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基于未确知测度的城市生态系统健康评价 * 秦趣1， 2崔小平1代稳1 1. 六盘水师范学院 环境与资源科学系， 贵州 六盘水 553004; 2. 乌蒙山区发展研究院， 贵州 六盘水 553004 摘要 在参考相关研究成果的基础上建立评价指标体系及分类标准， 采用熵权法求得各评价指标的权重， 应用未确知 测度方法构建评价模型， 并运用该模型对六盘水市城市生态系统健康进行评价分析。结果显示 六盘市城市生态系统 健康活力要素处于疾病状态， 组织结构要素处于不健康状态， 恢复力要素处于亚健康状态， 生态系统服务功能要素为 疾病状态， 人群健康要素处于不健康状态， 城市生态系统健康综合评价属于不健康状态。通过研究， 掌握了六盘水市 的城市生态系统健康现状， 为六盘水市的可持续发展提供了科学参考。 关键词 未确知测度; 生态系统健康; 评价指标; 评价模型; 六盘水市 DOI 10. 13205/j． hjgc． 201408027 UＲBAN ECOSYSTEM HEALTH UATION BASED ON UNASCEＲTAINED MEASUＲE Qin Qu1， 2Cui Xiaoping1Dai Wen1 1. Department of Environmental and Ｒesources Sciences，Liupanshui Normal University，Liupanshui 553004，China; 2. Ｒesearch Institute of Development in the Wumengshan Ｒegion，Liupanshui 553004，China AbstractThe uation index system and classification standard based on related research results were established． Entropy was used to get the weight of each uation index． The unascertained measure was also used to set up an uation model，which was applied to the uation and analysis of the urban ecosystem health in Liupanshui City． The results showed that the urban ecosystem health active factors were in a disease state， factors of the organizational structure were in the unhealthy state，the restoring force elements were in the subhealthy state，the ecosystem service function elements were in the disease state，the population health factors were in unhealthy state and the comprehensive uation of city ecological system health was in unhealth state in Liupanshui City． With the analyses and the results，this article aimed to grasp the basic situation of the urban ecosystem health in Liupanshui City in order to give some advices to the sustainable development of Liupanshui City． Keywordsunascertained measure; ecosystem health;uation indicator;uation model;Liupanshui City * 贵州省哲学社会科学规划课题 13GZYB27 ; 贵州省科学技术基金项 目 黔科合 J 字［ 2012］ 2308 号 ; 贵州省教育厅高校人文社会科学研究 项目 13GH003 ; 六盘水师范学院科研计划项目 lpssy201109 。 