石家庄市生态安全动态变化趋势及预警机制研究

在国内外已有的研究基础上,从压力—状态—响应3个方面构建了石家庄市生态安全预警评价指标体系,并基于模糊数学模型,结合EXCEL程序,建立了生态安全预警评价计算模型(FE模型)。利用所构建的指标体系及FE模型,从时间尺度上(1999—2020年)对石家庄市的生态安全预警状态进行了定量评估和动态趋势分析。结果表明,石家庄市生态安全预警综合指数从1999年的7.367(中警)降低到2008年的5.769(轻警),生态安全整体水平呈逐年上升趋势,2010,2015,2020年石家庄市的生态安全预警综合指数分别为5.324,4.959,4.742,未来近10年(2010—2020年)石家庄市的生态安全预警状态从一般逐渐过度到良好。     

基于组合模型的煤炭城市生态安全预警研究——以焦作市为例

从城市复合生态系统视角出发,构建具有煤炭资源型城市特色的压力-状态-响应(PSR)和自然-社会-经济(NES)评价模型相融合的复合指标体系。在差异系数法组合权重的基础上,借助MATLAB软件,应用等维新息灰色神经网络(DGM-RBF)动态组合预警模型,对焦作市生态安全动态演变进行预警分析。结果表明:焦作市2000—2022年生态安全指数呈稳定上升的趋势,安全警度由"巨警"下降为"轻警"。压力、状态、响应3个子系统生态安全指数呈波浪式上升的趋势,安全警度由"巨警"或"重警"下降为"轻警"。自然、经济、社会三大影响因素中,经济因素安全指数上升比较平稳,警情由巨警逐步过渡到无警状态;自然和社会因素安全指数上升波动较大,且在2015年后的个别年份出现了负向演化和迅速恶化的趋势。焦作市未来5年内生态安全仍处于轻警状态。     

基于RBF的湖南省土地生态安全动态预警

基于1996-2010 年湖南省土地生态安全的相关数据, 从压力、状态、响应3 方面构建湖南省土地生态安全预警指标体系, 运用RBF模型对2011-2015 年湖南省土地生态安全演变趋势进行预测, 并结合预警指数和警度标准对1996-2015 年湖南省土地生态安全警情状况进行分析, 结果表明:① RBF模型有较高的模拟精度, 能够较好地拟合2011-2015 年湖南省土地生态安全各系统的发展趋势。② 就各子系统的安全警度而言, 1996-2010 年湖南省土地生态安全的压力和状态系统的警度呈波动上升趋势, 响应系统的警度呈下降趋势, 2011-2015 年, 压力系统将逐步由“中警”(黄灯) 转变为“重警”(橙灯), 状态系统将处于“中警”(黄灯) 状态, 响应系统将处于“无警”(绿灯) 状态。③ 总体而言, 1996-2010 年, 湖南省土地生态安全警度呈略有下降态势, 2011-2015 年, 预警指数将处于0.42 左右, 警度将处于“中警”(黄灯) 状态。④ 影响湖南省土地生态安全的主要因素包括农业经济比重、建设占用耕地面积量、自然灾害受灾面积比重、人均建设用地面积、第三产业比重、自然保护区面积比重等, 是今后调控的重点。     

西北诸河流域土地利用变化及土地生态安全评估

运用ArcGIS空间分析,揭示了1990—2018年西北诸河流域土地利用动态变化特征,采用"压力-状态-响应"(Pressure-state-response,P-S-R)模型和熵权法对指标进行赋权,并分析了西北诸2.65%,土地利用变化剧烈。2000年后城乡建设用地年平均单一动态度为4.16%,增长速度最快。草地主要向沙地、耕地和其他未利用土地转出,流域荒漠区沙地和其他未利用土地之间转换稳定。(2)西北诸河流域土地生态安全评价指标体系中状态层权重最高,为0.4985,由指标权重排序可知,经济社会发展、湿地面积和人口增长是影响西北诸河流域土地生态安全评价的重要因素。(3)1990—2018年西北诸河流域土地生态安全指数呈递增趋势,1990—2014年基本处于不安全级,2015年后转变为较不安全级,西北诸河流域土地生态安全状况有所好转。本研究为西北诸河流域土地利用管理规划提供科学依据,为自然流域尺度的土地利用变化及土地生态安全性研究提供实例。     

基于惩罚型变权的农地生态安全预警评价——以新疆生产建设兵团为例

将变权理论引入土地生态安全预警研究,结合熵值分析法得到的静态权和预警指标值的动态发展趋势,构建了农地生态安全预警的惩罚型变权模型并进行了实证研究。惩罚型变权评价模型更符合农地生态安全预警的动态性要求,评价结果更接近实际。1982—2012年间,新疆生产建设兵团农地的生态安全呈现出先上升后下降的趋势,但总体上位于轻警区间。通过预测,在未来的5年间,其安全状况会较现状年有一定程度退化,有向中警区间延伸的趋势。     

