基于EES协同模型的广东省海洋生态系统安全评价

刘汉斌（广东海洋大学 海洋经济与管理研究中心，广东 湛江 524088）

基于EES协同模型的广东省海洋生态系统安全评价

刘汉斌
（广东海洋大学 海洋经济与管理研究中心，广东 湛江 524088）

针对目前海洋生态安全问题频发及其保护形势严峻的现状，重新厘定其内涵，构建EES（环境—经济—社会）协同模型，确定海洋生态系统安全评价指标体系和评价标准。以广东省为研究对象，运用模糊物元法，对2000—2013年广东省海洋生态系统安全进行实证评价。结果表明，广东省海洋生态系统安全状况整体呈现不断提高的态势，但仍然处于较低的水平；其中海洋环境生态安全子系统基本处于临界安全状态，海洋经济生态安全子系统一直保持持续稳定上升的态势，海洋社会生态安全子系统在2000—2006年呈快速增长的态势，2006—2013年则是在临界安全阶段上下波动。

海洋生态，安全系统；EES；模糊物元；持续发展

引言

海洋是全球生命系统的重要组成部分，为人类的发展提供了丰富的物质资源及能源。而健全良好的海洋生态系统的生态价值和服务功能则成为人类可持续发展的基础。但不合理的海洋开发活动导致我国海洋生态环境不断恶化，海洋生态系统安全面临严峻威胁。具体表现为近岸海域生物资源衰退，部分海域趋于荒漠化；海岸线破坏侵蚀严重，自然岸线保有率偏低；海水污染加剧，赤潮、绿潮等自然灾害发生频繁；典型海洋生态系统多处于亚健康状态，海岛破坏严重[1]。为此，国家高度关注海洋生态安全问题。党的十八大把生态文明建设放在突出地位，纳入中国特色社会主义事业“五位一体”总布局的战略决策，十八届三中全会提出加快建立系统完整的生态文明制度体系；《全国海洋主体功能区规划》等系列规划为海洋生态文明建设提供了依据和保障。国家海洋局提出了“蓝色海湾”“银色海滩”“南红北柳”“生态海岛”等重大工程修复治理海洋生态环境。广东作为我国海洋大省，高度重视环境保护和生态建设工作，积极实施主体功能区战略，划定生态保护红线，坚持把生态文明建设放在更加突出位置，推动建立系统完整的生态文明制度体系。据此，构建海洋生态系统安全指标系统，对广东省海洋生态系统安全进行实证评价，准确定位广东省海洋生态系统安全所处的状态，有利于促进海洋经济绿色、低碳、循环发展。

1 基于EES协同模型的海洋生态系统安全概念

近年来，学界对于海洋生态系统安全的概念的界定主要从海洋生态环境的基本服务能力和恢复能力两大方面进行论述，如丁德文（2015）认为，海洋生态环境安全是指与人类生存、生活和生产活动相关的海洋生态环境及海洋资源处于良好的状况或不遭受不可恢复的破坏[2]；杨振姣，姜自福（2010）指出人类海洋生态安全应该主要包括其受人类活动的影响要降低到的可控程度及人类对海洋生态破坏后的补救措施[3]；张素君（2009）认为海洋生态系统安全应该包括海洋环境安全、海洋生物安全及海洋生态系统安全[4]。

对于海洋生态系统安全的界定，笔者认为前人准确把握海洋生态安全的基本特征，较为科学，但同时忽略了其他因素对海洋生态系统安全的影响及各子系统之间的协调性研究。鉴于此，本研究运用系统理论，基于EES协同模型，对海洋生态系统安全进行重新厘定，认为海洋生态系统安全是由海洋环境生态系统安全、海洋经济生态系统安全、海洋社会生态系统安全构成，它是指海洋生态系统的内部各子系统、子要素相互协调，能够正常运转，生态服务功能可以满足人类生存与发展的需求（图1）。

图1 海洋生态系统安全构成图Fig.1 Marine ecological system security configuration diagram

2 基于EES协同模型的海洋生态安全评价方法

2.1 构建指标体系

根据EES模型，结合当前国内外有关生态系统安全评级的各种方法[5]，科学选取评价指标，构建三层次的海洋生态系统安全的指标体系[6]。目标层为海洋生态安全指标体系；准则层为环境—经济—社会子系统；指标层为各类评价目标的具体指标，（见表1）。

