環(huán)境學畢業(yè)論文--城市生態(tài)安全評價

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 引 言1</b></p><p>　　2 基于熵值法的城市生態(tài)安全評價模型1</p><p>　　2.1 指標體系構建的原則1</p><p>　　2.2 構建指標體系2</p><p>　

2、　2.3 確定指標權重3</p><p>　　2.4 構建評價模型5</p><p>　　3 平頂山市生態(tài)安全評價6</p><p>　　3.1 評價過程的計算6</p><p>　　3.1.1 評價指標權重的計算6</p><p>　　3.1.2 平頂山市生態(tài)安全綜合指數(shù)的計算6</p>&

3、lt;p>　　3.2 評價結果分析6</p><p>　　3.2.1 建立生態(tài)安全評價標準6</p><p>　　3.2.2 評價結果分析7</p><p><b>　　4 結論與對策9</b></p><p><b>　　參考文獻11</b></p><p>

4、;<b>　　致 謝12</b></p><p><b>　　1 引 言</b></p><p>　　近幾十年來，世界人口的急劇增長、資源的高強度開發(fā)和社會經濟的快速發(fā)展，致使人地矛盾日漸突出，生態(tài)環(huán)境逐漸惡化，生態(tài)安全問題層出不窮。環(huán)境污染、生物入侵、自然災害等逐漸成為了人們關注的焦點，生態(tài)安全問題已成為21世紀人類面臨的諸多挑戰(zhàn)中的一個主要

5、內容。改善生態(tài)環(huán)境、提高生態(tài)系統(tǒng)的服務功能、建立國家生態(tài)安全體系以實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，已成為各國政府的共識。目前關于生態(tài)安全概念，基本上存在著廣義和狹義兩種理解，廣義的生態(tài)安全是指在人的生活、健康、安樂、基本權利、生活保障來源、必要資源、社會秩序和人類適應環(huán)境變化的能力等方面不受威脅的狀態(tài)，包括自然、經濟和社會所組成一個復合人工生態(tài)安全系統(tǒng)；狹義的生態(tài)安全是指自然和半自然生態(tài)系統(tǒng)的安全，即生態(tài)系統(tǒng)完整性和健康的整體水平反映[1]。</

6、p><p>　　平頂山市作為河南省和我國重要的能源工業(yè)基地，它在支撐和促進我國國民經濟和社會發(fā)展過程中，做出了突出的貢獻，與此同時，煤炭資源的不合理開發(fā)和利用也給這個城市造成了嚴重的環(huán)境污染和生態(tài)破壞，比如土地塌陷、大氣污染、煤矸石占地和自燃、水體污染等，嚴重影響了區(qū)域的生態(tài)環(huán)境和居民的生存環(huán)境，人口、資源、環(huán)境和發(fā)展之間的矛盾非常突出，生態(tài)環(huán)境非常脆弱，如何改善生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展是平頂山市目前面臨的一個重要課

7、題。</p><p>　　國內外對生態(tài)安全的評價已由最初定性的簡單描述發(fā)展為現(xiàn)今的定量判斷，評價方法主要有數(shù)學模型法[2]、生態(tài)模型法[3]、景觀分析法[4]及數(shù)字地面模型法[5]等，本文將信息論中的熵值理論引入到權重的計算中，建立基于熵值法的城市生態(tài)安全評價模型，對平頂山市過去十年的生態(tài)安全進行評價，一方面對平頂山市的生態(tài)環(huán)境重建，提高居民的生活質量，確保經濟、社會、環(huán)境三大效率的良性循環(huán)，促進平頂山市的可持續(xù)

8、發(fā)展有著重要的意義；另一方面可以有效避免評價標準不確定性帶來的影響，在煤炭資源型城市生態(tài)安全評價的方法與實踐方面做一些有益的、新的探索和嘗試。</p><p>　　2 基于熵值法的城市生態(tài)安全評價模型</p><p>　　2.1 指標體系構建的原則</p><p>　　要使城市生態(tài)安全評價結果具體化和定量化并且全面、準確、和科學地反映城市生態(tài)安全狀況，就必須遵循一定

