生態(tài)環(huán)境安全空間分異研究范文

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生態(tài)環(huán)境是人類生存和發(fā)展的基礎(chǔ)．安全的生態(tài)環(huán)境被描述為潔凈的空氣、干凈的水源、豐饒的土地、富足的自然資源、合理的生態(tài)結(jié)構(gòu)以及可持續(xù)的生命平衡系統(tǒng)．生態(tài)安全是人類在地球上持續(xù)生存和發(fā)展的前提條件，是人類社會發(fā)展的自然基礎(chǔ)．然而，不合理開發(fā)和規(guī)劃使許多地區(qū)相繼出現(xiàn)了嚴(yán)重的生態(tài)安全問題，具體表現(xiàn)為水、空氣、土壤和生物的污染、植被減少、土壤退化、水土流失、資源短缺等現(xiàn)象．環(huán)境污染和生態(tài)破壞現(xiàn)象的出現(xiàn)，反映著地球生命系統(tǒng)可持續(xù)平衡能力的下降．社會和經(jīng)濟(jì)發(fā)展所需要的生態(tài)環(huán)境安全削弱成為威脅人類利益和生存安全的重大問題．因此，生態(tài)安全評價(jià)體系的建立和完善逐漸成為專家學(xué)者關(guān)注的焦點(diǎn)和熱點(diǎn)．1992年，在里約熱內(nèi)盧召開的聯(lián)合國“世界環(huán)境與發(fā)展大會”上正式地提出了環(huán)境安全與可持續(xù)發(fā)展的概念，倡導(dǎo)保護(hù)生態(tài)環(huán)境安全為全人類的共同行動．從此生態(tài)環(huán)境安全問題成為全世界矚目的焦點(diǎn)問題，受到全球氣候變暖、臭氧層空洞、生物多樣性的銳減等大背景影響，與局部環(huán)境污染、生態(tài)破壞相關(guān)，成為制約人類社會可持續(xù)發(fā)展的重要因素．現(xiàn)今，人類賴以生存的生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)出現(xiàn)了前所未有的安全危機(jī)，人類正面臨著嚴(yán)重的環(huán)境安全、生物安全和生態(tài)系統(tǒng)安全的破壞的嚴(yán)峻考驗(yàn)，這種問題切身關(guān)系到人類的生存與發(fā)展，威脅著人類社會進(jìn)步的可持續(xù)性．

對此，我們必須持有清醒的認(rèn)識，提出科學(xué)有效的處理方案．近年來，國內(nèi)外相關(guān)學(xué)者從多角度探討生態(tài)環(huán)境安全問題，研究對象多是針對森林、草原和湖泊等生態(tài)敏感區(qū)域，早先學(xué)者研究的主題是關(guān)注環(huán)境變化和劇烈沖突項(xiàng)目，生態(tài)環(huán)境安全的重要性及地位逐步達(dá)成一致，雖然建立在不同領(lǐng)域的生態(tài)安全評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和評價(jià)模型眾多，但不同學(xué)科間仍然存在著較大差異．目前，國內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)探討出多種類型生態(tài)評價(jià)模型的框架，如PSR模型（Pressure－State－Response，壓力－狀態(tài)－響應(yīng)），DSR模型（Drivingforce－State－Response，驅(qū)動力－狀態(tài)－響應(yīng)），DP－SIR模型（Drivingforce－Pressure－State－Impact－Response，驅(qū)動力－壓力－狀態(tài)－影響－響應(yīng)），等等，這些模型都在不同地區(qū)的研究中得到應(yīng)用．地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，為生態(tài)安全領(lǐng)域的相關(guān)研究提供了新的研究手段，本文采用地理信息系統(tǒng)空間分析方法對科左中旗的生態(tài)安全做初步評價(jià)，分級研究該地域生態(tài)系統(tǒng)危險(xiǎn)性，力求優(yōu)化區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)，為保持生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能和區(qū)域環(huán)境可持續(xù)性發(fā)展提供科學(xué)的參考依據(jù)．

