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        環(huán)首都綠色經(jīng)濟圈土地生態(tài)安全評價研究

        2019-11-28 08:16:00李榮華張凌愷劉欣秦彥杰
        農(nóng)村經(jīng)濟與科技 2019年17期
        關(guān)鍵詞:層次分析法

        李榮華 張凌愷 劉欣 秦彥杰

        [摘要]環(huán)首都綠色經(jīng)濟圈土地生態(tài)安全對京津冀區(qū)域生態(tài)平衡與可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。根據(jù)環(huán)首都經(jīng)濟圈土地利用特點,從經(jīng)濟、社會和自然因素三方面構(gòu)建了生態(tài)安全評價體系,并通過層次分析法確定指標權(quán)重,對環(huán)首都綠色經(jīng)濟圈2000~2015年土地生態(tài)安全進行了分析評價。結(jié)果發(fā)現(xiàn)環(huán)首都經(jīng)濟圈2000年的土地生態(tài)安全均處于良好級,2015年處于敏感級,土地生態(tài)安全的風險在增大,有惡化的趨勢。

        [關(guān)鍵詞]環(huán)首都綠色經(jīng)濟圈;土地;生態(tài)安全;指標權(quán)重;層次分析法

        [中圖分類號] F061.6[文獻標識碼]A

        在京津冀協(xié)同發(fā)展大背景下,隨著北京市非首都功能的轉(zhuǎn)移,北京的輻射作用加強,環(huán)首都綠色經(jīng)濟圈區(qū)域作為北京輻射的第一受益區(qū),承接北京非首都功能具有得天獨厚的優(yōu)勢。在未來的發(fā)展期間,該區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、土地格局受北京的輻射面臨巨大契機和挑戰(zhàn)。首先,區(qū)域經(jīng)濟快速發(fā)展過程中會帶來快速城市化、土地利用強度增大、變化速率加快等效應(yīng),增大的人口壓力和相對有限的資源,在急劇的城市化和經(jīng)濟發(fā)展壓力下,給資源環(huán)境帶來巨大壓力,對區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境提出了嚴峻的挑戰(zhàn);其次,區(qū)域內(nèi)山地丘陵占區(qū)域總面積的65%以上,而山地丘陵區(qū)為生態(tài)脆弱區(qū),對環(huán)境變化敏感,經(jīng)濟活動可能對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生更大的且不可逆影響,因此,環(huán)首都綠色經(jīng)濟圈生態(tài)安全對京津冀區(qū)域生態(tài)平衡與可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

        1 研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)來源

        1.1 研究區(qū)概況

        “環(huán)首都綠色經(jīng)濟圈”行政范圍包括保定市的涿州市、淶水縣,張家口的涿鹿縣、懷來縣、赤城縣,承德的豐寧縣、灤平縣、興隆縣(增補),廊坊的廣陽區(qū)、安次區(qū)、三河市、大廠縣、香河縣、固安縣等14個縣(市、區(qū))。平均高程1016.55m,整體地形起伏較和緩。總面積30233.93km2,截止至2015年底,總?cè)丝?16.63萬人,地區(qū)生產(chǎn)總值1306.25億元。水資源總量為30.85億m3,水資源總量嚴重不足,氣候為大陸性季風氣候特征,冬日寒冷少雪,夏日炎熱多雨。春日干燥,風沙盛行,秋日晴朗,冷暖適中。土壤類型主要有褐土、棕壤、潮土、石質(zhì)圖、粗骨土等17種類型,其中褐土分布范圍最廣,占45.07%。礦產(chǎn)資源豐富,種類多、儲量大。

        1.2 數(shù)據(jù)來源

        矢量數(shù)據(jù)均來源于河北省科學院地理科學研究所“河北省生態(tài)本底數(shù)據(jù)庫”,2000年和2015年的土地利用數(shù)據(jù)來源根據(jù)遙感影像的解譯。其中,2000年的數(shù)據(jù)選用美國陸地衛(wèi)星 Landsat-5 星和 Landsat-7 星上的2、3、4波段數(shù)據(jù),并分別賦予紅、綠、藍三種顏色,建立每個波段的灰度與彩色的變換關(guān)系,再將變換結(jié)果合成得到假彩色合成圖像。2015年的數(shù)據(jù)采用中國資源衛(wèi)星應(yīng)用中心提供的中巴地球資源衛(wèi)星01星數(shù)據(jù)。

