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在粤港澳大湾区（GBA）生态挑战严峻、监测网络不完善的背景下，研究人员开展了优化陆地生态系统监测站（EMSs）布局的研究。通过多种方法，得出 100 个 EMSs 为最优布局等结果，为构建 GBA 生态监测网络提供技术指导。
在当今时代，城市的快速发展与生态环境保护之间的矛盾日益凸显。尤其是在高度城市化的地区，生态环境面临着巨大的挑战。粤港澳大湾区（GBA）作为重要的经济枢纽，近年来经济飞速发展，人口高度聚集。然而，这种发展也带来了一系列生态问题，如水资源短缺、空气污染、生态系统退化以及土地利用变化等。这些问题不仅影响着当地居民的生活质量，还对区域的可持续发展构成了威胁。
目前，虽然已经建立了一些区域环境监测网络，但这些网络存在诸多不足。例如，在土壤和生物资源的环境监测方面存在明显缺口，而且现有监测网络往往侧重于单一因素，难以全面、灵敏地捕捉生态系统的变化。传统的生态监测和评价方法也存在局限性，主要依赖单变量或静态数据，难以动态地反映生态系统的现状和趋势。因此，为了更好地应对这些生态挑战，实现可持续发展，优化粤港澳大湾区陆地生态系统监测站的空间布局显得尤为重要。
为了解决这些问题，研究人员开展了一项旨在优化粤港澳大湾区陆地生态系统监测站网络布局的研究。他们希望通过精确的空间采样设计和合适的估计方法，提高生态质量预测的准确性，从而为生态环境保护和管理提供更有力的数据支持。
研究人员运用了多种关键技术方法。首先，利用谷歌地球引擎（GEE）平台计算遥感生态指数（RSEI），该指数整合了归一化植被指数（NDVI）、湿度指数（WET）、归一化建筑指数（NDBSI）和中分辨率成像光谱仪陆地表面温度（MODIS LST）等指标，能够有效反映生态质量的时空变化。其次，运用地理探测器分析，探究影响 RSEI 的关键因素，量化各因素对生态质量空间分布的解释力。最后，基于地理相似性法则和空间模拟退火算法，优化监测站的布局，以最小化均方误差（MSE），提高监测效率和准确性。
研究结果如下：
- 基于 RSEI 的生态系统质量评价：从 2000 年到 2020 年，粤港澳大湾区生态质量在空间上呈现显著差异。生态质量较高的区域主要集中在大湾区周边，如惠州东部、广州增城和从化区、肇庆西北部以及江门西南部等森林覆盖且海拔较高的地区。而核心城市区域，如广州、佛山、东莞、深圳和中山，由于城市化进程的影响，生态压力较大，生态质量明显低于周边地区。从时间上看，生态质量呈现波动变化，2000 - 2010 年有所改善，2015 年出现下降，2020 年虽有轻微恢复，但仍未达到 2010 年的水平。
- RSEI 空间分布分析：地理探测器分析表明，五年平均 RSEI 能有效代表大湾区生态系统的空间分布，除坡度和坡向外，其他因素如夜光强度、数字高程模型（DEM）、土壤类型、GDP、人口密度和土地利用类型等对 RSEI 的空间分布均有显著影响，且夜光强度的解释力最强。
- EMS 网络布局优化及监测性能：通过建立不同数量的监测站并进行模拟分析，发现当监测站数量达到 100 个时，MSE 的下降速度明显放缓，继续增加监测站数量对提高估计准确性的作用不大。同时，100 个监测站能够有效覆盖大湾区的主要生态类型和除澳门外的所有地级市，在平衡监测准确性和资源效率方面表现较好。预测误差和不确定性分析显示，随着监测站数量的增加，预测误差和不确定性显著降低，但城市建成区和农田仍然是高误差热点区域。
研究结论和讨论部分指出，优化后的监测站布局在覆盖生态系统类型和面积方面优于实际布局，为构建大湾区生态监测网络提供了有价值的技术指导。然而，该研究也存在一些局限性。例如，遥感数据集的时间跨度较短，无法充分捕捉生态系统的年际变化；理论优化场景未考虑土地所有权冲突和建设成本等实际问题；监测网络设计未充分结合地面监测数据；模拟布局在城市中心和经济发达地区存在偏差。未来的研究可以朝着整合长期生态研究数据、考虑社会经济可行性、加强地面监测以及优化模拟模型等方向展开。
总的来说，这项研究对于推进粤港澳大湾区生态环境治理体系的现代化、提升监测能力具有重要意义。它不仅为大湾区的生态保护和可持续发展提供了科学依据，也为其他类似地区的生态监测站布局优化提供了宝贵的参考，有助于推动全球生态环境保护和可持续发展的进程。
