城市生态安全评价指标体系与评价方法研究_谢花林
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2004 年 10 月 第 40 卷 第 5 期
北京师范大学学报( 自然科学版) Journal of Beijing Normal University ( Natural Science)
Oct . 2004 Vol . 40 No . 5
城市生态安全评价指标体系与评价方法研究 ＊
谢花林 李 波
资源环境压力( B 1) 水资源压力( C3) 人均水资源量( D 7) 、单位水资源工业废水负荷( D 8)
3 评价方法
3. 1 确定指标的标志值 按照上述构建的城市生态安全评价指标体系框架 , 根据以下原则确 定各单项指标的标志值 : 1) 凡已有国家标准的或国际标准的指标 , 尽量采用规定的标志值 . 2) 参考国外具有良好特色的城市的现状值 . 3) 参考国内城市的现状值作趋势外推 , 确定标志值 . 4) 依据现有的环境与社会 、经济协调发展的理论 , 力求定量化做出标志值 . 5) 对那些目前统计 数据不十分完整 , 但在指标体系中有十分重要的指标 , 在缺乏有关指标统计数据前 , 暂用类似 指标代替 . 具体结果 , 参阅表 2 . 3. 2 指标权重的确定 确定权重的方法有多种 , 如 Delphi 法 、 AHP 法 、主成分分析法等 . 本文 运用定性与定量综合集成方法来确定权重 , 即采用 AHP 法 、 结合专家咨询 , 确定项目层 、 因素 层、 指标层各指标的权重如下 : 项目层 : B 1( 0. 367) , B2( 0. 338) , B 3( 0. 295) . 因素层 : C1 ( 0. 261) , C2 ( 0. 254) , C3 ( 0. 233) , C 4( 0. 252) , C5 ( 0. 518) , C6 ( 0. 482 ) , C7 ( 0. 487) , C8( 0. 513) . 指标层 : D1( 0. 352) , D 2( 0. 402) , D 3( 0. 246) , D 4( 0. 414) , D 5( 0. 234) , D 6( 0. 352) , D 7( 0. 563) , D 8( 0. 437) , D 9( 0. 324) , D 10( 0. 288) , D 11 ( 0. 227) , D 12( 0. 161) , D 13 ( 0. 274) , D 14( 0. 265) , D 15 ( 0. 204) , D 16 ( 0. 257) , D 17 ( 0. 192) , D 18( 0. 192) , D 19( 0. 192) , D 20 ( 0. 226) , D 21 ( 0. 198) , D 22 ( 0. 642) , D 23 ( 0. 358) , D 24 ( 0. 216) , D 25 ( 0. 367) , D 26 ( 0. 221) , D 27 ( 0. 196) . 3. 3 构建综合评价模型 3. 3. 1 构造指标特征值矩阵 城市生态安全评价指标体系中的每一个单项指标 , 都是从不同 侧面来反映生态安全的情况 , 要想反映全貌还需进行综合评价 , 我们运用综合评价方法构建模 型. 设系统由 m 个待优选的对象组成备选对象集 , 有 n 个评价因素组成系统的评价指标集 , 每 个指标对每一备 选对象的 评判用 特征 值表示 , 则系 统可由 n ×m 阶指 标特征 值矩阵 X = ( x ij) i= 1 , 2 , …, n ; j= 1 , 2 , …, m ) 为第 j 个备选对象在 i 个评价因素下的指 n ×m 表示 , 式中 x ij( 标特征值 . 若评价因素为定性指标 , 则 x ij 为专家评分值 .
