基于AHP和模糊綜合評判法的平潭縣生態(tài)系統(tǒng)脆弱性評價

郭佳蕾，黃義雄

(福建師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，福建 福州 350007)

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基于AHP和模糊綜合評判法的平潭縣生態(tài)系統(tǒng)脆弱性評價

郭佳蕾，黃義雄

(福建師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，福建 福州 350007)

為實現(xiàn)平潭縣社會經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展，在分析平潭縣生態(tài)環(huán)境的基礎(chǔ)上，從自然因素、人文因素、社會因素三個方面選取10個指標，建立生態(tài)系統(tǒng)脆弱性評價指標體系，采用基于AHP決策分析方法的模糊綜合評價模型對平潭縣2013年的生態(tài)系統(tǒng)脆弱性進行評價。結(jié)果表明，2013年平潭縣生態(tài)系統(tǒng)屬于中等脆弱。文章對平潭縣生態(tài)系統(tǒng)脆弱成因進行分析，提出了今后的發(fā)展建議。

平潭縣；生態(tài)系統(tǒng)脆弱性；模糊綜合評判法；AHP

生態(tài)系統(tǒng)是地球生命支持系統(tǒng)的基本組成單元[1]，是社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的基本保證。由于受到環(huán)境脅迫和人類活動脅迫雙重驅(qū)動力的作用，我國各類生態(tài)系統(tǒng)存在著不同程度的退化，且在空間和時間上表現(xiàn)出高度的異質(zhì)性，嚴重制約著社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。

海島是沿海水陸交界帶上典型的生態(tài)脆弱區(qū)，處于海陸相互作用的動力敏感帶，敏感性強，穩(wěn)定性差，在當(dāng)前人類活動和頻繁的自然災(zāi)害等各種動力耦合的作用下，其生態(tài)環(huán)境等的脆弱性表現(xiàn)出復(fù)雜性和多樣性的特征[2]。近幾年，隨著海洋經(jīng)濟的快速發(fā)展，海島成為重點開發(fā)對象，人類一系列活動破壞了海島生態(tài)平衡，海島生態(tài)脆弱性評價研究在我國才逐漸開展起來[3]。至今，國內(nèi)關(guān)于這方面的研究并不多見，且大多數(shù)生態(tài)系統(tǒng)脆弱性研究對其變化機制多為定性描述，缺乏定量測定[4,5]；即便有定量測定的研究，指標選取過于簡單，缺乏依據(jù)。本研究主要針對平潭縣自然因素、經(jīng)濟因素、社會因素三方面共10項指標構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)脆弱性評價指標體系，采用AHP計算得出各項指標的權(quán)重，再運用模糊綜合評價的方法來揭示平潭縣生態(tài)系統(tǒng)脆弱性與自然、經(jīng)濟、社會要素之間的關(guān)系，以期為平潭縣生態(tài)建設(shè)和恢復(fù)提供科學(xué)依據(jù)。

1　材料與方法

1.1研究區(qū)概況

平潭是福建省東部沿海的一個島縣，由126個島嶼和702個礁石組成。島嶼及周圍海域位于25°15′—25°45′ N、119°32′—120°10′ E。全縣陸地面積371.91 km2(含海涂面積62.92 km2)，海域面積2 164 km2。平潭屬南亞熱帶濕潤型氣候區(qū)，年平均氣溫19.5 ℃，最冷月(2月)平均氣溫10.5 ℃，最熱月(7月)平均氣溫27.9 ℃。年平均降水量1 196.2 mm，年均風(fēng)速6.3 m·s-1，臺風(fēng)活動頻繁。全縣有7鎮(zhèn)8鄉(xiāng)，2013年人口約42萬。平潭縣隸屬福州市，由福建省平潭綜合實驗區(qū)管理委員會管轄，其行政區(qū)域和福建省平潭綜合實驗區(qū)重合。2013年7月，平潭綜合實驗區(qū)獲得并行使設(shè)區(qū)市經(jīng)濟社會管理權(quán)限，是福建省直管的地級行政管理區(qū)。平潭縣與平潭綜合實驗區(qū)實行“政區(qū)合一”(行政區(qū)和實驗區(qū))的管理體制。

