基于TOPSIS模型的山東省土地生態安全評價

摘要：土地生態安全評價對實現區域土地生態系統的安全性和可持續性具有重要意義。以山東省為研究區域，基于PSR框架模型的發展，構建了一套評價指標體系。采用熵權賦權法確定權重，運用TOPSIS法對該區域2005-2014年的土地生態安全綜合指數進行了計算。結果表明，山東省土地生態安全狀況處于波動上升趨勢，土地生態安全綜合指數由2005年的0.388 9上升到2014年的0.614 2，安全等級由較不安全上升到較安全狀態。該研究可為了解山東省土地生態安全現狀、制定土地生態安全規劃管理等提供依據。

關鍵詞：土地生態安全；PSR；TOPSIS；山東省

中圖分類號：F301.2 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）02-0509-06

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.02.062

土地是人類賴以生存的基礎資料。近年來，中國城市化和工業化的迅猛發展對社會經濟和自然資源產生了重大影響，尤其是城市規模的擴張和人口的急劇增長使得土地承受了巨大壓力，土地生態安全問題已越來越嚴峻，引起了各界學者的廣泛關注。目前，對土地生態安全的評價、安全預警、解決對策等方面已有廣泛的研究。土地生態安全評價作為土地生態安全的一項重要內容，其研究已開始逐步深入，如余健等[1]針對目前生態安全評價中的信息屏蔽和主觀性問題，運用物元分析法和熵權法對皖江地區馬鞍山、合肥、蕪湖等9個市的土地生態安全水平進行評價；張軍以等[2]基于P-S-R模型構建評價指標體系，利用熵權法確定權重，運用多因素綜合評價法評價三峽庫區生態經濟區土地生態安全狀況，結果表明PSR模型非常適合于構建土地生態安全評價指標體系；孫奇奇等[3]從自然、經濟、社會三個方面選取土地生態安全評價指標，利用主成分分析方法評價哈爾濱市土地生態安全狀況。本研究以山東省為例，運用P-S-R模型和層次分析法構建關于土地生態安全的評價指標體系，并結合熵權法測算各指標權重，最后利用TOPSIS法確定山東省土地生態的安全等級，以期為其土地生態安全的有效管理提供參考。

1 研究方法

土地生態安全評價的關鍵是建立科學合理的評價指標體系以及對選取指標權重的確定。本研究借鑒世界經合組織（OECD）提出的“壓力-狀態-響應”框架（Press-State-Response），利用層次分析法建立土地生態安全的評價體系[4，5]，采用熵權法確定評價體系各指標的權重，最后利用TOPSIS法計算土地生態安全綜合指數。

1.1 評價指標體系的構建

P-S-R模型：中國土地生態安全評價方法多借鑒P-S-R模型，該模型是20世紀80年代末聯合國經濟合作開發署提出的定量測度土地生態安全的模型。P-S-R模 型 由 壓 力（Pressure）、狀 態（State）和 響 應（Response）3類不同但相互聯系的指標來表達環境問題。層次分析法：層次分析法是將決策問題按總目標、各層子目標、評價準則直至具體的因素層的順序分解為不同的層次結構，將定性問題定量化的多準則決策方法，其由于簡潔性和靈活性在土地生態安全評價中得到了廣泛應用。

本研究運用P-S-R模型，結合層次分析法構建了山東省土地生態安全評價指標體系，共包括目標層、基準層、指標層3個層次22個評價指標，指標體系見表1。

2 土地生態安全評價實證研究

2.1 實證計算過程

2.1.1 指標權重確定 運用公式（1）、（2）對原始數據進行標準化處理，然后用熵值法公式（3）、（4）、（5）確定各項評價指標的權重值，具體計算結果見表3。

2.1.2 構建規范化決策矩陣 根據前面所述方法構建評價指標的規范化決策矩陣，同時根據公式（6）、（7）確定評價指標的正、負理想解（表4）；此處評價指標標準化方法采用的是極值標準化方法，故此處的負理想解均為0。

2.1.3 距離計算 根據確定的正、負理想解，利用公式（8）、（9）計算規范化矩陣數據到正負理想解的距離，即可得到2005-2014年山東省土地生態安全指數靠近/偏離正負理想解的距離，具體見表5。

