基于栅格和层析分析法的生态环境质量评价研究——以平凉市为例
2016-09-28张强
张强
(甘肃省环境监测中心站,甘肃 兰州 730020)
基于栅格和层析分析法的生态环境质量评价研究——以平凉市为例
张强
(甘肃省环境监测中心站,甘肃 兰州730020)
区域生态环境质量评价是协调区域经济发展与生态环境保护之间关系的基础,以平凉市2015年生态环境质量评价数据为基础,构建适合平凉市的生态环境质量评价体系,并运用层次分析法确定权重值,并采用栅格化思维将整个平凉市生态环境质量评价进行网格化处理,计算得到平凉市生态环境质量综合分值最高为59.27,最低为40.5,整体空间分布格局呈现中高两侧低的分布格局。
生态环境质量评价;层次分析法;平凉市
1 概述
在新型城镇化大背景下,生态环境质量安全与社会经济的发展之间的关系逐渐成为研究的重点和热点,我国对于生态环境质量评价起步相对较晚,最初是针对的农业生态系统和城市生态环境的评价,经过近几十年的发展生态环境的评价逐渐由对各评价因子进行分级量化发展为利用综合评价模型,现有研究中更多的是遵循国家环境保护部颁发《生态环境状况评价技术规范(HJ/T192-2006)》[1]中对评价指标体系和权重。区域生态质量评价是协调区域经济发展与环境保护的基础,也是实现社会经济发展的重要手段[2],但在实际评价中往往存在评价指标权重的方法过于主观,权重的确定只是按照规程要求并未具体结合实地情况,并且评价单元基本都在行政尺度层面,对于同一行政尺度上的生态环境质量差异研究较少。基于此,作者从改善评价指标权重确定的方法为出发点,尝试研究区域内栅格层面的生态环境质量评价研究,以期望对黄土高原沟壑区生态环境质量评价提供新的思路和方法。
2 研究方法
2.1评价指标体系的建立
生态环境质量评价是一个相涉及多方面因素的综合评价,平凉市位于陇东黄土高原地区,生态环境相对脆弱[3],对于评价指标的选择从生物多样性、现状生态环境等方面出发,确定生物丰度、植被覆盖指数、水网密度指数、土地退化指数和环境质量指数5个因子建立平凉市生态安全评价指标体系表见表1,如图1所示,各具体指标含义及计算方式见《生态环境状况评价技术规范(HJ/T192-2006)》[4]。
表1 层次分析法判断矩阵及含义
图1 平凉市生态环境评价指标体系
2.2指标权重的确定
指标权重采用目前比较成熟的层次分析法来确定。按照层次结构模型,利用专家的经验,给出权重的判断矩阵,然后利用特征向量法计算权重(判断矩阵B),计算满足BW=λmax×W的特征根与特征向量。
根据计算层次单排序和层次总排序,为了检验一致性,需定义和考虑CR指标,其计算公式CR= CI/RI,其中一致性指标CI=(λmax-n)/(n-1),当CR<0.1,可以认为该判断矩阵具有较好的一致性,否则就需对判断矩阵进行调整直至通过一致性指标检查。
3 实证研究
3.1研究区概况
平凉市位于甘肃省东部,地处陕、甘、宁三省交汇处,位于东经105°20′~107°51′,北纬34°54′~35°46′之间。东接甘肃省宁县以及陕西省长武县、郴县,南邻甘肃省张家川回族自治县、秦安县和陕西省麟游县、千阳县、陇县,西连甘肃省通渭县、会宁县,北依本省西峰区、镇原县和宁夏回族自治区固原市、彭阳县、泾源县、西吉县、隆德县。全市现辖崆峒区、泾川县、灵台县、崇信县、华亭县、庄浪县、静宁县7个县区,共102个乡镇,3个街道办事处。全市属黄河中游的黄土丘陵和高原沟壑区,海拔890.00~2857.50m。地势西北高、东南低、中部高、两厢低,形成东部黄土高原沟壑地貌、中南部山地地貌、西部梁峁丘陵沟壑三大地貌单元。
3.2研究结果
将图1中的评价指标进行两两比较,构造评价指标的相关矩阵[5],具体见表2所示。
表2 评价指标相关判断矩阵数据及权重
经过计算该评价判断矩阵CI=0.0351,通过一致性检查接近于0,表明计算得到的权重较为理想,其中生物丰度指数和环境质量指数权重最大为0.2535这说明在平凉市特殊的地理地形的影响下生物丰度和环境质量在整个生态环境质量的评价中起到最重要的贡献[6-8]。
将计算出平凉市各县区生物丰度指数、植被覆盖指数、水网密度指数、土壤退化指数和环境质量指数分别在ArcGIS中进行空间插值,生成相应的五个栅格图层(栅格尺寸2km×200km),借助栅格计算器生成平凉市生态环境质量评价结果图(如图2所示)。
图2 平凉市生态安全评价结果图
平凉市生态环境评价结果=植物覆盖度指数× 0.1456+生物丰度指数×0.2535+土壤退化指数×0.1267+环境质量指数×0.2535+水网密度指数×0.2207。
从平凉市生态环境质量评价结果图中可以看出,整个平凉市生态环境质量整体呈现 “中高、两低”的空间分布格局,崆峒区、华亭县和崇信县生态环境质量明显优于其他县区。由于采用了栅格插值的处理思路,就某一行政单元内部差异也凸显出来,以泾川县为例,泾川县县城周围区域生态环境质量要低于西部靠近崆峒区的地方。
4 结论
通过层次分析法来确定生态环境质量评价体系的权重,并引入栅格研究结果表明层次分析法和基于栅格思维能够反映出同一形状尺度下生态环境质量的差异情况,从平凉市的实际情况来看,评价结果较符合当地的实际情况。
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