基于投影寻踪的城市生态系统健康评价

掌握城市生态系统的健康水平,对城市实施可持续发展具有重要意义.采用一种新型的多指标数据处理方法-投影寻踪模型,选取典型指标,利用基于实数编码遗传算法优化求取最佳投影方向,对广州市2000年、2005年的城市生态系统健康状况进行评价.评价结果表明:2000年,广州市对应的等级值为2.95,处于亚健康状态,符合其客观状况,该结果与采用模糊综合评价法所得结论一致;2005年,广州市对应的等级值为3.48,仍处于亚健康状态,但其等级值大于2000年的数值,等级值在增大,表明经过5a的建设,广州市的生态系统健康状况在不断好转.此外,与模糊综合评价法相比,该模型能精确地刻画出生态系统的具体健康水平,具有较高的评价精度和区分度.     

基于改进投影寻踪的海洋生态环境综合评价

为了克服现有的海洋环境评价中存在的主观性强、不易处理高维数据的缺陷,提出了基于改进投影寻踪模型的海洋环境评价新方法.该方法利用改进蚁群算法实现了投影寻踪技术,将方案的多维评价指标值投影为一维投影数据,并据投影值大小对样本进行综合评价.工程应用实例表明,该模型易于决策,具有很强的客观性、适用性和可操作性,为海洋生态环境评价提供了新的技术工具.     

基于改进的投影寻踪的森林生态系统生态价位分级模型

针对投影寻踪技术计算过程复杂、编程实现困难等缺陷,提出采用改进单纯形法直接优化投影寻踪技术的投影函数和投影方向,从而简化了投影寻踪技术的实现过程,克服了目前投影寻踪技术编程实现困难、搜索时间长及投影方向难以最优化等缺点.提出了基于改进单纯形法的投影寻踪技术的森林生态系统生态价位分级模型.利用该模型可把各森林生态系统多维分类指标综合成一维投影值.投影值越大表示该森林类型生态服务价值越大.根据投影值大小可对森林生态系统样本集进行合理分级.实例分级结果表明,直接由样本数据驱动的改进的投影寻踪森林生态系统生态价位分级模型用于生态价位分级,简单可行,具有较强的适用性和应用性;可操作性强,其优化时间及投影函数值分别为传统投影寻踪技术的34%和143%;投影寻踪效果很理想,可广泛应用于生态学、生物学及区域可持续发展研究中各类非线性、高维数据分级与评价.     

社会-经济-自然复合生态系统生态位评价模型——以四川省为例

在深入分析区域资源、环境、社会、经济综合系统基础上,建立了四川省2001—2010年社会-经济-自然复合生态系统生态位评价指标体系,复合生态系统综合生态位包括资源、环境、经济和社会4个子系统生态位。将耦合投影寻踪模型应用于复合生态系统生态位评价,其中,采用并行模拟退火算法对评价模型参数进行优化。研究结果表明:2001年—2010年四川省复合生态位呈现先降后升的趋势,复合生态位评价值从2001年3.1325下降到2005年的2.8499,从2005年开始,复合生态位逐渐增加,到2010年增加到3.3304。表明环境重视程度的提高,环保意识的加强,促进了复合生态位的提高,区域自然生态和环境得以改善。最佳投影方向各分量的大小反映了各评价指标对生态位评价等级的影响程度,值越大则对应的评价指标对生态位评价等级的影响程度越大。区域生态位评价等级指标的影响程度最大的10项中有4项是环境生态位子系统指标,表明环境生态位子系统对综合生态位影响最大。发展过程中经济生态位子系统和社会生态位子系统指标值相关系数为0.9957,表明两子系统基本上是保持同步发展。而经济生态位和环境生态位子系统指标值相关系数为-0.9346,呈现明显的负相关关系。资源子系统呈现上升趋势。模拟退火优化的投影寻踪耦合模型应用于复合生态位评价,具有实用性和可行性,为区域生态管理科学决策提供重要依据。     

