生态环境安全空间分异研究范文

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生态环境是人类生存和发展的基础．安全的生态环境被描述为洁净的空气、干净的水源、丰饶的土地、富足的自然资源、合理的生态结构以及可持续的生命平衡系统．生态安全是人类在地球上持续生存和发展的前提条件，是人类社会发展的自然基础．然而，不合理开发和规划使许多地区相继出现了严重的生态安全问题，具体表现为水、空气、土壤和生物的污染、植被减少、土壤退化、水土流失、资源短缺等现象．环境污染和生态破坏现象的出现，反映着地球生命系统可持续平衡能力的下降．社会和经济发展所需要的生态环境安全削弱成为威胁人类利益和生存安全的重大问题．因此，生态安全评价体系的建立和完善逐渐成为专家学者关注的焦点和热点．1992年，在里约热内卢召开的联合国“世界环境与发展大会”上正式地提出了环境安全与可持续发展的概念，倡导保护生态环境安全为全人类的共同行动．从此生态环境安全问题成为全世界瞩目的焦点问题，受到全球气候变暖、臭氧层空洞、生物多样性的锐减等大背景影响，与局部环境污染、生态破坏相关，成为制约人类社会可持续发展的重要因素．现今，人类赖以生存的生态环境系统出现了前所未有的安全危机，人类正面临着严重的环境安全、生物安全和生态系统安全的破坏的严峻考验，这种问题切身关系到人类的生存与发展，威胁着人类社会进步的可持续性．

对此，我们必须持有清醒的认识，提出科学有效的处理方案．近年来，国内外相关学者从多角度探讨生态环境安全问题，研究对象多是针对森林、草原和湖泊等生态敏感区域，早先学者研究的主题是关注环境变化和剧烈冲突项目，生态环境安全的重要性及地位逐步达成一致，虽然建立在不同领域的生态安全评价标准和评价模型众多，但不同学科间仍然存在着较大差异．目前，国内外学者已经探讨出多种类型生态评价模型的框架，如PSR模型（Pressure－State－Response，压力－状态－响应），DSR模型（Drivingforce－State－Response，驱动力－状态－响应），DP－SIR模型（Drivingforce－Pressure－State－Impact－Response，驱动力－压力－状态－影响－响应），等等，这些模型都在不同地区的研究中得到应用．地理信息系统（GIS）技术的发展和应用，为生态安全领域的相关研究提供了新的研究手段，本文采用地理信息系统空间分析方法对科左中旗的生态安全做初步评价，分级研究该地域生态系统危险性，力求优化区域生态系统状态，为保持生态系统服务功能和区域环境可持续性发展提供科学的参考依据．

1研究区域和方法

1．1研究区域科左中旗位于通辽市内，地理坐标为东经121°08′～123°32′，北纬43°32′～44°32′，东西长191km，南北宽116km，土地总面积9811km2，是松辽平原向内蒙古高原的过渡地带．科左中旗北交科尔沁右翼中旗和通榆县；西北连扎鲁特旗；南邻通辽市区和科尔沁左翼后旗；东、东南方向毗邻吉林省长岭县、双辽县；西南方向接壤开鲁县．全旗辖11个镇，4个苏木，512个行政村．旗境域属平原地貌．在冲积、风积因素下，具有波状起伏、草甸、沙坨、湖沼漫布的特点．地势由西北向东南倾斜．全旗属温带大陆性季风气候，气候特点为四季分明，冬季干冷，春秋季多风沙，夏季雨热同期．境内有西辽河及其支流新开河、乌力吉木仁河、清河等4条河流，均为辽河水系．其中，西辽河、新开河、乌力吉木仁河3条主要径流河在旗境内汇合后经门达镇白市村流入吉林省双辽市境内．其中，新开河纵贯全旗，沿岸地势开阔，微具起伏，沙地分布广泛，风蚀严重，由于河流切割，风化作用形成沙丘、沙垄、坨沼、漫滩，丘间低湿洼地呈条垄状镶嵌排列分布，局部起伏较大，东部地势低平盐渍化洼地较多，耕地沙化、碱化、草场退化十分普遍．全旗地表水环境质量为国家地表水环境质量中的3类水质标准，水源水质中氨氮含量超标．由于自1998年以来连续干旱，地处科左中旗境内的西辽河流域及其支流全部断流，水质状况尚不清楚．