表1 基于EES模型海洋生态系统安全的评价指标体系Tab.1 Evaluation index system of marine ecosystems security based on the EES

2.2 权重的确定

目前确定指标权重的方法一般有层次分析法、主成分分析法、熵值法、特尔菲法等[7]，综合考量各方法的特点及指标的特性，避免人为的主观因素对评级结果造成误差，本研究采用熵值法计算各指标的权重，根据其原理，若评价指标的信息熵越小，则其包含的信息量越大，在评价体系中占据的地位越重，权重应该越高；反之亦然[8]。

由于各评价指标的性质不一致，需要对原始指标数据进行无量纲化处理。本文采用极差化的数据进行归一处理。当评价指标属于效益型指标，按照公式（1）计算其在m年间n个指标因子所组成的矩阵X={Xij}m×n；当评价指标属于成本型指标时，根据公式（2）进行计算。

式中：Xmax为该项指标的最大值，Xmin为该项指标的最小值，经过归一处理后，获得标准矩阵Y={Yij}m×n。

标准化之后的指标因子，运用熵值法，根据公式（3）计算各因子的权重。

则第项指标的权重为

2.3 海洋生态安全系统评价模糊物元法

2.3.1 构建模糊物元

海洋生态系统安全物元R由描述的对象M及其特征向量C和特征量值V共同构成，即，R=（M，C，V）若其特征值量值V具有模糊性，则称之为模糊物元[9]。事物M有n个特征C1，C2，…，Cn及其相应的量值x1，x2，…，xn，则称R为n维模糊物元。m个事物的n维物元组合在一起构成m个事物的n维复合模糊物元Rmn，即

2.3.2 计算从优隶属度

从优隶属度原则是在建立各项评价指标相应的模糊量值，从属于标准样本各对应评价指标项相应的模糊隶属程度的原则[10]，采用公式（6）、（7）计算

由此可以建立从优隶属度模糊物元R¯mn：

2.3.3 构建标准模糊物元和差平方模糊物元

标准模糊物元Ron是根据从优隶属度模糊物元R¯mn中个评价指标的从优隶属度的最大值或最小值予以确定。差得平方复合物元RΔ由标准模糊物元Ron与复合模糊物元Rmn中对应各项差得平方组成，即Δij=（uoj-uij）2：

2.3.4 欧氏贴近度和综合评价

选用欧式贴近度表示被评价样本与标准样本两者相互的接近程度，若其值越大表示两者越接近，反之亦然[11]。各样本根据欧氏贴近度的大小进行相应的优劣排序，根据本研究的具体评价意义[12]，运用M（·，+）算法，即先乘后加计算欧氏贴近度的复合模糊物元Rph：

2.4 评价标准

根据相关标准及其文献[13]，将各综合评价指标欧氏贴近度划分海洋生态系统安全等级，并根据其所处的安全等级归纳其系统安全的特征。

表2 海洋生态系统安全的评价等级及系统特征Tab.2 Rating system and features of marine ecosystems security

3 广东省海洋生态系统安全实证评价

3.1 广东省海洋经济发展概况

广东省毗邻南海，地处泛珠三角经济区和华南经济圈的核心区，是全国沿海重要省份之一。全省的海岸线长达4 114千米，占全国的三分之一以上，其中岛屿岸线2 414千米[14]；海域面积为41.9平方千米，港湾条件优越，岛屿众多，大陆架宽广。2000—2015年间，广东省的海洋生产总值从1 513.59亿元增长为15 200亿元，一直位居全国首位；海洋产业发展迅猛，尤其是海洋战略性新兴产业，海洋产业结构不断优化。海洋经济快速增长也给海洋环境生态带来巨大的压力。如何突破环境的瓶颈，保障海洋生态系统安全，实现海洋经济与海洋生态协调发展成为广东现阶段最为迫切解决的问题。

