人為干擾對(duì)荒漠區(qū)生態(tài)環(huán)境恢復(fù)的量化評(píng)估

張康　王志平　文法廣　余利娟

摘要：干旱區(qū)是全球生態(tài)系統(tǒng)中的重要類型之一，近年來(lái)由于人為干擾不斷加重，使得干旱區(qū)的荒漠化日益嚴(yán)重。為了評(píng)估由人類活動(dòng)造成的荒漠地區(qū)生態(tài)退化的程度，本文建立了綜合評(píng)價(jià)模型。

首先，為了使模型的求解更加合理，利用拉依達(dá)準(zhǔn)則等數(shù)據(jù)處理方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行刪除和填補(bǔ)。然后，利用“灰色關(guān)聯(lián)度分析法”建立了綜合評(píng)價(jià)模型，最終得到輪牧地區(qū)、過(guò)牧地區(qū)、開(kāi)墾地區(qū)的綜合評(píng)價(jià)值分別為0848，0769，0707。由此我們得出了由人類活動(dòng)造成的荒漠地區(qū)生態(tài)退化的程度：開(kāi)墾區(qū)>過(guò)牧區(qū)>輪牧區(qū)的結(jié)論。

關(guān)鍵詞：生物多樣性指數(shù)變權(quán)函數(shù)；灰色關(guān)聯(lián)度分析；綜合評(píng)價(jià)模型

1.問(wèn)題重述

人為干擾使得荒漠區(qū)的荒漠化日益嚴(yán)重，動(dòng)物種群和群落格局隨之受到了明顯影響。請(qǐng)結(jié)合數(shù)據(jù)，建立合理的數(shù)學(xué)模型，來(lái)評(píng)估由人類活動(dòng)造成的荒漠地區(qū)生態(tài)退化的程度。

2、模型建立與求解

2.1生態(tài)指標(biāo)的確定及完善

1>動(dòng)物生物量

由于優(yōu)勢(shì)物種基本上可以代表該地區(qū)的動(dòng)物生物總量，一次對(duì)于一個(gè)地區(qū)動(dòng)物生物總量的計(jì)算則采用簡(jiǎn)單加中的方法得出，即：

S=∑Sii=1...n（1）

2>生物多樣性指數(shù)

對(duì)于生物多樣性的度量則運(yùn)用Shannon-Wiener[7]指數(shù)。Shannon-Wiener指數(shù)（H）：

式中：Pi=niN，表明第i個(gè)種的相對(duì)多度。

Shannon-Wiener指數(shù)來(lái)源于信息理論。能代表聚落生物種類的多樣性，即H值越大，則群落所含的信息量越大。

根據(jù)公式（1），（2），分別計(jì)算出每個(gè)重復(fù)項(xiàng)的動(dòng)物生物總量以及動(dòng)物多樣性指數(shù)，并將所得數(shù)據(jù)添加入原始表格中。

2.2基于灰色關(guān)聯(lián)度分析的綜合評(píng)價(jià)模型[2]

根據(jù)三個(gè)地區(qū)的32個(gè)評(píng)價(jià)值，給出32個(gè)重復(fù)項(xiàng)各個(gè)地區(qū)退化程度的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)值，從而分析各地區(qū)的環(huán)境退化情況。

1>綜合評(píng)價(jià)模型的建立?；疑P(guān)聯(lián)度分析方法的基本思想是：將評(píng)價(jià)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為求關(guān)聯(lián)度，即按照一定的準(zhǔn)則定義出母序列[4]，計(jì)算各個(gè)子序列與母序列的關(guān)聯(lián)度，再加以比較得到綜合評(píng)價(jià)結(jié)果。

步驟1選定母序列和比較序列

定義評(píng)價(jià)值矩陣H，其中的元素hij表示第j（j=1，2，3）個(gè)地區(qū)在第i（i=1，2...32）個(gè)重復(fù)項(xiàng)的評(píng)價(jià)值（如表（2）所示）。

母序列：令hi0=min1≤j≤3{hij}，由hi0（i=1，2...32）構(gòu)成母序列，則此母序列是最理想的評(píng)價(jià)值序列。

子序列（比較序列）：由hi1，hi2，hi3（i=1，2...32）分別構(gòu)成3個(gè)比較序列。

步驟2計(jì)算關(guān)聯(lián)度

在子序列中，每個(gè)數(shù)值與母序列中相應(yīng)數(shù)值的關(guān)聯(lián)系數(shù)可以由以下公式算出：

關(guān)聯(lián)度表示各地區(qū)評(píng)價(jià)值序列和最理想值序列相關(guān)聯(lián)的程度，其數(shù)值越大，表示該地區(qū)的環(huán)境越好，退化程度越低。

2>綜合評(píng)價(jià)模型的求解，利用MATLAB編程計(jì)算個(gè)關(guān)聯(lián)系數(shù)和關(guān)聯(lián)度，可以得到3個(gè)地區(qū)環(huán)境退化程度的綜合評(píng)價(jià)值：輪牧0.848過(guò)牧0.769開(kāi)墾0.707

由表中的綜合評(píng)價(jià)值與綜合排名結(jié)果知：由人類活動(dòng)造成的荒漠地區(qū)生態(tài)退化的程度：開(kāi)墾區(qū)>過(guò)牧區(qū)>輪牧區(qū)。

參考文獻(xiàn)：

[1]魏治文，程琳，來(lái)記桃，昊火兵.幾種異常值判別準(zhǔn)則在安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用.大壩與安全.2009（1期）：P67-P69.

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[4]姜啟源，謝金星，葉俊，數(shù)學(xué)模型（第三版），高等教育出版社.

[5]李峰，區(qū)域荒漠化程度的評(píng)價(jià)模型，http：//wenku.baidu.com/view/1d790372cf84b9d528ea7a9e.html？qq-pf-to=pcqq.discussion，2015-11-16

作者簡(jiǎn)介：張康，男，漢族，河南南陽(yáng)人，學(xué)歷：西南科技大學(xué)本科生，研究方向：數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)，統(tǒng)計(jì)計(jì)算，預(yù)測(cè)分析。

王志平，男，漢，安徽亳州市。

文法廣，男，漢族，河南新鄉(xiāng)人，學(xué)歷：西南科技大學(xué)本科生，研究方向：數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)、數(shù)值計(jì)算、預(yù)測(cè)分析。

余利娟，女，漢族，四川自貢人，學(xué)歷：西南科技大學(xué)本科生。

指導(dǎo)老師：?jiǎn)T朝樂(lè)（1987.8-），男，漢族，河南靈寶人，在讀博士。

馬婷婷，女，漢族。