張孟楠，徐磊，張長春

(河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 國土資源學(xué)院, 河北 保定 071001)

在以生態(tài)文明建設(shè)為目標(biāo)的戰(zhàn)略背景下，如何解決生態(tài)安全問題成為學(xué)術(shù)界乃至國家和社會關(guān)注的熱點。合理構(gòu)建生態(tài)安全格局能夠?qū)ι鷳B(tài)過程進(jìn)行積極調(diào)控，是系統(tǒng)解決生態(tài)安全問題，引導(dǎo)生態(tài)空間健康的重要手段，是提升人類福祉和實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的橋接點[1-3]。

20世紀(jì)90年代，俞孔堅以生物多樣性保護(hù)為目標(biāo)提出景觀生態(tài)安全格局構(gòu)建，極大促進(jìn)生態(tài)安全格局理論與方法研究[4]。在研究尺度方面，涵蓋了全國、城市群、省域、市域和縣域的多尺度研究區(qū)[5-9]。此外，根據(jù)不同類型區(qū)域自身環(huán)境特征，形成了山地型城市、山水型城市、海島型城市、煤炭資源型城市、平原地區(qū)、農(nóng)牧交錯帶以及流域等不同地形特征的生態(tài)安全格局構(gòu)建方法[10-16]。當(dāng)前主流的生態(tài)安全格局構(gòu)建模式是“生態(tài)源地-生態(tài)阻力面-生態(tài)廊道”的組合模式。生態(tài)源地識別多基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需、生態(tài)保護(hù)紅線、生態(tài)重要性-敏感性-連通性等方面展開[17-18]；阻力面的構(gòu)建是提取生態(tài)廊道的基礎(chǔ)，修正基本阻力面成為近年來構(gòu)建生態(tài)阻力面的核心環(huán)節(jié)和重要趨勢[19]；在構(gòu)建生態(tài)廊道方面，多采用最小累積阻力模型、電路理論、重力模型等方法[14-15，20]。電路理論的連接度模型考慮到物種在景觀中遷移擴散的隨機性，比較符合物種運動的真實情況，因此本研究通過電路理論分析生態(tài)廊道。

目前生態(tài)安全格局已從最初的定性定量分析研究，發(fā)展到生態(tài)空間修復(fù)、目標(biāo)優(yōu)化、動態(tài)格局模擬等方面[21]。部分學(xué)者通過構(gòu)建生態(tài)安全格局后進(jìn)行土地利用變化模擬，將生態(tài)安全格局作為土地利用變化的限制條件，探索未來土地利用變化對生態(tài)發(fā)展構(gòu)成的威脅，以明確未來生態(tài)保護(hù)方向，為土地管理和規(guī)劃提供參考和借鑒[22]。常用的模擬土地利用變化的模型有CA-Markov模型、CLUE-S模型、FLUS模型等。PLUS模型是新近提出的土地利用模擬模型，具有強大的數(shù)據(jù)挖掘能力和更好地模擬土地利用斑塊級變化的能力[23]。

基于此，研究通過InVEST模型、MCR模型、電路理論等構(gòu)建京津冀地區(qū)生態(tài)安全格局，基于Markov模型預(yù)測未來土地利用數(shù)量需求，利用PLUS模型以生態(tài)安全格局為限制區(qū)域模擬2030年京津冀地區(qū)土地利用空間格局，從動態(tài)變化視角探索建設(shè)用地空間擴展方向，識別國土空間生態(tài)保護(hù)預(yù)警點，為京津冀地區(qū)國土空間規(guī)劃和生態(tài)安全一體化建設(shè)提供科學(xué)參考。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

京津冀位于環(huán)渤海地區(qū)和東北亞的核心重要區(qū)域，總面積達(dá)到21.6萬km2，由北京、天津以及河北省的石家莊、保定、唐山、廊坊、秦皇島、張家口、承德、邢臺、邯鄲、衡水、滄州11個地級市組成。地勢西北高、東南低，有高原、山地、丘陵、盆地、平原等復(fù)雜多樣的地貌，燕山山脈自東向西連接由北向南的太行山山脈，形成一段弧形山脈。截至2020年，京津冀GDP達(dá)到86 393.23億元，占全國GDP的8.5%。但區(qū)域內(nèi)部經(jīng)濟差異明顯，次級中心城市發(fā)展相對滯后，縣域發(fā)展分散。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，生態(tài)脆弱性愈加明顯，生態(tài)空間破碎化，生態(tài)系統(tǒng)退化等問題突出。

