謝 婧， 李 文

(東北林業(yè)大學(xué) 園林學(xué)院， 黑龍江 哈爾濱 150040)

在新型城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)下，城市無序蔓延，蠶食周邊空間的自然資源，產(chǎn)生了如生態(tài)斑塊破碎化、生態(tài)效益下降等問題[1]。根據(jù)新版城市綠地分類標(biāo)準(zhǔn)，城鄉(xiāng)交界區(qū)的“其他綠地”已轉(zhuǎn)化為“區(qū)域綠地”，該標(biāo)準(zhǔn)旨在強(qiáng)調(diào)城市邊緣區(qū)生態(tài)要素的整合，改善對長期未受重視的城市建設(shè)范圍外的生態(tài)斑塊規(guī)劃[2]。城鄉(xiāng)生態(tài)空間需進(jìn)行有機(jī)銜接，構(gòu)建與優(yōu)化生態(tài)安全格局是現(xiàn)階段維持區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定的有效途徑，對城鄉(xiāng)生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

生態(tài)安全格局是基于景觀生態(tài)學(xué)原理，通過識別源地、構(gòu)建廊道使各類生態(tài)要素有機(jī)連接起來的網(wǎng)絡(luò)布局模式[3-5]。近年來國內(nèi)外學(xué)者提出多學(xué)科交叉的模型方法，從圖論[6]、拓?fù)鋄7]、電路理論[8]、物種擴(kuò)散[9]等角度出發(fā)構(gòu)建生態(tài)安全格局。源地選擇、阻力面設(shè)置與廊道選址是構(gòu)建生態(tài)安全格局的重要步驟。在源地選擇上，較多學(xué)者應(yīng)用形態(tài)學(xué)空間格局分析[10]、數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)進(jìn)行景觀格局分析[11]、生態(tài)用地重要性評價[12]以及自然保護(hù)地[13]等來進(jìn)行識別。阻力面設(shè)置方面，現(xiàn)有研究大多將環(huán)境破壞現(xiàn)狀[14]、城市人口數(shù)據(jù)[15]等納入阻力因子中并合理分配權(quán)重。廊道選址方面，最小累積阻力模型的應(yīng)用較為成熟[4]，結(jié)合景觀格局分析來共同確定廊道布局[16]，分析計算廊道的適宜建設(shè)寬度等[17]。本研究在借鑒前人成果的基礎(chǔ)上，基于近年土地變化來量化分析城鎮(zhèn)化對生態(tài)環(huán)境的影響，為后續(xù)研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。關(guān)于生態(tài)安全格局的構(gòu)建范圍方面，現(xiàn)有研究多以省市行政區(qū)劃作為研究范圍。在研究尺度上，一些研究側(cè)重于宏觀總體規(guī)劃、大面積景觀要素的評價、對區(qū)域整體生態(tài)建設(shè)方向的把控，具有引導(dǎo)性意義[18]。一些研究從微觀尺度出發(fā)，在綜合考慮空間人流量、興趣點(diǎn)等指標(biāo)的前提下，通過計算進(jìn)行綠道選址[19-20]。本研究側(cè)重于城市與鄉(xiāng)村生態(tài)系統(tǒng)的有機(jī)聯(lián)系，不局限于行政區(qū)劃，因地制宜地根據(jù)城市發(fā)展動向確定研究范圍。

在此背景下，本研究總結(jié)了宏觀與微觀尺度研究特點(diǎn)并進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，在中觀尺度上構(gòu)建哈爾濱城鄉(xiāng)生態(tài)安全格局。行政區(qū)劃與城市人口、經(jīng)濟(jì)水平密切相關(guān)，與生態(tài)規(guī)劃聯(lián)系較少，哈爾濱作為東北地區(qū)核心城市，城鄉(xiāng)全域行政范圍較大，僅以行政區(qū)劃作為研究范圍缺乏足夠的科學(xué)性，且影響到結(jié)論的準(zhǔn)確性與廊道布局細(xì)節(jié)。因此，本研究引入生態(tài)要素耦合的空間觀，結(jié)合景觀生態(tài)學(xué)原理科學(xué)裁切出中觀尺度上的研究范圍，探究哈爾濱市中觀尺度上城鄉(xiāng)空間各類生態(tài)要素的銜接模式與生態(tài)廊道布局的細(xì)節(jié)優(yōu)化措施，旨在實(shí)現(xiàn)城市內(nèi)部與鄉(xiāng)村的生態(tài)系統(tǒng)聯(lián)動，提升區(qū)域生態(tài)效益，為相關(guān)生態(tài)規(guī)劃部門提供決策參考。