1研究區(qū)域和方法

1．1研究區(qū)域科左中旗位于通遼市內(nèi)，地理坐標(biāo)為東經(jīng)121°08′～123°32′，北緯43°32′～44°32′，東西長191km，南北寬116km，土地總面積9811km2，是松遼平原向內(nèi)蒙古高原的過渡地帶．科左中旗北交科爾沁右翼中旗和通榆縣；西北連扎魯特旗；南鄰?fù)ㄟ|市區(qū)和科爾沁左翼后旗；東、東南方向毗鄰吉林省長嶺縣、雙遼縣；西南方向接壤開魯縣．全旗轄11個(gè)鎮(zhèn)，4個(gè)蘇木，512個(gè)行政村．旗境域?qū)倨皆孛玻跊_積、風(fēng)積因素下，具有波狀起伏、草甸、沙坨、湖沼漫布的特點(diǎn)．地勢由西北向東南傾斜．全旗屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候，氣候特點(diǎn)為四季分明，冬季干冷，春秋季多風(fēng)沙，夏季雨熱同期．境內(nèi)有西遼河及其支流新開河、烏力吉木仁河、清河等4條河流，均為遼河水系．其中，西遼河、新開河、烏力吉木仁河3條主要徑流河在旗境內(nèi)匯合后經(jīng)門達(dá)鎮(zhèn)白市村流入吉林省雙遼市境內(nèi)．其中，新開河縱貫全旗，沿岸地勢開闊，微具起伏，沙地分布廣泛，風(fēng)蝕嚴(yán)重，由于河流切割，風(fēng)化作用形成沙丘、沙壟、坨沼、漫灘，丘間低濕洼地呈條壟狀鑲嵌排列分布，局部起伏較大，東部地勢低平鹽漬化洼地較多，耕地沙化、堿化、草場退化十分普遍．全旗地表水環(huán)境質(zhì)量為國家地表水環(huán)境質(zhì)量中的3類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，水源水質(zhì)中氨氮含量超標(biāo)．由于自1998年以來連續(xù)干旱，地處科左中旗境內(nèi)的西遼河流域及其支流全部斷流，水質(zhì)狀況尚不清楚．

1．2研究方法OECD（OrganizationforEconomicCo－operationandDevelopment）在1990年按照七國首腦會議的建議和要求啟動并實(shí)施了環(huán)境指標(biāo)項(xiàng)目，首次正式提出了PSR模型．在此之后，我國學(xué)者對該模型添加了一些因地制宜的補(bǔ)充［8－9］．PSR模型的廣泛認(rèn)可和使用多因?yàn)槠渫瑫r(shí)探討人類活動和自然環(huán)境相互作用的綜合性、靈活性以及強(qiáng)調(diào)經(jīng)濟(jì)運(yùn)作和環(huán)境之間的因果關(guān)系．因此，在綜合收集科左中旗的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境數(shù)據(jù)資料基礎(chǔ)上，采用層次分析法，構(gòu)建了基于PSR的科左中旗多層次生態(tài)安全評價(jià)指標(biāo)體系，如圖1所示．

2技術(shù)路線

研究內(nèi)容（如圖2所示）主要包括以下3方面：（1）建立科左中旗生態(tài)安全評價(jià)指標(biāo)體系．根據(jù)收集整理到的科左中旗地區(qū)的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)，運(yùn)用層次分析法和“壓力－狀態(tài)－響應(yīng)”模型，綜合系統(tǒng)地建立適用于科左中旗地區(qū)的生態(tài)安全評價(jià)指標(biāo)體系，定量化表征科左中旗地區(qū)的生態(tài)安全狀況，并對指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行賦值．（2）評價(jià)科左中旗生態(tài)安全狀況．對科左中旗進(jìn)行基于GIS的空間分析，創(chuàng)建科左中旗屬性數(shù)據(jù)庫，利用綜合指數(shù)法對科左中旗生態(tài)安全狀況進(jìn)行評價(jià)，得出該區(qū)域生態(tài)安全空間分異程度．（3）提出自然保護(hù)區(qū)生態(tài)安全發(fā)展措施．根據(jù)分析結(jié)果，分析科左中旗分異特征和形成機(jī)制，為科左中旗的可持續(xù)發(fā)展提供相應(yīng)對策．

