武汉市城市森林生态网络多目标规划研究

摘要

城市化的快速发展,造成了资源紧张、生态环境破坏等诸多城市问题,尤其是森林景观的破碎化严重制约了区域的可持续发展。结构功能完善的城市森林生态网络能够发挥生态、环境、社会等多种功能,在土地资源十分有限的城市实现生态保护与经济开发之间的平衡,促进人与自然的可持续发展。如何构建多功能整合的城市森林生态网络成为亟待解决的重要问题。
　　本研究以武汉市为例,应用景观生态学理论方法及RS、GIS技术,对武汉市城市森林生态网络的多目标整合规划展开了探索研究。通过武汉市的主要功能需求分析,确定生物多样性保护、水环境保护、城市森林游憩服务为规划目标。以功能目标为导向构建了单一目标的生态网络,并将单一目标的网络规划方案进行叠加整合,形成武汉市综合多功能的城市森林生态网络规划方案。主要研究结果如下:
　　(1)以黄鼬、白冠长尾雉和乌鸫为代理目标物种,集成应用多标准生境分析、最小费用路径分析构建了单一目标物种的理想保护网络。并进一步应用核密度分析规划了整体生物多样性保护的优先网络。理想网络构型中黄鼬的生境斑块共195个、面积560.66km2,潜在廊道数量为3125条,总长达4021.58km;白冠长尾雉的生境斑块250个、面积560.65km2,潜在廊道3970条,长度总计4711.5km;乌鸫的生境斑块627个、面积632.96km2,共有9287条潜在廊道,总长度为7403.58km。在现有的城市森林斑块中,有将近一半面积的城市森林需要作为生境斑块予以保护。三个物种的生境均集中分布于北部、东北部的山区、南部的山岗丘陵一带以及武汉市各森林公园等地,但在主城区基本没有分布,在近郊也只有零星分布。三者的廊道分布状况也相似,基本分布在郊区,以北部、东南部、西南部的潜在廊道密度较大。最终经核密度分析,整合构建整体生物多样性保护的优先网络。整体网络表现为环形与树枝状结合的形态,在外环线附近形成一个大的环形,而在环形外部则主要是树枝状的廊道连接生境斑块。大环形的潜在利用率较高,是生物多样性保护网络建设的重中之重。
　　(2)通过缓冲区分析结合土地利用类型规划了武汉市主要水资源的保护廊道。规划后水环境保护廊道的总体建设情况得到了较大改善。10km2的水资源的保护廊道面积达10617.98hm2,占理想构型的面积比例达45.91％;1-10km2的水资源保护廊道面积达5870.15hm2,面积建设比例为57.87％;0.2-1km2的水资源保护廊道建设面积达831.94hm2,占理想构型面积的29.83％;总体水环境保护廊道建设面积比例达48.03％,以林地作为廊道的主要构成类型。其中对河流保护廊道进行了重点规划建设,长江和汉江的保护廊道建设率达60％以上,其余的滠水、倒水、举水、金水、东荆河、通顺河、沙河等主要河流的廊道建设率达80％以上。
　　(3)基于城市森林游憩过程的源、汇分析,构建最小费用路径模型,规划了武汉市城市森林自驾游网络。廊道总长度达888.91km,其布局以外环线和中环线形成两个明显的环形,与放射状的对外公路、城市主干道一起形成有效连通城区内外的绿色通道网络。通过游憩资源及其环境背景分析确定了自行车游憩廊道的选线。规划建设4条自行车游憩廊道,总计110.78km。即常青——柏泉农场,全长23.56km:沌口——九真山森林公园,全长31.44kmm;光谷——龙泉山风景旅游区,全长25.04km:环东湖风景区自行车道,全长30.74km。
　　(4)将单一目标网络规划方案进行叠加整合,形成复杂强壮网络构型,实现多功能目标的集成。生物多样性保护和水环境保护网络可以相互促进,而游憩网络则需采取积极措施降低人类干扰,与其他功能取得协调。通过武汉市的实例研究,探索了生态网络单目标规划及网络多功能整合的实现途径,为武汉市的生态建设提供了科学决策依据,也为其他城市的森林生态网络规划建设提供了实例参考。

目录

摘要

Abstract

1 前言

1.1 研究背景与意义

1.2 文献综述

1.2.1 生态网络研究进展

1.2.2 城市森林研究概况

1.2.3 森林生态网络研究进展

1.3 研究内容与技术路线

1.3.1 研究内容

1.3.2 研究技术路线

2 研究地点概况

2.1 研究范围

2.2 自然条件

2.3 社会经济条件

2.4 武汉市城市森林建设概况

3 研究方法

3.1 武汉市城市森林生态网络功能定位

3.2 数据资料收集与处理

3.2.1 数据资料来源

3.2.2 遥感影像处理解译

3.3 生物多样性保护网络构建

3.3.1 目标物种选择

3.3.2 生境分析及"源"的确定

3.3.3 基于最小费用路径的潜在廊道识别

3.3.4 基于核密度分析的网络优先性评估

3.4 水环境保护廊道构建

3.5 城市森林游憩网络构建

4 结果与分析

4.1 武汉市域景观总体特征分析

4.2 生物多样性保护网络规划

4.2.1 生境"源"斑块分析

4.2.2 基于潜在廊道的理想网络构建

4.2.3 优先保护网络构建

4.3 水环境保护廊道规划

4.4 城市森林游憩网络规划

4.5 多目标网络整合与优化

5 结论与讨论

5.1 主要研究结论

5.2 讨论

5.2.1 研究创新点

5.2.2 研究局限与不足

5.2.3 研究展望

参考文献

致谢

附录