基于PSR模型的成都市土地生态安全评价.pdf
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1、Modeling and Simulation 建模与仿真建模与仿真,2023,12(5),4449-4457 Published Online September 2023 in Hans.https:/www.hanspub.org/journal/mos https:/doi.org/10.12677/mos.2023.125405 文章引用文章引用:陈涛,陈施越,樊玉茹.基于 PSR 模型的成都市土地生态安全评价J.建模与仿真,2023,12(5):4449-4457.DOI:10.12677/mos.2023.125405 基于基于PSR模型的成都市土地生态安全评价模型的成都市土地生
2、态安全评价 陈陈 涛涛,陈施越陈施越,樊玉茹樊玉茹 西南民族大学公共管理学院,四川 成都 收稿日期:2023年6月7日;录用日期:2023年9月1日;发布日期:2023年9月8日 摘摘 要要 研究目的:通过构建土地生态安全评价指标体系研究目的:通过构建土地生态安全评价指标体系,对对20112022年成都市土地生态安全做出综合评价,年成都市土地生态安全做出综合评价,揭示成都市土地生态安全差异及其主要影响因素,指导土地合理利用。研究方法:运用揭示成都市土地生态安全差异及其主要影响因素,指导土地合理利用。研究方法:运用PSR评价模型建评价模型建立评价指标体系,运用熵值法计算权重,综合评价成都市土地生
3、态安全指数。研究结果立评价指标体系,运用熵值法计算权重,综合评价成都市土地生态安全指数。研究结果:在在20112020年间,成都市土地生态系统压力指数出现先降后升,然后趋于平稳;年间,成都市土地生态系统压力指数出现先降后升,然后趋于平稳;土地生态系统状态指数土地生态系统状态指数整体上整体上呈现呈现出上升的趋势出上升的趋势;土;土地生态地生态安全响应指数稳步上升。研究结论:整体上看,成都市土地生态安全综合评价安全响应指数稳步上升。研究结论:整体上看,成都市土地生态安全综合评价指数发展不稳定,成都市政府应该加大对生态环境方面的投入,制定土地生态发展策略,全面提高成都指数发展不稳定,成都市政府应该加
4、大对生态环境方面的投入,制定土地生态发展策略,全面提高成都市土地生态安全等级市土地生态安全等级。关键词关键词 PSR模型模型,土地生态安全评价土地生态安全评价,成都市成都市 Evaluation of Land Ecological Security in Chengdu Based on PSR Model Tao Chen,Shiyue Chen,Yuru Fan School of Public Administration,Southwest Minzu University,Chengdu Sichuan Received:Jun.7th,2023;accepted:Sep.1st,
5、2023;published:Sep.8th,2023 Abstract The paper is going to make a comprehensive evaluation of land ecological security in Chengdu dur-ing 20112022 by constructing an evaluation index system of land ecological security.Also the pa-per will reveal the differences and main influencing factors of land e
6、cological security in Chengdu,and guide the rational use of land.PSR evaluation model was used to establish the evaluation index system and the entropy method was used to calculate the weight to comprehensively evaluate the 陈涛 等 DOI:10.12677/mos.2023.125405 4450 建模与仿真 land ecological security index
7、of Chengdu.The results showed that from 2011 to 2020,the land ecosystem pressure index in Chengdu decreased first,then increased,and then stabilized.The state index of land ecosystem showed an upward trend on the whole.The response index of land ecological security increased steadily.It can be concl