9、原則來構建指標體系[6]。</p><p><b>　?。?）科學性原則</b></p><p>　　要通過科學的方法來建立指標體系，只有科學的指標體系才能進行科學的評價，也才能科學的反映生態(tài)安全狀況。</p><p><b>　?。?）規(guī)范性原則</b></p><p>　　生態(tài)安全評價指標體系是

10、一個由多項指標構成的體系，由于這些指標的性質和特點不盡相同，這就需要對各項指標進行分類和規(guī)范化處理，使各類指標的涵義、范圍、量綱和計算方法等具有統(tǒng)一性，而且要在較長時間內保持不變，以保證生態(tài)安全評價指標的準確性和可比性。</p><p><b>　?。?）可行性原則</b></p><p>　　指標體系必須根據(jù)生態(tài)安全內涵的要求來設置，根據(jù)具體的生態(tài)安全內容來確定相應

11、的指標體系，在進行生態(tài)安全評價時具有可行性。</p><p><b>　　（4）層次性原則</b></p><p>　　根據(jù)評價需要將指標體系分解為若干層次結構，使指標體系合理、清晰。</p><p>　　（5）動態(tài)性和穩(wěn)定性原則</p><p>　　指標對時間、空間或系統(tǒng)結構的變化應具有一定的靈敏度，同時又保持指標在一

12、定時期內的穩(wěn)定性。</p><p>　?。?）完備性和獨立性原則</p><p>　　能全面反映城市生態(tài)各個方面的特征和狀況，各指標間相互獨立或相關性小，避免包容和重疊，力求簡而精。 </p><p>　　2.2 構建指標體系</p><p>　　基于PSR概念模型，通過對平頂山市這一煤炭資源型城市現(xiàn)狀的調查和分析，同時根據(jù)對生態(tài)安全的內

13、涵與生態(tài)環(huán)境要素的理解，并考慮到目前有關安全評價的各種方法[7、8～11]，本文在剔除了差別較大的指標，保留了側重于生態(tài)環(huán)境方面的指標后，選取了針對平頂山市生態(tài)安全評價的指標體系，共27個指標，其中壓力指標7個，狀態(tài)指標10個，響應指標10個。（見表1）</p><p>　　表1城市生態(tài)安全評價指標體系</p><p>　　2.3 確定指標權重</p><p>　　

14、熵是由物理學引入信息論的概念，是系統(tǒng)有序程度的一個度量，如果指標的信息熵越小，該指標提供的信息量越大，在綜合評價中所起作用越大，權重就越高。按照熵思想，人們在決策中獲得信息的多少和質量，是決策精度和可靠性大小的決定因素，而熵就是一個理想的尺度[12]。作為客觀綜合定權法，熵值法主要是根據(jù)各指標傳遞給決策者的信息量大小來確定權重。它能準確反映城市生態(tài)安全評價指標所含的信息量，可解決城市生態(tài)安全評價各指標信息量大、準確性低的問題?，F(xiàn)平頂山市

15、有m年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，每一年中反映平頂山市生態(tài)安全評價指標有n個，設為矩陣：</p><p>　?。╥=1，…，m j=1，…，n）</p><p>　　式中，是第j年的第i個指標上的統(tǒng)計值、為消除指標間不同量綱、數(shù)量級的影響，計算統(tǒng)一化，需要對進行標準化。但是所選取的指標有正有負，所謂正項指標是指指標值越大，越有利于城市生態(tài)安全；反之，負項指標越大，越不利于城市生態(tài)安全。（如表1）因此在

16、進行標準化之前需要首先對所有指標進行正項化處理。其處理方法如下[13]：</p><p><b>　　對于正項型的指標：</b></p><p><b>　　（1）</b></p><p><b>　　對于負項型指標：</b></p><p><b>　?。?）<

17、;/b></p><p>　　式中，是處理后的數(shù)據(jù)，是原始統(tǒng)計數(shù)據(jù)，為m年某指標統(tǒng)計數(shù)據(jù)中的最大值，為m年某指標統(tǒng)計數(shù)據(jù)中的最小值，n為指標個數(shù)。</p><p>　　通過數(shù)據(jù)的正項化處理后，就可以對各個指標進行標準化處理了，本文采用線性標準化處理，具體方法如下：</p><p><b>　?。?）</b></p><