行业异质性视角下我国工业生态创新效率评价

随着资源紧缺、环境污染日益严峻,生态创新成为各国追逐的政治目标,研究我国不同工业行业的生态创新效率对我国的创新发展和可持续发展具有重要意义。从生态创新内涵出发,构建包括环境效益和经济效益在内的生态创新效率评价指标体系。以2009—2015年我国34个工业行业面板数据为样本,利用生产要素密集度将选取的34个工业行业归类为资源密集型行业、劳动密集型行业和资本密集型行业。运用基于实数编码加速遗传算法的投影寻踪分类模型进行综合评价,该方法可以依据最佳投影方向来判断各评价指标对综合评价目标的贡献大小和方向,利用投影指标值实现对34个行业的统一分类和评价。结果表明:不同要素密集度行业的生态创新效率存在显著差异,资本密集型行业的生态创新效率最高,资源密集型行业和劳动密集型行业的生态创新效率较为接近,但都低于行业整体平均水平,其中尤以劳动密集型行业中的有色金属矿采选业的生态创新效率最低;生态创新研发人力、财力的投入以及创新活动所带来的经济效益对生态创新效率的提升影响较大,而仪器和设备等物质投入对生态创新效率影响较小。     

玛纳斯河流域水资源可持续利用评价方法

水资源短缺是制约玛纳斯河流域水资源可持续发展的"瓶颈"因素,对流域水资源可持续发展水平进行综合评价对其国民经济可持续发展至关重要。从水资源、社会、经济、生态环境四个子系统出发,采用了熵值法和投影寻踪理论相结合的评价模型,对流域水资源可持续利用水平进行评价,并将两种方法的评价结果进行加权求和,得出流域水资源可持续利用变化趋势。评价结果表明,该模型方法可靠,分析结果合理,评价结果可以为水资源可持续开发利用提供科学依据,是评价水资源可持续利用水平的一种有效新方法。最后,提出了促进流域水资源可持续利用的建议,为实现水资源可持续开发利用提供借鉴和参考。     

自由搜索算法的投影寻踪模型在湿地芦苇调查中的应用

针对传统湿地芦苇调查统计方法中的问题,建立了基于自由搜索的投影寻踪模型,将芦苇的生理特征指标和环境因子指标作为投影指标构建了投影指标函数,通过自由搜索算法优化得到最佳投影方向,由最佳投影指标函数来反映各类芦苇的特征,避免了人为赋予权重的干扰,客观性强,数学概念清晰,并在博斯腾湖芦苇调查统计中进行了应用,结果表明：博斯腾湖芦苇的种类及群落特征没有发生显著的变化,在8个环境因子中水质及水量是影响芦苇产量的主要环境因子,土壤有机质对芦苇产量的影响最小;通过实际应用表明模型应用效果较好,为湿地芦苇资源调查及湿地芦苇的生态保护提供了新的思路。     

水生态文明城市建设对城市水生态承载力的影响——以武汉市为例

城市水生态承载力能较好反映水资源-水环境-水生态-经济社会复合系统间多要素互馈关系,水生态文明城市建设对城市水生态系统具有多方面影响,对城市水生态承载力在水生态文明城市建设前后的变化进行定量研究具有重要意义。以城市"社会-经济-自然"复合生态理论为指导,充分考虑人类活动与城市水生态系统的响应关系,基于DPSIR框架构建城市水生态承载力评价指标体系,以水生态文明建设试点城市武汉市为例,综合运用熵权法、TOPSIS和障碍度诊断模型等方法,分析2008-2019年武汉市水生态承载力的变化趋势和影响因素。结果表明,水生态文明城市试点建设期间（2015-2017年）的水生态承载力平均水平（0.552）明显高于建设前（0.361）和建设后（0.438）,建设成果主要体现在压力和影响指标的改善以及响应指标的大幅度提升上。阻碍武汉市水生态承载力提升的主要指标为生态环境状况指数、建成区绿化覆盖率、农田灌溉亩均用水量、酸雨量和饮用水源地水质达标率。根据评价结果提出水城共生共荣发展模式、引导产业结构转型等提升武汉市水生态承载力的建议。     

