城市與生態(tài)和諧發(fā)展的基礎(chǔ)，同時(shí)也是為維持山地城市生態(tài)穩(wěn)定、平衡生態(tài)系統(tǒng)的重要手段[11]，但當(dāng)前針對(duì)空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜的山地城市生態(tài)安全格局的構(gòu)建鮮有研究。

生態(tài)安全格局中的廊道大多采用最小累積阻力模型識(shí)別[12-13]，但其僅能體現(xiàn)源地間的最小成本距離，不能有效反映生態(tài)過程的流通性。McRaeB[14]首次將物理學(xué)中的電路理論融入景觀生態(tài)學(xué)、景觀遺傳學(xué)領(lǐng)域，將景觀面看作一個(gè)電導(dǎo)面，用電子在電路中隨機(jī)流動(dòng)的特性來模擬物種個(gè)體或基因在景觀中的遷移擴(kuò)散過程，從而預(yù)測(cè)物種的擴(kuò)散和遷移運(yùn)動(dòng)規(guī)律、識(shí)別景觀面中多條具有一定寬度的可替代路徑，同時(shí)電路理論可通過源地之間電流的強(qiáng)弱確定生境斑塊和廊道的相對(duì)重要性[15]，有效反映生態(tài)過程的流通性，能夠快速、精準(zhǔn)地識(shí)別生態(tài)廊道更為科學(xué)的構(gòu)建生態(tài)安全格局[16-17]。

綜上，針對(duì)重慶市都市區(qū)這一空間結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的山地城市，本文以建立山地城市生態(tài)安全格局為目標(biāo)，采用粒度反推法確定研究區(qū)的數(shù)據(jù)最優(yōu)尺度，依次識(shí)別生態(tài)源地、判定阻力面，并將電路理論的隨機(jī)游走特性運(yùn)用至生態(tài)廊道的提取，從而構(gòu)建重慶市都市區(qū)生態(tài)安全格局。本文旨在探索重慶市生態(tài)保護(hù)策略差異化的同時(shí)，為特大山地城市生態(tài)安全研究體系提供研究基礎(chǔ)。

1 研究區(qū)概況

重慶市地處川東平行嶺谷地區(qū)，地形起伏較大，以低山、丘陵為主，市區(qū)四周地勢(shì)高，中心地勢(shì)低，導(dǎo)致熱場不易擴(kuò)散，地表增熱明顯，是一個(gè)典型的山地城市[18]。同時(shí)重慶市都市區(qū)(東經(jīng)106°03′22″—107°01′19″，北緯29°09′12″—30°07′09″)是承載政治、經(jīng)濟(jì)、文化等多要素的中心，其范圍包括渝北區(qū)、渝中區(qū)、江北區(qū)、北碚區(qū)、沙坪壩區(qū)、大渡口區(qū)、南岸區(qū)、九龍坡區(qū)、大渡口區(qū)、巴南區(qū)共9個(gè)行政區(qū)單元，轄區(qū)總面積達(dá)5 472.68 km2。“兩江四山”構(gòu)成了重慶都市區(qū)生態(tài)基底，氣候?yàn)閬啛釒Ъ撅L(fēng)性濕潤氣候，夏季高溫悶熱，都市區(qū)熱島效應(yīng)顯著。本研究以重慶市都市區(qū)為研究對(duì)象，以此為構(gòu)建山地城市生態(tài)安全格局提供重要依據(jù)。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

本研究涉及到的數(shù)據(jù)包括2018年的重慶市都市區(qū)土地利用數(shù)據(jù)、DEM數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、土壤數(shù)據(jù)及NDVI等數(shù)據(jù)類型。其中研究區(qū)土地利用數(shù)據(jù)來源于美國地質(zhì)勘測(cè)局(https:∥ladsweb.modaps.eosdis.nasa.gov)的Landsat8 OLI遙感影像解譯，劃分為水域、草地、耕地、未利用地、建設(shè)用地和林地6類，數(shù)據(jù)空間分辨率為30 m×30 m；DEM來源于地理空間數(shù)據(jù)云平臺(tái)(http:∥www.gscloud.cn)，生成高程數(shù)據(jù)和坡度數(shù)據(jù)的空間分辨率為30 m×30 m；氣象數(shù)據(jù)來源于中國氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)(http:∥data.cma.cn/)；土壤數(shù)據(jù)來源于寒區(qū)旱區(qū)科學(xué)數(shù)據(jù)中心的1∶100萬世界土壤數(shù)據(jù)庫(HWSD)中國土壤數(shù)據(jù)集；通過Landsat8 OLI遙感數(shù)據(jù)反演出NDVI。

