熵权模糊物元模型在土地生态安全评价中的应用

针对目前生态安全评价中信息屏蔽和主观性问题,该文运用物元分析法和熵权法对皖江地区马鞍山、合肥、芜湖等9个市土地生态安全水平进行评价,并与多指标综合评价法进行比较。熵权物元分析法包括构建评价指标体系、评价指标经典域、节域,建立土地生态安全评价物元模型,计算评价指标关联度,确定指标权重等内容。研究结果表明:马鞍山的土地生态安全级别为"较不安全",池州、安庆、的土地生态安全级别向"较不安全"级转化,巢湖、芜湖、铜陵的土地安全级别向"较安全"转化,宣城、合肥、滁州的土地安全级别为"理想安全",与多指标综合评价结果基本一致。物元分析单指标评价结果表明:皖江地区土地生态安全主要影响因子是单位面积耕地农药负荷、单位GDP二氧化硫排放量、人均水资源量、人口密度、森林覆盖率、大于25°坡耕地面积比例及工业废气处理率等。多指标综合评价能得到综合质量信息,而物元模型既能得到综合质量信息,也能反映评价对象的稳定状态,同时可以揭示评价对象单个评价指标的分异。研究表明熵权物元分析法在土地生态安全评价具一定应用价值。     

基于PSR-TOPSIS模型的山东省土地生态安全评价

为山东省土地生态安全保护工作的开展提供科学依据,论文基于PSR模型,从压力、状态、响应3个方面构建山东省土地生态安全评价指标体系;运用基于熵权改进的TOPSIS法对2013年山东省各地市间的土地生态安全状况进行空间差异性研究。结果表明:(1)山东省土地生态安全评价等级包括"较安全"、"临界安全"和"较不安全",空间差异明显,呈现从东部沿海向西部内陆逐渐递减的规律;(2)影响山东省土地生态安全空间差异的主要因素为人均耕地面积、人均水资源量、土地产出率、单位播种面积粮食产量、经济密度、环保投资占GDP比重、农业机械化水平等,是今后工作的重点。     

皖江城市带示范区土地资源生态安全警情测度及时空分析

依据PSR"压力–状态–响应"框架,选择24个指标构建土地资源生态安全指标体系,将皖江城市带示范区土地资源生态安全警情级别分为"无警、轻警、中警、重警和巨警"5级,基于云模型与熵权法对皖江城市带土地资源生态安全警情进行了测量分析,揭示了其警情时空变化规律及影响因子。结果表明:(1)时序变化上,2005—2013年,皖江城市带多数城市警情趋于上升,下降的仅为合肥市。(2)从"一轴双核两翼"的空间结构来看,主轴线上安庆、池州、铜陵、巢湖、芜湖、马鞍山沿江大多数城市近年来警情呈现上升趋势。其中,铜陵和马鞍山两市警情一直处于重警以上状态,土地资源生态安全压力较大。"双核"和"两翼"城市中的合肥、芜湖、滁州和宣城市,只有滁州和宣城市土地资源生态安全状况相对较好。(3)针对云模型系统分析结果,创新土地节约集约用地长效机制、增加生态建设和环保财政投入、优化产业结构、发展低碳和循环经济等是缓解该区域土地生态安全警情和促进土地资源可持续利用的保障。分析显示,皖江城市带土地资源生态安全警情处于上升趋势,整体状况趋于恶化。警情格局的变化在一定程度上体现了该区域高速社会经济增长对土地资源产生的压力响应。     

基于熵权物元模型的土地生态安全评价

土地是人类最重要的生活和生产资料,土地生态安全与人类的生存和发展有着密切的联系。为解决土地生态安全评价中信息的缺乏和研究者的主观问题。运用熵权物元分析法构建评价指标体系、权重、经典域和节域,借助"经济-自然-社会"模式建立武威市土地生态安全评价模型,计算评价指标关联度。结果表明:1)绿洲面积覆盖率、荒漠化程度、森林覆盖率、人均水资源量、水土流失治理率、土地利用多样性指数、贫困人口比例、耕地有效灌溉率、土地利用强度、人均耕地、居民消费者水平等指标是影响土地生态安全的主要因素;2)2001~2013年武威市土地生态安全处于较安全水平,并且土地生态安全水平整体上呈上升趋势;3)武威市2001~2004年的土地生态安全处于临界安全水平,2005~2013年的土地生态安全处于较安全水平。熵权物元模型较为准确的反应土地生态安全等级,对武威市土地生态安全改善有一定的指导意义。     