1 材料與方法

1.1 研究范圍的確定

哈爾濱市位于黑龍江省南部，是東北地區(qū)工業(yè)發(fā)展重要樞紐[21]，總行政面積約為53 100 km2。根據(jù)《哈爾濱市城市總體規(guī)劃(2010-2020)》，以哈爾濱市主城區(qū)行政區(qū)劃將主要研究范圍進(jìn)行框定(圖1)。根據(jù)景觀生態(tài)學(xué)原理[22]，生態(tài)廊道的分布以兩兩核心斑塊間的高不可替代性的河流廊道和連續(xù)植被帶構(gòu)成，河流廊道對陸地生物遷徙產(chǎn)生阻隔，景觀阻力值相對較高[10,13,17]；結(jié)合劉美[21]，李苗等[23]，李康康[24]的研究，主城區(qū)南部建設(shè)用地近年來擴(kuò)張迅速，論證了哈爾濱市向南部蔓延的城市發(fā)展動向。本研究以重要河流廊道(松花江、阿什河)為邊界，以其與主城區(qū)南部行政區(qū)劃邊界的圍合區(qū)作為中觀尺度下的研究范圍。

圖1 哈爾濱市行政區(qū)劃及研究區(qū)位置

1.2 數(shù)據(jù)來源與預(yù)處理

本研究數(shù)據(jù)包括Landsat5/Landsat8衛(wèi)星在1990，1999，2008，2017年相等間隔的4期影像及數(shù)字高程模型(源自地理空間數(shù)據(jù)云，www.gscloud.cn，分辨率30 m)、《哈爾濱市城市總體規(guī)劃(2010—2020)》(源自哈爾濱規(guī)劃局)、原始矢量數(shù)據(jù)(源自www.openstreetmap.org)。根據(jù)研究需要，將土地類型分為林地、耕地、草地(包括疏林草地)、水域、未利用地和建設(shè)用地6類。結(jié)合解譯結(jié)果與Open Street Map的矢量數(shù)據(jù)，在ArcGIS中提取出2017年松花江和阿什河兩河流廊道的面狀要素，與哈爾濱主城區(qū)的行政區(qū)矢量面進(jìn)行裁切，得出研究區(qū)域的矢量面狀要素，面積約159 820 hm2。

1.3 土地覆被信息提取

1990，1999，2008，2017年4期影像均選自夏季7—9月的無云影像，精度為30 m。在ArcGIS中采用坐標(biāo)系WGS_1984和UTM投影，分別進(jìn)行幾何校正、輻射校正、大氣校正、波段融合，顯示RGB為543假彩色模式，此模式中林地、草地、水域的顯示更為醒目[25]，契合研究需要，便于監(jiān)督分類與最大似然法提取工作的進(jìn)行。通過最大似然監(jiān)督分類法在ENVI中對4期影像進(jìn)行分類，以目視解譯法根據(jù)Google Earth在相應(yīng)4 a的高清歷史影像對數(shù)據(jù)糾錯，每期隨機(jī)生成200個驗(yàn)證樣點(diǎn)，通過ENVI混淆矩陣和精度評價對土地覆被數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，分類精度分別為83.5%，87.0%，89.5%，88.5%，平均精度為87.1%，滿足后續(xù)研究需要。

1.4 基于生態(tài)耦合的生態(tài)安全格局構(gòu)建策略

中觀尺度上，通過分析林地、草地、水域生態(tài)要素在1990—2017年間的耦合模式變化，總結(jié)哈爾濱城鄉(xiāng)空間在城鎮(zhèn)化進(jìn)程中所產(chǎn)生的生態(tài)問題，從而對生態(tài)要素進(jìn)行更科學(xué)的修復(fù)與資源整合，即更具針對性的生態(tài)安全格局構(gòu)建與細(xì)節(jié)優(yōu)化策略。在生態(tài)源地的選擇上應(yīng)避免忽略景觀連通性較差的大面積斑塊，其相對于宏觀尺度格局構(gòu)建更為完善。借鑒微觀尺度的綠道建設(shè)，注重小型斑塊的整合與潛力廊道規(guī)劃，結(jié)合城市用地演變，為未來城鄉(xiāng)生態(tài)建設(shè)提供規(guī)劃參考。生態(tài)廊道與鐵路、高速路和國道的相交處為生態(tài)斷裂點(diǎn)，應(yīng)以建設(shè)天橋、地下通道、環(huán)形綠道等方式維持景觀連通性，提供物種遷徙空間。

