内蒙古呼包鄂地区生态环境质量评价——基于模糊综合分析法



内蒙古呼包鄂地区生态环境质量评价——基于模糊综合分析法

罗 莎 莎，甄 江 红*

(内蒙古师范大学 地理科学学院，内蒙古 呼和浩特 010022)

摘要：呼包鄂地区是内蒙古最具活力的经济圈，近年来，呼包鄂地区生态环境发生不同的变化。本文选取自然资源环境、社会经济环境、生态破坏与环境污染、环境治理4个方面40个具体指标，采用基于熵权的层次分析法计算各指标权重，运用模糊综合分析法对呼包鄂地区2012年生态环境质量进行评价，并研究其生态环境质量变化原因。评价结果为：2012年，呼和浩特市和鄂尔多斯市生态环境质量等级处于优，包头市生态环境质量等级处于一般。

关键词：呼包鄂地区；生态环境质量；模糊综合分析法；评价指标体系

生态环境质量评价即根据特定的目的，在遵循原则的前提下选择具有代表性、可操作性、可比性的评价指标，运用科学可行的方法，对区域生态环境质量的优劣程度进行判别和分析[1]。以往的生态环境质量评价较多地集中于对某一污染源或环境污染问题进行分析与评价，近年来，开始形成以一些特定生态环境质量评价方法对环境现状、污染问题、生态效应进行调查、监测、定量分析与评价的生态环境质量评价体系[2]。例如，万本太(2003)对中国生态环境质量的优劣度评价[3]、李崧(2006)将层次分析法应用于黑龙江省生态环境质量评价研究[4]、冀晓东(2010)基于可变模糊集模型的区域生态环境质量评价[5]等。

随着工业化进程的加速发展，经济繁荣、科学进步所带来的生态破坏与环境恶化等严峻问题使得人与自然的矛盾愈发尖锐，生态环境问题日益受到人们的关注。同时，生态环境质量的好坏也影响着区域的可持续发展与综合竞争力。

内蒙古呼包鄂地区是首都北京的前缘地带，是重要的生态屏障，关系着中国华北和中部地区的生态环境安全。呼包鄂地区的生态环境本底比较脆弱，且近年来由于城市化和工业化进程的加快，使得三市的生态环境受到不同程度的影响，生态环境质量发生了变化[2]。因此，探究其变化趋势及原因，以便为政府相关部门提供决策支持，并保证呼包鄂地区继续发挥带头作用，促进内蒙古地区经济与环境协调发展成为当前的紧迫任务。从已有的文献资料看，关于内蒙古或呼包鄂地区生态环境的研究主要有内蒙古高原生态环境质量评价指标体系研究、生态环境问题及对策研究、生态环境退化现状及对策研究、生态环境可持续发展研究、呼和浩特城市生态系统环境评价与分析等[6-10]，但关于呼包鄂地区生态环境质量方面的综合分析甚少。因此，本文采用模糊综合分析法，此方法的优点是可将一些难以界定或定量的因素定量化，确定每个指标对评价等级的隶属度。以内蒙古呼包鄂地区为研究对象，立足于呼包鄂地区实际情况，在生态环境质量定量评价的基础上，分析影响生态环境质量变化的原因以及工业化进程与生态环境质量的互动机制，为实现社会、经济、环境持续协调发展提供理论依据。

1研究区概况

内蒙古自治区位于中华人民共和国的北部边疆，由东北向西南斜伸，呈狭长形。东西直线距离2400多公里，直线距离1700公里，全区总面积118.3万平方公里，占中国土地面积的12.3%，是中国第三大省区。气候以温带大陆性季风气候为主，大兴安岭北段地区属于寒温带大陆性季风气候。内蒙是中国经济发展最快的省市区之一。边境口岸众多，与京津、东北、西北经济技术合作关系密切。

