基于BP神经网络的工业生态安全动态评价及障碍因子诊断

[目的] 对安徽省工业生态安全进行评价和预测,为安徽省工业生态安全可持续发展提供科学依据。[方法] 基于压力、状态、响应框架和生态、环境、经济、社会框架构建工业生态安全评价指标体系,采用聚类工具进行安全等级划分,结合熵权法和综合指数法评价2009—2018年安徽省工业生态安全水平,运用BP神经网络模型对2019—2025年工业生态安全水平进行科学预测。[结果] ①从总体上看,2009—2018年安徽省工业生态安全评价指数呈波动上升趋势,安全等级由“临界安全”上升为“较安全”;②从各子系统来看,2009—2018年压力子系统的评价指数呈上升态势,状态和响应子系统的评价指数呈先下降后上升态势;③BP神经网络预测结果显示：2019—2025年安徽省工业生态安全态势总体呈波动上升状态,处于“临界安全”向“较安全”转变态势;④影响安徽省工业生态安全的主要障碍因素包括第二产业从业人员比例、第二产业占GDP的比例、污水集中处理率、森林覆盖率和人口密度,是今后调控的方向。[结论] 研究期间安徽省工业生态安全波动明显,但总体上呈上升趋势,工业生态安全得到明显的改善。     

基于AHP-熵权TOPSIS模型的辽宁省各城市土地承载力评价

[目的]定量分析评价辽宁省各城市土地承载力状况并对其障碍因子进行诊断,为辽宁省土地利用合理开发提供建议,也为区域土地承载力评价研究提供新思路。[方法]以辽宁省14个地级市作为研究区域,基于2018年Landsat 8 OLI遥感影像,进行土地利用分类获得土地各类型用地面积并结合社会经济数据,构建了土地承载力评价指标体系,并利用AHP-熵权TOPSIS模型,对土地资源承载力进行评价。运用障碍度模型对土地承载力障碍因子进行诊断。[结果]辽宁省城市分别呈现不同的承载力状态。盘锦市、大连市以及沈阳市土地承载力相对较高,但社会子系统是制约其土地承载力的主要障碍因素。鞍山市和营口市承载力表现为相对低的状态,其经济子系统的是制约土地承载力提高的主要因素。[结论]辽宁省各城市土地承载力距离其理想状态还有着一定距离,应促进社会、经济、资源3个子系统协调发展进而提高土地承载力。     

基于DPSIR-TOPSIS模型的江苏省生态承载力评价及障碍因素诊断

[目的]以江苏省为研究对象,依据其资源禀赋对2001—2015年的生态承载力进行评价,并对其障碍度进行诊断,为促进该区域生态承载力的提升提供科学依据。[方法]利用DPSIR模型构建评价指标体系,通过熵权法对指标权重进行赋值,采用TOPSIS分析法和障碍度模型进行实证分析。[结果]江苏省生态承载力呈N形的演变态势,综合贴近度处于"差"状态;从分类指标情况看,压力、驱动力和响应子系统评价指数呈不同程度的上升趋势,影响子系统的评价指数呈下降趋势,而状态子系统的评价指数保持稳定;从障碍度诊断结果看,响应子系统是影响江苏省生态承载力的主要障碍因素。[结论]江苏省的社会、经济和生态的耦合协调度较低,应从加大环境财政的投入、完善基础设施建设、加强生态文明制度建设和拓展生态发展空间等方面提出改进策略。     

