基于形態(tài)學(xué)空間格局分析法的城市綠色基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)格局優(yōu)化
——以合肥市為例

汪勇政,李久林,顧康康,陸 林

1 安徽師范大學(xué)地理與旅游學(xué)院/旅游發(fā)展與規(guī)劃研究中心, 蕪湖 241002 2 安徽建筑大學(xué)建筑與規(guī)劃學(xué)院/安徽省城鎮(zhèn)化發(fā)展研究中心, 合肥 230022

城市綠色基礎(chǔ)設(shè)施(Urban Green Infrastructure,UGI)的概念最早出現(xiàn)在1994年美國佛羅里達(dá)州的土地保護(hù)報(bào)告中[1],其所強(qiáng)調(diào)的是城市自然景觀與資源保護(hù),主要由綠道、雨水花園、植被、濕地、森林等多要素組成的一個(gè)密切聯(lián)系的城市綠色網(wǎng)絡(luò)空間,是維系城市人居安全的重要支撐系統(tǒng)。然而隨著氣候變化和城市建設(shè)的快速蔓延,地區(qū)UGI格局呈現(xiàn)出破碎化的孤立狀態(tài),導(dǎo)致了城市熱島加劇、內(nèi)澇嚴(yán)重、洪澇頻發(fā)、空氣質(zhì)量惡化、生物多樣性降低等一系列生態(tài)問題[2—4],嚴(yán)重威脅到城市人居安全,隨著近年來對生態(tài)文明的不斷倡議,重構(gòu)UGI格局已成為緩解城市生態(tài)問題,促進(jìn)城市自然空間連通,提升城市綜合魅力的重要舉措[5]。

隨著人們對于生態(tài)環(huán)境保護(hù)意識日趨強(qiáng)烈,環(huán)境品質(zhì)逐漸成為城市吸聚力的重要?jiǎng)恿碓?此時(shí)期的UGI網(wǎng)絡(luò)格局,逐漸成為城市資金投放、人才引進(jìn)、以及城市形象塑造等的重要標(biāo)準(zhǔn)之一,并促進(jìn)城市經(jīng)濟(jì)增長、效率提高以及地位上升,是當(dāng)代城市經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要增長趨向[6—8]。城市擁有密集的建成環(huán)境,UGI有助于疏解城市緊密空間,并為現(xiàn)有建成環(huán)境提供休息、游憩場所[9],然而如何有效識別對整體格局影響較大的重要生態(tài)斑塊,并基于斑塊提取構(gòu)建UGI網(wǎng)絡(luò)格局,已然成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn),其構(gòu)建方法主要包括GIS分層疊加法[10—11]、圖論法[12]、形態(tài)空間模式分析[13—16]以及電路理論模型[17—19]。既有的UGI網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法多是直接按照斑塊面積提取生態(tài)斑塊、依據(jù)地形自然條件構(gòu)建阻力面,未考慮到不同斑塊的生態(tài)質(zhì)量差異性以及經(jīng)濟(jì)社會(huì)與自然生態(tài)多重因素對生態(tài)質(zhì)量的復(fù)合影響。而形態(tài)學(xué)空間格局分析法(MSPA,Morphological Spatial Pattern Analysis)是基于腐蝕、膨脹、開啟、閉合等數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)原理對柵格圖像的空間格局進(jìn)行度量、識別和分割的一種圖像處理方法[20],歐盟科學(xué)中心用于森林格局、生物保護(hù)研究的主要方法,從像元的層面上識別重要斑塊和廊道,強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)性連接。電路理論模型則是將電子隨機(jī)遷移的特性應(yīng)用于景觀生態(tài)學(xué)領(lǐng)域,可有效模擬生態(tài)流隨機(jī)蔓延過程,并具有十分顯著的擬合性[21]。綜上,研究首先基于形態(tài)學(xué)進(jìn)行用地要素識別,再進(jìn)一步從斑塊面積規(guī)模限定提取生態(tài)源地；在阻力面構(gòu)建中,本研究首先對區(qū)域生境質(zhì)量進(jìn)行分析,再以自然地理因素(坡度)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素(夜間燈光數(shù)據(jù))進(jìn)行阻力面校正,從而構(gòu)建綜合阻力面；最后基于電路理論識別廊道并構(gòu)建UGI網(wǎng)絡(luò)。鑒于以上探討,基于現(xiàn)有建成環(huán)境,通過“MSPA——CIRCUIT”構(gòu)建UGI網(wǎng)絡(luò),利用形態(tài)空間模式分析識別重要綠色基礎(chǔ)設(shè)施,模擬在建成環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)路徑,對于UGI網(wǎng)絡(luò)格局構(gòu)建與優(yōu)化具有十分重要的意義,在一定程度上提高了源地、廊道、障礙點(diǎn)識別的準(zhǔn)確性,能夠有效提高對區(qū)域UGI的系統(tǒng)性綜合分析。