3.2 数据来源

通过查阅《广东统计年鉴2000—2014》《中国海洋统计年鉴2000—2014》 《中国环境年鉴2000—2014》 《广东海洋环境质量公报2000—2014》 《中国海洋环境质量公报2000—2014》以及国家海洋局网站、广东省海洋与渔业局网站等获取广东省海洋生态系统安全评价指标的原始数据。

3.3 评价结果及分析

根据EES协同模型，选取“环境、经济、社会”三大子系统构建广东省海洋生态安全系统评价指标[15]，运用熵值法，计算系统及各系统的权重分别为：

Wi（A）=（0.04142，0.04130，0.04161，0.01565，0.07628，0.06073，0.08058，0.00479，0.07034，0.02805，0.02623，0.08050，0.03380，0.01548，0.07400，0.00285，0.03912，0.08230，0.06560，0.08603，0.01110，0.00481，0.01743）T，（i= 1，2，…，23）

Wi（A1）=（0.10820，0.10811，0.10867，0.04086，0.18922，0.14862，0.28381，0.01252）T，（i=1，2，…，8）

Wi（A2）=（0.19310，0.08169，0.07640，0.22342，0.09873，0.04507，0.16295，0.00829，0.11035）T，（i=1，2，…，9）

Wi（A3）=（0.40043，0.21068，0.23220，0.04056，0.01661，0.09952）T，（i=1，2，…，6）

运用模糊物元模型对2000—2013年广东海洋生态系统安全进行实证评价，其计算的结果如表3所示。

通过上述计算可得，十多年间广东省海洋生态安全系统总体上呈波浪式的上升，期间呈上升—下降—上升；从2000年的0.216 57上升到2013年的0.496 18，到2010年达到峰值，为0.534 28，安全等级从最初的不安全状态过渡到临界安全，安全等级处于较低的层次。这

表明广东海洋生态安全系统的环境、经济与社会三大子系统间的协调性较差，距离理想安全较高层次的水平还有很大的距离，但有不断增强的趋势。具体来说：

表3 2000—2013年广东省海洋生态系统安全的评价及对应的生态系统安全等级Tab.3 Evaluation and corresponding ecosystem level of security of Guangdong provincial oceanic ecological safety from 2000 to 2013

图2 海洋环境子系统欧氏贴近度Fig.2 Euclid approach degree of marine environmental subsystem

图3 海洋经济子系统欧氏贴近度Fig.3 Euclid approach degree of marine economic subsystem

图4 海洋社会子系统欧氏贴近度Fig.3 Euclid approach degree of marine economic subsystem

图5 海洋生态安全系统欧氏贴近度Fig.5 Euclid approach degree of marine ecological subsystem

1） 海洋环境生态安全子系统。2000—2013年，海洋环境生态安全子系统的欧氏贴近度一直围绕着临界安全线波动的状态。2005年达到峰值，2011年的指标值达到谷值，2013年有上升的趋势；主要原因是随着广东省海洋科技进步，开发海洋资源力度不断加大，人均海洋产品产量包括人均原油产量、人均天然气生产量、人均电力生产量都在逐年的增加；同时，由于海洋资源的大规模、不合理开发使得人均海水产品、人均红树林面积等资源减少，开发的成本对效益产生替代效益，导致2011年广东省的环境生态安全降低到谷底。2011年之后，按照国家建设海洋生态文明的要求，广东积极制定各项政策科学开发海洋，保护海洋生态环境，具体包括编制《广东海洋主体功能区规划》 《广东省海洋生态保护实施方案》 《广东省生态文明建设规划》；实施自然岸线保有率总量控制，入海排污总量控制制度，划定海洋开发生态红线等措施。这在一定程度上缓解了海洋资源环境的压力，促使海洋环境生态安全的欧氏贴近度有了上升的趋势。

2） 海洋经济生态安全子系统。2000—2013年，海洋经济生态安全子系统一直保持持续稳定上升的态势，这主要得益于广东省海洋经济发展雄厚的实力。近十几年以来，广东省海洋经济总量在全国一直处于首位，海洋产业结构不断得到优化，尤其是第三产业发展迅猛。2012年，广东海洋经济规模突破万亿大关，现代海洋产业体系基本成型，以滨海旅游业为代表的第三产业产值占全国的20%以上。同时，广东省十分注重海洋战略性新兴产业的培育，通过加大财政投入，出台一系列优惠政策助力海洋新兴产业快速成长。此外，广东省通过发展海洋科技，努力提高海洋资源的综合利用效率，提高火力发电、炼油、制气转换效率，提高工业废水达标率和固体废弃物利用率，走出海洋经济发展高效低碳的新模式。

