乐山市重点生态功能区生态安全评价及障碍因素分析_陈森.pdf

第 46 卷 第 6 期2023 年 6 月测绘与空间地理信息GEOMATICS SPATIAL INFOMATION TECHNOLOGYVol 46，No 6Jun，2023收稿日期:20211226基金项目:南充市市校科技合作专项(SXQHJH041)资助作者简介:陈森(1990)，男，福建仙游人，工程师，学士，主要从事地理国情监测与统计分析工作。通信作者:甄艳(1985)，女，四川绵竹人，副研究员，博士，2013 年毕业于南京师范大学地图学与地理信息系统专业，主要从事S/GIS 技术应用与地理国情监测研究工作。乐山市重点生态功能区生态安全评价及障碍因素分析陈森1，甄艳2，杨晓钦2，康锦涛2(1 四川省第三测绘工程院，四川 成都 610500;2 西南石油大学 地球科学与技术学院，四川 成都 610500)摘要:以地理国情监测数据为基础，结合社会经济统计数据，采用 DPSI(驱动力压力状态影响响应)模型对乐山市国家重点生态功能区 20152018 年的土地生态安全进行评价，利用障碍度诊断模型分析影响生态安全的主要障碍因子，并结合 GIS 空间分析方法分析研究区生态安全时空演变情况。研究结果可为妥善处理人地关系，协调生态环境保护和经济发展提供有益参考。关键词:重点生态功能区;DPSI 模型;生态安全评价;障碍度模型中图分类号:P208文献标识码:A文章编号:16725867(2023)06006305Ecological Security Evaluation and Obstacle Factor Analysis of LeshanKey Ecological Function AreaCHEN Sen1，ZHEN Yan2，YANG Xiaoqin2，KANG Jintao2(1 The Third Surveying and Mapping Engineering Institute of Sichuan Province，Chengdu 610500，China;2 School of Geoscience and Technology，Southwest Petroleum University，Chengdu 610500，China)Abstract:On the basis of geographical conditions monitoring data，combined with social and economic statistical data，by using theDPSI(driver pressure state impact response)model to evaluate the land ecological security of Leshan national key ecologicalfunction areas from 2015 to 2018 Using the disorder degree of diagnosis model analysis of the main obstacle factors of ecological secu-rity The spatialtemporal evolution of ecological security in the study area was analyzed with GIS spatial analysis method The resultsof this study can provide useful reference for properly dealing with the relationship between man and land，coordinating ecological envi-ronment protection and economic developmentKey words:key ecological function areas;DPSI model;ecological safety evaluation;obstacle degree model0引言近年来，人口的快速增长、经济的高速发展与生态系统的长期开发利用，导致生态安全问题逐渐凸显1，土地生态安全评价受到学者们的广泛关注。生态安全评价指标体系构建和指标综合评价一直是生态安全研究的基础与重要内容2。在生态安全评价指标体系构建方面，目前使用较为普遍的是基于“压力状态响应”(PressureStateesponse，PS)框架或类似的相关体系36;在指标综合评价方面，目前大多数研究均将不同维度和量纲的所有评价指标进行归一化处理并赋予相应的权重，再采用加权的方式得到一个综合性的生态安全评价指数。权重的计算方法多采用专家打分法、熵权法、模糊综合评价法、物元模型法、变异系数法以及灰色关联度法等79。四川省乐山市地处长江上游腹地，是南丝绸之路、长江经济带和成渝经济区的交会点。在关于同意新增部分县(市、区、旗)纳入国家重点生态功能区的批复(国函2016 161 号)中指出，将乐山市的沐川县、峨边彝族自治县和马边彝族自治县纳入大小凉山水土保持和生物多样性生态功能区。本文以乐山市重点生态功能区为研究对象，以地理国情监测数据为基础，采用 DPSI 框架构建生态安全评价指标体系，开展研究区 20152018 年生态安全评价，并利用障碍度模型诊断影响该区域生态安全的主要障碍因子，评价结果对保障区域生态环境与生物多样性具有重要意义。1研究区域与数据来源1 1区域概况乐山市位于四川盆地与凉山高原过渡带，同时具有盆地、高原特征，境内环境复杂，高差达到 4 015 m。全市属亚热带季风气候，年均气温为 16 5，年均降水为1 000 mm。研究区位于乐山市南方，面积约占乐山市总面积的 1/2。