中国碳酸锂经济安全预警研究

为深入研究碳酸锂经济安全,文章从资源禀赋、进口依赖、获取成本和地缘政治四个维度出发,构建了中国碳酸锂经济安全评价指标体系,运用常权和变权模型评估了2009—2020年中国碳酸锂经济安全状况,采用GM(1,1)模型及BP神经网络模型对2021—2035年中国碳酸锂经济安全进行预警研究。结果表明：1.进口集中度、对外依存度及运输风险是影响碳酸锂经济安全的主要因素;2.2009—2020年中国碳酸锂经济安全总体呈下降趋势,安全等级由黄色—基本安全等级波动下降至橙色—不安全等级,资源禀赋和进口依赖是导致碳酸锂安全等级较低的主要原因;3.2021—2035年中国碳酸锂经济安全评分不断下降,除2021年和2026年处于黄色—基本安全等级外,其余年份均处于橙色—不安全等级。     

浙江省旅游生态安全的时空格局及障碍因子

以浙江省为案例地,构建了基于PSR-EES模型的旅游生态安全评价指标体系,运用改进的TOPSIS法对其2000~2012年旅游生态安全进行了动态评估,并使用生态安全等级动态度模型、马尔可夫链模型、灰色关联度模型对其时空格局和障碍因子进行了分析。结果表明：① 2000~2012年,浙江省旅游生态安全指数由0.399增加至0.628,安全等级从敏感等级上升至一般安全等级;② 浙江省旅游生态安全风险等级和敏感等级的城市数量减少,而临界安全和一般安全等级的城市数量增加,且旅游生态安全等级存在跳跃式转移;③ 浙江省旅游生态安全主要障碍因子为游客数量增长率、旅游收入增长率、环保投入占GDP比重和森林覆盖率。     

基于潜力—约束和SLEUTH模型松散耦合的南京城市扩展模拟北大核心CSCDCSSCI

将潜力—约束与SLEUTH模型进行松散耦合,在建设用地适宜性评价的基础上,将不同生态安全格局情景融入SLEUTH模型的排除图层,对研究区2013-2040年的城市用地空间扩展进行多情景模拟。研究表明:(1)两个模型的松散耦合能够有效提高像元尺度上模型校正的精度。(2)用地扩展在以"边缘增长"和"填充增长"为主的同时,在城市外围形成了较为明显的"跳跃式"发展,表明模型的松散耦合能够更好地捕捉城市发展政策所导致的新城市增长中心。(3)三种生态安全格局情景方案的城市用地模拟结果均呈增长趋势,但高生态安全格局情景的新增城市用地面积和增长率均最小,表明将生态敏感性作为城市发展的约束图层,能够有效保护研究区的自然生态空间,大幅降低生态安全风险。     

基于潜力—约束和SLEUTH模型松散耦合的南京城市扩展模拟

将潜力—约束与SLEUTH模型进行松散耦合,在建设用地适宜性评价的基础上,将不同生态安全格局情景融入SLEUTH模型的排除图层,对研究区2013-2040年的城市用地空间扩展进行多情景模拟。研究表明:(1)两个模型的松散耦合能够有效提高像元尺度上模型校正的精度。(2)用地扩展在以"边缘增长"和"填充增长"为主的同时,在城市外围形成了较为明显的"跳跃式"发展,表明模型的松散耦合能够更好地捕捉城市发展政策所导致的新城市增长中心。(3)三种生态安全格局情景方案的城市用地模拟结果均呈增长趋势,但高生态安全格局情景的新增城市用地面积和增长率均最小,表明将生态敏感性作为城市发展的约束图层,能够有效保护研究区的自然生态空间,大幅降低生态安全风险。     

基于熵权TOPSIS法的内江市耕地生态安全评价及障碍因子诊断

以位于四川盆地丘陵区的内江市为例,在界定耕地生态安全内涵的基础上,构建了基于PSR模型的评价指标体系,采用熵权TOPSIS法和障碍度模型,对内江市耕地生态安全进行了评价。研究结果表明:(1)2004~2014年内江是耕地生态安全水平总体不断提高,综合指数从0.209 7增加到了0.788 5,安全等级经历了"风险级—比较安全级"的演变历程;(2)压力指数总体上呈阶段下降趋势,状态指数和响应指数总体上呈现上升趋势;(3)2004~2014年除系统压力障碍度呈"S"型曲线上升外,系统状态以及系统响应的障碍度都呈下降的趋势。且从长远来看,系统压力是影响耕地生态安全的首要因素;(4)影响耕地生态安全的主要障碍因子包括农村财政支出、单位耕地面积化肥施用量、第一产业占GDP比重、农民人均纯收入等。     