合肥市生態(tài)條件良好,全市處于發(fā)展的高速時(shí)期,如何協(xié)調(diào)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)保護(hù)之間的矛盾是當(dāng)前面臨的重要問題。本研究根據(jù)遙感圖像解譯土地利用類型,采用MSPA方法,識別出研究區(qū)核心景觀要素作為合肥市生態(tài)源地,基于InVEST模型構(gòu)建景觀阻力面,利用電路理論模型構(gòu)建UGI網(wǎng)絡(luò)格局并識別生態(tài)夾點(diǎn)、障礙點(diǎn)以及劃分改善區(qū),針對改善區(qū)提出對區(qū)域生態(tài)保護(hù)管理和構(gòu)建生態(tài)空間網(wǎng)絡(luò)建議。以期為合肥市國土空間規(guī)劃、生態(tài)空間構(gòu)建和生態(tài)保護(hù)紅線管控提供有效支撐,也為類似區(qū)域生態(tài)空間網(wǎng)絡(luò)研究提供參考和示范。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)域

合肥,安徽省省會(huì),國土總面積11445.1km2(圖1)。合肥地處江淮之中,城市緣水而起、因水而興,南有巢湖、北有董鋪水庫與大房郢水庫,形成南北兩個(gè)生態(tài)扇面；市域東側(cè)有公安山、浮槎山、銀屏山等,西側(cè)有紫蓬山,南側(cè)有牛王寨、冶父山、霧頂山等；良好的生態(tài)本底能夠保護(hù)合肥市生態(tài)環(huán)境,弘揚(yáng)水綠交融的生態(tài)空間。但經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展,生態(tài)問題日益突出,景觀斑塊破碎化嚴(yán)重、生態(tài)廊道連接較弱。近年來,合肥城市綜合競爭力快速提升,綜合性國家科學(xué)中心、長三角城市群副中心城市等國家戰(zhàn)略定位促進(jìn)了城市規(guī)模快速擴(kuò)張。城市快速發(fā)展引發(fā)人地關(guān)系不斷發(fā)生劇烈變化,給城市的持續(xù)健康發(fā)展帶來嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。在轉(zhuǎn)型發(fā)展背景下,城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量成為高質(zhì)量發(fā)展重要支撐,構(gòu)建合肥市UGI網(wǎng)絡(luò)對于國土整治和優(yōu)化國土空間格局,改善合肥市人居環(huán)境,吸引創(chuàng)新要素集聚,提升國土魅力空間等都具有重要作用。

圖1 研究區(qū)概況

1.2 數(shù)據(jù)來源

本研究主要依據(jù)Landsat8 OLI-TIRS衛(wèi)星數(shù)字產(chǎn)品,下載的合肥市2018年5月30號的空間分辨率30m×30m遙感影像,并對研究區(qū)域土地利用類型進(jìn)行解譯。

阻力面構(gòu)建中所使用的30m分辨率DEM數(shù)據(jù)來源于地理空間數(shù)據(jù)云GDEMDEM空間數(shù)據(jù)集(http://gscloud.cn)；夜間燈光數(shù)據(jù)來源于資源環(huán)境云平臺(http://resdc.cn),基于數(shù)據(jù)的可獲得性,本研究夜間燈光數(shù)據(jù)采用2018年VIIRS數(shù)據(jù)。

2 研究方法說明

2.1 基于MSPA的生態(tài)源地識別

MSPA是基于土地利用劃分景觀類別的方法[22]。分析過程中選取具有良好生態(tài)服務(wù)功能的用地類別作為“前景”,本文具體包括林地、草地、水體[23]。MSPA對于景觀的研究尺度十分敏感,合理選擇MSPA的像元大小與邊緣寬度值方能得到對生態(tài)過程的正確解釋,為此根據(jù)已有對于研究區(qū)整體景觀生態(tài)格局的分析以及國內(nèi)外對于MSPA的相關(guān)參數(shù)設(shè)置[24—26]。首先將合肥市30m×30m的土地利用類型柵格圖轉(zhuǎn)換為前景與后景的二元圖像,再使用Guidos Toolbox軟件將其處理為7類景觀要素(表1、圖2)。