18、p>　　式中，是標準化后的數(shù)據(jù)，設標準化矩陣為。</p><p>　　對標準化后的統(tǒng)計數(shù)據(jù)可計算各指標的信息熵。第i個指標的信息熵可定義為：</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　式中，與樣本數(shù)m有關，其中，。若=0，則可取其為0.000001代替計算。</p><p>　　在指標熵值確定

19、后就可以根據(jù)下式來確定第i個指標上的熵權：</p><p><b>　　(5)</b></p><p>　　由此可見，當各被評價對象在指標上的值相差越大 ，其熵值越小 ，而熵權越大 ，說明該指標向決策者提供的有用信息越多。從信息角度考慮，它代表該指標在該問題中提供有用信息量的多寡。當評價對象確定以后，再根據(jù)熵權對評價指標進行調整、增減，以利于做出更精確、可靠的評價[1

20、4]。</p><p>　　2.4 構建評價模型</p><p>　　國內外學者對于生態(tài)安全的評價多采用的有綜合評價法、灰色關聯(lián)度評價法、生態(tài)足跡評價法、模糊綜合評價法等[15]。本文將采用綜合評價法，根據(jù)所選取的PSR評價指標體系，利用綜合指數(shù)的計算方法，來定量的評價平頂山市的生態(tài)安全。目前該方法已在環(huán)境污染綜合評價、生態(tài)環(huán)境質量評價等領域得到廣泛應用 ，其具體評價模型為:</p&

21、gt;<p><b>　　(6)</b></p><p>　　式中，為綜合評價指數(shù)，為第i個指標的權重值，為其無量綱化值，n為評價指標個數(shù)[15]。</p><p>　　運用綜合評價法時，最關鍵的是指標權重的確定。目前主要確定指標權重的方法有層次分析法、主成分分析法、專家打分法和熵值法等等。由于主觀確定權重的方法會隨著主觀者的閱歷、觀點以及所處的環(huán)境等因

22、素的影響，所以任意性和主觀性較強。再者，城市生態(tài)系統(tǒng)是一個經濟-社會-環(huán)境的復合生態(tài)系統(tǒng)，成分復雜，指標繁多，因此，人為給出的指標權重就不能真實的表達研究區(qū)域的真實情況。故本文將采用熵值法來確定評價指標的權重。</p><p>　　在對平頂山市進行生態(tài)安全評價時，著重考慮了統(tǒng)計值相差較大的指標，除去了指標間差異性不大的指標。在計算出各個指標權重之后，將他們代入綜合評價法，這樣就可以得到較為準確的的綜合評價結果。因

23、此，應用熵值法對城市生態(tài)系統(tǒng)進行生態(tài)安全評價不僅可以對繁多的評價指標進行適當?shù)倪x取，以得到最能反映城市生態(tài)安全狀況的指標，同時還可以得到各評價指標的客觀權重，從而最大程度保證了生態(tài)安全評價結果的準確性和客觀性。</p><p>　　3 平頂山市生態(tài)安全評價</p><p>　　3.1 評價過程的計算</p><p>　　3.1.1 評價指標權重的計算</p&g

24、t;<p>　　根據(jù)所構建的評價指標體系，以2000—2009年平頂山市十年的統(tǒng)計年鑒、環(huán)境質量公報以及平頂山市環(huán)境保護局的監(jiān)測數(shù)據(jù)為基本數(shù)據(jù)來獲取所需27個指標的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。并建立原始數(shù)據(jù)矩陣，根據(jù)公式（3）對其進行標準化，將標準化結果代入公式（4）進行各指標信息熵，最后將代入公式（5）得到各指標的熵權。各評價指標權重見表1。</p><p>　　3.1.2 平頂山市生態(tài)安全綜合指數(shù)的計算</

25、p><p>　　采用綜合評價模型，將代入公式（6）即可得到平頂山市生態(tài)安全綜合評價值表2。</p><p>　　表2 生態(tài)安全綜合指數(shù)及各分指數(shù)評價值</p><p>　　3.2 評價結果分析</p><p>　　3.2.1 建立生態(tài)安全評價標準</p><p>　　評價標準的設定，是要構建一套衡量生態(tài)環(huán)境質量的定量參考體