基于模型的山东省土地生态安全评价

为山东省土地生态安全保护工作的开展提供科学依据,论文基于PSR模型,从压力、状态、响应3个方面构建山东省土地生态安全评价指标体系;运用基于熵权改进的TOPSIS法对2013年山东省各地市间的土地生态安全状况进行空间差异性研究。结果表明：（1）山东省土地生态安全评价等级包括“较安全”、“临界安全”和“较不安全”,空间差异明显,呈现从东部沿海向西部内陆逐渐递减的规律;（2）影响山东省土地生态安全空间差异的主要因素为人均耕地面积、人均水资源量、土地产出率、单位播种面积粮食产量、经济密度、环保投资占GDP比重、农业机械化水平等,是今后工作的重点。     

基于熵权物元模型的耕地占补平衡生态安全评价

针对目前耕地占补平衡生态安全评价中信息屏蔽和主观性问题,该研究以重庆市永川区为例,在构建耕地占补平衡生态安全评价指标体系的基础上,结合物元分析法和熵权理论,对其耕地占补平衡生态安全进行定量评价。熵权物元分析法包括构建评价指标体系、评价指标经典域、节域,建立耕地占补平衡生态安全评价物元模型,计算评价指标关联度,确定相关指标权重等内容。研究结果表明:2005年、2009年永川区耕地占补平衡生态安全级别为"较安全",2015年和2020年永川区耕地占补平衡生态安全级别为"安全",2005年、2009年、2015年和2020年永川区耕地占补平衡生态安全级别整体上呈现出由"较安全"向"安全"的提升趋势;物元分析单指标评价结果表明,永川区耕地占补平衡生态安全主要制约因子是人口密度、森林覆盖率、单位面积耕地农药负荷以及单位面积耕地化肥负荷等,而耕地占补平衡生态安全主要促进因子则是人均耕地面积、耕地与其他土地比例、农民人均纯收入年增长率、GDP年增长率、第一产业产值年增长率、人口自然增长率等。此外,为了验证熵权物元模型评价的可行性与合理性,将其评价结果与模糊综合评价结果进行比较,结果表明熵权物元评价结果与模糊综合评价结果基本一致,虽个别年份有差异,但未出现越级现象。与模糊综合评价相比,熵权物元评价结果更为准确、合理直观,能更细致地描述对象的生态安全等级,为耕地占补平衡生态安全评价研究提供了一种简单实用且科学合理的评价方法。     

基于RBF模型的广东省土地生态安全时空演变预警研究

基于压力—状态—响应(P-S-R)模型构建土地生态安全预警评价指标体系,运用熵权法和RBF模型对2000—2016年广东省土地生态安全进行评价与预警研究,同时分析2012年广东省21地级市土地生态安全空间格局。结果表明:(1)广东省土地生态安全水平总体呈波动上升趋势,其中2000—2006年处于重警状态,2007—2009年处于高警状态,2010—2012年处于中警状态。2013—2016年,若不出现较大变故,全省土地生态安全将仍保持这一发展趋势,平稳中略有上升,仍处于中警状态;(2)2012年广东省土地生态安全基本上呈粤北、粤西警情高,珠三角和粤东警情低的格局;(3)影响广东省土地生态安全的主要因素包括自然灾害受灾面积比重、公路密度、建成区面积比重、人均GDP、经济密度、农民人均纯收入、自然保护区面积比重等,这些是今后调控的重点。     

基于PSR模型的生态文明示范区生态安全评价及其障碍诊断

为了探究生态文明示范区生态安全的变化趋势与影响因素,基于PSR构建区域生态安全评价指标体系,运用熵权法对江西省生态文明先行示范区2009-2018年生态安全状况进行评价,结合障碍模型分析了其生态安全障碍因素。结果表明:(1)在2009-2018年江西省各地市生态安全水平总体有所提升,但生态安全等级各地差距较大;(2)江西省生态安全障碍度排序结果为响应因素>压力因素>状态因素,且受到城镇建设用地面积比重、生态环境耗水量、城镇化水平、第一产业占GDP比重以及单位土地面积农药使用量的综合影响;(3)江西省生态安全划分为生态经济发展协调区、生态经济改善区和生态安全脆弱区;(4)应从存量用地再开发、推动区域产业高质量发展和强化生态环境政策响应方面构建生态安全治理体系。可见,生态文明示范区生态安全等级介于临界安全等级(Ⅱ)较多,距离基本安全等级(Ⅲ)状态仍有较大差距,而通过分析生态安全空间与诊断影响因素可为提升生态安全水平提供理论支持。     

