基于DPSR和優(yōu)劣解距離模型的城市生態(tài)安全評(píng)價(jià)
——以廣東省云浮市為例

曾燦，黃雨軒，李宇，楊琴

（1.湖南省人居環(huán)境學(xué)研究基地，湖南 衡陽(yáng) 421002；2.衡陽(yáng)師范學(xué)院 地理與旅游學(xué)院，湖南 衡陽(yáng) 421002；3.生態(tài)環(huán)境部華南環(huán)境科學(xué)研究所，廣東 廣州 510655）

我國(guó)目前正處在城市化進(jìn)程的快速發(fā)展期，經(jīng)濟(jì)后發(fā)型城市是我國(guó)城鎮(zhèn)化水平提高的重要載體，人口、物質(zhì)的快速流動(dòng)容易引起大氣、水環(huán)境污染等一系列生態(tài)環(huán)境問(wèn)題[1-2]，“十三五”期間提出的“環(huán)境質(zhì)量只能變好，不能變差”的總體目標(biāo)，也讓經(jīng)濟(jì)后發(fā)型城市必須走經(jīng)濟(jì)與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的道路。因此經(jīng)濟(jì)后發(fā)型城市必須加強(qiáng)對(duì)城市生態(tài)系統(tǒng)的整體調(diào)控。近年來(lái)，從學(xué)術(shù)界到政府部門(mén)都十分關(guān)注城市生態(tài)安全問(wèn)題，黨的“十八大”指出在進(jìn)行城市建設(shè)的過(guò)程中，要把生態(tài)環(huán)境保護(hù)放在重要位置，創(chuàng)造良好的城市生態(tài)環(huán)境；黨的“十九大”更是明確生態(tài)文明建設(shè)的重要性，要求對(duì)三大產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，堅(jiān)持和落實(shí)可持續(xù)發(fā)展觀，平衡城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)的關(guān)系。

目前對(duì)于城市生態(tài)安全研究，國(guó)外學(xué)者研究起步較早、尺度較大，偏向于對(duì)全球或國(guó)家生態(tài)安全問(wèn)題的探索[3-9]。國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)單個(gè)資源要素諸如土地、水資源對(duì)生態(tài)安全的影響關(guān)注較多，且研究對(duì)象多為城市化水平較高、經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快的區(qū)域與城市[10-11]。從研究指標(biāo)體系來(lái)看[12-14]，對(duì)指標(biāo)的提取與評(píng)價(jià)主要采用的框架是聯(lián)合國(guó)經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展機(jī)構(gòu)提出的PSR（壓力-狀態(tài)-響應(yīng)）模型框架，采用較多的有DPSR（驅(qū)動(dòng)力-壓力-狀態(tài)-響應(yīng)）模型框架，強(qiáng)調(diào)導(dǎo)致環(huán)境壓力與狀態(tài)變化的驅(qū)動(dòng)作用，使得評(píng)價(jià)模型驅(qū)動(dòng)力作用更直接、明顯[15]。從研究方法上看，多采用熵權(quán)法、主觀賦權(quán)法、層次分析法等，但這些評(píng)價(jià)方法單一且不夠完整。綜合來(lái)看，目前對(duì)大尺度地區(qū)以及單一資源要素的生態(tài)安全研究較多[16]，但對(duì)城市化發(fā)展較為緩慢且擁有多個(gè)資源要素的城市研究較少。由于城市生態(tài)安全評(píng)價(jià)是一種相對(duì)狀態(tài)，而優(yōu)劣解距離模型能夠?qū)Σ煌u(píng)價(jià)對(duì)象狀態(tài)相對(duì)優(yōu)劣程度進(jìn)行比較，是一種常見(jiàn)的多目標(biāo)評(píng)價(jià)方法。基于此，本文在DPSR的基礎(chǔ)上構(gòu)建了城市生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，采用熵值法和優(yōu)劣解距離模型，選取廣東省經(jīng)濟(jì)后發(fā)型城市云浮市作為案例地來(lái)分析城市生態(tài)安全狀況，以期為城市生態(tài)安全評(píng)價(jià)方法提供新方法和思路。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 研究區(qū)域概況

