基于冗余度的生态网络节点结构重要性评价

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生态节点是具有一定面积的生态斑块,是物种迁徙和能量流动的重要场所,具有提供生态系统服务、维护生态安全等功能,而生态节点所发挥的功能受到其结构的影响和控制。在当前城市用地矛盾凸显,生态问题日渐突出的背景下,对生态节点的结构重要性进行评价以优化空间配置显得尤为重要。一方面是生态空间破碎严重、生态网络结构连通性差已成为许多城市的普遍问题;另一方面,面对国土空间规划中生态、农业和城镇三类空间不同发展目标之间的冲突,国家多次强调生态优先,保证生态空间的结构连通。基于此,如何确定生态节点的结构重要性排序,以判断生态用地相对于其他用地的优先级,已成为当前国土空间规划发展过程中的一项共识性目标。本文基于图论和复杂网络理论,提出以冗余度为评价指标的生态节点结构重要性评价方法:(1)采用最小累积阻力模型构建生态网络,参考红线划定导则及生态红线数据,将位于红线内的生态节点划定为骨干节点,红线外的划定为冗余节点,冗余节点为研究的重点;(2)基于图论和复杂网络理论,将所构建的生态网络转换成网络拓扑图模型,并计算生态网络的冗余度;(3)结合节点删除法,依次删除生态网络中的生态冗余节点以生成新的生态网络,计算新生成网络的冗余度,并与初始网络进行比较与计算,得出每个生态冗余节点的结构重要度数值,并最终得到冗余节点的结构重要性排序。本文以黑龙江省鹤岗市为例进行案例研究,基于冗余度对鹤岗市生态节点进行结构重要性评价,同时与基于现有指标得出的评价结果进行对比,结果表明:(1)基于冗余度的生态节点结构重要性评价方法可准确量化节点的结构重要度,有助于比较任意节点间结构的相对重要性,解决了现有其他指标不能为每个生态节点进行结构重要性排序的缺陷,是对现有方法的补充和推进。(2)鹤岗市生态节点呈现西部、北部和南部等外围区域相对连续,中部和东部零散而稀疏的特点;所有生态节点的结构可分为5个等级,高重要层级生态节点主要位于鹤岗市外围和松花江支流区域,低重要层级节点围绕高重要等级节点分布。(3)生态节点的结构越复杂,连接其他节点且构成闭合回路的数量越多,结构重要性就越高。(4)针对鹤岗市生态节点结构重要性评价结果,提出了(1)保护高重要层级生态节点,(2)适当安排生态节点以改善生态网络结构连接的有效性,(3)提升生态节点质量,构建完善的生态网络骨架三项生态结构优化策略。基于冗余度的生态节点结构重要性评价方法,较现有指标可更准确评价出生态节点间的相对重要程度,确定所有生态节点的重要性排序,可为国土空间规划的“三区协调”以及相关生态规划提供决策依据。
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