Spatiotemporal evolution of ecological security pattern under influence of urbanization in Kunming City， Yunnan Province

Liu Li; Li Jiashun

doi:10.13961/j.cnki.stbctb.2025.05.040

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Spatiotemporal evolution of ecological security pattern under influence of urbanization in Kunming City， Yunnan Province

Comprehensive Researches

- Spatiotemporal evolution of ecological security pattern under influence of urbanization in Kunming City， Yunnan Province
- Bulletin of Soil and Water Conservation Vol. 45, Issue 5, Pages: 360-371(2025)
- 作者机构：
  
  1.云南省水利水电科学研究院，云南昆明 650228
  2.云南省水土流失防治与绿色发展重点实验室，云南昆明 650228
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13961/j.cnki.stbctb.2025.05.040
  CLC： X171.1
- CSTR：32312.14.stbctb. 2025.05.040.
- Received：13 March 2025，
  
  Revised：2025-07-05，
  
  Published：10 October 2025
- 稿件说明：
移动端阅览
刘丽, 李加顺.城市化影响下云南省昆明市生态安全格局时空演变[J].水土保持通报,2025,45(5):360-371.

Liu Li, Li Jiashun. Spatiotemporal evolution of ecological security pattern under influence of urbanization in Kunming City， Yunnan Province [J]. Bulletin of Soil and Water Conservation,2025,45(5):360-371.
刘丽, 李加顺.城市化影响下云南省昆明市生态安全格局时空演变[J].水土保持通报,2025,45(5):360-371. DOI： 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.05.040. CSTR： 32312.14.stbctb. 2025.05.040..

Liu Li, Li Jiashun. Spatiotemporal evolution of ecological security pattern under influence of urbanization in Kunming City， Yunnan Province [J]. Bulletin of Soil and Water Conservation,2025,45(5):360-371. DOI： 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.05.040. CSTR： 32312.14.stbctb. 2025.05.040..

摘要

目的

对城市化影响下的城市生态安全格局时空演变开展研究，分析人类活动对生态连通性的影响，进而提出改善生态网络的策略，为城市生态保护与可持续空间治理提供理论支持与决策参考。

方法

以昆明市为例，采用遥感生态指数（RSEI）评估区域生境质量，并结合机器学习模型XGBoost和SHAP解释性分析工具，明确影响RSEI空间格局的主要驱动因素。基于这些驱动因素，构建生态阻力面，并利用形态学空间格局分析（MSPA）、景观连通性指数（LCI）和电路理论，构建“点-线-面”结合的生态安全格局。

结果

2000—2023年昆明市的生态安全格局发生了显著变化。尽管生态源面积增加了1 258.50 km

，生态源的总面积扩展，但生态廊道的数量减少了23条，总长度减少了201.58 km。此外，生态夹点数量减少了14个，而生态障碍点则增加了4个，这些变化严重影响了生态网络的连通性和物种的自由迁徙能力。滇池周边区域受城市扩展和人类活动影响尤为显著，成为生态阻力值最高的区域，面临较大的连通性破坏风险。

结论

为应对城市化带来的挑战，昆明市应加强对生态源的保护，修复关键生态廊道，减少人类活动对生态网络的干扰，并在滇池周边实施更为严格的生态保护措施，缓解城市化对生态系统的负面影响。

Abstract

Objective

The spatiotemporal evolution of urban ecological security patterns under the influence of urbanization was researched， the impacts of human activities on ecological connectivity were analyzed， and corresponding strategies to optimize the ecological network were proposed to provides theoretical support and decision-making references for urban ecological protection and sustainable spatial governance.

Methods

Taking Kunming City as a case study， the remote sensing ecological index （RSEI） was employed to assess regional habitat quality. By integrating the XGBoost machine learning model with SHAP interpretability analysis tools， the main driving factors influencing the spatial pattern of RSEI were identified. Based on these driving factors， an ecological resistance surface was constructed. Subsequently， through the application of morphological spatial pattern analysis （MSPA）， landscape connectivity index （LCI）， and circuit theory， a comprehensive ‘point-line-plane’ ecological security pattern was established.

Results

From 2000 to 2023， Kunming’s ecological security pattern underwent significant changes. Although the area of ecological sources increased by 1 258.50 km

， representing an expansion of the total ecological source area， the number of ecological corridors decreased by 23， with a total length reduced by 201.58 km. Furthermore， the number of ecological pinch points decreased by 14， while ecological barrier points increased by 4. These alterations seriously affected the connectivity of the ecological network and the free migration capacity of species. Due to urban expansion and intensified human activities， the Dianchi Lake periphery emerged as the most severely impacted zone， exhibiting the highest ecological resistance values and facing a high risk of connectivity degradation.