云浮市（如圖1）位于廣東省中西部，依傍西江，面積為7 779 km2，轄區(qū)內(nèi)自然資源較為豐富，森林覆蓋率達(dá)到69.5%。受地形條件制約與行政制度變革等因素影響，云浮市的城鎮(zhèn)化發(fā)展在廣東省處于較低水平，2016年云浮市的城鎮(zhèn)化水平為32.59%，遠(yuǎn)低于廣東省平均城鎮(zhèn)化水平。雖然目前云浮市城鎮(zhèn)化水平不高，但由于社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，目前也面臨著空氣環(huán)境質(zhì)量、水資源開(kāi)發(fā)利用、污水處理以及人地矛盾等問(wèn)題。

圖1 云浮市區(qū)位

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源與方法

本文獲取了2011年—2016年《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國(guó)農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》《廣東省環(huán)境狀況通報(bào)》《廣東省統(tǒng)計(jì)年鑒》《云浮市統(tǒng)計(jì)年鑒》中有關(guān)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)及土地利用現(xiàn)狀調(diào)查數(shù)據(jù)。運(yùn)用SPSS軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，通過(guò)熵權(quán)法對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行賦權(quán)，采用優(yōu)劣解距離模型法對(duì)云浮市生態(tài)安全進(jìn)行評(píng)價(jià)。

2 城市安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建及數(shù)據(jù)處理

2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

評(píng)價(jià)體系的選取與確定是城市安全評(píng)價(jià)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，本文參考國(guó)內(nèi)外學(xué)者采用的研究體系，結(jié)合云浮市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量問(wèn)題，從驅(qū)動(dòng)力、壓力、狀態(tài)、響應(yīng)四個(gè)系統(tǒng)，根據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)選取的客觀性原則、一致性原則、可獲得性原則、科學(xué)性原則，構(gòu)建城市總?cè)丝凇⑺Y源開(kāi)發(fā)利用強(qiáng)度等共28項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)（見(jiàn)表1）。指標(biāo)分為正向、負(fù)向兩類(lèi)，其中驅(qū)動(dòng)力（D）、壓力（P）指標(biāo)反映的是對(duì)城市生態(tài)安全的破壞，是負(fù)向影響；狀態(tài)（S）、響應(yīng)（R）指標(biāo)反映的是對(duì)城市生態(tài)安全的提升與改善，是正向作用。

表1 云浮市城市生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)處理

為了消除城市生態(tài)安全評(píng)估中選擇的指標(biāo)之間的維度和數(shù)量級(jí)差異的影響，采用極差變換法進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理[17-18]，同時(shí)采用熵權(quán)法來(lái)確定云浮市城市生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重。其計(jì)算步驟與公式為

（1）計(jì)算指標(biāo)信息熵Hj：

式中：常數(shù)k與樣本數(shù)m有關(guān)，令k=1 ln m，且k>0；Pij表示第j項(xiàng)指標(biāo)下第i個(gè)樣本值占該指標(biāo)的比，Pij=XijΣmi=1Xij（假定當(dāng)Pij=0時(shí)，Pijln Pij=0）。Hj表示計(jì)算第j個(gè)指標(biāo)的熵值，一般情況，Hj越小，表明指標(biāo)值差異程度越大，提供的信息量越多，在綜合評(píng)價(jià)中所能起到的作用也越大，其權(quán)重也就越大。