2 评价指标体系的构建
2. 1 指标选取的原则 2. 1. 1 科学性 这是确保评价结果准确合理的基础 . 城市生态安全评价活动是否科学很大程 度上依赖其指标 、 标准 、 程序等方法是否科学 . 指标体系的科学性应包括以下 4 个方面 : 1) 特征 性. 指标应反映评估对象的特征 . 2) 准确一致性 . 指标的概念要正确 , 含义要清晰 , 尽可能避免 或减少主观判断 , 对难以量化的评估因素应采用定性和定量相结合的方法来设置指标 . 指标体 系内部各指标之间应协调统一 , 指标体系的层次结构应合理 . 3) 完备性 . 指标体系应围绕评估 目的 , 全面反映评估对象 , 不能遗漏重要方面或有所偏颇 , 否则评估结果就不能真实 、 全面地反 映备评估对象 . 4) 独立性 . 指标体系中各指标之间不应有很强的相关性 , 不应出现过多的信息 包含 、 涵盖而使指标内涵重叠 . 2. 1. 2 目的性 指标体系应是对评估对象的本质特征 、 结构及其构成要素的客观描述 , 应为 评估活动目的服务 , 针对评估任务的要求 , 指标体系应能够支撑更高层次的评估准则 , 为评估 结构的判定提供依据 . 目的性原则是建立指标体系的出发点和根本 , 衡量指标体系是否合理有 效的一个重要标准是看是否满足评估目的 . 2. 1. 3 实用性 建立指标体系应考虑到现实的可能性 , 指标体系应符合国家政策 , 应适应于 指标使用者对指标的理解接受能力和判断能力 , 适应于信息基础 . 生态安全评价活动是实践性 很强的工作 , 指标体系的实用性是确保评估活动实施效果的重要基础 . 具体地 , 指标体系实用 性包括以下 2 方面 : 1) 易于理解 . 在评估过程和评估结果使用中往往涉及多方面的人员 , 如评 估者 、 咨询专家 、 管理者 、决策者和公众 , 指标应易于理解 , 以保证评估判定及其结果交流的准 确性和高效性 . 2) 适应于评估信息基础 . 与指标相关的信息应具有可采集性 , 并且可以通过各 种方法进行结构化 . 2. 2 城市生态安全评价指标体系的分类结果 20 世纪 80 年代末 , 在加拿大政府组织力量研 究的基础上 , 经济合作和开发组织 ( OECD) 与联合国环境规划署 ( UNEP) 共同提出了环境指标 的 PS-R 概念模型 , 即压力( pressure) -状态( state ) -响应( response) 模型[ 9-10] . 在 PS-R 框架内 , 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 : 压力指标反映人类活动给环 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状况 ; 响应指标表征人类面临 环境问题所采取的对策与措施 . P-S-R 概念模型从人类与环境系统的相互作用与影响出发 , 对 环境指标进行组织分类 , 具有较强的系统性[
9]
.
[5 -15 ]
本文根据 P-S-R 概念模型 , 并考虑到目前国内外有关安全评价的各种方法 , 拟构建 4 个层次的城市生态安全评价指标体系 . 第 1 层次是目标层( object) , 也即评价目标 , 即生态安全 评价综合指数 ; 第 2 层次是项目层 ( item) , 包括资源环境压力 、资源环境状态 、人文环境响应 ; 第 3 层次是评价因素层( factor) , 即每一个评价准则具体有哪些因素决定 ; 第 4 层次是指标层
( 北京师范大学资源学院 , 100875 , 北京 ∥第一作者 25 岁 , 男 , 博士生)
摘要 从城市生态安全的内涵出发 , 根据压力( pressure) -状态( state) -响应( response) 模型 , 从资 源环境压力 、资源环境状况 、人文环境响应 3 个方面构建了一个 4 层 次的城市生态安全评价指标体 系. 在此基础上建立了一个综合 评价模 型 , 并 以此对 北京 、上海 、广州 、深 圳 、大 连 、天津 、南京 7 大 城市进行了分析 . 评价结果与实际情 况基本 相符 , 说明本 研究所 建立的 城市生 态安全 的评价指 标 体系和评价方法是可行的 . 关键词 城市生态安全 ; 生态安全评价 ;指标体系 分类号 X 826
＊ 国家重点基础研究发展规划资助项目( G2000018607) 收稿日期 : 2003 -12 -18
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北京师范大学学报( 自然科学版)
来自百度文库
第 40 卷
城市生态安全也可以理解为城市生态系统健康与稳定 . 从生态学观点出发 , 一个安全的生 态系统在一定的时间尺度内能够维持它的组织结构 , 也能够维持对胁迫的恢复能力[ 8] . 城市生 态系统的负荷承载能力是有限的 , 超过负荷则生态平衡遭受破坏 . 城市生态系统安全取决于城 市的社会经济发展需求和生态环境利益的有机协调 , 它不仅能够满足城市发展对资源环境的 需求 , 而且在生态意义上也是健康的 . 其本质是要求自然资源在城市人口 、社会经济和生态环 境 3 个约束条件下稳定 、 协调 、 有序和永续利用 .
