2026, Vol. 47
城市群是在特定区域范围内云集相当数量不同性质、类型和等级规模的城市集合体，是我国经济社会快速发展和现代化水平不断提高的引擎标志之一[1]，但城市群既是经济共同体，也是生态环境共同体. 随着城镇化水平不断提高，城市建设用地不断向外扩张，城市化引发的生态环境问题已经导致城市群大尺度区域生态安全面临诸多威胁与挑战.
城市群的生态保护与修复建设重点是坚持山水林田湖草沙一体化保护和系统治理思想，以城市区域地理单元为对象，打破城市之间行政壁垒，通过城市联动、部门协作、整体推进和共建共享，构建城市群区域生态系统命运共同体[2]. 因此，科学开展生态保护与修复是城市群生态建设的核心任务之一.
生态安全（ecological security，ES）指一个国家或区域层面区域内维持人类生存与发展所需的大气、水资源、气候、土壤和植被等生态系统服务处于少受甚至不受威胁的健康状态，使生态环境既能满足人类与生物群落生存与发展的需要，又能保证生态环境本身的生态过程不受损害[3]，也是区域生态保护和高质量发展的根基. 生态安全格局（ecological security pattern，ESP）也称生态安全框架，是一种维护生态系统稳定的空间结构，是物种生存环境的重要保障[4]. 考虑生物随机游走的因素，利用电路理论电子在电路中随机游走的特性（即随机漫步理论）来模拟物种在某一景观面中的迁移扩散过程[5]，通过计算提取廊道，并根据电流密度识别生态夹点，进而通过某一区域移除前后电流的变化情况识别生态障碍点，构建“源地-阻力面-廊道”范式下的生态安全格局[6]. 生态修复是指对生态系统通过减少人类干扰活动或运用技术手段等方法，在已受损的生态环境区域内协助恢复退化或破坏严重的生态系统逐步恢复或向更好的正向演替方向发展的过程[7]. 目前，国内外较多研究者基于电路理论方法对重要生态区域进行识别，在研究和构建生态安全格局方面取得众多成果[8]，该研究方法应用在构建大尺度城市群生态安全格局等方面具有重要指导作用.
国内外学者针对生态安全格局研究以及天空地一体化在生态环境监测网络体系中的应用研究也取得了丰硕成果，进一步提升了生态安全格局的应用性与实践性[9]. 欧洲城市群建设和绿色空间规划经验特点明显，如英国大伦敦城市群的“环形绿带”、荷兰兰斯塔德的“绿心”等生态安全格局[10]. 欧美等发达国家和地区高度重视天空地一体化生态环境和自然资源监测网络建设，如美国马里兰大学的基于高分卫星遥感全球森林变化动态监测数据库研发构建、北欧国家及加拿大基于高分卫星遥感和机载激光雷达技术的森林资源调查应用成果等，建成了融合天空地各种空间尺度技术手段协同的多维、连续监测体系[11]. 在国内，基于天空地一体化技术构建生态环境智能感知监管和自然资源要素监测网络体系方面已步入了高质量发展阶段，如清华大学与中国科学院基于卫星航天遥感数据的全球森林覆盖产品研究应用成果等达到全球化水平. 目前，我国推动城市生态建设和生物多样性保护等已列入国家相关法规体系进行法制保障，同时在围绕城市群生态安全格局构建[12]、自然资源智能感知监测监管体系建设[13]和天空地一体化自然资源要素监测体系及其应用[14]等研究成果众多. 但现有研究中在基础数据来源及时效性、研究尺度调控与优化和多学科交叉融合等存在较多缺陷，同时目前基于城市群生态安全格局构建动态研究的成果较少，特别是借助天空地一体化监测技术体系融入区域生态安全格局构建以及生态保护修复方面的动态研究更为鲜见.
广西北部湾城市群城市快速扩张导致的生态空间破碎化、近海海岸带生态防护功能退化等生态问题亟需解决. 本研究以基于“生态安全格局理论+天空地一体化监测技术”多学科有机融合为切入点，结合广西北部湾城市群实际，在总结前人研究成果基础上，通过天空地一体化监测数据整合校核、形态空间格局分析划定、InVEST模型修正、生态连通度测算、生态阻力面构建分析和电路理论提取等方法，筛选生态源地，识别和提取生态关键要素，划分生态保护与修复功能分区单元，构建和优化生态安全格局，解决研究区重点保护区域和生态修复区域模糊不清的问题，应用新一代资源环境监测技术方法对城市群生态安全格局进行动态优化调控，以期为科学制定城市群生态保护与修复智慧化和精准化实施方案提供参考.
1 研究区概况北部湾城市群是国务院于2017年1月20日批复同意建设的国家级城市群，规划范围包括广西、广东和海南这3个省（自治区）的11个设区市及4个县（市）[15]，是我国唯一一个跨省级行政区沿海沿边湾区的国家级城市群. 其中广西北部湾城市群是北部湾城市群的重要组成部分，由南宁、北海、钦州、防城港、玉林和崇左共6个设区市所辖38个县（市、区）组成[16].
广西北部湾城市群地处东经106°33′16.6″~110°53′36.9″，北纬20°54′8.0″~24°02′5.5″之间，辖区规划总面积73 379 km2，海岸线长达1 629 km. 北回归线横穿研究区的南宁大明山一带，地处亚热带南缘，属北热带、南亚热带海洋性季风气候，多年年均气温21.6~23.0 ℃，多年年均降水量1 147.3~2 689.5 mm，气候温暖、阳光充足、雨热同季. 整体地势北高南低，地貌分布有丘陵、台地、平原和喀斯特地貌. 境内拥有丰富的山水林田湖草等陆域自然资源和海洋生态资源，平陆运河由南宁横州经钦州灵山进入北部湾，研究区毗邻粤港澳、面向东南亚、兼具沿海沿边地缘优势. 详见图 1.
