基于GIS和RBF的城郊区生态安全评价及变化趋势预测——以成都市龙泉驿区为例

以成都市龙泉驿区为研究区,基于PSR模型构建区域生态安全评价指标体系,在GIS空间分析方法中嵌入综合评价指数模型,对2000-2014年研究区生态安全空间状况进行评价,在此基础上集成RBF神经网络和克里格插值法,提出一种生态安全空间变化预测方法,对2015-2028年研究区生态安全空间变化进行预测。结果表明:2000-2014年,研究区生态安全状况呈现恶化态势,整个区域主要处于风险、敏感、良好3种生态安全状态,大部分区域生态安全水平较低;2015-2028年,敏感安全水平以下区域占比多年均值上升至62.45%,区域生态安全严峻形势不会得到根本转变,良好生态安全高等级区和风险生态安全低等级区将大幅缩减,绝大部分地区将处于敏感生态安全状态,未能摆脱生态安全威胁困境。RBF神经网络生态安全综合指数预测平均绝对误差和误差均方根多年均值小于0.05,较好地实现了研究区生态安全变化预测。     

2000—2009年重庆市土地资源生态安全评价及趋势分析

针对重庆市土地资源的特点及问题,在国内关于区域土地生态安全研究成果的基础上,基于压力-状态-响应框架模型,构建了一套土地资源生态安全评价指标体系,采用熵权赋权法确定指标权重,运用土地资源生态安全综合模型对该区域2000—2009年的土地生态安全综合指数进行了计算。结果表明,区域土地生态安全综合指数由2000年的0.160升高至2009年的0.695,2000年土地生态安全属于敏感级,2009年则进入良好级,整体生态安全状态呈好转趋势,但土地所受的生态压力整体上有所加大。土地生态安全状况的改善主要依赖于对土地生态环境的治理,现阶段土地的生态压力依然严峻。对2000—2009年的土地生态安全变化进行趋势拟合,显示土地生态安全综合状况已进入快速改善阶段。     

基于熵权系数和集对分析法的土地生态安全评价——以河北省为例

土地生态安全是当前区域可持续发展研究的重要领域和热点问题。研究土地生态安全对实现土地合理利用具有重要的理论和现实意义。构建了土地生态安全评价指标体系,鉴于土地生态安全评价的模糊性和不确定性,将集对分析理论和熵权法相结合构建土地生态安全评价模型,并根据模型对河北省2003—2010年的土地生态安全状况进行了评价。总体上看,2005—2008年间土地生态安全状况出现了一定的反复,但是2009年之后出现了好转。河北省的土地生态安全状况总体上不容乐观,有待于进一步改善。     

矿粮复合区土地生态安全评价——以焦作市为例

应用PSR模型构建焦作市矿粮复合区土地生态安全评价指标体系,通过AHP法与熵权法相结合确定24个评价指标的权重,对其2006-2010年的土地生态安全状况进行动态评价与分析,旨在揭示该区域近年来的土地生态安全状况,提出实现其土地可持续利用的建议。结果表明：其土地生态安全综合指数总体呈现先短期轻微下降后又逐年回升的趋势;5 a内其安全水平先后经历了较不安全、临界安全、较安全3个等级;状态与响应指标与土地生态安全状况的相关性密切,对环境胁迫的恢复力起重要作用,且在维护和改善土地生态安全状况上的作用不断增强;植被因素对土地生态安全的正作用最明显,生态用地比例等4项指标在土地生态安全评价中的地位相对较重要;主控生态安全的因子越多,生态状况越好;未来3 a,其生态状况有继续提升的趋势。实现土地可持续利用须从不同方面通过多种手段进行。该研究为实现区域农业生产和工矿建设等经济活动与土地资源和生态环境保护之间的协调发展提供决策依据。     

基于熵权物元模型的土地生态安全评价——重庆市江津区实证

土地生态安全评价是区域生态文明建设以及维护区域生态安全与社会经济可持续发展的基础工作,近年来受到广泛关注。通过构建基于熵权物元模型的土地生态安全评价体系,并以重庆市江津区为案例开展实证研究。结果表明：（1） 江津区土地生态安全形式总体好转,但土地生态安全整体情况较差,还需要进行大力整治。（2） 江津区各乡镇土地生态安全等级具有明显的区域差异性。（3） 重点对土地生态安全状况差的区域进行整改,土地生态安全高的区域需继续保持生态优先的政策导向是下一步政府工作的重点。     