第 5 期
谢花林等 : 城市生态安全评价指标体 系与评价方法研究
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( indicator) , 即每一个评价因素有哪些具体指标来表达 . 具体结果见表 1 .
表 1 城市生态安全评价指标体系
目标层 项目层 因素层 人口压力( C1) 土地压力( C2) 生 态 安 全 综 合 指 数 ( A) 社会经济发展 压力( C4) 资源质量( C5) 资源环境状态( B 2) 环境质量( C6) 智力能力( C7) 人文环境响应( B 3) 投入能力( C8) 指标层 人口密度( D1 ) 、人口自然增长率( D 2) 、城市化率( D 3) 人均住房面积( D 4) 、人均道路面积( D 5) 、人均公共绿地面积( D 6) 人均 GDP( D 9) 、每万人拥有医生数( D 10) 、 每万人拥有公交车辆( D 11) 、每万人拥有各级各类学校数( D 12) 森林覆盖率( D 13) 、建成区绿化覆盖率( D 14) 、 自然保留地面积率( D 15) 、 饮用水源水质达标率( D 16 ) 固废无害化处理率( D 17) 、 废水处理率( D 18) 、 工业废气处理率( D 19) 、空气质量综合指数( D 20) 、环境噪声( D 21) 万人拥有大学以上文化程度人数( D 22) 、万人拥有藏书量( D 23) 住宅投资占 GDP 比例( D 24 ) 、环保投资占 GDP 比例( D 25) 、 公共服务设施投资占 GDP 比例( D 26) 、科技投入占 G DP 比例( D 27)
生态安全的概念自提出以来 , 引起了众多学者的关注 . 他们的研究主要集中在对生态安全 概念的探讨 、 生态安全问题评述及生态安全评价指标选取等方面[ 1-7] . 这些研究多是针对区域 、 国家生态安全或农业生态安全状况而言 , 而对于城市生态安全的系统深入研究较少 , 目前还没 有提出完整的城市生态安全评价指标体系 , 没有提出明确的可定量化的指标以及相应的评价 模型 . 随着城市的发展 , 城市环境遭到破坏 , 并出现综合性的“ 城市病” , 如住房紧张 、交通阻塞 、 环境污染严重 、居民生活质量和健康水平大大下降 . 这些城市生态环境问题 , 不仅影响着居民 的生存 , 也严重的限制城市社会经济的发展 . 因此 , 对城市生态安全评价的探讨具有重要的理 论意义与实践意义 .
1 生态安全与城市生态安全
生态安全是维护某一地区或某一国家乃至全球的生态环境不受威胁的状态 , 能为整个生 态经济系统的安全和持续发展提供生态保障 . 其具体含义可以扩展为保持生态子系统中的各 种自然资源和生态系统服务的合理使用和积极补偿 , 避免因自然资源衰竭 、资源生产能力下 降、 生态环境污染和退化给社会生活和生产造成的短期和长期不利影响 , 甚至危及区域或国家 的政治 、 经济和军事安全[ 4] . 城市是地区或国家社会经济发展的中心 , 作为人口高度集聚的生态系统 , 城市生态系统的 安全性更加具有脆弱性 . 城市生态系统作为一个完全人工化的系统与环境 , 集中了人类社会的 工业 、 商业生产与生活活动的主要区域 , 形成了巨大的不同于农田 、 农业生态系统的物流 、 能流 与信息流 . 在城市生态系统中 , 生产与生活中产生的废弃物往往需要异地分解与消化 . 工业生 产中产生的各种固体 、 液体 、 气体废弃物等远远超过生态系统自身的自然净化能力 , 对城市的 生态与环境安全造成威胁 . 因此 , 探讨城市生态安全问题也尤为重要 .
