結合地理國情監(jiān)測的寧波市生態(tài)環(huán)境評價指標體系的構建

項志勇，鄒小玲，陳江平(. 浙江省第一測繪院，浙江 杭州 300； . 武漢大學遙感信息工程學院，湖北 武漢 430079)

隨著我國城市化進程的快速推進，城市規(guī)模在不斷擴大，城市建設用地盲目擴張現象隨之產生，這不僅造成了土地資源的浪費，同時也使得城市及其周邊地區(qū)的生態(tài)環(huán)境遭到破壞[1]。由于科學技術條件有限，引發(fā)了資源過度消耗和環(huán)境污染等問題，破壞了生態(tài)環(huán)境，從而影響區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展。為此需要開展生態(tài)環(huán)境質量評價工作，生態(tài)環(huán)境的綜合評價結果可為區(qū)域生態(tài)環(huán)境的管理和建設提供依據[2]。其中生態(tài)環(huán)境質量評價有地域性、時效性、整體性和復雜性的特點。在評價過程中若忽視生態(tài)環(huán)境評價指標的作用會造成生態(tài)失衡、環(huán)境退化和人們生活質量下降的后果[3]。因此生態(tài)環(huán)境質量評價指標體系的構架對質量評價工作及其他方面都十分重要。

地理國情監(jiān)測采用多種技術手段進行測繪、統(tǒng)計，可提供真實可靠和準確權威的地理國情信息。監(jiān)測獲取的地理國情數據能夠提供地形地貌、地表覆蓋等自然環(huán)境和社會經濟等人類經濟社會的相關信息，滿足評價過程的數據需求；直接采用地理國情專題數據可簡化數據計算過程；此外生態(tài)環(huán)境質量評價屬于地理國情統(tǒng)計分析的重要內容，也是反映我國國情國況的綜合狀況重要指數之一。因此，本文結合地理國情監(jiān)測的數據進行生態(tài)環(huán)境指標體系的構建。

生態(tài)環(huán)境質量評價方法發(fā)展迅速，如環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展模式文獻中所述主要為兩種：經驗統(tǒng)計方法和壓力-狀態(tài)-響應(PSR)模型方法[4-7]?；诨貧w分析或概率分析的各種經驗和統(tǒng)計方法已廣泛應用于評估區(qū)域生態(tài)安全[8]。如Enea等[9]和Adriaenssens等[10]開發(fā)了一種基于模糊規(guī)則的生態(tài)環(huán)境管理決策支持模型；郝等[11]和Park等[12]也提出了灰色方法與人工神經網絡模型結合的區(qū)域生態(tài)環(huán)境質量評估方法。與統(tǒng)計模型相比，PSR方法被認為是更有效的方法[8]。

在生態(tài)環(huán)境質量評價過程中指標體系的選取至關重要。國家環(huán)境保護總局提出的區(qū)域生態(tài)環(huán)境質量評價指標包括生物豐度指數、植被覆蓋指數、水網密度指數、土地退化指數及污染負荷指數[13]。而葉亞平等[14]提出的中國省域生態(tài)環(huán)境質量評價指標體系包括生態(tài)環(huán)境質量背景、人類影響程度、人類適宜度需求3個方面。蘆彩梅等[15]提出的山西省區(qū)域生態(tài)環(huán)境質量綜合評價指標體系和謝志仁等[16]提出的江蘇省相應的指標體系均為分層結構。翟藝佳[17]也提出了由氣候、植被、土壤、水文等環(huán)境要素組成的吉林省生態(tài)環(huán)境指標。周華榮[18]提出的新疆生態(tài)環(huán)境質量評價指標包括農田生態(tài)、自然生態(tài)、人為環(huán)境壓力3個子系統(tǒng)。指標體系雖然隨區(qū)域特性、評價者理解的差別而存在差異，但也有共同的特點：如上述生態(tài)環(huán)境質量評價指標體系大多分為區(qū)域自然稟賦、人類社會經濟活動及人類活動對環(huán)境造成的影響3方面指標，且多為分層結構。這與本文采用的PSR模型框架的構建思路一致。