2模型的建立

2.1　模糊综合评价法

模糊综合评价是以模糊数学为基础。应用模糊关系合成的原理，将一些边界不清，不易定量的因素定量化，进行综合评价的一种方法[11]，通过构造等级模糊子集把反映被评事物的模糊指标进行量化(即确定隶属度)，然后利用模糊变换原理对各指标综合[12]。

2.2　评价步骤

2.2.1确定评价对象的因素论域

p个评价指标，u={u1，u2，…，up}。

2.2.2确定评价等级论域

v={v1，v2，…，vp}，即等级集合。每一个等级可对应一个模糊子集。

2.2.3建立模糊关系矩阵R

通过建立隶属函数确定出每个因素对评价等级的隶属度。各评价指标与生态环境质量状况变化由正向关系和逆向关系两种，正向关系就是评价因子指标增大时，生态环境质量状况指数变大，逆向指标的作用与正向指标相反。

正向指标的隶属函数计算公式:

(公式1)

(公式2)

(公式3)

逆向指标的隶属函数计算公式:

(公式4)

(公式5)

(公式6)

式中 a1，a2，a3，a4，a5表示生态环境质量等级值。由上式确定了指标的隶属度，进而得到模糊关系矩阵 R。

rij表示 I 种指标的生态环境质量数值属于第 J 类评价指标的隶属度。

2.2.4确定评价指标的权重集合

Wi={W1，W2，W3，…，Wn}，Wi为评价指标的权重，满足：

2.2.5建立模糊综合评价模型

3评价指标体系与方法

3.1　构建评价指标体系及其标准

生态环境包括自然资源环境、社会环境和经济环境，它们相互作用、相互依赖、相互制约，组成了具有复杂性和整体性的生态环境。本文参考了城市生态环境质量评价指标体系、呼和浩特城市生态系统环境评价与分析等[10,13-17]相关研究成果，遵循可比性、可代表性、可行性的原则，结合呼包鄂地区生态环境的实际状况，从自然资源环境、社会经济环境、生态破坏与环境污染、环境治理四个层面，人口结构、城市环境、城市绿化、生产效率、可持续性等方面构建了生态环境质量评价指标体系(表1)。

按照环境生态学理论，生态环境是支撑人类生命系统的整个自然系统的总称，生态环境质量是指在一个具体的时间和空间范围内，生态系统的总体和部分生态环境因子的组合对人类生存及社会经济持续发展的适宜程度[18]。由于评价的标准体系复杂，且因地而异，需要分层次进行，而我国目前生态环境质量评价标准尚处于探索阶段，无统一标准。因此本文依据国内外学术界的相关研究成果以及广泛应用的生态环境质量等级划分，将生态环境质量等级分为优、良、一般、较差、差五个等级，并考虑到呼包鄂地区的气候、土地、人口、经济发展状况、工业排放量等，得出各评价指标的等级标准值(表1)。

3.2　评价指标权重确定

层次分析法(Analytic Hierarchy Process,简称为AHP)是美国著名运筹学家Thomas L.Saty教授于20世纪70年代中期提出的一种系统分析方法，是一种广泛的综合决策方法，但其中的权重是由主观确定的，缺乏一定的客观性。因此本文在指标权重的确定中引入熵，将主观与客观相结合，得到更加符合实际情况的熵权。

表1：呼包鄂地区生态环境质量评价指标体系及其权重

4计算过程

4.1　数据来源

本文选用指标的原始数据主要来源于《内蒙古统计年鉴》(2012)、《中国城市统计年鉴》(2012)和《呼和浩特市经济统计年鉴》(2012)、《包头市统计年鉴》(2012)、《鄂尔多斯市统计年鉴》(2012)。

4.2　单项指标隶属度的计算

采用上述模糊综合评判的数学模型以呼和浩特市为例进行生态环境质量评价，利用各指标测度值和各指标标准值(表1) ，分别计算得到呼和浩特市各指标的隶属度。即判断矩阵R1、R2、R3、R4。