表1 MSPA景觀類型及其占比

MSPA景觀分類中核心區(qū)多為大面積林地、水體等自然生態(tài)良好的區(qū)域,是UGI網(wǎng)絡(luò)中重要的生態(tài)服務(wù)來源,因此將“核心區(qū)”用地作為UGI的組成要素,得到的生態(tài)資源面積占市域面積的54.46%。并進(jìn)一步限定面積大于1km2的斑塊作為生態(tài)源地,提取到市域范圍內(nèi)生態(tài)源地共120個(gè)(圖2),總面積達(dá)1439.5km2,占市域總面積的12.58%。生態(tài)源地主要由水體與山脈組成,包括巢湖、大房郢水庫、董鋪水庫、紫蓬山、牛王寨、冶父山、霧頂山、浮槎山、公安山以及銀屏山等。生態(tài)源地在空間上呈現(xiàn)出較為分散狀態(tài),南部生態(tài)源地較北部相對集中,最大的生態(tài)源地為位于城市中部的巢湖,使得合肥大湖名城的氣質(zhì)名副其實(shí)。

圖2 MSPA景觀分類與UGI生態(tài)源

2.2 基于生境質(zhì)量的阻力面

根據(jù)研究區(qū)內(nèi)各類型用地的生境質(zhì)量構(gòu)建阻力面,能夠較好地反映不同用地之間的差異,也能在一定程度上描述同種類型用地在不同環(huán)境中的差異。

使用InVEST模型中Habitat Quality模塊對研究區(qū)生態(tài)進(jìn)行評估,模型最終會(huì)輸出0—1之間的質(zhì)量得分值來表征生境質(zhì)量。結(jié)合已有研究[27—29],生態(tài)阻力面的設(shè)定不僅僅需要考慮土地覆被類型,還要關(guān)注自然地形條件以及人工干擾強(qiáng)度對生態(tài)流動(dòng)的阻力差異,因此本文再使用夜間燈光數(shù)據(jù)與坡度數(shù)據(jù)作為校正因子(圖3)根據(jù)公式(1)進(jìn)行校正,得到本研究最終使用的電導(dǎo)面(圖4)。

圖3 校正因子

R=R0×Sper×OLS

(1)

式中,R為研究區(qū)每個(gè)柵格校正后的最終電阻值,R0為生境質(zhì)量倒數(shù)構(gòu)建的初始電阻值,Sper為百分比坡度,OLS為歸一化夜間燈光指數(shù)。

據(jù)圖4看,電導(dǎo)面中電阻值較大的區(qū)域主要表現(xiàn)在中心城區(qū)及下屬各縣城的城市建成區(qū)范圍內(nèi),且不難看出中心城區(qū)呈現(xiàn)出指狀放射式發(fā)展態(tài)勢。

圖4 阻力面

2.3 基于電路理論的城市綠色基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

電路理論中將動(dòng)植物的運(yùn)動(dòng)和基因流類比為電流,將阻力面定義為電阻面；電子在電路中的移動(dòng)受電阻的干擾,低電阻區(qū)域電子移動(dòng)通暢,則該區(qū)域累積電流值越高,電路網(wǎng)絡(luò)連通性較好；反之亦反。根據(jù)電子在電路中隨機(jī)游走的特性使用不同計(jì)算方式,評估多種分散路徑在網(wǎng)絡(luò)中的表現(xiàn)。

本研究基于電路理論使用Circuitscape軟件與Linkage Mapper工具進(jìn)行模擬。Circuitscape軟件提供了四種計(jì)算方式,其中“All-to-one”(多對一模式)主要用于重要生態(tài)斑塊的識別,“Pairwise”(成對模式)主要用于廊道的識別。研究選取“All-to-one”(多對一模式)與“Pairwise”(成對模式)進(jìn)行生態(tài)源地間的連通性模擬。使用Linkage Mapper工具構(gòu)建UGI網(wǎng)絡(luò),并使用Barrier Mapper工具設(shè)定搜索半徑為300m進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)中障礙點(diǎn)的識別。

