省域資源環境承載力評價指標體系構建研究

來源:用戶上傳      作者:

　　摘要：通過搜索CNKI、SCI和SSCI數據庫，對國內外1991-2016年指標評價資源環境承載力的文獻進行檢索并篩選，得到相關論文173篇（其中CNKI文獻152篇，SCI、SSCI文獻21篇。包括土地資源承載力評價文獻43篇，水資源承載力評價文獻45篇，能源資源承載力評價文獻20篇，環境承載力評價文獻65篇）。基于頻率統計法和相關性-粗糙集理論，對所得文獻中資源環境承載力評價指標進行研究，構建了省域資源環境承載力評價的土地資源、水資源、能源資源承載力和環境承載力評價指標體系，以期為構建人與自然和諧發展的現代化社會新格局提供定量評估與科學決策。
　　關鍵詞：資源環境承載力;評價指標體系;頻率統計法;相關性-粗糙集模型
　　中圖分類號：F062.1         文獻標識碼：A
　　文章編號：0439-8114（2019）04-0032-07
　　Abstract： By searching CNKI and SCI and SSCI database， both at home and abroad from 1991 to 2016 index evaluation literature search and selection of the bearing capacity of resources and environment get 173 related thesis （including CNKI with 152 references， SCI and SSCI with 21 references; The evaluation of land resources carrying capacity with 43 references， the evaluation of water resources carrying capacity with 45 references， the evaluation of energy resources carrying capacity with 20 references， the evaluation of environmental carrying capacity with 65 references）. Based on the frequency statistics and correlation-rough set theory， resources and environment carrying capacity evaluation index in the literature are studied， we the evaluation index system of provincial resources environmental carrying capacity in land resources， water resources， energy resources and environmental carrying capacity areas are built. In order to build the harmonious development of man and nature new pattern of modern society provides quantitative assessment and scientific decision-making.
　　Key words： resources and environment carrying capacity; evaluation index system; frequency statistics; correlation-rough set model
　　資源環境承載力是衡量發展與各資源要素是否協調的重要指標，是進行城鎮化空間布局、主體功能區劃的重要依據，也是生態文明建設的重要組成部分。因此，資源環境承載力評價指標體系的構建也是當前研究的熱點之一。在資源環境指標體系研究單要素承載力方面，王書華等[1，2]、虞曉芬等[3]、Syers等[4]對土地資源承載力評價指標體系進行了研究;劉雅玲等[5]、崔巖等[6]、王友貞等[7]、Yang等[8]等進行了水資源承載力評價指標體系的研究;孫天晴等[9]、黃秋香[10]對能源資源承載力評價指標體系進行了研究;宋照亮[11]、鄭佳怡等[12]、皮慶等[13]進行了環境資源承載力評價指標體系的研究。隨著研究對象由單要素轉向復合系統，在綜合承載力評價指標體系的研究方面也取得了一定的成果。南彩艷等[14]建立了水土資源承載力復合指標體系;秦成等[15]、董文等[16]、黃敬軍等[17]、Wei等[18]對資源環境承載力評價指標體系進行了研究。
