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      基于GIS的臨夏州資源環(huán)境承載力評價

      2018-12-10 09:01:54張雪瑤王平
      中國集體經(jīng)濟 2018年34期
      關(guān)鍵詞:灰色關(guān)聯(lián)分析

      張雪瑤 王平

      摘要:依據(jù)環(huán)境承載力理論,選取臨夏州2016年數(shù)據(jù),運用ArcGIS、層次分析等方法來確定各指標權(quán)重,構(gòu)建承載力評價模型。以廣河縣為例,采用灰色關(guān)聯(lián)分析方法研究承載力綜合指數(shù)影響因子。從整體看,全州資源環(huán)境承載力已超載;從各縣市看,永靖、積石山和和政縣承載能力尚有盈余;廣河縣、康樂縣嚴重超載;廣河縣只有城關(guān)鎮(zhèn)承載力略有盈余,其余都已超載。灰色關(guān)聯(lián)分析表明,環(huán)境承載力影響因素大小為:資源需求>環(huán)境壓力>資源稟賦>環(huán)境容量。

      關(guān)鍵詞:臨夏回族自治州;資源環(huán)境承載力;GIS;灰色關(guān)聯(lián)分析

      17世紀“承載力(Carrying Capacity)”的相關(guān)概念已經(jīng)被提出,在“低碳革命”時代背景下如何評價和監(jiān)測一個國家或區(qū)域的資源環(huán)境承載力現(xiàn)狀是區(qū)域社會和經(jīng)濟發(fā)展的目標之一。自改革開放以來,我國的經(jīng)濟飛速增長,經(jīng)濟增長和環(huán)境保護的矛盾已十分突出。臨夏州資源集中,又存在生態(tài)環(huán)境脆弱的問題,有必要對該地區(qū)進行環(huán)境承載力的研究。

      一、資源環(huán)境承載力基本理論與技術(shù)支持

      (一)資源環(huán)境承載力基本理論

      承載力作為一個動態(tài)概念,在理論體系基礎(chǔ)上,也衍生出了越來越多的分支,如土地資源承載力、水資源承載力。某研究區(qū)域在特定的時段內(nèi),各種自然資源可以支撐社會經(jīng)濟發(fā)展的能力,就叫資源承載力。北大環(huán)境科學(xué)專家首次提出了環(huán)境承載力的概念,指某個區(qū)域在滿足一定環(huán)境質(zhì)量和生活狀態(tài)條件下,在生態(tài)系統(tǒng)允許的極限程度以內(nèi),生態(tài)系統(tǒng)對污染物的容納量。資源環(huán)境綜合承載力指某區(qū)域在某時區(qū)內(nèi),該地區(qū)的資源環(huán)境條件能夠維持本地社會經(jīng)濟發(fā)展和支撐人口增長穩(wěn)定化態(tài)的能力,資源環(huán)境系統(tǒng)能夠正常維持的社會經(jīng)濟規(guī)模及具有一定生活質(zhì)量的人口數(shù)目是經(jīng)濟和社會子系統(tǒng)的發(fā)展能力。

      (二)資源環(huán)境承載力的技術(shù)與方法支持

      1.GIS與相關(guān)技術(shù)

      地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System,GIS)伴隨計算機和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展起來,在這近20多年被各國學(xué)者普遍接受。據(jù)統(tǒng)計,在人們所能接觸到的信息中,75%~80%的數(shù)據(jù)均來源于空間分析。

      2. 層次分析法確定各指標權(quán)重

      建立“目標-制約-要素-指標”的框架模式,這種模式具有遞階多層次結(jié)構(gòu)特征,特別適用于層分析法(The Analytic Hierarchy Process,縮寫AHP)來確定各指標權(quán)重。通過判斷能夠確定每一個結(jié)構(gòu)層次的相對重要程度,并對他們進行合成來得到相對重要性的總的順序。

      3. 灰色關(guān)聯(lián)分析

      灰色關(guān)聯(lián)分析是灰色系統(tǒng)分析、預(yù)測和決策的理論根據(jù)。對于樣本量的多少、樣本有沒有規(guī)律都一樣適用,而且計算量較小,應(yīng)用方便。樣本要求低,計算量小,廣泛應(yīng)用于社會、自然科學(xué)以及經(jīng)濟管理等廣大領(lǐng)域。本文對灰色關(guān)聯(lián)度按照強弱程度進行分類:弱關(guān)聯(lián)度(0,0.35)、中關(guān)聯(lián)度(0.35,0.7)、強關(guān)聯(lián)度(0.7,1.00)。