3 結(jié)果分析

3.1 重要生態(tài)源地的空間特征

在多對一模式中,Circuitscape將一個(gè)節(jié)點(diǎn)接地,其余所有節(jié)點(diǎn)注入1A電流,對每個(gè)節(jié)點(diǎn)依次重復(fù)此過程,生成電流累積圖,如圖5所示。研究區(qū)域平均電流值為609A,可以發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)生態(tài)斑塊累積電流值較低。最高電流累積值為7850A,出現(xiàn)在巢湖,面積達(dá)796km2。提取出研究區(qū)內(nèi)相對電流值較高的斑塊,識別出圖5中一級重要斑塊面積達(dá)1443.3km2,二級斑塊面積452.6km2,三級斑塊面積56.5km2,三個(gè)等級斑塊的總面積占研究區(qū)總面積的17.06%,三個(gè)等級的斑塊對UGI網(wǎng)絡(luò)的連通性奠定了重要基礎(chǔ)。

圖5 多對一模擬結(jié)果及重要斑塊分布

市域內(nèi)的斑塊除巢湖外,面積均較小且分散,形成以巢湖為中心的斑塊分布。從行政區(qū)劃上看,縣級巢湖市由于占據(jù)了巢湖大部分水域面積,成為市域內(nèi)擁有綠色基礎(chǔ)設(shè)施面積最大的行政單元；其次為廬江縣,廬江縣域北部有巢湖,中部有冶父山、黃陂湖,西部有牛王寨,南部有霧頂山,山脈水系縱橫,生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)固；而主城區(qū)內(nèi)的瑤海區(qū),UGI斑塊分布為零,現(xiàn)狀最為缺乏,主要源于早期合肥市在該區(qū)域的發(fā)展定位中以重工業(yè)和高耗能產(chǎn)業(yè)為主,亟待進(jìn)行壞境整治與生態(tài)恢復(fù)。整體而言,市域南部UGI斑塊集中,北部稀缺,表明合肥市南部城市綠色基礎(chǔ)設(shè)施質(zhì)量明顯好于北部地區(qū),南北差異顯著。

3.2 重要生態(tài)走廊的空間特征

在成對模式下,對所有節(jié)點(diǎn)進(jìn)行成對處理,依次使每對中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)連接到1A電流,而另一個(gè)節(jié)點(diǎn)接地。對所有成對節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行迭代計(jì)算生成有效電流圖6。成對模式下能夠映射網(wǎng)絡(luò)中連通性較好的走廊,廊道中電流值最高為465.07A,主要分布在南部廬江縣的冶父山與黃陂湖之間、北部肥東縣的江淮分水嶺途經(jīng)之處,兩處在網(wǎng)絡(luò)連接中起到重要作用。其余生態(tài)斑塊密集之處,廊道出現(xiàn)的數(shù)量也越多,網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系越強(qiáng)。

對累積電流值進(jìn)行分類,提取大于20A的較高部分作為研究區(qū)域UGI網(wǎng)絡(luò)中的廊道構(gòu)成,其空間分布如圖6。其中重要廊道面積2445.7km2,次要廊道面積1996.7km2,廊道總面積占研究區(qū)總面積的38.8%。

從圖6可以發(fā)現(xiàn),廊道主要在主城區(qū)以外蔓延,這與主城區(qū)內(nèi)城市化特征顯著,建設(shè)用地密集,各類生產(chǎn)活動(dòng)使得人工干擾強(qiáng)度較大,與自然環(huán)境產(chǎn)生較大沖突,導(dǎo)致生態(tài)斑塊稀少。而廊道的走勢可近似看作沿市域范圍的環(huán)狀分布,這與近年來合肥環(huán)形放射式空間拓展模式基本吻合,生態(tài)廊道形成天然綠環(huán),對于市域UGI網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建與維護(hù)具有明確的指向性意義。市域東南部廊道最為密集,西部肥西縣以北廊道最為薄弱,這表明在下一步生態(tài)維護(hù)的同時(shí),應(yīng)以生態(tài)薄弱地區(qū)為抓手,重點(diǎn)恢復(fù),從而提升UGI網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性。