　　但就目前研究而言還普遍存在以下幾個問題。第一，資源環境承載力指標體系的構建幾乎都是建立在對資源環境承載力影響因數的定性分析基礎上主觀得出的，缺乏定量依據。第二，評價指標體系的構建在資源方面大多數是考慮土地資源和水資源而忽視了能源資源，不夠全面。第三，構建的指標體系一般都是盡可能地列出與資源環境相關的一系列指標，涉及范圍廣，指標過于籠統。第四，構建的評價指標體系涉及大范圍區域（如沿海地區及東部沿海地區[1，2]、武漢城市圈[13]、關中地區[14]等和小范圍區域（如城市[3]、城市規劃區[17]等）較多，對于省域的資源環境承載力評價指標體系的構建較少。鑒于此，提出從相關學者對資源環境承載力指標體系構建研究的基礎上采用頻率統計法和相關性-粗糙集理論對指標進行定量分析來確定資源環境承載力評價指標體系。構建了以資源環境為主導體系的涵蓋社會、經濟、資源和環境的土地資源、水資源、能源資源和環境承載力的省域資源環境承載力評價指標體系。 　　1  土地資源承載力評價指標體系的構建
　　1.1  備選評價指標
　　根據土地資源承載力評價研究成果，基于頻率統計法，從43篇有關土地資源承載力評價且涉及評價指標體系的文獻中選出頻率高的35個土地資源承載力評價指標（表1）。其中，社會系統包括人口指標6個、收入及消費指標5個;經濟系統包括經濟總體水平指標3個、產業結構與發展指標3個;資源系統包括土地資源指標8個、水資源指標3個;環境系統包括生態環境指標2個、綠化水平指標3個、污染處理指標2個。
　　1.2  指標篩選
　　首先依據以下條件進行指標初步篩選。①選取相對量指標，剔除絕對量指標。相對量指標更為科學地反映指標的發展程度，彌補總量指標的不足，如選取“人口密度”指標剔除“總人口”指標;選取“人均建設用地面積”指標剔除“建設用地面積”指標。②選取直接性指標，剔除間接性指標。③選取獨立性指標，剔除相關性高的指標。如選取“人均綠地面積”指標剔除“人均公園綠地面積”指標。
　　其次，根據指標體系構建研究方法中的相關性-粗糙集理論[19]（先通過相關分析剔除同一準則層內相關系數大的指標，避免指標反映信息重復，然后通過粗糙集剔除不影響評價對象分類的指標，從而保證篩選出的指標對評價結果有顯著影響）。運用SPSS軟件進行相關分析，得出三大子系統各指標間的相關系數表，從相關系數表中選取兩指標大于0.9的相關系數，結合理論分析法，篩掉兩兩指標間相對不重要的一個指標。初始34個指標，根據以上兩個環節初步篩選掉7個指標。
　　最后，運用粗糙集理論中Horafa屬性約簡算法計算屬性加權頻度，（Horafa算法[20]利用屬性在可辨識矩陣中出現的頻率作為啟發，從而對信息系統進行約簡。它的優點在于完全擺脫了對原來信息系統的依賴，僅是利用可辨識矩陣中屬性出現的頻率來計算）。結合理論與實踐分析法，進行指標簡約（表2）。
　　剔除掉16個對評價結果無顯著影響的指標，保留12個指標。其中，社會系統指標3個，經濟系統指標2個，資源系統指標4個，環境系統指標3個。根據相關性-粗糙集模型優化后得到評價指標體系（表3）。
　　2  水資源承載力評價指標體系的構建
　　2.1  備選評價指標
　　從45篇有關水資源承載力評價且涉及評價指標體系的文獻中，基于頻率統計法，同時根據相關標準[21]及數據可得性情況對指標名稱和內容進行統一，選出頻率高的64個水資源承載力評價指標（表4）。其中，社會系統包括人口類指標7個、社會用水類指標4個、社會供水類指標4個;經濟系統包括經濟水平類指標7個、農業用水類指標4個、工業用水類指標6個、用水效益類指標4個、農業條件類指標3個;水資源系統包括水資源開發利用指標3個、水資源分布指標5個、水資源量指標4個、氣候類指標3個;生態系統包括生態水平類指標2個、污水處理與排放指標2個、生態用水類指標5個、自然災害類指標1個。
　　2.2  指標篩選
　　首先依據以下條件進行指標初步的篩選，①選取相對量指標，剔除絕對量指標。②選取直接性指標，剔除間接性指標。③選取獨立性指標，剔除相關性高的指標。
　　其次運用SPSS軟件對各子系統的指標進行相關分析，得出四大子系統各指標間的相關系數表，從相關系數表中選取兩指標大于0.9的相關系數，結合理論分析法，篩掉兩兩指標間相對不重要的一個指標。初始64個指標，根據以上兩個環節初步篩選掉34個指標。
　　最后，運用粗糙集理論中Horafa屬性約簡算法計算屬性加權頻度，結合理論與實踐分析法，進行指標簡約（表5）。
　　剔除掉18個對評價結果無顯著影響的指標，保留12個指標。其中，社會系統指標3個，經濟系統指標3個，水資源系統指標3個，生態系統指標3個。根據相關性-粗糙集模型優化后得到評價指標體系（表6）。