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图 1 研究区区域位置与土地利用现状 Fig. 1 Regional location and land use status of the study area |
本研究数据由矢量和栅格数据组成，有DEM数据、交通及水域数据、土地利用数据、生境质量数据、归一化植被指数等（数据来源见表 1）. 所有数据地理坐标统一设定为GCS_WGS_1984_UTM_Zone_49N，并将栅格数据分辨率重采样为30 m.
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表 1 研究区数据来源 Table 1 Data source of the study area |
（1）天空地一体化监测数据 数据整合处理与技术成果规定执行《天空地一体化森林资源调查监测新技术体系研究与示范》科技成果[17]的标准.
（2）土地利用数据 来源于中国科学院资源环境科学与数据中心的2020年土地利用数据和天空地一体化监测土地利用数据，均衔接《国土空间调查、规划、用途管制用地用海分类指南》划分为耕地、林地、草地、水域（含湿地）、建设用地和未利用地共6个一级地类，并在ArcGIS 10.8提取林地、草地和水域（含湿地）为前景色，其他用地为背景色[18]. 将天空地一体化监测方法取得的2022年森林草原湿地资源、红树林与石漠化数据[19]与2020年土地利用数据进行叠加与修正，将研究区现有66处自然保护地矢量图层叠加到校核后的2022年资源数据库，作为形态学空间格局分析、生境质量评估和生态源地识别修正的基础.
（3）生态阻力因子数据 土地利用类型和生境质量这2个因子均采用校核后的2022年资源数据. 归一化植被覆盖度因子在采用层次分析法对植被覆盖度的阻力因子赋值及权重计算时，将研究区2022年红树林面积94.12 km2、石漠化土地面积1 334.00 km2与地理空间数据云平台来源的植被覆盖指数校核后调整.
2.2 研究方法 2.2.1 研究思路与技术路线围绕“源地-阻力面-廊道-夹点-障碍点”网络框架构建生态安全优化格局，发挥天空地一体化监测技术体系能提供多尺度、实时性、多源融合数据的技术优势，以研究区2020年土地利用现状数据为基础，整合研究区2022年度天空地一体化监测的资源数据并进行校核，通过筛选高质量的生态源地，科学测算生态连通度和系统分析生态阻力面，提取生态连通度好与多功能的生态廊道，识别生态关键要素汇聚的生态夹点，针对性地调控生态障碍点应对生态安全风险的抗干扰能力，构建和优化研究区高质量的生态安全格局；参考自然资源部《省级国土空间生态修复规划编制技术规程（试行）》（2021年5月）中关于国土空间生态修复分区划定技术要求，精准划定重点保护区域、生态修复区域和生态管控区域，并提出针对性管控策略，构成“生态安全格局理论+天空地一体化监测技术”多学科有机融合的技术路线[20]. 详见图 2.
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图 2 研究技术路线 Fig. 2 Research technical route |
通过应用高空间分辨率卫星遥感、激光雷达技术、无人机遥感以及地面站点（微基站）监测或地面样方调查等多学科融合的监测技术方法[21]，对研究区内土地利用现状、森林草原湿地资源现状、喀斯特岩溶石漠化程度、滨海红树林生态系统与近海环境状况等进行一体化综合监测，采集天空地一体化多源遥感动态监测数据，经ArcGIS 10.8整合处理分析形成全面反映研究区最新的精准动态监测成果，并为本研究中基于InVEST模型生态源地修正、生态阻力面分析的7个生态因素进行叠加校核以及生态保护修复分区单元划定、生态安全优化格局构建等环节提供及时精准的数据支撑.
2.2.3 形态空间格局分析和生态源地筛选形态学空间格局分析（morphological spatial pattern analysis，MSPA）的原理在于运用腐蚀、膨胀、开运算、闭运算等数学形态学理论对栅格图像的空间格局进行度量、识别和分割处理研究区域内的景观要素，从而得到像元层面的精确景观结构[22]. 生态源地则是指区域范围内具有一定自我调节能力的相对稳定的大型生态斑块，它是物种栖息地和扩散的起点，在生态格局中处于核心地位，对维护生态系统安全性和稳定性具有重要意义[23]. 因此，运用MSPA方法对于空间尺度具有较强的兼容性特征，能够对生态源地进行精准筛选. 利用MSPA方法基于土地利用数据，依据前景色地类特征分析对景观格局的类型与结构进行精确分辨[24]. 本研究借助Guidos Toolbox工具对耕地、林地、草地、水域、建设用地和未利用地进行MSPA分析识别，其中林地、草地和水域等3类列为前景色，耕地、建设用地和未利用地等3类列为背景色，将景观斑块要素转换为TIFF图像，采用8邻域分析法，按形态分析后得到互不重叠的核心区、孤岛、孔隙、边缘区、桥接区、环道区和支线这7种景观格局类型[25]，便于实现景观斑块间重要性评估.
2.2.4 生态源地修正基于InVEST模型，对生态源地进行修正. 采用InVEST模型中的生境质量模型（3.13.0模块）通过栖息地受人类活动干扰程度计算生境质量值[26]. 生境质量指数值越高，生境质量越好，相应的生物多样性越高. 本研究选取建设用地和耕地为胁迫因子，参考InVEST模型同类研究应用实例与前人研究成功经验数据[27]，将结果分为优、良、中、较差和差共5个生境质量等级. 将生境质量值最大的优、良等级区域与MSPA核心区进行叠加修正，采用ArcGIS整合与拓扑检查，二者重合区域确定为修正后的生态源地.