1 生態(tài)環(huán)境指標體系的研究

1.1 基于地理國情的PSR評價框架

基于地理國情的PSR評價框架如圖1所示。

圖1 基于地理國情的PSR評價框架

圖1中，PSR模型框架分為3類指標[7]：生態(tài)環(huán)境壓力指標描述人類活動和氣候變化對環(huán)境的壓力；生態(tài)環(huán)境狀況指標描述自然環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)功能的現狀；社會響應指標顯示人類社會對生態(tài)環(huán)境變化的響應。響應指的是采取的措施的數量和種類，或執(zhí)行措施的力度及措施的有效性[19-20]。PSR框架模型通過環(huán)境變化原因、人類活動對環(huán)境的影響及人類對環(huán)境做出的響應3方面了解人類對生態(tài)安全的影響程度，并能以系統(tǒng)的方式向最終用戶提供信息[21-22]。

本文采用PSR框架模型，構建指標體系，評價生態(tài)環(huán)境質量。區(qū)域生態(tài)環(huán)境質量評價指標體系能夠反映待評價區(qū)域生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的內在結構，因此其本身必然具有一定的層次結構[16]。本文構建的評價指標體系由目標層、制約層、要素層和指標層構成。目標層即為區(qū)域生態(tài)環(huán)境質量指數；制約層為參照PSR模型建立的生態(tài)壓力、生態(tài)狀況和生態(tài)保護指標；要素層為制約層的影響因子，也可視為指標層的綜合；指標層是可以直接得到或可計算獲取的數據，是指標體系中最具體的指標。最終本文構建了4層共29個指標的生態(tài)環(huán)境質量評價指標體系。

1.2 生態(tài)環(huán)境評價指標體系的構建

1.2.1 生態(tài)環(huán)境評價指標體系制約層的建立

制約層包括若干個對區(qū)域生態(tài)環(huán)境質量起正面或負面制約作用的子系統(tǒng)[16]。生態(tài)環(huán)境質量主要受環(huán)境現狀、人類資源消耗造成環(huán)境污染的活動和人類為保護被破壞的環(huán)境所采取措施3方面影響，與PSR框架模型中的生態(tài)狀況、生態(tài)壓力和生態(tài)保護一一對應。生態(tài)狀況表征現有資源環(huán)境的客觀狀況；生態(tài)壓力表征人類社會對生態(tài)環(huán)境的負面影響；生態(tài)保護是人類為彌補自身活動對生態(tài)環(huán)境造成的破壞采取的補救措施。本文通過設置生態(tài)壓力制約層表征人類活動造成的資源過度消耗、環(huán)境污染等負面影響；通過設置生態(tài)狀況制約層描述現有資源與環(huán)境的客觀狀況；通過設置生態(tài)保護制約層描述人類對資源過度消耗、環(huán)境污染等問題的積極響應。

1.2.2 生態(tài)環(huán)境評價指標體系要素層的建立

制約層中每個子系統(tǒng)包括若干個要素，每個要素通過若干指標來反映[16]。生態(tài)環(huán)境質量受人類社會經濟活動、生態(tài)環(huán)境現階段狀態(tài)及人類為彌補破壞環(huán)境行為而采取保護措施的綜合影響。

城市作為人類社會經濟高度發(fā)展的產物，是人類影響和改變自然生態(tài)環(huán)境標志性的產物，由此可知城市的發(fā)展狀況可反映生態(tài)環(huán)境被改變的程度。道路交通網密度可以作為城市發(fā)展程度的評價因子；同時城市的邊界表示生態(tài)環(huán)境被影響的邊界，在一定程度上也反映了人類社會對生態(tài)環(huán)境影響的邊界；人類進行社會經濟活動需要自然資源的支撐，人類過度開發(fā)自然資源會對自然生態(tài)環(huán)境造成破壞。因此過度開發(fā)自然資源也可作為人類活動對自然生態(tài)環(huán)境的負面影響因子。綜上將道路交通網密度(P1)、城市擴張(P2)和過度開發(fā)自然資源(P3)作為生態(tài)壓力影響因子，以表征人類的經濟和社會活動對環(huán)境的作用。