8、uded that the development of comprehensive evaluation index of land ecological security in Chengdu is not stable.Chengdu government should increase the investment in ecological environment,formulate land ecological development strat-egy,and comprehensively enhance the level of land ecological securi
9、ty in Chengdu.Keywords PSR Model,Evaluation of Land Ecological Security,Chengdu Copyright 2023 by author(s)and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License(CC BY 4.0).http:/creativecommons.org/licenses/by/4.0/1.引言引言 随着都市化和现代化进程的加快,我国经济迈入快车道的同
10、时,人口数量也逐步增多,土地资源作为基本生产要素,为经济社会发展提供重要支撑。但是在对土地不断的开发和利用过程中,不合理的土地适应破坏了生态平衡,并且这种影响持续存在,如农用耕地大量减少、土地放射性物质增多、大气环境污染等直接关乎人类的生活质量。党的二十大报告再次提出“推进美丽中国建设,统筹产业结构调整、污染治理、生态保护”,揭示了生态建设的重要性,也为生态文明建设指明了方向,提供了遵循。目前,世界学术界对生态安全还没有形成统一的定义。许多学者尝试从不同角度和方向出发,对生态安全进行定义。我国对生态安全的研究刚刚起步,现在主要处于初期的探索阶段。在 1999 年以前,我国关于生态安全的研究很少
11、,主要以小区域的工程和植物保护等方面研究为主。二十一世纪初,我国关于生态安全的研究逐渐增多。在 2000 年,随着国务院发布的全国生态环境保护纲要,生态安全的概念被首次引入我国。同年,中国科学院将“国家生态安全的监测、评价与预警系统”项目作为 2000 年的重大课题进行开展研究。当前我国对于土地生态安全的研究对象可分为两大类,一类是以行政区或者经济区为研究对象,如王立业等(2022)以山东省作为研究对象1、张楠楠等(2022)以沈阳市作为研究对象2或者张中浩等(2022)以长三角城市群为研究对象3;另一类是以流域、公园、地理区等为主要研究对象,如张晓瑶等(2022)以三江源国家公园为研究对象4
12、、王玉青等(2022)以东江源作为研究对象5。生态安全评价有以下几种模型:第一种由联合国经济合作开发署(Organization for Economic Cooper-ation and Development,OECD)建立的 PSR(Press-State-Response,PSR)压力状态响应模型,如赵敏敏等(2021)6、卢国志等(2023)7、罗海平等(2022)8;第二种是欧洲环境署和欧洲共同体统计局(European Environment Agency And European Statistical Office)基于PSR提出的DPSIR驱动力压力状态影响响应模型,如邵月
13、花等(2022)9、史小蓉等(2022)10、马荥,孙艳红(2021)11。2.研究区概况研究区概况 成都(简称蓉),世界美食之都,获得国家食品安全示范城市称;成都市连续十四年荣获中国最具幸福感城市。地处东经 102 度 54 分至 104 度 53 分与北纬 30 度 05 分至 31 度 26 分之间,位于四川省中部,地处四川盆地西部,横断山脉东缘,东西南北分别与德阳市资阳市、雅安市、阿坝藏族羌族自治州、眉Open AccessOpen Access陈涛 等 DOI:10.12677/mos.2023.125405 4451 建模与仿真 山市接壤,全市土地面积约 14,335 平方公里。境