Conclusion

To counter urbanization challenges， Kunming should strengthen ecological source protection， rehabilitate key ecological corridors， reduce human interference with the ecological network， and implement stricter ecological protection measures in the Dianchi Lake periphery to mitigate the negative impacts of urbanization on the ecosystem.

关键词

Keywords

references

Lv Yunshuo ， Yang Jiaqi ， Xu Jun ， et al . High-dimensional urban dynamic patterns perception under the perspective of human activity semantics and spatiotemporal coupling ［J］. Sustainable Cities and Society ， 2025 ， 121 ： 106192 .

Luo Juan ， Dang Rui ， Lan Pucheng ， et al . Urban-rural disparities in low-carbon policy intensity and residents’ willingness to pay in environmental sustainability ［J］. Cities ， 2025 ， 159 ： 105795 .

Guo Yujie ， Wang Chengcong ， Hong Shengyang ， et al . Dynamic evolution of PM 2. 5 removal by urban forests during rapid urb anization：From forest landscape pattern dominance to impervious surfaces ［J］. Journal of Cleaner Production ， 2025 ， 493 ： 144930 .

赵美风，闫玘娇，杨振，等 . 2000—2020年中国就近城镇化区域差异分解与趋同格局［J］. 地理科学进展， 2024 ， 43 （ 12 ）： 2395 - 2412 .

Zhao Meifeng ， Yan Qijiao ， Yang Zhen ， et al . Regional difference decomposition and convergence pattern of nearby urbanization in China from 2000 to 2020 ［J］. Progress in Geography ， 2024 ， 43 （ 12 ）： 2395 - 2412 .

王绍邦，李志英，龙晔，等 . 滇中高原湖区乡村聚落空间演化及驱动因素［J］. 水土保持研究， 2025 ， 32 （ 2 ）： 387 - 395 .

Wang Shaobang ， Li Zhiying ， Long Ye ， et al . Spatial evolution and driving factors of rural settlements in the plateau lake area in central Yunnan ［J］. Research of Soil and Water Conservation ， 2025 ， 32 （ 2 ）： 387 - 395 .

Hu Siwei ， Wang Yongsheng . Spatial pattern of rural authenticity and its relation to urbanization： Insights from Henan Province， China ［J］. Habitat International ， 2025 ， 156 ： 103291 .

Li Jiamin ， Liang Li’e ， Chao Yan ， et al . Construction of the ecological security pattern of Mu Us sandy land on the basis of the “source-resistance-corridor” theory ［J］. Ecological Indicators ， 2025 ， 171 ： 113162 .

Liu Xin ， Han Yu ， Li Yonghong ， et al . Construction of ecological network in Daihai basin based on ecological security pattern and ecological service accessibility ［J］. Ecological Frontiers ， 2024 ， 44 （ 6 ）： 1224 - 1231 .

Jiao Zhenzhi ， Wu Zhuo ， Luo Yifan ， et al . A framework for analyzing the effects of modifiable areal unit problem on ecological security pattern ［J］. Journal of Cleaner Production ， 2024 ， 458 ： 142549 .

Yang Jie ， Xie Baopeng ， Wang Taibing ， et al . Identification and optimization strategy of ecological security pattern in Maiji District of Gansu， China ［J］. Ecological Indicators ， 2023 ， 157 ： 111309 .

Tang Hui ， Peng Jian ， Jiang Hong ， et al . Spatial analysis enables priority selection in conservation practices for landscapes that need ecological security ［J］. Journal of Environmental Management ， 2023 ， 345 ： 118888 .

刘世梁，朱家蓠，许经纬，等 . 城市化对区域生态足迹的影响及其耦合关系［J］. 生态学报， 2018 ， 38 （ 24 ）： 8888 - 8900 .

Liu Shiliang ， Zhu Jiali ， Xu Jingwei ， et al . Effect of urbanization on the ecological footprint and their interactive coupling relationship ［J］. Acta Ecologica Sinica ， 2018 ， 38 （ 24 ）： 8888 - 8900 .

Gou Chaodong ， Feng Churan ， Tan Shucheng ， et al . Evaluating the impact of built environment on shared electric bicycle connectivity in Kunming’s public transport system ［J］. Scientific Reports ， 2025 ， 15 ： 5156 .

金燕，晏红明，何雨芩，等 . 昆明城市降雨特性变化及城市热岛效应的可能影响［J］. 地理科学， 2024 ， 44 （ 11 ）： 2039 - 2050 .

Jin Yan ， Yan Hongming ， He Yuqin ， et al . Change of urban precipitation characteristics and the possible influence of urban heat island effect in Kunming ［J］. Scientia Geographica Sinica ， 2024 ， 44 （ 11 ）： 2039 - 2050 .