2.2.5 景观连通性和重要生态源地筛选景观连通性指景观促进或阻碍生物或某种生态过程在生态源地斑块间运动的程度，可反映景观要素对于某种水平运动过程的抑制程度[28]. 景观连通性评价可有效判断各个源地斑块之间的连通性强弱，其中可能连通性连接指数（probability of connectivity，PC）及连通重要性指数（delta probability of connectivity，dPC）被广泛应用于景观连通性评价中[29].
基于生态连通度，利用Conefor 2.6软件对整体连通性指数（IIC）、可能连通性指数（PC）以及斑块重要性（dI）进行计算[30]，得出结果dPC（斑块连通重要性指数）和dIIC（斑块整体连通性指数），整理排序后选取指数前30的斑块作为重要生态源地.
2.2.6 生态阻力面构建生态阻力面指物种在不同生态单元之间迁移时受到的阻碍，是计算物种在克服阻力情况下扩散路径的基础[31]. 在参考前人同类研究成果相关文献基础上，将土地利用类型、归一化植被指数（NDVI）、高程、坡度（Slop）、距道路距离、距水面距离和生境质量等7个因素作为构建综合阻力面的基本因素. 根据研究区实际和参考前人研究[32]，采用层次分析法（AHP）构建判断矩阵，对阻力面因子进行赋值，计算各因子权重，经Yaahp软件一致性比例小于0.01的检验后，最终得出研究区综合阻力面的因子赋值与权重结果.
2.2.7 电路理论电路理论是利用电荷的随机游走特性表征生态要素的运动，借助于图论数据结构，将异质性景观抽象为由一系列节点和电阻组成的电路，结合生态过程为有效电阻、电流和电压等赋予其生态学意义[33]. 本研究通过采用Circuitscape 4.0软件中相应的模块计算并识别提取生态廊道、生态夹点及生态障碍点.
2.2.8 生态廊道提取生态廊道是串联重要生态源地，为物种能量和物质流动，保障物种扩散、迁徙生态过程和功能实现提供的通道. 本研究通过采用Linkage Mapper 3.0模块中的Build Network and Map Linkages工具，截断生态廊道的成本加权距离阈值并根据实际情况分别设置为20 km构建生态廊道. 利用Linkage Priority工具计算廊道优先级指数（CSP值），CSP值是指生态廊道的串联平面值，用于评定廊道等级划分标准并筛选重要生态廊道，将CSP值运用自然断点法从大到小分为一、二、三级廊道，以筛选出重要生态廊道[34].
2.2.9 生态夹点识别基于电路理论，生态夹点区域为电流高密度集中区域，表明该区域在物种迁徙流动过程中作用极大，能替代该区域路径较少或没有，栖息地的退化或损失极可能切断生境的连通性[35]. 因此，生态夹点主要发挥“生态踏脚石”功能，是区域景观连通性的关键节点，可代表防止栖息地退化/改变的关键位置，应为重点保护区域. 生态夹点是采用Linkage Mapper 3.0模块中的Pinchpoint Mapper工具，选择chpoint模式进行运算. 分别设置10、15和20 km的加权距离比较计算结果，并将电流密度按自然断点法从高到低分为5类，将电流密度大的第一类高值区提取为生态夹点.
2.2.10 生态障碍点识别生态障碍点指生态流在生境斑块间运动受到阻碍的区域，实际为生物在生态源地间迁移和生态廊道扩散过程中受到阻隔的区域，是影响生态重要区间连通性和景观完整性的重要障碍要素，务必对生态障碍点进行修复[36]. 本研究通过采用Linkage Mapper 3.0模块中的Barrier Mapper工具计算并识别生态障碍点斑块[37]，基于电路理论提取廊道内电流累计恢复值利用自然断点法分为5级，选取最高等级作为广西北部湾城市群生态障碍点，需作为生态修复区域.
3 结果与分析 3.1 景观格局类型基于MSPA分析方法的景观格局类型总面积为48 207.72 km2，占研究区总面积（73 379.00 km2）的65.70%，其中核心区面积36 394.50 km2，占前景色（林地、草地和水域共48 260.79 km2）面积的75.41%，占研究区总面积的49.60%. 核心区主要集中分布于研究区西南部和北部，较为连片，西北部、东部和中部区域核心区破碎化，景观连通性相对弱. 边缘区面积为5 574.46 km2，仅次于核心区，占前景色面积比例为11.55%；孔隙区面积为2 657.86 km2，占前景色比例为5.51%，孔隙区与边缘区共同具有边缘效应，为生物活动最为频繁的区域. 各景观格局类型分类情况详见表 2和图 3.
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表 2 研究区景观格局类型分类统计 Table 2 Classification statistics of landscape pattern types in the study area |
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图 3 研究区MSPA景观格局类型 Fig. 3 Types of MSPA landscape pattern in the study area |
根据修正后的2020年土地利用数据经InVEST模型计算出生境质量指数值结果，运用ArcGIS 10.8软件中的自然断点法（Natural Breaks）工具将生境质量分为5个等级，生境质量指数值越高，等级越高，分别为优秀、良好、中等、较差和差，分别对应数值0.8~1.0、0.6~0.8、0.4~0.6、0.2~0.4和0.0~0.2[38]. 根据图 4可知，生境质量优良的区域主要集中于研究区西南部和北部，区域面积11 933.76 km2，占研究区比例为16.26%. 少量生境质量优良的斑块零星分布于西部和东部，但面积不大. 研究区中景观连通性好、生境质量优秀良好等级的区域，将会受城市所在地城镇建设扩张的影响而被逐渐破碎化，致使生境质量较差和差等级的区域逐渐集中连片. 因此，将生境质量为优秀和良好等级的潜在源地斑块进行叠加修正后筛选得出30个面积阈值大于35 km2的图斑，作为研究区选定的生态源地.