基于熵权TOPSIS模型的区域土地利用绩效评价及障碍因子诊断

定量评估土地利用绩效并诊断其障碍因子,是提高区域土地利用绩效水平的有效途径。该文综合考虑土地利用经济绩效、社会绩效、生态绩效和管理绩效4个子系统,建立区域土地利用绩效评价指标体系,结合熵权TOPSIS模型和障碍度模型,对安徽省近15 a(2000—2014年)的土地利用情况进行绩效评价和障碍因子诊断,并基于评价结果,运用GM(1,1)模型对安徽省未来5 a(2015—2019年)土地利用子系统绩效变化态势进行预测和分析。结果表明:安徽省土地利用综合绩效经历了较差—中级—良好—优质的发展过程,结合土地利用绩效的年均增长速度,可以分为绩效较差但高速增长(2000—2004年)、绩效中级但较快增长(2005—2009年)、绩效良好但低速增长(2010—2011年)和绩效优质且快速增长(2008—2014年)4个发展阶段。4个子系统绩效水平基本逐年提升,但变化趋势存在差异,经济绩效和管理绩效呈线性增长态势,社会绩效和生态绩效呈波动起伏变化的上升趋势;未来5 a,经济绩效子系统年均增长速度最快,社会绩效和管理绩效子系统次之,生态绩效子系统增速最慢。经济绩效子系统障碍度最大,其后依次是社会、生态和管理绩效子系统;2000—2008年,建成区工业增加值等3个指标一直稳居前3位,人民生活水平和地均就业人数轮流出现在第4或第5位;2009—2012年,前3位障碍因子发生较大变化,地均财政收入和人民生活水平成为阻碍土地利用绩效的主要因子;2013—2014年,前5位障碍因子变化较大,社会绩效成为制约土地利用绩效的主要子系统,改善人民生活水平、加强公共基础设施建设,探索节约化、集约化、高效化的土地利用方式和模式是提升安徽省土地利用绩效的重要出路;根据GM(1,1)模型预测结果,社会绩效、生态绩效和管理绩效在未来具有广阔的提升空间,安徽省在提高土地利用经济绩效的同时,应关注经济—社会—生态环境友好和谐发展,更加注重土地利用社会绩效、管理绩效特别是生态绩效的提升。该文的研究思路与方法可以为促进区域土地利用绩效提升提供现实依据。     

基于DPSIR-TOPSIS模型的安徽省耕地资源利用系统健康诊断

[目的]研究安徽省2007—2016年间耕地资源利用系统的健康状况,为今后的工作提供参考。[方法]构建DPSIR指标评价体系,并利用TOPSIS模型测度了10a间安徽省耕地资源利用系统健康状况,同时采用障碍度模型剖析了主要的限制因素。[结果]2007—2016年安徽省耕地资源利用系统健康水平由不健康等级转为亚健康等级,健康状况有了明显改善;总体来看,安徽省耕地资源利用系统健康准则层障碍度最高的是压力子系统,主要障碍因子为GDP增长率、农作物受灾面积、农药使用量、建设占用耕地面积、农用塑料薄膜使用量等。[结论]应用DPSIR模型构建的安徽省耕地资源利用系统评价指标体系和运用TOPSIS法分析耕地资源利用系统的健康水平是合理可行的。虽然安徽省总体健康水平呈现稳步上升趋势,但是受压力子系统的限制,安徽省耕地资源利用系统仍处于亚健康水平。     

基于PSR模型的广西石漠化地区土地生态安全动态评价

[目的]对广西壮族自治区轻度及以上石漠化地区进行土地生态安全评价,为该区土地生态安全及其可持续发展提供科学参考。[方法]基于PSR模型构建了广西石漠化地区土地生态安全评价指标体系,采用熵权赋权法确定权重,运用生态安全综合模型,对研究区2005,2015年的土地生态安全综合指数进行计算。[结果]广西石漠化地区土地生态安全主导因素为人口密度、单位GDP综合耗能、土地垦殖率、耕地粮食单产、城市化水平、人口自然增长率等因素;压力指数、状态指数和响应指数共同决定广西石漠化地区土地生态安全评价的综合指数;从时间上看,2005—2015年广西石漠化地区土地生态安全经历了从临界安全等级向较安全等级的变化趋势,土地生态安全的状况主要因响应状态系统的提升,而使得综合土地生态安全指数有所上升。从空间上看,2005年贵港地区的土地生态安全等级处于不安全级,2015年南宁、贵港、来宾等地区的土地生态安全等级处于较不安全级。[结论]广西石漠化地区的土地生态安全略有上升,但受压力和状态子系统承载力水平的限制,研究区的土地生态安全仍处于中等水平,需要进一步加强土地生态安全建设。     

基于PSR模型的青铜峡市土地生态安全评价与预测

[目的]通过研究宁夏自治区青铜峡市的土地生态安全发展状况,为该市的土地生态安全及其可持续发展提供科学的参考依据。[方法]综合运用熵权法、P-S-R模型、综合指数法、地理探测器和GM(1,1)预测模型等方法对该区域土地生态安全、安全等级以及影响土地生态安全的主要因子进行评价研究,并对其未来9a的土地生态安全状况进行预测。[结果](1)青铜峡市土地生态安全综合指数在研究期间整体呈现出先下降后上升的变化趋势。2006—2009年土地生态安全指数呈现波动下降的态势,由2006年的0.446 3下降到2009年的0.419 1;2009—2016年青铜峡市土地生态安全综合评价值不断上升,由2009年的0.419上升到2016年的0.505 1,其安全等级始终保持为临界安全,研究期间青铜峡市土地生态安全整体水平不断提高和改善。(2)通过地理探测器诊断得出人口密度、农用化肥使用量、废水排放量、万元GDP能耗、工业固体废物产生量、建成区绿化覆盖率、水利、环保设施投资占GDP的比率等要素是青铜峡市土地生态安全的主要影响因素。(3)利用GM(1,1)预测模型对青铜峡市未来9a土地生态安全发展水平进行预测,结果表明2017—2025年该区域土地生态安全水平不断上升,但其安全等级不高,仍处于临界状态,有待于提高和改善。[结论]研究期间青铜峡市土地生态安全波动变化明显,但总体上呈上升趋势,土地生态安全得到明显提升和改善。     

