以下文章来源于EcoLA ，作者余浩然
本篇推文源自上海市园林科学规划研究院与南京林业大学共同发表在《生态指标》（中科院二区TOP）上的关于高度城市化地区城市生态网络识别与提取的相关研究成果。
• 摘要：研究旨在加深对城市生态网络中关键要素分布和构成的认识，以上海市闵行区作为研究案例地，采用生态源地斑块与阻力面相结合的优化评价方法，对城市生态网络进行识别与提取。结果表明：（1）生境质量和核心区位置重要性存在空间异质性，这两个因素与面积大小不一致；（2）同一土地利用类型的生境质量存在显著差异，这既有植被质量的原因，也有外部环境的原因；（3）闵行区的城市生态网络有82个源地斑块，这些地区分布不均，主要集中在浦东地区；（4）从源地斑块之间共提取133条最小成本路径，然而，浦西地区的最小成本路径成本普遍较高，这不利于斑块之间形成功能连接。
• 主要创新点：该文章的主要创新点是提出了一种基于多源数据的城市生态网络提取方法，该方法结合了遥感影像、地理信息系统和地面调查数据，能够更准确地提取城市生态网络，并且能够评估城市生态网络的质量和效益。此外，该研究还提出了一种基于最小阻力路径的城市生态网络优化方法，采用NDVI、连通性概率百分比变化（dPC）和生境质量等生态指标来提高准确性，研究结果为进一步优化布局和配套生态规划奠定了基础。
城市环境中的生态空间对于城市生态安全、改善城市环境和保护生物多样性至关重要。目前，对城市生态空间布局的研究主要集中在公众的游憩体验、身体健康和心理健康，在城市生态空间布局中很少考虑生物多样性和生态过程。作者列举了一些现有研究，包括城市生态网络的提取和优化方法、城市生态系统的稳定性和可持续性、城市生态网络的空间格局和生态功能评估等方面。作者还指出，现有研究中存在一些问题，如缺乏综合性的城市生态网络提取和优化方法，以及缺乏对城市生态网络的生态功能评估等。因此，作者提出了一种基于多源数据的城市生态网络提取方法，并使用该方法提取了上海市闵行区的城市生态网络。
图1 研究区概况
1 研究方法
主要研究过程如下：
第一步:首先基于MSPA（形态学法）分析闵行区生态空间的形态空间格局，并基于InVEST模型，选取生态系统服务价值、NDVI和生境质量对各斑块的综合生境质量（以下简称Q）进行评价，分别为Q1、Q2和Q3。以Q1为底，Q2和Q3为系数，空间分辨率为10m，通过网格积运算得到Q，构建生态源斑块评价体系。
图2 城市生态网络识别与提取的工作流程与方法
图3 生态空间MSPA示意图
第二步：评估重要源地以及根据影响它们的关键因素分配生态和非生态空间的阻力值。
表1 七个景观类别的基本阻力值
表2 其余六类的阻力系数
表3 非生态空间NDVI值对应的阻力系数
第三步：在识别生态源斑块并确定阻力值后，使用Graphab2.2.5软件构建城市生态网络。Graphab是一个软件应用程序，用于基于图论和阻力模型对生态网络进行建模，然后分析城市生态网络的布局和土地利用构成，确定其特征。
2 研究结果
（1）生态空间综合生境质量
基于上述生态源地质量评价指标，得到研究区反映生境质量和生态空间分布的Q1、Q2、Q3，计算生态空间的综合生境质量。研究得到Q的空间分布图，取值范围为0～2.4074（图4）。结果表明，水域生境综合质量最高。这是相对均匀地分布在整个区域的条形。
图4 2014年闵行区中的生态生境质量及其空间分布：（a）生态系统服务价值；（b）NDVI值；（c）基于InVEST模型的生境质量值；（d）生境质量综合值
（2）生态源地重要性评价
统计分析结果表明，有77个生态源地斑块面积>10hm2。这些斑块占核心斑块所包围区域的2/3。核心斑块主要分布在浦江镇和花草镇地区（图5）。面积为0.5～10hm2的核心斑块主要用作垫脚石。它们大多与较大的斑块相邻，分布在整个浦东和浦西北部和南部。
图5（a）生态源地面积大小分布；（b）生态源地dPC值；（c）生态源地综合生境质量评价；（d）生态源地的重要性分级
（3）研究区景观阻力值设置
在生态空间方面，结合生态源地的重要性和NDVI值得出核心的阻力值为1～7.5。根据基本值、综合生境质量和水域分布（NDVI为负值的区域），6个景观类别的阻力值为4.8～16.05。对于非生态空间，NDVI值范围为-0.3158至0.6134。考虑土地利用类型和NDVI值，非生态空间阻力值范围为29～150。研究区单位距离的阻力值是生态空间和非生态空间阻力值的综合。
图6（a）生态源地阻力值；（b）其他六个景观类别的阻力值；（c）非生态空间的阻力值；（d）研究区综合景观阻力面
（4）闵行区当前生态网络特征
使用LCP模型，得到了一个由82个源地和133条最小成本路径组成的城市生态网络。从总体分布来看，源地斑块集中分布在研究区的东南部、东部、北部和西南部。源地斑块较少集中在中心区域。浦东有64个源地斑块，主要分布在浦江镇地区（55个）。
图7 上海市闵行区城市生态网络布局：（a）生态源地空间分布与最小成本路径；（b）成本最低路径的每单位距离电阻值
对城市生态网络内部土地利用类型分析结果表明，水（51.50%）占生态源斑块面积最大，其次是林地（19.92%）和耕地（18.14%）。成本最低的路径包括14种土地利用类型。生态空间占比最大（87.64%），包括水（29.17%）、耕地（18.43%）、公园绿地（15.12%）、林地（13.54%）。此外，成本最低的路径还穿过道路和交通设施等非生态空间（4.36%），以及住宅用地（3.37%）。
图8 上海市闵行区城市生态网络土地利用类型
3 讨论与结论
（1）讨论
作者主要讨论了提出的城市生态网络提取和优化方法的优点和不足之处。作者指出，该方法可以综合利用多源数据，提高城市生态网络的提取精度和可靠性。此外，作者还介绍了一种基于最小阻力路径的城市生态网络优化方法，该方法可以优化城市生态网络的空间布局，提高城市生态系统的稳定性和可持续性。然而，作者也指出该方法存在一些局限性，如对数据质量和数据源的要求较高，以及需要进行大量的数据处理和计算。此外，该方法还需要进行一定的参数设置和模型验证，需要具备一定的专业知识和技能。因此，该方法的应用范围和适用性还需要进一步研究和探讨。最后，作者还讨论了该研究的主要贡献和未来研究方向。
（2）结论
首先介绍了研究区域的基本情况和数据来源，然后详细描述了他们提出的城市生态网络提取和优化方法，并给出了具体的步骤和计算公式。最后，作者使用该方法提取了上海市闵行区的城市生态网络，并对其进行了空间分析和生态功能评估。作者发现，闵行区的城市生态网络主要由公园、绿地、水体和道路组成，其中公园和绿地是城市生态系统的核心区域，水体和道路是城市生态系统的连接区域。此外，作者还发现，闵行区的城市生态网络具有较高的生态功能和生态服务价值，可以为城市的可持续发展提供重要支持
转自：“生态遥感前沿”微信公众号
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