论文部分内容阅读
摘 要：城市作为人类社会进步和文明演进的中心，其生态安全问题的研究显得愈来愈重要。本文从生态安全的内涵出发，借鉴压力（Pressure）—状态（state）—响应（response）模型建立了马龙县城市生态安全综合评价指标体系，并运用主成分分析法对指标赋值并计算其权重，对马龙县城市的自然—经济—社会复合生态系统的安全状况进行综合评价，研究其城市的生态安全问题及其改进措施。
关键词：城市生态安全评价；主成分分析；马龙县
生态安全是指人在生活、健康、基本权利、生活保障来源、必要资源、社会秩序和人类适应环境变化的能力等方面不受威胁的状态，是一个复合生态安全系统，生态安全评价是对生态系统完整性以及对各种风险下维持其健康的可持续能力的识别与研究判断，体现了人类安全的主导性（肖笃宁等，2002）。目前生态安全及评价已在世界范围内成为多学科、多领域的热门课题，学者们围绕生态安全的概念、问题评述及评价指标取舍等方面进行了大量的研究（郭长虹和王谦，2007）。目前国内外最常用生态评价模型是P-S-R模型（压力—状态—响应）（马玉香等，2008）。该模型综合考虑了人类活动对环境的压力、自然资源的变化及减少和预防环境恶化的措施。当前城市资源短缺、环境污染、地质灾害、气象灾害和生物灾害频发等生态承载力失衡现象严重制约、威胁到经济社会的可持续发展。城市生态安全已成为国家或区域生态安全的重要基石和核心，加强城市生态环境建设与基础能力建设，维护城市生态环境安全，对于城市、区域和国家的可持续发展具有极其重要的意义（李智国和杨子生，2007），对其进行深入的研究也属当务之急。
一、城市生态安全的研究方法
（一）、城市生态安全评价指标的建立
P-S-R模型，即压力（Pressure）－状态（State）－响应（Response）模型）是在20世纪80年代末由经济合作和开发组织（OECD）与联合国环境规划署（UNEP）共同提出，在P-S-R框架中，某一类环境问题可以由3个不同但又相互联系的指标类型来表达：压力指标表示人类活动对环境造成的负荷；状态指标表征环境质量、自然资源与生态系统的支持能力；响应指标表征人类对所面临问题采取的对策，对环境指标进行组织分类，具有较强的系统性（周文华和王如松，2005）。本研究依据P-S-R模型，借鉴相关领域的研究（陈涛，2008；赵维良等，2009；杜忠潮和骆华忠，2009），构建城市生态安全评价指标体系，并采用综合指数法对城市生态状况进行评判。本评价指标体系包含3个层次，第一层是目标层，即城市生态安全综合评价指数；第二层为项目层，包括资源环境压力、资源环境状态、人文环境响应；第三层指标层，是评价因素的表达。（表1）
表1马龙县城市态安全评价指标体系
（二）、数据分析与处理
数据主要来源于2005～2009年《曲靖市统计年鉴》，运用主成分分析方法对对数据进行处理和分析。运用主成分分析，可以从反映城市生态安全综合特征的众多变量中提取几个主成分，分析出影响城市生态安全水平的不可观测的主要影响因素，确定综合评价数学模型的权重，计算出综合评价值。基于主成分分析的城市生态安全评价的的主要过程包括：评价指标数据标准化、提取特征向量、计算主成分综合得分等，详细步骤见有关文献（陈涛，2008；赵维良等，2009）。
二、马龙县城市生态安全状况评价
按照上述城市生态安全评价指标体系和综合评价模型，使用TANAGRA1.4.3.5统计软件对个层次的指标数据进行主成分分析，得出马龙县城市生态安全综合指数及各准则层指数的度量结果，如图1所示。
图1曲靖市马龙县城市生态安全动态（2004-2008年）
从图1中可以看出不同指标得分的趋势如下：
①压力指标
