基于鲁棒模型的生态空间网络稳定性研究——以株洲市茶陵县为例

摘要

我国社会经济的快速发展使得自然灾害频发、环境污染加剧、建设用无序扩张，阻断了生物迁徙廊道，加速物种栖息地的消失，最终导致生物多样性降低，影响生态系统稳定性，不利于区域可持续发展。党的十八大赋予了我国“生态文明”建设更丰富的内涵，新的生态文明观以及生态保护红线划定方案，均提出了系统性进行生态保护的要求。生态空间网络通过生态廊道将各生态斑块、生态节点等景观生态要素连接成为有机整体，从整体上保护或恢复生境的连续性，维持区域生物多样性，保障区域生态安全，是系统性进行区域生态保护的重要方式。本研究株洲市茶陵县为研究对象，以地理学、景观生态学和系统科学等多学科理论为基础，将景观指数、Arcgis技术和鲁棒模型等多方法相结合，以生态空间网络构建和稳定性评价为重点，把握影响生态空间网络稳定性的关键因素，结合生态保护红线划定数据，提出区域生态保护的差异化管理策略，为系统性生态保护提供一种有效途径，为生态保护红线的后续管理工作提供一定的理论指导，为同类县域生态空间网络稳定性研究提供案例参。　　本研究以茶陵县土地利用规划、林地保护利用规划、生态保护红线划定等数据库为基础，以生态空间网络稳定性为切入点，基于地理学、景观生态学、系统科学、图论等多学科理论，借助Arcgis、Fragstats、Pajek、R软件等软件平台，运用景观指数分析法、Arcgis空间叠加分析法、鲁棒模型等方法，构建茶陵县生态空间网络，并以此为基础，通过研究不同破坏情景下鲁棒性指标的动态变化特征来评价生态空间网络的稳定性。研究结果表明：（1）重要度高的节点是维持生态空间网络稳定性的关键；（2）节点数量决定了网络的复杂性，很大程度上影响着生态空间网络稳定性——当网络93个节点的失效比例在26%以内时，生态空间网络稳定性较高；节点失效比例在64%-92%之间时，生态空间网络处于极其不稳定状态；当节点失效比例超过92%时，生态空间网络将处于瘫痪状态。在节点综合重要度评价和网络稳定性评价结果基础上，结合茶陵县生态保护红线划定方案，制定个别保护、一般保护、广泛保护3种重点保护区筛选策略，依据筛选策略提出了禁止开发、限制开发、引导开发3种差异化的管理策略。

目录

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第一章 绪论

1.1研究背景

1.2国内外研究现状

1.2.1生态空间网络的识别

1.2.2生态空间网络的构建及评价方法

1.2.3生态空间网络稳定性研究现状

1.2.4研究述评

1.3研究目的与意义

1.3.1研究目的

1.3.2研究意义

1.4研究内容

1.4.1研究内容

1.4.2技术路线

1.5研究重点与创新点

1.5.1研究重点

1.5.2创新点

第二章 理论基础与技术方法

2.1理论基础

2.1.1景观生态学理论

2.1.2景观图论

2.1.3复杂网络理论

2.2相关概念

2.2.1生态空间网络

2.2.2生态源地

2.2.3鲁棒性（Robust）

2.3技术方法

2.3.1景观指数分析法

2.3.2最小成本路径模型

2.3.3鲁棒模型

2.4数据来源与处理

第三章 茶陵县生态空间网络稳定性评价

3.1区域概况

3.1.1自然地理概况

3.1.2社会经济概况

3.2粒度识别

3.2.2粒度选取

3.2.3景观指数选取

3.2.4最佳粒度分析

3.3生态空间网络构建

3.3.1生态源地识别

3.3.2景观阻力面构建

3.3.3生态廊道构建

3.4节点综合重要度评价

3.4.1拓扑网络提取

3.4.2节点综合重要度评价模型构建

3.4.3节点综合重要度评价结果

3.5稳定性评价

3.5.1稳定性衡量指标

3.5.3不同破坏情景下网络稳定性分析

3.6结论

第四章 生态空间网络稳定性评价结果的规划应用

4.1茶陵县生态保护红线划定简介

4.1.1生态保护红线体系构成

4.1.2生态保护红线划定情况

4.2重点保护区域筛选

4.2.1节点分布特征

4.2.2筛选策略制定

4.2.3重点区域划分

4.3区域差异化管理策略

4.3.1禁止开发策略

4.3.2限制开发策略

4.3.3引导开发策略

第五章 结论与讨论

5.1结论

5.2讨论

参考文献

附录

附录1 Pajek网络节点和边的导入代码

附录2 网络节点中心计算结果

附录3 各节点对应的生态功能重要性等级

附录4 各节点对应的区域景观类型

附录5 节点综合重要度评价结果

附录6 人类活动干扰范围内的节点分布

攻读学位期间主要成果

致谢