基于PSR模型的上海市生态安全评价

肖亚丽，　姚文刚

(中海环境科技(上海)股份有限公司，上海 200135)

基于PSR模型的上海市生态安全评价

肖亚丽，姚文刚

(中海环境科技(上海)股份有限公司，上海 200135)

摘要:基于压力-状态-响应(Pressure-State-Response,PSR)模型构建“目标-准则-要素-指标”4个层次的城市生态安全评价指标体系，采用熵值法和综合指数法计算2000—2013年上海市生态安全评价指数。结果表明：上海市生态安全指数自2000年的0.247 6增加至2013年的0.759 6，呈逐渐上升趋势，生态安全状况逐渐改善；各准则层指数，2000—2003年为响应指数>压力指数>状态指数，2004—2013年为压力指数>响应指数>状态指数，以压力指数的上升趋势最为明显；对上海市生态安全指数影响较大的指标为：万人拥有的城市排水管道长度、第三产业占国内生产总值(Gross Domestic Product, GDP)比重、科研投入占GDP比重、酸雨频率和人均GDP。

关键词:PSR模型；城市生态安全；评价指标体系；熵值法

0引言

随着城市化进程不断加快，城市生态安全研究逐渐成为国内外相关学科研究的前沿和热点。作为人口高度集聚的“自然-经济-社会”复合生态系统，城市生态的安全状况尤为脆弱。城市生态安全指的是城市经济社会可持续发展的同时，人类生活的城市自然环境条件处于其承载力之内的一种城市生态系统状况，是实现自然可持续发展的保证[1]。此外，城市生态安全理解为城市生态系统健康、稳定，其本质是要求自然资源在城市人口、社会经济和生态环境等约束条件下稳定、协调、有序和持续利用[2]。高度人工化的城市生态系统，其生态安全状况与经济社会发展方式、产业发展政策以及生态环境建设等有着密切的关系[3]。

上海(位于120°52′~122°12′E，30°40′~31°53′N)是我国的经济、交通、金融和航运中心，随着经济发展和外来人口导入，其生态系统承受的压力越来越大。对此，以上海为研究对象，建立包含25项指标、9组要素、3个准则的指标体系，通过熵值法和综合指数法计算2000-2013年上海市生态安全指数并对其进行分析。

1构建城市生态安全评价指标体系

目前在构建生态安全评价指标体系方面较为公认的模型框架是PSR(Pressure-State-Response, 压力-状态-响应)模型，由国际经济合作和开发组织与联合国环境规划署共同提出，因具有灵活性、综合性和因果关系清晰等优点而成为当前可持续发展和生态安全评价领域最为常用的方法[4-5]。 在PSR框架内，环境问题可表述为3个不同但又相互联系的指标类型：压力指标反映人类活动给环境带来的负荷，状态指标反映环境质量、自然资源和生态系统的状况，响应指标反映人类面临环境问题所采取的对策[6]。

根据PSR模型，构建“目标-准则-要素-指标”4个层次的城市生态安全评价指标体系，具体见表1。

表1　城市生态安全评价指标体系

选择2000—2013年上海市统计年鉴以及2000—2013上海市国民经济和社会发展公报等公开发布的数据，根据表1构建14行、25列的指标原始数据矩阵(14×25)。

2评价方法

2.1指标标准化

城市生态安全评价的指标可划分为正向指标和负向指标，其正向指标数值越大越好，负向指标则相反。对于不同性质的指标，应分别采用不同的函数处理方法对其进行标准化处理，具体如下。

(1)

(2)

式(1)和式(2)中：max{xj}和min{xj}为第j项指标中的最大值和最小值，经标准化处理后形成X={Xij}m×n(m为评价年数，n为指标数)。

2.2指标赋权

采用熵值法得到经过标准化后的各个指标的信息熵，信息熵越小，信息的无序度越低，其蕴含信息的效用值越大，则指标的权重就越大。

(3)

(4)

2.3城市生态安全指数模型

采用综合指数法计算城市生态安全指数，模型为

(5)