3） 海洋社会生态安全子系统。广东省海洋社会生态安全欧氏贴近度在2000—2013年的变化幅度较大，从2000年的不足0.1上升到2013年的0.626 49，上升幅度超过50%。其变化大致可以分为两大阶段为2000—2006年呈快速增长的态势，2006—2013年则是在临界安全阶段上下波动。广东历来重视人民生活水平及海洋科技水平提高，在生活方面，恩格尔系数逐年下降，表明居民的收入水平、生活水平显著提高。在海洋科技水平发展方面，海洋R&D经费虽历年有所增加，但与国外海洋强国相比，还存在较大的差距；海洋科技从业人员、海洋科技成果也是呈现增长的态势，但与山东、浙江等沿海省份存在一定的差距。究其根本在于科研的体制机制相对滞后，创新不足，很难适应现代海洋科技发展的步伐。

综合以上几大方面，现阶段广东省海洋生态安全系统处于较低状态。鉴于此，广东省急需大量加强海洋生态文明能力建设，特别是海洋科技能力的培养，加强对海洋综合管理体制机制的创新，不断提升广东省海洋生态文明建设水平。

4 结 语

1）本研究依据EES协同模型，构筑海洋生态系统安全评价指标体系，运用模糊物元法对广东的海洋生态系统安全进行实证评价。结果表明广东海洋生态系统安全整体的情况呈现不断提高的态势，但仍然处于较低的水平，海洋生态安全建设任重道远。

2） 环境、经济、社会三大子系统中，不仅内部要素的欧氏贴近度差异较大，子系统与子系统间也存在这种状况，表明各子系统的发展水平不一致，子系统与子系统间的协调能力较差。这表明在推进系统内部建设的同时需加强推进系统间的协同创新水平。

3）对海洋生态系统安全的研究必须依托大量的时间序列数据为基础，科学构建指标体系；本研究部分数据因统计口径变化以及主观因素影响可能造成评价结果不能全面客观反映广东省海洋生态系统安全的实际状况。在指标阈值的确定，由于缺乏“剂量—效益”关系的验证，为此，还需要进一步深入研究。

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Safety Assessment of Marine Ecosystem in Guangdong Province Based on the EES Model

LIU Hanbin
(Marine Economy&Management Research Center,Guangdong Ocean University,Zhanjiang 524088,China)

Ecological value and service functions of marine ecosystems is the basis for the sustainable development of mankind.Aiming at the frequent marine ecological protection and security issues at present and the grim situation of protection,the paper re-determined its meaning and builds the EES (Environment-Economy-Society)collaborative model to determine the marine ecosystem safety evaluation index system and evaluation criteria. Taking Guangdong province as the research object,and focusing on the time series data of 2000-2013,the fuzzy matter element method was used to evaluate the safety of marine ecosystem in Guangdong province.The results showed that the overall security situation of the marine ecosystem in Guangdong province presents an increasingly improving trend,but still remains at a low level;meanwhlie,the marine environmental and ecological security subsystem basic is basically in a critical security state,the marine economic ecological security subsystem has maintained a sustained and stable security upward trend,the marine social ecological security subsystem in 2000-2006 showed a rapid growth and in 2006-2013 fluctuated in the stage of critical security.

marine ecology;security systems;EES;fuzzy matter-element;sustainable development

F

A

2095-1647（2016）04-0020-08

2016-06-28

广东省教育厅创新强校青年创新人才类项目“南海海洋生态环境变化的集成管理研究” [2015WQNCX049]；广东海洋大学人文社会科学研究一般项目“大数据视阙下南海近海海洋环境变化集成管理研究” [C14536]

刘汉斌，男，助理研究员，硕士学位，主要研究方向为海洋经济、海洋管理。