4.3　综合评定

B=WR=│0.3200，0.1456，0.3060，0.1030，0.1251│，其中R=│R1，R2，R3，R4│T。

根据最大隶属度原则，选取向量B中最大的分量。

根据相同的计算，可得包头市和鄂尔多斯市的生态环境质量评价结果(表2)。

表2：呼包鄂三市生态环境质量等级评价

5生态环境质量评价分析

通过模糊综合分析法得出，2012年呼和浩特市和鄂尔多斯市的生态环境质量处于等级优，包头市的生态环境质量处于等级一般。

呼和浩特市近年来城市发展速度较快，大力开发和利用资源，工业化水平领先于自治区其他盟市，煤炭产量大幅度上升，使单位GDP能耗、电耗持续增高，一定程度上破坏了生态环境的平衡，带来了一系列环境污染问题，但政府在意识到保护环境的重要性后，大力推广节能减排，优化产业结构，发展循环经济，整顿落后产业，提高区域竞争力，使生态环境质量有了较大的改善，工业经济发展与生态环境保护在一定程度上达到了平衡。

包头市是著名的草原钢城，工业发展历史相对久远，但由于产业结构不合理，工业化过程排出的工业废物严重污染环境，导致生态环境质量开始下降，同时滞后的观念也使生态环境质量的下降与工业经济的发展形成鲜明对比。

鄂尔多斯市的高耗能产业发展近几年逐渐稳定，规模增大，技术设备先进化，带来的工业结构合理以及经济的高速发展，使得鄂尔多斯市有足够的经济实力治理环境，对耗能高、工业废弃物排放量大、产值低的行业进行了大力整顿，响应国家重视环境保护的潮流，表现为建成区绿化覆盖率大幅度提高，单位GDP能耗、电耗、水耗有很大程度的下降等，使其生态环境质量得到明显的改善。

6结论

本文基于生态环境质量评价的理论与实际，构建了生态环境质量综合评价指标体系与标准，运用层次分析法及模糊综合分析法对呼包鄂地区2012年生态环境质量进行评价与分析。评价结果为：2012年呼和浩特市和鄂尔多斯市的生态环境质量处于等级优，包头市的生态环境质量处于等级一般。

本文所用的模糊综合分析法虽然可将一些难以界定或定量的因素定量化，确定每个指标对评价等级的隶属度，从而得出更为准确的评价结果。但是，这种方法只能就某一年份的数据进行分析，无法进行一个时间序列的分析，得出城市的生态环境质量在一个时间段内的变化趋势，从而进行前后对比，探究更为具体的原因。

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The Evaluation of Eco-environmental Quality of HubaoE Area in Inner Mongolia Based on Fuzzy Comprehensive Evaluation Method

LUO Sha-sha,ZHEN Jiang-hong

(College of Geography Science, Inner Mongolia Normal University, Huhhot 0100222, China)

Abstract:HubaoE area is the most dynamic economic circle in Inner Mongolia,with the influence of urbanization and industrialization,eco-environment of HubaoE area has suffered the influence in different level.This article selects four aspects as evaluation indexes,includes the natural resources, social economic’s environment, ecological destruction and environmental pollution, environmental governance.the index weight is obtained by AHP,and using fuzzy comprehensive evaluation to evaluate eco-environmental quality of HubaoE area in 2012,and study the variational reasons of the eco-environment quality.The results of evaluation show that:Huhhot and Ordos’s eco-environmental quality is the excellent ,and Baotou city’s is medium.

Key words:HubaoE area;eco-environmental quality;fuzzy comprehensive evaluation;the evaluation index system

中图分类号：X321

文献标识码：A

文章编号：1004-1869(2015)02-0036-05

作者简介：罗莎莎(1990-)，女，福建省龙岩市人，硕士，研究方向：城市与区域发展。

基金项目：国家自然科学基金项目(41261109)，内蒙古自然科学基金项目(2012MS0617)，内蒙古师范大学研究生科研创新基金资助项目(CXJJS14073)。

收稿日期：2014-11-15