14、内海拔最高 5364 米(大邑县西岭镇苗基岭),最低 359 米(简阳市沱江处境处河岸)。截止 2021 年底,成都市常住人口突破两千万人,其中城市人口超过一千六百万人,农村人口超过四百万人,土地面积约占全国的 0.1%,地区生产总值约占全国的 1.7%左右。3.数据来源与研究方法数据来源与研究方法 3.1.数据来源数据来源 本文数据来源主要是 2011 年2020 年成都市统计年鉴和中国统计年鉴,还有一部分数据来源于 2011 年2020 年的四川省国民经济和社会发展统计公报。3.2.研究方法研究方法 3.2.1.评价指标体系构建评价指标体系构建 土地生态安全系统是多影响因素的复杂系统,我们
15、在构建指标体系时,应当遵循科学性、整体性和客观性原则,结合具体实际情况,本文采用的是当前学术界常用的 PSR 模型,这类模型是国内学者常用的模型,从压力方面反映因为人类活动给生态环境造成的损害程度;状态反映当前自然环境、生态环境的真实状况;响应反映人类通过自然环境施加的压力而作出相关的回应。通过阅读大量文献和总结相关学者的研究成果12 13 14,结合成都市实际的生态环境情况,本文选取了十二个评价指标构建了成都市土地生态安全评价指标体系,如表 1。考虑到实际情况,指标体系分为两种:正向指标和负向指标,正向指标表示值越大,土地生态安全越好;负向指标表示值越大,土地生态安全越差。本文的正向指标包括
16、七项:农村居民可支配收入、第一产业比重、年降水量、造林面积、农林牧渔业总产值、人均地区生产总值、第三产业占 GDP 比重;负向指标包括五项,分别是:人口自然增长率、工业废水排放总量、城镇化率、第二产业比重、农用化肥施用量,其安全趋向性越小越安全。压力(P):人口自然增长率(P1)、工业废水排放总量(P2)、农用化肥施用量(P3)、第一产业比重(P4)、城镇化率(P5)。状态(S):年降雨量(S1)、农林牧渔业总产值(S2)、第二产业比重(S3)。响应(R);人均地区生产总值(R1)、绿地面积(R2)、农村居民可支配收入(R3)、第三产业比重(R4)。Table 1.Construction a
17、nd weight value of land ecological security evaluation index system in Chengdu city 表表 1.成都市土地生态安全评价指标体系构建以及权重值 准则层 指标层 指标属性 权重 压力(P)人口自然增长率(P1)0.113440991 工业废水排放总量(P2)0.057033882 农用化肥施用量(P3)0.006142348 第一产业比重(P4)+0.091492626 城镇化率(P5)0.049384289 状态(S)年降雨量(S1)+0.065708794 农林牧渔业总产值(S2)+0.093548981 第二产
18、业比重(S3)0.081381581 陈涛 等 DOI:10.12677/mos.2023.125405 4452 建模与仿真 Continued 响应(R)人均地区生产总值(R1)+0.076495306 绿地面积(R2)+0.113915672 农村居民可支配收入(R3)+0.094481021 第三产业比重(R4)+0.078886287 3.2.2.熵值法的计算熵值法的计算 评价指标体系构建完成后,下一步是确定每一个指标的权重,这是本文进行土地生态安全评价的关键一步,指标权重的大小直接决定着指标的重要性,影响着最终评价结果。从现有学者对土地生态安全评价的成果来看,权重的确定主要分为主观
19、、客观两种方法。通常采用主观的赋权方法后会导致计算的结果带有主观色彩,从而导致计算的结果不具有客观性和普遍性,因此,本文采用客观赋权的方法。客观赋权法是指计算的过程不由个人主观意志判断,而是通过客观的数据而计算出来的标准化数据进行赋权的一种方法,具有较强的客观性。当前研究运用的方法主要有主成分分析法、熵值法和层次分析法等。结合本文研究内容以及指标体系的实际情况,本文采用熵值法对各个指标进行客观赋权。具体方法如下:由于各指标原始数据的单位并不统一,因此,运用极值法对原始数据进行无量纲化处理,确保各个指标之间具有可比较性。同时,运用无量纲化处理后的数据算出每个指标的特征比重,公式如下:minmax
20、minijijxxxxx=正向指标:maxmaxminijijxxxxx=负向指标:式中,i 表示maxx表示原始数据中指标的最大值,minx表示原始数据中指标的最小值,ijx表示第 i 年 j 指标的标准化值(1,2,3,;1,2,3,in jm=)。1nijijijipxx=式中ijP是第 i 年 j 指标的特征比重。计算出各个指标的特征比重后,计算指标的熵值je。()11ln01l,n njijijjieppen=利用熵值计算差异性系数jg。1jjge=根据前式求得的各指标的权重jW,最终计算综合每个城市的综合得分。1mjjjiWgg=3.2.3.土地生态安全综合评价计算土地生态安全综合
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