镇江市景观生态安全格局及廊道构建研究

李小婷

(上海勘测设计研究院有限公司，上海 200434)

1 引言

随着城市化进程不断加快，生态系统的破碎化程度和生物孤岛等问题日趋严重，生态安全问题也逐渐引起了国内外专家学者的普遍关注[1]。而构建生态安全格局是保障区域生态安全，改善生态环境效应，实现生态系统良性可持续发展的重要途径[2]。作为生态安全格局规划的理论基础，景观生态学中的格局与过程相互作用机制通过模拟不同的关键要素如节点、斑块、网络等实现与空间过程的联系，从而达到构建生态安全格局的目的[3]。同时在此基础上发展形成“源地-廊道”的空间识别组合模式作为生态安全格局分析的主要支撑[4，5]。

作为长江三角洲重要的港口、风景旅游城市，镇江市未来发展面临国家、区域及市域发展重大机遇，长江经济带和长三角城市群的实施要求镇江市必须按照生态优先、绿色发展，共抓大保护、不搞大开发的战略布局走出一条可持续发展之路。为提高镇江市整体的生态安全水平，本文选择镇江市中心城区作为研究范围，通过对该区生态安全发展水平的分析确定生态源地，同时结合生态阻力面构建适合当地生物栖息活动的生态廊道，为镇江市生态系统的长期稳定提供参考。

2 研究区域概况

镇江市为江苏省省辖市，市域东南接常州市，西邻南京市，北与扬州市、泰州市隔江相望。中心城区东起大港，西至高资，南起312国道、南环路和沿江公路，北至长江，面积约390 km2，中心城区人口规模达133万人。镇江市属于低山丘陵地带，地貌大势为南高北低，西高东低，南部为低山区，中部为丘陵谷地，北部沿江一带为冲积平原，以宁镇山脉和茅山山脉组成的山字型构造为骨架，同时地处亚热带常绿阔叶和落叶阔叶混交林分布区赋予镇江市丰富的植物种类资源，此外市内众多水系与长江紧密联系，大面积的山林水系相互交织造就了镇江市广阔、开敞的蓝绿背景空间。但随着人口增长、经济发展，城乡面积不断扩大，镇江市自然斑块面积不断减小，生态系统空间保护和安全格局水平有待加强。

3 数据来源与研究方法

3.1 数据来源

本研究DEM数据选取中科院地理空间数据云平台提供的ASTER GDEM空间分辨率为30 m的数字高程。同时采用Landsat8卫星影像，拍摄时间为2020年10月1日，选取云量较少的时间段，并通过遥感软件 ENVI 对图像进行辐射定标与几何校正等预处理后，利用波段计算器计算影像 NDVI(归一化植被指数)值。土地利用类型数据选用清华大学2017年全球10 m分辨率地表覆盖数据通过ArcGIS软件进行重分类整理获得。

水土流失数据参考《江苏省水土保持规划(2015-2030年)》和《镇江市水土保持规划(2015-2030年)》，地质灾害数据参考《江苏省地质灾害防治规划(2016-2020)》相关布局，生态空间保护数据根据镇江市中心城区生态空间保护区域文件及《江苏省生态空间管控区域规划》文件整理获得。

3.2 研究方法

本研究通过采用单一分析和叠加分析相结合的手段对维护生态安全格局的3个关键过程进行分析来构建生态安全格局，同时采用目前生态学经典的“源地-廊道”研究框架，进行生态廊道的构建。

生态安全格局构建在分析镇江市现有生态资源与建设特点的基础上，选取反映地质安全、水环境安全和生物多样性安全的分析指标，结合生态红线、国土空间控制、生态保护区等人为管控因素，以识别当地关键生态过程。地质安全格局主要从坡度、水土流失以及地质灾害3方面进行分析，综合水安全格局选用距水系距离、水文径流及洪水淹没程度进行构建，生物多样性安全格局主要从NDVI、用地类型和生态空间保护3方面进行分析，采用层次分析法对各因子进行赋值，具体评价因子表如下(表1)。

表1 生态安全格局各要素评价因子

通过将单一因子赋予不同的权重，分别计算得到地质安全、水安全和生物多样性安全格局，在此基础上采用层次分析法计算上述三类安全格局的各自权重，对加权后的栅格图直接进行求和，最终得到规划区域内每个空间地块的综合敏感性评价值得到镇江市整体生态安全格局。将综合敏感性评价值按照评价值高低划分为低度、较低、中度、较高和高度安全水平，安全水平较低的区域则需要重点加以保护。