1.2 數(shù)據(jù)來源

京津冀地區(qū)土地利用數(shù)據(jù)和GDP空間分布公里網(wǎng)格數(shù)據(jù)來自中國科學(xué)院資源環(huán)境與數(shù)據(jù)中心。植被凈初級生產(chǎn)力(NPP)數(shù)據(jù)和夜間燈光數(shù)據(jù)(NPP-VIIRS)均來源于美國國家海洋和大氣管理局。NPP數(shù)據(jù)通過MRT拼接，ArcGIS裁剪處理得到；NPP-VIIRS數(shù)據(jù)在ArcGIS中經(jīng)過去異常值和負(fù)值修正處理得到。土壤數(shù)據(jù)來自世界土壤數(shù)據(jù)庫(WHSD)。DEM數(shù)據(jù)來源于地理空間數(shù)據(jù)云平臺，分辨率為30 m×30 m，坡度數(shù)據(jù)是基于DEM在ArcGIS空間分析中處理得到。各級道路數(shù)據(jù)來源于高德地圖，包括國道、省道、高速公路和城市道路等。POI數(shù)據(jù)(火車站、汽車站和機場等)來源于北京大學(xué)開放研究數(shù)據(jù)平臺。道路數(shù)據(jù)和POI數(shù)據(jù)均通過歐氏距離進(jìn)行可達(dá)性分析。人口數(shù)據(jù)來源于WorldPop(https://www.worldpop.org/)，分辨率為1 km。將所有空間數(shù)據(jù)重采樣成500 m分辨率，并統(tǒng)一為 Albers 等積圓錐投影。

2 研究方法

2.1 生態(tài)安全格局構(gòu)建

2.1.1 生態(tài)源地識別 生態(tài)源地是維持生態(tài)系統(tǒng)健康發(fā)展的重要生境斑塊[24]。本研究基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的生態(tài)重要性評價，選取京津冀地區(qū)水土保持、生物多樣性保護(hù)、水源涵養(yǎng)和氣候調(diào)節(jié)4類功能作為評價因子，見表1。通過自然斷點法將評價結(jié)果等權(quán)疊加，選取重要性等級高的區(qū)域作為生態(tài)源地。

(1)生物多樣性保護(hù)。生境質(zhì)量是指生態(tài)系統(tǒng)能夠為物種生存提供適宜條件的潛在能力，一般用來評估生物多樣性[25]。通過InVEST模型的生境質(zhì)量模塊(Habitat Quality)評價京津冀地區(qū)生物多樣性保護(hù)功能。具體計算公式如下：

(1)

式中：Qxj為地類j中柵格x的生境質(zhì)量指數(shù)，取值范圍為[0，1]；Hj為地類j的生境適宜性；k為半飽和常數(shù)，即退化度最大值的一半；Z為模型默認(rèn)參數(shù)；Dxj為地類j中柵格x的生境退化度。

(2)固碳釋氧。固碳釋氧是生態(tài)系統(tǒng)通過光合作用吸收大氣中的二氧化碳，并將其固定在植被、凋落物、根系和土壤的過程，具有氣候調(diào)節(jié)能力[26]。通過InVEST模型的碳固持模塊(Carbon storage)估算京津冀地區(qū)固碳釋氧服務(wù)功能，所需數(shù)據(jù)包括土地利用數(shù)據(jù)和地上生物量、地下生物量、土壤有機物、死亡有機質(zhì)四大基本碳庫。具體計算公式如下：

C=Cabove+Cbelow+Csoil+Cdead

(2)

