城市生態(tài)系統(tǒng)健康評價—以重慶市為例

【摘要】本文通過探討城市生態(tài)系統(tǒng)健康的內(nèi)涵，選取活力、組織結(jié)構(gòu)、恢復(fù)力、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能和人群健康狀況五個要素構(gòu)建評價指標(biāo)體系，同時采用熵權(quán)法確定各指標(biāo)對所屬要素的權(quán)重，運用模糊數(shù)學(xué)評價法，對重慶城市生態(tài)系統(tǒng)健康狀況進行動態(tài)評價分析。研究結(jié)果表明，在2006-2015年中，重慶城市生態(tài)系統(tǒng)各組成要素的健康狀況都有了一定程度的提高，生態(tài)系統(tǒng)總體健康狀況由不健康逐漸過渡到亞健康后轉(zhuǎn)變?yōu)檩^健康水平，基本發(fā)展趨勢比較穩(wěn)定。但在重慶市建設(shè)過程中，仍存在脅迫城市生態(tài)系統(tǒng)健康發(fā)展的因子。針對目前重慶市生態(tài)系統(tǒng)健康狀況提出相應(yīng)的建議。

【關(guān)鍵詞】城市生態(tài)系統(tǒng)健康;模糊評價;熵權(quán)法;重慶市

1、引言

自新中國成立以來，我國城市化水平突飛猛進，直至2018年我國城市化率已經(jīng)達到59.58%，城市已然成為人類生活和文明發(fā)展進步的重心。而在城市社會經(jīng)濟迅速發(fā)展的同時，自然環(huán)境的平衡遭到了破壞， “城市病”“生態(tài)危機”等現(xiàn)象愈演愈烈，城市發(fā)展的健康狀況逐漸受到社會重視。因此，進行城市生態(tài)系統(tǒng)健康評價，分析城市可持續(xù)發(fā)展的限制因素，已經(jīng)成為當(dāng)前一項十分迫切和緊要的任務(wù)。

生態(tài)系統(tǒng)健康研究最早開始于20 世紀(jì)70 年代，Odom E P提出將生態(tài)系統(tǒng)健康看作為一個有機體概念[1];Rapport（1989）提出生態(tài)系統(tǒng)健康必須具有穩(wěn)定性和可持續(xù)性[2]。近年來，隨著技術(shù)發(fā)展和環(huán)境惡化，部分專家學(xué)者逐漸將這一概念應(yīng)用到城市生態(tài)系統(tǒng)研究中。IDRC對城市生態(tài)系統(tǒng)健康的概念以及評價指標(biāo)體系建立的方法、理論作了深入的研究。此后，Harpham、Jerry等學(xué)者紛紛對其做出了不同的探討與實踐[3-4]。我國的城市生態(tài)系統(tǒng)健康評價研究始于21世紀(jì)初。郭秀銳等學(xué)者（2002）最先構(gòu)建了較完整的城市生態(tài)系統(tǒng)健康評價指標(biāo)體系，并應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)模型對上海、北京、廣州的城市綜合健康狀況進行分析研究[5-6];此后，蘇美蓉、李艷利、向麗、王雪等學(xué)者均在不同程度上對城市生態(tài)系統(tǒng)健康的指標(biāo)體系做了研究，并通過能值分析[7]、層次分析[8]、模糊物元[9]、模糊評價法[10-12]、熵值法[13]等方法對其進行評價。由于城市生態(tài)系統(tǒng)健康概念不統(tǒng)一及原始數(shù)據(jù)獲取困難等原因，在指標(biāo)選取上隨意性較大，至今還沒有一套標(biāo)準(zhǔn)的城市健康評價指標(biāo)體系。在評價方法的選取上，學(xué)者們大多是基于原始數(shù)據(jù)的定量分析，缺乏一定的科學(xué)依據(jù)。本文結(jié)合國內(nèi)外文獻的研究，構(gòu)建城市健康評價指標(biāo)體系，應(yīng)用熵權(quán)-模糊數(shù)學(xué)綜合評價模型對2006-2015年重慶城市健康進行評價分析，探究當(dāng)前重慶市發(fā)展存在的問題，并提出建議。

2、研究區(qū)域和方法

2.1 研究區(qū)域及數(shù)據(jù)

