基于双重预警的粮食生产安全预警研究

任晓芳，高齐圣

（青岛大学 a.师范学院；b.经济学院，山东 青岛 266000）

基于双重预警的粮食生产安全预警研究

任晓芳a，高齐圣b

（青岛大学 a.师范学院；b.经济学院，山东 青岛 266000）

粮食安全是国家安全的根本所在，影响粮食安全的因素有很多，但主要集中粮食产量波动和人居粮食占有量上。本文根据现有的研究资料和研究中所使用的粮食生产安全预警模式，从区域粮食生产安全双重预警机制等角度出发，利用收集到的抚顺市相关资料，对抚顺市粮食生产全进行分析，研究结果显示，抚顺市2013年的粮食生产好于2012年和2011年，这与抚顺市公布的粮食生产数据基本一致，可见双重预警机制能够比较客观地反映了一个地区的粮食生产情况。同时，对抚顺市2016年以后的粮食生产安全进行了预测，结果显示在今后几年当中抚顺市粮食生产安全形势良好。

双重预警；粮食安全；预警机制

粮食生产是我国粮食安全的最重要环节，对粮食安全由决定性的影响，而粮食生产安全的关键是耕地安全，耕地安全受粮食产量波动和人居粮食占有量的影响。从这一角度来讲，粮食产量波动和人居粮食占有量对粮食安全也有重要影响。粮食生产安全预警机制是一种针对粮食生产安全的预警机制，其目的就是在粮食生产达到警戒线以后，能通过预警机制及时发现问题，并对未来的粮食生产安全作出预测，以更好地应对各种因素对粮食生产安全的影响。

1　抚顺市粮食生产安全预警

1.1数据来源

本研究以抚顺市行政区划图、人口数据，以及抚顺市公布的最近今年粮食产量的相关数据作为数据来源，其他研究中的数据根据以上数据计算、统计所得。

1.2预警指标

从收集到的资料来看，目前有关粮食生产安全预警的指标体系有很多，比如“四因素法”，主要包括粮食总产量波动系数、粮食自给率、粮食储备水平和人均粮食占有率，“五因素法”在上述四个因素的基础上加上了粮食表彰水平这一指标。考虑到本研究的实际需要，以及抚顺市的粮食生产的实际情况，本研究将粮食总产量波动系数人均粮食占有量作为抚顺市粮食生产安全预警指标体系的评价指标。人均粮食占有量是综合反映一个地区粮食安全的指标，在粮食总产量一定的情况下，人均粮食占有量决定了该地区每个人可用于生存的粮食数量，其与粮食安全水平之间是正比关系，人均粮食占有量越高，粮食安全水平也就越高，反之粮食安全水平也就越低。粮食产量波动系数反应的是一定条件下，粮食总产偏离趋势产量的程度，其公式为:

在该公式当中，Vt表示在第t年的粮食波动系数，Yt表示的是第t年粮食实际总产量，yt表是第t年的趋势产量。|Vt|越大说明实际产量偏离趋势产量也就越远，粮食产生的稳定性比较差，粮食生产安全水平也就越低，反之则表明偏离趋势产量较小，粮食生产安全水平也就越高。

1.3预警指标警限的确定

1.3.1粮食产量波动系数警限

在预警指标警限确定上，本文采用误差理论和3σ方法来处理，粮食产量波动系数，是在正常的粮食生产单各种，系数偏离一个稳定数，这个数可以用μ表示，将其作为粮食产量波动系数划分的一个指标。由于粮食产量波动系数有粮食安全程度之间的反比关系，假设［0，μ］为安全区域，将偏离μ 1倍标准差区间［μ，μ+σ］作为轻警，将偏离μ 2倍标准差区间［μ-σ，μ+2σ］作为中警，将偏离μ 3倍标准差区间［μ+2σ，μ+3σ］作为重警，将偏离将偏离μ 3倍以上的作为巨警，得到5个警度区间，作为预警指标警限的指标区间。运用3σ法，需要先确定一个安全与不安全的分界点，在这里可以将抚顺市多年粮食产量波动系数绝对值的平均值作为分界点（见表1），根据收集到的抚顺市粮食产量的相关数据，可以将抚顺市粮食产量波动系数（见表2）。

1.3.2人均粮食占有量警限

根据我国粮食产量的地区差异，以及粮食分配因素的影响，我国将人均粮食占有量分为4个等级，也就是248.56 kg、300 kg、360 kg和400 kg，其中248.56 kg是维持一个人生存的最低标准，也是我国粮食安全当中人均粮食占有量的最低下限，也就是最低警限。300 kg是在生产的基础上减少粮食减产对人及粮食安全威胁的标准，简单的来说就是温饱标准，360 kg在温饱基础上的营养缓冲标准，400 kg以上为真正的营养标准。根据上述标准，可以确定我国人均粮食占有量的警限（见表3）。