收稿日期 2013 －11 －15 当前， 人类在经济与社会不断进步、 科技日益发 展、 人们生活水平明显提高的同时， 也正大规模、 高强 度的破坏生态环境。物种日趋减少， 荒漠化不断加 剧， 全球气温升高， 环境污染严重等生态环境问题正 威胁着人类区域的健康和发展。由此， 生态系统健康 有关的研究开始兴起［1 ］。生态系统健康是指生态系 统具有稳定性和可持续性， 能够进行自我调节和具有 对胁迫的恢复能力［2- 3 ］。与其他区域相比， 城市是一 个高度人工化的生态系统， 其受人类活动的影响更加 强烈， 脆弱性更加明显。因此， 对城市生态系统健康 进行评价研究更具有现实的意义和应用价值， 本研究 以贵州省矿业城市六盘水市为例， 应用未确知测度模 型对其生态系统健康现状进行研究， 以期为有关部门 决策提供科学参考依据。 1研究区概况 六盘水市位于贵州省西部， 云贵高东部一、 二级 台地斜坡上， 地跨北纬 251944″265533″、 东经 1041820″1054250″， 总面积9 914 km2， 占全省总 面积的 5. 63［4 ］。市境东邻安顺地区， 南连黔西南 411 环境工程 Environmental Engineering 布依族苗族自治州， 西接云南省曲靖市， 北毗毕节地 区; 钟山区的大湾镇、 二塘乡、 三合乡飞地嵌于毕节地 区西南部。市境内大地构造属扬子台褶带， 位于扬子 准地台 Ⅰ级构造 上扬子台褶带 Ⅱ级构造 的威宁 至水城迭陷断褶束、 黔西南迭陷褶断束以及黔中早古 拱褶断束和黔南古陷褶断束的极西边缘。地势西高 东低、 北高南低， 中部因北盘江的强烈切割侵蚀， 起伏 剧烈。一般地区海拨在 1 400 ～1 900 m， 地面最高点 在钟山区二塘乡韭菜坪， 海拨2 900. 3 m， 同时也是贵 州省海拨最高点; 最低点在六枝特区毛口乡北盘江河 谷， 海拨 586. 0 m。相对高差 2 314. 3 m， 地貌景观以 山地、 丘陵为主， 还有盆地、 山原、 高原、 台地等地貌 类型 ［5 ］。 2评价方法 2. 1评价指标体系建立 城市生态系统健康评价目前并没有统一的评价 指标体系， 结合六盘水市的实际情况， 拟采用活力、 组 织结构、 恢复力、 生态系统服务功能和人群健康 5 个 要素作为评价的一级指标， 各个要素下设相应的二级 指标构成城市生态系统健康评价体系［6- 9 ］。同时， 把 城市生态系统健康分为疾病、 不健康、 亚健康、 较健康 和健康 5 个等级。参考国内外健康城市、 环保城市、 生态城市和园林城市等的建议值为很健康的标准值， 把中国同类城市中相关指标的最低值确定为疾病的 标准值， 把最高值与最低值向它们组成的区间内浮动 20再相互调整得到各等级的最终值［10- 12 ］， 见表 1。 表 1城市生态系统健康评价指标体系及权重 Table 1Health assessment index system and its weight of the urban ecosystem 要素具体指标权重 评价类 疾病不健康亚健康较健康很健康 活力 X1人口自然增长率/0. 03361311975 X2人均 GDP/万元0. 04840. 7351020 X3城市居民人均可支配收入/万元0. 05260. 40. 81. 21. 62 X4万元 GDP 能耗/t0. 022521. 510. 70. 5 X5人均生活用水量/ L d －1 0. 0240120160210270320 组织结构 X6建成区绿化覆盖率/0. 06382025304050 X7市区人口密度/ 万人 km20. 061132. 521. 51 X8第三产业占 GDP 比重/0. 05333040506080 X9Ｒ＆D 经费占 GDP 比重/0. 057412345 X10水土流失率/0. 02218065503520 恢复力 X11工业废水排放达标率/0. 007070758595100 X12工业固废物综合利用率/0. 047730507090100 X13生活垃圾无害化处理率/ 0. 045640507090100 X14城市生活污水处理率/0. 033930507095100 X15环保投资占 GDP 比重/0. 05511. 01. 52. 03. 05. 0 生态系统服务功能X16人均道路面积/ m2 人 －1 0. 0503610152028 X17人均公共绿地面积/ m2 人 －1 0. 