模糊物元分析在岩溶生态安全评价中的应用

俞亮源 谢世友

摘要 运用模糊物元模型理论，采用P-S-R生态评价模型构建了岩溶生态环境安全评价指标体系。选取相关数据对重庆市三峡库区11个区县的岩溶生态环境安全进行评价。结果表明，研究地11区县岩溶生态环境安全度从大到小依次为垫江县（0.485 6）、梁平县（0.373 9）、丰都县（0.365 6）、忠县（0.330 2）、万州区（0.303 1）、开县（0.301 6）、奉节县（0.272 4）、巫山县（0.248 8）、云阳县（0.240 5）、城口县（0.158 2）、巫溪县（0.122 8）。通过引入模糊物元模型的分析方法，为决策部门制订相应的政策及岩溶生态环境安全评价提供有益借鉴。

关键词 模糊物元；岩溶；生态安全；重庆市

中图分类号 S181.3 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2017）03-0075-02

Abstract Using fuzzy matter element analysis， PSR ecological evaluation model was used to construct the index system of Karst ecological environment safety evaluation. The relevant data were adopted to evaluate Karst ecological environment in 11 counties in the Three Gorges Reservoir Region in Chongqing. The results showed that the safety degree of Karst ecological environment in 11 counties from good to bad was in the order as Dianjiang County（0.485 6）>Liangping County（0.373 9）>Fengdu County（0.365 6）>Zhong County（0.330 2）>Wanzhou District（0.303 1）>Kai County（0.301 6）>Fengjie County（0.272 4）>Wushan County（0.248 8）>Yunyang County（0.240 5）>Chengkou County（0.158 2）>Wuxi County（0.122 8）. The introduction of fuzzy matter element model provides useful reference for decisionmaking departments to formulate corresponding policies to evaluate regional environment and safety of Karst ecological environment.

Key words Fuzzy matter element；Karst；Ecological safety；Chongqing

我国岩溶面积分布广泛，总面积达37万km2，约占国土总面积的14.29%[1]。由于岩溶地区生态环境极其脆弱，加上人类不合理的开发利用，导致水土流失严重，土地承载力和生产能力下降，大量碳酸鹽岩裸露在外表，形成石漠化现象。重庆市碳酸盐岩裸露面积可达3.01万km2，占重庆市国土总面积的36.80%[2]，主要集中于重庆东南部和东北地区。岩溶生态环境系统的恢复和重建是政府和相关科研部门关注的焦点。生态安全已经与经济安全、国防安全同等重要，成为不容忽视的问题[3]。生态安全评价是当前地理、资源环境科学及生态学主要研究和应用的领域。生态安全评价将会有效地促进土地利用效率和生态环境的建设[4]。笔者对岩溶生态环境安全进行评价，找出岩溶生态环境系统的影响因子，以期为政府及相关部门制订合理的岩溶生态环境治理措施和有效的评价方法提供决策依据。

1 研究区概况

2006年重庆市提出了“一圈两翼”基本战略构想[5]，即“一小时经济圈”及渝东南翼和渝东北翼。渝东北翼包括万州区、城口县、巫溪县、巫山县、开县、云阳县、奉节县、梁平县、忠县、垫江县、丰都县11个区县。渝东南翼包括黔江区、秀山县、酉阳县、石柱县、彭水县、武隆县6个区县。笔者以渝东北翼三峡库区11个区县为研究对象，该区域碳酸盐岩分布广泛，是重庆三峡库区生态环境治理的重点。该区域以山地为主要土地類型，耕地面积少，山地土壤侵蚀剧烈，水土流失严重，主要经济收入来源以外出务工和种植经济作物为主，人均收入与重庆都市圈差别明显。

2 岩溶生态安全评价模糊物元分析原理

2.1 评价模型的选择

选取一个恰当的指标体系模型由评价岩溶生态环境安全评价的前提和基础。P-S-R模型由加拿大统计学家Tony Friend和David Rapport于1970年提出，之后该模型被经济合作与发展组织（OECD）所采用，在生态环境安全评价方面被广泛应用。笔者采用P-S-R模型，使用压力（Pressure）、状态（State）和响应（Response）来模拟生态环境安全发生的整个过程[6-7]（图1）。压力是指人类的一些主要经济活动（如工业、农业、交通、建筑等）给环境造成的压力。