3.3 障礙點(diǎn)的空間特征

障礙點(diǎn)是因?yàn)樽韪袅松鷳B(tài)系統(tǒng)中信息傳遞而被定義的,主要出現(xiàn)在物種或基因移動(dòng)的廊道內(nèi)。基于電路理論使用Linkage Mapper工具內(nèi)的成對算法進(jìn)行障礙點(diǎn)分析,識別出研究區(qū)障礙點(diǎn)共62處(圖7),總面積達(dá)615.6km2,占研究區(qū)總面積的5.38%。其中面積大于1km2的障礙點(diǎn)共有52個(gè),占障礙點(diǎn)總數(shù)的83.9%,成為未來區(qū)域網(wǎng)絡(luò)連通性改善的重點(diǎn)區(qū)域。障礙點(diǎn)的顏色深淺表征了障礙點(diǎn)的阻力值高低,顏色越深的障礙點(diǎn),阻力值越高,修復(fù)越難越大。以平均阻力值分類,低于平均阻力值的障礙點(diǎn)面積占障礙點(diǎn)總面積的71.1%,表明區(qū)域內(nèi)大部分障礙點(diǎn)被修復(fù)的可能性大。

圖7中編號13的障礙點(diǎn)面積最大,達(dá)96.2km2,該障礙點(diǎn)的東南即為董鋪水庫與大房郢水庫,障礙點(diǎn)13以西是合肥新橋機(jī)場。但該障礙點(diǎn)的整體阻力與障礙6、11、15、57等相較而言偏低,因此可以判斷該處障礙修復(fù)難度較低,但由于面積覆蓋區(qū)域大而修復(fù)周期較長。

研究區(qū)內(nèi)的障礙點(diǎn)多分布在生態(tài)源地邊緣或生態(tài)走廊內(nèi),通過圖7中與影像圖的對比可以發(fā)現(xiàn),大部分的障礙點(diǎn)為建設(shè)用地與道路用地,個(gè)別障礙點(diǎn)出現(xiàn)在山脈邊緣,如市域南部冶父山山脈,出現(xiàn)多處小面積的障礙點(diǎn)。同時(shí)可以發(fā)現(xiàn)面積較大的障礙多出現(xiàn)在自然與人工生態(tài)系統(tǒng)交融的區(qū)域；而面積相對小的障礙多出現(xiàn)在人為活動(dòng)頻繁的區(qū)域,多為城鎮(zhèn)居民點(diǎn)用地,這些區(qū)域內(nèi)生態(tài)走廊本身就比較短而窄,隨著障礙點(diǎn)的阻力值升高,可能直接切斷生態(tài)走廊。因此,障礙點(diǎn)的改善與修復(fù)是UGI網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化關(guān)注的重點(diǎn)。

圖7 障礙點(diǎn)的空間分布

4 城市綠色基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)格局優(yōu)化路徑

4.1 斑塊與廊道的生態(tài)保護(hù)與質(zhì)量提升

UGI格局優(yōu)化結(jié)構(gòu)最直接的顯性表征即生態(tài)斑塊數(shù)量與面積的增加、生態(tài)廊道的拓展、障礙點(diǎn)的減少。基于Circuitscape多對一模式識別出的重要生態(tài)斑塊,在Linkage Mapper中進(jìn)行UGI網(wǎng)絡(luò)廊道優(yōu)化的研究。據(jù)分析,合肥市現(xiàn)有重要生態(tài)走廊72條,最長的廊道達(dá)34.9km；因環(huán)境質(zhì)量改善可能出現(xiàn)的潛在走廊有11條(圖8),這種潛在廊道對于UGI網(wǎng)絡(luò)之間的連接起到重要促進(jìn)作用。

圖8 廊道優(yōu)化結(jié)構(gòu)

廊道的分布集中在三個(gè)區(qū)域:巢湖東北、巢湖西北、市域南部。巢湖東北部區(qū)域廊道主要以浮槎山、公安山為中心連接周邊斑塊,巢湖西北區(qū)域以董鋪水庫、紫蓬山山脈為中心連接區(qū)域UGI斑塊,市域南部則是主要連接廬江縣域內(nèi)的山脈水系。各區(qū)域內(nèi)的廊道連接自成體系,未形成整體的網(wǎng)絡(luò)連接。