033547101620 X18人均住房面积/ m2 人 －1 0. 0638710151720 X19空气质量Ⅱ级以上天数比例/0. 047320406080100 人群健康 X20万人拥有大专学历人数/人0. 04613505001 0001 5001 800 X21万人拥有病床位数/张0. 05511030507090 X22恩格尔系数/0. 04735045353025 X23基尼系数/0. 02855045352520 2. 2未确知测度评价模型构建 设研究对象城市生态系统健康空间为 X { x1， x2， ， xn} ， 其中， xi为第 i 个样品。 每个样品由 m 个指 标组成， 且有I { I1， I2， ， Im} ， Ij为第j个测量指标。 每个测量指标有 K 个评价等级 c1， c2， ， ck， 构成城市 生态系统健康 X 的评价对象空间 U { c1， c2， ， ck} 。 在城市生态系统健康空间 X 上取 n 个样品 x1， x2， ， xn。 要测量每个样品的 m 个指标 I1， I2， ， Im， 第 i 个样品第 j 个指标 Ij的测量值为 Xij， 有 Xi { xi1， xi2， ， xim} ， I≤i≤n， Xi为第i个样品的向量， 其评价 等级c1， c2， ， ck是有序的， 满足c1 ＞ c2＞ ＞ ck。 把 每个已知的分类标准写成矩阵［13- 14 ］ Ij mk a11a1k  am1a         mk 1 式中 ajk满足 aj1＜ aj2＜ ＜ ajk或者 aj1 ＞ aj2＞ ＞ ajk。 若已知xi xi1， xi2， ， xi3 ， I ≤i ≤n 和式 1 分类矩阵， 则通过未确知测度公式可以判断xi属于哪 511 监测与评价 Environmental Monitoring ＆ Assessment 个级别 ck， 并对之进行排序 第一步， 计算第 i 个样品第 j 个指标 xij属于 ck类 的未确知测度 uijk u xij∈ ck 。 假设 aj1＜ aj2＜ ＜ ajk， 则有 当 xij≤ aj1时， 取 uij1 1， uij2 uijk 0 当 xij aij时， 取 uijk 1， uij1 uijk－1 0 当 aij≤ xij≤ aij1时， 取 uij1 aij1－ xij aj11－ aji， uij11 xj1－ aj1 aj11－ aji 当 k ＜ 1 或 k ＞ 1 1 时， 取 uijk          0 2 第二步， 计算第 i 个样品 xi的多指标综合测度， 公式为 uik u xi∈ ckΣ m j 1 wjuijk， 1 ≤ i ≤ n， 1 ≤ k ≤ K 3 式中 uik为多指标综合未确知测度值， wj为各评价指 标的权重。 第三步， 置信度计算。根据置信度准则， 置信度 λ 取值一般为 0. 5 ≤ λ ≤ 0. 7， 计算公式为 ki mink ∶ Σ k i 1 uik λ， 1 ≤ k ≤{}K 4 第四步， 应用评分准则对 xi进行排序， 计算公式为 qxiΣ k i 1 nkuxi 5 由此可以根据 qxi的分值大小对 xi排序和比较。 2. 3指标权重的确定 权重是指各评价指标对评价结果的贡献程度， 设 wj表示评价指标 xxi对其他指标的相对重要程度， wj 满足 0 ≤ wj≤ 1，Σ m i 1 wj 1， 则指标权重向量为 w { w1， w2， ， wm} 。 在这里， 采用信息熵求得权重 ［ 15- 16 ］， 公式如下 vj 1 1 lnmΣ m k 1 ujklgujk 6 wj vj Σ n i 1 vi 7 把六盘水市 20052012 年的各指标现状值代入 式 5 式 6 ， 即可求得各评价指标的权重值， 见 表 1。 3实证研究 3. 1数据来源 本研究所用数据来源于贵州省统计年鉴， 六盘水 市统计年鉴， 六盘水市经济社会发展公报， 六盘水环 境质量报告书等资料。 3. 2评价结果与分析 把相关数据代入式 2 和式 3 ， 可得六盘水市 的活力、 组织结构、 恢复力、 生态系统服务功能、 人群 健康以及城市生态系统健康度值 见表 2 和图 1 。 根据六盘水市的情况， 确定置信度值为 λ 0. 5，应 用式 4 进行计算， 六盘水市活力为不健康状态 0. 57 ， 组织结构为不健康状态 0. 59 ， 恢复力为亚 健康状态 0. 65 ， 生态系统服务功能为不健康状态 0. 