（2）計(jì)算差異性系數(shù)G：

差異性系數(shù)G即為信息熵冗余，表示信息碼符號(hào)的信息量大于該信息本身的信息量。

（3）計(jì)算指標(biāo)權(quán)重Wj：

2.3 城市生態(tài)安全評(píng)價(jià)模型構(gòu)建

優(yōu)劣解距離模型（Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution）是一種接近于理想解的方法，是多個(gè)指標(biāo)決策分析中一種常見(jiàn)的有效方法[19-21]。其基本原理是通過(guò)檢測(cè)評(píng)價(jià)對(duì)象與最優(yōu)解、最劣解的距離來(lái)進(jìn)行排序，若評(píng)價(jià)對(duì)象最靠近最優(yōu)解同時(shí)又最遠(yuǎn)離最劣解，則為最優(yōu)；否則不為最優(yōu)。其中最優(yōu)解的各指標(biāo)值都達(dá)到各評(píng)價(jià)指標(biāo)的最優(yōu)值，最劣解的各指標(biāo)值都達(dá)到各評(píng)價(jià)指標(biāo)的最差值。本文選用TOPSIS法從時(shí)間上縱向評(píng)價(jià)云浮市在2011年—2016年的相對(duì)安全狀態(tài)，其計(jì)算步驟與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為

（1）建立加權(quán)規(guī)范化矩陣V

式中，Wj表示第j個(gè)指標(biāo)的權(quán)重，xij表示第i個(gè)樣本的第j個(gè)指標(biāo)的數(shù)值，n表示樣本數(shù)，m表示指標(biāo)數(shù)。

（2）確定正理想解V+和負(fù)理想解V－

（3）計(jì)算貼近度C

式中：C介于0到1之間，其值越大，表明第i年城市生態(tài)越安全。

2.4 城市安全水平評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)城市生態(tài)安全評(píng)價(jià)的要求和原則，結(jié)合云浮市的實(shí)際情況，咨詢(xún)專(zhuān)家意見(jiàn)，將云浮市城市生態(tài)安全狀況劃分為不安全、較不安全、一般安全、較安全、安全五個(gè)評(píng)判等級(jí)（見(jiàn)表2）。

表2 城市生態(tài)安全評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)

3 結(jié)果分析

3.1 壓力和驅(qū)動(dòng)力系統(tǒng)是影響城市生態(tài)安全的主要因素

利用熵權(quán)法式（1）～式（3）對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行賦權(quán)重（見(jiàn)表3），負(fù)向指標(biāo)中的壓力系統(tǒng)中的“二氧化硫排放量P4”指標(biāo)權(quán)重為0.079 8，居所有評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重第一位，說(shuō)明工業(yè)發(fā)展產(chǎn)生的二氧化硫?qū)Τ鞘猩鷳B(tài)安全的影響重大。驅(qū)動(dòng)力系統(tǒng)下的“農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值D5”指標(biāo)權(quán)重居所有評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重第二位，權(quán)重為0.070 3，說(shuō)明農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展對(duì)城市生態(tài)安也有很大的影響。第三位為驅(qū)動(dòng)力系統(tǒng)下的“城市化水平D2”指標(biāo)，權(quán)重為0.068 1；“工業(yè)總產(chǎn)值”、“氮氧化物排放量”、“污水集中處理率”等指標(biāo)權(quán)重均超過(guò)了0.04。“城鎮(zhèn)人均公共綠地面積”與“燃?xì)馄占奥省彼紮?quán)重分別不到0.02，相對(duì)其他指標(biāo)而言對(duì)城市生態(tài)安全影響較小。總體說(shuō)來(lái)，目前云浮市生態(tài)安全主要受壓力和驅(qū)動(dòng)力指標(biāo)影響，狀態(tài)、響應(yīng)體系對(duì)城市生態(tài)安全的影響相對(duì)較弱。