　　3  能源資源承載力評價指標體系的構建
　　3.1  備選評價指標
　　從20篇有關能源資源承載力評價且涉及評價指標體系的文獻中，對部分指標進行統一合并處理，如“能源強度”指標與“單位GDP能耗”指標具有相同的意義，其量化方式也是一樣，因此將“能源強度”與“單位GDP能耗”兩個指標合并，更名為直接客觀的“單位GDP能耗”指標;“勞動力”指標大多是用能源行業從業人數進行量化，因而將“勞動力”指標與“能源行業從業人員數”指標合并，更名為“能源行業從業人數”。
　　基于頻率統計法，通過對各個評價指標出現的頻率進行統計，選出頻率高的27個能源資源承載力評價指標（表7），相關研究都是從能源稟賦、能源消費、能源生產、能源行業投資以及能源利用結構5個方面進行探討。其中，能源稟賦類指標6個，能源消費類指標7個，能源生產類指標5個，能源行業投資類指標5個，能源利用結構類指標4個。
　　3.2  指標篩選
　　首先，依據相關性-粗糙集理論，運用SPSS軟件進行相關分析，得出5種指標類別中各指標間的相關系數表，從相關系數表中選取兩指標大于0.9的相關系數，結合理論分析法，篩掉兩兩指標間相對不重要的一個指標。初始27個指標，排除4個相關系數大的指標。
　　其次，運用粗糙集理論中Horafa屬性約簡算法計算屬性加權頻度，結合理論與實踐分析法，進行指標簡約（表8）。
　　剔除掉13個對評價結果無顯著影響的指標，保留10個指標。其中，能源稟賦指標2個，能源消費指標3個，能源生產指標2個，能源行業投資指標2個，能源利用結構指標2個。根據相關性-粗糙集模型優化后得到評價指標體系（表9）。
　　4  環境承載力評價指標體系的構建
　　4.1  備選評價指標 　　根據環境管理工作及環境評價研究成果，從65篇有關環境承載力評價且涉及評價指標體系的研究文獻中，選出56個常用的環境評價指標（表10）。其中，社會經濟系統包括人口指標3個、經濟發展指標3個、社會環境保護投資指標4個;資源系統包括土地資源指標2個、水資源指標4個、能源資源指標2個、生物資源指標8個;環境系統包括水環境指標9個、大氣環境指標8個、固體廢棄物指標13個。
　　4.2  指標篩選
　　根據指標體系構建研究方法中的相關性-粗糙集理論，首先運用SPSS軟件進行指標之間的相關分析，得出三大子系統各指標間的相關系數表，從相關系數表中選取兩指標大于0.9的相關系數，結合理論分析法，篩掉兩兩指標間相對不重要的一個指標。初始56個指標，排除20個相關系數大的指標。
　　其次，運用粗糙集理論中Horafa屬性約簡算法計算屬性加權頻度，結合理論與實踐分析法，進行指標簡約。由于指標數據的動態性，結合理論與實踐分析法，調整部分特殊指標的選擇。比如，根據“十二五”環境統計報表制度（批準文號：國統制〔2011〕134號），2011年之后不再統計社會經濟系統中的指標（10）“三廢”綜合利用產品產值、水環境系統中指標（5）“工業廢水排放達標量”，根據指標數據的時新性，因此不予考慮;在資源系統中，指標（12）“綠化覆蓋面積”微大于指標（10）“人均森林面積”，但由于數據選擇要選用可比性較好的，因此選擇保留可比性較好的相對量指標（10）“人均森林面積”。最終約簡結果見表11。
　　剔除掉19個對評價結果無顯著影響的指標，保留17個指標。其中，社會經濟系統指標3個，資源系統指標4個，環境系統中水環境指標3個，大氣環境指標3個，固體廢棄物指標4個。根據相關性-粗糙集模型優化后得到的評價指標體系見表12。
　　5  小結
　　省域資源環境承載力指標體系的構建是基于頻率統計法和相關性-粗糙集理論對相關學者已有的研究成果進行定量分析，構建了土地資源、水資源、能源資源承載力、環境承載力4個方面涵蓋經濟、社會、資源、環境的省域資源環境承載力評價指標體系。得到的指標體系客觀性與準確性并存，很好地解決了當前評價指標體系構建主觀性強、不夠全面等問題。同時該指標體系涵蓋土地、水、能源、環境等方面的相關信息，能夠很好地體現資源環境復合系統的總體特性。
　　雖然資源承載力評價指標是基于頻率統計法和相關性-粗糙集理論篩選獲得，具有一定的普遍性和規律性，但由于收集到文獻水平層次不一，單純的基于頻率統計法判斷指標的重要性可能會存在一定的偏差，同時也可能存在地區針對性不強等問題。本研究僅從定性分析到定量分析來構建指標體系，在評價資源與環境承載力方面進行了有益的嘗試，以上討論的問題也是今后進一步完善和研究的方向。
　　參考文獻：
　　[1] 王書華，毛漢英，趙明華.略論土地綜合承載力評價指標體系的設計思路——我國沿海地區案例分析[J].人文地理，2001，16（4）：57-61.
