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生态网络约束下的城市扩展动态分析与模拟

刘栩成  
【摘要】:改革开发以来中国的城市化率不断提升,城市用地范围也不断扩张,城市的发展带来了一系列的生态问题,生态用地不断被侵占,生态系统完整性遭到破坏,严重影响了区域的可持续发展。在此背景下,城市扩展模拟研究可以为城市空间的有序扩展提供引导,而在城市扩展模拟中加入生态约束因子,则能为生态保护与城市发展的协调提供有益参考。以往的城市扩展模拟研究虽然有考虑生态因子的约束作用,但缺少对生态连接性保护的考虑,而生态连接性对于区域景观功能的发挥、区域生态安全的维持具有重要意义,而建立生态源地之间的生态连接,构建完整的生态网络是保护区域生态连接性的主要手段。本文以广州市增城区为研究区,在生态用地质量评价的基础上提取生态源,以最小阻力路径的方法提取生态廊道,构建区域生态网络;以保护生态网络作为约束条件,用最小累积阻力模型(MCR)模型进行不同规模下的城市空间扩展模拟,并将模拟结果与其他城市扩展方案进行对比。主要研究结论如下:(1)增城区最主要的土地利用类型为林地,其次是耕地;以林地和草地作为生态用地,增城区的生态用地在景观组成中具有明显的优势地位,破碎化程度和受人类开发建设活动干扰程度较低;建设用地在近十年经历了快速增长,城市扩展以边缘式扩展为主。(2)结合生态用地质量评价和增城区的森林公园、湿地公园规划成果,选取增城区的40处生态用地作为生态源地;采用最小累积路径识别方法构建生态源地间的生态廊道共78条,在廊道交汇处设置生态节点22个,完成生态网络构建;基于图论法对生态网络的连接重要性进行评价,结果显示连接重要性高的生态源地数量较少,主要为中部和北部的大型森林公园或自然林地斑块,连接重要性高的廊道同样数量较少,以中短距离廊道为主。(3)以生态网络中的生态源地、生态廊道和踏脚石斑块作为最小累积阻力模型中的“源”,并根据连接重要性对扩展“源”进行分级;根据每一个空间单元到“源”的距离判定城市用地向往扩张的阻力,以此划定城市扩展空间。结果表明:初期建设用地增长十分集中地分布在南部的新塘镇和石滩镇,随着增长规模扩大,新增建设用地集中分布在中部的中新镇和荔城街道,生态网络约束下的城市扩展空间呈现明显的组团式分布格局。(4)与考虑生态网络约束的城市扩展方案相比,无生态网络约束下的城市扩展主要依靠现有建设用地边缘进行布局,呈现明显的蔓延式分布特征,同时对关键的生态源地和生态廊道形成的干扰更强;考虑了生态网络约束作用的城市扩展方案能较好地保护生态网络的完整性,更有利于研究区生态环境的保护。


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