表3 云浮市城市生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重

3.2 壓力、狀態(tài)系統(tǒng)為城市安全提升提供保障

用優(yōu)劣解距離模型對(duì)D-P-S-R四個(gè)子系統(tǒng)分別進(jìn)行評(píng)價(jià)分析，結(jié)果表明各系統(tǒng)都有所提升，但壓力、狀態(tài)系統(tǒng)貼近度不斷趨于理想解，為云浮市城市安全狀態(tài)提升提供了保障（圖2、表4）。從驅(qū)動(dòng)力系統(tǒng)來(lái)看，云浮市GDP年均增長(zhǎng)11.7%，人均地區(qū)生產(chǎn)總值29 352元，年均增長(zhǎng)10.78%；規(guī)模以上工業(yè)增加值289.23億元，年均增長(zhǎng)22.5%；社會(huì)經(jīng)濟(jì)得到快速發(fā)展，驅(qū)動(dòng)力狀態(tài)先由2011年的0.448 6下降至2013年的0.360 3，2015年則提升到0.559 4。從壓力系統(tǒng)來(lái)看，“十二五”期間云浮市積極開(kāi)展重點(diǎn)企業(yè)的強(qiáng)制清潔生產(chǎn)，鼓勵(lì)引導(dǎo)多家企業(yè)開(kāi)展自愿清潔生產(chǎn)，污染減排工作得到有力開(kāi)展，主要水環(huán)境污染物、大氣污染物排放得到有效控制，達(dá)到相應(yīng)的總量控制目標(biāo)，2014年之后壓力狀態(tài)的安全狀態(tài)程度大幅上升，由0.347 3提升至0.720 5，城市生態(tài)安全的壓力不斷變小趨于相對(duì)理想狀態(tài)。

表4 云浮市2011年—2016年子系統(tǒng)生態(tài)安全狀況結(jié)果

圖2 云浮市2011年—2016年四大子系統(tǒng)生態(tài)安全變化趨勢(shì)

“十二五”期間云浮市生態(tài)環(huán)境建設(shè)進(jìn)一步提升，自然保護(hù)區(qū)、森林公園、濕地公園等保護(hù)區(qū)域建設(shè)也得到加強(qiáng)，自然保護(hù)區(qū)面積增加約5%，并建成多個(gè)濕地公園；隨著城市公園以及綠道建設(shè)，建成區(qū)綠化覆蓋率、城鎮(zhèn)人均公共綠地面積也得到提升；水土流失治理投入加大，加強(qiáng)對(duì)重點(diǎn)水土流失地區(qū)和生態(tài)脆弱河湖的綜合治理。從狀態(tài)系統(tǒng)來(lái)看，呈現(xiàn)降低、升高、降低、升高波動(dòng)變化的過(guò)程，貼近度由2011年的0.382 2提升至2016年的0.682 3。從響應(yīng)系統(tǒng)來(lái)看，變化趨勢(shì)較為平緩，且2011年就已達(dá)到一般安全水平。

3.3 城市生態(tài)安全狀況整體呈上升趨勢(shì)

運(yùn)用優(yōu)劣解距離模型式（4）～式（6）對(duì)云浮市進(jìn)行城市生態(tài)安全評(píng)價(jià)，結(jié)果顯示云浮市城市生態(tài)安全狀況整體呈上升趨勢(shì)（如圖3），貼近度由2011年的0.399 9提升至2016年的0.629 0，城市生態(tài)安全狀況由2011年的較不安全提升至2016年的一般安全。2011年—2014年云浮市生態(tài)安全狀況整體不佳，都處于較不安全水平；2014年—2016年云浮市生態(tài)安全水平有較大水平的提升，2015年進(jìn)入一般安全水平。這與“十二五”期末云浮市大力優(yōu)化產(chǎn)業(yè)以及“氣十條”實(shí)施有直接關(guān)聯(lián)，三次產(chǎn)業(yè)增加值比例由2011年的24.8∶44.4∶30.8調(diào)整到2015年的21.1∶43.7∶35.2，第一產(chǎn)業(yè)占比降低3.7個(gè)百分點(diǎn)，第二產(chǎn)業(yè)占比降低0.7個(gè)百分點(diǎn)，第三產(chǎn)業(yè)占比提升4.4個(gè)百分點(diǎn)。