压力指标得分在2004-2008年这一时间段内，一直呈现上升的趋势。从2004年的-1.55上升到2005年的-0.37，上升率为76.13%。其中2005-2006年上升的速率平缓，上升率为23.43%，而2006-2007、2007-2008年段上升速率相对较快，分别为124.38% 、3014.11%。从压力的因子载荷表（表略）中可以看出，在第一主成分中起主要作用的是：P1、P2、P5、P8，人口总数在逐年增加。在第二主成分中起主要作用的是：P4、P6和P7，其中降水量从2004年的1006.6毫升，到2008年为1027.6毫升。而2005、2006年的在2004年的基础上有所下降，但2007-2008年又呈现上升的趋势。在第三主成分中起主要作用的因子是P3、P7,其中人口自然增长率在2004的基础上到2005年有所增加，从2006年起逐年降低，至2008年降低至7.02%。
②状态指标
状态指标得分在2004-2008年时段内，呈现上升趋势。从状态的因子载荷表（表略）中可看出，在第一主成分中起主要作用的是S1、S2、S4，人均GDP在5年时间内也逐渐上升。上升率为144.50%，城镇居民最低生活保障人数在5年内出现较大的增长。在第二主成分中起主要作用的是S3，建成区绿化覆盖面积保持的较好。
③响应指标
响应指标得分在2004-2005时段内呈上升趋势，在2005-2008年内，呈下降趋势，下降率为241.09%。从响应指标的因子载荷表（表略）中可看出，在第一主成分中起主要作用的是R1、R3，其中第三产业占GDP比重在2004-2006年内逐年增加，在2006-2008年内，又有所下降。生活垃圾简易处理量逐年上升。在第二主成分中起主要作用的是R2，其在2004年的基础上到2006年的增加率101.85% ，从2007年开始又逐年下降。在第三主成分中起主要作用的是R1，在2004年到2005年的增加率为5.71%，之后的几年都有所降低，至2008年平均下降率为8.89%。
④综合指标
城市生态安全综合指标得分在2004-2005年时间段内有所上升，从2.00上升到2.09，上升率为4.82%。从2006年起到2008年逐年下降，到2008年的-2.44。下降率为1000.92%，综合指标得分平均下降率为127.39%。生态安全综合得分排序为2005>2004>2006>2007>2008，在2005-2008时段内，综合指标与压力指标呈负相关。
三、结语
本文将生态安全的理论运用到城市生态安全的研究中，根据对城市生态系统的组成、结构、基本功能和目前主要的城市生态环境问题的分析，筛选评价模型，建立了完整的评价指标体系，选择可操作的城市生态安全评价方法，并将其运用到对曲靖市马龙县的生态安全评价中，提出了曲靖市马龙县提高城市生态安全水平的建议。虽然在城市生态安全评价上做了一些有益的探索，但对于该领域的科学理论和实际问题的解决，这些工作仅仅是一个小小的开端，以后要研究的问题还很多。
参考文献：
[1]陈涛. 中部六省经济发展状况分析—基于SPSS主成分分析方法. 湖南工业职业技术学院学报，2008，8（4）：29-30.
[2]杜忠潮，骆华忠. 基于P-S-R模型的城市生态安全评价——西北地区省会城市比较分析[J]. 咸阳师范学院学报. 2009， (2)：68-73.
[3]郭长虹，王谦. [J]. 河南省城市生态安全评价及生态安全模式分析 安全与环境学报，2008，8(3)：89-93 .
[4]李智国，杨子生. 中国土地生态安全研究进展[J]. 中国安全科学学报，2007，17(12)：5-12.
[5]马玉香，刘青广，张云. 乌鲁木齐城市生态安全评价研究[J]. 安徽农业科学，2008，36(28)：12487-12489.
[6]肖笃宁，陈文波，郭福良.论生态安全的基本概念和研究内容[J].应用生态学报，2002，13(3)：354.