2．1指標(biāo)量化目前，評價(jià)人居環(huán)境安全狀況的指標(biāo)主要有2種類型：即數(shù)值越大代表體系越優(yōu)化的指標(biāo)類型和數(shù)據(jù)越小代表體系越優(yōu)化的指標(biāo)類型．為了實(shí)現(xiàn)科學(xué)適用的評價(jià)，在標(biāo)準(zhǔn)化處理原始數(shù)據(jù)時(shí)，要把所有的指標(biāo)轉(zhuǎn)換為意義統(tǒng)一的數(shù)值，因此，具體參評因子的標(biāo)準(zhǔn)化量化公式為：公式中，Xi為實(shí)測得到的值，Xj為標(biāo)準(zhǔn)化處理后的數(shù)值，Xmax為最大值，Xmin為最小值．標(biāo)準(zhǔn)化處理后的指標(biāo)數(shù)值仍然要參照相關(guān)研究成果比對來進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚驼{(diào)整．

2．2數(shù)據(jù)的來源、處理與分析以通遼市科左中旗的行政區(qū)劃圖、社會經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，參考科左中旗自然環(huán)境資源數(shù)據(jù)以及相關(guān)市政數(shù)據(jù)等資料．原始數(shù)據(jù)主要來自2011年科左中旗統(tǒng)計(jì)年鑒、科左中旗政府網(wǎng)以及通遼市文化局、土地局和住建局提供的其他文件．基礎(chǔ)的圖形數(shù)據(jù)經(jīng)過ArcGis矢量化處理，并進(jìn)行坐標(biāo)系統(tǒng)一；社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)作為空間數(shù)據(jù)的屬性信息錄入．生態(tài)安全環(huán)境安全指標(biāo)按照選取的模型，運(yùn)用GIS技術(shù)實(shí)現(xiàn)指標(biāo)的空間分析功能．

2．3數(shù)據(jù)庫的建立利用最新的科左中旗地域行政區(qū)劃圖，該圖應(yīng)帶有經(jīng)緯度坐標(biāo)、鄉(xiāng)村界、地形等，并為每個(gè)專題的地圖信息創(chuàng)建基礎(chǔ)“圖層”，按統(tǒng)一坐標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行配準(zhǔn)，然后錄入同比例尺的主體空間屬性，輸入相對應(yīng)的屬性標(biāo)志，提取并分層編輯有效信息，將其合并為工作空間．采用電子表格的形式錄入屬性數(shù)據(jù)，以索引碼實(shí)現(xiàn)表格與圖形數(shù)據(jù)的連接．

2．4生態(tài)安全指數(shù)計(jì)算

2．4．1指標(biāo)權(quán)重生態(tài)安全評價(jià)體系的主體部分為多級賦權(quán)環(huán)節(jié)，結(jié)合模糊AHP法來優(yōu)化AHP法的判斷矩陣尺度，避免多個(gè)指標(biāo)同時(shí)賦權(quán)狀況的出現(xiàn)，從而使具體的生態(tài)環(huán)境問題得到更科學(xué)、準(zhǔn)確地?cái)M合，使評價(jià)體系的準(zhǔn)確性、適宜性得到顯著提高．具體方案為：初始階段用層次分析法將任一層次上的各個(gè)因子做兩兩比較生成比較判斷矩陣，然后經(jīng)過專家權(quán)衡判斷各個(gè)指標(biāo)之間的相對重要程度，最后用求和法計(jì)算出各個(gè)因子相應(yīng)的權(quán)重，具體的標(biāo)度法為ThomasL．Saaty的1～9標(biāo)度法．

