趙明月，李雪銘

（遼寧師范大學城市與環(huán)境學院,遼寧大連116029）

基于PSR-熵權(quán)綜合法的人居環(huán)境生態(tài)適宜性評價
——以大連市為例

趙明月，李雪銘

（遼寧師范大學城市與環(huán)境學院,遼寧大連116029）

人居環(huán)境生態(tài)適宜性評價是城市區(qū)域規(guī)劃的基礎(chǔ)，為了優(yōu)化城市人居環(huán)境、科學地判定一個城市人居環(huán)境生態(tài)適宜性，本研究根據(jù)大連市實際情況，選取自然、人文和經(jīng)濟共20項指標，運用PSR環(huán)境評價模型構(gòu)建了大連市人居環(huán)境生態(tài)適宜性評價指標體系，并采用熵權(quán)法和綜合指數(shù)法對大連市進行了實證分析,計算出了2000—2010年的大連市人居環(huán)境生態(tài)適宜性指數(shù).結(jié)果表明：2000—2010年大連人居環(huán)境生態(tài)適宜性狀態(tài)總體上呈波動上升趨勢；且目前已達到適宜狀態(tài).

PSR模型；人居環(huán)境；生態(tài)適宜性評價

20世紀初，隨著城市化的加快，人們認識到城市是一個由社會、經(jīng)濟和自然組成的復雜的生態(tài)系統(tǒng)，區(qū)域發(fā)展規(guī)劃中生態(tài)適宜性評價也越來越受到重視[1].生態(tài)適宜性評價最初是生態(tài)規(guī)劃的一部分，后美國學者McHarg將其應用到區(qū)域發(fā)展規(guī)劃中.他認為，區(qū)域規(guī)劃不能單一考慮經(jīng)濟因素，還必須考慮自然、環(huán)境等生態(tài)因素[2].歐陽志云和王如松認為，生態(tài)適宜性評價是在區(qū)域發(fā)展和資源利用的要求下，根據(jù)自然資源和環(huán)境性能劃分資源與環(huán)境的適宜性等級[1].

目前，人居環(huán)境評價主要是從人居環(huán)境質(zhì)量和區(qū)位條件等角度進行研究，如張鵬和李雪銘對大連市的城市環(huán)境質(zhì)量進行了評價[3]；冀保程、劉秀洋等對中等城市人居環(huán)境的空間分異研究[4].評價方法上，除了定性定量相結(jié)合研究之外，隨著技術(shù)手段的進步，遙感和地理信息系統(tǒng)也成為研究的重要方法之一，如程承旗和李啟青利用遙感影像對城市人居環(huán)境質(zhì)量進行評價[5].但以人居環(huán)境健康、宜居為界面，以區(qū)域發(fā)展和資源環(huán)境保護為切入點的人居環(huán)境生態(tài)適宜性研究依然相對匱乏.

本研究以城市復合生態(tài)系統(tǒng)理論為基礎(chǔ)，將生態(tài)適宜性研究引入到人居環(huán)境評價當中，構(gòu)建了包括自然、人文和經(jīng)濟的多維評價體系.城市人居環(huán)境作為城市生態(tài)系統(tǒng)的一部分[6]，科學地對其進行生態(tài)適宜性評價是自然科學與人文科學相互作用、相互融合的過程，其目的是促進人與自然、人與社會的和諧共處.大連作為中國北方重要的沿海城市，在人居環(huán)境建設和生態(tài)城市打造的過程中，其人居環(huán)境生態(tài)適宜性研究有極為重要的現(xiàn)實意義.

1 模型的選取與計算

目前，國內(nèi)外常用的生態(tài)環(huán)境評價模型主要有PSR（壓力-狀態(tài)-響應）模型[7]、DSR（驅(qū)動力-狀態(tài)-響應）模型和DPSIR（驅(qū)動力-壓力-狀態(tài)-影響-響應）模型等[8-9]，這些模型的共通點都是以因果關(guān)系為基礎(chǔ)，其中PSR模型為當前最常用的生態(tài)環(huán)境評價模型.PSR模型清晰地反應了壓力即環(huán)境影響因子、狀態(tài)即環(huán)境因子改變的結(jié)果和狀態(tài)即環(huán)境改變的社會反應，簡單明了地突出了人在城市環(huán)境中的核心作用.

城市人居環(huán)境生態(tài)適宜性評價的PSR-熵權(quán)綜合法共分5步：1）建立基于PSR模型的評價指標體系；2）計算各指標的無量綱化值；3）確定指標熵權(quán)法權(quán)重；4）計算城市人居環(huán)境生態(tài)適宜性綜合評價指數(shù)；5）依據(jù)生態(tài)適宜性綜合指數(shù)評價適宜性狀態(tài).

設某城市m年的人居環(huán)境適宜性評價選取n個指標，構(gòu)建評價指標的原始矩陣：

式中，Xij為第i年內(nèi)指標j的特征值.由于各指標對人居環(huán)境的影響作用力不同，采用極差法對各指標進行無量綱化處理：

若為正向指標：bij=（xij-min xj）/（max xj-min xj）.