[7]赵维良，纪晓岚，柳中权. 主成分分析在城市生态安全评价中的应用—以上海为例[J]. 科技进步与对策，2009，26（5）：136-137.
[8]周文华，王如松.城市生态安全评价方法研究—以北京市为例[J].生态学杂志，2005，24(7)：848-852.
关键词：城市生态安全评价；主成分分析；马龙县
生态安全是指人在生活、健康、基本权利、生活保障来源、必要资源、社会秩序和人类适应环境变化的能力等方面不受威胁的状态，是一个复合生态安全系统，生态安全评价是对生态系统完整性以及对各种风险下维持其健康的可持续能力的识别与研究判断，体现了人类安全的主导性（肖笃宁等，2002）。目前生态安全及评价已在世界范围内成为多学科、多领域的热门课题，学者们围绕生态安全的概念、问题评述及评价指标取舍等方面进行了大量的研究（郭长虹和王谦，2007）。目前国内外最常用生态评价模型是P-S-R模型（压力—状态—响应）（马玉香等，2008）。该模型综合考虑了人类活动对环境的压力、自然资源的变化及减少和预防环境恶化的措施。当前城市资源短缺、环境污染、地质灾害、气象灾害和生物灾害频发等生态承载力失衡现象严重制约、威胁到经济社会的可持续发展。城市生态安全已成为国家或区域生态安全的重要基石和核心，加强城市生态环境建设与基础能力建设，维护城市生态环境安全，对于城市、区域和国家的可持续发展具有极其重要的意义（李智国和杨子生，2007），对其进行深入的研究也属当务之急。
一、城市生态安全的研究方法
（一）、城市生态安全评价指标的建立
P-S-R模型，即压力（Pressure）－状态（State）－响应（Response）模型）是在20世纪80年代末由经济合作和开发组织（OECD）与联合国环境规划署（UNEP）共同提出，在P-S-R框架中，某一类环境问题可以由3个不同但又相互联系的指标类型来表达：压力指标表示人类活动对环境造成的负荷；状态指标表征环境质量、自然资源与生态系统的支持能力；响应指标表征人类对所面临问题采取的对策，对环境指标进行组织分类，具有较强的系统性（周文华和王如松，2005）。本研究依据P-S-R模型，借鉴相关领域的研究（陈涛，2008；赵维良等，2009；杜忠潮和骆华忠，2009），构建城市生态安全评价指标体系，并采用综合指数法对城市生态状况进行评判。本评价指标体系包含3个层次，第一层是目标层，即城市生态安全综合评价指数；第二层为项目层，包括资源环境压力、资源环境状态、人文环境响应；第三层指标层，是评价因素的表达。（表1）
表1马龙县城市态安全评价指标体系
（二）、数据分析与处理
数据主要来源于2005～2009年《曲靖市统计年鉴》，运用主成分分析方法对对数据进行处理和分析。运用主成分分析，可以从反映城市生态安全综合特征的众多变量中提取几个主成分，分析出影响城市生态安全水平的不可观测的主要影响因素，确定综合评价数学模型的权重，计算出综合评价值。基于主成分分析的城市生态安全评价的的主要过程包括：评价指标数据标准化、提取特征向量、计算主成分综合得分等，详细步骤见有关文献（陈涛，2008；赵维良等，2009）。
二、马龙县城市生态安全状况评价
按照上述城市生态安全评价指标体系和综合评价模型，使用TANAGRA1.4.3.5统计软件对个层次的指标数据进行主成分分析，得出马龙县城市生态安全综合指数及各准则层指数的度量结果，如图1所示。
图1曲靖市马龙县城市生态安全动态（2004-2008年）
从图1中可以看出不同指标得分的趋势如下：
①压力指标