2.2 研究方法

2.2.1 粒度反推法 粒度反推法是一種通過景觀格局的連通性和整體性分析自動(dòng)選擇生態(tài)源地的方法[19]。此方法源于數(shù)學(xué)的反證法，先假設(shè)研究區(qū)存在多種生態(tài)源地結(jié)構(gòu)，在不同粒度的柵格下測(cè)算生態(tài)源地整體連通性，從形成的多種生態(tài)景觀組分結(jié)構(gòu)結(jié)果中擇取最優(yōu)景觀組分結(jié)構(gòu)，選擇整體連通性最高對(duì)應(yīng)的柵格粒度，從而可以確定最優(yōu)的生態(tài)源地結(jié)構(gòu)[20]。

2.2.2 生態(tài)源地識(shí)別 生態(tài)源地是指研究區(qū)域中具有較高生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的斑塊，能對(duì)景觀過程發(fā)展產(chǎn)生較大價(jià)值的景觀組分[21]，生態(tài)源地是生態(tài)系統(tǒng)相對(duì)穩(wěn)定的區(qū)域，對(duì)維持生物多樣性具有重要的生態(tài)學(xué)意義。長江與嘉陵江交匯于重慶市都市區(qū)內(nèi)，是兩江流域的重要水源涵養(yǎng)區(qū)，生物多樣性豐富，同時(shí)具有復(fù)雜的自然生態(tài)條件和社會(huì)經(jīng)濟(jì)特征[22]。針對(duì)本研究區(qū)域的生態(tài)本底狀況，從植被覆蓋、地形地貌、水體、保護(hù)區(qū)和多種生態(tài)服務(wù)能力角度考慮，來構(gòu)建生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)體系和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)重要性評(píng)價(jià)體系，通過兩個(gè)評(píng)價(jià)體系進(jìn)行疊加分析，采用變異系數(shù)法確定指標(biāo)權(quán)重，按照自然斷點(diǎn)法對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行綜合劃分，將識(shí)別出的最優(yōu)生態(tài)斑塊作為本研究區(qū)的生態(tài)源地。

(1) 生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)體系。生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)是指當(dāng)生態(tài)系統(tǒng)受到外界不良影響干擾時(shí)，其發(fā)生生態(tài)環(huán)境問題的可能性大小，是生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)的重要組成部分[23]。本研究根據(jù)研究區(qū)山地資源、河流資源豐富的特點(diǎn)，按照主導(dǎo)因素綜合性和代表性原則[24]，選取植被覆蓋度、高程、坡度、土地利用類型、水體、生態(tài)保護(hù)區(qū)6項(xiàng)指標(biāo)構(gòu)建生態(tài)因子敏感性評(píng)價(jià)體系，并對(duì)6類生態(tài)因子運(yùn)用變異系數(shù)法進(jìn)行加權(quán)疊加計(jì)算，以自然斷點(diǎn)法劃分等級(jí)，最終獲得評(píng)價(jià)結(jié)果。計(jì)算公式如下：

式中：Pi為生態(tài)敏感性綜合評(píng)價(jià)得分;Wi為第i個(gè)因子影響權(quán)重;Fi為第i個(gè)因子的生態(tài)敏感性指數(shù)。

(2) 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)重要性評(píng)價(jià)體系。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)重要性評(píng)價(jià)是針對(duì)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)典型生態(tài)服務(wù)功能能力的評(píng)估，包括對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的區(qū)域分異規(guī)律分析，以及對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要區(qū)域的識(shí)別[25]。結(jié)合重慶市都市區(qū)的環(huán)境特征，選擇生物多樣性保護(hù)、土壤保持、水源涵養(yǎng)3種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能指標(biāo)來構(gòu)建評(píng)價(jià)體系(表1)。