生態(tài)狀況為現階段自然生態(tài)環(huán)境的狀態(tài)，可分為基本生態(tài)環(huán)境狀況和綜合生態(tài)環(huán)境狀況?；旧鷳B(tài)環(huán)境狀況通過基礎性指標表征生態(tài)現狀，綜合生態(tài)環(huán)境現狀則通過復合性指標表征生態(tài)現狀。生態(tài)景觀格局指生態(tài)景觀的空間結構特征，是景觀異質性的體現。生態(tài)景觀格局反映了生態(tài)環(huán)境在空間分布上的特征，實現了從空間格局角度分析現階段生態(tài)環(huán)境狀況。因此通過設置基本生態(tài)環(huán)境狀況(S1)、綜合生態(tài)環(huán)境狀況(S2)、生態(tài)景觀格局(S3)反映生態(tài)狀況，以便表征特定時間階段的環(huán)境狀態(tài)和環(huán)境變化情況。

人類的社會經濟活動對生態(tài)環(huán)境造成負面影響，工業(yè)發(fā)展中資源過度消耗和環(huán)境污染問題使得生態(tài)環(huán)境質量日趨下降。因此人類通過采取保護措施來改善破壞行為造成的后果，即為生態(tài)保護。根據被保護地區(qū)的地表狀況可將其分為被嚴格保護的陸地面積和被嚴格保護的水域面積。礦山開采是目前最大規(guī)模嚴重損害陸地生態(tài)系統(tǒng)的有組織的人類活動[23]。礦區(qū)開采活動會使礦區(qū)表土常被清除或流失，采礦后遺留的土壤通常是土心或礦渣，土地經大型機械碾壓后板結現象嚴重，呈現出物理結構不良現象[24]。此外礦區(qū)的重金屬污染會對周邊土壤形成污染，對人體健康造成威脅。礦上開采還會造成原始地貌景觀的破壞和景觀破碎化，容易引發(fā)泥石流、荒漠化等次生災害。因此礦區(qū)廢棄地的修復對生態(tài)環(huán)境的恢復，其自我維持功能的實現至關重要。但目前我國礦山環(huán)境治理制度剛開始實施，相關工作也處于起步階段[25]，礦山治理工作任重而道遠。綜上通過設置嚴格被保護的陸地面積(R1)、嚴格被保護的水域面積(R2)及礦區(qū)廢棄地修復面積(R3)反映生態(tài)保護，表征人類為減輕人類活動對環(huán)境的負面影響，以及對不利于人類生存發(fā)展的生態(tài)環(huán)境變化進行補救的進展情況。

1.2.3 生態(tài)環(huán)境評價指標體系指標層的建立

指標層是生態(tài)環(huán)境質量評價指標體系的最底層，也是最具體的評價內容[15]。本文通過道路交通網密度、城市擴張和過度開發(fā)的自然資源3個評價因子對生態(tài)壓力進行評價。常用道路交通網密度指標為鐵路密度、公路密度、城市交通密度、鄉(xiāng)村道路密度。過度開發(fā)自然資源對生態(tài)環(huán)境會造成負面影響。其中草原過度放牧現象會引起草原退化、土地沙漠化。放牧的牲畜密度過大會引起土壤板結和草原植被結構破壞，造成草原生態(tài)環(huán)境破壞。采礦作業(yè)會對周邊土壤造成重金屬污染，原始生態(tài)景觀的破碎化容易引發(fā)荒漠化、泥石流等次生災害。因此選用過度放牧的草原面積、采礦廢棄地面積2個較為典型的、對自然生態(tài)破壞較為明顯的指標作為過度開發(fā)自然資源的基礎指標。

生態(tài)狀況由基本生態(tài)環(huán)境狀況、綜合生態(tài)環(huán)境狀況及生態(tài)格局景觀3個因子組成?；旧鷳B(tài)環(huán)境狀況可由地表植被覆蓋情況表現，常見的地表植被覆蓋類型為耕地、園地、林地和草地4種[26]，因此將耕地占比、園地占比、林地占比、草地占比作為基本生態(tài)環(huán)境狀況的評價因子。綜合生態(tài)環(huán)境狀況通過綜合性指標進行評價。生物豐度指數表示生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)中物種多樣性，用于衡量評價區(qū)域內生物的豐富程度，因此選用生物豐度指數作為組成綜合生態(tài)環(huán)境狀況的指標之一。植被對于生態(tài)環(huán)境的維持至關重要，選用植被覆蓋指數作為綜合生態(tài)環(huán)境狀況在植被覆蓋方面的評價指標。生境質量反映了一個地區(qū)制造供應生物生存繁殖等物質的水平，與此同時決定了區(qū)域環(huán)境滿足人類生存發(fā)展需求的能力大小[27]，可作為綜合生態(tài)環(huán)境狀況的組成指標。生境連通性用于衡量野生動物種群的生境斑塊空間格局和生境結構，對生境的恢復和保護有重要意義[28]，選取其作為綜合生態(tài)環(huán)境狀況的組成因子。生態(tài)景觀格局常用的指標為景觀破碎度、景觀分離度指數、景觀類型優(yōu)勢度、多樣性指數、優(yōu)勢化指數和均勻度指數。