2．4．2單元網(wǎng)格生態(tài)安全指數(shù)在ArcGIS下創(chuàng)建網(wǎng)格要根據(jù)研究范圍大小來確定網(wǎng)格的大小，根據(jù)科左中旗的區(qū)域特點(diǎn)創(chuàng)建3km×3km的標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)格生成單元格．科左中旗生態(tài)環(huán)境安全數(shù)據(jù)庫中的各個(gè)指標(biāo)以相互獨(dú)立的方式存在，單元賦值程序能夠?qū)崿F(xiàn)將屬性數(shù)據(jù)賦值給矢量網(wǎng)格系統(tǒng)的功能．在已知PSR體系中各指標(biāo)層權(quán)重值的前提下，采用模糊綜合比較法分別計(jì)算每個(gè)單元的生態(tài)環(huán)境安全指數(shù)，并通過標(biāo)準(zhǔn)化處理后生成生態(tài)環(huán)境安全值．

2．4．3生態(tài)安全綜合指數(shù)依據(jù)每個(gè)單元格各項(xiàng)生態(tài)安全指標(biāo)值，重復(fù)利用模糊綜合比較法和加權(quán)平均法求出生態(tài)安全綜合指數(shù)（如表2所示），并進(jìn)行歸一化處理得到D錄入屬性表．

3生態(tài)安全等級的判別

3．1科左中旗安全等級的判別科左中旗生態(tài)安全綜合指數(shù)值計(jì)算方法為極差標(biāo)準(zhǔn)化方法，再將所得到的生態(tài)安全綜合指數(shù)值劃分為等級值．利用響應(yīng)、狀態(tài)、壓力指標(biāo)指數(shù)，對科左中旗的安全狀態(tài)進(jìn)行科學(xué)系統(tǒng)的評價(jià)，其結(jié)果分別如圖3～圖6所示．根據(jù)P－S－R框架各因子綜合指數(shù)將科左中旗生態(tài)環(huán)境安全分成5個(gè)類型區(qū)：0≤D≤0．40的評價(jià)單元被認(rèn)為是生態(tài)不安全區(qū)；0．40＜D≤0．50的評價(jià)單元認(rèn)為是生態(tài)較不安全區(qū)；0．50＜D≤0．55的評價(jià)單元認(rèn)為是生態(tài)安全過渡區(qū)；0．55＜D≤0．60的評價(jià)單元認(rèn)為是生態(tài)較安全區(qū)；D＞0．60的評價(jià)單元認(rèn)為是生態(tài)安全區(qū)．在ARCGIS下創(chuàng)建生態(tài)安全空間差異分布圖，如圖6．