52 ， 人群健康为不健康状态 0. 62 ， 城市生态系 统健康综合测度为不健康状态 0. 56 。 表 2六盘水城市生态系统健康评价结果 Table 2Ｒesult of the health assessment of urban ecosystem of Liupanshui City 评价要素 健康评价分类及测度值 疾病不健康亚健康健康很健康 活力0. 47490. 06690. 16370. 29450. 0000 组织结构0. 29380. 37670. 07940. 25010. 0000 恢复力0. 10670. 38880. 46930. 03520. 0000 生态系统服务功能0. 34500. 10900. 23190. 00000. 3141 人群健康0. 03290. 54070. 37320. 05320. 0000 城市生态系统0. 25210. 30130. 25070. 13210. 0638 图 1六盘水城市生态系统健康各要素及综合评价结果 Fig．1Ｒesult of the comprehensive assessment of health factors of urban ecosystern in Liupanshui City 为了对城市生态系统健康进行排序， 运用式 5 计算出六盘水市的活力、 组织结构、 恢复力、 生态系统 服务功能、 人群健康和城市生态系统健康的测度值， 分别为2.2778、 2.2858、 3.7002、 2.8292、 2.4467、 2.4542。 由表 2 和图 1 可知 六盘水市城市生态系统健康 综合评价结果属于不健康状态， 对城市生态系统健康 各要素进行具体分析。 1 活力状况。六盘市城市生态系统健康活力要 素处于疾病状态， 其主要原因是生产力水平低， 能源 611 环境工程 Environmental Engineering 消耗过大， 万元 GDP 能耗高达 2. 248 t/万元 标准 煤 。提高生产技术及生产工艺， 大幅降低能源消耗 是提高活力健康的关键。该地工程性缺水严重， 人均 生活用水量只有116. 88 m3。六盘水虽然属于亚热带 季风气候， 年降水量较丰富， 但在喀斯特山区， 水的储 蓄能力低， 且随着煤炭、 钢铁等工业的发展， 水污染严 重， 导致人均生活用水量低。 2 组织结构。六盘市城市生态系统组织结构要素 处于不健康状态， 其主要原因是建成区绿化覆盖率低。 作为我国西南山区重要的重工业城市， 六盘水市对工 业的建设历来重视， 但对建成区的绿化相对滞后， 绿化 覆盖率为21. 83， 城市绿化一直未得到改善。同时， 在产业结构中， 工业产值比重很高， 而农业和第三产业 的比重很低， 尤其是第三产业发展缓慢， 所占比重为 33. 16。这些使得组织结构为不健康状态。 3 恢复力。六盘市城市生态系统恢复力要素状 况相对较好， 处于亚健康状态， 主要是因为城市污水 处理率和工业废水排放达标率较高， 分别为 74. 8 和 77. 0。工业固体废物综合利用率、 生活垃圾无 害化处理率和环保投资占 GDP 比重虽然低， 但未处 于疾病状态之下， 故恢复力状况相对较好。 4 生态系统服务功能。六盘市城市生态系统服 务功能要素为疾病状态， 其主要原因是人均拥有道路 面积少， 空气质量优于二级标准天数少。在发展经济 的同时， 道路等基础设施建设滞后， 交通成为阻碍经 济持续发展的重要因素。由于煤炭工业、 火电工业等 的大力发展， 空气质量受到严重污染， 空气质量优于 二级标准天数少。 5 人群健康。六盘市城市生态系统人群健康要 素处于不健康状态， 这主要因为医疗条件差， 万人拥 有产床数少， 每万人仅有 27. 8 张床位。同时， 教育水 平低下， 万人拥有大专学历人数少， 为 721 人。医疗 卫生和教育事业的发展远赶不上经济社会的发展， 限 制了人群健康的进步。 4结语 应用未确知测度方法建立评价模型， 采用熵权法 求得各评价指标的权重， 对六盘水市城市生态系统健 康进行评价分析， 评价结果与实际情况基本相符。这 一模型和方法在城市生态系统健康评价中是可行有 效的， 也可以运用到其他相关评价领域中。但是， 该 方法还有待改进， 其置信度范围是主观选取， 没有考 虑主观因素的影响， 如果超出置信度范围， 则评价结 果会有所变化。 参考文献 ［1］李春晖， 郑小康， 崔嵬， 等． 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