嚴格被保護的陸地面積是國家為保護生態(tài)環(huán)境而設置的陸地區(qū)域面積，一般可分為濕地保護區(qū)、自然保護區(qū)、風景名勝區(qū)旅游區(qū)、森林公園、地質公園，行蓄滯洪區(qū)[26]。選用其中的濕地保護區(qū)占比、自然保護區(qū)面積占比、風景名勝區(qū)旅游區(qū)面積占比、森林公園面積占比、地質公園面積占比、行蓄滯洪區(qū)面積占比作為嚴格被保護的陸地面積的基礎指標。同理，嚴格被保護的水域面積是國家為保護生態(tài)環(huán)境而設置的水域面積。礦區(qū)修復地面積表示修復已破壞礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的面積。

1.3 生態(tài)環(huán)境評價指標體系的提出

根據上述分析提出生態(tài)環(huán)境質量評價指標體系，見表1。

表1 生態(tài)環(huán)境質量評價指標體系

2 寧波市實例研究

2.1 寧波市概況

寧波市位于浙江省東部，長江三角洲南翼，是浙江省副省級城市，也是長江三角洲重要城市之一，陸域面積為9 249.59 km2，下轄海曙、江東、江北、鎮(zhèn)海、北侖、鄞州6個區(qū)，寧海、象山2個縣，以及慈溪、余姚、奉化3個縣級市，2015年末全市戶籍人口586.6萬人。寧波市地勢西南高，東北低，總體地勢較為平坦，地貌分為山脈、丘陵、盆地和平原,屬亞熱帶季風氣候，溫和濕潤，四季分明，優(yōu)越的地理位置和良好的自然環(huán)境為寧波市的社會經濟發(fā)展提供了有利的條件。寧波市為浙江省八大水系之一，境內通過河流有余姚江、奉化江、甬江，擁有較為豐富的礦產資源，也是長三角南翼經濟中心和化學工業(yè)基地，工商業(yè)十分發(fā)達，為浙江省經濟中心之一。境內不僅分布著密集的高速公路網，還擁有航空、鐵路、港口等各種交通設施，發(fā)達的交通為寧波市的經濟發(fā)展提供動力。

2.2 熵權法確定權重

本文以全國第一次地理國情普查數據為基礎，結合寧波市公開發(fā)布的年鑒、公報和相關專業(yè)部門提供的權威數據，采用上述選定指標對寧波市的生態(tài)環(huán)境質量進行評價。制約層和要素層的指標值由指標層的值綜合得到，本文采用熵權法確定每一個指標綜合的權重。熵權法是根據信息熵大小來確定指標權重的方法，首先通過指標層的指標線性加權匯總得到要素層指標的結果，即為二級指數值；再對要素層指標進行線性加權匯總得到制約層指標的結果，即為一級指數值。通過上述計算可獲得寧波市生態(tài)環(huán)境一、二級指數值，其結果見表2。

表2 寧波市生態(tài)環(huán)境一、二級指數值

由一、二級指數值可知寧波市生態(tài)環(huán)境質量狀況：寧波市的生態(tài)壓力較大，說明城市的發(fā)展擴張對生態(tài)環(huán)境造成較大的影響；寧波市的生態(tài)狀況與浙江省的平均值大致相同，城市現階段生態(tài)環(huán)境質量處于平均水平；寧波市的生態(tài)保護略低于浙江省的平均水平。

