随着我国城市化进程的加速推进，城市中建筑密度和人口数量都显著增加，社会经济的发展和城市生态环境的保护之间的矛盾愈发突出，因此引发了如环境污染、绿地破碎化、生物多样性下降等一系列的生态问题。在此背景下，如何构建和优化城市生态网络，成为促进生态文明建设的重要研究课题。本文以长沙市中城市化程度较高的都市区为研究对象，运用GIS、Anaconda、MSPA、Linkage Mapper等软件与平台进行分析，探究生态网络的识别与演变，并结合复杂网络理论探讨长沙市都市区生态网络动态变化，并对生态网络结构进行优化，取得主要研究成果如下：
（1）本文基于Google Earth Engine平台获取了2000年、2010年与2020年的Landsat卫星图像，分析提取研究区域内生态指标（包括湿度指数WET、绿度指数NDVI、干度指数NDBSI和热度指数LST）。基于ArcGIS计算生态遥感指数（RSEI），并结合MSPA分析来识别生态源。结果表明，2000年至2020年期间，生态源地数量从118个减少到106个，总面积减少了213.73km2。源地受城市发展扩张影响较大，呈现“边缘集聚-中心空缺”的空间分布特征。结合自然环境和社会经济因素，构建了生态阻力面模型，结果显示高阻力值区域与都市区中部的建设用地空间分布相吻合。
（2）基于电路理论的Linkage Mapper模块提取2000年、2010年和2020年生态廊道，数量分别为286、276和261条。运用重力模型将生态廊道分为高重要廊道、一般重要廊道和一般廊道。结果表明，生态廊道总长度增加267km，并且高重要廊道数量占比提升8.05%。生态夹点分布逐年扩大，用地类型主要由林地、耕地和建设用地构成，并且林地与建设用地面积占比逐年增加。障碍点主要由耕地和建设用地组成，从2000年到2010年，生态障碍点的分布和面积显著减少。生态网络分析表明，2000年至2020年间，长沙市都市区生态网络拓扑结构复杂程度仍保持相对稳定。
（3）基于复杂网络理论，构建生态网络拓扑模型，并通过相关分析指标对拓扑网络进行分析。结果表明，2000年至2020年点权、紧密中心性整体呈现下降趋势，生态网络结构趋于区域分散化，高连通性节点影响力减弱。2000年生态网络平均度值最高，并且度分布更为集中。在鲁棒性分析的随机攻击场景下，2000到2020年整体弹性变化整体的变化趋势较为一致。当节点去除率均超过30%时，整体弹性下降幅度逐渐增大。三个年份弹性阈值分别为58.47、59.65、60.38%，呈现上升的趋势。在确定性攻击场景下，网络整体弹性呈现“快速下降-逐渐平缓-趋于稳定”的变化趋势。2000年、2010年和2020年网络弹性阈值分别为34、42、43%，呈现上升趋势，这与随机攻击场景结果一致。重要节点数占总节点数的比重分别为38.14、42.99、42.45%，其中2020年极为重要的节点数最多。重要生态节点在研究区呈现三个组团的分布模式，并且节点重要性逐渐从都市区东北部向西南方向转移。
（4）以提升生态网络抗击毁能力为导向，对生态网络进行优化。具体措施包括建立200m生态源地缓冲区、增加城市绿地踏脚石，并对各生态网络要素分别设置分级保护策略。优化后重新识别生态网络要素，并对优化后生态网络进行再评估。生态网络结构弹性值与整体弹性值分别提升0.023和0.027，验证了优化措施的有效性。

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2025-6-10 19:56 上传

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随着我国城市化进程的加速推进，城市中建筑密度和人口数量都显著增加，社会经济的发展和城市生态环境的保护之间的矛盾愈发突出，因此引发了如环境污染、绿地破碎化、生物多样性下降等一系列的生态问题。在此背景下，如何构建和优化城市生态网络，成为促进生态文明建设的重要研究课题。本文以长沙市中城市化程度较高的都市区为研究对象，运用GIS、Anaconda、MSPA、Linkage Mapper等软件与平台进行分析，探究生态网络的识别与演变，并结合复杂网络理论探讨长沙市都市区生态网络动态变化，并对生态网络结构进行优化，取得主要研究成果如下：
（1）本文基于Google Earth Engine平台获取了2000年、2010年与2020年的Landsat卫星图像，分析提取研究区域内生态指标（包括湿度指数WET、绿度指数NDVI、干度指数NDBSI和热度指数LST）。基于ArcGIS计算生态遥感指数（RSEI），并结合MSPA分析来识别生态源。结果表明，2000年至2020年期间，生态源地数量从118个减少到106个，总面积减少了213.73km2。源地受城市发展扩张影响较大，呈现“边缘集聚-中心空缺”的空间分布特征。结合自然环境和社会经济因素，构建了生态阻力面模型，结果显示高阻力值区域与都市区中部的建设用地空间分布相吻合。
（2）基于电路理论的Linkage Mapper模块提取2000年、2010年和2020年生态廊道，数量分别为286、276和261条。运用重力模型将生态廊道分为高重要廊道、一般重要廊道和一般廊道。结果表明，生态廊道总长度增加267km，并且高重要廊道数量占比提升8.05%。生态夹点分布逐年扩大，用地类型主要由林地、耕地和建设用地构成，并且林地与建设用地面积占比逐年增加。障碍点主要由耕地和建设用地组成，从2000年到2010年，生态障碍点的分布和面积显著减少。生态网络分析表明，2000年至2020年间，长沙市都市区生态网络拓扑结构复杂程度仍保持相对稳定。
（3）基于复杂网络理论，构建生态网络拓扑模型，并通过相关分析指标对拓扑网络进行分析。结果表明，2000年至2020年点权、紧密中心性整体呈现下降趋势，生态网络结构趋于区域分散化，高连通性节点影响力减弱。2000年生态网络平均度值最高，并且度分布更为集中。在鲁棒性分析的随机攻击场景下，2000到2020年整体弹性变化整体的变化趋势较为一致。当节点去除率均超过30%时，整体弹性下降幅度逐渐增大。三个年份弹性阈值分别为58.47、59.65、60.38%，呈现上升的趋势。在确定性攻击场景下，网络整体弹性呈现“快速下降-逐渐平缓-趋于稳定”的变化趋势。2000年、2010年和2020年网络弹性阈值分别为34、42、43%，呈现上升趋势，这与随机攻击场景结果一致。重要节点数占总节点数的比重分别为38.14、42.99、42.45%，其中2020年极为重要的节点数最多。重要生态节点在研究区呈现三个组团的分布模式，并且节点重要性逐渐从都市区东北部向西南方向转移。
（4）以提升生态网络抗击毁能力为导向，对生态网络进行优化。具体措施包括建立200m生态源地缓冲区、增加城市绿地踏脚石，并对各生态网络要素分别设置分级保护策略。优化后重新识别生态网络要素，并对优化后生态网络进行再评估。生态网络结构弹性值与整体弹性值分别提升0.023和0.027，验证了优化措施的有效性。

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