基于RS及GIS的南昌市土地生态安全动态评价及分区

科学认识土地生态安全时空演变格局规律是区域生态安全及生态文明建设的重要组成部分。利用3S技术,借助PSR模型构建了市域土地生态安全评价指标体系,采用层次分析法及熵值法综合确定了权重,从格网尺度对南昌市土地生态安全进行了动态评价及分区分析。结果表明:(1)时间分异上,15年间南昌市土地生态安全经历了以临界安全等级到以较安全等级为主的变化,2010—2015年,土地生态安全状况改善最好,绿色崛起战略是主要驱动力;(2)空间分异上,2000年北部及中西部低、中南部高;2010年中东部较高、西南和东北较为平稳;2015年南昌市整体较高、中北部及西南部低;(3)分区上,南昌县、进贤县、安义县全部及湾里区、青山湖区等都处于生态持平区,东湖区、西湖区及青云谱区大部分及新建县北部处于生态恢复区,针对不同的分区结果提出了不同的应对措施。研究结论为区域生态文明建设及国土空间综合分区利用提供参考依据。     

基于DPSIR-EES-TOPSIS模型的重庆市土地生态安全评价及其时空分异

土地生态安全是生态环境保护以及区域生态文明建设的基础。以长江经济带的重要节点重庆市为研究对象,基于DPSIR—EES模型构建区域土地生态安全评价体系,在运用TOPSIS法揭示了重庆市土地生态安全整体变化状况的基础上,通过ESDA—GIS法开展了区域土地生态安全时空分异研究。结果表明:(1) 2009—2016年,重庆市土地生态安全呈现波动上升的趋势,土地生态安全由"敏感级"向"良好级"转变;土地生态安全各子系统整体趋于好转;(2) 2009—2016年,主城区土地生态安全有所退化,而渝西片区、渝东北片区、渝东南片区得以改善;总的来说,土地生态安全"敏感级"和"危险级"集中于主城区和渝西片区,而"临界级"和"良好级"主要分布在渝东北及渝东南片区;(3)重庆市土地生态安全存在较强的空间正相关和聚集性,其"高—高"和"低—低"值区呈现增加趋势,"高—高"和"低—低"值区的分布与自然生态状况、人类活动密切相关。研究结果能为区域的土地生态系统保护与社会经济可持续发展提供参考依据。     

基于P-S-R模型的城市生态安全模糊物元评价——以吉林省四平市为例

利用P-S-R模型构建指标体系,采用熵权法求取权重,基于吉林省四平市模糊物元模分析方法,利用1991年、2001年和2007年的3期TM遥感影像,结合野外调查数据及社会经济数据等,分析处理提取生态安全评价指标,对四平市的生态安全进行评价.结果表明:(1)四平市1991-2007年城市生态安全状况是不稳定的,经历了由“不安全”向“临界安全”转化的过程;(2)影响四平市城市生态安全的因素并不协调统一,其中,城市化率、人均GDP、万元GDP能耗、恩格尔系数等指标为安全状态,而人均道路面积、建设区紧凑度、每万人拥有公共交通车辆、建设区绿化覆盖率等指标为不安全状态;(3)四平市在今后的发展中,要继续提高环境保护意识,转变经济增长方式,加大科技投入,优化产业结构,增加入均公共绿地面积和公共交通车辆,提高土地利用率,从而实现经济效益、环境效益和社会效益的协调统一.     

重庆市黔江区土地生态安全评价及时空变化分析

[目的]揭示重庆市黔江区土地生态安全的时空变化特征,为黔江区土地资源的可持续利用提供科学依据。[方法]从生态负荷、生态保护、生态功能及生态经济4个方面构建黔江区土地生态安全评价指标体系,采用主客观组合赋权和综合指数法对该区土地生态安全状况进行分析。[结果](1)研究区土地生态安全水平呈上升趋势,但总体水平不高,有待进一步改善;(2)黔江区土地生态安全空间差异显著,呈现"区中心土地生态安全水平低,四周土地生态安全水平较高"的土地生态安全格局。[结论]主客观组合赋权有助于克服单一的主观赋权及单一客观赋权的不足;将"压力—状态—响应(PSR)"模型和"自然—经济—社会"模型有机结合构建的基于生态负荷、生态保护、生态功能及生态经济的评价指标体系较好地反映了黔江区土地生态安全的时间变化及空间差异状况。     