1.2研究方法

1.2.1評價指標體系的構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)脆弱性由多種因素相互作用或疊加而形成，因此為了評價的準確性、客觀性，在確定生態(tài)系統(tǒng)脆弱性指標時，應(yīng)遵循以下原則：(1)代表性原則；(2)綜合性原則；(3)系統(tǒng)性原則；(4)易獲得性或靈活性原則。

參考前人對生態(tài)系統(tǒng)脆弱性的研究，根據(jù)平潭縣實際情況，在當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境特征的基礎(chǔ)上，綜合考慮自然、經(jīng)濟、社會成因，兼顧指標的可操作性和可比性，最終選取10項指標，制定了平潭縣生態(tài)系統(tǒng)脆弱性評價指標體系(圖1)。

圖1平潭縣生態(tài)系統(tǒng)脆弱性指標體系

該指標體系可以分為自然因素子系統(tǒng)、經(jīng)濟因素子系統(tǒng)和社會因素子系統(tǒng)。其中，自然因素是反映研究區(qū)水資源量和自然災(zāi)害潛在性，其指標主要包括年降水量、高溫季節(jié)溫度、年最大風(fēng)速、森林覆蓋率。經(jīng)濟因素是反映居民生產(chǎn)生活狀態(tài)，其指標包括：人均GDP、海水養(yǎng)殖面積占海域面積比重、第二產(chǎn)業(yè)比重、人均固定資產(chǎn)投資。社會因素是反映研究區(qū)人口與受教育情況，其指標包括：人口密度、初高中在校人數(shù)占總?cè)藬?shù)比重。

1.2.2基于AHP的模糊綜合評判模型生態(tài)系統(tǒng)是一個層次重疊、因素復(fù)雜的系統(tǒng)。任何一個生態(tài)系統(tǒng)不是絕對脆弱或絕對穩(wěn)定的，只能說是對于某種脆弱標準來說是有著不同的隸屬關(guān)系，所以生態(tài)系統(tǒng)脆弱度表現(xiàn)出一種外延邊界不明顯的模糊性。對于這種邊界不明顯的問題，模糊綜合評判是應(yīng)用最廣泛的方法之一。因此本研究采用模糊綜合評判方法來探討平潭縣生態(tài)系統(tǒng)脆弱性。

評價步驟如下[6]：

(1)建立評價因素論域。U={U1,U2,U3}

其中，各單要素子集Ui(i=1,2,3)分別為

U1={u11,u12,u13,u14}

U2={u21,u22,u23,u24}

U3={u31,u32}

(2)評語集合的確定。根據(jù)評價和決策的實際需要，將評判等級標準分為“微度脆弱”“輕度脆弱”“中度脆弱”“重度脆弱”“極度脆弱”5個等級。即評語集合為V={v1,v2,v3,v4,v5}={微度脆弱，輕度脆弱，中度脆弱，重度脆弱，極度脆弱}

(3)在各子集Ui(i=1,2,3)中單要素的評價決策矩陣Ri(i=1,2,3)為

(4)確定評價因素的權(quán)重。權(quán)重代表因素的重要程度。本研究采用AHP方法定指標體系內(nèi)各個指標的權(quán)重值。根據(jù)指標的重要程度進行兩兩比較，如表1：

表1　各指標重要程度判斷矩陣

(1)將判斷矩陣每一列歸一化

(2)對按列歸一化的判斷矩陣，再按行求和

(4)計算最大特征根

為了檢驗判斷矩陣的一致性，需要計算其一致性指標

判斷矩陣的一致性指標CI與同階平均隨機一致性指標RI(可查表得到)之比成為隨機一致性比率CR，當(dāng)CR<0.10時，就認為判斷矩陣具有令人滿意的一致性，否則，當(dāng)CR≥0.1時，就需要調(diào)整判斷矩陣，直到滿意為止。最終得到各層次各指標的最終權(quán)重值(表2)。

表2　各層次各指標的最終權(quán)重值

2　結(jié)果與分析

2.1數(shù)據(jù)來源

采用2013年逐日氣象數(shù)據(jù)和《平潭2014統(tǒng)計年鑒》，得到如下指標數(shù)據(jù)：

表3　平潭縣生態(tài)系統(tǒng)脆弱性評價指標數(shù)據(jù)

2.2計算結(jié)果

根據(jù)各個評價指標的值，構(gòu)造評價指標集，采用模糊綜合評判法，構(gòu)造評判矩陣，然后采用加權(quán)平均法進行模糊評判，本文通過軟件yaahp10.3中“結(jié)合AHP的模糊綜合評價”模塊進行計算，最終得到如下結(jié)果：

