《Land》：A Sustainable Spatial Decision Support System (S-SDSS): A Systematic Review and Conceptual Integration of Ecological Network Optimization Frameworks
快速城市化和日益加剧的景观破碎化对生态连通性构成重大威胁，因此需要在可持续空间规划中采用综合性决策支持方法。研究人员遵循PRISMA（系统综述和荟萃分析优先报告条目）协议，对2005年至2025年间发表的生态网络优化研究进行了系统综述。共分析了78篇同行评审研究，以识别在结构和功能连通性评估中的方法论趋势、反复出现的局限性及研究空白。基于系统综述中识别的空白，研究人员提出了一个概念性的可持续空间决策支持系统（S-SDSS）框架，该框架将形态学空间格局分析（MSPA）、多准则评价（MCE/AHP）、最小累积阻力（MCR）、最小成本路径（LCP）和重力模型（GM）整合在一个统一的分析结构中。综述结果揭示了从单一方法应用向综合多模型方法的明显转变，这些方法能更好地表征生态过程并改进廊道优先级排序。所提出的框架综合了这些成熟方法的互补优势，以支持基于证据的生态网络规划。该框架作为一个混合结构运行，结合了顺序分析工作流与统一的类型学分类系统，生成混合生态类型（T1–T5）作为面向规划的输出，这些输出无法通过任何单一方法独立产生。所提出的S-SDSS为生态网络优化提供了可迁移且与政策相关的概念基础，支持多个空间尺度上的绿色基础设施规划、生物多样性保护和长期景观韧性。
本论文采用两阶段方法论设计，包含互补的系统综述和概念综合部分。第一阶段，遵循PRISMA（系统综述和荟萃分析优先报告条目）协议对2005–2025年间78篇同行评审文献进行系统综述，识别方法论趋势、常用分析方法和研究空白。第二阶段，基于综述发现提出概念性的可持续空间决策支持系统（S-SDSS）框架。
2. Methodology
2.1 Research Design
研究旨在系统性地审视形态学空间格局分析（MSPA）、最小累积阻力（MCR）、最小成本路径（LCP）和重力模型（GM）在生态网络优化研究中的使用频率、整合模式及参数化方法，并评估这些分析在生态连通性和空间规划框架中的概念整合。研究设计为基于PRISMA的系统综述。
2.2 Databases and Search Strategy
检索覆盖2005年1月至2025年12月期间Web of Science（WoS）、Scopus和Google Scholar数据库中的同行评审文章。核心检索字符串为：(“ecological network” OR “landscape connectivity”) AND (“MSPA” OR “minimum cumulative resistance” OR “MCR” OR “least cost path” OR “LCP” OR “gravity model”) AND (“green infrastructure”)。
2.3 Inclusion and Exclusion Criteria
纳入标准为：包含生态网络或连通性分析的原始空间建模研究，至少使用MSPA、MCR、LCP或GM中的一种方法，且发表于同行评审国际期刊。排除标准为：仅概念性讨论的文献、未呈现空间模型的物种生物学分析、缺乏方法论整合的单一学科分析，以及灰色文献（论文、报告）、书籍章节和非同行评审会议论文。
2.4 PRISMA Protocol and Literature Selection Process
综述遵循PRISMA协议以确保透明度和可重复性。使用Mendeley Desktop软件进行文献管理和去重。选择过程分四阶段：识别阶段从数据库获得214条记录，去重后剩余176篇；筛选阶段根据标题和摘要排除64篇，进入全文评估112篇；合格性评估阶段因未生成阻力面或缺乏方法论整合排除34篇；最终纳入78篇原始研究进行分析综合。
2.5 Analytical Coding Framework
78篇纳入研究被转移到结构化编码矩阵（MS Excel），按五个主要参数轴编码：分析组件（MSPA、MCR、LCP、GM）、阻力参数化方法（专家判断、AHP、MCE/MCDM、TOPSIS或经验校准）、整合水平（单一模型应用、混合双/三重整合、全层次S-SDSS整合）、验证与分析程序（情景分析、敏感性分析、物种实地数据）、规划相关性与可转移性（绿色基础设施标准、土地利用政策、战略规划建议能力）。