北京师范大学学报( 自然科学版) Journal of Beijing Normal University ( Natural Science)
Oct . 2004 Vol . 40 No . 5
城市生态安全评价指标体系与评价方法研究 ＊
谢花林 李 波
资源环境压力( B 1) 水资源压力( C3) 人均水资源量( D 7) 、单位水资源工业废水负荷( D 8)
3 评价方法
3. 1 确定指标的标志值 按照上述构建的城市生态安全评价指标体系框架 , 根据以下原则确 定各单项指标的标志值 : 1) 凡已有国家标准的或国际标准的指标 , 尽量采用规定的标志值 . 2) 参考国外具有良好特色的城市的现状值 . 3) 参考国内城市的现状值作趋势外推 , 确定标志值 . 4) 依据现有的环境与社会 、经济协调发展的理论 , 力求定量化做出标志值 . 5) 对那些目前统计 数据不十分完整 , 但在指标体系中有十分重要的指标 , 在缺乏有关指标统计数据前 , 暂用类似 指标代替 . 具体结果 , 参阅表 2 . 3. 2 指标权重的确定 确定权重的方法有多种 , 如 Delphi 法 、 AHP 法 、主成分分析法等 . 本文 运用定性与定量综合集成方法来确定权重 , 即采用 AHP 法 、 结合专家咨询 , 确定项目层 、 因素 层、 指标层各指标的权重如下 : 项目层 : B 1( 0. 367) , B2( 0. 338) , B 3( 0. 295) . 因素层 : C1 ( 0. 261) , C2 ( 0. 254) , C3 ( 0. 233) , C 4( 0. 252) , C5 ( 0. 518) , C6 ( 0. 482 ) , C7 ( 0. 487) , C8( 0. 513) . 指标层 : D1( 0. 352) , D 2( 0. 402) , D 3( 0. 246) , D 4( 0. 414) , D 5( 0. 234) , D 6( 0. 352) , D 7( 0. 563) , D 8( 0. 437) , D 9( 0. 324) , D 10( 0. 288) , D 11 ( 0. 227) , D 12( 0. 161) , D 13 ( 0. 274) , D 14( 0. 265) , D 15 ( 0. 204) , D 16 ( 0. 257) , D 17 ( 0. 192) , D 18( 0. 192) , D 19( 0. 192) , D 20 ( 0. 226) , D 21 ( 0. 198) , D 22 ( 0. 642) , D 23 ( 0. 358) , D 24 ( 0. 216) , D 25 ( 0. 367) , D 26 ( 0. 221) , D 27 ( 0. 196) . 3. 3 构建综合评价模型 3. 3. 1 构造指标特征值矩阵 城市生态安全评价指标体系中的每一个单项指标 , 都是从不同 侧面来反映生态安全的情况 , 要想反映全貌还需进行综合评价 , 我们运用综合评价方法构建模 型. 设系统由 m 个待优选的对象组成备选对象集 , 有 n 个评价因素组成系统的评价指标集 , 每 个指标对每一备 选对象的 评判用 特征 值表示 , 则系 统可由 n ×m 阶指 标特征 值矩阵 X = ( x ij) i= 1 , 2 , …, n ; j= 1 , 2 , …, m ) 为第 j 个备选对象在 i 个评价因素下的指 n ×m 表示 , 式中 x ij( 标特征值 . 若评价因素为定性指标 , 则 x ij 为专家评分值 .