在保護(hù)和提升UGI網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性和連通度的過程中,應(yīng)當(dāng)首先明確對于生態(tài)斑塊即生態(tài)源地的保護(hù),諸如浮槎山、公安山、紫蓬山這類天然生境質(zhì)量較好的生態(tài)源地,必須嚴(yán)格執(zhí)行生態(tài)保育措施,以生態(tài)保護(hù)為前提,加強(qiáng)生境系統(tǒng)的保護(hù)與維護(hù),實(shí)施退耕還林、封山育林等生態(tài)保護(hù)工程,提高森林覆蓋率。在經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中切忌城市性建設(shè)痕跡過重,充分發(fā)揮資源優(yōu)勢,大力生態(tài)林果產(chǎn)業(yè)和旅游度假休閑產(chǎn)業(yè),立足于生態(tài)優(yōu)先前提下推動(dòng)片區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

生態(tài)廊道的維護(hù)著眼于兩個(gè)方面,其一,節(jié)點(diǎn)的數(shù)量和質(zhì)量是保障廊道形成的基礎(chǔ),因此,廊道尤其潛在廊道的形成必須依賴于生態(tài)源地的不斷增多和品質(zhì)的提升；其二,就其本身而言,盡量拓寬廊道寬度以提升對網(wǎng)絡(luò)連通性的貢獻(xiàn),開展廊道周邊的復(fù)綠工程建設(shè)。對于本項(xiàng)研究,在保護(hù)UGI網(wǎng)絡(luò)中生態(tài)斑塊的基礎(chǔ)上,除了要恢復(fù)障礙點(diǎn)的生態(tài)以外,還需構(gòu)建并優(yōu)化UGI網(wǎng)絡(luò),形成環(huán)網(wǎng)狀的布局。即以巢湖為市域UGI核心,重點(diǎn)修復(fù)市域東部與西部的廊道連接,將廬江縣內(nèi)的綠色基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)連接至巢湖并入市域UGI網(wǎng)絡(luò),增加合肥綠色基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)的連接效率與穩(wěn)定性。

4.2 基于障礙點(diǎn)分析的改善區(qū)劃分

通過對UGI網(wǎng)絡(luò)中的障礙分析,識別市域內(nèi)生態(tài)優(yōu)先改善區(qū)的范圍(圖9),能夠較為清晰地指明下一步生態(tài)工作的重點(diǎn)。根據(jù)障礙分析的結(jié)果,劃分為兩級改善區(qū)與保護(hù)區(qū),其中一級改善區(qū)615.6km2、二級改善區(qū)1818.3km2,保護(hù)區(qū)即為一級重要斑塊。一二級改善區(qū)主要分布在生態(tài)斑塊之間的廊道連接處,一級改善區(qū)的改善要求最為迫切,一旦措施顯著改善效果亦最為明顯,該區(qū)域內(nèi)的生態(tài)恢復(fù)能夠直接提升UGI網(wǎng)絡(luò)整體的連接效率。二級改善區(qū)的面積分布廣,對區(qū)域的改善成效相對緩慢,因而是一項(xiàng)需要長期的改善與維護(hù)的工作。作為一級重要斑塊的保護(hù)區(qū)是區(qū)域基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)形成的基石。

圖9 改善區(qū)范圍

5 結(jié)論與討論

5.1 結(jié)論

根據(jù)MSPA進(jìn)行UGI網(wǎng)絡(luò)生態(tài)源的提取,再根據(jù)電路理論進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建以及廊道中關(guān)鍵點(diǎn)的識別,得出以下結(jié)論:

(1)合肥市域范圍內(nèi)生態(tài)源地共120個(gè),主要分布在市域山脈內(nèi),總面積達(dá)1439.5km2,占市域12.58%；重要廊道面積2445.7km2,次要廊道面積1996.7km2,廊道總面積占研究區(qū)的38.8%；識別出障礙點(diǎn)共62處,總面積達(dá)615.6km2,占研究區(qū)總面積的5.38%。

(2)根據(jù)電路理論進(jìn)行廊道的優(yōu)化,合肥市現(xiàn)有重要生態(tài)走廊72條,潛在走廊11條；呈現(xiàn)區(qū)域局部集中、整體分散的空間分布格局;對斑塊和廊道的修復(fù)能夠顯著提升市域UGI網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和連接效率。