3. Results: Analytical Synthesis and Methodological Rationale of S-SDSS
系统综述的统计和分类模式暴露了S-SDSS框架旨在弥合的关键方法论空白。
3.1 Methodological Evolution and the Integration Gap
生态网络建模文献在过去二十年经历实质性方法论演变，可划分为五个主要时期。2015年后，MSPA应用明显增加；同时重力模型（GM）和电路理论（CT）的整合促进了网络优先级和连通性评估的先进方法。尽管有这些发展，阻力参数化、尺度敏感性、不确定性分析和规划可转移性的局限性仍是反复出现的挑战。现有框架将各组件视为顺序流水线而非统一动态系统，缺乏算法反馈回路，导致抽象输出限制了向法定土地利用规划层级的可转移性。S-SDSS采用面向图论和结构形态的整合流水线（MSPA-MCR-LCP），通过连接空间格局识别与确定性廊道建模，将复杂生态流转化为稳定的规划相关空间类别。
3.2 Resistance Surface Parameterization and Uncertainty Diagnostics
阻力面是功能连通性的基本决定因素，但系统分析揭示了三个核心方法论挑战：（1）主观性与分辨率缺口：AHP权重的主观性限制可重复性，低分辨率下像素大小导致窄线性要素（如“城市空隙”或闲置土地）在宏观模型中被排除；（2）政策验证与安全缺口：在高度城市化景观中，“最小成本路径”不一定是最安全路径，缺乏物种实地验证和敏感性分析；（3）静态谬误：传统框架将动态人为压力（如道路密度、城市蔓延）视为静态约束。S-SDSS通过数学审计参数矩阵和显式空间敏感性分析解决这些问题，要求局部规划尺度下10–25 m高分辨率基线，嵌入基于MaxEnt等客观预测软件的物种栖息地适宜性，并采用ROC/AUC值和Jackknife检验等统计验证指标。
3.3 From Structural–Functional Dichotomy to Methodological Depth
生态网络规划的核心挑战在于结构连通性与功能连通性之间的不一致。为应对这一挑战，图论度量（如alpha、beta、gamma、介数中心性、连通概率dPC）被广泛用于评估网络绩效和连通效率。系统综述显示方法论深度已从孤立单模型应用向完全整合的多组件框架演变，识别出四个方法论深度层级（Type A–D）。S-SDSS对应最高整合层级（Type D），结合栖息地适宜性分析、MSPA、MCR、LCP、重力建模和敏感性分析于统一概念框架，支持将连通性评估转化为规划相关输出。
4. Discussion
4.1 Methodological Gaps Revealed by the Systematic Review
系统综述揭示了生态网络建模中持续的方法论碎片化：结构连通性与功能连通性方法经常独立使用。MSPA单独使用时无法考虑物种移动动态或景观阻力；MCR和LCP对阻力参数化高度敏感且假定单一最优路径。尽管2015年后转向整合策略，但尚未发现系统性地将栖息地适宜性、结构连通性、阻力建模和定量优先级排序组合在单一决策支持架构中的一致性框架。
4.2 Conceptual Contribution and Novelty of the S-SDSS Framework
S-SDSS框架的主要贡献在于提供一种分层综合，将栖息地适宜性分析、MSPA、MCR、LCP和重力模型整合于统一分析结构中，而非引入新算法。通过显式纳入生态系统服务和人为压力，该框架提高了生态网络建模对可持续空间规划的相关性。S-SDSS是一个混合结构，结合顺序决策支持工作流与统一类型学分类系统，各分析阶段直接条件约束后续阶段，所有输出汇聚于共同类型学分类（T1–T5），产生无法由任何单一方法独立生成的混合生态类型——同时反映结构栖息地几何、景观阻力与移动潜力、廊道交互强度与层次优先级的空间显式规划类别。
4.3 Limitations and Future Research Directions
局限性包括：S-SDSS为概念性框架尚未通过案例实施实证验证；对专家权重方法（如AHP）的依赖可能引入主观性；敏感性分析和实地验证在文献中仍然有限。未来研究应测试不同生态和规划背景下框架的实际绩效，探索数据驱动和机器学习方法以提高客观性，纳入不确定性评估、物种运动数据和时间动态。
5. Proposed Conceptual Framework: Ecological Network-Based Sustainable Spatial Decision Support System (S-SDSS)
