论文摘要
科技进步和社会生产力的提高在促进社会高速发展的同时,也带来了人口剧增、资源短缺、环境污染、生态破坏等全球性生态问题威胁着人类未来生存与发展,生态环境安全作为国家安全的重要组成成分,已经成为一个全球关注的问题,人类必须努力寻求一条人口、资源、环境和经济协调的可持续发展道路。而生态控制是保证可持续发展的有效途径,以往关于生态控制的研究仅仅出现在种群和群落的研究中利用它们的生活习性等特征进行控制如对昆虫、害虫等的控制。生态环境规划与建设中的生态控制目前还处于探索和尝试阶段,缺乏明确的概念界定,也没有形成系统化的理论、方法和技术体系,因此,对生态环境规划与建设的生态控制理论方法开展研究迫切而必要。世界经济迅速发展和快速城市化使得人地矛盾日趋尖锐,资源已经成为经济发展的制约。因此远离大陆的岛屿资源的开发利用受到各国政府广泛的重视。与大陆相比,岛屿通常极易受到周围水域的威胁,自然灾害频繁,生态系统具有较高的脆弱性,对自然和人类干扰高度敏感;由于地理位置的孤立性和资源的有限性使得全球大部分岛屿都处于经济相对欠发达状态。然而盲目的开发建设极易使本就脆弱的岛屿生态系统退化并威胁到生态环境安全,目前关于岛屿生态环境的研究,主要集中于岛屿资源的调查和分析方面,对开发建设中的人为干扰与岛屿生态环境安全的研究较少。对外联系的交通廊道系统是岛屿经济发展的“瓶颈”。而交通廊道系统作为一种长距离、大范围的人工景观,在切割生态环境的同时,也对系统周边的生态环境产生了不可逆的深远影响,严重威胁着生态环境的安全。高速公路作为一种强干扰型人工廊道系统,是经济发展的最佳运输廊道,同时由于其速度快,距离长,流量大,强度高,辐射远,因此对生态环境安全影响巨大。以往的研究大多关注廊道系统本身的物理构成以及环境因子的监测、影响和评价,但常常是局部的不具有系统性,或者采取大宏观的生态规划但大多局限于理想状态,可操作性低。对处于快速城市化过程中对资源需求巨大的我国而言,如何根据岛屿的区域生态环境安全特点,研究强干扰型人工廊道建设的生态控制理论与方法显得尤为迫切,对岛屿生态系统的开发建设、海岸带的保护与利用以及丰富岛屿生态系统理论具有重要的理论与实践意义。本研究突出了“区域背景、战略安全、生态控制”:即研究岛屿生态系统的区域背景中,强干扰人工廊道建设的生态环境安全战略下的生态控制理论方法与技术工程。主要成果包括理论和案例研究两个部分,具体如下:（1）界定了生态环境建设的生态控制的内涵与特征属性,建立生态控制的概念模型;（2）提出了岛屿生态系统中人工强干扰廊道建设的生态控制理论:即生态目标控制、战略背景控制、整体系统控制、规划设计控制、内容过程控制、技术与工程控制等理论,从生态环境建设的生命周期与工程技术构建系统化的理论;（3）构建了岛屿生态系统中人工强干扰廊道建设的生态控制技术与工程体系:信息叠加与缓冲分析的现代地理空间控制技术;岛屿生态脆弱安全性评价的目标与战略控制技术;生态节点识别与选择的规划与系统控制技术;人工湿地与微生物系统污染与风险事故处理技术、岛屿生态安全背景下的景观规划技术、边坡修复等综合集成技术的内容与过程控制;评价指标体系与预警的管理与决策控制技术;方案设计与实施的理论与实践结合的控制技术。（4）创造性地提出生态节点辨识选择与控制的技术:节点的界定、辨识、选择、控制。（5）提出了强干扰廊道系统边界界定的方法;运用“目标因果控制”模型构建了岛屿生态系统中廊道建设的生态安全评价指标体系（DPSRC）。