26、系。它決定著人們對區(qū)域生態(tài)環(huán)境狀況的認識和價值取向。由于評價指標標準的地域性、復雜性與動態(tài)性，目前國內外尚無統(tǒng)一公認的城市生態(tài)安全評價標準。本文通過分析和借鑒國家和行業(yè)規(guī)定的標準、研究區(qū)生態(tài)環(huán)境背景值或本底值、類比標準、國際或國內相關文獻中的相關研究成果[16～20]，結合城市生態(tài)安全綜合評價指數(shù)的計算公式，可以得出城市生態(tài)安全的取值在0～0.20之間，計算的結果越接近0.20，城市生態(tài)越安全；結果越接近0，城市生態(tài)越不安全。實際進行城

27、市生態(tài)安全評價時，具體的判別可參照表3的標準進行。</p><p>　　表3 生態(tài)安全評價標準</p><p>　　對應表3的生態(tài)安全等級標準，可以得出1999～2008年各年所處的生態(tài)安全等級，如表2，1999～2004年平頂山市的生態(tài)安全一直處于第Ⅲ個等級，即臨界狀態(tài)；2005、2006、2007、2008年的生態(tài)安全處于第Ⅳ等級，即較安全狀態(tài)。</p><p>

28、;　　3.2.2 評價結果分析</p><p>　　由表3及圖1可以看出，平頂山市生態(tài)安全評價綜合指數(shù)總體上從1999年以來呈現(xiàn)上升趨勢并趨于穩(wěn)定狀態(tài)。大致上可以分為三個階段：1999～2004年上升緩慢，2005～2007年生態(tài)安全上升速度加快，到2008年后上升的速度又降了下來。</p><p>　　平頂山市是典型的煤炭資源型城市，1999～2004年之間，平頂山市主要依靠煤炭發(fā)展的煤

29、炭工業(yè)、煤化工工業(yè)、煤電力工業(yè)等，廢氣、廢水、廢渣的排放量相對較多，對環(huán)境的污染相當嚴重，因此生態(tài)安全綜合指數(shù)維持在臨界狀態(tài)。在2005年以后，由于國家政策的調整，生態(tài)省、市的建設使得平頂山市抓住了生態(tài)發(fā)展的機遇，大力發(fā)展循環(huán)生態(tài)經濟，注意到了對城市生態(tài)環(huán)境的改善，開始進行國家園林城市和國家衛(wèi)生城市的創(chuàng)建工作，努力做到環(huán)境、社會、經濟協(xié)調發(fā)展，使得生態(tài)安全綜合指數(shù)達到了較安全狀態(tài)。</p><p>　　但是從表2

30、和圖1平頂山市生態(tài)安全綜合指數(shù)來看，2005年以后一直呈上升趨勢，2007-2008上升的趨勢開始變緩，這說明平頂山市在生態(tài)城市建設的前兩三年效果明顯，生態(tài)安全指數(shù)有較大提高，但是平頂山隨著城市人口不斷增多，城市化水平的不斷提高，城市規(guī)模的不斷擴大，同時還存在著產業(yè)結構不合理，第二產業(yè)比重較大；資源浪費嚴重，管理滯后；空氣污染嚴重，工業(yè)廢水、廢渣排放量仍然很大；社會福利保障體系不完善，城市宜居性較差等，制約著平頂山市的社會經濟和環(huán)境的協(xié)

31、調發(fā)展，在2008年城市生態(tài)安全上升指數(shù)開始變緩，因此在以后的發(fā)展過程中仍然需要在產業(yè)結構調整、生態(tài)保護、環(huán)境治理、人居環(huán)境方面做出更大的努力。</p><p>　　圖1平頂山市歷年生態(tài)安全綜合指數(shù)及PSR分項指數(shù)</p><p>　　壓力指數(shù)是指人類經濟社會活動引起的資源環(huán)境及社會的壓力因素；狀態(tài)指數(shù)是指資源環(huán)境及社會經濟當前所處的狀態(tài)和趨勢；響應指數(shù)是指人類在環(huán)境、社會經濟活動中的主觀