1．2研究方法OECD（OrganizationforEconomicCo－operationandDevelopment）在1990年按照七国首脑会议的建议和要求启动并实施了环境指标项目，首次正式提出了PSR模型．在此之后，我国学者对该模型添加了一些因地制宜的补充［8－9］．PSR模型的广泛认可和使用多因为其同时探讨人类活动和自然环境相互作用的综合性、灵活性以及强调经济运作和环境之间的因果关系．因此，在综合收集科左中旗的经济和环境数据资料基础上，采用层次分析法，构建了基于PSR的科左中旗多层次生态安全评价指标体系，如图1所示．

2技术路线

研究内容（如图2所示）主要包括以下3方面：（1）建立科左中旗生态安全评价指标体系．根据收集整理到的科左中旗地区的基础地理数据，运用层次分析法和“压力－状态－响应”模型，综合系统地建立适用于科左中旗地区的生态安全评价指标体系，定量化表征科左中旗地区的生态安全状况，并对指标权重进行赋值．（2）评价科左中旗生态安全状况．对科左中旗进行基于GIS的空间分析，创建科左中旗属性数据库，利用综合指数法对科左中旗生态安全状况进行评价，得出该区域生态安全空间分异程度．（3）提出自然保护区生态安全发展措施．根据分析结果，分析科左中旗分异特征和形成机制，为科左中旗的可持续发展提供相应对策．

2．1指标量化目前，评价人居环境安全状况的指标主要有2种类型：即数值越大代表体系越优化的指标类型和数据越小代表体系越优化的指标类型．为了实现科学适用的评价，在标准化处理原始数据时，要把所有的指标转换为意义统一的数值，因此，具体参评因子的标准化量化公式为：公式中，Xi为实测得到的值，Xj为标准化处理后的数值，Xmax为最大值，Xmin为最小值．标准化处理后的指标数值仍然要参照相关研究成果比对来进行适当的修正和调整．

2．2数据的来源、处理与分析以通辽市科左中旗的行政区划图、社会经济统计数据为基础，参考科左中旗自然环境资源数据以及相关市政数据等资料．原始数据主要来自2011年科左中旗统计年鉴、科左中旗政府网以及通辽市文化局、土地局和住建局提供的其他文件．基础的图形数据经过ArcGis矢量化处理，并进行坐标系统一；社会经济数据作为空间数据的属性信息录入．生态安全环境安全指标按照选取的模型，运用GIS技术实现指标的空间分析功能．

2．3数据库的建立利用最新的科左中旗地域行政区划图，该图应带有经纬度坐标、乡村界、地形等，并为每个专题的地图信息创建基础“图层”，按统一坐标系统进行配准，然后录入同比例尺的主体空间属性，输入相对应的属性标志，提取并分层编辑有效信息，将其合并为工作空间．采用电子表格的形式录入属性数据，以索引码实现表格与图形数据的连接．

2．4生态安全指数计算

2．4．1指标权重生态安全评价体系的主体部分为多级赋权环节，结合模糊AHP法来优化AHP法的判断矩阵尺度，避免多个指标同时赋权状况的出现，从而使具体的生态环境问题得到更科学、准确地拟合，使评价体系的准确性、适宜性得到显著提高．具体方案为：初始阶段用层次分析法将任一层次上的各个因子做两两比较生成比较判断矩阵，然后经过专家权衡判断各个指标之间的相对重要程度，最后用求和法计算出各个因子相应的权重，具体的标度法为ThomasL．Saaty的1～9标度法．

2．4．2单元网格生态安全指数在ArcGIS下创建网格要根据研究范围大小来确定网格的大小，根据科左中旗的区域特点创建3km×3km的标准网格生成单元格．科左中旗生态环境安全数据库中的各个指标以相互独立的方式存在，单元赋值程序能够实现将属性数据赋值给矢量网格系统的功能．在已知PSR体系中各指标层权重值的前提下，采用模糊综合比较法分别计算每个单元的生态环境安全指数，并通过标准化处理后生成生态环境安全值．