（6）以穿越上海崇明岛的崇启高速公路廊道系统的建设为案例进行研究,构建岛屿生态环境脆弱性评价指标体系利用GIS软件Arcmap9.1对廊道系统建设的区域背景——崇明岛的环境安全进行评价,结果表明崇明岛生态系统类型的生态环境脆弱度从高到低依次是林地＞滩涂湿地＞水体＞农田＞城镇建设区。（7）在评价结果的基础上对崇启廊道的干扰机理进行解析,界定了崇启廊道路域生态系统的边界,利用GIS的最小路径成本分析技术对崇启廊道的选线方案进行评价选择,确定廊道的路线方案。（8）研究了崇启廊道系统的压力状态响应机理,运用GIS缓冲分析和空间插值分析技术对崇启高速廊道系统进行缓冲分析,辨识与选择出崇启廊道系统的生态控制节点即k29两侧的原始滩涂湿地区、k29-k31之间的北湖湿地景区,北横引河的交汇处（k8）、向化与枢纽互通、陈家镇居住区段（k0-k7）以及主要河流（堡镇港、四、六、七、八、花漂港、汇中）交汇处等三个级别14个生态控制节点,并提出节点控制工程技术。（9）构建崇启廊道系统建设的综合生态控制集成技术体系包括生态景观规划技术、人工湿地微生物地面径流与风险事故处理技术、噪声等环境污染处理技术、边坡生态恢复技术以及相关路面桥梁工程等技术的综合体系。（10）基于岛屿与崇启廊道两种尺度,利用“目标因果控制（DPSRC）”模型构建廊道建设的生态安全评价指标体系,并利用模型对崇启廊道系统建设的生态环境安全进行了评价,结果表明崇明岛屿生态系统中崇启强干扰廊道建设的生态安全指数为0.7809,达到预警标准中的第四安全级别（0.75-0.90）即浅蓝色的预警状态,表示安全,但不是非常安全状态,如果在不进行生态控制的条件下,其安全指数为0.5836,是预警标准中的黄色的中警状态（0.45-0.60）,即不安全,安全性降低25.27%,说明了生态控制的重要性。（11）在综合生态控制理论与方法以及相关评价与空间分析成果的基础上,进行了崇启廊道系统建设的生态环境安全预警信息系统的设计。
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目录中文摘要Abstract1.绪论1.1 研究背景1.1.1 可持续发展的途径1.1.2 我国资源与环境问题的策略应对1.1.3 岛屿生态系统高度敏感的资源环境特征1.1.4 交通廊道支持系统的需求与生态安全1.2 研究的目的意义1.2.1 岛屿资源开发与利用的理论指导与示范1.2.2 岛屿生态系统理论的丰富与完善1.2.3 海岸带开发保护方式的转变与实施1.2.4 宏观规划建设理论、微观实践的结合与控制1.3 研究的主要方法内容与技术路线1.3.1 研究的主要方法1.3.2 研究的主要内容结构1.3.3 研究的技术路线1.4 国内外相关研究进展1.4.1 生态安全研究进展1.4.2 道路廊道建设的生态安全1.4.3 生态控制的研究Ⅰ 理论与方法2.岛屿生态系统2.1 岛屿生态系统的资源环境特征2.1.1 岛屿生态系统2.1.2 IE的资源与环境特征2.2 IE"源-流-汇"的结构特征2.3 IE的干扰特征2.3.1 内部因素干扰特征2.3.2 外部因素干扰特征2.3.3 人类活动干扰2.3.4 干扰与反馈2.4 国内外岛屿的开发方式与比较2.4.1 国外岛屿的开发利用与环境2.4.2 国内岛屿2.4.3 国内外岛屿经济发展与环境比较2.5 IE的开发建设与控制2.5.1 岛屿的开发建设优劣势2.5.2 岛屿开发建设的控制——基质—斑块—廊道2.5.3 岛屿生态环境安全与自然保护区生态安全3.