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图 4 研究区生境质量等级 Fig. 4 Habitat quality grades in the study area |
筛选后的30个生态源地总面积2 522.84 km2，包括了广西北部湾城市内13个生态价值较高的自然保护地，占广西北部湾城市群66处自然保护地总面积7 558.00 km2的33.37%，占广西北部湾城市群总面积73 379.00 km2的3.43%. 生态源地中斑块的连通重要性指数（dPC）和整体连通性指数（dIIC）值与生态连通度相关，若dPC和dIIC值较高，则所在区域生态连通度较好，反之较差. 把生态源地按照dPC > 3.0、0.3 < dPC < 3.0、dPC < 0.3分为一、二、三级生态源地. 分级数值及生态源地图表明，研究区中东部城市发展及扩张迅速，建设强度大，生态安全性差；西部城市靠近边境发展较慢，建设强度小，生态较为稳定，南部北部湾沿海三市分布较多重点保护的红树林地，生态功能较为完善. 因此，生态源地呈现南部沿海城市和北部湾城市群边缘多，中部和东部少，详见图 5和表 3.
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图 5 研究区生态源地 Fig. 5 Ecological source of the study area |
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表 3 研究区生态源地分级与连通性指数 Table 3 Ecological source classification and connectivity index in the study area |
3.4 生态阻力面构建分析
将修正后的土地利用类型、归一化植被指数（NDVI）、高程、坡度（Slop）、距道路距离、距水面距离和生境质量等7个生态阻力因子共同构建综合阻力面，详见图 6. 受7个生态阻力因子综合影响，综合阻力面呈现中、南、东部高、西部低的趋势，高阻力区域呈块状集中分布于研究区的南宁、玉林和北海城市区域，土地利用类型以建设用地为主，受城市扩张影响，城市建设强度高，交通拥挤和人口过于集中，加之北海具有沿海的区位优势，旅游业发达，生态维持阻力较大. 以林地为主的低阻力区域分布在北部、西部和西南部，以上区域地形地貌以丘陵山地、喀斯特岩溶地区为特点，并分布着自然保护地等生态稳定区域，城市建设力度弱，生态脆弱度低，生态景观抗干扰能力强，受人为干扰的影响小.
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图 6 研究区生态阻力面 Fig. 6 Ecological resistance surface in the study area |
基于生态源地以及综合生态阻力面结果，依据电路理论借助Linkage Mapper 3.0模块对生态廊道进行识别，共识别出廊道共计67条，廊道总长度3 318.37 km，其中16号斑块（二级生态源地）与27号斑块（三级生态源地）之间的廊道最长，长度为134.80 km，占廊道总长度的4.06%.
采用Linkage Priority工具计算的生态廊道优先级值指数（CSP值），计算结果为5.1~134.8，按自然断点法将廊道优先级指数从大到小分为：80.1~134.8的廊道为一级生态廊道、40.1~80.0的廊道为二级生态廊道和5.1~40.0的廊道为三级廊道，详见图 7. 串联平面值大、阻力值指数较小的一级生态廊道主要分布南宁、玉林、崇左、防城港等部分区域，共38条，总长度941.94 km；其土地利用类型以林地、草地为主，该景观格局类型廊道阻力较小，每条廊道长度较短，在一级、二级生态源地之间起重要连接作用，该区域可通过增加植被覆盖度，使斑块合并，增加连通性，应为研究区实行重点保护区域；参考周颖等[39]成果，一级生态廊道宽度按1 000 m计，涉及范围面积941.94 km2. 串联平面值中等、阻力值指数较大的二级生态廊道主要在南宁、钦州和玉林等部分区域，共20条，总长度1 543.54 km；二级生态廊道宽度按600 m计，涉及范围面积926.12 km2. 该区域主要由于耕地阻隔，林地破碎化导致造成生物迁移或物质能量交换物理距离较长，廊道穿越耕地的次数较多，阻力较大，需要在加强现有生态廊道保护基础上，增加廊道植被覆盖度，保障畅通性，保证斑块之间生态流与物质流交换. 串联平面值较小、阻力值指数大的三级生态廊道主要在南宁、钦州、玉林、崇左等部分区域，共9条，总长度897.49 km，三级生态廊道宽度按200 m计，涉及范围面积179.50 km2. 由于该区域建设用地和耕地较为集中，水系较多，廊道需避开建设用地或穿越耕地、水域次数较多，生态阻力大，造成廊道绕道稳定性差，需对生态廊道进行生态修复.
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图 7 研究区生态廊道 Fig. 7 Ecological corridor in the study area |
基于生态安全格局识别生态夹点. 廊道内电流通过数量最多、电流密度大且阻力小的区域即为生态夹点区域，该区域为生物保持动态流通的可能性较高，为景观连通性的保持起着重要作用. 广西北部湾城市群内生态廊道的电流强度在不同阈值下（10、15和20 km）分布如图 8所示，其中电流强度由蓝色渐变成红色，且颜色逐渐增强，红色色块所在区域即为夹点，随着不同阈值距离的增大高值区的面积随之扩大，在位置不变的前提下，生态夹点的显示区域趋于明显.
