论文摘要
国家设立平潭岛综合实验区为其注入快速开发建设的活力,规划了建造生态宜居海岛城市的宏伟蓝图,架起了两岸社会经济文化交流的桥梁,为实现海岛建设与生态环境相互协调,本文对海岛的生态环境进行了动态评估,评价了平潭岛的生态安全动态状况、生态承载力动态状况和土地利用类型动态状况,并进行相应驱动力分析和未来十年的状态预测。为提高评价的客观性与准确性,相互弥补各个评价模型方法的优缺点,筛选运用综合指数法、主成分投影法、灰色关联法、模糊综合评判法分别对平潭岛的生态安全状况进行动态评价,得到的结果基本一致,并且通过线性拟合的预测方法发现未来十年平潭岛生态环境状况不断优化。依据国内外的研究成果与平潭岛的实际情况筛选出70个评价因子,并将熵权法与层次分析法结合确定权重,运用综合指数法对平潭岛2001年,2005年-2011年的生态安全度的计算发现平潭岛生态安全状态整体上呈现上升趋势,尤其是2010-2011年最明显,达到良好级别,其主要原因是随着海岛开发建设,带动了社会经济的快速发展,政府部门针对不断增长的压力,大力作出响应投入,响应大于压力是平潭岛生态状况不断优化的最关键因素;通过主成分分析法与通径分析法发现社会经济因子是影响平潭岛生态安全态势变化的关键。通过主成分投影法进行评价的结果来看,评价年份中平潭岛生态系统健康程度显著提高,未来环境状况不断优化,平潭岛正在朝着生态海岛城市不断跨进;按照新熵权权重大小排序进行驱动力分析发现卫生社会保障投资占GDP比例、全年造林面积等响应因子对平潭岛的生态环境起到重大影响,这也解释并印证了为什么平潭岛在开发的同时环境质量却不断优化。通过关联系数平均值法和赋权法得到的灰色关联度,发现平潭岛生态安全状态总体上呈上升趋势,环境质量不断优化;按照灰色关联权重排序进行驱动力分析发现对平潭岛生态环境质量状况起到关键影响的驱动力是社会消费品零售总额增长率、大气污染指数、城镇登记失业率、水产品总产量四个状态因子,城市生活垃圾无害化处理率、全岛绿化率两个响应因子,城工业总产值增长率、接待旅游人次两个驱动力因子。使用筛选出的34个评价指标,采用模糊识别理论构建平潭岛生态安全评价模型。文中仅给出了二级评价模型,第二层次运用熵权法与灰色关联法的组合权重作为评价指标的权重,第一层次运用层次分析法确定权重,比较客观的展示了指标相对重要程度,评价结果具有一定的科学性和客观性。通过计算发现平潭岛生态安全状态呈现不断上升趋势,2010年之前处在一般与较好之间,2010年之后达到较好与好之间,未来10年中其生态环境将不断提高;依靠单因综合贡献指数进行的驱动力分析结果可以发现,2008年之前,状态因子与影响因子是其生态环境状态的主要驱动力,而2010年之后响应因子变为主要的驱动力,主要原因是在加快海岛开发建设的同时,稳步推进生态城市建设,加快科技创新能力建设,提高生态城市科学技术水平,加快城市经济结构转型,提高城市经济效率和加大社会公共投入,促进城市社会、经济和自然生态系统的全面协调发展。运用生态足迹法计算了平潭岛的生态承载力状况的基础上发现海岛快速开发建设的同时依然保持了稳中有升的生态盈余、生态系统发展能力;随着生态压力状况的稳中下降、生态安全状况和生态足迹多样性指数稳步提升;通过相关系数法分析发现气温降水日照这个三个自然驱动力因子对海岛生态承载力影响不大,而社会经济驱动力因子中水体质量达标率与耕地年均损失率对其影响较大;运用运用指数平滑法与线性拟合法分别对这七个指标未来十年的状况进行了预测,发现平潭岛的生态环境状况总体上在稳定趋势中不断优化提高,正朝着生态海岛宜居城市的目标不断前行。通过对平潭岛土地利用数量与开发程度的分析发现海岛各个土地利用类型数量变化总体平稳,开发程度也稳中有升;设立海岛综合实验区,进入海岛加速建设期后城镇村建设用地和交通运输用地动态变化上升;土地利用变化强度、土地垦殖率以及土地利用多样性也不断提高;通过相对系数法分析海岛各个土地利用类型变化的驱动力发现社会消费品零售总额增长率、单位耕地粮食产量、土地开发面积增长率、人均森林面积是其各个土地利用类型变化的主要社会经济因子;而与自然因子不相关。通过对平潭岛生态安全动态评价、生态承载力与土地利用分析,促使生态环境建设与土地利用相协调,经济发展与资源环境相协调,为区域生态安全预警、土地利用规划和经济环境生态协调发展提供科学依据。