圖3 云浮市2011年—2016年城市生態(tài)安全動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)

4 結(jié)論與措施建議

通過(guò)運(yùn)用DPSR評(píng)價(jià)模型構(gòu)建生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，采用優(yōu)劣解距離模型對(duì)經(jīng)濟(jì)后發(fā)型城市云浮市2011年—2016年生態(tài)安全狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)，研究結(jié)果表明：（1）二氧化硫排放量、農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值、城市化水平賦權(quán)較大，對(duì)云浮市生態(tài)安全起重要作用。（2）驅(qū)動(dòng)力、壓力、狀態(tài)、響應(yīng)四個(gè)子系統(tǒng)的變化趨勢(shì)有較大區(qū)別，壓力與狀態(tài)系統(tǒng)為城市生態(tài)安全水平提升提供重要保障。（3）云浮市生態(tài)安全狀況整體呈上升趨勢(shì)，2016年達(dá)一般安全水平，距安全水平還有較大差距。針對(duì)云浮市城市生態(tài)安全問(wèn)題，提出建議：

（1）將生態(tài)優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)。立足綠色產(chǎn)業(yè)發(fā)展，堅(jiān)持差異化發(fā)展戰(zhàn)略。加快“西江藥谷”規(guī)劃建設(shè)，建成粵港澳大灣區(qū)優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品、生態(tài)產(chǎn)品供應(yīng)的重要戰(zhàn)略樞紐。立足“一區(qū)”、融入“一核”、協(xié)同“一帶”，以把云浮打造成為大灣區(qū)生態(tài)的“涵養(yǎng)地”、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的“承載地”、科技成果的“轉(zhuǎn)化地”、農(nóng)副產(chǎn)業(yè)的“供給地”、灣區(qū)物流的“配送地”、旅游休閑的“目的地”為目標(biāo)，以綠色生態(tài)優(yōu)勢(shì)促城市實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。

（2）加快傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)企業(yè)綠色化改造。鞏固和完善云浮市硫化工、不銹鋼、電力三大傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，調(diào)整優(yōu)化石材、水泥、紡織等行業(yè)，對(duì)石材、水泥等排放污染氣體的行業(yè)提出嚴(yán)格的空氣污染控制要求，控制二氧化硫和氮?dú)獾任廴疚锏呐欧帕浚哟箦仩t整治力度，推進(jìn)鍋爐廢氣污染綜合治理，確保工業(yè)廢氣無(wú)污染排放，鼓勵(lì)并出臺(tái)一定的政策支持企業(yè)使用高效環(huán)保工業(yè)鍋爐燃燒技術(shù)。

（3）建立健全生態(tài)環(huán)境法律體系。以中央環(huán)保督察為契機(jī)，嚴(yán)格落實(shí)環(huán)境保護(hù)“黨政同責(zé)、一崗雙責(zé)”的要求，盯住中央高度關(guān)注、群眾反映強(qiáng)烈、社會(huì)影響惡劣的環(huán)境問(wèn)題，逐項(xiàng)梳理、核查、整改，著力完善生態(tài)環(huán)保工作長(zhǎng)效機(jī)制，深化行政審批制度改革，大力推行權(quán)力清單、責(zé)任清單、負(fù)面清單制度并實(shí)行動(dòng)態(tài)管理。強(qiáng)化生態(tài)環(huán)境保護(hù)，制定生態(tài)環(huán)境保護(hù)規(guī)劃，構(gòu)筑覆蓋全市的“源頭嚴(yán)防、過(guò)程嚴(yán)管、后果嚴(yán)懲”的環(huán)境監(jiān)管體系，完善并嚴(yán)格實(shí)行環(huán)境信息公開(kāi)、環(huán)境影響評(píng)價(jià)和污染物排放總量控制制度，針對(duì)云浮市石材加工行業(yè)，制定對(duì)應(yīng)的污染防治管理辦法和防治技術(shù)指南。