式中：C為固碳總量，Cabove、Cbelow、Csoil和Cdead分別為地上固碳量、地下固碳量、土壤固碳量和死亡固碳量。

(3)水土保持。水土保持是生態(tài)系統(tǒng)在一定程度上，通過自身調(diào)控來減少因自然因素或人為因素造成的水土流失，從而維持土壤的天然功能，有利于維護(hù)區(qū)域生態(tài)安全，與氣候條件、土壤質(zhì)地、地形地貌和植被覆蓋關(guān)系密切[27-28]。通過計算京津冀地區(qū)水土保持服務(wù)能力指數(shù)來實現(xiàn)對研究區(qū)水土保持服務(wù)重要性評價，具體計算公式如下：

Spro=NPPmean·(1-K)·(1-Fslo)

(3)

式中：Spro為水土保持服務(wù)能力指數(shù)；NPPmean為年平均凈初級生產(chǎn)力；Fslo為坡度因子；K為土壤可蝕性因子。

(4)水源涵養(yǎng)。生態(tài)系統(tǒng)的水源涵養(yǎng)是指一定時空范圍內(nèi)，生態(tài)系統(tǒng)通過與水的相互作用，截留、滲透、蓄積降水的過程和能力[29]。水源涵養(yǎng)是維持區(qū)域生態(tài)安全的重要功能之一，通過計算京津冀地區(qū)水源涵養(yǎng)服務(wù)能力指數(shù)來實現(xiàn)對研究區(qū)水源涵養(yǎng)服務(wù)重要性評價，具體計算公式如下：

WR=NPPmean·Fsic·Fpre·(1-Fslo)

(4)

式中：WR為水源涵養(yǎng)服務(wù)能力指數(shù)；Fsic為土壤滲流因子；Fpre為年均降雨量。

2.1.2 生態(tài)阻力面構(gòu)建 阻力面反映了景觀單元之間物質(zhì)能量傳遞或物種運動等生態(tài)過程所受到的阻礙，阻力值大小與傳遞、運動的距離有關(guān)，同時也受到自然和人為活動的干擾[30]。最小累積阻力(MCR)模型能較好地模擬景觀對空間運動過程的阻礙作用，是比較成熟且較為常用的構(gòu)建生態(tài)安全格局模型[31]。采用最小累積阻力模型(MCR)進(jìn)行生態(tài)阻力面的構(gòu)建，計算公式為：

(5)

式中：MCR為最小累積阻力值；f表示生態(tài)過程與最小累積阻力為正相關(guān)關(guān)系；Dij為生態(tài)源地斑塊j和景觀單元i之間的空間距離；Ri為景觀單元阻礙物種遷徙的阻力系數(shù)。

生態(tài)阻力系數(shù)的確定可以根據(jù)專家知識或經(jīng)驗數(shù)據(jù)對不同土地利用類型進(jìn)行賦值[24]。參考相關(guān)文獻(xiàn)，確定土地利用類型對應(yīng)的基本阻力系數(shù)：耕地30、林地1、草地10、水域50、建設(shè)用地500、未利用地300[32]。但均一化賦值忽略了同一地類不同人為干擾程度對生態(tài)阻力系數(shù)的影響，為了提高結(jié)果的科學(xué)性和可信度，近年來學(xué)者多用不透水表面指數(shù)、城市興趣點指數(shù)、夜間燈光指數(shù)等數(shù)據(jù)對阻力值進(jìn)行修正[18,33-34]。夜間燈光數(shù)據(jù)能較好表征區(qū)域經(jīng)濟狀況、人口密度等差異，借助京津冀地區(qū)2020年VIIRS-NPP夜間燈光數(shù)據(jù)對生態(tài)阻力值進(jìn)行修正，具體計算公式如下：

(6)

式中：NLi為柵格i的夜間燈光指數(shù)；NLa為柵格i對應(yīng)的地類a的平均夜間燈光指數(shù)；R為基于土地利用類型賦值的柵格i的基本阻力系數(shù)。

2.1.3 生態(tài)廊道提取 在生態(tài)安全格局構(gòu)建過程中，生態(tài)廊道是連接各個生態(tài)斑塊的線狀或帶狀景觀要素，以促進(jìn)生態(tài)斑塊之間物質(zhì)交換、能量流動、信息交流等過程，是溝通生態(tài)源地的橋梁[35]。生態(tài)廊道分為關(guān)鍵生態(tài)廊道和潛在生態(tài)廊道，前者是指相鄰2個源地之間的最小成本路徑，后者指源地與周圍所有源地之間的可能路徑[36]。通過與ArcGIS聯(lián)合的Linkage Mapper工具箱，調(diào)用Build Network and Map Linkages工具，基于生態(tài)源地數(shù)據(jù)和阻力柵格數(shù)據(jù)提取2類生態(tài)廊道。