S-SDSS的主要方法论贡献在于将多种分析输出转化为统一类型学分类系统，直接支持规划和分区决策。框架由互补分析阶段序列组成，最终生成混合生态类型（T1–T5），整合栖息地适宜性、结构连通性、阻力功能连通性和网络优先级于共性规划分类系统。
5.1 Methodological Framework and Data Input
S-SDSS基于标准化数据输入结构，整合生态、空间和规划相关数据集。框架围绕四个基本原则：连通性度量标准化（根据规划尺度调整指标）、气候变化适应兼容性（CMIP6情景作为概念数据层）、结构-功能混合方法（整合MSPA和MCR-LCP）、联合国2030议程战略对齐（SDGs 11、13、15）。
5.2 Operational Workflow of the S-SDSS Framework
框架通过五个基本分析层操作：第1层结构分析（MSPA）辨识景观几何能力；第2层阻力建模（MCE-AHP）表示人为压力与地形阻力加权表面；第3层功能连通（MCR-LCP）模拟移动潜力并识别最优生态路线；第4层网络层次（重力模型）量化节点间相互作用强度以优先排序廊道；第5层模型验证与政策整合通过AUC/ROC验证敏感性，并转化为空间显式规划边界和分区建议。最终输出为空间干预矩阵，将景观分类为五种生态类型（T1–T5），从绝对保护（T1）到低影响开发（T5），并在多尺度上集成（宏观1/100,000到微观1/1000）。
5.3 Typological Proposals and Strategic Inferences
5.3.1 Technical Synthesis and Framework Requirements
分析建模向空间实施的过渡需要三个技术组件对齐：分辨率精度（破碎城市景观中10–25 m至关重要）、功能加权（阻力面应纳入物种导向动态参数）、层次连续性（生态组件优先级应基于功能角色而非面积）。
5.3.2 Integration of S-SDSS Outputs into Urban Planning Typologies
S-SDSS通过五个空间类型（T1–T5）将生态网络输出操作化，对应具体规划优先级和干预策略：绝对保护区（T1）、生态修复区（T2）、功能廊道（T3）、可持续利用区（T4）、城市缓冲区（T5）。
5.3.3 Strategic Inferences for Spatial Planning
基于框架的推论包括：保护生态连续性（核心区和廊道应作为生态安全区纳入上层空间规划）、重新评估城市空隙（闲置土地应视为潜在生态踏脚石）、多尺度规划整合（区域战略向地方实施逐级传递）、韧性导向空间策略（融入适应机制应对环境变化）。
6. Conclusions and Recommendations
6.1 Methodological Contributions
研究的主要贡献在于开发了整合结构连通性与功能连通性的统一分析框架。S-SDSS通过顺序处理工作流与统一输出生成系统相结合，各分析阶段直接条件约束后续阶段，所有输出汇聚于共同类型学分类，产生混合生态类型（T1–T5）作为核心附加值。框架从面向区域的方法转向面向连通性的范式，将城市空隙空间转化为生态网络的战略功能组件。
6.2 Methodological Synthesis and Addressing Literature Gaps
文献综述发现结构连通性与功能连通性之间存在明显方法论差异。现有研究大多聚焦于单一方面，未能充分反映生态系统动态。S-SDSS通过多情景敏感性分析和物种校准提高方法论可靠性，将专家经验转化为科学过滤器。
6.3 Integration into the Planning Hierarchy and Policy
S-SDSS框架的关键成果是将分析结果纳入多尺度空间规划实践，促进生态网络组件从区域战略向地方实施工具的传递，支持绿色基础设施系统开发，与可持续性目标对齐。
6.4 Framework Limitations
框架的局限性包括：阻力建模依赖专家权重方法引入主观性；精度高度依赖数据分辨率和质量；验证数据（如物种移动观测）可用性有限。
6.5 Future Research and Strategic Outlook
未来研究应整合数据驱动方法（如机器学习）、基于遥感传感器实时数据的动态监测系统、以及生态连通性向法律和制度规划框架的深化嵌入。提出建立“动态生态网络监测与审计系统”，包括生态数字孪生、集中式卫星监控、气候适应性管理和国家GIS立法整合等战略方向。S-SDSS框架通过推动静态制图向持续监测的生态管理系统转变，为应对气候和城市化压力下的盆地生态系统保护提供可转移的概念路线图。