泸沽湖景区生态安全评价

以生态安全理论为基础,探讨了旅游地生态安全评价的理论和方法。运用压力-状态-响应（P—S—R）指标体系模型对泸沽湖景区1996-2005年生态安全评价表明,景区生态安全度较高。其中1996～2001年泸沽湖区处于比较安全状态,2002-2005年处于安全状态,10年间泸沽湖景区生态安全度呈上升趋势。水环境问题、旅游用地及游客量增长率是泸沽湖景区生态安全度主要的限制因子,并提出了加强水环境治理、提高生态环境质量、发展生态旅游、加大生态环境建设力度和加强生态环境监测的生态安全建设方案。     

中国海洋生态安全时空分异及演化趋势研究

基于2006—2016年统计数据,以中国11个沿海地区为例,构建了中国海洋生态安全评价指标体系,评价了中国海洋生态安全时空分异的状况,基于标准差椭圆分析了中国海洋生态安全格局重心转移的状况,最后运用Hurst指数进行了中国海洋生态安全演化趋势的研究。结果显示：在2006—2016年,中国海洋生态安全状况总体呈上升的趋势,海洋生态安全指数均值逐年增加,由0.346 2增加到0.421 0,增长率为21.6%。中国海洋生态安全整体具有阶段性。中国海洋生态安全区域差异呈现逐年扩大的趋势。在空间格局上,中国海洋生态安全整体状况良好,且大致呈现出“以上海为中心南北对称”的空间分布特征。中国海洋生态安全重心变化幅度较小,基本在31°10′N附近南北偏移,呈现以上海为重心的南北偏移,北移的趋势较南移相对明显。在演化趋势上,中国海洋生态安全以很弱的反持续性为主,Hurst指数总体位于?2~2等级,整体变化幅度相对较小,演化趋势呈现空间上的不均衡特征。     

贵州省土地利用及其生态系统服务价值与灰色预测

以贵州省1996-2008 年土地利用变更调查数据为基础, 采用生态系统服务价值评估模型、敏感性指数和灰色预测模型, 对土地利用变化引起的生态系统服务价值的变化进行了估算, 对区域土地利用构成和生态系统服务价值进行了灰色预测。结果表明:贵州省近13 年来, 耕地、牧草地和未利用土地面积均呈现减少的趋势, 而林地、园地、建设用地和水域面积呈增加趋势;贵州省2008 年的生态系统服务总价值比1996 年增加了59.08 亿元, 变化率为3.01%;贵州西北地区的生态系统服务总价值的变化率较贵州东南地区显著;敏感性分析表明采用的生态价值系数是合理的, 研究区内的生态系统服务价值缺乏弹性;利用灰色GM(1,1)模型对贵州省2015 年和2020 年的土地利用构成和生态系统服务价值进行预测, 未来10 年贵州呈现林地、建设用地持续增加、耕地持续减少的趋势;2015 和2020 年土地利用结构信息熵分别为1.4320 和1.4331, 表明土地利用结构逐渐趋于均衡, 2020 年区域生态资产增加到2119.03 亿元。     

基于格网GIS的关中地区生态安全研究

选择城市化进程不断加快的陕西关中地区为研究区,依据"压力-状态-响应"模型建立了格网化区域生态安全评价体系,在格网GIS技术的支持下,对评价体系中各指标进行1 km×1 km尺度下的网格化表达,运用基于栅格数据的空间叠加方法实现生态安全模型评价,得到格网化关中地区1990年、2000年和2007年生态安全指数空间数据,在此基础上结合关中地区实际,定性与定量相结合地确定了生态安全评价等级划分阈值。对计算结果进行分析,总结出1990~2007年间关中地区生态安全特点有三,一是总体呈现出生态安全状况逐渐转好态势,但仍处于不安全状态;二是区域内生态安全变化存在明显差异;三是不同年份生态安全影响因素有所差别。研究结果表明,格网GIS用于研究生态安全能更好地反映其内部差异,优于传统研究方法。     

东北农牧交错带景观生态安全格局构建及预警研究——以吉林省通榆县为例

东北农牧交错带是典型的生态脆弱区,以吉林省通榆县为研究区域,基于RS和GIS技术,采用最小累积阻力模型构建通榆县1986年、2000年和2008年景观生态安全格局,基于2008年的景观安全格局进行风险预警分析。结果表明:1)由于景观格局的变化,研究区安全核心区的面积略有扩大,安全缓冲区面积在减少,安全外围区面积在增加;2)研究区的景观格局阻力值呈两极分化趋势,生态高风险重点预警区域主要集中在通榆县中东部,应优先考虑开展生态恢复治理。     

