结合地理国情监测的宁波市生态环境评价指标体系的构建

项志勇，邹小玲，陈江平(. 浙江省第一测绘院，浙江 杭州 300； . 武汉大学遥感信息工程学院，湖北 武汉 430079)

随着我国城市化进程的快速推进，城市规模在不断扩大，城市建设用地盲目扩张现象随之产生，这不仅造成了土地资源的浪费，同时也使得城市及其周边地区的生态环境遭到破坏[1]。由于科学技术条件有限，引发了资源过度消耗和环境污染等问题，破坏了生态环境，从而影响区域的可持续发展。为此需要开展生态环境质量评价工作，生态环境的综合评价结果可为区域生态环境的管理和建设提供依据[2]。其中生态环境质量评价有地域性、时效性、整体性和复杂性的特点。在评价过程中若忽视生态环境评价指标的作用会造成生态失衡、环境退化和人们生活质量下降的后果[3]。因此生态环境质量评价指标体系的构架对质量评价工作及其他方面都十分重要。

地理国情监测采用多种技术手段进行测绘、统计，可提供真实可靠和准确权威的地理国情信息。监测获取的地理国情数据能够提供地形地貌、地表覆盖等自然环境和社会经济等人类经济社会的相关信息，满足评价过程的数据需求；直接采用地理国情专题数据可简化数据计算过程；此外生态环境质量评价属于地理国情统计分析的重要内容，也是反映我国国情国况的综合状况重要指数之一。因此，本文结合地理国情监测的数据进行生态环境指标体系的构建。

生态环境质量评价方法发展迅速，如环境与可持续发展模式文献中所述主要为两种：经验统计方法和压力-状态-响应(PSR)模型方法[4-7]。基于回归分析或概率分析的各种经验和统计方法已广泛应用于评估区域生态安全[8]。如Enea等[9]和Adriaenssens等[10]开发了一种基于模糊规则的生态环境管理决策支持模型；郝等[11]和Park等[12]也提出了灰色方法与人工神经网络模型结合的区域生态环境质量评估方法。与统计模型相比，PSR方法被认为是更有效的方法[8]。

在生态环境质量评价过程中指标体系的选取至关重要。国家环境保护总局提出的区域生态环境质量评价指标包括生物丰度指数、植被覆盖指数、水网密度指数、土地退化指数及污染负荷指数[13]。而叶亚平等[14]提出的中国省域生态环境质量评价指标体系包括生态环境质量背景、人类影响程度、人类适宜度需求3个方面。芦彩梅等[15]提出的山西省区域生态环境质量综合评价指标体系和谢志仁等[16]提出的江苏省相应的指标体系均为分层结构。翟艺佳[17]也提出了由气候、植被、土壤、水文等环境要素组成的吉林省生态环境指标。周华荣[18]提出的新疆生态环境质量评价指标包括农田生态、自然生态、人为环境压力3个子系统。指标体系虽然随区域特性、评价者理解的差别而存在差异，但也有共同的特点：如上述生态环境质量评价指标体系大多分为区域自然禀赋、人类社会经济活动及人类活动对环境造成的影响3方面指标，且多为分层结构。这与本文采用的PSR模型框架的构建思路一致。

1 生态环境指标体系的研究

1.1 基于地理国情的PSR评价框架

基于地理国情的PSR评价框架如图1所示。

图1 基于地理国情的PSR评价框架

图1中，PSR模型框架分为3类指标[7]：生态环境压力指标描述人类活动和气候变化对环境的压力；生态环境状况指标描述自然环境和生态系统功能的现状；社会响应指标显示人类社会对生态环境变化的响应。响应指的是采取的措施的数量和种类，或执行措施的力度及措施的有效性[19-20]。PSR框架模型通过环境变化原因、人类活动对环境的影响及人类对环境做出的响应3方面了解人类对生态安全的影响程度，并能以系统的方式向最终用户提供信息[21-22]。