压力指标得分在2004-2008年这一时间段内，一直呈现上升的趋势。从2004年的-1.55上升到2005年的-0.37，上升率为76.13%。其中2005-2006年上升的速率平缓，上升率为23.43%，而2006-2007、2007-2008年段上升速率相对较快，分别为124.38% 、3014.11%。从压力的因子载荷表（表略）中可以看出，在第一主成分中起主要作用的是：P1、P2、P5、P8，人口总数在逐年增加。在第二主成分中起主要作用的是：P4、P6和P7，其中降水量从2004年的1006.6毫升，到2008年为1027.6毫升。而2005、2006年的在2004年的基础上有所下降，但2007-2008年又呈现上升的趋势。在第三主成分中起主要作用的因子是P3、P7,其中人口自然增长率在2004的基础上到2005年有所增加，从2006年起逐年降低，至2008年降低至7.02%。
②状态指标
状态指标得分在2004-2008年时段内，呈现上升趋势。从状态的因子载荷表（表略）中可看出，在第一主成分中起主要作用的是S1、S2、S4，人均GDP在5年时间内也逐渐上升。上升率为144.50%，城镇居民最低生活保障人数在5年内出现较大的增长。在第二主成分中起主要作用的是S3，建成区绿化覆盖面积保持的较好。
③响应指标
响应指标得分在2004-2005时段内呈上升趋势，在2005-2008年内，呈下降趋势，下降率为241.09%。从响应指标的因子载荷表（表略）中可看出，在第一主成分中起主要作用的是R1、R3，其中第三产业占GDP比重在2004-2006年内逐年增加，在2006-2008年内，又有所下降。生活垃圾简易处理量逐年上升。在第二主成分中起主要作用的是R2，其在2004年的基础上到2006年的增加率101.85% ，从2007年开始又逐年下降。在第三主成分中起主要作用的是R1，在2004年到2005年的增加率为5.71%，之后的几年都有所降低，至2008年平均下降率为8.89%。
④综合指标
城市生态安全综合指标得分在2004-2005年时间段内有所上升，从2.00上升到2.09，上升率为4.82%。从2006年起到2008年逐年下降，到2008年的-2.44。下降率为1000.92%，综合指标得分平均下降率为127.39%。生态安全综合得分排序为2005>2004>2006>2007>2008，在2005-2008时段内，综合指标与压力指标呈负相关。
三、结语
本文将生态安全的理论运用到城市生态安全的研究中，根据对城市生态系统的组成、结构、基本功能和目前主要的城市生态环境问题的分析，筛选评价模型，建立了完整的评价指标体系，选择可操作的城市生态安全评价方法，并将其运用到对曲靖市马龙县的生态安全评价中，提出了曲靖市马龙县提高城市生态安全水平的建议。虽然在城市生态安全评价上做了一些有益的探索，但对于该领域的科学理论和实际问题的解决，这些工作仅仅是一个小小的开端，以后要研究的问题还很多。
参考文献：
[1]陈涛. 中部六省经济发展状况分析—基于SPSS主成分分析方法. 湖南工业职业技术学院学报，2008，8（4）：29-30.
[2]杜忠潮，骆华忠. 基于P-S-R模型的城市生态安全评价——西北地区省会城市比较分析[J]. 咸阳师范学院学报. 2009， (2)：68-73.
[3]郭长虹，王谦. [J]. 河南省城市生态安全评价及生态安全模式分析 安全与环境学报，2008，8(3)：89-93 .
[4]李智国，杨子生. 中国土地生态安全研究进展[J]. 中国安全科学学报，2007，17(12)：5-12.
[5]马玉香，刘青广，张云. 乌鲁木齐城市生态安全评价研究[J]. 安徽农业科学，2008，36(28)：12487-12489.
[6]肖笃宁，陈文波，郭福良.论生态安全的基本概念和研究内容[J].应用生态学报，2002，13(3)：354.
[7]赵维良，纪晓岚，柳中权. 主成分分析在城市生态安全评价中的应用—以上海为例[J]. 科技进步与对策，2009，26（5）：136-137.
[8]周文华，王如松.城市生态安全评价方法研究—以北京市为例[J].生态学杂志，2005，24(7)：848-852.