      二、研究區(qū)域概況與研究資料

      (一) 研究區(qū)概況

      研究區(qū)位于甘肅省中部西南地區(qū),東經(jīng)103°22′,北緯35°62′。北鄰蘭州,南靠甘南州,東連定西,西接青海,州府僅距離省會蘭州150km(圖1)。全州共有土地面積約8169km2,平均海拔達到2000m。屬溫帶大陸性氣候,年平均氣溫不到9℃,年平均降雨量達到517mm。水利資源、礦產(chǎn)資源豐富。全州共有8個縣市,總?cè)丝?20.51萬,少數(shù)民族占全州人口的60.3%,東鄉(xiāng)族和保安族是臨夏州獨有的民族。

      (二)研究資料

      自然社會經(jīng)濟發(fā)展數(shù)據(jù)來源于《臨夏州社會經(jīng)濟發(fā)展統(tǒng)計年鑒》及臨夏州水務(wù)水利局和統(tǒng)計局。矢量數(shù)據(jù)包括臨夏州地形坡度等圖,柵格圖件包括DEM,來源于GIS制圖。

      (三)數(shù)據(jù)空間化處理

      運用ArcGIS 10.2軟件,對所獲取的數(shù)據(jù)資料進行預(yù)處理,將基礎(chǔ)圖件進行配準矯正等操作。運用AHP層次分析軟件和SPSS軟件對數(shù)據(jù)進行處理與分析。

      三、構(gòu)建資源環(huán)境承載力評價指標體系

      (一)構(gòu)建資源環(huán)境承載力評價指標體系

      本文根據(jù)資源環(huán)境承載力的基本定義,以資源稟賦、環(huán)境容量作為標準來設(shè)計指標體系。同時相應(yīng)設(shè)計一個指標體系來衡量現(xiàn)有的經(jīng)濟社會活動規(guī)模下對資源環(huán)境承載力的需求,即承載力需求量。本研究采用層次分析法,結(jié)合專家打分,綜合確定各個指標的權(quán)重。

      (二)臨夏州資源環(huán)境承載力分析與評價

      1. 各評價指標指數(shù)說明及計算方法

      (1)資源環(huán)境承載力供給量

      人均水資源量表示在一個流域或地區(qū)內(nèi),某時期按人口來算,平均每個人占有的水資源量,是某一地區(qū)自產(chǎn)水資源量和當?shù)厝丝诳倲?shù)的比值;人均耕地面積即一個國家或一個地區(qū)平均每人擁有的耕地數(shù)量。墾殖指數(shù)表示一地區(qū)的耕地面積所占其土地總面積的比例。

      (2)資源環(huán)境承載力需求量

      人口聚集度用人口密度來表示,即人口數(shù)與區(qū)域面積的比值;城鎮(zhèn)化率指一個地區(qū)城鎮(zhèn)常住人口占該地區(qū)常住總?cè)丝诘谋壤?;人均國民生產(chǎn)總值(GDP)表示經(jīng)濟發(fā)展水平;農(nóng)民人均純收入越高,對資源的依賴性就越弱。

      2. 資源環(huán)境承載力評價方法與計算模型

      為了消除各指標的不同量綱影響,必須對原始數(shù)據(jù)進行量化的處理。當指標為正向指標時,即:

      Ai=Xo/Xi

      當指標為負向指標時,即:

      Ai=Xi/Xo

      Ai為各指標與該指標理想值(全國平均值)的比值,Xo為指標原始值,Xi為各指標數(shù)據(jù)的標準值。

      基于單因子評價的基礎(chǔ),憑借GIS技術(shù)平臺,采用多因素分析等方法,來評價臨夏州的環(huán)境承載力。評價模型如下:

      P=∑Wi×Ai

      式中:P為綜合評價值;Ai為單個指標量化得分值;Wi為各單項指標權(quán)重值。

      3. 評價結(jié)果分析

      (1)臨夏州整體及各市縣分析

      從整體看,臨夏州資源環(huán)境承載力已處于超載狀態(tài);永靖縣、和政縣和積石山縣的資源環(huán)境承載能力相對較大,承載力尚有盈余;臨夏市、東鄉(xiāng)縣和臨夏縣的資源環(huán)境承載力、開發(fā)力度過強,資源環(huán)境承載力已經(jīng)超載;廣河縣和康樂縣的資源環(huán)境承載力超載情況最為嚴重。

      通過縣(市)級行政單元資源環(huán)境承載力的綜合評價值和劃分結(jié)果,利用GIS軟件可以制作臨夏州縣級行政區(qū)資源環(huán)境承載力盈余量分級圖。2016年臨夏回族自治州的超載區(qū)域占到了全州的54.29%,嚴重超載地區(qū)占到全州13.27%。承載力尚有盈余的區(qū)域不到整個面積的一半。