本文采用PSR框架模型，构建指标体系，评价生态环境质量。区域生态环境质量评价指标体系能够反映待评价区域生态环境系统的内在结构，因此其本身必然具有一定的层次结构[16]。本文构建的评价指标体系由目标层、制约层、要素层和指标层构成。目标层即为区域生态环境质量指数；制约层为参照PSR模型建立的生态压力、生态状况和生态保护指标；要素层为制约层的影响因子，也可视为指标层的综合；指标层是可以直接得到或可计算获取的数据，是指标体系中最具体的指标。最终本文构建了4层共29个指标的生态环境质量评价指标体系。

1.2 生态环境评价指标体系的构建

1.2.1 生态环境评价指标体系制约层的建立

制约层包括若干个对区域生态环境质量起正面或负面制约作用的子系统[16]。生态环境质量主要受环境现状、人类资源消耗造成环境污染的活动和人类为保护被破坏的环境所采取措施3方面影响，与PSR框架模型中的生态状况、生态压力和生态保护一一对应。生态状况表征现有资源环境的客观状况；生态压力表征人类社会对生态环境的负面影响；生态保护是人类为弥补自身活动对生态环境造成的破坏采取的补救措施。本文通过设置生态压力制约层表征人类活动造成的资源过度消耗、环境污染等负面影响；通过设置生态状况制约层描述现有资源与环境的客观状况；通过设置生态保护制约层描述人类对资源过度消耗、环境污染等问题的积极响应。

1.2.2 生态环境评价指标体系要素层的建立

制约层中每个子系统包括若干个要素，每个要素通过若干指标来反映[16]。生态环境质量受人类社会经济活动、生态环境现阶段状态及人类为弥补破坏环境行为而采取保护措施的综合影响。

城市作为人类社会经济高度发展的产物，是人类影响和改变自然生态环境标志性的产物，由此可知城市的发展状况可反映生态环境被改变的程度。道路交通网密度可以作为城市发展程度的评价因子；同时城市的边界表示生态环境被影响的边界，在一定程度上也反映了人类社会对生态环境影响的边界；人类进行社会经济活动需要自然资源的支撑，人类过度开发自然资源会对自然生态环境造成破坏。因此过度开发自然资源也可作为人类活动对自然生态环境的负面影响因子。综上将道路交通网密度(P1)、城市扩张(P2)和过度开发自然资源(P3)作为生态压力影响因子，以表征人类的经济和社会活动对环境的作用。

生态状况为现阶段自然生态环境的状态，可分为基本生态环境状况和综合生态环境状况。基本生态环境状况通过基础性指标表征生态现状，综合生态环境现状则通过复合性指标表征生态现状。生态景观格局指生态景观的空间结构特征，是景观异质性的体现。生态景观格局反映了生态环境在空间分布上的特征，实现了从空间格局角度分析现阶段生态环境状况。因此通过设置基本生态环境状况(S1)、综合生态环境状况(S2)、生态景观格局(S3)反映生态状况，以便表征特定时间阶段的环境状态和环境变化情况。

人类的社会经济活动对生态环境造成负面影响，工业发展中资源过度消耗和环境污染问题使得生态环境质量日趋下降。因此人类通过采取保护措施来改善破坏行为造成的后果，即为生态保护。根据被保护地区的地表状况可将其分为被严格保护的陆地面积和被严格保护的水域面积。矿山开采是目前最大规模严重损害陆地生态系统的有组织的人类活动[23]。矿区开采活动会使矿区表土常被清除或流失，采矿后遗留的土壤通常是土心或矿渣，土地经大型机械碾压后板结现象严重，呈现出物理结构不良现象[24]。此外矿区的重金属污染会对周边土壤形成污染，对人体健康造成威胁。矿上开采还会造成原始地貌景观的破坏和景观破碎化，容易引发泥石流、荒漠化等次生灾害。因此矿区废弃地的修复对生态环境的恢复，其自我维持功能的实现至关重要。但目前我国矿山环境治理制度刚开始实施，相关工作也处于起步阶段[25]，矿山治理工作任重而道远。综上通过设置严格被保护的陆地面积(R1)、严格被保护的水域面积(R2)及矿区废弃地修复面积(R3)反映生态保护，表征人类为减轻人类活动对环境的负面影响，以及对不利于人类生存发展的生态环境变化进行补救的进展情况。