若為負向指標：bij=（max xj-xij）/（max xj-min xj）.

指標權(quán)重的確定是評價過程中重要的一環(huán)，本研究放棄了較為主觀的層次分析法，采用的是較客觀的熵值法，不僅避免了層次分析法多個指標同時賦值的混亂，而且提高了評價的準確性，更好地擬合了實際環(huán)境問題[10].由數(shù)據(jù)標準化后得到的判斷矩陣可確定評價指標的熵為：

式中，若fij=1，則ln fij=0，這顯然與事實相悖，所以，根據(jù)熵的定義需要對fij加以修正，將其定義為：

根據(jù)指標評價值數(shù)據(jù)的分散程度1-Hj，可計算評價指標的熵權(quán)：

式中，應滿足

考慮到指標選取的代表性、實用性、真實性和可操作性，在廣泛研究國內(nèi)外城市環(huán)境評價的基礎(chǔ)上[6-12]，根據(jù)《大連市統(tǒng)計年鑒》、《大連市環(huán)境狀況公報》、《大連市水資源公報》的數(shù)據(jù)，計算出2000—2010年各指標的權(quán)重值，結(jié)果見表1.由于大連是我國北方嚴重缺水城市，在水資源短缺的情況下，海水入侵不僅加劇了地下水資源緊缺形勢，而且?guī)砹怂h(huán)境生態(tài)系統(tǒng)破壞，如地下水污染、土地鹽堿化等，嚴重制約國民經(jīng)濟建設和社會可持續(xù)性發(fā)展.所以，本文將海水入侵面積考慮在指標內(nèi).

將人居環(huán)境生態(tài)適宜性指數(shù)轉(zhuǎn)換成等級值需要采用極差標準化方法，根據(jù)所得的人居環(huán)境生態(tài)適宜性指數(shù)，利用SPSS分析功能對分值進行分類，綜合評價指數(shù)越大，人居環(huán)境生態(tài)適宜程度越高；反之，生態(tài)適宜程度越小.依據(jù)指數(shù)的最大值和最小值就可確定等級的判別指標.結(jié)果見表3.

2 結(jié)果分析

從生態(tài)適宜性等級劃分來看（見表3），2010年大連市人居環(huán)境生態(tài)適宜性已達到適宜狀態(tài)，2000年、2001年、2002年、2003年和2005年處在不適宜狀態(tài)，2004年、2006年、2007年和2008年處在一般適宜狀態(tài)，2009年處在較適宜狀態(tài).2000—2010年大連市人居環(huán)境生態(tài)適宜性狀態(tài)總體上呈波動上升趨勢（最低值為2000年的0.282，最高值為2010年的0.798），這是和大連市環(huán)保投資、基本建設投資逐年增大、污染整治能力不斷加大是分不開的.

壓力指數(shù)越大，表明人口資源環(huán)境及社會經(jīng)濟發(fā)展的壓力對人居環(huán)境生態(tài)適宜性的影響越大，從壓力指數(shù)（見圖1）看，2000—2010年大連市人口資源環(huán)境對人居環(huán)境的壓力，總體上逐年增加，只有2005年時有所下落.大連城市化水平較高，不可避免的會產(chǎn)生資源枯竭、住房緊張、交通擁擠等社會現(xiàn)象，隨著城市化的加快、人口密度的增加，人均道路面積、人均公共綠地面積、人均用水量等都對人居環(huán)境生態(tài)適宜性造成巨大壓力，即使采取相應的政策措施，這些問題在短時間內(nèi)也很難得到解決[13].

表1 大連市人居環(huán)境生態(tài)適宜性評價指標體系Tab.1 Ecological suitability assessment index system of human settlement of Dalian

表2 大連市人居環(huán)境生態(tài)適宜性指數(shù)Tab.2 Ecological suitability indexes of human settlement of Dalian

表3 大連市人居環(huán)境生態(tài)適宜性分級標準Tab.3 Ecological suitability grading standard of human settlement of Dalian

圖1PSR指標對人居環(huán)境生態(tài)適宜性的影響曲線Fig.1PSR index curve of ecological suitability of human settlement

從狀態(tài)指數(shù)上看，總體上趨勢較平穩(wěn)，只有2003年和2004年數(shù)值增加明顯，主要是因為這兩年的污水處理率較前幾年有大幅度的上升，使狀態(tài)層因素總體對生態(tài)適宜性狀態(tài)的貢獻增加.因此，這兩年大連市人居環(huán)境生態(tài)適宜性指數(shù)增大，適宜程度上升.

從響應指數(shù)上看，2000—2010年呈逐年上升狀態(tài)，2010年比2009年更是明顯提高，這主要歸功于大連市近年來不斷進行的人居環(huán)境建設和生態(tài)城市建設.