李志英，李媛媛，李文星，等 . 基于形态学空间格局分析与最小累积阻力模型的昆明市生态安全格局构建研究［J］. 生态与农村环境学报， 2023 ， 39 （ 1 ）： 69 - 79 .

Li Zhiying ， Li Yuanyuan ， Li Wenxing ， et al . Study on the construction of ecological security pattern in Kunming based on MSPA and MCR model ［J］. Journal of Ecology and Rural Environment ， 2023 ， 39 （ 1 ）： 69 - 79 .

刘阳，李志英，龙晔，等 . 基于生态适宜性的昆明城市空间增长边界研究［J］. 长江流域资源与环境， 2020 ， 29 （ 7 ）： 1555 - 1565 .

Liu Yang ， Li Zhiying ， Long Ye ， et al . Research of urban growth boundary of Kunming based on ecological suitability ［J］. Resources and Environment in the Yangtze Basin ， 2020 ， 29 （ 7 ）： 1555 - 1565 .

权文婷，周辉，王卫东，等 . 2000—2023年关中平原城市群生态环境质量动态特征［J］. 水土保持研究， 2025 ， 32 （ 1 ）： 336 - 346 .

Quan Wenting ， Zhou Hui ， Wang Weidong ， et al . Characteristics of ecological environment quality dynamic of the urban agglomeration in Guanzhong Plain from 2000 to 2023 ［J］. Research of Soil and Water Conservation ， 2025 ， 32 （ 1 ）： 336 - 346 .

赵月，孟丹，丁凤，等 . 基于GEE云平台的2000—2022年雄安新区生态质量动态评价［J］. 地球物理学进展， 2023 ， 38 （ 5 ）： 2023 - 2036 .

Zhao Yue ， Meng Dan ， Ding Feng ， et al . Dynamic assessment of ecological quality in Xiongan New Area from 2000 to2022 based on GEE platform ［J］. Progress in Geophysics ， 2023 ， 38 （ 5 ）： 2023 - 2036 .

王洪彦，郑文璐，盖兆雪 . 基于InVEST模型的黑土区碳储量时空分异特征［J］. 环境科学学报， 2024 ， 44 （ 7 ）： 473 - 481 .

Wang Hongyan ， Zheng Wenlu ， Gai Zhaoxue . Spatio-temporal differentiation of carbon storage in black soil region based on InVEST model ［J］. Acta Scientiae Circumstantiae ， 2024 ， 44 （ 7 ）： 473 - 481 .

赵华生，黄小燕 . 基于XGBoost的温度订正预报方法研究［J］. 热带气象学报， 2024 ， 40 （ 5 ）： 767 - 775 .

Zhao Huasheng ， Huang Xiaoyan . An XGBoost-based method for temperature forecasting correction ［J］. Journal of Tropical Meteorology ， 2024 ， 40 （ 5 ）： 767 - 775 .

许江波，侯鑫敏，吴雄，等 . 基于MIC-XGBoost-LSTM模型的边坡位移预测研究［J］. 中国公路学报， 2024 ， 37 （ 10 ）： 38 - 48 .

Xu Jiangbo ， Hou Xinmin ， Wu Xiong ， et al . Slope displacement prediction using MIC-XGBoost-LSTM model ［J］. China Journal of Highway and Transport ， 2024 ， 37 （ 10 ）： 38 - 48 .

陈月娇，李祥，王月健，等 . 尺度整合视角下伊犁河谷地区生态安全格局构建：以昭苏县为例［J］. 生态学报， 2023 ， 43 （ 19 ）： 8181 - 8192 .

Chen Yuejiao ， Li Xiang ， Wang Yuejian ， et al . Construction of ecological security pattern in Ili River valley from the perspective of scale integration： A case study of Zhaosu County ［J］. Acta Ecologica Sinica ， 2023 ， 43 （ 19 ）： 8181 - 8192 .

陈相标，丁文荣 . 基于生态安全格局的国土空间生态修复关键区域识别：以滇中五大高原湖泊流域为例［J］. 环境工程技术学报， 2023 ， 13 （ 6 ）： 2248 - 2260 .

Chen Xiangbiao ， Ding Wenrong . Identification of key areas for ecological restoration of territorial space based on ecological security pattern： A case of five plateau lake basins in central Yunnan ［J］. Journal of Environmental Engineering Technology ， 2023 ， 13 （ 6 ）： 2248 - 2260 .

张考，黄春华，王志远，等 . 基于DTTD-MCR-PLUS模型的三生空间格局优化：以长沙市为例［J］. 生态学报， 2022 ， 42 （ 24 ）： 9957 - 9970 .

