基于PSR模型的上海市生態安全評價

肖亞麗，　姚文剛

(中海環境科技(上海)股份有限公司，上海 200135)

基于PSR模型的上海市生態安全評價

肖亞麗，姚文剛

(中海環境科技(上海)股份有限公司，上海 200135)

摘要:基于壓力-狀態-響應(Pressure-State-Response,PSR)模型構建“目標-準則-要素-指標”4個層次的城市生態安全評價指標體系，采用熵值法和綜合指數法計算2000—2013年上海市生態安全評價指數。結果表明：上海市生態安全指數自2000年的0.247 6增加至2013年的0.759 6，呈逐漸上升趨勢，生態安全狀況逐漸改善；各準則層指數，2000—2003年為響應指數>壓力指數>狀態指數，2004—2013年為壓力指數>響應指數>狀態指數，以壓力指數的上升趨勢最為明顯；對上海市生態安全指數影響較大的指標為：萬人擁有的城市排水管道長度、第三產業占國內生產總值(Gross Domestic Product, GDP)比重、科研投入占GDP比重、酸雨頻率和人均GDP。

關鍵詞:PSR模型；城市生態安全；評價指標體系；熵值法

0引言

隨著城市化進程不斷加快，城市生態安全研究逐漸成為國內外相關學科研究的前沿和熱點。作為人口高度集聚的“自然-經濟-社會”復合生態系統，城市生態的安全狀況尤為脆弱。城市生態安全指的是城市經濟社會可持續發展的同時，人類生活的城市自然環境條件處于其承載力之內的一種城市生態系統狀況，是實現自然可持續發展的保證[1]。此外，城市生態安全理解為城市生態系統健康、穩定，其本質是要求自然資源在城市人口、社會經濟和生態環境等約束條件下穩定、協調、有序和持續利用[2]。高度人工化的城市生態系統，其生態安全狀況與經濟社會發展方式、產業發展政策以及生態環境建設等有著密切的關系[3]。

上海(位于120°52′~122°12′E，30°40′~31°53′N)是我國的經濟、交通、金融和航運中心，隨著經濟發展和外來人口導入，其生態系統承受的壓力越來越大。對此，以上海為研究對象，建立包含25項指標、9組要素、3個準則的指標體系，通過熵值法和綜合指數法計算2000-2013年上海市生態安全指數并對其進行分析。

1構建城市生態安全評價指標體系

目前在構建生態安全評價指標體系方面較為公認的模型框架是PSR(Pressure-State-Response, 壓力-狀態-響應)模型，由國際經濟合作和開發組織與聯合國環境規劃署共同提出，因具有靈活性、綜合性和因果關系清晰等優點而成為當前可持續發展和生態安全評價領域最為常用的方法[4-5]。 在PSR框架內，環境問題可表述為3個不同但又相互聯系的指標類型：壓力指標反映人類活動給環境帶來的負荷，狀態指標反映環境質量、自然資源和生態系統的狀況，響應指標反映人類面臨環境問題所采取的對策[6]。

根據PSR模型，構建“目標-準則-要素-指標”4個層次的城市生態安全評價指標體系，具體見表1。

表1　城市生態安全評價指標體系

選擇2000—2013年上海市統計年鑒以及2000—2013上海市國民經濟和社會發展公報等公開發布的數據，根據表1構建14行、25列的指標原始數據矩陣(14×25)。

2評價方法

2.1指標標準化

城市生態安全評價的指標可劃分為正向指標和負向指標，其正向指標數值越大越好，負向指標則相反。對于不同性質的指標，應分別采用不同的函數處理方法對其進行標準化處理，具體如下。

(1)

(2)

式(1)和式(2)中：max{xj}和min{xj}為第j項指標中的最大值和最小值，經標準化處理后形成X={Xij}m×n(m為評價年數，n為指標數)。

2.2指標賦權

采用熵值法得到經過標準化后的各個指標的信息熵，信息熵越小，信息的無序度越低，其蘊含信息的效用值越大，則指標的權重就越大。

(3)

(4)

2.3城市生態安全指數模型

采用綜合指數法計算城市生態安全指數，模型為

(5)

