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  • 景观安全格局分析

    景观安全格局分析

    俞孔坚于1995年提出了景观生态规划的生态安全格局方法。该方法把景观过程(包括城市的扩张,物种的空间运动,水和风的流动,灾害过程的扩散等)作为通过克服空间阻力来实现景观控制和覆盖的过程。要有效地实现控制和覆盖,必须占领具有战略意义的关键性的空间位置和联系。这种战略位置和联系所形成的格局就是景观生态安全格局,他们对维护和控制生态过程具有异常重要的意义。要根据景观过程之动态和趋势,判别和设计生态安全格局。不同安全水平上的安全格局为城乡建设决策者的景观改变提供了辩护战略。因此,景观生态安全格局理论不但同时考虑到水平生态过程和垂直生态过程,而且满足了规划的可辩护要求。景观安全格局理论尤其在把景观规划作为一个可操作、可辩护的而非自然决定论的过程,和在处理水平过程诸方面显示其意义。

    在许多情况下,安全格局组分并不能直接凭经验识别到。在这种情况下,对景观战略性组分的识别必须通过对生态过程动态和趋势的模拟来实现。安全格局组分对控制生态过程的战略意义可以体现在以下3个方面:(1)主动优势(initiative):安全格局组分一旦被某种生态过程占领后就有先入为主的优势,有利于过程对全局或局部的景观控制。(2)空间联系优势(co-ordination):安全格局组分一旦被某种生态过程占领后有利于在孤立的景观元素之间建立空间联系。(3)高效优势(efficiency):某安全格局组分一旦被某生态过程占领后,就使生态过程控制在全局或局部景观时,在物质、能量上达到高效和经济。从某种意义上讲,高效优势是SP的总体特征,它也包含在主动优势和空间联系优势之中。以生物保护为例,一个典型的安全格局包含以下几个景观组分:

    ①源(source):现存的乡土物种栖息地,他们是物种扩散和维持的元点。

    ②缓冲区(buffer zone):环绕源的周边地区,是物种扩散的低阻力区。

    ③源间联接(inter-source linkage):相邻两源之间最易联系的低阻力通道。

    ④辐射道(radiating routes):由源向外围景观辐射的低阻力通道。

    ⑤战略点(strategic point):对沟通相邻源之间联系有关键意义的“跳板”(stepping stone)。除了辐射道和战略点以外,安全格局的其它景观组分在景观生态学及生物保护学中多有论及。

    景观生态安全格局识别步骤如下:

    第一步,源的确定。在大多数情况下,景观生态规划的保护对象是多个物种和群体,而且它们应具有广泛的代表性,能充分反映保护地的多种生境特点。在区系成分调查的基础上,可以确定作为主要保护对象的物种和相应的栖息地。

    第二步,建立阻力面。物种对景观的利用被看作是对空间的竞争性控制和覆盖过程。而这种控制和覆盖必须通过克服阻力来实现。所以,阻力面反映了物种空间运动的趋势。如前所述,有多种模型可能用于阻力面(趋势面)的建立。通常采用的是最小累积阻力模型(minimum cumulative resistance,简称MCR)来建立阻力面。该模型考虑3个方面的因素,即源、距离和景观介面特征。基本公式如下:

    这一公式根地理信息系统中常用的费用距离修改而来。其中f是一个未知的正函数,反映空间中任一点的最小阻力与其到所有源的距离和景观基面特征的正相关关系。Dij是物种从源j到空间某一点所穿越的某景观的基面i空间距离;Ri是景观i对某物种运动的阻力。尽管函数f通常是未知的,但(Dij×Ri)之累积值可以被认为是物种从源到空间某一点的某一路径的相对易达性的衡量。其中从所有源到该点阻力的最小值被用来衡量该点的易达性。因此,阻力面反映了物种运动的潜在可能性及趋势。

    第三步,根据阻力面来判别安全格局。阻力面是反映物种运动的时空连续体,类似地形表面。阻力面可以用等阻力线表示为一种矢量图。根据阻力面,进行空间分析可以判别缓冲区、源间联接、辐射道和战略点。对应于空间格局,缓冲区的有效边界就可以根据这些门槛值来确定。这可以实现缓冲区划分的有效性。源间联结实际上是阻力面上相邻两源之间的阻力低谷。根据安全层次的不同。源间联接可以有一条或多条。它们是生态流之间的高效通道和联系途径。辐射道可理解为物种向外扩散的低阻力通道。这里,物种运动被当作是能动的对景观的控制过程来认识,而不是被动的保护对象。这对保护对象的未来发展和进化是必要的,而保护生物的进化过程在生物保护中具有非常重要的意义。对于战略点,识别途径有多种,其中直接从阻力面上反映出来的是以相邻源为中心的等阻力线的相切点。对控制生态流有至关重要的意义。

    将上述各种存在的和潜在的景观结构组分叠加组合,就形成某一安全水平上的生物保护安全格局,不同的安全水平要求有各自相应的安全格局。但每一层次的安全格局都是根据生态过程的动态和趋势的某些门槛值来确定的,而这些门槛值可以通过分析阻力面的空间特性来求得( 4)。

    景观安全格局理论把博弈论的防御战略,城市科学中的门槛值,生态与环境科学中的承载力,生态经济学中的安全最低标准等数值概念体现在空间格局之中,从而进一步用图形和几何的语言或理论地理学的空间分析模型来研究景观过程的安全和持续问题,并与景观规划语言相统一。

    多层次的景观安全格局,有助于更有效地协调不同性质的土地利用之间的关系,并为不同土地的开发利用之间的空间交易提供依据。某些生态过程的景观安全格局也可作为控制突发性灾害,如洪水,火灾等的战略性空间格局。景观安全格局理论与方法为解决如何在有限的国土面积上,以最经济和高效的景观格局,维护生态过程的健康与安全,控制灾害性过程,为实现人居环境的可持续性等提供了一个的新思维模式,对在土地有限的条件下实现良好的土地利用格局、安全和健康的人居环境,特别是恢复和重建城乡景观生态系统,有效地阻止生态环境的恶化有潜在的理论和实践意义。

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