特大型城市生态文明建设评价指标体系及应用——以武汉市为例

特大型城市是我国社会、经济、文化和人口的中心,也是我国资源环境问题最为突出的地方之一。由于特大型城市与中小城市资源环境问题存在差异,特大型城市之间生态环境问题和生态文明建设的状态也存在相似之处,建立反映特大型城市资源环境问题特征的生态文明评价指标体系,依据评价结论,指导特大型生态文明建设十分必要。以服务于特大型城市生态文明建设为目标,在对特大型城市发展状态和特大型城市资源环境问题与社会经济发展突出矛盾分析的基础上,建立了包括有生态环境健康度、资源环境消耗强度、面源污染治理效率和居民生活宜居度等4个方面,共20个指标的特大型城市生态文明评价指标体系,并以各个指标对应的国家标准、政策和规划要求,以及相关研究确立的指标发展目标为依据,对武汉市2006—2011年生态文明建设完成情况进行了评价。依据评价结果,指出武汉市要从以下方面加强生态文明建设:一要控制空气中可吸入颗粒物含量,降低大气中硫化物含量,控制污水排放规模和噪音污染,循环利用废水资源;二要实施总量和强度"双控"政策,显著降低单位GDP的能耗、废气排放量和工业固体排放量;三要提高城市生活污水和生活垃圾的治理能力,循环利用可再生的城市生活"矿产";四要提高森林覆盖率和建城区绿化率,降低人口密度,解决城市住房和交通拥挤问题。     

尼泊尔社会经济-生态复合系统恢复力评价及影响因素辨识

“一带一路”沿线部分国家处于生态环境脆弱、社会经济落后状态,开展社会经济-生态复合系统恢复力时空特征评估及关键要素识,对于实现“一带一路”倡议“走出去”战略和绿色丝路建设至关重要。基于社会发展、经济水平、基础设施建设、生态环境、自然灾害风险5个一级指标24个二级指标构建了社会经济-生态复合系统恢复力评价指标体系,利用主成分分析法和结构方程模型评价了2000—2015年尼泊尔县域尺度社会经济-生态复合系统恢复力并分析了其时空分异特征,厘清了影响社会经济-生态复合系统恢复力的关键因素及其影响机制。结果表明：(1)尼泊尔社会经济-生态复合系统恢复力在县域尺度上主要集中在中低和中等恢复力水平,而中高恢复力呈由南向北逐渐降低态势,南部地区以及位于中部发展区的首都加德满都河谷地区恢复力水平相对较高;(2)2000—2015年尼泊尔社会经济-生态复合系统恢复力在不同阶段呈现波动变化状态,2005年恢复力最优,2010和2015年部分区域恢复力降低明显,系统恢复力区域间差异逐步增大;(3)社会发展、经济水平、基础设施、建设生态环境和自然灾害风险对系统恢复力提升的总效应分别为0.99,0.07,0.11...     

建设资源节约型和环境友好型广东的思考

资源消费量急剧增加,环境压力越来越大,是我国经济社会进一步发展亟待解决的问题。从国家建设资源节约型、环境友好型社会的基本要求出发,结合广东省省情,论述了加快建设资源节约型和环境友好型社会,发展循环经济和促进经济增长方式根本性转变的重要性,认为这是实现广东省经济和社会持续发展,率先基本实现社会主义现代化的必由之路;提出了普及生态科学知识,共同营造生态文明的未来,是建设资源节约型和环境友好型社会的基础。     