2.2 土地利用變化模擬分析

2.2.1 PLUS模型 PLUS模型耦合一種新的土地擴張分析策略(LEAS)和基于多類型隨機斑塊種子的CA模型(CARS)，可以直觀表達(dá)驅(qū)動因子在推動土地利用變化過程中的貢獻(xiàn)，及時空動態(tài)地模擬多種土地利用類型斑塊變化。參考相關(guān)文獻(xiàn)，從地形地貌、氣候條件、交通區(qū)位、社會經(jīng)濟方面選取高程、坡度、降雨量、溫度、距城市道路距離、距高速公路距離、距火車站距離、距水系距離、人口、GDP等15個驅(qū)動因子[23,27]。以2000-2020年土地利用變化模擬2030年京津冀地區(qū)土地利用格局。為檢驗?zāi)M精度，先以2000年土地利用數(shù)據(jù)模擬2020年土地利用格局，并與2020年現(xiàn)狀土地利用數(shù)據(jù)作比較，得到Kappa系數(shù)為0.79，總體精度為0.85，符合精度要求。

2.2.2 核密度分析 以京津冀地區(qū)2020年土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)和模擬獲得的2030年土地利用數(shù)據(jù)得到建設(shè)用地擴張數(shù)據(jù)，通過ArcGIS中密度分析模塊的核密度分析工具，探索建設(shè)用地擴張的熱點區(qū)域，預(yù)測建設(shè)用地擴張對生態(tài)安全格局潛在的脅迫區(qū)域，以此為生態(tài)保護(hù)預(yù)警點。

3 結(jié)果分析

3.1 生態(tài)安全格局構(gòu)建

3.1.1 生態(tài)源地識別 利用自然斷點法將4類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)重要性評價結(jié)果劃分為極重要、重要、中等重要、一般重要和不重要5個等級，如圖1。

(a)生物多樣性保護(hù)功能重要性評價

京津冀地區(qū)生物多樣性保護(hù)重要區(qū)域分布集中于燕山、太行山山脈，即承德全域，張家口西、南部，北京西北部，秦皇島北部以及保定、石家莊、邢臺西部。原因在于山脈區(qū)域林地覆蓋率高，生境質(zhì)量好，有利于生物資源的保護(hù)和生物多樣性的發(fā)展。其他地區(qū)主要為耕地和建設(shè)用地，受人為活動干擾，生境質(zhì)量差，不利于保護(hù)生物多樣性。張家口北部為草原生態(tài)地區(qū)，而草地對生物多樣性保護(hù)的貢獻(xiàn)相比林地較弱。

受土地利用類型影響，京津冀地區(qū)固碳釋氧重要區(qū)域分布與生物多樣性保護(hù)重要區(qū)域分布較為一致，即森林覆蓋面積廣，生態(tài)環(huán)境良好的山脈地區(qū)。冀中南平原大面積為耕地，固碳釋氧能力較弱，為一般重要區(qū)域。不重要區(qū)域主要分布在城市建成區(qū)。

京津冀地區(qū)水土保持重要區(qū)域分布較為零散、破碎，囊括燕山山脈的主要地區(qū)，以及秦皇島、唐山、廊坊、保定、石家莊和邯鄲等市。分布區(qū)域基本與土壤可蝕性因子分布一致，可蝕性越低，水土流失敏感性越低，對水土保持具有極為重要的作用。

京津冀地區(qū)水源涵養(yǎng)服務(wù)重要區(qū)域集中分布在秦皇島、唐山、承德東部，以及邢臺、邯鄲西部。這是由于該區(qū)域降雨量高，水熱均衡條件較好，有利于水資源的調(diào)節(jié)和控制。