1 2数据来源本文主要使用到以下数据:20152018 年地理国情监测数据;气象数据;乐山市 20152019 年统计年鉴以及政府工作报告，结合研究区实际情况，以地理国情监测数据为基础进行土地利用类型分类。2研究方法2 1DPSI 模型DPSI 模型是按因果关系整合土地生态安全与经济、人文、自然和政策等多方面影响因素构建评价指标体系，对土地生态安全进行评价。具体表现为社会、经济发展等驱动因素向环境施加压力，致使环境状态发生变化，从而影响人类健康、生态系统和自然过程，并最终引发决策响应10，如图 1 所示。图 1DPSI 模型Fig 1DPSI model2 2指标选取与指标体系构建根据指标选取的多项原则，结合研究区特点，构建土地生态安全评价指标体系11，并采用熵权法确定指标权重(见表 1)。表 1土地生态安全评价指标体系Tab 1Evaluation index system of land ecological security因子层指标层属性权重意义驱动力(D)D1 人口自然增长率(%)0 036 5表示人口增长对生态安全的驱动力D2 人均 GDP(元/人)+0 033 3表示经济发展水平对生态安全的驱动力D3 城镇化率(%)0 054 1表示经济发展状况对生态安全的驱动力D4 GDP 增长率(比上年)(%)+0 042 6表示经济发展变化强度对生态安全的驱动力压力(P)P1 人口密度(人/km2)0 253 2表示人口对生态安全的压力P2 污水排放量(万 t)0 043 3表示工业对生态安全的压力P3 化肥施用量(t)0 034 0表示农业活动对生态安全的压力P4 人均建设用地(人/hm2)0 027 3表示城市开发对生态安全的压力状态(S)S1 人均耕地面积(人/hm2)+0 033 5表示耕地资源的人均价值状态S2 人口死亡率(%)0 043 2表示居民健康水平状态S3 森林覆盖率(%)+0 038 7表示植被覆盖状态S4 水源涵养指数(%)+0 041 0表示水的丰富状态影响(I)I1 农民人均收入(元/人)+0 035 4表示对农村居民生活标准的影响I2 退耕还林还草(hm2)+0 056 2表示对退耕还林还草的影响I3 裸露地复绿(hm2)+0 044 8表示对裸露地复绿的影响I4 地均粮食产量(t/hm2)+0 026 8表示对土地生产能力的影响响应()1 污水年处理率(%)+0 047 7表示对生态安全改善的响应2 工业废弃物综合利用率(%)+0 038 7表示对生态安全改善的响应3 环保投资支出比重(%)+0 037 9表示政策对生态安全做出改善的响应4 第三产业产值比重(%)+0 031 7表示政策对生态安全做出改善的响应2 3数据标准化由于评价指标数据单元类型不同，指标之间不便于统一计算和比较，因此，本文采用极差法对评价指标进行标准化处理，将原始数据转化为 01。对于正向指标使用式(1)进行处理:yij=xij min x1j，x2j，xnjmax x1j，x2j，xnj min x1j，x2j，xnj，(i=1，2，3，n;j=1，2，3，m)(1)46测绘与空间地理信息2023 年对于负向指标采用式(2)进行处理:yij=max x1j，x2j，xnjxijmax x1j，x2j，xnj min x1j，x2j，xnj，(i=1，2，3，n;j=1，2，3，m)(2)式(1)、式(2)中，i 为评价年份序号，j 为评价指标序号，yij为各指标数据标准化数值，xij为第 i 年第 j 项指标数据实际值，max x1j，x2j，xnj和 min x1j，x2j，xnj分别代表第 j 项指标在评价年份区间内的最大值和最小值。2 4评价指标权重计算与 Delphi 法和层次分析法相比，熵权法在赋权的同时，能反映指标信息的实用价值，其可信度更高12。采用式(3)计算各指标的信息熵 Ej，再采用式(4)计算各指标的权重 Wj。Ej=kni=1pijlnpij，(i=1，2，3，n;j=1，2，3，m)(3)其中，k=1ln n()，pij=yijni=1yij，(i=1，2，3，n;j=1，2，3，m)式中，Ej代表第 j 项指标的信息熵;pij代表第 j 项指标的第 i 年数据占该指标评价年份区间内所有数据之和的比重;k 为引入的常数项，其取值由 n 决定;同时，当pij=0 时，pijlnpij=0。Wj=1 Ejmj=1(1 Ej)，(j=1，2，3，m)(4)式中，Wj代表第 j 项指标在评价模型中所占的权重，根据权重 Wj的性质定义及其计算公式可得mj=1Wj=1。2 5土地生态安全指数计算本文通过综合指数法对研究区生态安全指数进行计算，该方法兼顾各项评价指标数据大小以及对应的权重，在土地生态安全评价中应用较广泛和成熟13，其计算公式见式(5):E=mj=1Wjyij(5)式中，E 表示土地生态安全指数，Wj为第 j 项指标的权重，yij为标准化后的数值。参考国内外相关研究成果，并结合本区域实际情况，本文建立的土地生态安全等级划分标准见表 2。表 2土地生态安全等级划分标准Tab 2Classification criteria of land ecological securityE生态安全等级特征描述E 0 25不安全()土地生态系统压力极大，功能弱化，人地关系失衡，生态问题较严重0 25E0 40较不安全()土地生态系统压力较大，功能不齐全，人地关系和谐发展受到威胁，生态问题严重0 40E0 60临界安全()土地生态系统压力大，能维持基本功能，人地关系和谐发展受到一定影响，易出现生态问题0 60E0 75较安全()土地生态系统压力较小，功能正常，人地关系较和谐，生态问题不明显0 75E安全()土地生态系统压力很小，功能良好，人地关系和谐，生态问题较少2 6障碍因子诊断模型障碍因子诊断模型通过因子的贡献度和偏离度来计算指标的障碍度14。本文通过构建障碍因子诊断模型，得到制约乐山市重点生态功能区的关键障碍因子，以及各个障碍因子对研究区生态安全的影响程度，具体计算公式如下:Uij=ijWij(6