基于格网GIS的喀斯特生态安全研究——以贵州花江石漠化综合治理示范区为例

喀斯特生态安全评价及其空间格局研究是科学分析喀斯特生态系统安全状况和对石漠化综合治理效果作出客观评价的基础.通过分析喀斯特生态安全的概念,基于驱动力-压力-状态-影响-响应(DPSIR)模型,初步形成喀斯特生态安全评价概念框架,建立了喀斯特生态安全评价指标体系和生态安全度标准.在格网GIS技术的支持下,对评价体系中各指标进行5m×5m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喀斯特生态安全模型评价,得到格网化花江示范区的生态安全度空间数据.研究发现示范区整体生态状况呈现出逐步好转的趋势,石漠化综合治理取得了一定成效,但整体仍处于警戒状态,此外人类活动对喀斯特生态安全的影响正在进一步加深.     

区域生态安全评价的熵组合权重属性识别模型

为合理地确定区域生态安全评价的指标权重,提出把指标的权重结构分为反映评价指标不同属性对生态安全等级的影响程度的主观权重,和反映各区域评价指标样本值差异信息对生态安全等级的影响程度的客观权重,可分别采用层次分析法和熵权法确定这些权重,再用最小相对信息熵原理把它们综合为组合权重;为体现单指标评价过程中的评价作用,提出用属性识别模型进行单指标评价的新思路;对组合权重值和单指标评价值进行相乘并累加,建立了区域生态安全评价的熵组合权重属性识别模型(AR-CWE)。结果说明:用AR-CWE既可利用指标中的专家主观经验信息,又可挖掘各区域评价指标样本值的客观差异信息,权重信息利用全面,评价结果合理,方法通用,在安全系统综合评价中具有一定的应用价值。     

基于生态足迹的中亚区域生态安全评价

利用生态足迹理论与方法,运用生态足迹压力指数模型,对中亚不同区域的生态安全进行了评价。分别测算中亚四国的人均与区域总生态足迹、生态承载力、生态赤字和生态足迹压力指数。最后按照生态足迹压力指数来评价中亚各国生态安全状态。评价结果如下:(1)吉尔吉斯坦14年平均生态赤字为0.0900ha/capita;平均生态足迹压力指数为0.9388,处于稍不安全状态。(2)土库曼斯坦的多年平均生态赤字为0.3303 ha/capita;平均生态足迹压力指数为1.1327;哈萨克斯坦的多年平均生态赤字为0.8379 ha/capita,平均生态足迹压力指数为1.2320,都处于较不安全状态 。(3)乌兹别克斯坦的区域总承载力由1994年的28807119ha下降到2005年的28527138ha,而区域总生态足迹有所增加,即从44598092ha增加到51761368ha;多年平均生态赤字为0.8181 ha/capita;平均生态足迹压力指数为1.7540,处于相对很不安全状态。根据计算结果,中亚4国的多年平均生态安全都处于不安全状态,但不安全程度有所差别,吉尔吉斯坦的生态安全处于相对较好状态,其次为土库曼斯坦,哈萨克斯坦;乌兹别克斯坦的生态安全相对其他中亚国家而言处于相对很不安全状态。     

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。     

基于PSR-TOPSIS模型的闽侯县生态安全动态评价

生态安全是区域可持续发展的基础保障,是生态建设的核心内容．闽侯县是福州城市扩展的重点区域,亦是福建省会福州生态安全的关键保障区域．本研究运用PSR（“压力-状态-响应”）框架模型构建区域生态安全评价指标体系,选择多目标决策方法熵权“TOPSIS法”（逼近于理想值的排序方法）评价闽侯县2005-2010年的生态安全动态变化特征．结果显示2005-2010年闽侯县生态安全平均水平处于预警状态,闽侯县亟待改变区域发展模式,增强内涵发展刻不容缓;研究发现生态安全等级水平为生态压力-状态-响应的综合作用,生态系统状态与生态安全水平密切相关,而生态压力和生态响应对生态安全水平起着系统动态调节作用．     