      (2)特例分析——以廣河縣為例

      廣河縣是資源環(huán)境承載力超載最為嚴重的兩個縣之一,綜合少數(shù)民族、貧困和承載力超載嚴重三個特殊性,因此有必要進行單獨的分析。借助GIS對廣河縣的資源環(huán)境承載力綜合指數(shù)進行分級,共分為五級(圖2)。

      廣河縣只有城關(guān)鎮(zhèn)承載力略有盈余,其余八鄉(xiāng)鎮(zhèn)都已超載,面積占全縣89.16%。其中水泉鄉(xiāng)和官坊鄉(xiāng)超載最嚴重。相關(guān)研究這兩個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的絕大多數(shù)村同時也存在耕地低效且不協(xié)調(diào)的問題。兩鄉(xiāng)均位于山區(qū),交通不便,農(nóng)民大多靠自給自足的耕作,環(huán)境遭到嚴重破壞。

      通過灰色關(guān)聯(lián)分析來確定評價因素的關(guān)聯(lián)程度,結(jié)合廣河縣2014~2016年三年指標數(shù)據(jù),分析所選取指標對于環(huán)境承載力的關(guān)聯(lián)程度,繪制柱狀圖直觀表示(圖3)。

      將指標分為資源稟賦、環(huán)境容量、資源需求和環(huán)境壓力四大類,可以看出13個影響指標與資源環(huán)境承載力均屬于強度和中度關(guān)聯(lián),排序依次為資源需求>環(huán)境壓力>資源稟賦>環(huán)境容量。

      資源需求方面。人口密度和農(nóng)民人均純收入基本為強度關(guān)聯(lián),且關(guān)聯(lián)度多在0.8以上,甚至達到0.9。人口密度的增長可能導(dǎo)致環(huán)境壓力的加大,人口城鎮(zhèn)化進程中人為作用也可能導(dǎo)致資源的不合理利用。

      環(huán)境壓力方面。廢氣、廢水和固體廢棄物的排放量對環(huán)境承載力的影響也比較大,臨夏州主要發(fā)展的水泥制造、氮肥制造等產(chǎn)業(yè)三廢的排放量巨大,生產(chǎn)制造的粗放不集約,加劇了環(huán)境承載壓力。

      資源稟賦方面。人均水資源量和耕地面積均為強度關(guān)聯(lián),我國是水資源短缺國家,人均水資源量僅有約2000m3,水資源量和耕地面積的多少直接關(guān)系到一個區(qū)域的環(huán)境是否能夠支撐人類的活動和發(fā)展。

      環(huán)境容量方面。墾殖指數(shù)與資源環(huán)境承載力為強度關(guān)聯(lián),森林覆蓋率、地下水水質(zhì)達標率大部分也都是強關(guān)聯(lián)。墾殖指數(shù)、土地資源的開發(fā)利用一定程度上依存于區(qū)域的資源環(huán)境承載能力

      四、總結(jié)與建議

      針對此現(xiàn)狀,提出以下幾點建議:

      1. 制定各規(guī)劃要以以資源環(huán)境承載力為“底線”。各縣區(qū)只是一味做大規(guī)模,忽略了經(jīng)濟、人口的發(fā)展對于環(huán)境容量和生態(tài)生存空間的要求。

      2. 構(gòu)建有效的資源環(huán)境承載力監(jiān)測機制。臨夏作為資源環(huán)境承載力超載地區(qū),應(yīng)當建立資源環(huán)境承載力動態(tài)監(jiān)測機制,并以此作為各地安排發(fā)展戰(zhàn)略的科學(xué)依據(jù)。

      3. 因地制宜,區(qū)別治理。對于資源環(huán)境承載力較大的地區(qū),在已有建設(shè)基礎(chǔ)上,適度開發(fā)旅游、水利、礦產(chǎn)等資源;對于環(huán)境承載力發(fā)展?jié)摿^弱的地區(qū)應(yīng)及時調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。

      4. 發(fā)展旅游業(yè)。臨夏回族自治區(qū)獨特的自然條件和少數(shù)民族風情的旅游資源和旅游業(yè)本身具備的低污染、低投入、高收效特點,大力推進旅游業(yè)的發(fā)展對于促進臨夏地區(qū)的第三產(chǎn)業(yè)和環(huán)境保護防治都具有至關(guān)重要的意義。

      參考文獻:

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      (作者單位:甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué))

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