2 评价指标体系的构建
2. 1 指标选取的原则 2. 1. 1 科学性 这是确保评价结果准确合理的基础 . 城市生态安全评价活动是否科学很大程 度上依赖其指标 、 标准 、 程序等方法是否科学 . 指标体系的科学性应包括以下 4 个方面 : 1) 特征 性. 指标应反映评估对象的特征 . 2) 准确一致性 . 指标的概念要正确 , 含义要清晰 , 尽可能避免 或减少主观判断 , 对难以量化的评估因素应采用定性和定量相结合的方法来设置指标 . 指标体 系内部各指标之间应协调统一 , 指标体系的层次结构应合理 . 3) 完备性 . 指标体系应围绕评估 目的 , 全面反映评估对象 , 不能遗漏重要方面或有所偏颇 , 否则评估结果就不能真实 、 全面地反 映备评估对象 . 4) 独立性 . 指标体系中各指标之间不应有很强的相关性 , 不应出现过多的信息 包含 、 涵盖而使指标内涵重叠 . 2. 1. 2 目的性 指标体系应是对评估对象的本质特征 、 结构及其构成要素的客观描述 , 应为 评估活动目的服务 , 针对评估任务的要求 , 指标体系应能够支撑更高层次的评估准则 , 为评估 结构的判定提供依据 . 目的性原则是建立指标体系的出发点和根本 , 衡量指标体系是否合理有 效的一个重要标准是看是否满足评估目的 . 2. 1. 3 实用性 建立指标体系应考虑到现实的可能性 , 指标体系应符合国家政策 , 应适应于 指标使用者对指标的理解接受能力和判断能力 , 适应于信息基础 . 生态安全评价活动是实践性 很强的工作 , 指标体系的实用性是确保评估活动实施效果的重要基础 . 具体地 , 指标体系实用 性包括以下 2 方面 : 1) 易于理解 . 在评估过程和评估结果使用中往往涉及多方面的人员 , 如评 估者 、 咨询专家 、 管理者 、决策者和公众 , 指标应易于理解 , 以保证评估判定及其结果交流的准 确性和高效性 . 2) 适应于评估信息基础 . 与指标相关的信息应具有可采集性 , 并且可以通过各 种方法进行结构化 . 2. 2 城市生态安全评价指标体系的分类结果 20 世纪 80 年代末 , 在加拿大政府组织力量研 究的基础上 , 经济合作和开发组织 ( OECD) 与联合国环境规划署 ( UNEP) 共同提出了环境指标 的 PS-R 概念模型 , 即压力( pressure) -状态( state ) -响应( response) 模型[ 9-10] . 在 PS-R 框架内 , 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 : 压力指标反映人类活动给环 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状况 ; 响应指标表征人类面临 环境问题所采取的对策与措施 . P-S-R 概念模型从人类与环境系统的相互作用与影响出发 , 对 环境指标进行组织分类 , 具有较强的系统性[
9]
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本文根据 P-S-R 概念模型 , 并考虑到目前国内外有关安全评价的各种方法 , 拟构建 4 个层次的城市生态安全评价指标体系 . 第 1 层次是目标层( object) , 也即评价目标 , 即生态安全 评价综合指数 ; 第 2 层次是项目层 ( item) , 包括资源环境压力 、资源环境状态 、人文环境响应 ; 第 3 层次是评价因素层( factor) , 即每一个评价准则具体有哪些因素决定 ; 第 4 层次是指标层
( 北京师范大学资源学院 , 100875 , 北京 ∥第一作者 25 岁 , 男 , 博士生)
摘要 从城市生态安全的内涵出发 , 根据压力( pressure) -状态( state) -响应( response) 模型 , 从资 源环境压力 、资源环境状况 、人文环境响应 3 个方面构建了一个 4 层 次的城市生态安全评价指标体 系. 在此基础上建立了一个综合 评价模 型 , 并 以此对 北京 、上海 、广州 、深 圳 、大 连 、天津 、南京 7 大 城市进行了分析 . 评价结果与实际情 况基本 相符 , 说明本 研究所 建立的 城市生 态安全 的评价指 标 体系和评价方法是可行的 . 关键词 城市生态安全 ; 生态安全评价 ;指标体系 分类号 X 826
＊ 国家重点基础研究发展规划资助项目( G2000018607) 收稿日期 : 2003 -12 -18
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北京师范大学学报( 自然科学版)
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第 40 卷
城市生态安全也可以理解为城市生态系统健康与稳定 . 从生态学观点出发 , 一个安全的生 态系统在一定的时间尺度内能够维持它的组织结构 , 也能够维持对胁迫的恢复能力[ 8] . 城市生 态系统的负荷承载能力是有限的 , 超过负荷则生态平衡遭受破坏 . 城市生态系统安全取决于城 市的社会经济发展需求和生态环境利益的有机协调 , 它不仅能够满足城市发展对资源环境的 需求 , 而且在生态意义上也是健康的 . 其本质是要求自然资源在城市人口 、社会经济和生态环 境 3 个约束条件下稳定 、 协调 、 有序和永续利用 .