1.5 基于MSPA方法的生態(tài)源地的識別與評價

形態(tài)學(xué)空間格局分析法(morphological spatial pattern analysis，MSPA)近年來在源地識別中應(yīng)用廣泛，其從生態(tài)結(jié)構(gòu)連通性入手，基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)原理對柵格圖像進(jìn)行空間格局識別[26]。根據(jù)研究需要，在2017年土地柵格中提取林地、草地、水域作為MSPA分析的前景要素，考慮耕地受人為干擾較強(qiáng)，將耕地、建設(shè)用地與未利用地設(shè)為背景，轉(zhuǎn)換柵格數(shù)據(jù)為tiff格式的二值圖，在Guidos軟件中識別出7種景觀類型：核心區(qū)、橋接區(qū)、島狀斑塊、環(huán)道區(qū)、邊緣區(qū)、支線、孔隙，并計算相關(guān)指數(shù)。

1.6 景觀連通性評價

應(yīng)用Conefor 2.6軟件，輸入斑塊連通距離閾值和連通概率，計算得出斑塊的景觀連通性等指數(shù)。景觀連通性是衡量生態(tài)過程相聯(lián)系程度的重要指標(biāo)，可能連通性指數(shù)(the probability index of connectivity, PC)在現(xiàn)有研究中應(yīng)用較多，其綜合考慮物種遷徙擴(kuò)散的概率，是較為成熟的評價指標(biāo)；可能連通性指數(shù)變化量(the delta values for probability index of connectivity, dPC)常用來反應(yīng)斑塊重要性[27]，公式如下：

(1)

(2)

1.7 阻力面構(gòu)建

斑塊阻力值代表物種擴(kuò)散的困難程度，本研究根據(jù)實(shí)地情況，基于熵值法并結(jié)合楊志廣等[17]研究方法對各土地類型賦值，范圍為1～1 000。生態(tài)源地是物種擴(kuò)散的源頭，極重要核心區(qū)是生態(tài)效益僅次于源地的斑塊，二者均具有保護(hù)生物多樣性的作用，阻力值最小，賦值為1。其余核心區(qū)的阻力值有所增大，但因核心區(qū)具有較高的生態(tài)價值，在整體阻力面中仍屬于低阻力區(qū)[15]。橋接區(qū)促進(jìn)區(qū)域物質(zhì)信息流動，賦值為10～20。島狀斑塊與其他斑塊的連通程度一般，賦值為30。其他草地、林地、水域斑塊由于面積小、連通性差，賦值為80～100。耕地受人為干擾，賦值為300。地形對物種擴(kuò)散產(chǎn)生影響[15]，通過ArcGIS分析得出研究區(qū)的坡度與海拔，賦值范圍為1～1 000。坡度上，根據(jù)寒地物種棲息地特征[28]，地形坡度小于5°時，物種擴(kuò)散自由，賦值為1，當(dāng)坡度大于20°，物種遷徙較困難，賦值為800。海拔上，物種擴(kuò)散難度隨著高程增加而增大。

研究區(qū)景觀要素類型具有較大權(quán)重，坡度次之；研究區(qū)地處東北平原，海拔較低，其阻力值與權(quán)重也相對較小。綜上所述，基于熵值法[29]計算各指標(biāo)的離散程度，得出景觀要素類型、坡度、高程的權(quán)重分別為0.65，0.29，0.06(表1)。

表1 生態(tài)阻力面賦值及權(quán)重

1.8 基于MCR的生態(tài)廊道構(gòu)建與評價

最小累積阻力模型(minimum cumulative resistance model，MCR)是現(xiàn)有廊道識別和生態(tài)安全格局構(gòu)建的有力途徑[26]，該模型計算源點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)所需要克服的最小累積阻力，獲得兩者之間的最小成本路徑，即物種擴(kuò)散與能量流動的最優(yōu)通道，公式如下：

(3)

式中：MCR為最小成本值；Dij表示從原點(diǎn)j到空間單元i的空間距離；Ri表示空間單元i的阻力系數(shù)。

關(guān)于生態(tài)廊道的相對重要性評價，重力模型[15,17]能夠科學(xué)評估生態(tài)源與目標(biāo)之間的相互作用程度；相互作用力值越大，兩者間的生態(tài)廊道在區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)中具有越重要的地位。公式如下：