产业结构生态预警研究——以甘肃省为例

区域产业的发展及其组合类型、强度的变化都将对生态环境产生强烈的胁迫。有关经济、环境预警的基本方法引入产业结构生态预警研究中,建立了产业结构生态预警的指标体系及预警模型,并以甘肃省为例进行了产业结构生态效应的景气预警和景兆预警评价。研究发现,1996- 2004年间,有2/3年份的产业结构生态效应处于巨警状态;2005-2009年间,所有年份的产业结构生态效应都处于重警状态。     

左江上游流域景观生态风险评价

以1990年和2008年左江上游流域的土地利用数据和数字高程模型为基础,以景观干扰度、景观脆弱度为主要评价指标,构建景观生态风险评价模型,对研究区景观生态风险的时空变化特征进行评估分析。研究表明:(1)伴随着流域开发活动的加强,1990―2008年18年间,左江上游流域景观格局变化的主要特征为耕地景观显著增加,其面积比例由1990年的20.54%增加至2008年的27.59%;草地景观显著减少,其面积比例由1990的12.66%减少至2008年的3.29%;(2)受地质?地貌格局控制,流域景观生态风险的空间格局存在较大差异,峰丛洼地区?河谷平原和台地区农业景观生态风险较高,而丘陵山区的森林景观生态风险较低;(3)流域内景观生态风险水平正在逐渐增高,中、高和极高等级风险区面积分别增加9.15%、2.08%和2.15%,生态安全格局呈现显著的破碎化趋势,区域人类活动是影响景观生态风险加重和扩散的主要原因。     

吉林省湿地生态安全评价

利用随机森林算法对吉林省湿地保护区进行了湿地遥感分类,构建了景观指数与"压力-状态-响应"模型综合评价体系,对吉林省2015-2017年18个湿地自然保护区和湿地公园进行了生态安全评价。结果表明:(1)18个自然保护区中范围最大的是松花江三湖湿地,湿地面积最大的为查干湖湿地,8个保护区湿地面积减少,其中吉林圆池湿地退化最严重,龙沼湿地退化面积最大;(2)景观指数显示,吉林省近3年内18个湿地保护区中只有5个出现了景观破碎化现象;(3)PSR模型综合评价结果表明:吉林省大部分自然保护区(14/18)处于相对安全的等级,但处于该等级的下限。月亮湖湿地、雁鸣湖自然保护区、圆池湿地保护区和长春北湖国家湿地公园处于生态安全预警状态。     

基于土地利用变化的景洪市生态风险评价

选取云南省景洪市2009年、2013年和2017年全国土地变更调查数据,基于土地利用生态风险指数构建生态风险模型,综合利用土地利用转移矩阵法、空间自相关分析法、地统计学分析法等方法,研究景洪市土地利用变化特征以及生态风险演变规律。结果表明:(1)2009～2017年研究区内土地利用类型主要是林地和耕地,且土地利用结构变化显著,耕地面积减少,建设用地增加。(2)研究区莫兰指数分别为0.801 0、0.805 1、0.806 4。生态风险"高—高"聚集区大面积分布在景洪市南部地区,生态风险"低—低"聚集区大面积分布在景洪市北部地区。(3)2009以来景洪市生态风险整体呈下降趋势,但各类风险转化显著,除中风险区面积减少之外,其余风险区面积逐渐增大。景洪市生态风险总体呈现出减弱的趋势,生态安全状况良好。     

基于正态云模型的吉林省耕地生态安全诊断

耕地生态安全评价中传统评价方法无法兼顾评价指标和评价结果存在模糊性和随机性,为了弥补此缺陷,将人工智能的正态云模型引入耕地生态安全评价中。借助正态云模型、熵值赋权法、实证研究法,基于Matlab 7. 1软件平台,构建吉林省耕地生态安全诊断PSR-EES框架体系,对2000—2016年吉林省耕地生态安全状况进行综合诊断。结果表明:(1)研究期内,吉林省耕地生态安全状况经历了"临界安全—较安全—临界安全—安全"的演化过程,整体呈趋好态势;(2)单一指标演化发展中,状态层和响应层多数指标优化趋势明显,压力层指标恶化较快。正态云模型实现了评价指标向耕地生态安全等级的不确定性映射,兼顾了评价指标和评价结果存在的随机性和模糊性,使评价结果更具客观性,适用于耕地生态安全评价。