Zhang Kao ， Huang Chunhua ， Wang Zhiyuan ， et al . Optimization of “production-living-ecological” spaces based on DTTD-MCR-PLUS model： Taking Changsha City as an example ［J］. Acta Ecologica Sinica ， 2022 ， 42 （ 24 ）： 9957 - 9970 .

Jiang Hong ， Peng Jian ， Liu Menglin ， et al . Integrating patch stability and network connectivity to optimize ecological security pattern ［J］. Landscape Ecology ， 2024 ， 39 （ 3 ）： 54 .

Zhang Bingbing ， Cao Jianrong ， Chen Dengshuai ， et al . Construction of watershed ecological security patterns with integrated of spatial variability： A case study of the Yellow River basin， China ［J］. Ecological Indicators ， 2024 ， 159 ： 111663 .

刘金花，郑永兴，李威，等 . 基于生态退化风险的国土空间生态修复区域优先序划定：以黄河流域山东段为例［J］. 中国环境科学， 2025 ， 45 （ 3 ）： 1587 - 1600 .

Liu Jinhua ， Zheng Yongxing ， Li Wei ， et al . Regional prioritization of territorial spatial ecological restoration based on ecological degradation risk：A case study of the Shandong Section of the Yellow River basin ［J］. China Environmental Science ， 2025 ， 45 （ 3 ）： 1587 - 1600 .

李瑞发，崔旺来 . 长三角城市群生态安全的时空演变及影响因素［J］. 水土保持研究， 2025 ， 32 （ 2 ）： 377 - 386 .

Li Ruifa ， Cui Wanglai . Temporal-spatial evolution and influencing factors of ecological security in the city cluster of Yangtze River Delta ［J］. Research of Soil and Water Conservation ， 2025 ， 32 （ 2 ）： 377 - 386 .

覃彬桂，林伊琳，赵俊三，等 . 基于InVEST模型和电路理论的昆明市国土空间生态修复关键区域识别［J］. 中国环境科学， 2023 ， 43 （ 2 ）： 809 - 820 .

Qin Bingui ， Lin Yilin ， Zhao Junsan ， et al . Identification of key areas for the ecological restoration of territorial space in Kunming based on the InVEST model and circuit theory ［J］. China Environmental Science ， 2023 ， 43 （ 2 ）： 809 - 820 .

Yang Jixin ， Deng Wei ， Zhang Guanghong ， et al . Linking endangered species protection to construct and optimize ecological security patterns in the National Ecological Civilization Construction Demonstration Zone： A case study of Yichang， China ［J］. Ecological Indicators ， 2024 ， 158 ： 111579 .

Chen Shuaiqi ， Li Ling ， Li Xingming ， et al . Identification and optimization strategy for the ecological security pattern in Henan Province based on matching the supply and demand of ecosystem services ［J］. Land ， 2023 ， 12 （ 7 ）： 1307 .

李志英，裴玉力，陈涛，等 . 基于生态足迹改进模型的云南省生态安全研究［J］. 生态经济， 2022 ， 38 （ 12 ）： 191 - 197 .

Li Zhiying ， Pei Yuli ， Chen Tao ， et al . Study on ecological security of Yunnan Province based on improved ecological footprint model ［J］. Ecological Economy ， 2022 ， 38 （ 12 ）： 191 - 197 .

刘浦东，黄丽，刘建涛，等 . 多源数据协同的城市建成区变迁及景观生态安全格局演变分析：以辽宁省为例［J］. 生态学杂志， 2025 ， 44 （ 1 ）： 250 - 259 .

Liu Pudong ， Huang Li ， Liu Jiantao ， et al . Analyzing changes of urban built-up area and landscape ecological security pattern based on multi-source data： A case study of Liaoning Province ［J］. Chinese Journal of Ecology ， 2025 ， 44 （ 1 ）： 250 - 259 .

Views

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

Construction of ecological security pattern at Zhangjiakou section of Bashang region based on landscape connectivity optimization

Construction of ecological security pattern of Kriya River basin based on InVEST-MCR model

Optimization of Ecological Land Conservation Pattern in Fuzhou City

Construction of Ecological Security Pattern in Yanping District of Nanping City, Fujian Province Based on Minimum Cumulative Resistance Model

Land Evaluation for Human Activity in Shoucheng Nature Reserve Based on Theory of Landscape Safety Pattern

Related Author

Zhang Xin

Li Lei

Qiu Yan

Xu Zehao

Jumainiyazi Saidiaihemaiti

Asiye Aobulitalipu

Chen Hong

Mansuer Shabiti

Related Institution

College of Architecture and Art， Hebei University of Architecture

Key Laboratory of Lake Environment and Resources in Arid Regions of Xinjiang

College of Geography Science and Tourism， Xinjiang Normal University

Institute of Geography, Fujian Normal University

Secretary of Collaborative Innovation Center of Clean Energy, Longyan University

⁰