第 5 期
谢花林等 : 城市生态安全评价指标体 系与评价方法研究
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( indicator) , 即每一个评价因素有哪些具体指标来表达 . 具体结果见表 1 .
表 1 城市生态安全评价指标体系
目标层 项目层 因素层 人口压力( C1) 土地压力( C2) 生 态 安 全 综 合 指 数 ( A) 社会经济发展 压力( C4) 资源质量( C5) 资源环境状态( B 2) 环境质量( C6) 智力能力( C7) 人文环境响应( B 3) 投入能力( C8) 指标层 人口密度( D1 ) 、人口自然增长率( D 2) 、城市化率( D 3) 人均住房面积( D 4) 、人均道路面积( D 5) 、人均公共绿地面积( D 6) 人均 GDP( D 9) 、每万人拥有医生数( D 10) 、 每万人拥有公交车辆( D 11) 、每万人拥有各级各类学校数( D 12) 森林覆盖率( D 13) 、建成区绿化覆盖率( D 14) 、 自然保留地面积率( D 15) 、 饮用水源水质达标率( D 16 ) 固废无害化处理率( D 17) 、 废水处理率( D 18) 、 工业废气处理率( D 19) 、空气质量综合指数( D 20) 、环境噪声( D 21) 万人拥有大学以上文化程度人数( D 22) 、万人拥有藏书量( D 23) 住宅投资占 GDP 比例( D 24 ) 、环保投资占 GDP 比例( D 25) 、 公共服务设施投资占 GDP 比例( D 26) 、科技投入占 G DP 比例( D 27)
生态安全的概念自提出以来 , 引起了众多学者的关注 . 他们的研究主要集中在对生态安全 概念的探讨 、 生态安全问题评述及生态安全评价指标选取等方面[ 1-7] . 这些研究多是针对区域 、 国家生态安全或农业生态安全状况而言 , 而对于城市生态安全的系统深入研究较少 , 目前还没 有提出完整的城市生态安全评价指标体系 , 没有提出明确的可定量化的指标以及相应的评价 模型 . 随着城市的发展 , 城市环境遭到破坏 , 并出现综合性的“ 城市病” , 如住房紧张 、交通阻塞 、 环境污染严重 、居民生活质量和健康水平大大下降 . 这些城市生态环境问题 , 不仅影响着居民 的生存 , 也严重的限制城市社会经济的发展 . 因此 , 对城市生态安全评价的探讨具有重要的理 论意义与实践意义 .
1 生态安全与城市生态安全
生态安全是维护某一地区或某一国家乃至全球的生态环境不受威胁的状态 , 能为整个生 态经济系统的安全和持续发展提供生态保障 . 其具体含义可以扩展为保持生态子系统中的各 种自然资源和生态系统服务的合理使用和积极补偿 , 避免因自然资源衰竭 、资源生产能力下 降、 生态环境污染和退化给社会生活和生产造成的短期和长期不利影响 , 甚至危及区域或国家 的政治 、 经济和军事安全[ 4] . 城市是地区或国家社会经济发展的中心 , 作为人口高度集聚的生态系统 , 城市生态系统的 安全性更加具有脆弱性 . 城市生态系统作为一个完全人工化的系统与环境 , 集中了人类社会的 工业 、 商业生产与生活活动的主要区域 , 形成了巨大的不同于农田 、 农业生态系统的物流 、 能流 与信息流 . 在城市生态系统中 , 生产与生活中产生的废弃物往往需要异地分解与消化 . 工业生 产中产生的各种固体 、 液体 、 气体废弃物等远远超过生态系统自身的自然净化能力 , 对城市的 生态与环境安全造成威胁 . 因此 , 探讨城市生态安全问题也尤为重要 .