Sj數值越大，則城市生態安全程度越高，生態風險越小。根據國內外研究成果[7-8]，建立城市生態安全評價指數分級標準(見表2)。

表2　城市生態安全指數分級標準

3結果與討論

3.1上海市生態安全指數時間變化特征

根據式(1)~式(5)，計算出上海市2000—2013年的生態安全指數，其變化趨勢見圖1。

由圖1可看出，2000—2013年上海市生態安全指數總體呈上升趨勢(2002年、2004年和2010年除外)。上海市2000—2006年的生態安全評價指數分別為0.25，0.33，0.32，0.41，0.40，0.48，0.50，雖然在逐漸上升，但均處于不安全狀態；2007—2013年的生態安全評價指數分別為0.57，0.61，0.70，0.69，0.71，0.73，0.76，逐漸從臨界安全狀態達到中度安全狀態，生態安全狀況不斷改善。隨著經濟社會不斷發展，上海市逐漸加大科技、環保方面的投入，在環境保護、社會發展和人民生活等方面取得了較大發展，城市生態安全狀況逐漸得到改善，整體上呈現出較為良好的發展態勢。對于2002年、2004年和2010年生態安全指數較前一年有所下降，主要原因在于相應年份狀態指數和響應指數的下降抵消了壓力指數的增長，其中2010年的下降是由區域環境噪聲增加、環保投入和第三產業占比下降引起的。

圖1　2000—2013年上海市生態安全評價指數變化趨勢圖

對于各準則層指數，2000—2003年為響應指數>壓力指數>狀態指數，2004—2013年為壓力指數>響應指數>狀態指數，總體來說各準則層呈波動逐漸上升的趨勢，尤以壓力指數上升趨勢最為明顯。近14年各準則層指數占比城市生態安全指數分析見圖2。

結合圖1和圖2可看出上海市各準則層近14年的發展變化趨勢，其中壓力指數和狀態指數逐年穩中有升，而響應指數在波動中逐漸下降，各準則層變化趨勢并不一致。這表明：隨著上海市經濟不斷發展、外來人口不斷增多，城市生態安全壓力不斷增加；雖然政府在環境保護、社會發展等方面的投入可在一定階段改善城市生態系統進而使城市生態安全狀態不斷優化，但是其在城市生態安全綜合指數中所占的比例日漸減少，投入產出效率不足，所起的作用在不斷弱化。因此，為進一步改善上海的生態安全狀況，應合理控制城市生態環境壓力(尤其是土地壓力)，采取積極對策降低城市生態系統壓力水平，不斷優化城市生態環境狀況，并提高對系統響應的投入效率，以使城市總體生態安全狀況達到最優。

圖2　各準則層指數占比城市生態安全指數分析

圖3　各要素層指數占比城市生態安全指數分析

各要素指數占比城市生態安全指數分析見圖3。由圖3可知：2000—2008年，經濟壓力、能源壓力、環境壓力和資源狀態上升趨勢明顯，土地壓力和社會響應逐步下降至穩定狀態，環境狀態、經濟響應和環境響應出現先上升而后又下降后又上升的趨勢，且下降幅度小于上升幅度，導致城市生態安全指數呈逐步上升的趨勢；2009—2013年，各要素層均保持穩定或小幅上升的趨勢，上海市生態安全狀況逐步趨向良好。

3.2上海市生態安全指標權重分析

對于上述構建的25項指標、9組要素、3個準則的“目標-準則-要素-指標”4個層次的指標體系，各個指標、要素、準則對城市生態安全指數的貢獻是有區別的，根據上述研究結果，得到城市生態安全評價指標體系的權重分布(見表3)。

由表3可知：

(1) 從指標層看，權重最大的前5項指標依次為萬人擁有城市排水管道長度(0.052 6)、第三產業占GDP比例(0.051 1)、科研投入占GDP比例(0.050 7)、酸雨頻率(0.050 3)、人均GDP(0.049 2),總占比為0.253 9；