人工廊道生态系统3.1 廊道生态系统（CE）3.1.1 景观生态学中的廊道3.1.2 城市规划学中的廊道3.1.3 廊道生态系统3.2 廊道的类型3.3 CE的结构与功能3.3.1 廊道的结构3.2.2 廊道的功能3.4 强干扰人工廊道3.4.1 强干扰3.4.2 人工干扰3.4.3 干扰与控制3.4.4 SDCE的界定3.4.5 SDCE的生态位势3.5 SDCE的建设与控制3.5.1 SDCE建设的特征3.5.2 SDCE的内部关键要素控制3.5.3 SDCE的外部关键要素控制3.5.4 SDCE建设的孤岛效应3.6 人工廊道生态系统的设计3.6.1 正向效应的廊道设计——生态恢复的景观途径3.6.2 廊道设计要点3.7 高速公路强干扰廊道系统（HSDCE）与区域生态安全3.7.1 高速公路廊道系统（HCE）特征3.7.2 HCE建设的生态干扰3.7.3 HCE与区域生态安全3.7.4 HCE生态安全控制的景观途径4.岛屿生态系统中强干扰廊道建设的生态控制理论与方法4.1 控制4.1.1 控制4.1.2 控制论4.1.3 控制方法4.1.4 大系统控制4.2 生态控制的界定4.2.1 生态控制论4.2.2 生态控制的内涵4.3 生态控制的目标与内容4.4 生态控制的理论与技术支撑4.4.1 理论支撑4.4.2 技术支撑4.5 生态控制的特征4.5.1 目标性特征4.5.2 边界性特征4.5.3 整体性特征4.5.4 可控性特征4.5.5 动态性特征4.5.6 可操作性特征4.6 生态控制的方法4.6.1 生态控制方法的选择4.6.2 生态控制的方法4.7 SDCE-IE的生态控制模型4.8 SDCE-IE建设的生态控制理论4.8.1 生态目标控制理论——生态思维与可持续发展4.8.2 战略背景控制理论——岛屿生态环境脆弱性与安全评价4.8.3 整体与系统控制理论——系统与生命周期评价4.8.4 规划与设计控制理论——基于干扰分析的立体生态规划4.8.5 内容与过程控制理论——景观生态学与美学4.8.6 技术与工程控制理论——恢复生态学5.岛屿生态系统中强干扰廊道建设的生态控制技术与工程体系5.1 现代技术的生态控制——空间分析与缓冲分析技术5.1.1 缓冲区分析技术与信息提取5.1.2 道路廊道与GIS缓冲区分析5.2 目标与战略的生态控制——岛屿生态安全的脆弱性评价5.2.1 岛屿生态安全的量度——脆弱性5.2.2 岛屿生态安全的脆弱性评价5.3 规划与系统的生态控制——生态节点识别与选择5.3.1 生态节点界定5.3.2 生态节点的特性5.3.3 生态节点的识别与选择5.4 内容与过程的生态控制——技术与工程体系5.4.1 微生物与人工湿地法地面径流与紧急事故的生态控制5.4.2 SDCE降噪技术5.4.3 SDCE生物廊道建设技术5.4.4 SDCE景观修复技术5.4.5 SDCE建设的工程性技术5.5 管理与决策的生态控制——评价指标体系与预警系统5.5.1 SDCE建设的生态安全评价5.5.2 H-SDCE建设的生态安全评价指标5.5.3 H-SDCE预警研究5.5.4 H-SDCE预警系统构建5.6 理论与实践的生态控制——方案设计与实施5.6.1 原则5.6.2 目标5.6.3 实施程序5.6.4 保障Ⅱ 案例研究6.