2．4．3生态安全综合指数依据每个单元格各项生态安全指标值，重复利用模糊综合比较法和加权平均法求出生态安全综合指数（如表2所示），并进行归一化处理得到D录入属性表．

3生态安全等级的判别

3．1科左中旗安全等级的判别科左中旗生态安全综合指数值计算方法为极差标准化方法，再将所得到的生态安全综合指数值划分为等级值．利用响应、状态、压力指标指数，对科左中旗的安全状态进行科学系统的评价，其结果分别如图3～图6所示．根据P－S－R框架各因子综合指数将科左中旗生态环境安全分成5个类型区：0≤D≤0．40的评价单元被认为是生态不安全区；0．40＜D≤0．50的评价单元认为是生态较不安全区；0．50＜D≤0．55的评价单元认为是生态安全过渡区；0．55＜D≤0．60的评价单元认为是生态较安全区；D＞0．60的评价单元认为是生态安全区．在ARCGIS下创建生态安全空间差异分布图，如图6．

3．2科左中旗生态环境空间安全差异与分析生态环境安全区主要沿境域内东苏林场及东部的巴彦塔拉农场延展分布，该区域内的自然植被得到了相对较好的保护，公众参与性好，建筑密度相对较低，交通和公共服务设施相对完善，但是该地域在响应指标下的分析结果则突出了该地区需加强的重点，如图3所示，该地域应在政府投入和教育支出等主观反应方面加大重视和强化；生态环境较安全区域是中部的花胡硕苏木、白兴吐苏木和花吐古拉镇等地域，该地区优势在于交通和公共服务设施完善，自然环境较好，但人口稠密，削弱了生态安全状态．在交通和公共服务设施较欠缺的中部和东部生态区，公众参与较好；其中，花吐古拉镇的压力指标指数相对较低，白兴吐苏木的响应指标则是该地区进行生态安全重构的着力点和强化地区；生态环境安全过渡区是交通和公共服务设施较欠缺，人口较稠密，公众参与较少的地区，其典型区域为西部珠日河牧场和东部图不信苏木等地区；生态环境安全较不安全区主要的特点为人口较稠密、交通和公共服务设施较欠缺、工矿企业较多且公众参与差，其主要分布在中西部腰林毛都镇和东部努日木镇和门达镇附近，其中腰林毛都镇地域的状态指标最低，应加以调整；生态环境不安全区主要是保康镇和宝龙山镇，这些地区人口相对稠密，交通条件较差，工业企业比重大，污染排放严重．但是值得重视的是，在该地域响应指标较高，表明该地域在生态安全措施方面较为完善，而压力指标很低，表示该区域人类生产活动、消费模式对本区域生态环境影响最为强烈，同时，也表明科左中旗最发达的地区片面追求经济发展而忽视生态环境安全．

4结语

4．1分析根据PSR模型构建生态安全评价体系，通过计算和分析得到科左中旗生态安全状况，以空间分析得到科左中旗生态环境安全的空间分布差异特征．各级分区占研究区的比例为：生态安全区10．89％，生态较安全区11．76％，生态安全过渡区44．68％，生态较不安全区10．52％，生态不安全区22．15％．结果表明只有很少地区为高水平生态安全状态，大部分地区压力处于中等水平，资源环境状态较差的地区仍占一定比例，说明研究地阈生态安全模式呈现多元化差异，同时，该地域需加强对生态环境的重视和投入．

4．2对策根据研究结果，科左中旗总体正处于生态较不安全的状态，应当加强当地生态安全建设和保护．针对地区实际情况，提出以下建议和策略供相关部门参考：（1）加强生态保护法律制度建设；（2）建立科学合理的生态补偿机制；（3）增加投入，完善生态安全的经济政策；（4）强化生态安全意识，建立公众积极参与机制．

作者：李永化 范强 吴立辉 刘德华 单位：辽宁师范大学 自然地理与空间信息科学辽宁省重点实验室 辽宁工程技术大学 测绘与地理科学学院