景观生态安全格局的构建

景观生态安全格局的构建

随着城市化和经济全球化的浪潮，人与自然的矛盾变得越来越尖锐，导致了一系列全球环境问题。生态环境越来越受人们的影响。这是当前城市竞争中最基本的因素，也是吸引人口、物流和现金流的关键。城市生态安全格局(EcologicalSecurityPattern)是维系城市生态环境和自然生命支持系统的关键性格局。它维护城市生态系统结构和过程健康与完整,维护区域与城市生态安全,是实现精明保护与精明增长的刚性格局,也是城市及其居民持续地获得综合生态系统服务和健康生态环境的基本保障。生态网络及相关分析技术的研究已取得不少成果,如何在城市规划中运用生态网络分析方法建立城市发展的景观生态安全格局需要进行深入的研究。1研究区自然、产业、城市三大生态系统的自然和生态网络本研究区域为宁波市北仑滨海新区,位于浙江省陆地的最东端,东北入大海,与舟山群岛毗邻,西南连宁波市鄞州区,向南贯接象山港,属低山丘陵区,山脉走向从最高峰的太白山向东南延伸到峙头山,丘陵起伏。范围包括现春晓镇、梅山保税区和白峰镇上阳片区及郭巨片区。陆域上丘陵平原相间,山峦起伏,平原广阔,河网交叉,山海延绵,既有江南水乡风光之美,又有东海岸山海兼备的地理优势,具有良好的自然生态基底(图1)。2008年国务院批准设立宁波梅山保税港区,这是继上海洋山、天津东疆、大连大窑湾、海南洋浦之后的中国第五个保税港区。伴随国家级梅山保税港区的建设和北仑“南片区”的加速发展,该区域发展成为生态型国际化滨海新区已提上日程。因此,必须以生态学理念建设城市,体现自然、产业、城市三大生态系统之间的协调,遵循节约集约利用土地、资源循环利用、优先保护环境的原则,体现城市与山水、绿地的交融,突出滨海田园城市风貌和生态宜居的城市环境。基于研究目的,通过对研究区土地利用现状图和土地利用规划图的比对,立足于长远,并通过遥感影像纠正,得到各种土地利用类型的空间分布图。对生态网络连接进行定量分析与评价,弄清哪些连接最有可能是潜在的生物物种迁移扩散廊道,从而对这些廊道加以重点建设与保护。本次研究即基于斑块间的距离,充分考虑斑块的异质性及其景观阻力(landscapeimpedance)构建其潜在的生态廊道,在此基础上分析研究区的生态节点,从而构建生态网络和景观结构(图2)。2在最短路径上分析生态走廊时2.1可达性函数最短路径功能是用来计算并显示从目标点到源的最短路径或最小成本路径,该路径是生物物种迁移与扩散的最佳路径(图3),可以有效避免外界的各种干扰,利用这一函数可以找到基于可通达性考虑得到最好的路线。2.2空间生态网络构建基于生态空间理论,源是景观中促进景观过程发展的景观组分,具有一定的空间拓展性和连续性。因此,从景观生态功能角度考虑,选择水域和较大空间规模的林地核心斑块,作为生态“源地”,在实现上,依靠GIS技术的空间分析功能,将林地和水体斑块提取出来。研究区域背山面海,山脉林立,本次生态网络构建的宗旨是重视自然景观,充分利用区域的山脉和水系,重视区域内山水景观与水系的分布,以山为源,以河为汇。因此在生态源地的选择上,以区域内山体为主,根据地理位置的邻近性和斑块对生物多样性保护的重要性程度及其空间分布格局,共分为11个生态源地(图4)。2.3cost景观模型潜在的生态网络是由源或目标的质量、源与目标之间不同土地利用类型的景观阻力决定的,不同生态源地之间景观流的空间运行要克服一定的阻力才能实现。在此,我们用耗费值来形容这种阻力,意味着源景观流运行时,景观生态功能必然要随距离而衰减,对不同的土地利用类型其耗费不同。根据不同用地类型生态价值,根据Costanza等人(1997)对全球森林、湖、河和农田生态系统的服务功能价值进行的评估,并结合经验,赋予每块用地景观阻力值(即Cost值)。在ArcGIS中将各景观类型图层,添加cost属性字段,根据表1分别赋值。