崇明岛生态系统的脆弱性与战略安全6.1 崇明岛屿概况6.1.1 形成发育6.1.2 地理区位6.1.3 发展模式6.1.4 自然属性6.1.5 建制沿革6.2 崇明岛的资源环境特征6.2.1 岛屿演变与人类活动6.2.2 资源生态特征6.2.3 环境生态特征6.2.4 社会经济特征6.3 崇明岛的生态安全表征与影响因素6.3.1 内部因素6.3.2 外部因素6.4 崇明岛屿基于生态环境脆弱性的安全评价6.4.1 岛屿生态系统类型6.4.2 岛屿生态环境脆弱性评价6.5 岛屿生态环境安全与廊道规划6.5.1 崇明岛景观生态安全格局6.5.2 廊道系统选线7.崇启廊道系统的资源环境特征与生态压力7.1 崇启高速廊道生态系统（CQ-HCE）概况7.1.1 崇启高速公路建设的经济、社会背景7.1.2 路线确定7.1.3 国内外案例7.2 CQ-HCE的界定7.2.1 路域生态系统7.2.2 CQ-HCE的界定7.3 高速公路建设的资源与环境压力综述7.3.1 土壤侵蚀7.3.2 生物多样性7.3.3 植被7.3.4 资源7.3.5 环境7.4 CQ-HCE的资源与环境特征7.4.1 CQ-HCE景观格局特征7.4.2 CQ-HCE生物资源特征7.4.3 CQ-HCE路域环境特征7.4.4 CQ-HCE路域景观生态系统敏感性分析7.5 CQ-HCE生态压力分析7.5.1 区域资源与环境质量的干扰7.5.2 区域生物过程的干扰7.5.3 区域自然过程的干扰7.5.4 区域社会经济过程的干扰8.崇启廊道系统建设的生态控制技术与工程体系8.1 生态节点识别与控制技术8.1.1 SDCE-ILE生态节点识别的方法论8.1.2 CQ-HCE的土地利用敏感度8.1.3 CQ-HCE主要河流缓冲分析8.1.4 CQ-HCE噪声敏感度缓冲分析8.1.5 CQ-HCE生物干扰插值分析8.1.6 CQ-HCE环境压力缓冲分析8.1.7 CQ-HCE关键节点选择8.1.8 CQ-HCE生态节点控制8.2 生态节点控制与景观生态安全格局8.2.1 生态节点的控制机理8.2.2 生态节点控制与景观安全格局8.3 CQ-HCE景观规划8.3.1 CQ-HCE的景观规划背景8.3.2 CQ-HCE的景观规划的理念8.3.3 CQ-HCE的景观规划8.4 人工湿地微生物地面径流与风险事故的控制8.4.1 CQ-HCE人工湿地法环境污染控制技术8.4.2 CQ-HCE微生物法与紧急风险事故应急体系控制8.5 综合集成技术体系与控制方案8.5.1 综合集成的技术与工程体系8.5.2 控制方案9.崇启廊道系统建设的生态安全评价与预警9.1 指标与指标体系9.1.1 指标9.2.2 指标体系9.2 指标体系构建的原则9.2.1 科学性与简明性原则9.2.2 定性与定量分析结合原则9.2.3 系统性和代表性原则9.2.4 层次性与可操作性原则9.2.5 动态性与相对稳定性原则9.3 CQCE-IE指标构建9.3.1 指标选择的表征9.3.2 指标体系构建的框架模型9.3.3 CQ-SDCE-IE指标选择9.4 指标体系的指标解释9.5 指标权重的确定9.5.1 指标权重9.5.2 层次分析法确定评价指标权重9.6 CQCE-IE生态安全评价9.7 CQCE-IE预警信息系统的设计9.7.1 预警信息系统9.7.2 预警的结构和过程9.7.3 CQCE-IE生态安全预警信息系统设计10.结论与展望10.1 结论10.2 创新点10.3 展望参考文献附录致谢
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