(4)

式中：Gij代表研究區(qū)域內(nèi)斑塊i與j之間的相互作用力強(qiáng)度；Si為斑塊i的面積；Sj為斑塊j的面積；Pi為斑塊i的阻力值；Pj為斑塊j的阻力值；Lij為斑塊i與斑塊j之間廊道的累積阻力值；Lmin為研究區(qū)域所有廊道的最大累積阻力值。

此外，網(wǎng)絡(luò)閉合指數(shù)(α指數(shù))、網(wǎng)絡(luò)連接度指數(shù)(β指數(shù))、網(wǎng)絡(luò)連通率指數(shù)(γ指數(shù))反映出生態(tài)空間結(jié)構(gòu)中源地與廊道的連接關(guān)系，以及生態(tài)安全格局結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度與生態(tài)效益。指數(shù)與廊道連通性呈正相關(guān)[30]，計算公式如下：

(5)

(6)

(7)

式中：L為生態(tài)廊道數(shù)(個)；V為生態(tài)節(jié)點(diǎn)數(shù)(個)。

1.9 生態(tài)廊道土地組成分析

計算生成的生態(tài)廊道為矢量線，實(shí)際規(guī)劃中的廊道需具備合理建設(shè)寬度，寬度過小則難以提供物種遷徙場所，寬度過大則將涵蓋較多建設(shè)用地。結(jié)合相關(guān)研究[17,31-32]，以60，100 m進(jìn)行廊道緩沖區(qū)分析，得出各寬度廊道內(nèi)的景觀類型及面積，選取適宜寬度作為相關(guān)規(guī)劃的決策參考。

2 結(jié)果與分析

2.1 研究區(qū)域土地利用變化

研究區(qū)在2017年的耕地面積為74 322.30 hm2，約占研究區(qū)域總面積的46.50%，主要分布于鄉(xiāng)村空間，城鄉(xiāng)交錯地區(qū)的部分耕地被新建機(jī)場等建設(shè)用地取代，林地與草地呈破碎狀與建設(shè)用地穿插分布于城市內(nèi)部空間(圖2)。在早期1990年，研究區(qū)各生態(tài)斑塊較為完整，耕地面積占總體的55.78%，主要分布在主城區(qū)外圍及河流水域附近；林地斑塊面積共21 238.70 hm2，呈聚集狀；未利用地面積占總體的10.81%，主要分布于北部松花江沿岸一帶。1999年，建設(shè)用地面積增加至26 973.30 hm2，城市內(nèi)部與城鄉(xiāng)交錯區(qū)建設(shè)用地已銜接；水域面積因水田建設(shè)而有所增加。2008年，建設(shè)用地繼續(xù)擴(kuò)張，城市內(nèi)部修建公園，疏林草地面積占研究區(qū)的9.80%，散點(diǎn)式分布于城市內(nèi)部。到2017年，生境斑塊破碎化加劇，水域與草地斑塊數(shù)量的增值分別613和10 858，亟待修復(fù)與整合(表2)。

表2 研究區(qū)域1990-2017年間各類土地利用變化

圖2 研究區(qū)域1990，1999，2008，2017年4期土地利用類型變化

2.2 生態(tài)耦合時空變化與生態(tài)安全格局構(gòu)建的聯(lián)系

中觀尺度下，生態(tài)要素耦合機(jī)制由大面積鑲嵌轉(zhuǎn)變?yōu)槠扑榛S機(jī)耦合(見圖3)。

(1) 1990年的中心城區(qū)，生態(tài)斑塊布局分散，草地、裸地以及少量水域斑塊穿插分布于建設(shè)用地空隙中。到2017年，中心城區(qū)建設(shè)用地被道路綠地劃分為整齊有序的布局狀態(tài)，早年的大面積草地及未利用地已被喬灌木群落覆蓋，生態(tài)要素更為破碎化。市中心區(qū)生態(tài)安全格局的優(yōu)化應(yīng)避免在廊道緩沖區(qū)內(nèi)進(jìn)行過多工業(yè)建設(shè)，需有機(jī)整合近年新增綠地，改善生態(tài)要素破碎化的耦合狀態(tài)，提升中心城區(qū)的生態(tài)效益。