1.2.3 生态环境评价指标体系指标层的建立

指标层是生态环境质量评价指标体系的最底层，也是最具体的评价内容[15]。本文通过道路交通网密度、城市扩张和过度开发的自然资源3个评价因子对生态压力进行评价。常用道路交通网密度指标为铁路密度、公路密度、城市交通密度、乡村道路密度。过度开发自然资源对生态环境会造成负面影响。其中草原过度放牧现象会引起草原退化、土地沙漠化。放牧的牲畜密度过大会引起土壤板结和草原植被结构破坏，造成草原生态环境破坏。采矿作业会对周边土壤造成重金属污染，原始生态景观的破碎化容易引发荒漠化、泥石流等次生灾害。因此选用过度放牧的草原面积、采矿废弃地面积2个较为典型的、对自然生态破坏较为明显的指标作为过度开发自然资源的基础指标。

生态状况由基本生态环境状况、综合生态环境状况及生态格局景观3个因子组成。基本生态环境状况可由地表植被覆盖情况表现，常见的地表植被覆盖类型为耕地、园地、林地和草地4种[26]，因此将耕地占比、园地占比、林地占比、草地占比作为基本生态环境状况的评价因子。综合生态环境状况通过综合性指标进行评价。生物丰度指数表示生态环境系统中物种多样性，用于衡量评价区域内生物的丰富程度，因此选用生物丰度指数作为组成综合生态环境状况的指标之一。植被对于生态环境的维持至关重要，选用植被覆盖指数作为综合生态环境状况在植被覆盖方面的评价指标。生境质量反映了一个地区制造供应生物生存繁殖等物质的水平，与此同时决定了区域环境满足人类生存发展需求的能力大小[27]，可作为综合生态环境状况的组成指标。生境连通性用于衡量野生动物种群的生境斑块空间格局和生境结构，对生境的恢复和保护有重要意义[28]，选取其作为综合生态环境状况的组成因子。生态景观格局常用的指标为景观破碎度、景观分离度指数、景观类型优势度、多样性指数、优势化指数和均匀度指数。

严格被保护的陆地面积是国家为保护生态环境而设置的陆地区域面积，一般可分为湿地保护区、自然保护区、风景名胜区旅游区、森林公园、地质公园，行蓄滞洪区[26]。选用其中的湿地保护区占比、自然保护区面积占比、风景名胜区旅游区面积占比、森林公园面积占比、地质公园面积占比、行蓄滞洪区面积占比作为严格被保护的陆地面积的基础指标。同理，严格被保护的水域面积是国家为保护生态环境而设置的水域面积。矿区修复地面积表示修复已破坏矿区生态环境的面积。

1.3 生态环境评价指标体系的提出

根据上述分析提出生态环境质量评价指标体系，见表1。

表1 生态环境质量评价指标体系

2 宁波市实例研究

2.1 宁波市概况

宁波市位于浙江省东部，长江三角洲南翼，是浙江省副省级城市，也是长江三角洲重要城市之一，陆域面积为9 249.59 km2，下辖海曙、江东、江北、镇海、北仑、鄞州6个区，宁海、象山2个县，以及慈溪、余姚、奉化3个县级市，2015年末全市户籍人口586.6万人。宁波市地势西南高，东北低，总体地势较为平坦，地貌分为山脉、丘陵、盆地和平原,属亚热带季风气候，温和湿润，四季分明，优越的地理位置和良好的自然环境为宁波市的社会经济发展提供了有利的条件。宁波市为浙江省八大水系之一，境内通过河流有余姚江、奉化江、甬江，拥有较为丰富的矿产资源，也是长三角南翼经济中心和化学工业基地，工商业十分发达，为浙江省经济中心之一。境内不仅分布着密集的高速公路网，还拥有航空、铁路、港口等各种交通设施，发达的交通为宁波市的经济发展提供动力。