土地生态安全预警系统设计与实现

土地生态安全问题是区域生态安全的核心问题之一。定量化、可视化、自动化的评价和预测土地生态安全状况并进行实时预警,对土地资源的可持续利用具有重要意义。本文以河北省为研究实例,基于PSR(压力、状态、响应)模型构建了土地生态安全评价指标体系,采用投影寻踪模型对土地生态安全状况进行评价,采用主成分相关分析法诊断土地生态安全的主要影响因子,采用空间差异系数模型分析了土地生态安全的时空格局,采用马尔科夫预测模型对土地生态安全水平进行预测,通过划分土地生态安全预警等级建立了预警机制,并利用MATLAB的图形用户界面(GUI)开发了土地生态安全预警系统。结果表明:1)2010—2018年,河北省土地生态安全指数呈不断增长态势,由0.300上升到0.611,年均增长率为12.92%,土地生态安全状态由"恶化级"转变为"敏感级",预警等级由"巨警"转变为"中警",土地生态安全总体水平仍然较低。2)土地生态安全主要限制因子是人口密度、工业化率、单位播种面积农药负荷、单位土地工业三废负荷、城市建设用地比重、工业用地比重和GDP能耗等。3)河北省各地级市土地生态安全区域差异性不断缩小,近年趋于平稳,至2018年,空间差异系数为32.54%,各市之间的差异性仍然不容忽视,大部分地级市土地生态安全状态处于"敏感级",预警等级为"中警",土地生态安全水平有待进一步提高。4)2019—2025年,河北省土地生态安全指数呈稳步上升趋势,到2025年为0.834,达到"较安全级",预警等级为"轻警",土地生态朝着良性方向发展的潜力较大。     

基于熵权物元模型的沂蒙山区土地生态安全动态变化及其影响因素研究

采用“经济－环境－社会（EES）”模式建立指标体系,运用熵权物元方法构建土地生态安全评判模型,对沂蒙山区土地生态安全的时空变化及其影响因素进行实证研究。结果表明:（1）从时间变化上来看,1995、2000和2005年沂蒙山区土地生态安全为Ⅳ级,2010和2015年该地区土地生态安全为Ⅲ级,呈现逐步提高的态势,高土地生态安全水平的县域数量增加,低土地生态安全水平的县域数量减少;（2）从空间变化上来看,除个别县域出现了小幅波动现象外,沂蒙山区县域土地生态安全水平呈现逐渐改善的趋势,但各县域的提升速度并不一致,绝对差异波动上升,相对差异波动下降,县域土地生态安全的空间分布不均衡,西部强于东部,南部高于北部,但东部地区的提升速度快于西部地区;（3）森林覆盖率等10项指标对沂蒙山区土地生态安全水平的提升有重要贡献,人口自然增长率等5项指标对土地生态安全水平变化的影响较小,而GDP增长率等5项指标是制约土地生态安全水平提高的主要因素。熵权物元模型对土地生态安全评价具有实际应用价值和可操作性。     

基于熵权物元模型的耕地生态安全评价研究——以河北省肥乡县为例

耕地生态安全关系到区域可持续发展和粮食安全。以河北省肥乡县为例,考虑影响耕地生态安全的自然因素、经济因素和社会因素,结合熵权法和物元理论,建立基于熵权物元模型的肥乡县县域耕地生态安全评价模型,对肥乡县2001~2010年的耕地生态安全进行定量评价和分析。结果表明:肥乡县2001~2010年耕地生态安全状况可分为3个阶段:2001~2003年,肥乡县耕地生态安全水平处于安全状态;2004~2007年,肥乡县耕地生态安全状况逐年下降,由2004年的较安全水平降至2007年的不安全水平;2008~2010年,肥乡县耕地生态安全水平有所提高,由2008年的临界安全水平提高至2010年的较安全水平。建立的耕地生态安全评价模型能够准确合理地描述评价对象的生态安全等级,表明熵权物元模型在耕地生态安全评价中具有一定应用价值。     