生态廊道的构建通过选取较低安全和低度安全的区域作为生态源地，并针对不同的用地类型赋予不同的阻力值，计算生态源地不同生态节点到达其他节点所需的阻力成本，分析计算得到最小成本路径即为适宜物种扩散、迁移和交换的生态廊道。

4 结果与分析

4.1 生态安全格局分析

4.1.1 地质安全格局

镇江市区地貌南高北低，北部沿江属长江新三角洲平原区，分布着心滩、洲滩、边滩以及冲积平原。市区东部及南部为低山残丘，高度约在100～220 m之间，总体上形成一水横陈、连岗三面的独特地貌。中心城区以常见平原河网地貌为主，规划范围内坡度多在0～2°和2～5°范围内，坡度较高的区域(>15°)分布在中南部及东部，以南山、横山和圌山地区为主，易受到雨水侵蚀而发生崩塌、滑坡等地质灾害(图1)。研究区水土流水片区主要分为重点治理区、重点预防区和一般区域。其中，重点治理区以高资街道、谏壁街道和韦岗街道为主；重点预防以金山湖周边金山街道、南官塘桥街道和丹徒区谷阳镇等地为主(图1)。总体上，中心城区总体以壤土为主，无人为扰动的自然状态下水土流失不大，然而在水流冲刷、地势起伏较大及植被覆盖较低的区域仍有水土流失现象发生。地质灾害方面主要分为重点防治区、一般防治区和非防治区。其中，重点防治区环绕南山分布在中心城区中部，该区岩性变化大，风化作用普遍，岩溶地下水丰富，特殊类土发育，易发滑坡、崩塌、采空塌陷、岩溶塌陷、特殊类土等地质灾害；一般防治区分布在中心城区东西两翼，该区地貌类型主要为低山丘陵、岗地、冲积平原，建房、修路、开山采石等人类活动较多，城市建筑物荷载引发的工程性地面沉降较明显，区内滑坡、崩塌、地面塌陷、地面沉降、特殊类土地质灾害较发育(图1)。

图1 镇江市中心城区地质安全评价因子

通过层次分析法及加权叠加得到地质安全格局(图2)，结果显示低安全水平区以金山湖沿岸、南山及其南部区域为主，在该区域实施水环境综合治理措施时，需充分度量其地质条件，考虑水土保持等要素。高安全水平区域主要分布在中心城区两翼，开发建设时地质灾害风险较低。

图2 镇江市中心城区地质安全格局

4.1.2 综合水安全格局

快速城市化进程会导致城市水文过程与功能的根本改变，城市水系统的完整与健康已成为制约城市可持续发展的关键环节。镇江市中心城区作为境内水系发达、人口密集的地区，存在天然水文条件、下垫面性质等雨洪、地表径流过程的强烈变化。通过对城市水安全格局进行综合分析，有助于判别雨洪、地表径流关键性空间格局，指导水环境综合治理的分区与布局。研究范围内主要河流为镇扬段长江、苏南运河、古运河、京杭大运河和运粮河。水系分北部长江水系、东部太湖湖西水系和西部秦淮河水系。根据距离水系距离的差别得到水系距离分类结果(图3)。水文径流根据下垫面对雨水的滞蓄能力，将其分为城区流域、耕地区流域和河涌流域三类。径流是计算涵养水源、流域径流调节、泥沙迁移、养分流失以及流域水文等的重要参数，通过将镇江市按照汇流能力的大小进行下垫面的分类，可在一定程度反映镇江市的雨水调节能力(图3)。洪水淹没程度有助于判别各区域对洪水抵抗能力的高低，无源淹没分析显示镇江市低洼地区主要为高资北片区、运粮河和长江之间地带、禹山路和长江之间地带，这些低洼区域均属于长江河漫滩地带，是长江冲积而成的平原区，地势低平(图3)。

图3 镇江市中心城区水安全评价因子

通过层次分析法确认距水系距离、水文径流和洪水淹没程度等各指标的赋值和权重，基于ArcGIS平台加权分析获得综合水安全格局，安全水平越低，表明该区域距离水系较近且易发生洪水灾害等情况，应该重点加以保护。

通过层次分析法及加权叠加得到综合水安全格局(图4)，可以看出低安全水平区主要分布在规划范围的北部及南部边缘等靠近水系的区域，主要为长江、苏南运河、古运河、京杭大运河和运粮河等水系附近。高安全水平主要分布在镇江市中心区域一带，该地多以城市建成区为主，对河流水系的影响较小，开发建设时风险较低。