表4　平潭縣生態(tài)系統(tǒng)脆弱性評價指標最終得分

根據(jù)計算出來的結(jié)果，平潭縣生態(tài)系統(tǒng)脆弱性為中度脆弱,其自然因素相較于經(jīng)濟因素、社會因素更脆弱，自然因素中的年最大風(fēng)速和森林覆蓋率更是脆弱性最強的指標。經(jīng)濟因素中海水養(yǎng)殖面積占海域面積比重一項脆弱性最大，社會因素中人口密度脆弱性稍強。

3　建議

從以上結(jié)果可以判斷出平潭縣生態(tài)系統(tǒng)脆弱性的成因主要包括大風(fēng)天氣多、植被稀疏、海水養(yǎng)殖面積過大導(dǎo)致污染嚴重和人口密度逐年上升。針對上述影響因素，為改善平潭島生態(tài)脆弱性提出以下建議：

3.1提升森林生態(tài)系統(tǒng)功能

(1)更新改造沿海防護林中的老林帶、在風(fēng)口地段造林綠化以及改造低效林分。(2)擴大城鄉(xiāng)綠化，開展見縫插綠、擠地植樹，把森林引入城市，將園林輻射鄉(xiāng)村[7]。

3.2防治海水養(yǎng)殖污染

(1)加強海水養(yǎng)殖管理：確定養(yǎng)殖容量、培育健康抗病苗種、改良投喂方法、優(yōu)化養(yǎng)殖模式、加大科技投入、建立監(jiān)測機制。(2)加強海水養(yǎng)殖受污染后的治理：對陸源污染物(農(nóng)業(yè)污染、工業(yè)污染)進行治理；從物理、化學(xué)和生物角度對海水自身污染進行修復(fù)[8]。

2.3預(yù)測人口規(guī)模時不僅要考慮經(jīng)濟發(fā)展需求，更要考慮自身資源環(huán)境要素的制約[9]。

2.4加強當(dāng)?shù)鼐用裆鷳B(tài)保護意識，建立海島社區(qū)管理體系，加快海島立法，加強海島的科學(xué)規(guī)劃和統(tǒng)一管理[10]。

4　結(jié)論

將AHP法和模糊綜合評判法相結(jié)合能夠較客觀、全面地評價平潭縣的生態(tài)脆弱性，并為今后的可持續(xù)發(fā)展提供依據(jù)。由于生態(tài)脆弱性的影響因素很多以及AHP和模糊綜合評判法自身的局限性，本研究仍存在一些問題需進一步研究：(1)生態(tài)系統(tǒng)脆弱性指標需進一步完善。本文僅采用了10個指標，但相對濕度、地貌等也存在不同程度的作用；(2)需要根據(jù)情況靈活地選擇隸屬度函數(shù)的構(gòu)造方法；(3)評價等級需要更加精確并且更具有推廣性。

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Assesment of Ecosystem Vulnerability in Pingtan County Based on AHP and Fuzzy Comprehensive Evaluation

Guo Jialei，Huang Yixiong

(School of Geographical Sciences,Fujian Normal University,Fuzhou 350007,China)

In order to achieve socio-economic and eco-sustainable environment development of Pingtan County,ecosystem vulnerability index system was established based on the analysis of the ecological environment of Pingtan County,selected 10 indicators from natural factors,human factors,social factors,with the fuzzy comprehensive evaluation model based on AHP decision analysis method,the ecological fragility in Pingtan County in 2013 was evaluated. Result shows that Pingtan County belong to moderate vulnerable area in 2013. The cause and development of ecosystem vulnerability in Pingtan County was analyzed. This article proposes the most scientific basis for decision making.

Pingtan County;ecosystem vulnerability;fuzzy comprehensive evaluation;AHP

1005-5215(2016)09-0018-04

2016-06-23

郭佳蕾(1992-)，女，湖南湘潭人，在讀碩士研究生，研究方向為生態(tài)與環(huán)境， E-mail:orchardgjl@163.com

黃義雄(1960-),男，福建福州人，博士，研究員，主要從事景觀生態(tài)方面的研究。E-mail:yxhuang@fjnu.edu.cn

X171.1

A

10.13601/j.issn.1005-5215.2016.09.006