基于物元分析的土地生态安全评价

针对综合指数评价存在的信息屏蔽和主观性问题,该研究采用物元分析法对中国土地生态安全进行评价。在诠释土地生态安全概念的基础上,基于“经济-环境-社会”模式和层次分析法构建土地生态安全评价指标体系,运用物元分析方法构建土地生态安全评价的综合评判模型,并以河北省为例进行了实证研究。结果表明：从2005－2007年河北省土地生态安全整体上呈现出由临界安全向较安全跃升的趋势,2004年之后的河北省环保政策和措施绩效明显;人均耕地面积、农药施用量和工业废水排放达标率成为制约河北省土地生态安全水平的因素。从而得出结论：物元模型能够揭示单个评价指标的分异信息,物元分析方法适用于土地生态安全评价。     

基于改进灰靶模型的土地生态安全评价——以江苏省徐州市为例

尝试引入灰靶理论进行土地生态安全评价,以解决目前土地生态安全评价中参照标准的适用局限性问题。同时,为消除传统灰靶模型等权的不合理影响,引入指标权重对传统灰靶模型进行改进,建立了基于熵权的改进后灰靶评价模型,并将其应用于徐州市土地生态安全评价。结果表明:2003—2012年,徐州市土地生态安全综合靶心度值由0.665 3上升为0.943 5,安全等级由不安全级提升到理想安全级,其土地生态安全整体处于变好的趋势;但土地社会生态安全一直在临界安全级附近波动,存在安全风险。与综合指数法相比,改进后灰靶评价模型得到的靶心度值的变化趋势与其基本一致,两者的安全等级变化完全吻合。表明改进后的灰靶评价模型能够用于土地生态安全评价,并能避免参照标准的适用上存在局限性这一问题,具有一定的应用价值。     

基于熵权可拓物元模型的耕地生态安全评价

耕地生态安全评价是改善耕地生态系统状况,促进耕地可持续利用的重要基础。在界定耕地生态安全内涵的基础上,构建了基于"压力-状态-响应"(PSR)概念模型的评价指标体系,建立了熵权可拓物元模型,并以四川省为例进行了实证分析。结果表明:(1)2000-2008年四川省耕地生态安全水平呈逐步改善态势,但2008年"较安全"等级关联度很弱;(2)单位耕地农药负荷、单位耕地化肥负荷、人均耕地面积、土地垦殖率、水土流失程度等是耕地生态安全等级提升的关键制约因素。因此,为了促进耕地生态安全等级不断提升,需要进一步转变经济发展方式,降低经济增长对土地资源的过度消耗;大力发展绿色农业,合理施用农药、化肥;加大环境治理力度,有效控制水土流失。     

河南省土地生态安全警情时空演变及障碍因子

中原经济区城镇化、工业化进程的快速推进导致区域土地生态环境压力不断增大,对河南省土地生态进行安全预警评估十分有必要。基于2005—2016年河南省土地生态安全数据,构建了基于PSR-EES模型的土地生态安全指标体系,运用熵权法与综合指数法和障碍度模型,分析了2005—2016年河南省18个地市土地生态安全警情时空演变和限制性因子。结果表明:(1)从时间序列看,2005—2016年河南省土地生态安全综合预警指数由0.725下降到0.388,警度从"中警"下降到"预警",压力预警指数呈上升趋势,警度由"安全"上升为"较安全",状态和响应预警指数呈下降趋势,警度均处于"安全"。(2)从空间格局看,2005—2016年河南省土地生态安全综合警情南北差异显著,压力系统和状态系统空间格局呈中部高、周围低的格局,响应系统呈中部低、西部高的空间分布格局。(3)东部和北部区域的主要障碍因子集中在与人口增长和环境保护相关的指标上;南部和西部区域主要障碍因子集中在与生态环保和经济发展有关的指标上;中部平原区域主要障碍因子则与农业发展、生态环境治理和经济发展状况密切指标。     

西北荒漠化地区土地生态安全评价——以酒泉市为例

选择酒泉市作为研究区域,结合西部荒漠化地区的特点,利用PSR框架模型构建土地生态安全评价指标体系。通过熵权法和综合评价法计算土地生态安全值,对酒泉市土地生态安全状况进行动态评价和对比分析。结果表明:2000—2011年间酒泉市土地生态安全一直在敏感级别波动,生态问题显著。其中2002年土地安全状况最差,接近风险级别,2011年土地安全状况最好,接近良好级别。整体上酒泉市土地生态安全状况呈正向发展,人口增长率降低、环境污染负荷下降、农耕水平提高、社会经济增长等因素是土地状况改善的主因。