基于ArcGIS平臺，將4種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)重要性評價結(jié)果歸一化處理之后疊加分析，提取極重要斑塊作為研究區(qū)生態(tài)源地初步識別結(jié)果。面積較小的斑塊更易受到外界干擾，其輻射功能也減弱，對區(qū)域生態(tài)安全格局的影響較小，所以生態(tài)源地需要有一定面積才能保證核心區(qū)的穩(wěn)定性。參考相關(guān)研究成果，從初步識別結(jié)果中進(jìn)一步篩選面積大于100 km2的生態(tài)斑塊，最終得到京津冀地區(qū)生態(tài)源地，見圖2[37]。京津冀地區(qū)生態(tài)源地共46個，總面積達(dá)14 424.743 km2，占京津冀地區(qū)總面積的6.7%。生態(tài)源地的空間分布不均衡，依托燕山山脈優(yōu)良的生態(tài)本底，主要分布在承德市、秦皇島北部、北京西北部和張家口市等北部地區(qū)，而冀中南地區(qū)僅有南部太行山山脈有少量的生態(tài)源地分布。城市建設(shè)多集中于冀中南平原地區(qū)，且有大面積農(nóng)業(yè)用地，受人為影響較大，在這些區(qū)域無生態(tài)源地分布，生態(tài)流的運行也受到較大阻礙。

圖2 京津冀地區(qū)生態(tài)源地空間分布

3.1.2 阻力面的空間分布 在ArcGIS中使用重分類和柵格計算器工具得到修正后的綜合阻力值，并使用表面分析模塊進(jìn)行累積阻力計算，得到生態(tài)阻力面，見圖3。

圖3 京津冀地區(qū)生態(tài)阻力面

京津冀地區(qū)低阻力區(qū)圍繞源地大面積分布在北部、西部山林區(qū)，以林地和草地生態(tài)用地為主，人為建設(shè)活動相對較少，是自然環(huán)境良好且適宜物種生存的生態(tài)空間。高阻力區(qū)分布在天津、滄州、衡水等東部沿線城市，距離源地較遠(yuǎn)，地勢相對平緩，以耕地和建設(shè)用地為主要用地類型，人口密度相對較高。此外，北京城市建成區(qū)與生態(tài)區(qū)域緊密相連，但因人類活動密集，交通線網(wǎng)發(fā)達(dá)，阻力值較大。

3.1.3 生態(tài)廊道 京津冀地區(qū)生態(tài)廊道分布格局見圖4。

(a)關(guān)鍵生態(tài)廊道

經(jīng)過上述分析，得到京津冀地區(qū)關(guān)鍵生態(tài)廊道86條，共計2 210.57 km，平均長度為25.7 km，最長達(dá)到220 km，最短為0.5 km；潛在生態(tài)廊道50條，共計6 715.71 km，平均長度為134.31 km，范圍在8.8～855.03 km?；谠吹氐目臻g分布，生態(tài)廊道主要分布在承德、北京和張家口市。

京津冀地區(qū)關(guān)鍵生態(tài)廊道分級見圖5。

(a)關(guān)鍵生態(tài)廊道相對阻力分級圖

進(jìn)一步根據(jù)相對阻力大小和對整體區(qū)域景觀連通性的貢獻(xiàn)程度大小兩方面，對上述關(guān)鍵生態(tài)廊道進(jìn)行深入分析。相對阻力大小通過成本加權(quán)距離與路徑長度的比值來量化，對景觀連通性的貢獻(xiàn)程度利用Centrality Mapper工具的中心度水平分析生態(tài)廊道對景觀連通性能貢獻(xiàn)程度。依據(jù)自然斷點法將廊道劃分為3個等級。