Sj数值越大，则城市生态安全程度越高，生态风险越小。根据国内外研究成果[7-8]，建立城市生态安全评价指数分级标准(见表2)。

表2　城市生态安全指数分级标准

3结果与讨论

3.1上海市生态安全指数时间变化特征

根据式(1)~式(5)，计算出上海市2000—2013年的生态安全指数，其变化趋势见图1。

由图1可看出，2000—2013年上海市生态安全指数总体呈上升趋势(2002年、2004年和2010年除外)。上海市2000—2006年的生态安全评价指数分别为0.25，0.33，0.32，0.41，0.40，0.48，0.50，虽然在逐渐上升，但均处于不安全状态；2007—2013年的生态安全评价指数分别为0.57，0.61，0.70，0.69，0.71，0.73，0.76，逐渐从临界安全状态达到中度安全状态，生态安全状况不断改善。随着经济社会不断发展，上海市逐渐加大科技、环保方面的投入，在环境保护、社会发展和人民生活等方面取得了较大发展，城市生态安全状况逐渐得到改善，整体上呈现出较为良好的发展态势。对于2002年、2004年和2010年生态安全指数较前一年有所下降，主要原因在于相应年份状态指数和响应指数的下降抵消了压力指数的增长，其中2010年的下降是由区域环境噪声增加、环保投入和第三产业占比下降引起的。

图1　2000—2013年上海市生态安全评价指数变化趋势图

对于各准则层指数，2000—2003年为响应指数>压力指数>状态指数，2004—2013年为压力指数>响应指数>状态指数，总体来说各准则层呈波动逐渐上升的趋势，尤以压力指数上升趋势最为明显。近14年各准则层指数占比城市生态安全指数分析见图2。

结合图1和图2可看出上海市各准则层近14年的发展变化趋势，其中压力指数和状态指数逐年稳中有升，而响应指数在波动中逐渐下降，各准则层变化趋势并不一致。这表明：随着上海市经济不断发展、外来人口不断增多，城市生态安全压力不断增加；虽然政府在环境保护、社会发展等方面的投入可在一定阶段改善城市生态系统进而使城市生态安全状态不断优化，但是其在城市生态安全综合指数中所占的比例日渐减少，投入产出效率不足，所起的作用在不断弱化。因此，为进一步改善上海的生态安全状况，应合理控制城市生态环境压力(尤其是土地压力)，采取积极对策降低城市生态系统压力水平，不断优化城市生态环境状况，并提高对系统响应的投入效率，以使城市总体生态安全状况达到最优。

图2　各准则层指数占比城市生态安全指数分析

图3　各要素层指数占比城市生态安全指数分析

各要素指数占比城市生态安全指数分析见图3。由图3可知：2000—2008年，经济压力、能源压力、环境压力和资源状态上升趋势明显，土地压力和社会响应逐步下降至稳定状态，环境状态、经济响应和环境响应出现先上升而后又下降后又上升的趋势，且下降幅度小于上升幅度，导致城市生态安全指数呈逐步上升的趋势；2009—2013年，各要素层均保持稳定或小幅上升的趋势，上海市生态安全状况逐步趋向良好。

3.2上海市生态安全指标权重分析

对于上述构建的25项指标、9组要素、3个准则的“目标-准则-要素-指标”4个层次的指标体系，各个指标、要素、准则对城市生态安全指数的贡献是有区别的，根据上述研究结果，得到城市生态安全评价指标体系的权重分布(见表3)。

由表3可知：

(1) 从指标层看，权重最大的前5项指标依次为万人拥有城市排水管道长度(0.052 6)、第三产业占GDP比例(0.051 1)、科研投入占GDP比例(0.050 7)、酸雨频率(0.050 3)、人均GDP(0.049 2),总占比为0.253 9；

(2) 从要素层看，权重最大的前3项要素依次为土地压力(0.172 2)、社会响应(0.155 2)、经济响应(0.145 7)，总占比达到0.473 1；

(3) 从准则层看，权重占比按大小依次为压力(0.420 0)、响应(0.395 6)、状态(0.184 4)。

由此可见，应将上海市生态安全指数改善的重点放在权重较大的指标、要素和准则上，继续深化调整经济结构，加强环保投入和科研投入，积极改善城市环境质量和基础设施建设，合理引导居民消费模式，降低生态环境压力。