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摘要ABSTRACT1 引言1.1 国内外主要生态安全评价指标模型框架研究概况1.1.1 单一因子评价指标1.1.2 多因子大综合评价指标体系1.1.2.1 PSR及其扩展修正模型框架1.1.2.2 其他模型框架指标体系1.2 国内外主要生态安全评价方法研究概况1.2.1 单因子指数法评价1.2.2 多因子指数综合评价法1.2.2.1 数学模型法1.2.2.2 生态模型法1.2.2.3 生态承载力分析法1.3 研究内容1.4 研究意义1.5 研究技术路线2 研究区概况2.1 研究区自然地理2.1.1 地理位置2.1.2 地质地貌2.1.3 气候2.1.4 水文2.2 研究区社会经济概况2.2.1 建置沿革2.2.2 经济社会2.2.3 旅游资源3 研究方法3.1 基于综合指数法平潭岛生态安全动态评价及驱动力分析3.1.1 数据来源及处理3.1.2 构建生态安全评价指标体系框架3.1.3 评价指标标准化处理3.1.4 评价指标权重的确定3.1.4.1 熵权法确定权重3.1.4.2 层次分析法确定权重3.1.5 安全阈值的确定及生态安全等级划分3.1.6 生态安全综合指数计算3.1.7 生态安全驱动力分析方法3.1.7.1 主成分分析法3.1.7.2 通径分析法3.2 基于主成分投影法平潭岛生态安全动态评价及驱动力分析3.2.1 数据来源及处理3.2.2 基本原理与步骤3.3 基于灰色关联法平潭岛生态安全动态评价及驱动力分析3.3.1 数据来源及处理3.3.2 基本原理与步骤3.3.2.1 参考数列的计算3.3.2.2 关联系数的计算3.4 基于模糊综合评判法平潭岛生态安全动态评价及驱动力分析3.4.1 数据来源及处理3.4.2 基本原理与步骤3.5 平潭岛生态系统承载力动态趋势及驱动力分析3.5.1 数据来源及处理3.5.1.1 均衡因子的确定3.5.1.2 产量因子的确定3.5.2 基本原理与步骤3.5.2.1 生态承载力的计算步骤3.5.2.2 生态足迹的计算公式3.5.2.2.1 生物资料消费模型3.5.2.2.2 能源资料消费模型3.5.2.2.3 生态盈余或生态赤字的计算公式3.5.2.2.4 区域生态压力指数模型3.5.2.2.5 区域生态安全指数模型3.6 平潭岛土地利用类型变化及驱动力分析4 结果与分析4.1 基于综合指数法平潭岛生态安全动态评价及驱动力分析4.1.1 计算各个评价指标相关权重4.1.2 各个年份的生态安全因子值和生态安全指数值4.1.3 生态安全度变化的相关因子分析4.1.4 驱动力计算及结果分析4.1.4.1 平潭岛生态安全动态变化的主成分分析4.1.4.2 平潭岛生态安全动态变化的通径分析4.1.5 平潭岛生态安全度预测4.2 基于主成分投影法平潭岛生态安全动态评价及驱动力分析4.2.1 投影值的计算4.2.2 驱动力分析4.2.3 投影值预测4.3 基于灰色关联法平潭岛生态安全动态评价及驱动力分析4.3.1 采用关联系数平均值法计算灰色关联度4.3.2 采用赋权法计算灰色关联度4.3.2.1 基于变异系数法求权重4.3.2.2 赋权后关联系数及关联度表4.3.2.3 基于以上两种方法的灰色关联度平均值4.3.3 各年份关联度排序4.3.4 驱动力分析4.3.5 关联度预测4.4 基于模糊综合评判法平潭岛生态安全动态评价及驱动力分析4.4.1 计算隶属度评判集4.4.2 将评判集数量化4.4.2.1 按照加权平均法作出评判结论4.4.2.2 采用加权线性和法4.4.3 其余年份模糊评判集4.4.4 将评判集数量化4.4.4.1 按照加权平均法作出评判结论4.4.4.2 按照采用加权线性和法作出评判结论4.4.5 驱动力分析4.4.6 隶属度预测4.5 平潭岛生态系统承载力动态趋势及驱动力分析4.5.1 平潭岛生态承载力动态趋势与分析4.5.2 平潭岛生态足迹的动态趋势与分析4.5.2.1 生物资源消费需求4.5.2.2 能源消费需求4.5.2.3 生态足迹总需求4.5.3 生态盈余、生态压力指数、生态安全指数4.5.4 可持续能力分析4.5.5 生态承载力动态趋势的驱动力分析4.5.5.1 自然驱动力分析4.5.5.2 社会经济驱动力分析4.5.6 生态足迹和生态承载力动态趋势预测4.5.6.1 运用指数平滑法预测4.5.6.2 运用线性拟合法预测4.6 平潭岛土地利用类型变化及驱动力分析4.6.1 土地利用的数量变化分析4.6.1.1 土地利用数量变化幅度4.6.1.2 土地利用数量动态变化度分析4.6.1.2.1 单一土地利用类型的动态度4.6.1.2.2 综合土地利用动态度4.6.2 土地利用的程度变化分析4.6.2.1 土地利用程度综合指数分析4.6.2.2 土地利用变化值分析4.6.2.3 土地利用变化率分析4.6.2.4 土地利用变化强度4.6.2.5 土地垦殖率分析4.6.2.6 土地利用多样性指数分析4.6.3 土地利用变化的驱动力分析5 结论与讨论5.1 四种评价方法的优劣5.2 四种评价方法对生态安全评价结果5.3 平潭岛生态承载力与土地利用概况5.4 建议参考文献附表1:标准化处理致谢
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