乌鲁木齐市土地生态安全综合评价

土地生态环境是人类生产生活的重要场所,其安全状况与人类社会的可持续发展息息相关。通过选取干旱区城市乌鲁木齐市为研究对象,针对乌鲁木齐市2017年土地生态环境现状,应用生态系统服务价值(ESV)评估、景观生态安全指数(LES)、压力-状态-响应(PSR)模型共同构建乌鲁木齐市土地生态安全评价体系。结果表明:(1)2017年乌鲁木齐市ESV为220.70×108元,97.48%的区域为中低ESV区域,ESV最重要的贡献来源是林草地,最主要的贡献区域是乌鲁木齐县和达坂城区,不同区域ESV差异明显。(2)乌鲁木齐市具备典型的干旱区城市景观特征,景观整体分布相对协调,但具备生态优势的景观分布还较少。景观生态安全(LES)指数从空间上表现为“西低东高”,且总体水平偏低,同时各区域的LES指数还有一定的分类组团特征,高值区域集中在达坂城区、乌鲁木齐县、米东区等边缘区域,中心城区的LES指数普遍较差,受人类活动影响深刻。(3)乌鲁木齐市各区域土地生态安全主要分布在敏感级和相对安全级之间,整体处于中等水平,边缘区域普遍高于中心区域,边缘区域中乌鲁木齐县的土地生态安全水平最高,中心区域中高新区土地生态安全水平最高。随着城市扩张和人口增长,土地侵占、资源消耗等矛盾加剧,部分区域的土地生态安全已经受到一定程度的破坏,能够维持现有水平,主要凭借乌鲁木齐市各区域的自然本底(状态),人类活动的恶劣影响(压力)和积极改善作用(响应)尚不明显。     

基于GIS-Markov区域生态安全时空演变研究——以大连市甘井子区为例

以大连市甘井子区为例,基于压力-状态-响应(P-S-R)框架构建区域生态安全评价体系,利用研究区1990年、2000年和2009年3期TM遥感影像数据,在GIS格网技术下量化多源数据,创建区域生态安全格网数据库,采用加权综合评价方法进行生态安全状态评价。以评价结果为基础,构建区域生态安全GIS-Markov模型,通过计算区域生态安全状态转移矩阵,揭示区域生态安全时空演变特点。研究结果表明:①1990~2009年甘井子区各街道生态安全指数逐年增加,其中1990~2000年生态安全变化较大的地区集中于甘井子北部和中部,西部和南部地区生态安全变化较小;2000~2009年除泉水街道与南关岭街道外,其他地区生态安全状况均大幅好转。②区域背景在生态安全空间演变趋同过程中起着重要的作用。甘井子区生态安全演变的可能性受邻域的影响,安全等级较高的邻域对生态安全等级转移起到正面作用,而安全等级较低的邻域则产生负向影响。1990~2000年,甘井子区生态安全状态受较高安全等级邻域的影响,安全状态好转的面积较大,营城子街道北部及革镇堡街道西部的农村地区受较低安全等级邻域的影响,安全状态变差。2000~2009年,甘井子区生态安全总体向好的方面转变,受邻域的影响较小,只有泉水街道及营城子街道与红旗街道交界处受不安全邻域影响,其生态安全状况转差。     

基于投影寻踪法的滇中经济区土地资源生态安全评价

土地资源的可持续利用是当前国土资源开发与保护的主要内容,土地资源生态环境安全是土地资源可持续利用的基础,而土地资源生态安全评价是土地资源生态安全研究核心内容。本研究以云南省统计年鉴为数据源,首先采用"驱动力-压力-状态-影响-响应"模型进行了滇中经济区土地资源生态安全评价指标体系的构建,进而利用投影寻踪法来确定土地资源生态安全评价权重。结果表明,滇中经济区42个县区的土地资源生态安全态势分布不均匀,即便是都处在经济发达的昆明市,资源状况也有较大差异;昆明市、楚雄州、玉溪市、曲靖4个市的土地生态安全利用压力层、状态层、响应层方面差距大;驱动力层有差异但差异较小,影响层几乎没什么差异。     