表1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)重要性評(píng)價(jià)體系

2.2.3 生態(tài)綜合阻力面構(gòu)建 物種在水平空間上運(yùn)動(dòng)、擴(kuò)散，在斑塊之間的流動(dòng)與傳遞，在很大程度上受到地形因子、土地利用類型以及人為活動(dòng)干擾的影響[26]。其中，土地利用類型和地形是生態(tài)“源”向外擴(kuò)散遭遇阻力的主要影響因素[21]。研究區(qū)域集復(fù)雜性、脆弱性、敏感性于一體的生態(tài)環(huán)境特征，參考相關(guān)研究[27-28]，選取地貌因子和土地利用類型作為主要阻力因子，利用ArcGIS軟件對(duì)各阻力面加權(quán)疊加得到綜合阻力面。由于不同的阻力因子干擾能力不同，影響景觀生態(tài)安全格局源地?cái)U(kuò)散的阻力也不同，變異系數(shù)法可以客觀準(zhǔn)確地確定權(quán)重，本研究采用該方法來確定研究區(qū)各阻力值的權(quán)重。

2.2.4 生態(tài)廊道識(shí)別 生態(tài)廊道是溝通生態(tài)源地物種、信息和能量流動(dòng)的重要橋梁，是生態(tài)源地間最容易聯(lián)系的低阻力生態(tài)通道，可以增強(qiáng)景觀組分之間的聯(lián)系和防護(hù)等功能，對(duì)于景觀格局連通性具有重要作用。電路理論中的連接模型與隨機(jī)游走相結(jié)合能夠較好地評(píng)價(jià)最小成本路徑，其原理見圖1[29]。本研究基于電路理論來識(shí)別研究區(qū)的生態(tài)廊道，生態(tài)廊道是相鄰“源”間生態(tài)流的低阻力生態(tài)通道，可通過電路理論中的電流密度來識(shí)別廊道，電流密度較高的區(qū)域，表明該區(qū)域的連接度較好，生態(tài)通道阻力較低。本研究利用Circuitscape軟件與ArcGIS的Linkage Mapper Toolkit插件來識(shí)別生態(tài)廊道。

圖1 電路理論原理

3 結(jié)果與分析

3.1 生態(tài)源地識(shí)別

3.1.1 不同粒度水平下的生態(tài)源地連通性 生態(tài)源地的識(shí)別是指提供重要生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與生態(tài)敏感的斑塊。針對(duì)區(qū)域典型生態(tài)系統(tǒng)，定量評(píng)估生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的供給能力與生態(tài)敏感性，識(shí)別生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給的重要區(qū)域與生態(tài)敏感區(qū)域，兩者疊加可以作為源地識(shí)別的有效方法[30]。在識(shí)別生態(tài)源地之前，需要確定研究區(qū)最優(yōu)生態(tài)源地結(jié)構(gòu)，因此根據(jù)粒度反推法的原理，從不同粒度水平的整體連通性判斷出最優(yōu)的生態(tài)源地結(jié)構(gòu)[31]。從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)重要性和生態(tài)敏感性疊加結(jié)果中提取一級(jí)生態(tài)源地，運(yùn)用Conefor軟件計(jì)算30，50，100，200，300，400，500 m共6種不同粒度下生態(tài)源地的整體連通性，最終確定最優(yōu)生態(tài)源地結(jié)構(gòu)，其中500 m粒度下融合較多，生態(tài)源地?cái)?shù)量大幅減少，無法與其他粒度下的源地?cái)?shù)量保持一致，故不分析500 m粒度下的生態(tài)源地結(jié)構(gòu)，其余選取各粒度下的50個(gè)核心區(qū)域計(jì)算核心區(qū)域整體連通性結(jié)果見圖2。200 m粒度下，整體連通性起伏較大，其余粒度整體連通性較為平緩。不同粒度下生態(tài)源地的整體連通性平均值大小隨粒度的增加呈拋物線式，其中200 m粒度下生態(tài)源地的整體連通性的平均值最大達(dá)到峰值，結(jié)合核心區(qū)域的整體連通性的波動(dòng)范圍確定200 m粒度時(shí)連通性最優(yōu)。