(2) 從要素層看，權重最大的前3項要素依次為土地壓力(0.172 2)、社會響應(0.155 2)、經濟響應(0.145 7)，總占比達到0.473 1；

(3) 從準則層看，權重占比按大小依次為壓力(0.420 0)、響應(0.395 6)、狀態(0.184 4)。

由此可見，應將上海市生態安全指數改善的重點放在權重較大的指標、要素和準則上，繼續深化調整經濟結構，加強環保投入和科研投入，積極改善城市環境質量和基礎設施建設，合理引導居民消費模式，降低生態環境壓力。

4結語

采用PSR模型構建“目標-準則-要素-指標”層次的城市生態安全評價體系，確定了25項指標、9組要素、3個準則；采用熵值法和綜合指數法計算了上海市2000—2013年城市生態安全指數以及各個層次權重貢獻。結果表明：上海市生態安全指數自2000年的0.247 6增加至2013年的0.759 6，呈逐漸上升趨勢，生態安全狀況逐漸改善；各準則層指數，2000—2003年為響應指數>壓力指數>狀態指數，2004—2013年為壓力指數>響應指數>狀態指數，以壓力指數上升趨勢最為明顯；對上海市生態安全指數影響較大的指標為萬人擁有城市排水管道長度、第三產業占GDP比例、科研投入占GDP比例、酸雨頻率和人均GDP，權重合計占比0.253 9；要素為土地壓力、社會響應和經濟壓力，權重合計占比0.473 1；就準則層而言，壓力貢獻最大。

表3　城市生態安全評價指標體系權重分布

參考文獻：

[1]賈良清,歐陽志云,趙同謙,等.城市生態安全評價研究[J].生態環境，2004,13(4):592-596.

[2]謝花林,李波.城市生態安全評價指標體系與評價方法研究[J].北京師范大學學報：自然科學版，2004,40(5):705-710.

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[6]魏興萍.基于PSR模型的三峽庫區重慶段生態安全動態評價[J].地理科學進展，2010,29(9):1095-1099.

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我國正式批準加入海事勞工公約

2015年8月29日，經十二屆全國人大常委會第十六次會議審議通過，我國正式批準加入《2006年海事勞工公約》(以下簡稱《公約》)。《公約》批準書遞交國際勞工局登記之日起一年后，將對我國正式生效。《公約》詳細規定了海員的最低從業要求、就業條件、船上生活設施標準和職業健康安全保障等內容，明確了海員的權利和成員國的義務。

《公約》在第94屆國際勞工大會上獲高票通過，其目的是實現海員體面地工作和生活，被稱為海上勞動者的“權利法案”。截至目前，共有66個國際勞工組織成員國批準了該《公約》。

我國是海員大國，約62萬人具有海員資格，人數約占世界海員總數的三分之一。我國批準加入《公約》，將有利于加強海員權益維護，促進我國海運業健康發展。目前，交通運輸部、人力資源和社會保障部正著力推動我國全面履約。

收稿日期：2015-07-31

作者簡介：肖亞麗(1978—)，女，博士，主要從事環境評價和生態規劃研究。

文章編號：1674-5949(2015)03-001-05

中圖分類號：X826

文獻標志碼：A

Ecological Security Assessment of Shanghai by PSR Model

XiaoYali,YaoWengang

(China Shipping Environmental Technology(Shanghai) Limited Company, Shanghai, 200135, China)

Abstract:The urban ecological security assessment index system at four levels, i.e. the target, the rules, the factor and the index, is constructed based on PSR model. The indexes of ecological security assessment for Shanghai from 2000 to 2013 were calculated using entropy method and comprehensive index method. The research gave the following results: The ecological security index of Shanghai city gradually increased form 0.2476 in 2000 to 0.7596 in 2013 and the ecological security situation of shanghai was also improved year by year; The values of indices at the rule level in downward order were: the response index, the pressure index, the state index in the period of 2000 to 2003,and the pressure index, the response index, the state index in the period of 2004 to 2013. The pressure index rises significantly from first period to second period. The indices, which greatly influence the ecological security of Shanghai, were the urban drainage pipe length per million people, the proportion of the tertiary industry production in GDP, the percentage of GDP for R and D investment, the acid rain frequency and the GDP per capita.

Key words:PSR model; urban ecological security assessment; assessment index system; entropy method