基于主成分分析的西双版纳土地生态安全评价

(四川大学公共管理学院 四川 成都 610000)

基于主成分分析的西双版纳土地生态安全评价

马小云

(四川大学公共管理学院四川成都610000)

土地生态安全关系到区域整体生态环境的可持续发展。根据西双版纳土地资源的现状，从自然、经济、社会三个方面选取与土地生态安全关系密切的13个指标，构建评价指标体系。运用主成分分析方法，对2010年—2014年西双版纳土地生态安全状况进行评价，并进行初步探讨。结果表明：总的来说，2010年—2014年西双版纳土地生态处于较安全的水平。

土地生态安全；主成分分析；评价

本文综合国内文献得出研究土地生态安全多采用综合指数评价法；部分学者运用主成分分析法，分析影响土地生态安全的各个主成分的值；还有一些学者采用物元分析方法、土地承载力分析法对土地生态安全展开研究。本文综合国内外文献以及研究成果，建立评价指标体系，运用SPSS17.0软件，采用主成分分析法，以2010年—2014年西双版纳相关数据为基础，对西双版纳土地生态安全进行评价。

一、研究区概况

西双版纳位于澜沧江下游(21°08′～22°36′N，99°56′～101°50′E)，其东南接老挝，西南接缅甸，总面积19124.5km2，辖1市2县(景洪市、勐海县、勐腊县)，面积约占全国国土面积的0.2%。由于处于横断山脉纵向岭谷区南端，澜沧江下游及其支流切割而成的山原山地与山谷盆地相间排列，地面高差悬殊，起伏较大，巨大高差的存在，影响山地不同部位的热量及降水的分配，造成明显的气候类型区域。丰富多彩的地形地貌，加上复杂多样的气候条件，从而形成了西双版纳自然生态的多样性。

近年来，随着经济的发展，西双版纳的旅游业、农业等产业得到了快速的增长，但同时也带来了许多环境问题，如水土流失、土地荒漠化，森林植被退化，生物多样性减少等。因此，非常有必要对其生态环境安全状况进行评价，而要对其安全状况进行准确的评价，建立科学、客观的评价指标体系就成为非常关键的也极为重要的环节。

二、数据来源与研究方法

(一)数据来源

本研究数据来源于《西双版纳傣族自治州统计年鉴》(2011—2015年)，《云南省统计年鉴》(2011—2015年)。本文数据除部分可直接从统计年鉴里查的，其他都是根据查得数据计算得到。

(二)主成分分析法

主成分分析法属于多因素综合评价方法的一种，利用降维的思想，通过研究指标体系间的内在结构关系，把原来多个变量转化成用少数几个主成分多表示的综合指标，优点是在数据信息丢失量最小的原则下，经线性变换而以少数的综合变量代替原始的多维变量，达到综合与简化的目的。

主成分分析法的基本步骤：1.对原始数据进行标准化处理以消除数量级和量纲的差异；2.计算标准化后的样本相关矩阵R；3.计算R的特征值和特征向量；4.计算方差贡献率和累计方差贡献率；5.计算主成分载荷；6.根据哥哥主成分的贡献率进行综合评价。

(三)指标选取

评价指标的确定是研究土地生态安全评价的关键内容，指标的选取要能够完全反映土地的生态状况。因此在科学性、完整性、层次性和可比性的基础上，剔除与土地生态安全不相关的因子，结合西双版纳土地资源现状，同时参照国内相关研究，从自然、经济、社会三个方面构建评价指标，对西双版纳土地生态安全状况进行研究。