32、能動性的反映[21]。平頂山市經濟社會發(fā)展給自然資源和環(huán)境帶來壓力，使生態(tài)環(huán)境退化、自然資源耗費，同時資源優(yōu)化利用和環(huán)境保護措施對這些壓力和狀態(tài)又產生響應。結合PSR各分項指數(shù)，可以更好的分析生態(tài)安全評價因子的貢獻率和影響平頂山市生態(tài)安全的因素。</p><p>　　壓力指數(shù)前期呈現(xiàn)上升趨勢，說明人口增長和工業(yè)污染問題一直是制約平頂山市生態(tài)安全建設的主要因素，但是從2005年以后，由于平頂山市按照“布局更集中、產

33、業(yè)更集群、要素更集聚、資源更集約”的要求，大力建設生態(tài)園區(qū)、生態(tài)走廊、循環(huán)經濟工業(yè)園，全面發(fā)展循環(huán)經濟和生態(tài)城市建設，從而降低了壓力指數(shù)，緩解了環(huán)境壓力。但是工業(yè)用水量的增加使得城市人均水資源量逐漸減少，在下一步的發(fā)展中應該提高水資源的利用效率。</p><p>　　狀態(tài)指數(shù)總體上呈現(xiàn)上升趨勢，顯示了平頂山市自然資源和生態(tài)環(huán)境具有較高的承載力，豐富的資源為平頂山市生態(tài)安全提供了有力支持。生態(tài)城市建設使人居環(huán)境得到

34、改觀。人均公共綠地面積和建成區(qū)綠化覆蓋率、工業(yè)廢水排放達標率、工業(yè)粉塵回收率、固體廢棄物綜合利用率等指標一直呈增長態(tài)勢，說明平頂山市在這十年間，注意了經濟、社會、環(huán)境、生態(tài)的協(xié)調發(fā)展，從而維持了很好的發(fā)展狀態(tài)。</p><p>　　反應指數(shù)大致上呈現(xiàn)上升趨勢，但是前期較緩慢，在2005年以后上升速率加快，這充分反映了平頂山市所進行的資源優(yōu)化、環(huán)境保護、產業(yè)調整、經濟轉型對經濟社會發(fā)展起到了很好的作用。第三產業(yè)比重

35、的增加、全年環(huán)境質量優(yōu)良天數(shù)的增多、恩格爾系數(shù)的減小等都印證了這一點。但是原始數(shù)據(jù)看，CPI居高不下，各項指數(shù)的指標值保持在較高的水平，說明平頂山市在進一步提高生態(tài)安全水平上遇到了瓶頸，因此必須尋找更加有效的措施。</p><p><b>　　4 結論與對策</b></p><p>　　本文在對平頂山市自然、經濟、社會方面全面分析的基礎上，應用PSR模型，對平頂山市生

36、態(tài)安全現(xiàn)狀進行了分析評價。研究表明：平頂山市生態(tài)安全總體上處于上升趨勢。狀態(tài)指數(shù)在生態(tài)安全建設中貢獻較大，平頂山市豐富的自然資源和生態(tài)環(huán)境建設成果為此提供了保證；壓力指數(shù)由大變小，反應指數(shù)增長穩(wěn)定。當前平頂山市生態(tài)安全水平雖然呈現(xiàn)上升態(tài)勢，但上升趨勢變緩。這說明平頂山市需要加快生態(tài)安全建設的步伐，促進生態(tài)環(huán)境和社會經濟良性發(fā)展，將生態(tài)安全保持在一個較合理的水平。</p><p>　　在現(xiàn)有的生態(tài)安全環(huán)境承載力范圍