圖2 研究區(qū)整體連通性

3.1.2 生態(tài)源地的確定 由上述可知200 m粒度是生態(tài)源地整體連通性最好的參照，因此，將各數(shù)據(jù)柵格化，并將柵格大小統(tǒng)一為200 m×200 m。基于研究區(qū)水土保持、水源涵養(yǎng)、生境質(zhì)量3類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能疊加結(jié)果形成生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性評(píng)價(jià)結(jié)果，運(yùn)用自然斷點(diǎn)法將評(píng)價(jià)結(jié)果劃分為極重要區(qū)、高等重要區(qū)、中等重要區(qū)、較重要區(qū)、一般重要區(qū)，形成重慶市都市區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)空間格局(圖3A)，不同級(jí)別重要區(qū)面積及占比見表2。極重要區(qū)域面積22.38 km2，占研究區(qū)總面積的0.44%，分散分布于研究區(qū)的各山脈處。高度重要區(qū)域面積452.53 km2，占研究區(qū)總面積的8.33%。中等重要區(qū)域與較重要區(qū)域面積相差不大，分別為1 843.87，18 677.00 km2，共占研究區(qū)總面積的68.29%。一般重要面積1 248.29 km2，占研究區(qū)總面積的22.97%。

圖3 特大山地城市都市區(qū)生態(tài)系統(tǒng)重要態(tài)敏感性空間格局等級(jí)

表2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)重要性與生態(tài)因子敏感性評(píng)價(jià)結(jié)果

對(duì)坡度、海拔、水域、土地利用類型、植被覆蓋度、生態(tài)保護(hù)區(qū)6類生態(tài)因子的生態(tài)敏感性進(jìn)行單因子評(píng)價(jià)，將單因子評(píng)價(jià)結(jié)果疊加形成生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)結(jié)果，運(yùn)用自然斷點(diǎn)法將評(píng)價(jià)結(jié)果劃分為極敏感、高度敏感性、中度敏感、一般敏感、不敏感，形成重慶市都市區(qū)生態(tài)敏感性空間格局(圖3B)，不同級(jí)別敏感區(qū)面積及占比見表2。極敏感區(qū)域面積619.97 km2，占研究區(qū)總面積的11.41%，分散分布于研究區(qū)以坡度大、海拔高的生態(tài)保護(hù)區(qū)的林地范圍內(nèi)。高度敏感區(qū)域面積47.35 km2，面積占比最大，占研究區(qū)總面積的47.35%。中度敏感區(qū)域面積2 035.34 km2，占研究區(qū)總面積的37.46%。輕度敏感區(qū)域面積較小，為200.55 km2，共占研究區(qū)總面積的3.69%。不敏感區(qū)域面積最小，為23.95 km2，僅占研究區(qū)總面積的0.09%。

由上述分析可知，研究區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)重要性整體較低，生態(tài)敏感性整體較高，對(duì)研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)重要性與生態(tài)因子敏感性的分析結(jié)果等權(quán)疊加，將研究共計(jì)區(qū)劃分4級(jí)區(qū)域，1級(jí)區(qū)域面積最小共計(jì)824.69 km2，2，3級(jí)區(qū)域面積分別為1 375.07，1 217.631 km2，4級(jí)區(qū)域面積共計(jì)2 016.68 km2。在劃分出的4級(jí)區(qū)域中剔除小于10 km2的碎小圖斑，最終確定生態(tài)源地圖斑數(shù)為14，面積合計(jì)1 616.98 km2，占研究區(qū)總面積的29.76%，其空間分布見圖4。總體來看研究區(qū)單塊生態(tài)源地面積較大，寬度較寬，形態(tài)多以條帶狀為主，主要沿縉云山、中梁山、南山等山脈分布，呈現(xiàn)六縱空間格局，符合典型的山地城市山脈生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能強(qiáng)，生態(tài)敏感性高的特點(diǎn)，而山脈之間較平緩的區(qū)域，城市發(fā)展良好，主要體現(xiàn)城市功能。