2.1.4 計算貼近度 根據公式（10），同時結合表5中的數據，計算山東省2005-2014年的土地生態安全貼近度C，計算結果如表6。

2.2 結果分析

2.2.1 整體分析 根據表5、表6可知，2005-2014年山東省土地生態安全狀況整體上呈上升趨勢。具體來看，土地生態安全距離正理想解的D+逐漸變小，說明土地生態安全逐步趨于正理想解，D-則大體上呈遞增態勢，意味著土地生態安全逐漸偏離負理想解；從貼近度來看，10年間貼近度處于波動上升的階段，由2005年的0.388 9提高到2014年的0.614 2，根據表2土地生態安全評判標準來看，2005-2014年間山東省土地生態安全狀況由2005年的較不安全狀態上升到2014年的臨界安全狀態。究其原因，該成績的取得一方面得益于山東省采取的各項環境保護政策，如《山東省環境保護條例》、《山東省節約能源條例》、《山東省節能監察辦法》、《土壤環境保護和綜合治理工作方案》以及有關意見如《關于加快發展節能環保產業的實施意見》等，這些使得山東省工業SO2排放量、工業廢水排放量等都呈現不同程度的下降；另一方面得益于山東省的經濟發展，在此期間山東省大力轉變經濟發展方式，加快產業結構調整，使其在經濟、環境、生態方面都取得了較大的進步和突破，故山東省土地生態安全狀況明顯好轉。

2.2.2 各子系統分析 為了更加深入地了解山東省2005-2014年間的土地生態安全狀況，通過進一步計算各子系統的土地生態安全指數來了解各子系統的特征和動態演化趨勢，具體見圖1至圖3。

1）壓力系統分析。2005-2011年間D+基本上逐年增大，D-逐年減小，最終導致貼近度C也逐漸減小，土地生態安全壓力越來越大。造成這種現象的主要原因是山東省在經濟高速發展的同時給環境也帶來了破壞，例如建設用地不斷擴張，耕地面積不斷減少，工業“三廢”排放量不斷增加，農藥化肥廣泛施用等問題，這些都嚴重影響了土地生態的功能；2011年以后，D+呈現減小趨勢，D-逐年增加，最終貼近度C逐漸增加，這說明山東省在促進經濟發展的同時加大了對環境的保護。

2）狀態系統分析。D+總體上處于波動減小趨勢，D-總體處于波動上升趨勢，因此貼近度C總體上呈現波動增大趨勢，2009年以來，貼近度波動處于臨界安全和較安全之間。說明土地生態安全狀況有所好轉。

3）響應系統分析。近年來隨著各種環境問題的出現，人們的環境保護意識也不斷提高，土地生態環境安全問題也逐漸引起社會各界的關注，山東省為了保護土地生態安全，采取了一系列環境保護措施，加大了環境治理投資力度，使得各類污染物的排放量得到一定的控制，環境污染治理狀況得到好轉，土地生態安全狀況由2005年的較不安全狀態上升到2014年的較安全狀態。

3 結論與建議

評價結果顯示2005-2014年間山東省土地生態安全指數呈現波動上升趨勢，土地生態安全指數由2005年的0.388 9上升到2014年的0.614 2，安全等級由較不安全上升到較安全狀態，但是仍然面臨著嚴峻的安全形勢，土地生態安全指數距安全等級標準仍有較大距離；從各子系統的安全指數來看，山東省土地生態安全的狀態系統、響應系統均呈現不同程度的上升，到2014年分別達到較安全和安全水平，壓力系統安全指數呈現較弱的下降趨勢，由臨界安全水平下降到較不安全水平，以此可以看出壓力系統對整個土地生態安全狀況具有重要的影響。通過實地調研和查閱有關資料，提高山東省土地生態安全水平可以采取以下建議和措施。

1）控制人口增長，加大環保宣傳力度。山東省一直是人口大省，到2014年總人口達到9 789.33萬人，是中國第二人口大省；人口數量的增加，人口密度的增大以及人均土地、耕地面積的不斷減少都將嚴重影響當地土地生態環境承載力；面對如此大的人口基數，加強環保宣傳力度、提高人民環保意識是非常必要的。因此，在嚴格控制人口增長，提高人口素質的同時，要加大環保宣傳力度，科學指導農民合理施用化肥，提高人民環保意識。