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图 8 不同阈值下研究区生态夹点 Fig. 8 Ecological pinch points under different thresholds in the study area |
本研究选取阈值宽度内夹点区域显示最为明显的20 km的距离作为加权距离宽度，识别出夹点共138处，夹点面积共154.43 km2，其中最大夹点面积6.52 km2. 将土地利用数据与夹点区域叠加分析，分析5种土地利用类型的占比情况，其中林地面积最大，占比为66.22%（表 4）. 将夹点分为一、二级生态夹点，夹点区域面积大于1 km2的夹点划定为一级生态夹点，其余为二级生态夹点，则一级生态夹点共45处，二级生态夹点共93处. 各市生态夹点总数以南宁最多，共计55处（表 5），主要由于市域范围较大，存在较大面积的生态源地空缺区域，城市扩张快速，综合阻力较高，应优先进行生态夹点优化，重点保护夹点，避免生态功能丢失，适度控制城市群6个城市的发展规模，保障生物流动通道.
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表 4 研究区生态夹点用地类型 Table 4 Types of ecological pinch point land in the study area |
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表 5 研究区各市生态夹点分布 Table 5 Distribution of ecological pinch points in each city of the study area |
3.5.3 生态障碍点识别
采用自然断点法把廊道内累计电流恢复值的高值区由低到高分为5类，提取第5类高值区作为广西北部湾城市群生态障碍点，该区域具有阻碍生物迁徙扩散，减弱生态连通性的特点. 研究识别到生态障碍点144处，总面积603.65 km2，集中分布于研究区中部区域，其中涉及南宁市区的生态障碍点最多，主要沿高速公路东西向分布，共80处，面积共326.96 km2，占总障碍点的54.16%（图 9）. 将生态障碍点与土地利用现状叠加分析（表 6），障碍点区域涉及土地类型有耕地、林地、草地、水域和建设用地这5类，其中面积最大为耕地，占总面积63.98%. 把障碍点按面积大小分为一、二级障碍点，面积大于1 km2的障碍点作为一级障碍点，其余为二级障碍点，其中一级障碍点128处，二级障碍点16处（表 7）. 一级障碍点基本位于城区及周边辐射的耕地地带，以上区域的综合阻力较大，对生物的移动流通产生一定的威胁，生态障碍点涉及区域划定为生态修复区域，加强障碍点修复.
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图 9 研究区生态障碍点 Fig. 9 Ecological obstacle points in the study area |
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表 6 研究区生态障碍点用地类型 Table 6 Land use types of ecological obstacle points in the study area |
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表 7 研究区各市生态障碍点分布 Table 7 Distribution of ecological obstacle points in each city of the study area |
3.6 生态保护与修复区域划定
根据对研究区生态源地、生态廊道、生态夹点与障碍点的筛选、提取和识别结果[40]，参考自然资源部《省级国土空间生态修复规划编制技术规程（试行）》（2021年5月）中关于国土空间生态修复分区划定技术流程要求，精准划定研究区生态保护和修复的功能单元区域，即将30个重要生态源地、一级生态廊道所在区域和生态夹点区域确定为重点保护区域，面积3 619.21 km2；将二、三级生态廊道所在区域和生态障碍点确定为生态修复区域，面积1 709.27 km2；将重点保护区域和生态修复区域之外的区域划为生态管控区域，面积共68 050.52 km2.
重点保护区域：主要位于研究区北部、西部和南部生态源地集中的生态空间核心区域，其中南宁北部（大明山为主）、崇左西部（恩城、弄岗、白头叶猴、花山为主）、防城港南部（十万大山为主）和北海滨海生态系统较为完善，生态廊道阻力小.
生态修复区域：主要分布于贯穿南宁建成区周边区域及东西走向的高速公路附近区域和钦州平陆运河沿线及周边各类国土空间区域，其次分布于玉林和崇左，少部分零散分布，北海无生态修复区域，整体呈现出研究区生态环境北、西、南部优于中、东部现象.
生态管控区域：主要位于研究区生态源地、一级生态廊道、一级生态夹点与生态障碍点之间的过渡区域，包括部分生态空间、大部分农业空间和城镇空间中的城乡结合部区域.
3.7 生态安全优化格局构建根据广西北部湾城市群基于生态安全格局的生态源地、生态关键要素等空间分布特征，综合考虑研究区国土空间总体开发格局以及生态保护建设的目标要求，提出了构建研究区“两屏-四区-六核-四廊-多点”的生态安全优化格局，详见图 10.
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图 10 研究区生态安全优化格局 Fig. 10 Ecological security optimization pattern in the study area |
“两屏”：即北部山地生态屏障和南部沿海生态屏障. 北部山地生态屏障——现有生态源地分布较多，其中一级生态源地占比较大，以广西大明山、西大明山、马山弄拉、上林龙山、隆安龙虎山、武鸣三十弄与朝燕、宾阳八仙岩、横州九龙瀑布群、高峰等自然保护地为代表[41]，生物多样性丰富，森林覆盖率高.南部沿海生态屏障——现有滨海湿地、红树林资源丰富，以沿海防护林体系为主体的沿海生态屏障建设已有良好基础，但生态廊道分布较少，生物迁徙通道相对弱，局部具有一定的沙化土地.