三、西双版纳土地生态安全定量评价

(一)土地生态安全值的确定

1.数据的标准化处理

采用极差标准化法将原始数据作标准化处理，得出指标的标准化矩阵(表1)。将数值标准化处理也就可以消除不同变量之间的差异性，使数值均为0～1，因而具有可比性。

表1 2010—2014年西双版纳土地生态安全标准化值

2.主成分的提取

主成分分析法就是将多元变量归结为较少的一些变量，也就是一个降维的过程。运用SPSS17.0软件进行数值的处理，得出相关系数矩阵。所选取的变量中有60%以上的系数绝对值大于0.3，故认为可以进行主成分分析。将标准化矩阵导入SPSS17.0软件中进行主成分分析得到表2,可以看出前两个累计方差贡献率达到88.26%，说明这两个变量就可以作为主成分。

表2 指标特征值与贡献率

通过计算得到各因子对于原始指标的载荷状况，其中第一主成分所包含的因子较多，多为粮食单产、人均GDP、农民人均纯收入等一些经济层面的因子。第二主成分建成区绿化覆盖率、第三产业占GDP比重等方面的指标。

3.主成分的计算

由SPSS软件分析得出的因子得分矩阵，可将其作为计算各年份主成分值的权重，如公式(1)所示。

Fij=pij×mi

(1)

式中：Fij—第j年第i个主成分；pij—第j年第i个评价因子的标准化值；mi—第i个评价因子的得分矩阵系数。

得出各年份的主成分值后，根据SPSS软件分析结果得出旋转后的主成分方差贡献率(表2)。可选取各主成分的方差贡献率作为计算各年份生态安全值的权重，如公式(2)所示。

(2)

式中：Fj—第j年的生态安全值；Fij—第j年第i个主成分；ki—各主成分的方差贡献率；i—1-2的整数；j—1-5的整数；由以上公式(1)、(2)计算可得出结果(表3)。

表3 西双版纳土地生态安全值

(二)评价标准的确定

国内目前还没有一个统一的确定土地生态安全的标准。标准值的确定不仅是个比较复杂的过程，而且要因地制宜，各个地方生态环境差异性较大，因而不能一概而论。本文参考国内相关研究，同时结合西双版纳土地资源现状，建立了西双版纳土地生态安全的评价标准(表4)

土地生态安全采用的评价标准主要包括以下几个方面：1.国家、行业和地方规定的标准。国家已发布的环境质量标准如农田灌溉水质标准、云南省省级生态示范区建设标准等；2.将区域生态环境的背景值或本底值作为评价的标准。如从西双版纳的实际情况出发，选择植被覆盖率、人均耕地面积、生物物种丰度和生物多样性等指标；3.科学研究已判定的生态效应。通过当地或相似条件下，科学研究已判定的保障生态安全的各项指标的要求等作为评价的参考标准。

表4 西双版纳土地生态安全评判标准值

(三)结果与分析

由以上可得出2010—2014年西双版纳土地生态安全水平，2010年为Ⅲ级，处于临界安全水平；2011为Ⅱ级，处于较安全水平；2012—2014年为Ⅰ级，处于安全水平。可以看出西双版纳土地安全生态是向好的方向发展变化的，这得益于政府对环境治理的重视和加强，加大了环保投资力度，同时第三产业比重、粮食单产等指标也不断增加，且维持在一个较高的水平上。总的来说，2010年—2014年西双版纳土地生态处于较安全的水平。

四、结语

本文通过建立评价指标体系对2010—2014年西双版纳土地生态安全水平初步开展评价，得出2010—2014年西双版纳土地生态安全总体处于较安全水平。

土地生态安全评价是一个系统性工程，建立评价指标体系不能完全反映出土地生态安全现状，需综合各方面因素加以分析。而且标准值的确定在全国范围内没有一个统一的规范，仍需在实践中不断完善。整合土地资源生态安全影响机理及土地资源生态安全评价研究成果，量化土地资源生态安全指标标准，对于提高土地利用结构优化模型的科学性和合理性有着重要的意义，这也将是未来可持续土地利用研究的前沿。

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马小云(1992.2-)，女，白族，云南大理，四川大学公共管理学院，硕士，研究方向土地行政与房地产管理。