基于綜合評價模型的城市生態健康評價

摘要：城市是人類活動集中的社會-經濟-自然復合生態系統，其生態健康狀況直接影響到城市的可持續發展。從活力、組織結構、恢復力、生態系統功能的維持、人群健康狀況５個方面建立了相對完整的城市生態健康評價指標體系。以山東省１７個城市為研究對象，運用改進的層次分析法確定各評價指標的權重，同時結合綜合評價法進行了健康評價。根據計算出的山東省１７個城市生態健康綜合評價值和健康狀態分級標準，將山東省１７個城市分為３類，即健康、亞健康和不健康，評價結果較合理。該評價結果可為山東省１７個城市的生態城市健康發展提供科學依據。

關鍵詞：城市生態健康；指標體系；改進的層次分析法（ＩＡＨＰ）；綜合評價；山東省

中圖分類號：Ｘ８２６文獻標識碼：Ａ文章編號：0439－８114（２０11）15－3211-03

Urban Ecosystem Health Assessment in Shandong Based on Comprehensive

Evaluation Model

ＷＡＮＧ Ｙａｎ１，ＣＡＯ Ｊｕｎ－ｒｕ１，ＭＥＮＧ Ｑｉｎｇ－ｊｕａｎ２

（１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｚｉｂｏ ２５５０４９， Ｓｈａｎｄｏｎｇ， Ｃｈｉｎａ；

２． Ｂｉｎｚｈｏｕ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ Ｓｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｂｉｎｚｈｏｕ ２５６６１３， Ｓｈａｎｄｏｎｇ，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｕｒｂａｎ ａｒｅａ ｉｓ ａｎ ａｄｖａｎｃｅｄ ｍａｎ－ｍａｄｅ ｃｏｍｐｌｅｘ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ ｓｏｃｉｅｔｙ， ｅｃｏｎｏｍｙ ａｎｄ ｎａｔｕｒｅ． Ｔｈｅ ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｕｒｂａｎ ａｒｅａ ｉｓ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｂｙ ｕｒｂａｎ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｈｅａｌｔｈ． Ｆｉｖｅ ｆａｃｔｏｒｓ ｗｅｒｅ ｓｕｇｇｅｓｔｅｄ ｔｏ ａｃｃｅｓｓ ｔｈｅ ｕｒｂａｎ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｈｅａｌｔｈ， ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｖｉｇｏｒ， ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ， ｒｅｓｉｌｉｅｎｃｅ， ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｈｅａｌｔｈ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｒｏｗｄ． Ａｎ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｉｎｄｅｘ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｕｒｂａｎ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｈｅａｌｔｈ ｗａｓ ｓｅｔ ｕｐ using 17 cities of shandong province as research object． Ｉｍｐｒｏｖｅｄ ａｎａｌｙｔｉｃ ｈｉｅｒａｒｃｈｙ ｐｒｏｃｅｓｓ ｍｅｔｈｏｄ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｃａｌｃｕｌａｔｅ ｅａｃｈ ｉｎｄｅｘ ｗｅｉｇｈｔ， ａｎｄ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｍｏｄｅｌ ｗａｓ ｕｔｉｌｉｚｅｄ ｔｏ ａｓｓｅｓｓ ｕｒｂａｎ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｈｅａｌｔｈ ｉｎ Ｓｈａｎｄｏｎｇ． Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｖａｌｕｅ ｏｆ ｕｒｂａｎ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｈｅａｌｔｈ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ａｎｄ ｇｒａｄｅ ｓｔａｎｄａｒｄ ｏｆ ｕｒｂａｎ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｈｅａｌｔｈ， １７ ｃｉｔｉｅｓ ｉｎ Ｓｈａｎｄｏｎｇ pｒｏｖｉｎｃｅ ｗｅｒｅ ｄｉｖｉｄｅｄ ｉｎｔｏ ｔｈｒｅｅ ｃａｔｅｇｏｒｉｅｓ ａｓ ｈｅａｌｔｈｙ， ｓｕｂ ｈｅａｌｔｈｙ ａｎｄ ｕｎｈｅａｌｔｈｙ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｏｆ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｗａｓ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｓｏ ａｓ ｔｏ ｐｒｏｖｉｄｅ ｃｒｅｄｉｂｌｅ ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ ｆｏｒ ｐｒｏｍｏｔｉｎｇ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｕｒｂａｎ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｈｅａｌｔｈ ｉｎ Ｓｈａｎｄｏｎｇ pｒｏｖｉｎｃｅ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｕｒｂａｎ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｈｅａｌｔｈ； ｉｎｄｅｘ ｓｙｓｔｅｍ； ｉｍｐｒｏｖｅｄ ａｎａｌｙｔｉｃ ｈｉｅｒａｒｃｈｙ ｐｒｏｃｅｓｓ（ＩＡＨＰ）； ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ； Sｈａｎｄｏｎｇ province