“四区”：即中部乡村景观保护修复区、西部中越边境国际生态合作区、东部“两湾联动”生态修复区和南部陆海统筹保护修复区. 中部乡村景观保护修复区——该区受南宁为主的城市扩张和区域乡村建设影响，不可避免使城乡生态空间斑块破碎化，森林乡村自然景观与生态环境需要修复重构，乡村生境质量欠佳. 西部中越边境国际生态合作区——该区位于崇左的中越陆域边境线上，喀斯特岩溶石漠化区域分布较多，在保护好生态源地和一级生态廊道前提下，以二级生态廊道和少部分生态障碍点修复为主，分布较零散，廊道局部破碎，连通性较差，没有形成良好的廊道带状区域生态安全网络. 东部“两湾联动”生态修复区——该区紧邻粤港澳大湾区，以二级生态廊道和集中于城市建设区的生态障碍点为主，廊道连通性差. 南部陆海统筹保护修复区——随着平陆运河建设推进而产生的生态斑块破碎化也日趋严重；生态廊道数量减少，分布零散，沿海生物迁徙通道受阻，湿地生态环境受到威胁.
“六核”：包括研究区包含的6个设区市城市绿核，主要包括以城市国土空间规划确定的中心城区绿地系统或城市范围内的农业空间.
“四廊”：包括环大明山生态廊道（马山弄拉-大明山山脉-上林大庙江和鼓呜寨-横州九龙瀑布群）、环十万大山生态廊道（宁明县-上思县-邕宁区-钦北区-防城区-东兴市）、东部山脉生态廊道（合浦洪潮江水库-浦北与博白小江水库-环六万山-北流大容山-容县天堂山-云开大山）和中越边境生态廊道（隆安与扶绥西大明山-大新恩城、黑水河和德天-龙州弄岗-宁明花山-江州板利），均为有效连接了研究区的以一级生态源地为主、二级生态源地为辅助的物种扩散通道，呈带网状分布，保证了各个源地之间物质与能量流动. 应以生态保护为主，限制廊道周边建设用地的开发，以促进物种迁徙.
“多点”：包括生态夹点和生态障碍点，位于城市群国土空间生态保护和修复的关键区域，是生态安全格局的重要组成部分，在生态廊道的连通功能以及生态网络的稳定性发挥了举足轻重作用. 生态夹点是地处生态廊道上对维持生态源地之间的有效连通性至关重要的关键生态节点，生态障碍点则是区域物种迁移时遇到的阻隔区域和“生态踏脚石”关键节点，需重点保护生态夹点和修复生态障碍点.
3.8 生态保护与修复驱动因素构建和优化生态安全格局需特别注重识别生态关键要素与国土空间地类变化在生态演替过程中的内在逻辑关系和外部环境因素影响. 因此，研究区生态保护与修复涉及多维度、多层级、相互联动和制约的各种因素，其驱动因素包括政策约束、生态需求、经济发展、科技支撑、国际履约与社会协同等，其中政策法规引导是城市群生态管控需务必严格遵守国家相关政策法规规定的刚性约束和核心动力因素；生态安全需求是进一步提高研究区生境质量总体水平和生态韧性，恢复城市群区域生态系统功能的客观驱动因素；经济绿色转型是大力推动生态经济可持续发展、提升城市群生态空间品质、统筹城市群生态建设与经济社会发展战略需求的协调动力因素；科技创新驱动是通过整合生态学、环境科学、地理信息科学、新一代人工智能与复杂网络系统理论等多维学科交叉，进一步支撑研究的技术创新和“多源空间数据”采集，为城市群生态建设提供现代化、智慧化的创新驱动力；国际责任履约是体现研究区作为广西面向中国-东盟开放合作区和西部陆海新通道的出海门户、参与“一带一路”跨国生态合作项目、助力我国履行国际公约和全球环境治理国际责任担当的全球动力因素；社会协同合作是随着社会公众对生态环境保护的关注度和参与度不断提高，全社会公众协同治理和多元主体参与，务必更加重视改善城市群区域环境的生态惠民、共建共享驱动，是助力打造北部湾“蓝色海湾”城市群目标的现实需要.
广西北部湾城市群生态保护与修复的驱动机制是：以构建高质量的生态安全格局为核心目标；通过政策法规制度划定生态保护刚性框架；依托科技创新驱动提升生态建设效能；以经济绿色转型提升生态产品价值[42]；强化国际责任履约促进国际合作拓展并引进国际先进技术和理念；通过开展社会协同合作提高公众生态意识，实现进一步提升广西北部湾城市群生态保护与修复质量.
3.9 生态保护与修复管控策略根据研究区“两屏-四区-六核-四廊-多点”生态安全格局的区域特征与区域国土空间规划的衔接要求，通过找准城市群生态保护与修复驱动因素的应对措施，基于“问题-目标-视角-措施”逻辑链条，优化不合理的城市群生态格局，增强跨区域生态安全韧性，务必实施如下生态保护和修复相应的针对性管控策略.
3.9.1 筑牢广西北部湾生态屏障研究区北部山地和南部沿海生态屏障是广西北部湾城市群区域国土空间生态安全格局的核心构架和重要支撑. 应针对北部山地和南部沿海的突出生态问题，以建设人与自然和谐共生的北部湾蓝色城市群为引领，坚持保护优先、自然恢复为主的方针，大力推进自然保护地体系、沿海防护林体系建设，实施重要生态系统保护和修复重大工程，加强公益林天然林保护、加强北部山地岩溶石漠化与沿海沙化土地治理，严格保护生态源地，优化生态廊道体系的连通性，因地制宜地对生态夹点和障碍点进行生态保护与修复，提升研究区生态屏障生态系统多样性、稳定性和持续性，构建网络化的广西北部湾生态安全格局.