国家中心城市基础设施承载力评价及障碍因素诊断

[目的]定量分析国家中心城市2006—2017年基础设施承载力的具体情况,为促进国家中心城市建设良性健康发展提供科学依据。[方法]选取2006—2017年国家中心城市基础设施承载力面板数据,从压力和状态两个层面构建城市基础设施承载力评价指标体系。运用熵权TOPSIS方法和障碍度模型对2006—2017年国家中心城市基础设施承载力和障碍因素进行评价和诊断,并基于基础设施承载力评价结果,定量测度基础设施承载力状况并诊断其障碍因子。[结果] 2006—2010年国家中心城市的基础设施承载力水平总体上大幅度提升,2011—2017年基础设施承载力的增长速度有所减缓,北京、上海、成都、郑州、西安的基础设施承载力大幅度提高,广州市的基础设施承载力改善幅度最小;随着国家中心城市的人口持续增加,基础设施的承载压力也持续增加,通过障碍度模型分析发现制约国家中心城市基础设施承载力的主要因素为人均绿地面积、人均家庭年生活用水量和城市移动电话普及率。[结论]随着中国经济的发展,中心城市对人口的虹吸作用越加强烈,人均绿地面积、城市移动电话普及率以及人均家庭年生活用水量可能与城市的经济与人口规模产生脱钩现象,无法满足人们日常的基础设施需求。     

基于多层次模糊综合评价模型的沙漠绿洲水资源承载力评价与预测

[目的]对腰坝绿洲未来水资源承载力进行评价和预测研究,为该地区水资源的可持续利用及合理管理政策的制定提供决策依据。[方法]取2016年为现状水平年,2020,2025,2030年为规划水平年,根据绿洲发展历史和现状及相关规划,对社会经济发展进行预测,进而对各水平年的需水进行预测。选取9个评价指标构建水资源承载力评价指标体系,建立水资源承载力模糊综合评价模型,对各水平年水资源承载力进行评价分析。[结果]水资源承载力综合评判值2016年仅为0.251 2,表明水资源承载力已达到饱和;至2030年,上升至0.434 4,水资源承载力处于较高的可承载水平,但区内地下水资源开发潜力仍然有限。[结论]现状年水资源承载力处于超载状态,水资源供需矛盾突出,社会经济子系统是水资源承载力提高的主要压力源,通过采取一系列的措施,未来水资源承载力状况将逐渐好转,需采取全面有效的措施使水资源承载力提升至较高水平,将研究区打造成为和谐高效的绿洲。     

基于耕地压力指数的山东省粮食生产动态分析与预测

[目的]对山东省1994—2014年的粮食生产进行动态分析,并对2015—2025年的粮食安全状况进行预测,为该省制定合理的粮食生产规划和农业经济政策提供科学依据。[方法]从耕地压力角度出发,采用最小人均耕地面积和耕地压力指数模型,通过对文献资料进行搜集、整理与统计,并运用Logistic人口预测模型和灰色GM(1,1)模型开展研究。[结果](1)山东省1994—2014年中的大多数年份耕地压力指数大于1,处于粮食不安全状态;(2)1994—2014年耕地压力指数呈现出缓慢上升趋势,且其变化具有明显的周期性,每个波动周期大约为4~5a;(3)未来10a粮食产量、年末人口总数呈增加的态势,而耕地面积、人均耕地面积、最小人均耕地面积和耕地压力指数均呈现出降低趋势,且大多数年份的耕地压力指数值小于1。[结论]通过大力发展粮食经济,未来10a山东省粮食生产与供给都将处于安全状态。     