　　[2] 王書華，毛漢英.土地綜合承載力指標體系設計及評價——中國東部沿海地區案例研究[J].自然資源學報，2001，16（3）：248-254.
　　[3] 虞曉芬，丁  賞.城市土地綜合承載力評價指標體系構建[J].中國房地產，2012（19）：58-60.
　　[4] SYERS J K，HAMBLIN A，PUSHPARAJAH E. Indicators and thresholds for the evaluation of sustainable land management[J].Canadian Journal of Soil Science，1995，75（4）：423-428.
　　[5] 劉雅玲，羅雅謙，張文靜，等.基于壓力—狀態—響應模型的城市水資源承載力評價指標體系構建研究[J].環境污染與防治，2016，38（5）：100-104.
　　[6] 崔  巖，馮  旺，馬一茗.區域水資源承載力綜合評價指標體系研究[J].河南農業大學學報，2012，46（6）：705-709.
　　[7] 王友貞，施國慶，王德勝.區域水資源承載力評價指標體系的研究[J].自然資源學報，2005，20（4）：597-604.
　　[8] YANG J F，LEI K，KHU S，et al. Assessment of water environmental carrying capacity for sustainable development using a coupled system dynamics approach applied to the Tieling of the Liao River Basin，China[J].Environmental Earth Sciences，2015，73（9）：5173-5183.
　　[9] 孫天晴，馬憲國.城市能源安全指標體系評價模型實證研究[J].開發研究，2007（6）：64-67.
　　[10] 黃秋香.礦區資源環境承載力評價指標體系及評價方法[J].礦業研究與開發，2009，29（1）：62-64，84.
　　[11] 宋照亮.區域開發環境影響評價中環境承載力指標的選取[J].環境科學與管理，2010，35（2）：167-170.
　　[12] 鄭佳怡，付  曉，王辰星，等.區域環境承載力評價指標體系的構建——以黃河上游水電開發區域為例[J].生態學雜志，2014， 38（8）：2228-2234.
　　[13] 皮  慶，王小林，成金華，等.基于PSR模型的環境承載力評價指標體系與應用研究——以武漢城市圈為例[J].科技管理研究，2016，36（6）：238-244.
　　[14] 南彩艷，粟曉玲，佟  玲，等.關中地區水土資源承載力復合指標體系及綜合評價[J].干旱地區農業研究，2011（6）：164-172.
　　[15] 秦  成，王紅旗，田雅楠，等.資源環境承載力評價指標研究[J].中國人口·資源與環境，2011，21（12）：335-338.
　　[16] 董  文，張  新，池天河.我國省級主體功能區劃的資源環境承載力指標體系與評價方法[J].地球信息科學學報，2011，13（2）：177-183.
　　[17] 黃敬軍，姜  素，張  麗，等.城市規劃區資源環境承載力評價指標體系構建——以徐州市為例[J].中國人口·資源與環境，2015，25（S2）：204-208.
　　[18] WEI Y G，HUANG C， LAM P T I，et al. Sustainable urban development：A review on urban carrying capacity assessment[J].Habitat International，2015（46）：64-71.
　　[19] 王治和，劉  佳，張  強，等.基于粗糙集屬性約簡的循環經濟指標體系構建[J].統計與決策，2015（6）：34-38.
　　[20] MIAO D Q，WANG J. Information—based algorithm for reduction of knowledge[A].1997 IEEE International Conference on Intelligent Processing Systems （Cat. No.97TH8335）[C].IEEE，1997.1155-1158.
　　[21] GB/T 30943-2014，水資源術語[S].
轉載注明來源:http://www.hailuomaifang.com/8/view-14889664.htm