3.9.2 加强生态保护与修复统筹中部乡村景观保护修复区应重点针对生态障碍点分布最多的城镇空间和农业空间生态问题及修复需求，持续实施山水林田湖草沙一体化保护和修复，协同推进农村人居环境整治，建设“绿美乡村”村屯绿化景观提升工程，持续开展城乡绿化“珍贵树种进百城入万村”行动，提升乡村绿化景观质量. 结合生态园林城市或公园城市创建等城市公共绿地系统项目和水利防洪工程建设，建设部分江河水系生态廊道、野生动物栖息通道、沿海防护林基干林带、盆地平原农业景观林带等，以形成区域特色的农林生态乡村景观.
西部中越边境国际生态合作区应重点针对中越边境和岩溶石漠化的生态问题及修复需求，加强中越边境生态廊道保护和岩溶石漠化综合治理项目建设，促进形成边境陆水两域生物廊道结合的蓝绿空间生态网络体系，提升中越（沿边公路）国家风景道（东兴-防城-宁明-凭祥-大新）生态景观质量，形成中越边境国际生态合作区. 同时针对岩溶石漠化地区的农业空间生态问题，加强岩溶土地综合整治和退化农用地生态修复，为中越边境区域野生动物迁徙、筑巢、觅食和繁殖提供栖息空间，构建中越边境独具石漠化地区生态景观特色的空间格局.
东部“两湾联动”生态修复区应针对人口密度大、城镇化率较高造成的城镇空间和农业空间生态问题，重点对城镇、农业与生态空间相邻或冲突区域，按照“宜耕则耕、宜林则林、宜草则草、宜湿则湿、宜荒则荒”的原则逐步进行调整和修复，整体推进农村土地综合整治和乡村生态保护修复. 同时可搭建与粤港澳大湾区生态安全联防联治工作平台，加强生态安全监管合作和区域森林生态系统定位观测研究网络建设，形成广西北部湾城市群与粤港澳大湾区“两湾联动”生态修复新格局.
南部陆海统筹保护修复区应重点针对生态廊道少、林地破碎化、生态障碍点较多和台风等自然灾害濒繁发生等问题，重点开展沿海湿地（红树林）专项保护与修复，加强沿海防护林、自然保护地建设和重要湿地监管，保护近海与海岸湿地、珍稀野生动物及其栖息地和鸟类迁徙通道，加大外来入侵物种治理力度；强化沿海平原农业空间生态修复，统筹推进南部陆海一体化系统保护与修复，保障区域生态安全韧性.
3.9.3 提高城市绿核建设质量针对6个设区市的城镇空间生态问题，应重点统筹保护和修复各类城市自然生态系统，营造城内城外与地域历史文化内涵协调的生态景观，连通原有河湖水系，完善蓝绿交织、亲近自然的生态网络. 对6个设区市的国家森林城市建设质量和平陆运河、高速公路铁路通道沿线可视范围内的景观质量进行精准提升；针对性开展城市受损山体和植被群落修复，加快城乡矿山生态修复；通过人工造林和封山育林等措施，采用模拟本地生态系统群落，采取乔灌草相结合的模式，增加城乡绿地面积[43]，注重城市植物景观质量提升.
3.9.4 建立天空地一体化综合监测评估机制综合运用卫星遥感监测、无人机遥感监测以及地面站点监测等遥感及地理信息技术方法监测手段，对城市群内的城镇公园绿地、乡村景观、绿色通道、沿海防护林带、自然保护地和森林草原湿地等点、线、面上的生态空间进行天空地一体化动态监测，并形成制度化、常态化评估机制，实现多源遥感数据协同获取与处理、植被覆盖类型及多尺度林草湿资源数据协同更新，全面反映生态系统及关键要素现状及动态，为高质量开展生态建设提供科学依据.
4 讨论 4.1 与已有研究成果比较与创新之处纵观国内外关于城市群生态安全格局构建和生态建设方面的研究进展，国外生态安全格局研究范式侧重“生态系统服务-景观连通性”模型，国内生态安全格局研究范式主要聚焦“源地-廊道-阻力面”框架进行[44]，主要研究方法为生态网络分析法和InVEST模型等，现有研究成果的传统研究视角多聚焦于生态安全格局中生态要素及空间关联机制的静态识别，难以适应城市快速扩张、生态安全面临威胁与挑战带来的风险规避. 目前，我国采用天空地一体化监测技术在自然资源调查监测和生态环境监管领域的应用研究较多，但在城市群生态安全格局构建和动态优化的应用研究案例不多. 邓良超[45]基于多源遥感数据构建最优反演模型对广西北部湾红树林生态系统健康评估进行研究，林金兰[46]基于生物多样性和生态系统服务协同的海洋生态保护优先区识别研究，周海菊等[47]基于最佳分析粒度的广西北部湾经济区景观格局动态变化分析等成果均应用了多源遥感技术数据.