(2) 1990年的城鄉(xiāng)交錯區(qū)域，耕地的面積比重較大，斑塊耦合較為完整，大面積草地斑塊鑲嵌于耕地斑塊周邊，該區(qū)尚有未整合的林地及裸地。到2017年，城鄉(xiāng)交錯區(qū)用地布局較復(fù)雜，無明確本底，建設(shè)用地與生態(tài)斑塊面積接近，人為規(guī)劃的綠地與防護(hù)林廊道已出現(xiàn)，耕地的破碎度增加，區(qū)域內(nèi)呈現(xiàn)出耕地—林地—草地三者組團(tuán)散布的耦合狀態(tài)。此類地區(qū)應(yīng)重點(diǎn)修復(fù)新增建設(shè)用地附近污染的濕地、秸稈焚燒后的耕地、移栽后的林地等，避免生境破碎度進(jìn)一步增加。

(3) 1990年的鄉(xiāng)村區(qū)域，耕地為該區(qū)本底，建設(shè)用地以居住用地為主，草地與林地斑塊少量鑲嵌于耕地斑塊中。到2017年，鄉(xiāng)村區(qū)域開始出現(xiàn)大型農(nóng)業(yè)設(shè)施，機(jī)場等特殊用地，新建鐵路、高速路切割了該區(qū)原有生境斑塊。鄉(xiāng)村生態(tài)格局優(yōu)化應(yīng)注重對生態(tài)斑塊與重要道路交接處的生態(tài)斷裂點(diǎn)的修復(fù)，通過修筑天橋、地下通道等措施，彌補(bǔ)城市擴(kuò)張造成的鄉(xiāng)村環(huán)境惡化。

2.3 基于MSPA的景觀格局分析

以2017年土地柵格中林地、草地、水域作為前景要素，耕地、建設(shè)用地與未利用地作為背景要素，在Guidos中識別出7種景觀類型：核心區(qū)、橋接區(qū)、島狀斑塊、環(huán)道區(qū)、邊緣區(qū)、支線、孔隙，分析計算各景觀指數(shù)。根據(jù)表3，核心區(qū)面積為11 195.00 hm2，斑塊數(shù)量為8 516個，占景觀要素總面積的22.03%，主要分布于研究區(qū)北部，斑塊的南北連通性較差。橋接區(qū)斑塊數(shù)量較多，為45 208個，斑塊密度大于核心區(qū)，景觀形狀指數(shù)為302.50。島狀斑塊密度較小而數(shù)量較多，斑塊總面積為6 567.29 hm2，占景觀要素總面積的12.92%。邊緣區(qū)與支線的斑塊數(shù)量分別為26 283，41 392個，斑塊破碎度較大?？紫对谘芯繀^(qū)的面積占比最小，為0.70%。

表3 哈爾濱市城鄉(xiāng)生態(tài)耦合不同景觀要素的生態(tài)學(xué)含義及景觀指數(shù)

2.4 景觀連通性評價與生態(tài)源地提取

結(jié)合前人研究[8,10,13,33]，將斑塊連通距離閾值設(shè)為500 m，連通概率為0.5，應(yīng)用Conefor 2.6計算并分級評價，將核心區(qū)分為5級：生態(tài)源地dPC>2，極重要核心區(qū)2>dPC>1，一級核心區(qū)1>dPC>0.1，二級核心區(qū)0.1>dPC>0.01，三級核心區(qū)0.01>dPC。由于橋接區(qū)能夠促進(jìn)區(qū)域物質(zhì)信息流動，島狀斑塊被認(rèn)定為生態(tài)廊道發(fā)展的潛力節(jié)點(diǎn)[33]，因此本研究對橋接區(qū)和大面積島狀斑塊進(jìn)行評價與提取，將橋接區(qū)分為3個等級：一級橋接區(qū)dPC>0.8，二級橋接區(qū)0.8>dPC>0.2，三級橋接區(qū)0.2>dPC。結(jié)合文獻(xiàn)[15,17,33]最終選取dPC>2的15個斑塊作為生態(tài)源地(表4)。

