城市生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)

城市生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)

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1、城市生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)引言近年來城市化進(jìn)程日益加快,在城市經(jīng)濟(jì)持續(xù)、快速發(fā)展的同時(shí),不可避免地會(huì)產(chǎn)生一系列的生態(tài)環(huán)境問題。如何有效地協(xié)調(diào)人口、資源、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)(PRED),在資源約束條件下尋求最優(yōu)的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)三者的綜合效益,成為人們普遍關(guān)注的問題。本文通過建立生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)的壓力-狀態(tài)-響應(yīng)概念框架的指標(biāo)體系及評(píng)價(jià)模型,旨在確定各項(xiàng)指標(biāo)值及其權(quán)重,從而定量評(píng)估各項(xiàng)指標(biāo)對(duì)城市生態(tài)系統(tǒng)健康的影響程度,并進(jìn)一步繪制壓力、狀態(tài)、響應(yīng)指標(biāo)分布圖,形象的表明煙臺(tái)市生態(tài)系統(tǒng)健康程度等級(jí)。為很好的協(xié)調(diào)城市化進(jìn)程與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系問題提供了依據(jù),同時(shí)對(duì)于指導(dǎo)城市規(guī)劃、監(jiān)控城市生態(tài)環(huán)境的

2、可持續(xù)發(fā)展都具有一定的現(xiàn)實(shí)意義和實(shí)際價(jià)值。1城市生態(tài)系統(tǒng)健康的內(nèi)涵當(dāng)前對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)健康的內(nèi)涵,比較認(rèn)可的是由Rapport等總結(jié)為:“以符合適宜的目標(biāo)為標(biāo)準(zhǔn)來定義一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)、條件或表現(xiàn)[1]”。就目前對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)健康的理解而言,其應(yīng)該包含兩方面的含義:在滿足人類社會(huì)的合理要求的同時(shí)又能滿足生態(tài)系統(tǒng)本身的自我恢復(fù)與維持。對(duì)于城市生態(tài)系統(tǒng)健康的理解,其不僅意味著為人類提供生態(tài)服務(wù)的由自然環(huán)境和人工環(huán)境組成的生態(tài)系統(tǒng)的健康和完整,也意味著城市居住著(包括人群和其他生物)的健康和社會(huì)健康[2,3]。前者是后者的基礎(chǔ),后者是前者的目標(biāo)。在此基礎(chǔ)上對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)健康概念的理解應(yīng)

3、包括以下幾個(gè)方面:其一,城市生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理,城市生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)生產(chǎn)生活和周圍環(huán)境之間的物質(zhì)和能量交換形成良性循環(huán)。其二,系統(tǒng)內(nèi)功能高效,物質(zhì)、能量、信息高效利用。其三,人與自然和諧,人類社會(huì)和自然環(huán)境高度和諧,自然、技術(shù)、人文充分融合。其四,廢水、廢氣、廢棄物被嚴(yán)格控制在相應(yīng)的環(huán)境承載力范圍內(nèi),城市生物的健康和成長(zhǎng)不受不良影響[4]。2研究區(qū)域概況煙臺(tái)市地處山東半島中部,位于東經(jīng)119°34′~121°57′,北緯36°16′~38°23′。煙臺(tái)依山傍海,氣候宜人,冬無嚴(yán)寒,夏無酷暑,東連威海,西接濰坊,西南與青島毗鄰,北瀕渤海、黃海,與遼東半島對(duì)峙,并與大連隔海相望,共同

