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。     

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。     

基于熵权物元模型的皖江城市带土地生态安全评价

针对目前生态安全评价中信息屏蔽和主观性问题,运用熵权物元模型对皖江城市带的土地生态安全空间差异及其影响因子进行了研究。结果表明:(1)皖江城市带土地生态安全等级可划分为"向理想安全转化"、"向临界安全转化"、"向较不安全转化"、"向极不安全转化"4个等级,其中超过88%的区域处于临界安全及以下水平,土地生态安全整体状况不容乐观;(2)皖江城市带土地生态安全状态整体稳定性较差,对于外界的干扰较为敏感;(3)皖江城市带土地生态安全空间差异明显,西部优于东部,南部优于北部;(4)单位土地工业废水负荷、自然保护区面积比重、人均水资源量、经济密度、环保支出占GDP比重、森林覆盖率是造成皖江城市带土地生态安全空间差异的主要影响因子。从而得出结论:熵权物元模型既能反映评价对象的稳定状态,也可以揭示单个评价指标的分异,评价结果较为全面客观地反映了研究区域的土地生态安全状况。     

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。     

基于压力-状态-响应的熵权-物元水生态文明评价模型

为了对区域水生态文明水平进行评价,针对目前水生态文明评价存在的问题,探讨水生态文明的内涵和评价方法.运用压力-状态-响应模型(press-state-response,PSR)提出由3类要素20种指标所组成的水生态文明评价指标体系;利用客观的熵权法求指标权重,减少了人为主观性对评价结果的干扰;利用物元分析方法有效解决了评价指标的模糊性和不相容性等问题,通过构造水生态文明的经典物元和节域物元,分析各个指标对应评价等级的关联度,构建了基于PSR的熵权-物元水生态文明综合评判模型.以济南市南部郊区为例进行研究,求得2010、2013、2015年水生态文明评价结果并对指标进行灵敏度分析,结果表明济南郊区水生态文明水平总体在逐渐提升,但水生态系统的压力没有明显减小,减少氨氮和化学需氧量污染物的排放是提升当地水生态文明水平的关键措施.该文模型能够揭示水生态文明现实状态和存在的问题,评价方法可供类似区域开展水生态文明评价参考.     

基于熵权的建三江分局水资源承载力模糊物元评价模型

水资源承载力评价是区域水资源安全的一个基本度量。针对建三江分局水资源开发利用中存在的地下水位下降、"吊泵"等水安全问题,运用灰色关联分析构建水资源承载力评价指标体系,在传统的模糊物元模型的基础上,将熵值法引入评价指标权重计算中,构建了基于熵权的模糊物元综合评价模型,应用此模型对建三江分局下属15个农场2008年的水资源承载力进行了评价。结果表明:八五九、勤得利、前哨、前锋、洪河、鸭绿河、二道河、浓江8个农场的水资源承载力为Ⅰ级,仍有较大的承载力;胜利、大兴、青龙山、前进农场的水资源承载力为Ⅱ级,水资源开发利用仍有一定的潜力;七星、创业、红卫农场的水资源承载力为Ⅲ级,水资源承载力已接近饱和。研究结果为建三江分局水资源保护及可持续开发利用提供了科学依据。     

基于熵权物元模型的黄芩适宜生境区划

[目的]黄芩(Scutellaria baicalensis Georgi)是中国3级野生保护药材物种。利用生境适宜性评价模型对黄芩的适宜生境进行区划,并计算各适宜生境面积,为保护和实现黄芩资源的可持续利用提供科学依据。[方法]利用熵权物元模型,建立黄芩标志性药用成分黄芩苷(C21H18O11)含量与15个环境评价因子之间的模糊隶属函数,采用熵值法确定各评价因子权重,结合GIS空间分析模拟中国黄芩生境适宜区地理空间分布。[结果]中国黄芩不适宜生境、低适宜生境、中适宜生境和高适宜生境的面积分别为5.07×106,1.65×106,1.88×106和1.00×106 km2,其中高适宜生境主要集中在秦岭—淮河一线以北,以河南、山东、辽宁、陕西中南部、河北、吉林、黑龙江南部、山西南部等地区为显著代表,此外云南、安徽等省也有少量分布,与实际分布范围极为吻合。[结论]评价因子中平均日较差、降水季节性变化、最湿月降水量以及坡向基本控制了黄芩的地理空间分布。     

基于物元模型的苏南地区土地生态安全评价

运用物元模型对江苏省苏南地区5个城市的土地生态安全进行了评价,结合区域特征分析苏南5市的土地生态安全随时间变化的趋势及其影响因素的区域差异,进而从总体上评价了苏南5市的土地生态安全动态变化。结果表明:(1)经济因素是促进苏南5市土地生态安全的主导因素,抑制因素表现出明显的区域差异,农药的使用严重威胁无锡、常州、苏州和镇江市的土地生态安全工业废气排放显著抑制南京市的土地生态安全,工业废水排放对苏州和无锡地区带来一定影响人口密度对苏南5市的影响也不尽相同。(2)总体来说,苏南5市的土地生态安全从2003年到2009年以稳步发展和跳跃式发展两种方式向较高等级转化,南京、常州和镇江地区的土地生态安全存在进一步优化的空间。     