2.2 熵权法确定权重

本文以全国第一次地理国情普查数据为基础，结合宁波市公开发布的年鉴、公报和相关专业部门提供的权威数据，采用上述选定指标对宁波市的生态环境质量进行评价。制约层和要素层的指标值由指标层的值综合得到，本文采用熵权法确定每一个指标综合的权重。熵权法是根据信息熵大小来确定指标权重的方法，首先通过指标层的指标线性加权汇总得到要素层指标的结果，即为二级指数值；再对要素层指标进行线性加权汇总得到制约层指标的结果，即为一级指数值。通过上述计算可获得宁波市生态环境一、二级指数值，其结果见表2。

表2 宁波市生态环境一、二级指数值

由一、二级指数值可知宁波市生态环境质量状况：宁波市的生态压力较大，说明城市的发展扩张对生态环境造成较大的影响；宁波市的生态状况与浙江省的平均值大致相同，城市现阶段生态环境质量处于平均水平；宁波市的生态保护略低于浙江省的平均水平。

2.3 宁波市生态环境质量评价结果分析

由表2可获知宁波市基本生态环境状况、综合生态环境状况、生态景观格局、道路交通网密度及严格被保护的陆地面积5个二级指数的计算结果值，图2为5个二级指数的雷达图。从生态环境质量二级指数计算结果分析，宁波市在基本生态环境状况和严格被保护的陆地面积2个方面与浙江省的平均水平大致持平，在综合生态环境状况方面略低于平均水平，生态景观格局指数稍高于浙江省平均值，说明宁波市生态景观的空间分布较好。宁波市作为浙江省的经济强市，其经济发展程度高于浙江省的平均水平。宁波市交通便捷，铁路公路四通八达，道路交通网密度高于浙江省平均水平，为宁波市的经济快速发展提供保障。

图2 宁波市生态环境二级指数计算结果

由表2还可获知宁波市生态压力、生态状况和生态保护3个一级指数的计算结果值，图3为这3个一级指数的雷达图。2015年宁波市生态环境质量指数为0.477，高于浙江省平均水平。生态环境质量分为3个一级指数，其中生态压力指数为0.748，生态状况指数为0.561，生态保护指数为0.122。由图3可知宁波市的生态环境压力高于浙江省均值，宁波市社会经济发展对自然环境造成的负面效应较浙江省平均水平大。这与宁波市作为浙江省经济发展较强的市县，对生态环境的影响较其他市县更大是相符的。宁波市的生态状态与浙江省的平均值大致相同，表明现阶段宁波市的生态环境状态处于较为适中的状态。宁波市的生态保护较浙江省平均水平略低，鉴于宁波市生态压力较大的前提，宁波市需要在生态环境保护方面加强工作。

3 结 语

生态环境质量评价是地理国情统计分析中的重要内容，能够获取生态环境现状及未来发展趋势等信息。本文采用宁波地理国情普查数据作为基础数据，结合社会经济等专题数据，对其生态环境状况进行了评价分析，进而揭示了自然生态环境和人类社会活动之间相互联系、相互影响的内在关系。评价过程中采用PSR框架，评价指标体系包括生态压力、生态状况和生态保护。基于本文的生态环境质量评价指标体系，通过熵权法定权进行指标汇总可获取宁波市生态环境质量评价结果。通过评价结果可对宁波市生态环境状况进行分析：宁波市生态环境质量指数为0.477，高于浙江省均值；但宁波市的生态压力高于浙江省平均水平，主要表征生态压力的道路网密度指标值也远高于浙江省平均水平；该市的生态状况和生态保护大致与浙江省平均水平持平。宁波市属于经济发达城市，其道路交通网密度较浙江省其他城市更大，这与受道路交通网密度影响的生态环境压力也高于浙江省平均水平是相符的。因此基于本文提出的指标体系对宁波市进行生态环境质量评价的评价结果与现实相符，结果具有可靠性。

图3 宁波市生态环境一级指数计算结果

由于缺少部分专题数据等原因，部分评价指标在实际的评价工作中并未参与计算过程，之后的生态环境评价工作可在条件允许下对这部分指标进行针对性研究。此外本文中采用PSR模型框架进行评价工作，以后的评价工作也可采用PSR模型的改进模型DPSIR进行。无论采用何种评价方法，合理有效的指标体系对正确的生态环境评价和地理国情统计分析意义重大。

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