4、形成拱衛(wèi)首都北京的海上門戶。全市土地面積13745.95平方公里,其中市區(qū)面積2643.60平方公里。煙臺(tái)市轄芝罘、福山、牟平、萊山區(qū)、經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)及長(zhǎng)島縣,代管龍口、萊陽、萊州、蓬萊、招遠(yuǎn)、棲霞、海陽7個(gè)縣級(jí)市。3研究方法3.1數(shù)據(jù)來源及處理3.1.1影像數(shù)據(jù)遙感影像數(shù)據(jù)主要是選擇美國landsatTM影像,分辨率28.5m×28.5m,時(shí)相為1986年、1995年和2000年三個(gè)時(shí)段的影像,成像時(shí)間主要是選取植被信息比較好的7、8、9三個(gè)月。3.1.2其他數(shù)據(jù)主要包括煙臺(tái)地區(qū)高程、水系、居民點(diǎn)、水土流失、道路等1:5萬矢量數(shù)據(jù)。煙臺(tái)統(tǒng)計(jì)年鑒以及經(jīng)濟(jì)、社會(huì)方面的其它文

5、字資料和圖件資料。3.2評(píng)價(jià)單元的確定在確定評(píng)價(jià)單元方面本文采用面狀矢量單元作為評(píng)價(jià)單元,即以行政單元作為計(jì)算單元。針對(duì)煙臺(tái)具體情況,文章主要是對(duì)芝罘區(qū)、福山區(qū)、萊山區(qū)、牟平區(qū)、開發(fā)區(qū)五區(qū)作為評(píng)價(jià)單元,并分別計(jì)算各個(gè)單元的評(píng)價(jià)指標(biāo)值及其權(quán)重。3.3評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立以及評(píng)價(jià)指標(biāo)處理本文以“壓力-狀態(tài)-響應(yīng)”(PSR)為評(píng)價(jià)模型,在綜合考慮自然、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的情況下,從壓力、狀態(tài)、響應(yīng)這三個(gè)層次共選取了人口密度、耕地與建設(shè)用地面積比、NDVI、綜合彈性值、多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)、土壤侵蝕、人均GDP8個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)[5]作為生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)指標(biāo),各指標(biāo)如下圖1所示。以下簡(jiǎn)單介紹其

6、中幾個(gè)指標(biāo)的計(jì)算公式。圖1生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)指標(biāo)生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)壓力指標(biāo)狀態(tài)指標(biāo)響應(yīng)指標(biāo)人口壓力人類干擾指數(shù)活力恢復(fù)力組織自然系統(tǒng)人類系統(tǒng)人口密度耕地與建設(shè)比地3設(shè)比比比積比NDVI綜合彈性值多樣性指數(shù)均勻度指數(shù)土壤侵蝕人均GDP圖r3yjtutu圖圖圖圖圖圖3.3.1NDVI的計(jì)算公式借用美國Landsat5TM影像3波段和4波段數(shù)據(jù),在ERDAS中可計(jì)算出NDVI值。NDVI計(jì)算公式如下:NDVI=,對(duì)計(jì)算出的所有NDVI值,取其均值作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。3.3.2綜合彈性值的計(jì)算公式綜合彈性值是通過生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)力來體現(xiàn)的,依據(jù)不同土地利用類型對(duì)生態(tài)恢復(fù)的貢獻(xiàn)度,分別賦以不同

7、的恢復(fù)力值[6](表1所示)。表1不同土地利用類型的恢復(fù)值土地利用類型恢復(fù)力特征有林地、水面O.8~1.O指對(duì)維持生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力有決定意義的地物類型。林地和水域是在維持區(qū)域的穩(wěn)定性和保持區(qū)域的調(diào)節(jié)能方面有極其重要作用的生態(tài)類型。灘地、沼澤0.6~O.8水田0.4~O.6這種生態(tài)類型對(duì)維持生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力有重要作用,對(duì)人類社會(huì)系統(tǒng)提供重要的物質(zhì)和活動(dòng)場(chǎng)所,如果利用不好,則容易導(dǎo)致生態(tài)恢復(fù)力下降。旱地O.2~O.4建設(shè)用地O~O.2計(jì)算綜合彈性值根據(jù)公式:ECO=,其中ECO表示綜合彈性值,S表示土地利用類型i所占總面積的比值,P則

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