        2 研究方法

        2.1 土地生態(tài)安全評價體系的構(gòu)建

        依據(jù)環(huán)首都綠色經(jīng)濟圈土地利用特點,從經(jīng)濟、社會和自然因素三方面構(gòu)建評價體系,如表1所示。

        2.2 土地生態(tài)安全評價指標權(quán)重

        在土地生態(tài)安全的評價中,一般研究多采用層次分析法來確定指標權(quán)重,土地生態(tài)安全評價指標體系的遞階層次結(jié)構(gòu)分為三層。其頂層為目標層;第二層次為因素層,分為經(jīng)濟因素、社會因素和自然因素三個次級目標;第三層次為指標層,為體現(xiàn)因素各個方面的指標。

        在構(gòu)造判斷矩陣中,研究對AHP方法進行了改進,對每一層次分別構(gòu)造判斷矩陣,即對因素層建立判斷矩陣;為便于指標間可比性的表達以及實現(xiàn)專家的準確性判斷,以土地生態(tài)安全評價的次級目標作為一個獨立的體系,即分經(jīng)濟安全,社會安全與自然安全3個因素層次構(gòu)建判斷矩陣。

        其方法為:設(shè)有n項指標,要確定各項指標的相對重要性,請專家對任何兩項指標進行重要性比較判斷,并以b或1/b表示比較的相對重要性,b為整數(shù),且b∈[1,9]。以i,j 表示兩個指標,若相對重要性的值aij = b,表示i指標比j指標重要b倍,則aij = 1/aji。由此可以構(gòu)造判斷矩陣A:

        各指標的權(quán)重值wi的計算公式為:

        然后由次級目標的權(quán)重值與各個次級目標所包含指標的權(quán)重值相乘,計算各指標的權(quán)重總排序。

        初步完成權(quán)重值計算后,必須進行一致性檢驗,在本研究中要對各個判斷矩陣分別進行一致性檢驗,即判斷矩陣的最大特征根必須通過一致性檢驗,以判斷矩陣A為例,其一致性檢驗過程為:

        由下式求出W的排序權(quán)重

        式中:A為判斷矩陣;為最大特征根;W為最大特征根對應(yīng)的特征向量。

        由歸一化的初值向量,計算直至收斂,則,于是當CI和RI值比較可檢驗結(jié)果的一致性,矩陣滿足認為判斷矩陣滿足一致性檢驗,根據(jù)層次分析法確定的各評價指標的權(quán)重值見表1。

        2.3 評價指標安全指數(shù)

        Y( i)、X( i) 和P( i)分別為第i 個評價指標的基準值、實際值和安全指數(shù),0 ≤P( i) ≤1,則:

        正安全趨向性指標:當X( i) ≥Y( i),則P( i)= 1;當X( i) < Y( i),則P( i) = X( i)/Y( i) ×100 %;負安全趨向性指標:當X( i) ≤Y( i),則P( i)= 1,當X( i) > Y( i),則P( i) = Y( i)/X( i) ×100 %。

        據(jù)此,分別計算2000和2015年各指標的土地生態(tài)安全指數(shù)(見表2)。

        2.4 土地生態(tài)安全評價

        采用加權(quán)求和的方法,確定土地生態(tài)綜合安全值的計算模型:

        式中:T 為土地生態(tài)安全值;n為指標項數(shù);Pi為各指標安全指數(shù);W i為各指標權(quán)重。

        據(jù)此,分別計算2000和2015年的土地生態(tài)安全綜合指數(shù),結(jié)果如表3所示。

        借鑒同類研究基礎(chǔ),將環(huán)首都綠色經(jīng)濟圈土地生態(tài)安全分為安全級(>0.80)、良好級(0.60-0.80)、敏感級(0.50-0.60)、風險級(0.40-0.50)和惡劣級(≤0.40)五個等級。