表4 哈爾濱市城鄉(xiāng)生態(tài)耦合核心區(qū)(生態(tài)源地)景觀連通性重要程度排序

2.5 生態(tài)廊道構(gòu)建

基于最小累積阻力模型、15個生態(tài)源地與綜合阻力面，在ArcGIS中計算得出105條生態(tài)廊道。通過重力模型計算源地相互作用矩陣(表5)，結(jié)合楊志廣等[17]，陳德超等[22]研究，相互作用力大于150的廊道為重要廊道，共計42條，其余為一般廊道，共計63條。斑塊3與斑塊7間的相互作用力最大，為1 478 222.0，此兩斑塊間距離較短，物種擴(kuò)散阻力較小，后期規(guī)劃中應(yīng)加強(qiáng)斑塊3與斑塊7間廊道的圍合保護(hù)。

表5 哈爾濱市城鄉(xiāng)生態(tài)耦合基于重力模型構(gòu)建的生態(tài)源地相互作用矩陣

2.6 生態(tài)安全格局優(yōu)化

前期結(jié)果表明，生態(tài)廊道集中于研究區(qū)北部，南部廊道體系連通性較差，結(jié)合楊志廣等[17]在研究區(qū)南部重新選取具重要生態(tài)意義的斑塊，構(gòu)建新的廊道來完善區(qū)域廊道體系。選擇除生態(tài)源地外剩余核心區(qū)中面積較大、連通性較高的斑塊作為補(bǔ)充生態(tài)源地。邊界處核心區(qū)應(yīng)重點(diǎn)考慮，其與內(nèi)部生態(tài)源地建設(shè)廊道后，廊道體系將全面覆蓋研究區(qū)[17]。最終選取11個補(bǔ)充生態(tài)源地，計算得出新增220條規(guī)劃生態(tài)廊道，形成整體安全格局(圖4)。

圖4 研究區(qū)域優(yōu)化后的生態(tài)安全格局

廊道網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相關(guān)指數(shù)反映出廊道體系的連通性。優(yōu)化前的生態(tài)節(jié)點(diǎn)為15，廊道總數(shù)為105，α，β，γ指數(shù)分別為3.64，7.00，2.69；優(yōu)化后的生態(tài)節(jié)點(diǎn)為26，廊道總數(shù)為325，α，β，γ指數(shù)分別為6.38，12.50，4.51，連通性有較大提升，表明廊道結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化，規(guī)劃廊道增強(qiáng)了生態(tài)安全格局的穩(wěn)定性。

2.7 生態(tài)廊道緩沖區(qū)分析

為保證生態(tài)安全格局建設(shè)的可行性，生態(tài)廊道應(yīng)設(shè)置緩沖區(qū)。基于前期研究分別設(shè)置緩沖區(qū)寬度為60，100 m并進(jìn)行計算，得出各要素面積比例(表6)。寬度為60 m時，林地與草地為主要景觀類型，共占廊道總面積約65%，水域?qū)τ陉懙匚锓N遷徙具有阻隔作用，后期的廊道建設(shè)應(yīng)適當(dāng)繞開水域與建設(shè)用地。當(dāng)寬度增至100 m，林地與草地仍為主要景觀類型，但面積占比有所下降，建設(shè)用地面積增加。因此，生態(tài)廊道的建設(shè)寬度以60 m較為適宜，規(guī)劃中應(yīng)注重防護(hù)林帶的補(bǔ)植和對疏林草地的保護(hù)，維持區(qū)域景觀的連通性。

表6 研究區(qū)生態(tài)廊道的景觀構(gòu)成及面積比例

2.8 生態(tài)斷裂點(diǎn)修復(fù)及核密度分析

在生態(tài)安全格局的優(yōu)化中，生態(tài)斷裂點(diǎn)的存在不容忽視[13]，本研究通過Open Street Map與QGIS獲取了研究區(qū)域的矢量路網(wǎng)，在ArcGIS中將其與生態(tài)廊道進(jìn)行疊加，得出生態(tài)斷裂點(diǎn)510個。其中，一級斷裂點(diǎn)為生態(tài)廊道與鐵路的交匯點(diǎn)，共計188個；二級斷裂點(diǎn)為生態(tài)廊道與高速路的交匯點(diǎn)，共計198個；三級斷裂點(diǎn)為生態(tài)廊道與國道的交匯點(diǎn)，共計124個(圖5)。較多生態(tài)斷裂點(diǎn)集中于生態(tài)廊道與京哈線、哈長線和綏滿高速路的交點(diǎn)，在生態(tài)保護(hù)工作中應(yīng)修建通道為物種擴(kuò)散提供條件。