表1　抚顺市2006-2014粮食产量波动绝对值及平均值

表2　粮食产量波动系数R的警限

表3　我国人均粮食占有量的警限

2　预警模型构建

2.1粮食生产安全指数

粮食生产安全是一个复杂的系统，除了上述两个因素之外，影响一个城市粮食生产的因素有很多，导致在某些环节上有很高的安全性，在某些环节上则表现出很低的安全性，也就是在不同环节上安全状况不一致的现象，这就意味着很难对某地区粮食生产安全状况作出准确判断。从研究的情况来看，一些学者为了解决这一问题提出了引入粮食生产安全指数的概念，用λ来表示粮食生产安全指数，由一个地区各项粮食安全指标进行加权平均处理后所得综合值，能够综合反映一个地区粮食安全的总体水平。在计算抚顺市粮食生产安全指数之前，先对抚顺市的粮食生产安全进行假设:

抚顺市粮食生产安全指数可以由粮食产量波动指数和人均粮食占有量两个指标完全解释，也就是完全由上述两个指标决定。

上述两个指标对粮食生产安全指数λ的影响是相同的，在此基础上可得:

在该公式当中，λj表示抚顺市j项指标的取值。

当λ取值范围在［0，1］之间的时候，λ值无线接近于1，这表明抚顺市的粮食生产安全水平越高，当λ取值接近于0时，说明抚顺市粮食生产安全水平较低。

根据前面计算的粮食产量波动系数警限和人均粮食占有量警限，以及本节当中提出的粮食生产安全指数计算方法，得到抚顺市粮食生产安全指数警限（见表4）。

2.2GIS运算模型

根据前面计算的抚顺市粮食生产安全指数计算方法及警限，将数值输入ARCGIS中，在Arc Toolbox下简历模型，并实现抚顺市粮食生产安全指数警情确定。具体的过程主要包括以下几个环节。

表4　抚顺市粮食生产安全指数警限

（1）在ARCGIS软件当中打开Arc Toolbox，按照 Conversion Tools →ToRaster → Feature to Raster的功能和步骤，逐步将抚顺市的行政图从矢量转化为栅格，其中栅格值表示抚顺市的粮食波动系数、人均粮食占有量的逐年变化情况。

（2）打开Arc Toolbox，按照Spatial Analyst Tools→Reclass→Reclass by Tabie的功能和顺序，对栅格值后的抚顺市的粮食波动系数、人均粮食占有量进行重新分类，以达到数据标准化的目的。

（3）根据前面确定的指标权重，在Arc Toolbox中，按照Toolbox→Spatial Analyst Tools→Math→Plus→Divide的功能和顺序，对栅格内的数据进行运算，详细计算出每个栅格上的粮食生产安全指数。

（4）根据前面确定的抚顺市粮食生产安全指数警情分类及其判断标准，运用重分类方法对完成粮食生产安全指数的各个栅格进行重新分类，确定每个栅格的实际警度。

（5）在Arc Toolbox当中，Spatial Analyst Tools→Local→Combine的功能和顺序，对所得每个栅格的精度及栅格值进行合并运算，得出与之对应的警度栅格值。

完成上述步骤以后，将步骤（5）当中所得的数据，输入EXPORT命令，并以DBF格式导出图片，再打开JOIN命令，将抚顺市的行政图与DBF结果进行多层覆盖，形成最终的抚顺市粮食生产安全预警图。

3　结果分析

从研究的结果来看，从2006年到2013年，抚顺市共出现3次粮食轻警，没有出现1次中警、重警、巨警，这说明最近几年抚顺市的粮食安全整体水平比较高。这与抚顺市的农业生产和粮食生产的实际状况是相符的，抚顺市虽然处于东北粮仓，但是境内却以山地丘陵为主，是东三省最早的工业基地，粮食产量在整个东北地区并不靠近前列，2013年抚顺市粮食产量维持在5.1亿kg，与2009年相比下降约0.1亿kg，波动相对表较大，但是却好于2012年和2013年。抚顺市人口众多，除了本地居民之外，还有众多的外来打工者，这些无疑增加了粮食生产安全的不稳定因素。当然，本文采用的粮食总产量波动系数人均粮食占有量两个指数来分析抚顺市的粮食生产安全状况，这两项指标虽然对粮食生产安全具有决定性影响，但是却不足以代表所有指标，并且研究建立在假设这两个指数能够对抚顺市粮食生产安全完全解释的基础之上的，这可能在一定程度上影响到研究结果的可靠性。但从研究结果来看，与抚顺市粮食生产安全水平基本一致，说明以粮食总产量波动系数人均粮食占有量两个指数建立起来的指数体系，以及以GIS运算模型建立起来的模型运算体系，能比较客观的反映一个地区粮食生产安全的实际状况。

主要参考文献

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10.3969/j.issn.1673 - 0194.2015.22.137

F326.11

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1673-0194（2015）22-0173-02

2015-09-27