基于格兰杰因果实证的城市绿地与经济发展互动机制研究

城市绿地与经济发展的互动机制是社会-经济-自然复合生态系统和生态文明理论研究的重要内容。利用面板格兰杰因果关系检验和面板数据回归分析方法,对中国城市绿地与经济发展之间存在的因果互动关系开展实证研究。研究结果表明:(1)全国尺度上,城市建成区绿地率与人均GDP互为格兰杰原因,存在"正向循环反馈"的因果互动关系,即城市绿地水平的提高能够推动城市经济发展,而经济发展能够拉动城市绿地建设。城市绿地率与城市人均GDP的因果关系可以概括为"绿磁效应"(GME)和"需求效应"(GDE)。(2)区域尺度上,东部地区人均GDP与城市建成区绿地率存在单向格兰杰因果关系,人均GDP是城市绿地率增长的格兰杰原因,而城市绿地率不是人均GDP的格兰杰原因;(3)西部地区城市绿地率与人均GDP的交互强度最大,即西部"绿地-经济弹性"和"经济-绿地弹性"高于其他地区。东部地区通过扩大城市绿地率来提升经济发展的空间比较小,应着眼于提高城市绿地质量,中、西部地区城市绿地率较小,应在兼顾城市绿地质量的基础上提升城市建成区绿地率。本研究能够为城市绿地与经济发展的关系研究和城市生态规划与经济发展规划提供参考。     

Land eco-security evaluation in the Shule River Basin during 2005–2014 in Gansu Province,China

The Shule River Basin is an ecologically fragile area in arid zone. To understand the state of land eco-security, the Environment-Economic-Society model was applied to build a land eco-security evaluation index system in the Shule River Basin. An entropy-weighted and matter-element model was built for eco-security evaluation from 2005 to 2014. Principal component analysis was used to quantitatively study the limiting factors of land ecological security. The result showed: the direction of development of the state of land eco-security in the Shule River Basin from 2005 to 2014 was characterized by “unsafe (No₄) → safe (No₁),” and presented an upward trend. The land eco-security status during 2005–2007 was in the “Unsafe” state and the state changed to “Critical Safe” in 2008–2009, “Safer” in 2010–2011, but “Safe” in 2012–2014. The key factors that affected land eco-security in the Shule River Basin were Per Capita Arable Land, Forest Cover Rate, Per Capita Water Resources, Water Production Modulus, the Tertiary Industry Output Value, and GDP Ratio and Water Consumption. Among them, Forest Cover Rate and Water Production Modulus had the greatest impact, with principal component loads of up to 0.973 and 0.968, respectively. The result of this study is expected to serve as reference and support for the conservation and management of Shule River Basin to ensure sustainable development.     

惠州市可持续发展的生态足迹分析

生态足迹方法是一种定量衡量人类对自然资源的利用程度以及自然界为人类提供生命支持服务功能的新方法。以惠州市2002年基础数据为依据进行计算分析,得出惠州市2002年人均生态足迹为1.335hm²,人均生态承载力为0.610hm²,人均生态赤字为0.725hm²。从出现生态赤字的角度来看,惠州市目前人地关系呈现紧张趋势,结合生态足迹多样性指数、生态承载力发展度以及万元GDP生态足迹等指标对惠州市可持续发展状态进行综合评价表明:与广东省和全国平均水平相比,惠州市在资源利用上效率较高,其发展潜力相对较强。     

Material flow analysis (MFA) of an eco-economic system:a case study of Wujin District,Changzhou,China