圖4 生態(tài)源地

3.2 最小累積模型判定的生態(tài)阻力面

基于特大山地城市都市區(qū)的土地利用類型構(gòu)建生態(tài)阻力面，在土地利用類型上反映出城市的建設(shè)用地對(duì)生態(tài)阻力值最大，水體的生態(tài)阻力值最低。在空間上阻力面的分布是以組團(tuán)的形式存在，被區(qū)域內(nèi)其他阻力值較低的土地利用類型所分割；基于坡度和起伏度的生態(tài)阻力面構(gòu)建，起伏度生態(tài)阻力值與坡度的生態(tài)阻力值的空間分布特征一致，在空間分布上阻力值較大的區(qū)域成條帶狀分布，特大山地城市都市區(qū)的起伏度生態(tài)阻力值大小空間分布上呈現(xiàn)由西到東生態(tài)阻力值由最低值增加再降低的變化規(guī)律；坡度生態(tài)阻力值在空間分布上呈現(xiàn)出由西到東先增加后降低的變化規(guī)律，其中在城市建設(shè)區(qū)內(nèi)坡度和起伏度的生態(tài)阻力值較低。運(yùn)用最小累積模型形成綜合阻力面(圖5)，在空間分布上綜合生態(tài)阻力值差異明顯，高阻力值集中在研究區(qū)的中部、東部和東南部，在研究區(qū)的北部和東北部阻力值最低。

圖5 綜合阻力面

3.3 基于電路理論的生態(tài)廊道識(shí)別與生態(tài)安全格局構(gòu)建

生態(tài)廊道通過連接不同生態(tài)斑塊，增加區(qū)域景觀連通性和獲取生態(tài)效益，是維護(hù)區(qū)域生態(tài)安全的基本骨架[32]。基于生態(tài)源地與生態(tài)阻力面，結(jié)合電路理論結(jié)果(表3)，對(duì)重慶市都市區(qū)生態(tài)廊道進(jìn)行識(shí)別(圖6)。結(jié)合電路理論識(shí)別出活躍和非活躍的生態(tài)廊道。

表3 生態(tài)源地成對(duì)模式下的累計(jì)電流密度

圖6 重慶市都市區(qū)生態(tài)廊道分布

從生態(tài)廊道數(shù)量特征上看，由于重慶市都市區(qū)生態(tài)源地較為破碎，生態(tài)阻力大，因此呈現(xiàn)出短小的特點(diǎn)。連接14塊生態(tài)源地有29條生態(tài)廊道，關(guān)鍵廊道22條，總長度約為50.83 km，潛在廊道7條，總長度約為108.21 km。關(guān)鍵廊道中，大于1 km的廊道共12條，長度為46.69 km，是源地之間連接的主要廊道。潛在廊道中，大于10 km的廊道共5條，長度為95.05 km。部分關(guān)鍵廊道和潛在廊道在某些位置重合，可能是因該區(qū)域斑塊阻力值較小導(dǎo)致[31]。

從生態(tài)廊道空間分布來看，結(jié)合圖7研究區(qū)各下轄區(qū)關(guān)鍵和潛在廊道長度柱狀圖，關(guān)鍵廊道分布在渝北區(qū)、北碚區(qū)、南岸區(qū)及巴南區(qū)，其長度分別占關(guān)鍵廊道總長度的0.35%，1.50%，5.04%，93.11%。潛在廊道分布在九龍坡區(qū)、南岸區(qū)及巴南區(qū)，其長度分別占潛在廊道總長度的6.8%，18.19%，75.01%。

圖7 重慶市關(guān)鍵廊道及潛在廊道分布

從圖7可以看出，研究區(qū)西部和北部僅存在一條關(guān)鍵廊道，主要是因?yàn)槲惶幙N云山、中梁山和龍王洞山的生態(tài)源地橫跨7個(gè)重慶市下轄區(qū)域，三者之間形成了一條寬闊的帶狀生態(tài)源地，寬度大、面積大的特點(diǎn)使其面臨的生態(tài)壓力相對(duì)較低。同時(shí)，由于巴南區(qū)生態(tài)源地?cái)?shù)量多、較為破碎，因此絕大部分的關(guān)鍵廊道和潛在廊道主要分布在重慶市巴南區(qū)南部，并且由該區(qū)域向外發(fā)散至整個(gè)研究區(qū)。

生態(tài)安全格局是對(duì)區(qū)域生態(tài)空間進(jìn)行國土空間格局優(yōu)化的空間配置方案，由一系列功能各異、相對(duì)獨(dú)立的景觀單元結(jié)合生態(tài)廊道構(gòu)成，對(duì)維護(hù)景觀格局整體性及區(qū)域生態(tài)安全具有重要意義[33]。以生態(tài)源地作為緩沖區(qū)面要素，根據(jù)每個(gè)生態(tài)源地的面積大小，分別設(shè)置1，2，3 km等不同寬度的緩沖區(qū)作為生態(tài)源地的輻射區(qū)(圖8)。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)有生態(tài)源地的輻射面積為4 543.92 km2，達(dá)到研究區(qū)總面積的83.32%。現(xiàn)狀生態(tài)源地輻射未覆蓋區(qū)域除了分布在研究區(qū)邊緣，在研究區(qū)中部和南部也存在較大范圍的未覆蓋區(qū)。