2）編制土地生態功能區劃。針對不同區域土地生態問題，編制不同的生態功能區劃，魯西、魯北地區土地自然生態安全易遭到破壞，應加大對自然資源的保護；魯中、魯東地區在保持現有耕地的基礎上，要加大農村土地利用的集約化程度；同時，要合理規劃城市發展空間，提高城市土地利用產出效率和效益[13-17]。

3）加大環境治理力度，建立土地生態安全監測預警體系。加大環境治理投資，重點加強沿河（黃河）、沿海地區的環境治理，完善環境治理各項配套設施，持續開展區域內工業污染治理和農業面源污染防治，大力推廣實施農村沼氣能源[14-17]。建立健全土地生態安全監測預警體系，將3S技術應用到土地生態安全監測預警體系，以保證土地生態安全監測的實時監控，大力提高土地生態安全監測的效率和質量。

4）做好土地利用規劃工作，實現生態環境的可持續發展。嚴格實施土地用途管制制度和耕地占補平衡制度；隨著山東省城市化進程的加快，建設用地大量增加的同時耕地不斷減少，最終導致人均耕地數量急劇減少。因此，應該堅持耕地紅線，嚴格控制建設用地占用耕地，同時做好耕地占補平衡工作，做到“占多少，補多少”，實現土地生態可持續發展。

參考文獻：

[1] 余 健，房 莉，倉定幫，等.熵權模糊物元模型在土地生態安全評價中的應用[J].農業工程學報，2012（5）：260-261.

[2] 張軍以，蘇維詞，張鳳太.基于PSR模型的三峽庫區生態經濟區土地生態安全評價[J].中國環境科學，2011，31（6）：1040-1041.

[3] 孫奇奇，宋 戈，齊美玲.基于主成分分析的哈爾濱市土地生態安全評價[J].水土保持研究，2012，19（1）：235-237.

[4] 裴婷婷，陳 英，趙亞男，等.基于PSR模型的白銀市土地生態安全評價[J].中國農學通報，2014，30（2）：216-217.

[5] 楊春紅，張正棟，田楠楠，等.基于PSR模型的汕頭市土地生態安全評價[J].水土保持研究，2012，19（3）：210-211.

[6] LAI Y J，LIU T Y，HWANG C.TOPSIS for MODM[J].European Journal of Operational Research，1994，76（3）：486-500.

[7] HWANG C L，YOON K. Multiple attribute decision making： Methods and applications[M].New York：Springer-Velar，1981.

[8] 徐 美，朱 翔，李靜芝.基于DPSIR-TOPSIS模型的湖南省土地生態安全評價[J].冰川凍土，2012，34（5）：1266-1267.

[9] 李 燦，張鳳榮，朱泰峰，等.基于熵權TOPSIS模型的土地利用績效評價及關聯分析[J].農業工程學報，2013，29（5）：218-219.

[10] 程 鈺，任建蘭，崔 昊，等.基于熵權TOPSIS法和三維結構下的區域發展模式—以山東省為例[J].經濟地理，2012，32（6）：28-29.

[11] 李玉平，蔡運龍.河北省土地生態安全評價[J].北京大學學報（自然科學版），2004，43（6）：784-789.

[12] 李智國，楊子生.中國土地生態安全研究進展[J].中國安全科學學報，2007，17（12）：5-13.

[13] 盧立峰，嚴力蛟.縣域土地生態安全評價—以四川省丹棱縣為例[J].生態與農村環境學報，2013，29（3）：299-300.

[14] 黃 海，劉長城，陳 春.基于生態足跡的土地生態安全評價研究[J].水土保持研究，2013，20（1）：195-196.

[15] 史永龍，賈憲威，蔡昕，等.省域土地生態安全評價研究—以江蘇省為例[J].安徽農業科學，2011，39（4）：2367-2368.

[16] 朱 璠，冉瑞平.南充市土地生態安全評價[J].安徽農業科學，2011，39（5）：3037-3040.

[17] 張小虎，雷國平，袁 磊，等.黑龍江省土地生態安全評價[J].中國人口·資源與環境，2009，19（1）：91-92.