3．2科左中旗生態(tài)環(huán)境空間安全差異與分析生態(tài)環(huán)境安全區(qū)主要沿境域內(nèi)東蘇林場及東部的巴彥塔拉農(nóng)場延展分布，該區(qū)域內(nèi)的自然植被得到了相對較好的保護(hù)，公眾參與性好，建筑密度相對較低，交通和公共服務(wù)設(shè)施相對完善，但是該地域在響應(yīng)指標(biāo)下的分析結(jié)果則突出了該地區(qū)需加強(qiáng)的重點(diǎn)，如圖3所示，該地域應(yīng)在政府投入和教育支出等主觀反應(yīng)方面加大重視和強(qiáng)化；生態(tài)環(huán)境較安全區(qū)域是中部的花胡碩蘇木、白興吐蘇木和花吐古拉鎮(zhèn)等地域，該地區(qū)優(yōu)勢在于交通和公共服務(wù)設(shè)施完善，自然環(huán)境較好，但人口稠密，削弱了生態(tài)安全狀態(tài)．在交通和公共服務(wù)設(shè)施較欠缺的中部和東部生態(tài)區(qū)，公眾參與較好；其中，花吐古拉鎮(zhèn)的壓力指標(biāo)指數(shù)相對較低，白興吐蘇木的響應(yīng)指標(biāo)則是該地區(qū)進(jìn)行生態(tài)安全重構(gòu)的著力點(diǎn)和強(qiáng)化地區(qū)；生態(tài)環(huán)境安全過渡區(qū)是交通和公共服務(wù)設(shè)施較欠缺，人口較稠密，公眾參與較少的地區(qū)，其典型區(qū)域?yàn)槲鞑恐槿蘸幽翀龊蜄|部圖不信蘇木等地區(qū)；生態(tài)環(huán)境安全較不安全區(qū)主要的特點(diǎn)為人口較稠密、交通和公共服務(wù)設(shè)施較欠缺、工礦企業(yè)較多且公眾參與差，其主要分布在中西部腰林毛都鎮(zhèn)和東部努日木鎮(zhèn)和門達(dá)鎮(zhèn)附近，其中腰林毛都鎮(zhèn)地域的狀態(tài)指標(biāo)最低，應(yīng)加以調(diào)整；生態(tài)環(huán)境不安全區(qū)主要是保康鎮(zhèn)和寶龍山鎮(zhèn)，這些地區(qū)人口相對稠密，交通條件較差，工業(yè)企業(yè)比重大，污染排放嚴(yán)重．但是值得重視的是，在該地域響應(yīng)指標(biāo)較高，表明該地域在生態(tài)安全措施方面較為完善，而壓力指標(biāo)很低，表示該區(qū)域人類生產(chǎn)活動、消費(fèi)模式對本區(qū)域生態(tài)環(huán)境影響最為強(qiáng)烈，同時(shí)，也表明科左中旗最發(fā)達(dá)的地區(qū)片面追求經(jīng)濟(jì)發(fā)展而忽視生態(tài)環(huán)境安全．

4結(jié)語

4．1分析根據(jù)PSR模型構(gòu)建生態(tài)安全評價(jià)體系，通過計(jì)算和分析得到科左中旗生態(tài)安全狀況，以空間分析得到科左中旗生態(tài)環(huán)境安全的空間分布差異特征．各級分區(qū)占研究區(qū)的比例為：生態(tài)安全區(qū)10．89％，生態(tài)較安全區(qū)11．76％，生態(tài)安全過渡區(qū)44．68％，生態(tài)較不安全區(qū)10．52％，生態(tài)不安全區(qū)22．15％．結(jié)果表明只有很少地區(qū)為高水平生態(tài)安全狀態(tài)，大部分地區(qū)壓力處于中等水平，資源環(huán)境狀態(tài)較差的地區(qū)仍占一定比例，說明研究地閾生態(tài)安全模式呈現(xiàn)多元化差異，同時(shí)，該地域需加強(qiáng)對生態(tài)環(huán)境的重視和投入．

4．2對策根據(jù)研究結(jié)果，科左中旗總體正處于生態(tài)較不安全的狀態(tài)，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)安全建設(shè)和保護(hù)．針對地區(qū)實(shí)際情況，提出以下建議和策略供相關(guān)部門參考：（1）加強(qiáng)生態(tài)保護(hù)法律制度建設(shè)；（2）建立科學(xué)合理的生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制；（3）增加投入，完善生態(tài)安全的經(jīng)濟(jì)政策；（4）強(qiáng)化生態(tài)安全意識，建立公眾積極參與機(jī)制．

作者：李永化 范強(qiáng) 吳立輝 劉德華 單位：遼寧師范大學(xué) 自然地理與空間信息科學(xué)遼寧省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 遼寧工程技術(shù)大學(xué) 測繪與地理科學(xué)學(xué)院