京津冀地區(qū)關(guān)鍵生態(tài)廊道相對阻力分級結(jié)果見表1。

表1 京津冀地區(qū)關(guān)鍵生態(tài)廊道相對阻力分級

按照京津冀地區(qū)關(guān)鍵生態(tài)廊道相對阻力大小，分為阻力較大、阻力中等和阻力較小3個等級，具體分級結(jié)果如表2所示。生態(tài)廊道的相對阻力越大，說明其對生物運動過程的阻滯作用就越大，對區(qū)域的生態(tài)交流也就越不利。京津冀地區(qū)阻力較大的關(guān)鍵生態(tài)廊道共計11條，平均長度為52.82 km，位于承德市、張家口市和石家莊市，廊道經(jīng)過的區(qū)域有耕地、建設(shè)用地等，相對有較多的人類活動干擾。阻力中等的廊道共計17條，平均長度為47.39 km，位于承德市中部和保定市，廊道經(jīng)過的區(qū)域有耕地和草地。阻力較小的廊道共計58條，占關(guān)鍵生態(tài)廊道總數(shù)的67.44%，平均長度為14.21 km。

京津冀地區(qū)關(guān)鍵生態(tài)廊道連通重要性分級結(jié)果見表2。

表2 京津冀地區(qū)關(guān)鍵生態(tài)廊道連通重要性分級結(jié)果

按照京津冀地區(qū)關(guān)鍵生態(tài)廊道對區(qū)域景觀連通性的重要程度大小，劃分重要貢獻(xiàn)、中等貢獻(xiàn)和一般貢獻(xiàn)3個連通重要性等級，具體結(jié)果如表3所示。對區(qū)域連通性貢獻(xiàn)程度最大的生態(tài)廊道共16條，占關(guān)鍵生態(tài)廊道總數(shù)的18.61%。位于源地密集區(qū)的重要貢獻(xiàn)生態(tài)廊道有14條，雖然長度均較短，平均只有3.41 km，卻是保障區(qū)域內(nèi)生態(tài)源地空間連通性的關(guān)鍵廊道。沿著太行山山脈的2條生態(tài)廊道均較長，最長達(dá)到174.62 km，這2條生態(tài)廊道分別位于保定市和石家莊市，是連接太行山生態(tài)源地的唯一橋梁，對區(qū)域整體生態(tài)空間格局的穩(wěn)定性具有重要作用。景觀連通重要性處于中等水平的生態(tài)廊道有30條，主要位于承德市。總長度為403.56 km，占關(guān)鍵生態(tài)廊道總長度的18.26%，平均長度較短，為13.45 km。對區(qū)域景觀連通性貢獻(xiàn)程度一般的生態(tài)廊道共計40條，分布范圍較廣，主要集中于承德中部和張家口東部地區(qū)?？傞L度最長，達(dá)到1 473.01 km，平均長度為36.83 km。

3.2 土地利用格局模擬

通過閱讀相關(guān)文獻(xiàn)可知，窄于1 200 m的廊道不會有真正的內(nèi)部生境，結(jié)合本研究的模擬柵格單元，以1 200 m寬度的緩沖區(qū)作為生態(tài)廊道的空間區(qū)域[38]。將生態(tài)源地和關(guān)鍵生態(tài)廊道作為限制區(qū)域，模擬2030年京津冀地區(qū)土地利用空間格局，如圖6。

圖6 京津冀地區(qū)2030年土地利用模擬結(jié)果

耕地大量轉(zhuǎn)換為建設(shè)用地和林地。林地增加的面積主要分布在燕山太行山一帶以及張家口市，增長方式為邊緣式和填充式。草地呈減少趨勢，太行山南部一帶和張家口市草地面積大量減少，主要向水域用地轉(zhuǎn)變。水域面積增加明顯，且范圍較大，遍布沿海一帶，燕山太行山山脈以及張家口市，沿海一帶主要是耕地轉(zhuǎn)換為水域，同時滄州市大量鹽堿地轉(zhuǎn)換為水域，山脈地區(qū)主要是草地轉(zhuǎn)換為水域。京津冀地區(qū)建設(shè)用地的擴張主要是耕地轉(zhuǎn)換而來，主要原因是除秦皇島、張家口、承德外，京津冀其他城市均位于黃淮海平原區(qū)，而城市周邊以耕地為主。其擴張方式是原有建設(shè)用地向周邊地類擴展，為大量的城鎮(zhèn)用地擴張和零星的農(nóng)村居民點用地擴張。擴張的“熱點區(qū)”位于冀中南地區(qū)，沿著北京-保定-石家莊-邢臺-邯鄲發(fā)展軸的小城鎮(zhèn)快速發(fā)展。