状态是在生态环境造成压力的情况下出现的一种状态，如土地破环、水质下降、水土流失等。响应主要指上述压力和状态对人类生存环境带来的影响，不能够持续发展，威胁着人类的生存而采取的一种必要措施，最终实现人与环境的可持续发展[8]。

2.2 指标体系的构建

笔者依托重庆市石漠化检测专项数据库和《重庆市统计年鉴》选取横截面数据。检测数据来源于重庆市林业局、重庆市发改委对重庆市岩溶区域的遥感监测和调查结果。由于选取数据的量纲不同，根据上述模型构建基本的岩溶生态环境安全评价指标体系，包括目标层、准则层和指标层。该指标体系选择33个不同因子作为评价指标进行评价（表1）。

2.3 模糊物元的定义

我国著名学者蔡文教授提出物元分析方法，该方法得到了广泛的应用[9]。模糊物元分析是把模糊数学和物元分析相结合，对事物量值的模糊性和复杂事物诸多影响因素之间互不相容的问题进行分析，解决了因素之间模糊不相容的问题[10]。模糊物元是一个由三元有序组构成的集合，用R表示模糊事物元，M表示事物，C表示事物M的特征， X表示特征C的模糊量值。建立物元决策方案M，特征评价指标Ci，则量值Xji就构成了如下模型，即

3 评价结果与展望

通过构建模糊物元评价单元对重庆市11区县岩溶生态环境安全状况进行评价，结果显示，该研究区岩溶生态环境安全状况差异大，其中垫江县（0.485 6）状况最好，巫溪县（0.122 8）为最差（图2）。

从评价结果来看，该区域岩溶生态环境安全状况与当地经济发展有着一定的联系，且与重庆市石漠化检测数据有一定的吻合度。虽然有一定偏差，但从整体评价结果来看，结果是可行的，这说明岩溶生态环境是一个复杂的系统，涉及经济发展、收入水平、交通条件、地貌类型等因素。安全评价也要考虑多方面的因素，采用模糊物元评价模型具有一定的客观性，评价结果稳定。这表明在岩溶生态环境评价方面采用模糊物元模型是可靠的，可为区域岩溶生态环境评价提供一种新方法。

岩溶生态环境作为新型的研究领域，有着特殊的复杂系统，对于其安全方面的评价研究目前现有的成果较少。笔者选取的11个区县均为三峡库区岩溶生态环境治理的重点区域，通过选取合理的岩溶生态环境影响因子建立了评价指标体系，引入了模糊物元评价模型，最终对结果排序，这对政府制订相应的区域环境政策提供有借鉴意义。

笔者应用P-S-R模型，结合研究区域的特点，在专题数据库及统计年鉴中选取评价指标，至于选取指标的科学性及对岩溶生态环境评价的现实意义仍有待进一步的挖掘和研究。

参考文献

[1] 官冬杰，苏维词，王海军.重庆市岩溶地区生态环境脆弱性评价研究[J].农业现代化研究，2006，27（6）：432-435.

[2] 曹建华，袁道先，章程，等.受地质条件制约的中国西南岩溶生态系统[J].地球与环境，2004，32（1）：1-8.

[3] 曲格平.关注生态安全之一：生态环境问题已经成为国家安全的热门话题[J].环境保护，2002（5）：3-5.

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[5] 渝聞.国务院审查并原则通过《重庆市城市总体规划》[J].城市规划通讯，2007（8）：9.

[6] LONCˇAR N.The application of DPSIR model in analyzing the space and environmental state on Murter Island[J].Geoadria，2010，15（1）：49-80.

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[8] 俞亮源.基于DPSIR模型的重慶市岩溶生态环境安全评价研究[D].西南大学，2013.

[9] 蔡文.新学科《物元分析》[J].广东工学院学报，1992（4）：105-108.

[10] 李丽.京津冀低碳物流能力评价指标体系构建：基于模糊物元法的研究[J].现代财经（天津财经大学学报），2013（2）：72-81.

[11] 周泰，袁波.基于模糊物元欧式贴近度的区域物流发展水平评价[J].物流科技，2016，39（3）：13-17.

[12] 肖芳淳.模糊物元分析及其应用研究[J].强度与环境，1995（2）：51-59.