图4 镇江市中心城区水安全格局

4.1.3 生物多样性安全格局

生物多样性是维护生态平衡的主要因素，也是生态系统不可缺少的组成部分。然而随着城市化的快速推进，生物多样性受到严重威胁，对生态系统也产生了较大影响，因此在生态安全格局分析中进行生物多样性安全格局的评价显得尤为重要。NDVI指数分析结果表明：中心城区的植被覆盖水平和自然度较高，靠近长江城区植被覆盖度相对较低，植被覆盖度较高的区域主要分布在五洲山、南山、禺山、圌山等风景区内(图5)。用地类型根据生物是否适宜栖息，划分为其他区域、农用地、水域湿地、草地和森林及灌丛。用地类型的差异性可在一定程度上反映生物多样性的区别(图5)。生态空间保护分布图如下，其中的生态公益林、国家级森林公园以及省级自然保护区等都是适宜生物栖息生存的重要空间，应对其加以重点保护(图5)。

图5 镇江市中心城区生物多样性安全评价因子

4.1.4 总体安全格局

低度安全水平为生态价值高的区域，一旦出现破坏干扰，不仅影响正常的开发建设活动，而且有可能会给区域生态系统带来严重的破坏，属于自然生态系统重点保护地段。较低安全水平对人类活动敏感性较高，生态恢复难，对维持区域生态功能与气候环境等方面起重要作用。中度安全水平能承受一定的人类干扰，但若遭受严重的干扰会引起植被破坏、地质灾害等，生态恢复慢。较高安全水平受人类干扰较小，可承受一般强度的开发建设，生态恢复较快。高度安全水平生态价值较低，可承受一定的开发建设。

通过层次分析法及加权叠加得到生物多样性安全格局(图6)，结果显示低安全水平区主要分布在南山国家级森林公园、圌山生态公益林及镇江长江豚类省级自然保护区附近，该地区是生物栖息的重要场所应重点保护。高安全水平主要分布在镇江的城镇发展区域，因开发建设的影响生物多样性丧失严重。

图6 镇江市中心城区生物多样性安全格局

生态安全格局分析结果表明：低安全区域集中于地质安全程度及生物多样性较低的南山国家级森林公园、圌山生态公益林及镇江长江豚类省级自然保护区附近，此外靠近水系的区域安全度也较低，其中低度安全水平占比达到10.76%，在进行生态规划时应当重点加以保护。

4.2 生态廊道分析

生态廊道重点包含生态源地识别、生态阻力面确定和最小路径分析3方面。生态源地是指现存的乡土物种栖息地，即物种扩散和维持的源点[6]。镇江市主要生态源地分为山林绿地和湖库两类，其中位于较低安全和低度安全区域的绿地和湖库主要包括南山、禹山、横山、粮山、圌山、小牛山公园、凤凰山公园、金山公园、伯先公园、宝盖山公园、跑马山公园、白龙山公园、宝塔山公园、谏壁公园、银山公园、烟墩山公园、金山湖、西麓水库、回龙水库、塔影湖、枣林水库、珍珠水库、山南水库和西山水库等共36个主要生态节点。景观阻力是指物种在不同景观单元之间进行迁移的难易程度。景观生态服务功能越高，景观功能越完善，则对物种的阻力程度越小[7]。通过对镇江市现有用地类型进行重分类并赋予不同的阻力值，得到由不同景观类型的阻力值组成的单位面积内阻力值大小不一的阻力面。在确定生态源地和生态阻力面的基础上，进行成本路径分析得到最小成本路径结果显示以南山国家级森林公园为生态源计算的成本路径最小，并形成一条东西走向，贯穿镇江市整个中心城区的生态廊道(图8)。

图7 镇江市中心城区总体生态安全格局

图8 镇江市中心城区廊道构建过程分析

表2 各安全等级面积统计

5 结论

本研究通过对镇江市进行生态安全格局和廊道分析，识别出了较低安全和低度安全的区域作为镇江市生态价值高且应重点加以保护的区域，可为镇江生态区域环境的保护提出参考。此外，在生态安全格局的基础上通过选取低安全和较低安全的区域作为生态源地，按照景观用地类型的阻力等级构建阻力面提出了适用于镇江市生物栖息生存的生态廊道，提供了不同生态源地斑块之间物质能量的流动和交换，也为保障区域生态安全和提升生态系统的稳定性提供了可能。