目前，山東省正處于城市化快速發展階段，但地方經濟發展的同時也帶來了一系列資源耗竭、環境污染、自然生態退化和人群健康受損等城市生態系統健康問題。而生態系統健康直接影響到城市的可持續發展。通過建立一套相對完整的城市生態健康評價指標體系，采用定量的評價方法，對山東省１７個城市的生態健康進行評價，以便為促進城市生態系統健康發展、實施城市生態系統健康管理提供依據。

國內對城市生態健康的研究起步雖然較晚，但進展迅速，熊鷹等［１］應用屬性理論與方法對長株潭城市群生態健康進行了評價；張曉琴等［２］采用因子分析與模糊優選評價模型對蘭州市生態系統２０００～２００６年的相對健康狀態進行了評價；蘇美蓉等［３］運用集對分析法對北京、上海、武漢、廣州等１６個城市的生態系統健康狀況進行了評價。本文采用以上評價研究中所取得的成果，并針對其中的不足，建立適合山東省１７個城市的生態健康評價指標體系，運用改進的層次分析法計算出各評價指標的權重，采用綜合評價法對山東省１７個城市的生態健康進行評價，根據評價結果提出提高城市生態健康水平的建議，以解決具體的社會生產和實際問題。

１城市生態健康評價指標體系的建立

１．１評價指標的選擇

城市生態健康指標的選擇目前在學術界還沒有統一的標準，但評價指標應遵循能完整準確地反映城市生態健康狀況的原則［４］。桑燕鴻等［５］從活力、恢復力、組織結構等８個方面建立了城市生態健康評價指標體系；張曉琴等［２］運用壓力-狀態-響應模型構建了評價指標體系。城市是一種高度人工化的自然-社會-經濟復合生態系統，每個城市都有自身的特點，應該建立適合自身的城市生態健康評價指標體系，考慮山東省的實際情況和數據可獲得性，本文選擇活力、組織結構、恢復力、服務功能的維持、人群健康狀況作為城市生態系統健康評價的５個要素，針對每個要素的內涵提出相應的指標，最后構建山東省城市生態系統健康評價指標體系（表１）。

１．２評價標準的確定

城市生態系統健康評價指標確定后，就需要明確各項指標的健康標準，才能對城市生態系統的健康狀況進行評價［６］。目前學術界尚沒有統一認可的城市生態系統健康標準，本文參照國際和國內標準以及國際和國內公認的生態城市、園林城市、環保模范城市標準來制定，將城市健康標準劃分為５ 級：病態、不健康、亞健康、健康和很健康。具體的分級標準值及各標準值的區間范圍如表１所示。

２評價指標權重的確定

指標權重的準確與否在很大程度上影響綜合評價的準確性和科學性。傳統的權重分配常用Ｄｅｌｐｈｉ專家咨詢法和層次分析法，其中Ｄｅｌｐｈｉ法不僅對咨詢專家要求較高，而且多輪咨詢的工作量較大。近年來用層次分析法確定權重越來越受到研究人員的重視，并在多方面得到應用，但ＡＨＰ采用九標度刻劃比較判斷結果，使專家感到操作困難，而且計算復雜，還需要進行一致性檢驗。為克服ＡＨＰ的上述特點，本文采用了改進的三標度層次分析法ＩＡＨＰ［７］，其計算步驟如下：

１）建立比較矩陣Ｃ＝［cｉｊ］。當指標ｉ比指標ｊ重要時取cｉｊ＝１；當指標ｉ與指標ｊ同等重要時取cｉｊ＝０；當指標ｉ不如指標ｊ重要時取cｉｊ＝－１。

２）建立感覺判斷矩陣Ｓ＝Ｓ［sｉｊ］，其中：

sｉｊ＝ｄｉ－ｄｊ，ｄｉ＝∑cｉｊ（１）

３）建立客觀判斷矩陣Ｒ＝［ｒｉｊ］，其中：

ｒｉｊ＝Ｐ（sｉｊ／Ｓｍ），Ｓｍ＝ｍａｘsｉｊ（２）

其中，Ｐ為使用者定義的標度擴展值范圍，如Ｐ取值為３、５或７。

４）在完成以上的工作后，對矩陣Ｒ的每一列元素都進行歸一化計算，即得到權重分值。

ＩＡＨＰ具有操作簡便、結果客觀、完全一致三大優點，采用改進的層次分析法計算的上述指標體系的權重分配如表１所示。

３山東省城市生態健康綜合評價

３．１單指標評價

城市生態健康評價過程，是在單指標評價的基礎上進行加權綜合評價［8］。單指標評價也叫做無量綱化，是指采用一定的數學方法將指標統計值的量綱消除掉，使不同量綱之間的值可以相互比較和綜合。設第ｉ個子區的第ｊ個指標的取值為ｘｉｊ，則指標的單項評價值ｙｉｊ有兩種計算方式。