        3 土地生態(tài)安全評價結(jié)果分析

        分析上述計算結(jié)果,環(huán)首都經(jīng)濟圈2000年的土地生態(tài)安全均處于良好級,2015年處于敏感級,土地生態(tài)安全的風險在增大,有惡化的趨勢。

        環(huán)首都經(jīng)濟圈各縣2000年土地生態(tài)安全處于惡劣級有2個,分別為香河縣和三河市,2015年處于惡劣級分別是香河縣和涿州市;2000年土地生態(tài)安全處于風險級有5個,分別是固安縣、大廠縣、廊坊市、涿州市、淶水縣,2015年減少為4個,分別是固安縣、大廠縣、三河市、廊坊市;2000年土地生態(tài)安全處于敏感級有1個,為興隆縣,2015年增加為2個,分別是興隆縣、淶水縣;2000年土地生態(tài)安全處于良好級有5個,分別是灤平縣、豐寧縣、懷來縣、涿鹿縣、赤城縣,2015年未發(fā)生變化。與2000年相比,2015年共有3個縣市土地生態(tài)安全級別發(fā)生變化,分別為涿州市、淶水縣、三河市。

        從區(qū)域角度分析,環(huán)首都經(jīng)濟圈各區(qū)縣土地生態(tài)安全程度相差較大。2015年,位于北京市西部和北部的幾個山區(qū)縣,如興隆縣(0.593)、灤平縣(0.649)、豐寧縣(0.639)、淶水縣(0.509)、懷來縣(0.621)、涿鹿縣(0.658)和赤城縣(0.691)等,土地生態(tài)程度明顯較好,土地生態(tài)安全指數(shù)絕大部分在0.6以上,屬于良好級,這與該地區(qū)生態(tài)環(huán)境較好,森林和草地面積較大,人口密度小,土地利用程度較低等因素有直接的關(guān)系。位于北京市南部和東部的幾個平原縣(市、區(qū)),如固安縣(0.406)、香河縣(0.389)、大廠縣(0.436)、三河市(0.449)、廊坊市區(qū)(0.500)和涿州市(0.377)等,土地生態(tài)安全程度則普遍較差,土地生態(tài)安全指數(shù)均處在≤0.5的風險級,香河縣和涿州市甚至處于≤0.40的惡劣級,說明這些地區(qū)的土地面臨較大的生態(tài)安全風險,原因是該區(qū)域地處平原區(qū),土地開發(fā)較早,森林、草地等自然植被很少,耕地、建設(shè)用地面積較大,人口稠密,經(jīng)濟發(fā)達,土地利用程度很高,土壤污染問題嚴重,土地生態(tài)安全面臨較大的威脅。

        4 結(jié)論

        通過對環(huán)首都綠色經(jīng)濟圈土地生態(tài)安全評價的研究發(fā)現(xiàn),環(huán)首都綠色經(jīng)濟圈整體土地生態(tài)安全的風險在慢慢增大,有惡化的趨勢。且各區(qū)域之間土地生態(tài)安全程度有明顯差異,部分土地生態(tài)程度明顯較好,部分土壤污染問題嚴重,土地生態(tài)安全面臨較大威脅。因此不僅要注重環(huán)首都綠色經(jīng)濟圈生態(tài)安全對京津冀區(qū)域生態(tài)平衡與可持續(xù)發(fā)展,還要注重區(qū)域協(xié)同綠色發(fā)展,土地生態(tài)安全是環(huán)首都綠色經(jīng)濟圈發(fā)展的關(guān)鍵所在。

        [參考文獻]

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        [2] 李德勝,王占岐,藍希.城市土地生態(tài)安全評價及障礙因子研究[J].中國國土資源經(jīng)濟,2017(8):40-44.

        [3] 儲佩佩,付梅臣.中國區(qū)域土地生態(tài)安全與評價研究進展[J].中國農(nóng)學通報,2014,30(11):160-164.

        [4] 熊建華.土地生態(tài)安全評價研究回顧、難點與思考[J].地理與地理信息科學,2018,34(6):71-75.

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