3.3 生態(tài)保護(hù)空間預(yù)警點

以京津冀地區(qū)2020年土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)和模擬得到的2030年土地利用數(shù)據(jù)得到建設(shè)用地擴張數(shù)據(jù)，通過ArcGIS的核密度分析工具探索建設(shè)用地擴張的熱點區(qū)域，并采用自然斷點法將其分為低、中、高和嚴(yán)重敏感區(qū)4類等級。其中高敏感區(qū)與嚴(yán)重敏感區(qū)主要分布在北京、天津、唐山以及保定、石家莊、邢臺、邯鄲等城市。將生態(tài)安全格局與建設(shè)用地擴張熱點區(qū)疊加，以建設(shè)用地擴張中對生態(tài)安全格局造成脅迫的位置設(shè)為關(guān)鍵生態(tài)保護(hù)空間預(yù)警點，見圖7。

圖7 京津冀地區(qū)生態(tài)保護(hù)空間預(yù)警點

由圖7可知，發(fā)現(xiàn)多地生態(tài)空間可能受到建設(shè)用地擴張威脅，包括北京、秦皇島、承德、張家口和石家莊等市部分區(qū)域。在北京城市建成區(qū)和燕山山脈接壤地帶，如昌平區(qū)、海淀區(qū)、房山區(qū)、懷柔區(qū)、密云區(qū)等區(qū)域建設(shè)用地擴張不斷迫近生態(tài)源地和生態(tài)保護(hù)區(qū)，擠壓生態(tài)空間，在承德的雙灤區(qū)和灤平縣交界處、隆化縣和張家口的崇禮區(qū)、宣化區(qū)，建設(shè)用地擴張也對部分生態(tài)廊道造成阻斷，不利于區(qū)域整體生態(tài)安全格局保護(hù)。由此可知，未來研究區(qū)切不可按照歷年建設(shè)用地擴張速度發(fā)展，應(yīng)進(jìn)行合理規(guī)劃布局，盡量減少新增建設(shè)用地，盤活存量用地，促進(jìn)建設(shè)用地集約節(jié)約高效利用。尤其是對于可能威脅到生態(tài)源地和生態(tài)廊道的預(yù)警區(qū)域，應(yīng)重點關(guān)注其建設(shè)用地擴張方向和程度，規(guī)劃具有彈性的國土空間格局，避免經(jīng)濟社會發(fā)展威脅到生態(tài)系統(tǒng)健康，保障經(jīng)濟和生態(tài)協(xié)調(diào)發(fā)展，促進(jìn)人與自然和諧共生。

4 結(jié)論

本研究以京津冀地區(qū)作為研究區(qū)，通過評價生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)重要性識別生態(tài)源地，采用夜間燈光數(shù)據(jù)修正基本阻力面，利用MCR模型構(gòu)建生態(tài)阻力面，依據(jù)電路理論提取生態(tài)廊道，從而構(gòu)建京津冀地區(qū)生態(tài)安全格局。在此基礎(chǔ)上，以生態(tài)安全格局為空間模擬的約束條件，通過PLUS模型模擬2030年京津冀地區(qū)土地利用空間布局，分析建設(shè)用地擴張熱點區(qū)域，對生態(tài)安全做出預(yù)警。

(1)京津冀地區(qū)生態(tài)源地數(shù)量為46個，總面積為14 424.743 km2，占區(qū)域總面積的6.7%，主要分布在生態(tài)本底條件優(yōu)良的燕山、太行山山脈。關(guān)鍵生態(tài)廊道和潛在生態(tài)廊道分別為86條和50條，共計8 926.28 km，依托源地分布呈現(xiàn)縱橫交錯的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，冀中南平原地區(qū)無源地和廊道分布。

(2)通過限制生態(tài)源地和生態(tài)廊道變化模擬京津冀地區(qū)2030年土地利用空間布局，發(fā)現(xiàn)建設(shè)用地大面積占用耕地，北京、秦皇島、承德部分區(qū)域建設(shè)用地擴張可能威脅到生態(tài)空間，從而做出預(yù)警，明晰未來生態(tài)保護(hù)方向，促進(jìn)生態(tài)空間完整性。