The economic and ecological aspects of a social system are coherently linked and can be examined by its material and energy flows.In this study,we used the material flow analysis (MFA) to model the material input and output of the Wujin District of Changzhou City,Jiangsu Province in China.It was revealed that:(1) total material input and material input per capita increased with economic development,while the total material out-put and material output per capita decreased consistently;(2) except for water,the total material input continued to increase.Input of solid materials grew faster than that of gaseous materials,while the total material output declined.The gas output accounted for the largest pro-portion of the output resulting in primary environmental pollution as burned fossil fuel; (3) water use in agriculture continued with an increasing trend while that in industrial and residential sectors decreased per capita.The total wastewater discharge and wastewater discharge per capita decreased with a faster decreasing rate of residential was-tewater discharge followed by industrial wastewater dis-charge; (4) material input per unit GDP fluctuated and material output per unit GDP decreased.A decreasing trend in both water use and wastewater discharge per unit GDP was disclosed.These results suggest that the effi-ciency of resource use in the Wujin District has improved.This weakened the direct link between economic develop-ment and environmental deterioration.Additionally,we discussed the harmonic development between environ-ment and economy.Potential limitations of MFA's application were also discussed.It is suggested that effec-tive measures should be taken for the enforcement of cir-cular economic strategies and the construction of a resource-saving economy     

基于NFA计算方法的厦门市生态足迹分析

运用国家生态足迹账户(NFA)计算方法(2010版),计算并分析2000～2009年厦门市的生态足迹和生态承载力,旨在展示国外生态足迹计算方法研究最新进展,更准确地揭示近年厦门市生态足迹和生态承载力状况。结果表明:2000～2009年厦门市人均生态足迹由1.686 9 gha快速增长至3.245 2 gha;人均生态承载力由0.317 2 gha持续下降为0.268 5 gha;生态赤字持续快速扩大,支撑经济发展由需要5.32个厦门变为需要12.09个厦门的生态承载力;碳吸收地在生态足迹结构中始终占据第一位且呈快速扩大趋势,是厦门市生态赤字的主导因素;生态效率呈持续增长趋势,但目前厦门市生态效率还远低于主要发达国家。     

21世纪以来陕西生态足迹和承载力变化

采用修正后的生态足迹模型测算了2000—2012年陕西省生态足迹和生态承载力。修正的工作主要体现在增加了包括废气、废水和固体废弃物科目的污染排放账户,确定了同全球平均产量表科目有差异、但能体现陕西地域特点的板栗、核桃、禽蛋、蚕茧、花椒、棕片及生漆7个科目的全球平均产量,并且测算了对应的生态足迹。结果显示,21世纪以来陕西省人均生态足迹从1.300 hm~2/人增加到3.077 hm~2/人,人均生态赤字由0.374 hm~2/人增加到2.176 hm~2/人,人均生态承载力从0.926 hm~2/人减少到0.901 hm~2/人。这些数据表明陕西已处于生态超载的状态,且有逐步加剧的趋势。万元GDP生态足迹由2.626 hm~2/万元减少到0.799 hm~2/万元,表明全省资源利用率正逐步提高,经济发展能力持续向好。这一观点从发展能力指数由3.191增加到6.842也可得到验证。陕西省生态足迹值的上升和生态承载力的下降导致了生态赤字的增加。究其原因,第一,陕北能源重化工产业的发展对煤、石油等矿物能源消耗加速;第二,关中城市群中城镇人口聚集、工业企业发展等带来的污染排放增速过快;第三,陕南矿物资源开采伴生的生态环境破坏加剧。为此,陕西省应把生态承载力作为推进新型城镇化、承接产业转移和规范产业发展的重要依据,严格控制省内地级市以上主城区人口数量,提高县城和重点镇的人口城市化率,把重点镇建设和避灾扶贫移民有机结合起来,建立能源重化工、矿物开采等行业门槛,执行节能减排目标机制。     