重慶市位于我國西南部，其地貌類型以山地為主，有“山城”之稱，加其雨量充沛、濕潤多陰等氣候特點，擁有獨特的生態(tài)環(huán)境。作為我國西南地區(qū)唯一的直轄市，重慶市是長江上游地區(qū)經(jīng)濟、商貿(mào)、科技和金融中心，重要的城市地位與城市功能不容忽視，其城市健康發(fā)展影響西南地區(qū)乃至全國的社會經(jīng)濟發(fā)展。因此，對重慶市城市生態(tài)系統(tǒng)健康狀況進行評價至關(guān)重要，所有評價指標(biāo)所用原始數(shù)據(jù)均由各年份《重慶市統(tǒng)計年鑒》直接或間接計算所得。

2.2 指標(biāo)體系與分級標(biāo)準(zhǔn)

本文參考郭秀銳等前人的評價指標(biāo)體系[5-6，10-12]，選取活力、組織結(jié)構(gòu)、恢復(fù)力、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能和人群健康狀況五大要素進行評價，并結(jié)合數(shù)據(jù)可獲得性，建立評價指標(biāo)體系。參考相關(guān)文獻的建議值，本文將其健康水平分為五個等級：病態(tài)、不健康、亞健康、較健康和很健康，同時考慮全國及重慶市各指標(biāo)值來調(diào)整各指標(biāo)的分級標(biāo)準(zhǔn)，見表1。

2.3 指標(biāo)權(quán)重及隸屬度矩陣建立

為了避免過多人為主觀的干擾，本文采用客觀賦權(quán)和主觀賦權(quán)相結(jié)合的方法來確定評價指標(biāo)的權(quán)重。參考前人研究以及定性分析得到各要素層的權(quán)重矩陣A=（0.2 0.2 0.2 0.2 0.2），指標(biāo)層對所屬評價要素的權(quán)重選用熵權(quán)法進行定量分析所得。

通過隸屬度函數(shù)公式分別計算各個指標(biāo)對五個等級相應(yīng)的隸屬度rkj，從而構(gòu)建公式（1）計算各要素的隸屬度，從而構(gòu)建隸屬度矩陣R.

其中，Rij表示第i個要素（i=1，2，3，4，5）對第j級標(biāo)準(zhǔn)（j=1，2，3，4，5）的隸屬度，k代表評價要素所包括的指標(biāo)個數(shù)（k=1，2，3，4）;wij表示第i要素中第k個指標(biāo)的權(quán)重;rkj代表第k個指標(biāo)對第j級標(biāo)準(zhǔn)的隸屬度。

2.4 模糊矩陣的復(fù)合運算

根據(jù)確定各要素權(quán)重以及相應(yīng)健康隸屬度矩陣，運用模糊綜合數(shù)學(xué)評價模型進行復(fù)合運算，建立各年份城市健康評價矩陣：H=A·R，采取隸屬度最大原則可得城市生態(tài)系統(tǒng)健康評價結(jié)果。此外，分別對5個健康評價等級等差賦值（病態(tài)=0.2、不健康=0.4、亞健康=0.6、較健康=0.8、很健康=1.0），計算健康綜合指數(shù)。

3、評價結(jié)果及分析

3.1 城市生態(tài)系統(tǒng)健康評價結(jié)果

2006-2015年重慶市生態(tài)系統(tǒng)健康狀態(tài)評價結(jié)果如表2所示，根據(jù)最大隸屬度原則，其健康狀況由不健康逐漸過渡到亞健康后轉(zhuǎn)變?yōu)檩^健康水平。健康指數(shù)如圖1所示，2006-2015年重慶市該指數(shù)呈現(xiàn)逐年上升趨勢，且上升曲線平緩無較大波動，表明重慶市的整體建設(shè)符合未來期望的可持續(xù)發(fā)展方向。進一步分析其各要素健康指數(shù)可得：活力要素和服務(wù)功能要素的健康指數(shù)均在總體健康指數(shù)之上，表明其在一定程度上帶動了城市生態(tài)系統(tǒng)總體的健康;但在2013年，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的浮動下降，表明重慶市的環(huán)境質(zhì)量有降低的潛在趨勢;組織結(jié)構(gòu)與恢復(fù)力要素兩條曲線圍繞總體健康指數(shù)曲線波動較大，但總體趨于上升，表明重慶市組織結(jié)構(gòu)與恢復(fù)力不穩(wěn)定;人群健康狀況曲線明顯低于總體健康指數(shù)曲線，表明該要素是制約城市健康發(fā)展的主要因素，在城市快速發(fā)展的同時，應(yīng)注重人民生活健康狀況的發(fā)展。綜合分析六條健康指數(shù)曲線，都有不同程度的漲幅，這表明重慶市并非一味的追求經(jīng)濟快速發(fā)展，同時也注重生態(tài)環(huán)境的建設(shè)。