圖8 生態(tài)安全格局

基于對(duì)重慶市都市區(qū)生態(tài)源地、關(guān)鍵廊道和潛在廊道的分析，本文提出構(gòu)建“一圈兩帶兩中心”生態(tài)安全格局。其中，“一圈”指研究區(qū)所形成的都市生態(tài)圈，“兩帶”指研究區(qū)生態(tài)源地未輻射的生態(tài)提升帶，“兩中心”指以巴南區(qū)東南部向北散射的廊道中心與研究區(qū)北部向南散射的生態(tài)源地中心。生態(tài)提升帶需要重點(diǎn)新增生態(tài)源地，加快綠色基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，控制城市開發(fā)邊界，高效利用城市生產(chǎn)、生活空間，保護(hù)生態(tài)空間范圍，以優(yōu)化城市生態(tài)安全結(jié)構(gòu)。生態(tài)源地中心林業(yè)資源豐富，可發(fā)展旅游業(yè)、綠色產(chǎn)業(yè)，為研究區(qū)提供水源涵養(yǎng)、土壤保持等多種服務(wù)功能。廊道中心主要承擔(dān)物種遷移的傳輸通道、生物生存繁殖的生境等基礎(chǔ)功能[25]，物質(zhì)流動(dòng)頻繁，需加強(qiáng)生態(tài)保護(hù)，保證都市生態(tài)圈的生態(tài)過程的暢通性。

4 結(jié)論與討論

(1) 200 m粒度下連通性最優(yōu)，生態(tài)源地在空間分布上呈現(xiàn)六縱分布態(tài)勢(shì)。從不同粒度水平的整體連通性判斷出200 m粒度下生態(tài)源地結(jié)構(gòu)最優(yōu)；研究區(qū)生態(tài)源地面積1 616.98 km2，占研究區(qū)總面積的29.76%，研究區(qū)單塊生態(tài)源地面積較大，寬度較寬，形態(tài)多以條帶狀為主，主要沿縉云山、中梁山、南山等山脈分布，呈現(xiàn)六縱空間分布態(tài)勢(shì)。

(2) 生態(tài)廊道長度較短，主要分布與研究區(qū)的南部區(qū)域。生態(tài)廊道共計(jì)29條，關(guān)鍵廊道22條，總長度約為50.83 km，潛在廊道7條，總長度約為108.21 km。絕大部分的關(guān)鍵廊道和潛在廊道主要分布在重慶市巴南區(qū)南部，并且由該區(qū)域向外發(fā)散至整個(gè)研究區(qū)。

(3) 以生態(tài)源地輻射范圍和生態(tài)廊道共同構(gòu)建以“一圈兩帶兩中心”生態(tài)安全格局。現(xiàn)有生態(tài)源地的輻射面積為4 543.92 km2，達(dá)到研究區(qū)總面積的83.32%。現(xiàn)狀生態(tài)源地輻射未覆蓋區(qū)域的中部與南部區(qū)域作為生態(tài)提升帶，切實(shí)保護(hù)區(qū)域生態(tài)空間。

本文以生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)重要性與生態(tài)敏感性共同確定生態(tài)源地，以隨機(jī)游走與最小成本路徑結(jié)合的電路理論識(shí)別關(guān)鍵生態(tài)廊道與潛在生態(tài)廊道，結(jié)合生態(tài)源地的輻射范圍共同構(gòu)建生態(tài)安全格局，進(jìn)而提出優(yōu)化策略，保障研究區(qū)生態(tài)質(zhì)量，提升居民的居住滿意度，對(duì)生態(tài)宜居城市建設(shè)具有重要參考意義。但受數(shù)據(jù)獲取的限制，本文僅從靜態(tài)視角，識(shí)別生態(tài)源地與生態(tài)廊道，而生態(tài)要素與城市發(fā)展的動(dòng)態(tài)變動(dòng)時(shí)生態(tài)源地和廊道的情況有待進(jìn)一步探討。