本研究在总结田锐等[48]前人相关研究成果基础上，根据城市群生态安全格局构建和优化以及生态保护修复工程建设的客观需要，同时为适应城市群发展新质生产力赋能生态保护与修复建设高质量发展的需要，提出了“基于生态安全格局理论+天空地一体化监测技术+生态保护与修复刚性管控策略”研究思路. 其核心要点是依托天空地一体化监测技术体系的综合优势，可以实现对城市群生态系统的全方位、多层次、动态监测. 通过应用高空间分辨率卫星影像航天遥感技术对城市群区域土地利用变化信息进行宏观层面监测，采用机载激光雷达技术和无人机拍摄对特殊地类、植被覆盖度等进行小范围、高精度的中微观层面空中航测，配合地面固定生态监测站点定时精细观测，并整合多源数据处理和模型估测，提供多尺度、时效性强的城市群生态安全现状数据，可及时、准确地掌握生态安全格局中各个要素（源地和廊道等）的变化状态. 在此基础上，采用以“源地-阻力面-廊道-夹点-障碍点”网络为框架的生态安全格局理论和电路理论方法[49] ，通过识别提取关键生态要素和科学划定研究区重点保护与生态修复区域，并紧紧围绕广西北部湾城市群高质量发展目标任务要求，制定针对性强、符合国家政策约束要求的生态保护与修复刚性管控策略. 并且根据研究区综合监测时空动态评估状况及时进行针对性调控，具有较强的科学性、系统性与可操作性，对推进城市群高质量发展和综合治理起到举足轻重作用. 综上所述，相较于国内外生态安全格局现有和以往的相关研究成果，本文重点强化了生态安全格局理论与天空地一体化监测技术等多学科融合与交叉应用，在研究新技术新方法应用及城市群生态建设实践指导等方面具有一定的创新之处.
4.2 研究的不足与未来研究展望本文虽然采用国内外较为成熟的生态安全格局构建理论体系和天空地一体化监测技术体系进行融合探索，但仍存在以下不足之处：一是生态安全格局制约因素监测评估的深度广度有待进一步拓展. 在我国推进人与自然和谐共生现代化和建设美丽中国的背景下，今后研究需要结合研究区地处北部湾滨海和桂西南岩溶地区实际，将城市群生物多样性保护、外来有害生物物种入侵防治、台风气候灾害防治、重大基础设施项目建设和生物安全保障等因素纳入生态安全格局监测评估范畴. 二是由于目前对于生态廊道宽度确定的相关研究较少且方法尚未成熟，本文确定的生态廊道区域面积主观性较大，对生态廊道宽度与生态安全格局的逻辑机制方面研究没有深入探讨. 三是由于研究区地处中越两国沿边和广西北部湾沿海，国土空间用地类型存在陆域和海域同时并存，缺乏陆海统筹一体化和中越边境国际生态安全方面的深入探究.
因此，未来研究区应进一步建立健全基于“生态安全格局理论+天空地一体化监测技术”多学科融合、实施生态保护与修复刚性管控策略的工作机制，增加量子遥感、数字孪生技术和AI预测模型等高新技术在城市群生态保护与修复治理领域的应用场景，并结合生物多样性保护、自然灾害、石漠化治理、生物安全保障、中越边境和陆海统筹等因素的多源数据综合监测评价结果对城市群生态安全格局进行动态优化调控，实现生态环境管控“监测-模拟-预警-调控”动态闭环智慧化管理.
5 结论（1）基于MSPA分析方法，广西北部湾城市群景观格局类型总面积为48 207.72 km2，占研究区总面积73 379 km2的65.70%；其中核心区面积36 394.50 km2，占研究区总面积的49.60%. 经采用生境质量对潜在源地进行修正后筛选生态源地共30个，涉及面积2 522.84 km2，占研究区总面积的3.43%；一、二、三级源地分别为3、12、15个，呈现“南部沿海和陆域边缘多、中部和东部少”的空间分布特征. 生态源地选取符合广西北部湾城市群生态空间分布规律，具有一定的科学性.
（2）运用电路理论提取了生态廊道共67条，廊道总长度3 318.37 km；识别了生态夹点共138处，涉及面积154.43 km2，主要分布于研究区中部和东部的南宁、钦州和玉林地等；识别了生态障碍点共144处，涉及面积603.65 km2，主要分布于研究区中南部、西南部的南宁、玉林、钦州、崇左和防城港等地，其中涉及南宁市区区域的生态障碍点最多，符合作为面向中国-东盟开放合作的国际区域经济合作区生态特征.
（3）参考自然资源部《省级国土空间生态修复规划编制技术规程（试行）》（2021年5月）要求，将研究区精准划分为重点保护区域、生态修复区域和生态管控区域. 将筛选出的生态源地、提取出的一级生态廊道、生态夹点涉及区域划定为重点保护区域，面积共3 619.21 km2；将阻力相对较大的二、三级生态廊道和生态障碍点涉及区域划定为生态修复区域，面积共1 709.27 km2；将重点保护区域和生态修复区域之外的区域划定为生态管控区域，面积共68 050.52 km2. 通过因地制宜地开展分类分区生态保护和修复，精准提高各生态源地之间的景观连通性，助推广西北部湾城市群重点生态区域的高水平保护和城市之间生态脆弱空间系统修复与森林城市景观质量精准提升.
（4）依据广西北部湾城市群生态本底特征，构建了研究区“两屏-四区-六核-四廊-多点”生态安全优化格局，“两屏”为北部山地生态屏障和南部沿海生态屏障，“四区”为中部乡村景观保护修复区、西部中越边境国际生态合作区、东部“两湾联动”生态修复区和南部陆海统筹保护修复区，“六核”为研究区内6个设区市城市绿核，“四廊”为环大明山生态廊道、环十万大山生态廊道、东部山脉生态廊道和中越边境生态廊道，“多点”为地处生态廊道关键区域上的生态节点和障碍点.
（5）通过深入分析广西北部湾城市群生态保护与修复的内在逻辑关系和外部环境因素关联性，其驱动因素包括政策约束、生态需求、经济发展、科技支撑、国际履约与社会协同等，并围绕城市群生态建设目标任务和增强区域生态安全韧性要求提出了“筑牢广西北部湾生态屏障、加强生态保护与修复统筹、提高城市绿核建设质量、建立天空地一体化综合监测评估机制”四大针对性管控策略，符合广西北部湾城市群“陆海统筹”生态保护与高质量发展实际情况.
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