长江中游城市群生态文明水平测度及时空演变

长江中游城市群在我国区域发展格局中占有重要地位,必须以生态文明为理念进行城市群的建设。使用熵权TOPSIS综合评价法测度长江中游城市群2009至2013年的生态文明水平;利用环境库兹涅茨曲线理论和障碍度模型解析城市群生态文明差异化格局的成因和重要影响因子;运用空间全局自相关方法分析城市群整体生态文明水平的空间聚集程度;借助Jenks自然最佳断裂点法对各地区生态文明状况进行聚类可视化分析。研究表现:(1)人均国内生产总值、人均居民社会消费品零售额、服务业增加值占GDP比重、人均水资源总量、城镇居民年人均可支配收入为5大影响长江中游城市群生态文明水平的重要因素。(2)武汉城市圈中武汉市生态文明水平颇佳,周边城市围绕武汉市呈圈层低值分布,"中心-外围"模式明显;环长株潭城市群展现长沙、株洲双核模式,一定程度上带动临近城市进行生态文明建设,但与相隔较远城市极化现象严重;环鄱阳湖城市群各地市间生态文明差异较小,5年来生态文明水平进步明显。(3)2009至2013年长江中游城市群生态文明聚类特征由微弱的负相关向微弱的正相关演变,并于2012年呈现出较强的集聚倾向。(4)襄阳市、宜昌市生态文明水平逐年下降,由生态文明库兹涅茨曲线的上方跌落至曲线下方,经济刺激对生态文明贡献偏低,九江市生态文明水平的保持与连续性较弱,波动性较大。     

中国“三大经济模式”的可持续发展——以真实发展指标对6个典型城市的可持续性评估为例

“珠江模式”、“温州模式”、“苏南模式”的发源地是中国经济发展的前沿地带,评估其可持续发展情况对中国经济的下一步发展具有重要的指导意义.本文采用真实发展指标(GPI),评估了1995—2012年中国“三大经济模式”下广州、深圳、温州、苏州、无锡、常州6个典型城市的可持续发展情况.结果表明: 研究期间,6个城市的GDP呈指数型增长,但GPI在1995—2005年间并无增长,2005年以后才开始上升,GPI与GDP的差距越来越大;“珠江模式”虽然经济增长迅猛,但经济、社会、环境损耗突出,实现其可持续发展必须解决分配不均、交通拥堵、环境污染等问题;“温州模式”人均GPI后期与其他城市拉开差距,发展后劲不足,贫富差距突出,社会账户水平较低且增长缓慢,发展方式亟待转型;“苏南模式”虽然资源消耗较为突出,但各类损耗处于中等水平,经济增长迅猛,社会账户水平稳步提高,GPI所反映出的真实发展水平也较高,相对具有可持续发展潜力.“三大经济模式”应持续关注可持续发展的经济、环境与社会三大方面,而“珠江模式”、“温州模式”应更积极地寻求发展转型.     

Material flow analysis (MFA) of an eco-economic system: a case study of Wujin District, Changzhou, China

The economic and ecological aspects of a social system are coherently linked and can be examined by its material and energy flows. In this study, we used the material flow analysis (MFA) to model the material input and output of the Wujin District of Changzhou City, Jiangsu Province in China. It was revealed that: (1) total material input and material input per capita increased with economic development, while the total material output and material output per capita decreased consistently; (2) except for water, the total material input continued to increase. Input of solid materials grew faster than that of gaseous materials, while the total material output declined. The gas output accounted for the largest proportion of the output resulting in primary environmental pollution as burned fossil fuel; (3) water use in agriculture continued with an increasing trend while that in industrial and residential sectors decreased per capita. The total wastewater discharge and wastewater discharge per capita decreased with a faster decreasing rate of residential wastewater discharge followed by industrial wastewater discharge; (4) material input per unit GDP fluctuated and material output per unit GDP decreased. A decreasing trend in both water use and wastewater discharge per unit GDP was disclosed. These results suggest that the efficiency of resource use in the Wujin District has improved. This weakened the direct link between economic development and environmental deterioration. Additionally, we discussed the harmonic development between environment and economy. Potential limitations of MFA’s application were also discussed. It is suggested that effective measures should be taken for the enforcement of circular economic strategies and the construction of a resource-saving economy __________ Translated from Acta Ecologica Sinica, 2006, (8): 2578–2586 [译自:生态学报]