2.3 寧波市生態(tài)環(huán)境質量評價結果分析

由表2可獲知寧波市基本生態(tài)環(huán)境狀況、綜合生態(tài)環(huán)境狀況、生態(tài)景觀格局、道路交通網密度及嚴格被保護的陸地面積5個二級指數的計算結果值，圖2為5個二級指數的雷達圖。從生態(tài)環(huán)境質量二級指數計算結果分析，寧波市在基本生態(tài)環(huán)境狀況和嚴格被保護的陸地面積2個方面與浙江省的平均水平大致持平，在綜合生態(tài)環(huán)境狀況方面略低于平均水平，生態(tài)景觀格局指數稍高于浙江省平均值，說明寧波市生態(tài)景觀的空間分布較好。寧波市作為浙江省的經濟強市，其經濟發(fā)展程度高于浙江省的平均水平。寧波市交通便捷，鐵路公路四通八達，道路交通網密度高于浙江省平均水平，為寧波市的經濟快速發(fā)展提供保障。

圖2 寧波市生態(tài)環(huán)境二級指數計算結果

由表2還可獲知寧波市生態(tài)壓力、生態(tài)狀況和生態(tài)保護3個一級指數的計算結果值，圖3為這3個一級指數的雷達圖。2015年寧波市生態(tài)環(huán)境質量指數為0.477，高于浙江省平均水平。生態(tài)環(huán)境質量分為3個一級指數，其中生態(tài)壓力指數為0.748，生態(tài)狀況指數為0.561，生態(tài)保護指數為0.122。由圖3可知寧波市的生態(tài)環(huán)境壓力高于浙江省均值，寧波市社會經濟發(fā)展對自然環(huán)境造成的負面效應較浙江省平均水平大。這與寧波市作為浙江省經濟發(fā)展較強的市縣，對生態(tài)環(huán)境的影響較其他市縣更大是相符的。寧波市的生態(tài)狀態(tài)與浙江省的平均值大致相同，表明現階段寧波市的生態(tài)環(huán)境狀態(tài)處于較為適中的狀態(tài)。寧波市的生態(tài)保護較浙江省平均水平略低，鑒于寧波市生態(tài)壓力較大的前提，寧波市需要在生態(tài)環(huán)境保護方面加強工作。

3 結 語

生態(tài)環(huán)境質量評價是地理國情統(tǒng)計分析中的重要內容，能夠獲取生態(tài)環(huán)境現狀及未來發(fā)展趨勢等信息。本文采用寧波地理國情普查數據作為基礎數據，結合社會經濟等專題數據，對其生態(tài)環(huán)境狀況進行了評價分析，進而揭示了自然生態(tài)環(huán)境和人類社會活動之間相互聯系、相互影響的內在關系。評價過程中采用PSR框架，評價指標體系包括生態(tài)壓力、生態(tài)狀況和生態(tài)保護。基于本文的生態(tài)環(huán)境質量評價指標體系，通過熵權法定權進行指標匯總可獲取寧波市生態(tài)環(huán)境質量評價結果。通過評價結果可對寧波市生態(tài)環(huán)境狀況進行分析：寧波市生態(tài)環(huán)境質量指數為0.477，高于浙江省均值；但寧波市的生態(tài)壓力高于浙江省平均水平，主要表征生態(tài)壓力的道路網密度指標值也遠高于浙江省平均水平；該市的生態(tài)狀況和生態(tài)保護大致與浙江省平均水平持平。寧波市屬于經濟發(fā)達城市，其道路交通網密度較浙江省其他城市更大，這與受道路交通網密度影響的生態(tài)環(huán)境壓力也高于浙江省平均水平是相符的。因此基于本文提出的指標體系對寧波市進行生態(tài)環(huán)境質量評價的評價結果與現實相符，結果具有可靠性。

圖3 寧波市生態(tài)環(huán)境一級指數計算結果

由于缺少部分專題數據等原因，部分評價指標在實際的評價工作中并未參與計算過程，之后的生態(tài)環(huán)境評價工作可在條件允許下對這部分指標進行針對性研究。此外本文中采用PSR模型框架進行評價工作，以后的評價工作也可采用PSR模型的改進模型DPSIR進行。無論采用何種評價方法，合理有效的指標體系對正確的生態(tài)環(huán)境評價和地理國情統(tǒng)計分析意義重大。

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