3 結(jié)論和討論

本研究采用PSR熵權(quán)綜合法對人居環(huán)境生態(tài)適宜性狀態(tài)進行評價，并對大連市2000—2010年進行實證研究，在指標選取中考慮到了大連沿海城市的實際情況，大連屬北方嚴重缺水城市，海水入侵已嚴重影響城市國民經(jīng)濟建設和人民生活.因此，將海水入侵面積納入指標體系中.但在更長時間尺度上，還需要在以后的研究中繼續(xù)探討.以PSR模型研究城市人居環(huán)境系統(tǒng)簡單明了，為城市區(qū)域規(guī)劃管理提供理論依據(jù)，該模型更強調(diào)線性關(guān)系，具有一般性，可應用于不同區(qū)域的人居環(huán)境評價與比較.但依然存在不理想的地方，如沒有考慮對人居環(huán)境的動態(tài)監(jiān)測和預警分析等.

本研究結(jié)果表明，2000—2010年大連市人居環(huán)境生態(tài)適宜性狀態(tài)總體呈上升趨勢，從不適宜上升到適宜狀態(tài)，通過本研究可以看出大連市人居環(huán)境生態(tài)適宜狀態(tài)剛剛處于適宜狀態(tài).各相關(guān)部門和單位應該在加強環(huán)境建設和污染治理的前提下，使大連市人居環(huán)境出現(xiàn)良好的發(fā)展態(tài)勢，改變產(chǎn)業(yè)類型、利用高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)代替高污染、高能耗的石油化工等產(chǎn)業(yè)形式，以降低對能源的消耗.此外，還要根據(jù)大連市的實際情況，加大對海水入侵的控制工作，合理利用水資源，使大連市人居環(huán)境生態(tài)適宜性上升到新的高度.

[1]歐陽志云,王如松.生態(tài)規(guī)劃的回顧與展望[J].自然資源學報,1995,10(3):203-215.

[2]McHarg I L.Design With Nature,Garden City[M].New York:Doubleday,1969.

[3]張鵬,李雪銘.大連城市環(huán)境評價與城市發(fā)展定量研究[J].環(huán)境保護科學,2007,33(2):79-82.

[4]冀保程,李雪銘,劉秀洋,等.中等城市人居環(huán)境空間分異研究—以丹東市為例[J].地域研究與開發(fā),2008,27(5): 40-44.

[5]程承旗,李啟青.城市居住單元環(huán)境質(zhì)量的高分辨率遙感評價方法研究[J].地理科學進展,2006,16(1):24-30.

[6]劉平,王如松,唐鴻壽.城市人居環(huán)境的生態(tài)設計方法探討[J].生態(tài)學報,2001,21(6):997-1002.

[7]尹娟,邱道持,潘娟.基于PSR模型的小城鎮(zhèn)用地生態(tài)安全評價—以潼南縣22個小城鎮(zhèn)為例[J].西南師范大學學報:自然科學版,2012,37(2):126-130.

[8]Karageorigis A P,Skourtos M S,Kapsimalis V,et al.An Integrated Approach to Watershed Management Within the DPSIP Framework:Axios River Catchment and Themaikos Culf[J].Regional Environmental Change,2005,5(2): 138-160.

[9]David N,Rudolf S,Groot D.Framing Environmental Indicators:Moving From Causal Chains to Causal Networks [J].Environment,Development and Sustainability,2008, 28(10):89-106.

[10]董金瑋,鄭新奇.基于改進PSR模型的濟南市生態(tài)安全評價研究[J].資源開發(fā)與市場,2007,23(1):1-4.

[11]孟繁宇,樊慶鋅.城市居住用地生態(tài)適宜性評價體系研究—以哈爾濱群力新區(qū)為例[J].哈爾濱工業(yè)大學學報:社會科學版,2011,13(5):87-92.

[12]李雪銘,張春花,張馨,等.城市化與城市人居環(huán)境關(guān)系的定量研究—以大連市為例[J].中國人口·資源與環(huán)境, 2004,14(1):91-96.

[13]高香玲,王耕.沿海城市生態(tài)安全評價及預測研究—以大連市為例[J].海洋開發(fā)與管理,2009,26(10):96-101.

責任編輯：黃瀾

PSR-Entropy Weight Applied to Assess Ecological Suitability of Human Settlement——A Case of Dalian

ZHAO Mingyue，LI Xueming
（College of Urban and Environment，Liaoning Normal University，Dalian 116029，China）

Ecological suitability assessment of human settlement is the basic of regional planning in city.In order to optimize the urban human settlement,and judge ecological suitability of human settlement of a city scientifically,based on the actual situation of Dalian,this paper combined a total index of natural,humanity and economy together,makes it possible to study on the human settlements with a holistic method,and set up an assessment index system of ecological suitability of Dalian’s human settlement,and analyzed Dalian for example by PSR-entropy weight method.The research results showed that：at present,Dalian’s ecological suitabuity of human settlement has reached the suitable condition and Dalian’s ecological suitability state of human settlement in 2000—2010 overally showed a trend of fluctuant rise.

PSR method；Human Settlement；Ecological suitability assessment

K 90

A

1674-4942（2014）01-0063-04

2013-11-02