37、內，以建設環(huán)境友好型和資源節(jié)約型社會為契機，平頂山市應該加強城市生態(tài)安全研究，為未來的城市可持續(xù)發(fā)展提供依據(jù)。結合相關研究成果，提出一些建議：</p><p>　?、俎D變經濟發(fā)展方式，調整產業(yè)結構，發(fā)展新興產業(yè)。比如大力發(fā)展旅游業(yè)，開發(fā)旅游產業(yè)優(yōu)勢；注重工業(yè)生態(tài)園區(qū)的規(guī)劃建設，培育高精尖產業(yè)；加快公共服務產業(yè)的發(fā)展，促進就業(yè)等。</p><p>　?、诩哟蟓h(huán)境污染綜合治理。平頂山市應加強對

38、高污染企業(yè)的治理，推行清潔生產，發(fā)展循環(huán)經濟；加大環(huán)境治理投入，提高污染治理率；加大環(huán)保宣傳，工業(yè)污染和生活污染控制相結合。</p><p>　　③實施生態(tài)環(huán)境重建。注重低山丘陵水土流失的治理，采煤塌陷區(qū)的生態(tài)恢復，大力發(fā)展生態(tài)農業(yè)等。</p><p>　?、軆?yōu)化土地利用結構。保護耕地資源，提高土地利用率，治理廢棄土地，合理控制城市擴張等。</p><p>　?、莞?/p>

39、善城市環(huán)境，加大綠地公園的建設。比如加大住宅區(qū)綠地、健身場所綠地的建設。當前，城市生活壓力增大，城市生態(tài)環(huán)境又得不到根本改善，遠途旅游不能滿足城市居民休憩的需求，城市郊區(qū)短距離旅游需求巨大。平頂山市周邊有豐富的丘陵景觀，可以建設環(huán)城市游憩帶。</p><p>　?、藿ㄔO和諧城市、生態(tài)城市，提高城市宜居性。完善基礎設施和社會保障體系，加強公共交通和生活設施的建設，提升商貿服務業(yè)水平，優(yōu)化城市空間結構，改善人居環(huán)境，

40、建設宜居城市。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 肖篤寧,陳文波等.論生態(tài)安全的基本概念和研究內容[J].應用生態(tài)學,2002,13(3):354～358.</p><p>　　[2] 姜啟源,謝金星,葉俊.數(shù)學模型(第三版)[M].北京:高等教育出版社.2008 .</p><p&g

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47、安全評價指標體系與評價法研究[J].北京師范大學學報(自然科學版),2004,40(5):705～710.</p><p>　　[19] 曹慧,胡鋒,李輝信.南京市城市生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)展評價研究[J].生態(tài)學報,2002,22(5):787～792.</p><p>　　[20] 吳瓊,王如松,李宏卿.生態(tài)城市指標體系與評價法[J].生態(tài)學報,2005,25(8):2090～2095.<

48、;/p><p>　　[21] 吳克寧,關小克,馮新偉等.基于模型的鄭州市生態(tài)安全質量灰色預警[J].河南農業(yè)科學,2007(6):83-89.</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　四年的大學生活轉瞬即逝，在畢業(yè)論文付梓之際，我在此向三年來所有關心、支持、幫助和愛護我的老師、同學及家人表示深深的感謝。</p>

49、<p>　　本文是在指導老師xx副教授的悉心指導下完成的，從論文的選題、開題設計、數(shù)據(jù)的收集和處理直至成文，每一個環(huán)節(jié)都滲透著指導老師的心血和辛勤的汗水。在論文完成之際，謹向她致以最衷心的感謝和崇高的敬意。在對我的論文指導中，xx老師給予了啟發(fā)和指導，培養(yǎng)了我獨立思考問題、解決問題的能力，這將使我以后的學習和工作受益匪淺。在論文完成之際，再次向xx老師表達我最誠摯的敬意和最衷心的感謝。</p><p>

50、;　　感謝在大學學習期間的各位任課老師，是你們淵博的知識搭起了本論文的寫作骨架，也是你們傳授的知識使學生得以順利完成論文的設計和撰寫.感謝環(huán)境與地理科學系和圖書館部分老師所給予的關心和幫助，你們是學生安心學習、工作的大后方。在此，特別地感謝您們！</p><p>　　由衷地感謝我的家人，正是有了他們的關愛和理解，我才能順利的完成學業(yè)。他們給予我的無私而真摯的愛，我將會永遠銘記在心！大學畢業(yè)是人生一個階段的結束，但