基于CRITIC-GR-TOPSIS法的烟台市水资源承载力综合评价

[目的] 对山东省烟台市水资源承载具体状况进行定量与定性分析,提出相应提高水资源承载力的对策和建议,为实现烟台市水资源可持续发展提供科学参考。[方法] 建立涵盖水资源、社会、经济和水环境4个准则层的评价指标体系,运用CRITIC-GR-TOPSIS法,对2003—2018年烟台市水资源承载力进行综合评价,以相对贴近度C_j作为综合评价值,C_j越大表明水资源承载力越高,并采用障碍度模型量化各指标对水资源承载力的影响程度。[结果] 2003—2018年烟台市水资源承载力整体呈现上升趋势,从2003年的0.449 7上升至2018年的0.578 3。通过障碍度模型计算发现,社会和水环境子系统内各指标对于水资源承载力的影响不断加大,而经济子系统相关指标对烟台市水资源承载力的影响不断减弱,水资源子系统内各指标则在此期间保持稳定且较高的影响水平。[结论] 2003—2018年烟台市水资源承载力有所上升,但其上升幅度并不明显,未来仍有广阔的提升空间。     

粮食主产区耕地生态安全障碍诊断及调控策略

生态安全作为耕地“三位一体化”的核心保护任务,越来越得到政府、公众及学术界广泛关注,耕地生态安全评价视为关键技术及重要依据。基于PSR模型构建耕地生态安全评价指标体系,以国家粮食主产区安徽省为例,综合运用改进熵权法、TOPSIS模型、ESDA模型及障碍诊断模型,评价安徽省2000年以来,以及分市级2000年、2010年、2018年3个年份的耕地生态安全度,剖析耕地生态安全时空分异特征,进一步诊断耕地生态障碍因子及对应调控策略。结果表明：(1)安徽省耕地生态安全度具有一定波动性,总体呈现上升趋势,由2000年的0.234 1增至2018年的0.724 7,大致分为低位震荡阶段、快速增长阶段及高位爬坡阶段;(2)近20年来耕地生态安全状态进一步呈现不平衡、不均衡演变趋势,导致全省耕地生态安全空间格局差异显著,尤其是以高风险、安全两类区域分布空间集中区域发生很大改变,基本呈现皖南地区安全程度高并由皖中地区过渡至皖北地区风险程度高的空间梯度格局,耕地生态安全空间集聚情况并未显著;(3)从全省维度分析,障碍因子以建成区绿化覆盖率、污水处理率等响应准则层为主,逐渐转变至复种指数、单位耕地粮食产量、...     

基于PSR模型的甘南尕海湿地生态系统健康评价

[目的]对甘南尕海湿地生态系统健康进行综合评价,为该湿地科学管理和可持续发展提供科学依据。[方法]运用PSR数学模型,从压力、状态和响应3个方面选取18个评价指标来构建尕海湿地生态系统健康评价体系,并采用层次分析法(AHP)确定指标权重,分析生态系统健康指数。[结果]尕海湿地生态系统健康指数为0.588 1,属于亚健康状态;压力子系统健康指数为0.733 2,属于健康状态;状态和响应子系统健康指数为0.489 3和0.567 9,二者都属于亚健康状态。[结论]全球气候变化和人为活动干扰使尕海湿地生态系统健康状况受到严重威胁,迫切需要科学地保护和修复措施,提高湿地管理水平。     

灰色关联投影模型在城市土地生态安全评价中的应用

[目的]构建城市土地生态安全综合评价指标体系,对2004,2009和2014年南昌市土地生态安全动态变化特征及主要障碍因子进行分析,为区域土地利用决策和生态维护提供方法基础和理论参考。[方法]利用灰色关联投影模型,引入安全水平变化动态度、安全水平标准差,开展土地生态安全动态评价及分析,运用障碍度模型诊断土地生态安全的影响因子和障碍度。[结果](1)2004—2014年南昌市土地生态安全总水平缓慢提升,但安全水平处于低层次的低度安全等级,环境子系统从缓慢提升跌入缓慢退化阶段,经济子系统经历了由快速提升到缓慢提升阶段的变化,社会子系统始终处于缓慢提升变化状态,土地生态安全系统的内部协调性逐渐提高;(2)南昌市土地生态安全水平的障碍因子类别、障碍度及因子排序在时序上处于动态变化之中,障碍因子经历了从经济类因素向资源环境类因素的转变过程;(3)南昌市应针对土地生态系统安全暴露的问题,从土地可持续利用和健康城镇化入手,促进环境、经济、社会的和谐发展。[结论]土地生态安全评价结果符合客观实际,并针对土地生态系统暴露的主要问题提出相关对策措施。