基于突变理论和灰色预测模型的长三角生态安全评价与预警研究

发布时间：2020-11-12 10:48

　　城市是人类生产生活、物质文化交流最为密切的区域,自然生态系统受人类作用显著,随着社会的发展,城市化进程进一步加速,人类对生态环境造成的压力越来越大,生态安全问题日益凸显。我国将生态安全上升到国家安全的程度,可见生态安全对社会稳定发展具有重要意义。长三角城市群是我国重要的经济发展地区,其城市化程度高,经济发展和社会状况具有一定的典型性。本文以长三角城市群为研究区域,基于PSR(压力-状态-响应)模型构建城市生态安全评价指标体系,分别从社会、经济和环境三个方面选取了28个具体指标,时间跨度为2005-2015年。通过熵权法赋权、PSR模型建模、突变级数法测评及GM(1,1,)均值法预测,分别从时间变化角度、空间变化角度,对长三角总系统层、压力层、状态层和响应层生态安全状况进行分析与预测。研究结果表明:(1)时间变化特征长三角生态安全总系统层随时间变化,呈上升发展趋势。2005年,整体生态安全水平较低,除杭州、绍兴及金华市处于安全水平区间外,其余城市均处于较不安全和极不安全水平区间。随时间的发展,长三角生态安全水平呈上升趋势。至2015年,除上海市(0.9578)处于较不安全水平区间外,其余城市均处于安全和较安全水平区间,杭州为最高值(0.9841),表明长三角整体生态安全水平较高,但没有一个城市的生态安全水平达到理想状态,区域生态安全水平仍存在较大发展空间。2015年长三角城市生态安全发展水平的排名由高到低依次为:杭州市、绍兴市、宁波市、南京市、金华市、湖州市、镇江市、台州市、苏州市、舟山市、无锡市、南通市、常州市、嘉兴市、合肥市、池州市、扬州市、芜湖市、铜陵市、宣城市、盐城市、泰州市、马鞍山市、安庆市、滁州市和上海市。(2)空间变化特征2005年,长三角生态安全相对较高的城市集中在西南部地区,较低的城市主要集中在西北部地区,处于较不安全状态的城市个数大于处于极不安全状态的个数。至2015年,除上海处于较不安全状态外,其余城市均处于安全或较安全水平区间。其中杭州市、绍兴市和宁波市生态安全水平较高,达到较安全状态,其余大部分城市处于安全状态。空间格局上呈现出南部地区生态安全水平较高,其余地区处于安全水平区间,即均一化的特点,表明区域生态安全水平在发展上具有一定的协同性与整体性。(3)预测结果利用均值GM(1,1)模型对长三角2019和2023年生态安全状况做出预测。结果表明,2019年长三角生态安全格局呈现出南部、中部较高,北部较低的特点。除上海市处于较不安全状态外,有25个城市达到安全水平,其中10个城市处于安全状态、14个城市为较安全状态,1个城市为理想状态,表明长三角生态安全水平得到较好发展,区域整体生态安全水平较高。至2023年,长三角生态安全在格局上呈现出西南部较高的特点,其中上海市处于较不安全状态,池州市、宣城市和杭州市达到理想状态,其余城市处于较安全状态,表明长三角生态安全水平得以进一步发展且具有空间协同性的特点。
【学位单位】：上海师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：N941.5;X826
【部分图文】：

技术路线图,熵权法,突变级数法,灰色预测模型

原始数据进行预处理，处理完的数据在 0 到 1 之间，指标数值越接近该项指标发展越好，反之亦然。熵权法利用熵权法对指标层进行赋权，依据权重将指标层的各项指标进行重要以期客观、定量的排序各项指标重要性大小。突变级数法依据突变理论，将系统层、子系统层、准则层和指标层分为不同的突变模熵权法排序指标重要性大小，依次计算各指标层数值，逐层向上归一取统评价标准划归成突变级数法下的评价标准对长三角生态安全进行评GM（1,1，）灰色预测模型灰色预测模型可用于短期、中短期的数值预测，且模型预测精度较高，好的应用方向和前景，依据前文得出的长三角 26 市 2005—2015 年生态，利用均值 GM（1,1）模型对长三角生态安全发展趋势做出预测。3 技术路线

规划图,规划图

长三角城市群处于长江下游地区，在冲积平原上兴起诸多城市，有出海口且港深、面积广。北达南京、扬州、仪征一线，南临杭州湾地区。区域以平原为主，平均高程约 10 米，地块间有低山及丘陵存在。水系密布，是中国河网密度最高的地区，区域内湖泊及河流众多，湖泊主要以太湖为中心，水系以长江、钱塘江和淮河为主。气候特征以亚热带季风气候为主，雨热同期，冬季有冰期存在，在城市热岛效应增强和全球气温上升的背景下，区域整体年均温有上升趋势。该地区工、农业基础优良、商品经济发达，交通便利，是中国对外开放的重要地区。国务院最新出台的长三角城市群发展规划中，由三省（江苏、浙江和安徽省）一市（上海市）中的部分城市单元构成，以上海为中心。具体城市为：湖州、杭州、宁波、嘉兴、绍兴、金华、舟山、台州、南京、无锡、常州、苏州、南通、盐城、扬州、镇江、泰州、合肥、芜湖、铜陵、安庆、马鞍山、滁州、池州、宣城、上海，共 26 市。区域规划如图（1-2）所示。

概念,模型,相关指标

图 2-3 PSR 模型概念SR 指标体系中，有三个下级子系统分属于总系统。即压力系统（人类活动下对环境造成影响的相关指标；状态系统（State）：反环境现状的相关指标；响应系统（Response）：体现人类面临环境应对手段的相关指标。基于 PSR 的概念和相关论文成果，本文将下设立自然、经济和环境准则层，准则层由具体指标构成。态安全评价指标选取原则操作性应易于获取，一目了然，同一指标具有可比性，方便计算，实验过复。学性体系建立要遵循概念模型的基本原理，从理念出发选取具体指标
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