基于“结构-效能“关联的都市区生态空间网络演变与优化调控研究—以郑汴都市区为例

In the metropolitan area of rapid urbanization，the broken ecological space affects the continuity of process and stability of function of the landscape ecological system. Therefore, How to optimize ecological space is of great theoretical and practical significance to the territorial space planning in the new period. This study takes the ecological space network system as the research unit, and takes the metropolitan area of Zhengzhou-Kaifeng as the case area, The purpose is to explore the protection and control measures of ecological space through the optimization of ecological space network.(1) The spatial distribution map of ecological space of Zhengzhou-Kaifeng metropolitan area in 1987, 2000, 2009 and 2018 is extracted by using remote sensing mapping technology and GIS integration technology. With the help of graph theory and least cost path method, the ecological space networks of four different periods in the case area is constructed；(2)Based on the ecological model and analysis method of complex networks, the spatial-temporal evolution and mechanism of its structure and function are revealed;(3) A "structure-effectiveness" correlation evaluation model is built based on Quality Function Deployment (QFD) to evaluate and compare the ecological space network in the case area in 2018. (4)Based on the results of the "structure-efficiency" correlation evaluation, the strategies for improving the efficiency of the metropolitan area ecological space and spatial control measures are proposed through the optimization of ecological space network.

在快速城镇化的都市区，破碎的生态空间影响了景观生态过程的连续性和功能的稳定性，如何优化都市区生态空间，对于新时期国土空间规划具有重要的理论和实践意义。该研究以都市区生态空间网络系统为研究单元，以河南省郑汴都市区为案例区，探寻以生态空间网络优化的都市区生态空间保护和管控措施。（1）运用遥感制图和GIS集成技术，提取郑汴都市区1987、2000、2009和2018年的生态空间分布图；借助图论和最小成本路径方法，构建案例区四个不同时期的生态空间网络；（2）以生态学模型和网络分析方法为基础，揭示其结构和功能的时空演变和作用机制；（3）基于质量功能展开（QFD）分析法构建 “结构-效能”关联评价模型，对案例区2018年的生态空间网络进行评价和分区比较；（4）以“结构-效能”关联评价结果为基础，提出基于网络优化的都市区生态空间效能提升策略和空间管控对策。

在都市区快速城镇化发展的背景下，生态空间作为国土空间的重要组成部分，其空间结构的优化和效能提升，对保障都市区生态安全和城市人居环境质量具有重要作用。该项目基于中高分辨率遥感影像和实地调研等数据，以复合种群理论和景观图论为基础，采用GIS/ERDAS空间信息处理和Graphab/Circuitscape空间分析技术，结合复杂网络的社区结构发现算法，将景观生态学与复杂网络科学的技术方法进行交叉融合，从时空演变、网络结构与效能关联诊断、网络结构优化等方面，研究了都市区生态空间结构的演变特征和效能提升途径。结果表明，在生态空间规模方面，1987年至2019年间，受郑汴一体化、郑汴新区等区域发展战略和地方规划决策的影响，郑汴都市区生态空间面积呈现波动变化的态势，2019年郑汴都市区生态空间较2009年略有上升，但与1987年相比，生态空间面积明显下降，主要表现为生态空间向生活空间的转变；在生态空间网络结构方面，从1987年到2019年，郑汴都市区生态空间网络节点数量明显减少，平均廊道长度显著增加，生态源地破碎化和分散化趋势明显。城市尺度下，2019年，郑州市区生态空间网络规模最大，但中牟县生态空间网络稳定性最好；郑州市区生态空间网络规模结构效能和整体网络效能均最高；中牟县模块结构效能最高，整体网络效能最低；开封市区空间结构效能最高。最后，以郑州城区为案例区，以效能提升为目标从绿地生态空间网络规模结构、空间结构和模块结构三方面针对性的对案例区绿地生态空间网络进行优化。本研究中生态空间网络模块结构识别与评价方法、“结构-效能”关联评价模型的应用为生态空间网络研究提供了有效的技术支撑和方法借鉴，案例区的生态空间网络优化策略为城市绿地系统规划提供科学依据，具有重要的应用前景。