然后通过矢量转栅格命令转换为栅格数据,进行加权叠加运算来修正耗费成本图,进而生成下垫面耗费成本图(图5)。2.4生态廊道的概念廊道是指不同于周围景观基质的线状或带状景观要素,而生态廊道是指具有保护生物多样性、过滤污染物、防止水土流失、防风固沙、调控洪水等生态服务功能的廊道类型。美国保护管理协会(ConservationManagementInstitute,USA)从生物保护的角度出发,将生态廊道定义为“供野生动物使用的狭带状植被,通常能促进两地间生物因素的运动”。建立生态廊道是景观生态规划的重要方法,廊道的构建可以增强景观组分之间的联系和防护功能,其连通性是衡量廊道结构的基本指标。按照生态廊道的主要结构与功能,可将其分为线状生态廊道、带状生态廊道和河流廊道三种类型。廊道是景观结构中相当特殊的元素,可同时起着分割与联系的功能。廊道有无断开是确定信道与屏障功能效率的重要因素。廊道效益由中心向外逐步衰减,遵循距离衰减规律。基于廊道的连通度以及功能随着与节点距离增加而衰减的特性,用最小耗费距离模型,得到研究区城市生态功能网络的廊道结构(图6)。3规划与生态网络和景观结构3.1生态节点的确定生态节点是在一定景观介质表面上,为景观流运行最低耗费路径和最大耗费路径的交点,是生态廊道的交接点。生态节点的建设将有效提高区域景观整体的连通程度,促进生态功能的健康循环。因此,生态节点的构建,有助于增加景观生态网络的连通性,对维持景观生态功能健康发展有重要的意义。将廊道之间的重要交点选出,即为生态节点,与廊道一起构成研究区的生态网络。本次景观格局的研究重点基于当地的山水格局,基于保护山体、建设水系的宗旨,在得到的生态廊道基础上通过定性分析,将形成的生态廊道分为一级廊道、二级廊道。上文已经提到,生态节点为廊道之间的交接点,因此节点等级的划分与廊道等级密不可分。本次研究将生态节点共划分为三个等级(图7):一级生态节点:一级廊道与一级廊道的交点;二级生态节点:一级廊道与二级廊道的交点;三级生态节点:二级廊道与二级廊道的交点;不同等级的生态节点与生态廊道共同构成研究区的生态网络。3.2景观结构的布局与对策北仑滨海新区的景观结构规划以生态网络为基础,以保护和维持生态环境为出发点,充分保留当地的山水格局,将河流和绿化带与丰富的自然水体和海域有机结合,基于生态城市建设的宗旨,依照建设持续型城市、流动型城市、生态型城市的要求,形成与自然相融合的“清水绕城、绿脉渗透”的总体格局。结合研究区的山水布局,基于前面得到的生态网络结构,规划形成:“工”行走廊、山海叠韵、水环串珠的景观结构(图8)。“工”行走廊:由三条一级生态廊道构成,为研究区北部的山脉走廊;春晓镇、向阳片区、郭巨片区和梅山沿海绿脉及之间的海域共同构成的滨海风光走廊;上阳镇中心的山体、梅山东北山体以及之间的河流廊道构成的对景走廊,将上面两条走廊有机相连。山海叠韵:研究区北部山脉极富生态韵律特征,山脊线由东北至西南呈现由小到大的五个波浪形态,山体向南的渗透以及海面景观向北的蔓延形成了别具特色的山海相叠、相互呼应的景观形态,山海一体,海天同色。水环串珠:研究区水网密集,水系蜿蜒成蛛网形态,梅山岛中间水系与沿河绿化构成与对景走廊相对的环状形态,沿该水环的三个一级生态节点,和与其相对的对景走廊北部的一级生态节点点缀其中,点线结合,形成串珠形态。节点与廊道的生态建设和修复可采用以下对策(表2):重要节点和廊道沿线改变利用方式,建设城市公园或绿带;实在无法改变的,可暂时保留现状,未来进行生态修复。4生态廊道建设生态网络分析是景观生态规划的重要方法,也是解决当前人类活动带来的景观破碎化与众多生态环境问题的重要措施。虽然目前北仑滨海新区自然条件极为优越,但仍然存在应该建设廊道而被建设用地所取代的现象,因此生态廊道建设至关重要,