3.2 各要素健康評價結(jié)果

3.2.1 活力要素

活力要素健康狀況呈逐年上升趨勢，病態(tài)、不健康等級的隸屬度明顯下降，亞健康、較健康等級的隸屬度均出現(xiàn)波動，很健康等級的隸屬度在2011年就超過了五個級別總體隸屬度50%。結(jié)合活力要素健康指數(shù)分析，該要素的健康狀況逐年提升，且在2011年明顯轉(zhuǎn)為很健康水平。由于隨著城市化進程加快，人均GDP、單位GDP能耗和人均可支配收入這三項指標(biāo)的明顯提高，促使活力要素向健康狀態(tài)快速發(fā)展。雖然人均GDP逐年上升，但GDP增長率指標(biāo)呈下降趨勢，則生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)功能有下降趨勢。由此，GDP增長率是影響活力要素健康發(fā)展的主要脅迫因子。

3.2.2 組織結(jié)構(gòu)要素

組織結(jié)構(gòu)要素要素的健康水平波動較大，2009年前該要素不健康和病態(tài)的隸屬度占相當(dāng)大比重，此后健康狀況明顯上升，逐漸轉(zhuǎn)亞健康到較健康水平，且病態(tài)的隸屬度在2014年降至0。組織結(jié)構(gòu)要素健康狀況趨勢波動較大，表明各評價指標(biāo)并不穩(wěn)定，但總體仍呈現(xiàn)上升趨勢。由于重慶市正處于經(jīng)濟發(fā)展快速時期，第三產(chǎn)業(yè)比例總體呈現(xiàn)上升趨勢，人口自然增長率逐漸下降;重慶市在發(fā)展經(jīng)濟的同時，也注重生態(tài)環(huán)境綠化的建設(shè)，由此森林覆蓋率呈上升趨勢;但因城市化進程的加快，建住用地需求不斷增大，從而占用了公共綠地，使綠化覆蓋率在近幾年小幅度下降。由此，在未來的城市建設(shè)中，需要加強建筑用地與公共綠地的協(xié)調(diào)建設(shè)。

3.2.3 恢復(fù)力要素

恢復(fù)力要素在2006年健康狀況為病態(tài)，此后健康狀況明顯提升為亞健康，此期間等級隸屬度出現(xiàn)明顯波動，但很快趨于穩(wěn)定向很健康狀態(tài)發(fā)展，2011年健康狀況已轉(zhuǎn)為較健康水平，并有逐漸向很健康水平發(fā)展的趨勢。由于重慶市在城市建設(shè)中注重發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟和節(jié)能減排，加之不斷進步的科學(xué)技術(shù)，致使城市污水處理率、工業(yè)固廢綜合利用率逐年上升;此外，重慶市在實現(xiàn)經(jīng)濟增長的同時注重環(huán)保，環(huán)保投入占GDP比重也不斷增加。恢復(fù)力要素緊跟生態(tài)系統(tǒng)健康發(fā)展，在未來城市建設(shè)中仍需繼續(xù)加強恢復(fù)力要素的建設(shè)。