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。     

土地督察制度实施对耕地占补数量平衡效果评估

为评估土地督察对耕地占补数量平衡的影响,该文把目标分解为2个问题,即土地督察制度的实施是否对耕地占补平衡产生影响;如果有影响,影响的效果如何。该文收集了2003-2008年的省级面板数据,基于随机效应Tobit回归模型估计了土地督察对耕地占补平衡的效果,在模型估计结果的基础上,对土地督察的耕地占补平衡效果进行了评估。结果表明:1)2007-2008年土地督察对耕地占补平衡有积极的促进作用,专项督察覆盖度每提高1%,约能促进耕地占补比例提升1.47%,例行督察覆盖度每提高1%,约能促进耕地占补比例提升5.59%。2)通过实施专项督察,2007-2008年分别促进了耕地补充1939.39和318.81m2,占当年耕地补充总面积的9.88%和1.36%;通过实施例行督察,2008年促进了耕地补充29106.36hm2,约占当年耕地补充总面积的12.68%。3)2007-2008年通过土地督察分别促进了耕地补充1939.39和3225.17m2,占当年耕地补充总面积的9.88%和14.03%。     

土地督察制度实施对耕地占补数量平衡效果评估

为评估土地督察对耕地占补数量平衡的影响,该文把目标分解为2个问题,即土地督察制度的实施是否对耕地占补平衡产生影响;如果有影响,影响的效果如何。该文收集了2003－2008年的省级面板数据,基于随机效应Tobit回归模型估计了土地督察对耕地占补平衡的效果,在模型估计结果的基础上,对土地督察的耕地占补平衡效果进行了评估。结果表明：1）2007－2008年土地督察对耕地占补平衡有积极的促进作用,专项督察覆盖度每提高1%,约能促进耕地占补比例提升1.47%,例行督察覆盖度每提高1%,约能促进耕地占补比例提升5.59%。2）通过实施专项督察,2007－2008年分别促进了耕地补充19?39.39和3?18.81?m2,占当年耕地补充总面积的9.88%和1.36%;通过实施例行督察,2008年促进了耕地补充29 106.36 hm2,约占当年耕地补充总面积的12.68%。3）2007－2008年通过土地督察分别促进了耕地补充19?39.39和32?25.17?m2,占当年耕地补充总面积的9.88%和14.03%。     

农用地分等及土地开发整理成果在耕地占补平衡中的应用

解决耕地占补平衡中补充耕地数量和质量不到位等问题,对保障国家的粮食安全具有重要意义。该文借助GIS的空间分析功能,以鄂尔多斯-安平-沧州输气管道工程(盂县段)项目为基础,进行微观案例分析,探索农用地分等及土地开发整理成果在耕地占补平衡中的具体应用。研究结果表明:1)基于农用地分等成果,可以准确定位被占耕地的数量及空间布局,经过计算和分析,确定被占耕地等级。2)基于农用地分等和土地开发整理成果,可以确定补充为耕地的土地利用等别、数量及空间布局,补划为基本农田的一般农田的等别、数量及空间布局;可以保证补充耕地的等级和数量不低于被占耕地的等级和数量;补划为基本农田的等级和数量不低于被占基本农田的等级和数量;补充的耕地与其他耕地集中连片。3)耕地异地占补平衡当中,交易机制不健全,耕地占补平衡指标价格区域间差异甚大,在解决耕地占补平衡指标交易问题的基础上,将补充耕地及基本农田补划的方法推广到耕地异地占补平衡中,为耕地占补平衡提供更科学的方法。     

县域耕地后备资源与规划期内数量质量并重的占补平衡分析

耕地后备资源是耕地的重要补充来源,在耕地占补平衡中具有重要作用,但在补充耕地能力上长期存在偏主观、重数量等情况。利用国土部新一轮耕地后备资源调查评价试点县成果,在新增耕地系数和等级折算系数的基础上提出了耕地数量与耕地数量质量并重的平衡测算方法,分析县域规划期内实现耕地占补平衡的能力。以湖南省沅江市为例,测算至2020年实现数量平衡和数量质量平衡需开发的耕地后备资源面积。结果显示,满足耕地数量平衡需开发耕地后备资源面积为1 083.37 hm2;满足数量质量并重平衡,最低需开发耕地后备资源面积1 083.37 hm2,最高需开发1 351.65 hm2。通过测算,沅江市耕地后备资源开发可满足县域耕地占补数量、质量平衡的需要,但存在较大压力,尤以数量质量并重平衡为甚。因此,明晰县域耕地后备资源补充耕地的能力有利于合理安排新增建设项目,确保实现土地利用总体规划保护耕地的目标。     