圖5 研究區(qū)域重要道路與生態(tài)斷裂點(diǎn)分布

核密度分析可以反應(yīng)出生態(tài)安全格局在未來的發(fā)展趨勢[33]，本研究通過ArcGIS對生態(tài)廊道體系進(jìn)行核密度分析(圖6)。核密度較高區(qū)域位于研究區(qū)北部，向西部略有延伸，表明廊道的發(fā)展動向?yàn)樗苫ń恿骼鹊酪晕鞯牡貐^(qū)，在今后的規(guī)劃中應(yīng)注重沿江區(qū)的生態(tài)保護(hù)，禁止隨意開發(fā)破壞。核密度低區(qū)域生態(tài)廊道分布較少，應(yīng)注重增補(bǔ)生態(tài)棲息地，維持區(qū)域生態(tài)安全格局穩(wěn)定。

圖6 研究區(qū)域生態(tài)廊道核密度分級評價

3 結(jié) 論

中觀尺度的生態(tài)安全格局融合宏觀與微觀尺度的優(yōu)勢，在總體把控布局的同時優(yōu)化細(xì)節(jié)。本研究從中觀尺度入手，探究近30 a研究區(qū)土地利用變化，結(jié)合圖示框架總結(jié)城鄉(xiāng)不同空間中，不同生態(tài)要素耦合機(jī)制的變化規(guī)律。基于形態(tài)學(xué)空間格局分析法與景觀連通性識別出生態(tài)源地，通過最小累積阻力模型識別出潛在生態(tài)廊道。基于重力模型與相關(guān)網(wǎng)絡(luò)指數(shù)進(jìn)行廊道評價，并根據(jù)生態(tài)斷裂點(diǎn)并提出保護(hù)措施，通過核密度分析對廊道發(fā)展趨勢進(jìn)行預(yù)測，提出相關(guān)建設(shè)意見。本研究因地制宜地根據(jù)城市發(fā)展動向科學(xué)性確定研究范圍，在城鄉(xiāng)不同空間生態(tài)要素耦合模式的演變分析方面進(jìn)行一定的創(chuàng)新。

(1) 研究區(qū)城鄉(xiāng)空間在城鎮(zhèn)化進(jìn)程中，生態(tài)斑塊趨于破碎化，表現(xiàn)為面積減小，邊緣趨于規(guī)則。生態(tài)要素的耦合機(jī)制由整體鑲嵌演變?yōu)槠扑榛碾S機(jī)分布，城鄉(xiāng)交錯處生態(tài)破壞較為嚴(yán)重，建設(shè)用地擴(kuò)張對區(qū)域景觀連通產(chǎn)生阻隔。生態(tài)安全格局的構(gòu)建與優(yōu)化應(yīng)因地制宜，如市中心廊道緩沖區(qū)內(nèi)破碎生態(tài)斑塊的修補(bǔ)整合、城鄉(xiāng)交錯處廊道緩沖區(qū)內(nèi)受人為干擾生態(tài)斑塊的保護(hù)與圍合、鄉(xiāng)村區(qū)域廊道緩沖區(qū)內(nèi)生態(tài)斷裂點(diǎn)的修復(fù)連通等。

(2) 研究區(qū)原生態(tài)源地為15個，重要廊道共42條，一般廊道共63條，主要分布于研究區(qū)北部。東南部廊道存在連通水平不均、缺乏閉合環(huán)路等問題，通過計算補(bǔ)充了11個生態(tài)源地與220條規(guī)劃廊道，廊道的適宜建設(shè)寬度為60 m。生態(tài)斷裂點(diǎn)以廊道與京哈線、哈長線和綏滿高速路的交點(diǎn)居多，可建設(shè)綠道天橋等立體結(jié)構(gòu)進(jìn)行連通。優(yōu)化后的生態(tài)安全格局能夠提高區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)能量流動與生物多樣性。

本研究基于中觀尺度的生態(tài)安全格局構(gòu)建與優(yōu)化仍處于嘗試探索階段，旨在探究有針對性的城鄉(xiāng)空間生態(tài)規(guī)劃策略，研究存在一些不足。首先，源地選擇上沒有綜合考慮區(qū)域物種生存規(guī)律；其次，在阻力面構(gòu)建中，缺乏對人口遷移相關(guān)因素的考慮。希望在未來的實(shí)踐中能夠繼續(xù)完善，為哈爾濱城鄉(xiāng)空間綠色建設(shè)提供更科學(xué)的生態(tài)安全格局構(gòu)建與優(yōu)化策略。