3.2.4 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能要素

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能要素的健康水平總體比較穩(wěn)定，并且趨于上升。較健康等級和很健康等級的隸屬度之和整體呈上升趨勢，且病態(tài)等級隸屬度逐漸下降至0，城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能得到了一定的改善。相對其他要素來說，該要素平均健康水平較高，這主要是由于市區(qū)人均公共綠地、人均道路面積和人均住房面積三項指標(biāo)逐漸增加造成的。而在2013年該要素健康的隸屬度出現(xiàn)小幅度下降，主要原因是主城區(qū)空氣質(zhì)量優(yōu)良天數(shù)比例減小，空氣質(zhì)量下降迅速引起政府和社會的關(guān)注，通過及時調(diào)整目前以逐漸穩(wěn)定。生態(tài)服務(wù)功能要素健康指數(shù)總體高于生態(tài)系統(tǒng)綜合健康指數(shù)，在未來城市建設(shè)中應(yīng)充分發(fā)揮服務(wù)功能優(yōu)勢，帶動城市生態(tài)系統(tǒng)健康穩(wěn)定發(fā)展。

3.2.5 人群健康狀況要素

人群健康狀況要素的健康水平雖然呈現(xiàn)上升趨勢，但總體水平仍處在不健康和亞健康水平，對很健康等級隸屬度均為0，較健康等級隸屬度也僅在2014年由0上升到0.0201，由此表明人群健康狀況要素發(fā)展雖得到重視，但不足以達到期望值，是限制重慶市健康發(fā)展的主要因素。雖然重慶市恩格爾系數(shù)逐漸下降，居民衛(wèi)生狀況和文化素質(zhì)逐漸提高，人民生活質(zhì)量得到了一定保障，但相對健康標(biāo)準(zhǔn)而言，還有一定的差距。在提高城市建設(shè)速度的同時，也應(yīng)注重人群健康狀況協(xié)調(diào)發(fā)展，注重醫(yī)療衛(wèi)生和文化建設(shè)，提高人群身體素質(zhì)和個人修養(yǎng)。

4、結(jié)論及建議

基于以上分析研究可得重慶市生態(tài)系統(tǒng)健康狀況趨于健康，且發(fā)展趨勢較穩(wěn)定，無論是生態(tài)系統(tǒng)各組成要素的健康水平還是總體健康狀況都有了一定程度的提高。這表明重慶市不斷加強生態(tài)、經(jīng)濟與社會的協(xié)調(diào)發(fā)展，整體健康狀況得到改善，城市化過程中生態(tài)系統(tǒng)健康的脅迫因子逐年減少，城市功能逐漸完善，城市發(fā)展?jié)摿χ饾u增強。但仍存在GDP增長率逐漸下降、經(jīng)濟發(fā)展所需環(huán)境成本消耗大、人群身體素質(zhì)較低等問題脅迫重慶市城市生態(tài)系統(tǒng)健康水平。針對這些脅迫因子，對重慶市的可持續(xù)發(fā)展提出建議：

經(jīng)濟發(fā)展方面。利用重慶地區(qū)豐富的水、礦產(chǎn)等資源以及高新技術(shù)的優(yōu)勢，提高重慶市生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)功能，提高生態(tài)系統(tǒng)的活力。利用豐富的旅游資源，加大旅游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，帶動旅游景點周邊地區(qū)的發(fā)展，改善人民生活質(zhì)量。利用其西南地區(qū)交通樞紐的優(yōu)越地理位置，承接?xùn)|部地區(qū)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，加快循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展，從而促進重慶市經(jīng)濟穩(wěn)定高速發(fā)展。

城市基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)方面。加強城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，增強生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能。繼續(xù)加大環(huán)保投入力度，提高重慶市環(huán)境質(zhì)量。采取加強監(jiān)督工業(yè)固、液、氣廢物的排放;大力宣傳節(jié)約用水，提高人群生活用水循環(huán)利用的意識;鼓勵城市公共交通等措施提高重慶市生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力。

人群生活質(zhì)量方面。繼續(xù)注重民生改善，利用社會公共資源加強民生，提高居民衛(wèi)生狀況和文化素質(zhì)。加強重視醫(yī)療事業(yè)的發(fā)展，加大教育投入力度，提高全民教育質(zhì)量，開展有益身心健康發(fā)展等全民活動，提高重慶市民的文化素質(zhì)。

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作者簡介：

高宇斐（1996-），女，漢，山西忻州，研究生，理學(xué)學(xué)位，單位：首都師范大學(xué)資源環(huán)境與旅游學(xué)院人文地理學(xué)專業(yè)，研究方向：區(qū)域與城市規(guī)劃。