内邱县矿区土地复垦的物元模型研究

针对矿区土地复垦方案设计问题,该文提出了基于物元特性的规划方案设计方法。在分析物元特性：发散、可扩、相关、共轭的基础上构建了矿区土地复垦的物元模型,该物元模型的特征值包括：自然状况、地质构造、复垦工艺、沉陷状况、开采状况、资金、政策措施以及保护意识。首先根据物元特性,对物元三要素：事物、特征、量值进行物元变换,得到多个物元模型,建立复垦方案集,并依据实测特征量值获得复垦初选方案;进一步建立以土地生产值、生产成本、农民人均增加收入、生态系统稳定性、生物多样性、景观多样性为特征值的物元模型,对初选方案建立关联函数,通过评价初选方案的优化程度获得最终方案。以项目区的冯村沉陷地块复垦为例,介绍了采用物元模型和优化程度评价方法进行矿区土地复垦规划的过程,体现该方法的推演性和逻辑性。     

基于农用地分等成果的耕地占补平衡按等折算

中国近十年来,随着社会经济的全面发展,城市化进程加快,耕地保护的形势不容乐观,在耕地占补工作中存在“占多补少、占优补劣”的现象。为确保补充耕地面积,提高补充耕地质量,解决国家粮食安全问题,进行农用地分等成果在补充耕地数量质量按等级折算中的应用研究。本文选择湖北省为研究区域,以湖北省农用地自然质量等成果作为研究数据源,采用分层抽样的方法从数据源中选取适量的具有代表性的样本,以这些样本的农用地自然质量等指数和面积数据等相关信息建立基础数据库。在此基础上,开展补充耕地数量质量按等级折算技术方法研究：首先,采用面积加权平均模型计算得到各自然质量等别的平均自然质量等指数;然后,构建按等折算系数计算模型;最终建立各等别间折算关系表。通过本研究得到省级耕地占补平衡等级折算系数表,为严格土地管理和耕地占补平衡的贯彻落实提供理论依据。     

基于SD的耕地与生态用地联合调配策略仿真与优选——以天津市为例

以复杂系统模拟为手段,以生态与经济双赢为目标,进行耕地与生态用地的联合调配策略的设计、仿真与优选,旨在通过两种土地的合理调配,在保障粮食安全前提下,以生态修复促超负荷耕地休养。在人口、经济、耕地和生态用地各子系统及其要素分析的基础上,以耕地污染严重、后备用地紧缺、地处《全国主体功能区规划》中的优化开发区域——天津市为例,建立耕地与生态用地联合调配的系统动力学模型（Tianjin System Dynamic,TSD）并进行有效性检验。结果显示,模型具有较好的稳定性,而且仿真值与实际值误差<5%,因此模型有效。在确定模型有效之后,应用TSD模型模拟不同策略下的天津市2016—2025年耕地与生态用地联合调配结果。本文设置了两种与系统惯性发展相比较的调配策略——耕地资源省域内调配策略和耕地资源跨省域调配策略,并对上述3种情景分别进行仿真。结果显示：1）按当前的惯性趋势发展,2025年受损耕地可以得到修复,耕地数量能够满足耕地红线要求,生态安全也能够得到保障,但是耕地产出压力会突破警戒阈值,因此存在潜在的粮食危机;2）耕地与生态用地省内调配情景下,虽然可以降低耕地的产出压力,但生态安全有所减损,而且耕地产出压力仍高于警戒阈值;3）允许耕地跨省域调配情景下,耕地产出压力可以降低到警戒值之下,而且生态安全能够得到更好的保障。比较3种仿真结果可知,允许耕地跨省域占补情景下的耕地与生态用地联合调配效果最好,可以使耕地与生态用地联合调配更灵活,更好地保障生态安全和粮食安全。以上说明本文所构建的TSD模型进行耕地与生态用地联合调配研究是有效的,一方面可以为耕地与生态用地联合调配策略的优选提供支撑,另一方面为后备耕地紧缺的优化开发地区确定跨省域占补数量提供科学依据。     

基于耗散结构理论的黄土丘陵区耕地利用变化分析

耕地利用和保护是关系我国国民经济和社会可持续发展的全局性战略问题。针对黄土高原耕地利用和保护面临的问题,根据耗散结构理论,以黄土丘陵区耕地资源为研究对象,通过分析黄土丘陵区耕地资源利用的特点,构建了耕地系统的熵流模型,耕地利用效益、光合转化效益及生态效益是影响该区域耕地系统有序性的关键。以上黄试区为例,分析了该试区不同时期耕地系统熵流变化的规律。结果表明,从"六五"时期至"十五"时期,通过对该试区耕地系统进行综合治理,耕地系统的熵值逐步减少,其不同时期的熵变值分别为-0.6524、-0.1988、-0.3421、-0.2664和-0.2900,表明耕地系统的有序性、稳定性逐步提高。