4结语

采用PSR模型构建“目标-准则-要素-指标”层次的城市生态安全评价体系，确定了25项指标、9组要素、3个准则；采用熵值法和综合指数法计算了上海市2000—2013年城市生态安全指数以及各个层次权重贡献。结果表明：上海市生态安全指数自2000年的0.247 6增加至2013年的0.759 6，呈逐渐上升趋势，生态安全状况逐渐改善；各准则层指数，2000—2003年为响应指数>压力指数>状态指数，2004—2013年为压力指数>响应指数>状态指数，以压力指数上升趋势最为明显；对上海市生态安全指数影响较大的指标为万人拥有城市排水管道长度、第三产业占GDP比例、科研投入占GDP比例、酸雨频率和人均GDP，权重合计占比0.253 9；要素为土地压力、社会响应和经济压力，权重合计占比0.473 1；就准则层而言，压力贡献最大。

表3　城市生态安全评价指标体系权重分布

参考文献：

[1]贾良清,欧阳志云,赵同谦,等.城市生态安全评价研究[J].生态环境，2004,13(4):592-596.

[2]谢花林,李波.城市生态安全评价指标体系与评价方法研究[J].北京师范大学学报：自然科学版，2004,40(5):705-710.

[3]吕宏德.城市生态安全评价指标体系的研究[D].哈尔滨：东北林业大学,2005.

[4]TONG C.Review on Environmental Indicator Research[J]. Research on Environmental Science,2000,13(4):53.

[5]ALLEN H. Environmental Indicators: A Systematic Approach to Measuring and Reporting on Environmental Policy Performance in the Context of Sustainable Development[M].Washington: World Resource Institute,1995.

[6]魏兴萍.基于PSR模型的三峡库区重庆段生态安全动态评价[J].地理科学进展，2010,29(9):1095-1099.

[7]吕文利,刘玲,翟亚琪.基于PSR模型的杭州市生态安全评价[J].安徽师范大学学报：自然科学版，2013，36(5):489-492.

[8]MARSHALL I B, HIROVNEN H, WIKEN E. Nmional and Regional Scale Measures of Canada Ecosystem Health[M].Boca Ration: St Lucie Press, 1993: 117-129.

我国正式批准加入海事劳工公约

2015年8月29日，经十二届全国人大常委会第十六次会议审议通过，我国正式批准加入《2006年海事劳工公约》(以下简称《公约》)。《公约》批准书递交国际劳工局登记之日起一年后，将对我国正式生效。《公约》详细规定了海员的最低从业要求、就业条件、船上生活设施标准和职业健康安全保障等内容，明确了海员的权利和成员国的义务。

《公约》在第94届国际劳工大会上获高票通过，其目的是实现海员体面地工作和生活，被称为海上劳动者的“权利法案”。截至目前，共有66个国际劳工组织成员国批准了该《公约》。

我国是海员大国，约62万人具有海员资格，人数约占世界海员总数的三分之一。我国批准加入《公约》，将有利于加强海员权益维护，促进我国海运业健康发展。目前，交通运输部、人力资源和社会保障部正着力推动我国全面履约。

收稿日期：2015-07-31

作者简介：肖亚丽(1978—)，女，博士，主要从事环境评价和生态规划研究。

文章编号：1674-5949(2015)03-001-05

中图分类号：X826

文献标志码：A

Ecological Security Assessment of Shanghai by PSR Model

XiaoYali,YaoWengang

(China Shipping Environmental Technology(Shanghai) Limited Company, Shanghai, 200135, China)

Abstract:The urban ecological security assessment index system at four levels, i.e. the target, the rules, the factor and the index, is constructed based on PSR model. The indexes of ecological security assessment for Shanghai from 2000 to 2013 were calculated using entropy method and comprehensive index method. The research gave the following results: The ecological security index of Shanghai city gradually increased form 0.2476 in 2000 to 0.7596 in 2013 and the ecological security situation of shanghai was also improved year by year; The values of indices at the rule level in downward order were: the response index, the pressure index, the state index in the period of 2000 to 2003,and the pressure index, the response index, the state index in the period of 2004 to 2013. The pressure index rises significantly from first period to second period. The indices, which greatly influence the ecological security of Shanghai, were the urban drainage pipe length per million people, the proportion of the tertiary industry production in GDP, the percentage of GDP for R and D investment, the acid rain frequency and the GDP per capita.

Key words:PSR model; urban ecological security assessment; assessment index system; entropy method