生态安全研究具有涉及面广、综合性强等特点。其中,生态安全理论框架的研究是生态安全研究的基础和难点,而框架研究中,框架自身的完整性和综合性是研究的根本,框架内部每一步的实现又是生态安全研究问题突破的关键,因此,建立一套设计合理、操作性强的生态安全框架及模型的研究极具意义。态势感知的研究,已经逐步形成了较为统一的共识,通过构建定性或定量的态势评价体系,将归并、关联和融合处理技术应用到各类安全事件上,并将态势结果可视化,得出当前的状态或未来的发展趋势,能给管理者提供科学有效的应对措施。本文依据态势感知模型,提出了具有系统视角下生态安全态势觉察、理解、预测三个层面的生态安全态势感知模型,为生态安全框架及框架中关键节点研究提供重要科学依据,主要研究内容包括以下三个方面。(1)本文针对数据觉察过程中缺乏标准的态势信息载体和态势提取理论及方法等问题,结合Endsley态势模型中较为规范的数据处理和态势提取过程,提出了基于传统数据仓库系统数据获取、基于群智感知方式数据获取以及物联网传感器的生态盒子数据获取方式,不仅完善了生态安全态势觉察的方法和技术体系,而且得出通过群智感知和传感器网络的方式获取数据具有极大的可行性。(2)针对以往研究态势理解多集中在安全态势的定性或定量评价方面且缺少系统设计和数据的挖掘分析等问题,本文结合可拓评价模型对祁连山冰川与水涵养主题功能区进行评价,得到其研究区域的生态安全等级,并将结果GIS可视化显示,发现研究区域生态安全由向不安全发展趋势;结合软件开发设计,开发了包含评价模型的生态安全态势理解系统;依托地理信息系统、机器学习算法,深入挖掘获取到数据的价值,得出印象生态App数据中,App的数据分布面广、感知指数与生态安全环境状态具有正相关性、相同区域的生态安全等级状态变化差异性小、雾霾严重地区感知指数比雾霾较少地区感知指数低等特点,因此对于不同类的感知指数评价时可依据k-means簇类建立不同的评价体系。(3)针对态势预测中预测模型单一,预测方法和模型较少考虑系统内部影响作用结合系统动力学来实现区域生态安全态势预测,构建起具有仿真和调控能力的模型为区域生态安全态势预测提供新思路。结果发现:在不进行任何调控的状态下,研究区的生态安全状态向着资源减少、污染加重的趋势发展,对其进行单因素和多因素灵敏度测试,找出生态安全主要影响因子,结合影响因子对模型分别进行经济社会变量调整、人口变量调整、资源环境变量调整,得出不同的调控方案会导致该区域生态安全未来状态的不同趋势,依据不同趋势变化,提出综合变量调控使得生态安全状态能够达到最优发展趋势,并以此提出政策建议。