ｘ為正作用指標時，用公式（３）來計算：

ｙｉｊ＝（ｘｉｊ－ｘｊｍｉｎ）／（ｘｊｍａｘ－ｘｊｍｉｎ）（３）

ｘ為負作用指標時，用公式（４）來計算：

ｙｉｊ＝（ｘｊｍａｘ－ｘｉｊ）／（ｘｊｍａｘ－ｘｊｍｉｎ） （４）

式中：ｘｊｍａｘ為第j個指標中的最大值；ｘｊｍｉｎ為第j個指標中的最小值。

該無量綱化將使所有指標值界于０～１，正、負指標取值在無量綱化后具有同向性，即得分越高，其可持續發展功能越強。

３．２綜合評價

根據綜合評價法的方法與原理，采用指標加權求和法，從而得到各城市健康評價的總分值。該模型強調指標的群體性和迭加性，指標之間是可以相互替代的，即個別指標的落后對系統整體功能不會造成太大影響。加權求和的計算公式為：

式中：Ｆ為評價單元總分值；ｎ為評價指標數；wｉ為第ｉ個指標的權重；ｆｉ為第ｉ個指標的分值。

采用前述指標體系和評價模型，根據所采集的統計數據，對山東省１７個城市生態健康水平進行了綜合評價，評價結果如表２所示。

根據山東省１７個城市的生態健康綜合評價值和健康狀態分級標準（表３）可以看出，山東省１７個城市的綜合評價值分布在３個區間內，即可以將山東省１７個城市的城市生態健康情況分為３類：健康、亞健康和不健康。其中青島、東營、煙臺、威海為健康城市；濟南、淄博、棗莊、濰坊、濟寧、泰安、日照、臨沂、德州、聊城、濱州、菏澤為亞健康城市；萊蕪為不健康城市。根據分類結果，在ＭａｐＩｎｆｏ中繪制出專題地圖（圖１）。

通過山東省１７個城市各個評價指標的具體數值與標準值的比較，可以發現萊蕪市單位ＧＤＰ能耗太大，人均ＧＤＰ、第三產業占ＧＤＰ比重指標方面與其他城市相差太大，需要采取相應的措施，擺脫不健康狀態；而棗莊等個別城市處在不健康狀態邊緣，針對弱項指標應制定相關政策，逐步提高城市生態系統健康水平；作為省會的濟南市由于人口過多，雖然綜合經濟實力很強，但人均ＧＤＰ并不高，市區人口密度太大，失業率較高，都是影響其城市健康程度的主要問題，但這些問題難以在短期內解決；威海和青島是最為健康的兩個城市，綠化程度高，恢復力強，服務功能強大，多數指標都在全省前列。綜合來看，山東省很多指標優于其他多數省份，其特點是整體效果好，恢復力要素很強。通過采取有針對性的措施，各個城市的生態健康程度有望提升一個層次。

４結論

本文在對城市生態系統健康認識的基礎上，建立了城市生態系統健康評價指標體系，運用綜合評價法對山東省１７個城市的生態健康進行了評價，得到結論如下。

１）從活力、組織結構、恢復力、服務功能的維持、人群健康狀況５要素，選取了１７個評價指標。運用改進的層次分析法計算出各評價指標的權重，該方法巧妙地把定量分析和定性分析結合起來，操作簡單，所得權重較準確。

２）對山東省１７個城市生態健康的評價結果表明，山東省１７個城市中有４個城市為健康狀態，１個城市為不健康狀態，大部分城市處于亞健康狀態，影響山東省１７個城市生態健康的不利因素主要是城市生態系統的活力不強和組織結構不盡合理。

３）評價結果較合理，該評價結果可為促進城市生態系統健康發展、實施城市生態系統健康管理提供依據。

參考文獻：

［１］ 熊鷹，陳昊林． 基于屬性理論的長株潭城市群生態系統健康評價［Ｊ］． 生態環境學報， ２０１０，１９（６）：１４２２－１４２７．

［２］ 張曉琴，石培基． 基于ＰＳＲ模型的蘭州城市生態系統健康評價研究［Ｊ］． 干旱區資源與環境， ２０１０，２４（３）：７７－８２．

［３］ 蘇美蓉，楊志峰，陳彬． 基于生命力指數與集對分析的城市生態系統健康評價［Ｊ］． 中國人口·資源與環境，２０１０，２０（２）：１２２－１２８．

［４］ 顏文濤． 城市生態系統健康屬性綜合評價模型及應用研究［Ｊ］． 系統工程理論與實踐，２００７ （８）：１３７－１４５．

［５］ 桑燕鴻，陳新庚，吳仁海，等． 城市生態系統健康綜合評價［Ｊ］． 應用生態學報，２００６，１７（７）：１２８０－１２８５．

［６］ 官冬杰，蘇維詞． 城市生態系統健康評價方法及其應用研究［Ｊ］． 環境科學學報，２００６，２６（１０）：１７１６－１７２２．

［７］ 王艷，宋振柏，吳佩林． 基于ＧＩＳ的城市土地適宜性評價［Ｊ］． 安徽農業科學，２００８（６）： ２４８７－２４８９．

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