哈尔滨中心城区生态网络分析及其景观生态格局优化研究

发布时间：2018-11-06 07:54

【摘要】：当前,我国正在经历快速城市化过程,农业人口不断向城市转移,城市的数量和规模都在不断的增长及扩张,同时也出现了一系列城市生态环境问题,生态环境整体功能下降,生态不断恶化,已成为阻碍人类生存和经济社会可持续发展进程中的主要问题之一。景观生态格局能够反映区域景观的生态过程,不同景观生态格局具有改善生态环境或使生态环境退化的不确定性。不合理的景观生态格局会引发如环境污染、气候变暖、城市洪灾等诸多问题。基于景观生态学“斑块-廊道-基质”理论,科学识别研究区生态源、生态廊道、生态节点和生态基质,构建城市生态网络空间,基于此,优化城市景观生态格局,实现调节和改善城市生态环境,提升生态环境功能的连续性和完整性,这是解决问题的有效途径。从生态过程来研究景观格局的优化问题是一个新的、颇有前景的研究方向。然而,目前这方面的研究有一定难度并且研究缺少可靠的方法手段。面对城市建设用地布局的高连通性与生态网络空间的低连接度的空间结构现状,以增强城市生态用地网络化为目标的城市景观生态格局规划是对传统城市生态规划的有效补充,本研究旨在完成城市生态网络的分析与评价,构建生态功能完整、生态网络连通的城市景观生态格局。本文以哈尔滨市中心城区为研究区,对城市生态网络进行空间上的分析与评价,在此基础上,对构成城市生态网络的“生态源-生态廊道-生态节点-生态基质”各个组成要素的空间格局进行优化。弥补以往学者多凭经验分析哈尔滨市生态网络现状、定性提出规划对策的不足之处,采用定量和定性分析方法,基于景观生态学“斑块-廊道-基质”理论,科学识别研究区生态源、生态廊道、生态节点和生态基质,构建城市生态网络空间,分析城市生态网络空间连接度强弱分布情况,进而找出优化重点,对研究区生态源地-生态廊道-生态节点-生态基质构成的生态网络的数量和空间格局进行优化,应用GIS技术和CA-Marcov模型实现基于生态网络要素的景观生态格局优化,构建生态网络连通、生态功能完整的理想景观生态格局,提高城市景观生态系统的功能连接度和结构连接度,强化生态源地、生态廊道和生态节点间的空间联系,进而维持景观生态格局稳定发展。研究成果为中小尺度的生态环境保护和城市规划提供科学依据和理论指导。主要研究内容与成果如下:本文运用空间属性指标——生态源地形状指数、生态源度数或生态节点度数以及γ、β、α指数,在研究区范围内,通过对生态源地、生态廊道和生态节点等生态网络要素进行空间评价,实现了城市生态网络空间可视性表达,解决了评价指标与城市生态网络空间不匹配的问题,突破了已有研究仅用一个指标对城市进行整体评价无法进行可视化表达的弊端。本文以哈尔滨市城市总体规划(2011-2020年)相关数据为数据源,运用累积耗费距离模型,科学识别研究区的生态源、生态廊道和生态节点等城市生态网络构成要素,构建基于三者关系构成的城市生态用地空间连接度评价基础模型,在此基础上,通过计算各个生态源形状指数、生态源度数或生态节点度数以及各类生态廊道的γ、β、α指数,对研究区生态网络空间连接度进行评价,利用自然裂点法对研究区生态源、生态廊道与生态节点进行分级,系统的分析其空间上连接度的强弱分布情况及作用。评价结果显示:各类生态源地形状简单化,生态廊道连接度强弱呈现不均衡空间分布;绿地生态源与外界联系密切,风景名胜区生态源与外界联系缺乏;部分林地生态源与草地生态源被生态廊道穿过数量较多,风景名胜生态源被生态廊道穿过数量较少;各类生态源中均存在没有生态廊道穿过的现象,周边地区穿过生态源或生态节点的生态廊道数目稀少;生态空间结构中北部与西南部生态廊道连接度较差,东部生态廊道连接度处于中等水平,中部个别生态廊道连接度较好。本文对运用ArcGIS技术分别提取出发生转出用地类型空间分布情况和发生转入用地类型空间分布情况,进而分析生态用地空间变化情况。结果显示:1995-2014年研究区生态用地数量总体呈下降趋势,交通用地是侵占生态用地的主要用地类型,表明20年间哈尔滨市城市交通发展较为迅速,生态用地向各类用地转出面积大小依次是交通用地、生活用地、农业用地、生产用地。在此基础上,运用CA-Marcov模型对2030年各类用地进行空间模拟,结果显示:2030年研究区生态基质中生产用地、生活用地、农业用地和交通用地面积与2014年相比,除农业用地面积减少外,其它用地面积呈现不同程度的增加,可见在转移趋势不变的背景下,未来生态用地面积将不断增加,生态建设不断加强。本文从改变以往侧重宏观大区域的研究尺度,以中小尺度的哈尔滨市中心城区为例,基于生态源地形状指数、生态源度数或生态节点度数以及Y、B、α空间属性因子,利用CA-Marcov模型,运用GIS技术平台,对研究区范围内的生态源地、生态廊道、生态节点所构成的生态网络以及由其他各头景观要素组成的生态基质在数量和空间上进行模拟,实现研究区景观生态网络的功能连接度优化和结构连接度优化。结果显示:优化后的生态源地在东西方向与南北方向形成集中连片态势,大型生态源地间彼此连接程度较高;大型生态源之间,以及大型生态源与小型生态源之间构成大型生态廊道,是研究区内主要生态廊道网络;研究区小型生态源之间构成小型生态廊道,是研究区内次要生态廊道网络;研究区周边及研究区中心处60%的区域为生态节点盲区,应加强生态节点盲区生态建设;新增加的大部分生态用地,主要集中分布在水域生态源地周边,还有部分分布在绿地生态源地和风景区生态源地周边,其余少量新增加的生态用地零星分布在林地生态源地周边。本文在构建景观生态格局中镶嵌城市建设用地,改变传统在城市开发中保留一定生态用地的布局,从系统角度,构建了城市生态—镶嵌空间布局模式。这种模式改进了传统城市规划理念中过于追求空间形态而忽视生态流动、过于追求土地经济价值而忽视生态价值,尤其对城市建成区的生态要素的水平流动和垂直流动考虑不足,常常以几何构图阻断自然过程的弊端,改变了城市建设用地布局的高连通性与生态网络空间的低连接度的空间结构现状。城市生态—镶嵌空间布局模式丰富了景观生态学和城市规划学交叉性内容,也是对城市规划学科一定程度上在理论和实践上的补充,为编制城市总体规划和改善区域生态环境提供科学依据和实践参考。本文基于研究区的景观生态格局的优化结果,构建哈尔滨市中心城区理想的景观生态格局,并从总体层面和控制性层面两个层面初步架构了景观生态格局规划体系,在此基础上,对哈尔滨市中心城区景观生态格局提出相应的规划管控策略,为哈尔滨市编制城市总体规划和控制性详细规划提供科学依据。
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【学位授予单位】：东北农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU984.115

【参考文献】