(3)障礙分析是UGI網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的重點(diǎn)內(nèi)容,根據(jù)障礙點(diǎn)的阻力值,劃分為一級改善區(qū)、二級改善區(qū)與保護(hù)區(qū),一級改善區(qū)615.6km2、二級改善區(qū)1818.3km2;改善區(qū)的劃分對于合肥市UGI的時(shí)序性建設(shè)具有重要意義。

5.2 討論

本次UGI網(wǎng)絡(luò)格局優(yōu)化研究主要是從生態(tài)保護(hù)單向維度關(guān)注了生態(tài)保護(hù)發(fā)展的多樣性和可持續(xù)性。MSPA可應(yīng)用于在復(fù)雜生態(tài)環(huán)境為生態(tài)景觀恢復(fù)和區(qū)域生態(tài)廊道管理提供參考。然而,本次研究也有一些不足之處。首先,在合肥市UGI網(wǎng)絡(luò)格局的建設(shè)中沒有考慮特定物種對生態(tài)廊道寬度的敏感性,生態(tài)走廊的寬度也應(yīng)該是大型物種未來需要考慮的因素之一。其次,沒有及時(shí)分析區(qū)域景觀格局和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的變化對生態(tài)廊道的影響。合肥市的生態(tài)景觀和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能隨著時(shí)間的推移發(fā)生了顯著變化,研究它們的變化趨勢,可以為生態(tài)恢復(fù)或生態(tài)廊道建設(shè)提供重要參考。第三,雖然基于INVEST模型的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能被納入生態(tài)阻力面的構(gòu)建中,但仍有一些社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素沒有被納入，未來的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)研究應(yīng)充分考慮自然和社會(huì)因素的影響。

在經(jīng)濟(jì)發(fā)展新常態(tài)背景下,以合肥為代表的新興崛起的特大城市面臨高質(zhì)量發(fā)展的轉(zhuǎn)型要求,契合時(shí)代特征的UGI將成為新時(shí)代城市綜合競爭力角逐的重要資源和國土魅力展示的核心空間,以UGI為基礎(chǔ)支撐的國土空間整治和布局優(yōu)化將進(jìn)一步支撐人地系統(tǒng)新階段城市的可持續(xù)發(fā)展。未來應(yīng)在科學(xué)識別城鄉(xiāng)生態(tài)資源的基礎(chǔ)上,突破生態(tài)資源保護(hù)與城鄉(xiāng)建設(shè)發(fā)展的空間分割劃界,關(guān)注新的生產(chǎn)、生活方式引領(lǐng)下下,UGI與城鄉(xiāng)發(fā)展的互動(dòng)融合與可持續(xù)利用。

在新發(fā)展理念引導(dǎo)下,UGI已成為吸引創(chuàng)新要素集聚的主要空間資本,新的產(chǎn)業(yè)路徑和新的利用方式將促進(jìn)人口、土地與生態(tài)等要素不斷融合、重組,城鄉(xiāng)新的功能空間與利用形式不斷涌現(xiàn)。近年來,合肥以“大湖名城、創(chuàng)新高地”為城市名片,以打造綜合性國家科學(xué)中心為契機(jī),在“綠色發(fā)展、美麗巢湖”的戰(zhàn)略引領(lǐng)下,充分依托巢湖核心生態(tài)與文化資源,提出環(huán)巢湖綠色發(fā)展區(qū)和巢湖北岸科技創(chuàng)新走廊發(fā)展戰(zhàn)略。通過科學(xué)識別核心生態(tài)資源,強(qiáng)化巢湖生態(tài)環(huán)境治理,構(gòu)筑區(qū)域“藍(lán)綠交織”生態(tài)網(wǎng)絡(luò)等一系列重要舉措,各類發(fā)展要素不斷積聚發(fā)展,創(chuàng)新發(fā)展“孵化器”效應(yīng)初顯。另一方面,隨著中國進(jìn)入大眾休閑時(shí)代,UGI 已成為城市居民休閑游憩的主要承載空間,以環(huán)巢湖國家旅游休閑區(qū)為標(biāo)志性的都市“鄉(xiāng)土-生態(tài)”空間[30]被不斷(再)生產(chǎn),文化—游憩—生態(tài)的融合發(fā)展提升了UGI的復(fù)合價(jià)值,增進(jìn)了地方人口福祉,賦予了UGI更為豐富的時(shí)代內(nèi)涵。