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。     

基于P-S-R模型的土地生态安全物元评价——以河南省为例

采用P-S-R模型建立指标体系,对区域土地资源生态安全进行客观评价。采用物元和可拓理论构建了区域土地资源生态安全综合评价模型,以河南省为例进行了研究,用层次分析法进行结果计算。结果表明:研究区域内耕地粮食单产逐年增加,土地流失比例逐年降低,土地质量不断提高,森林覆盖率提高,生态环境得到有效改善,但人口压力过大,人均耕地面积不足仍然是影响土地生态安全的重要因素;GDP总量较大,但人均占有量较少,第三产业占国民收入的比重虽有所提升,但横向比较与全国平均水平仍有差距;产业结构、城乡结构不合理已经成为经济社会发展最突出矛盾,加快转变经济发展方式尤为紧迫。整体水平不容乐观,目前仍处于临界安全水平,评价结果符合当地实际情况。基于P-S-R模型的物元评价方法适用于土地生态安全评价,有一定的推广价值。     

土地资源生态安全研究进展与展望

土地资源的生态安全问题日益突出, 土地资源生态安全研究成为当前土地资源可持续利 用研究的前沿课题。文章诠释了土地资源生态安全的概念, 并且对当前土地资源生态安全研究的 主要研究内容及研究进展进行了综述, 提出了将土地资源生态安全机理研究、土地资源生态安全 评价和土地资源生态安全设计研究整合起来进行综合研究的体系框架, 即在系统分析土地资源 生态安全影响机理的基础上, 构建土地资源生态安全评价指标体系, 进行土地资源生态安全评 价, 识别生态危机和生态安全的土地利用模式, 设计生态安全条件下的土地利用结构优化方案和 土地利用安全格局, 这种整合研究将成为区域土地资源可持续利用研究的趋势。其中土地资源生 态安全评价指标体系的构建、生态安全标准的判定以及土地资源生态安全格局构建仍是非常具 有探索性的工作, 也是未来土地资源生态安全研究的主要研究方向。     

兰州市城市土地生态安全评价与时空动态研究

以兰州市为例,从影响土地生态安全的因素出发,运用综合评价法,构建土地生态安全综合评价指标体系,并对兰州市整体及各县区的土地生态安全状况进行定量评估。结果表明:1998—2015年,兰州市土地生态安全指数持续上升,土地生态安全状况得到了有效改善;兰州市土地生态安全的威胁前期来源于土地自然子系统,但后期土地经济子系统的限制作用逐渐增大,成为主要障碍因素;比较兰州市各区域,土地生态安全呈东南高西北低的格局,其中西固区土地安全状况最差,榆中县最好。依据兰州市及西北脆弱区的发展特点,提出改善区域土地生态安全程度的有益建议。     

广州市土地安全预警系统与RBF评估模型的构建

土地资源安全预警是区域资源安全研究的重点,通过构建具有实际操作意义的土地资源安全预警系统,可以进行土地资源安全的综合分析,以此来判断城市土地资源安全变化趋势。以广州市为例,应用人工神经网络改进模型(RBF)进行土地资源安全的综合评价,表明广州市土地资源安全已由轻警转为中警状态。实践证明RBF模型对土地资源安全综合评价具有较高的客观性和准确性。     

土地集约利用的研究进展及展望

土地集约利用是发展循环经济和建设节约型社会的必然要求。本文在对国内外土地集约利用的研究进展进行疏理的基础上,对未来发展趋势进行了展望。研究表明,未来土地集约利用应加强4个方面的研究:①在研究视角上,区域产业结构与区域土地利用结构的耦合关系有待于深入探索;②在研究内容上,土地集约利用标准体系研究尚处于起步阶段,研制力度仍不能满足建设节约型社会的迫切需求。土地资源节约集约利用状况调查标准、土地集约利用评价标准和审核标准体系的制定工作急需开展;③在研究尺度上,应加强开展多层次、分区域,包括大城市以外的中小城市、小城镇和农业土地集约利用的研究;④在研究方法上,改变传统的定性分析和简单的定量分析,积极开展基于GIS技术、系统动力学模型、人工神经网络等现代方法、模型和技术的融合和应用研究。研究结果和结论将对促进我国土地资源的集约利用研究具有重要科学意义。     

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。