城市生态系统健康评价的层次分析法应用研究_袁明鹏.pdf

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1、摘要：界定了城市生态系统健康的内涵，构建了城市生态系统健康的递阶层次结构和评价指标体系，并运用层次分析法对备选城市的城市生态系统健康的优劣程度进行了排序，在此基础上得出了一些结论。关键词：城市生态系统健康；层次分析法；递阶层次结构；要素；指标体系中图分类号：!#$文献标识码：%文章编号：&(&)*&+,&#(&-)(&+一、城市生态系统健康的层次结构与指标体系作为最高级别的目标函数，应该是城市生态系统健康。而城市生态系统健康的构成要素，目前理论界普遍认为：由于城市生态系统具有人工复合生态系统的特点，可以选择活力、组织结构、恢复力、生态系统服务功能、人类健康状况等五个要素。针对每个要素的内涵提出

2、相应的指标，这样就构成了城市生态系统健康的层次结构（参见图）。（）活力（.），即活性、代谢及初级生产力。可用初级生产力和经济系统中单位时间、货币流通率来表示。对城市生态系统来说，可用以下指标表示：!经济生产力*/,，其具体指标用012（万元）来表示。物耗利用率（/），其具体指标用单位012的物耗（万元）来表示。#能耗利用率（/+），其具体指标用单位012的能耗（吨标煤）表示。（）组织结构（.）。指生态系统组成及途径的多样性。对于城市生态系统来说可用下列指标来表示：!经济结构（/)），其具体指标可用第三产业比例*3,、451经费012比重*3,来表示。社会结构（/6）7其具体指标可用市中心区人口

3、密度*万人89:,来表示。#自然结构（/;），其具体指标可用森林覆盖率（3）来表示。（+）恢复力（.+）。指生态系统维持其结构与格局的能力。即胁迫因子消失时，系统克服压力及反弹回复的容量。对于城市生态系统来说，可用下列指标来表示：!废物处理能力（/#），其具体指标可用城市生活污水处理率（3）来表示。物质循环利用率（/-），其具体指标可用工业用水收稿日期：&+(&)(&作者简介：袁明鹏（;+=），男，湖北红安人，武汉理工大学管理学院副教授；严河（#=,，男，湖北仙桃人，武汉理工大学管理学院硕士研究生。城市生态系统健康评价的层次分析法应用研究!武汉理工大学袁明鹏严河!#$%&!图城市生态系统健康层

4、次结构图科学学与科学技术管理区域发展重复利用率（!）来表示。!城市环保投资指数（#），其具体指标可用环保投入占$%&比重!(来表示。（)）生态服务功能（*)）。生态系统服务功能的维持是人类评价生态系统健康的一项重要标准，不健康的生态系统对人类的服务功能在质和量方面均会减少。对于城市生态系统来说，可用下列指标来表示：城市环境质量的好坏（+,），其具体指标可用环保质量综合指数来表示。#人们的生活便利程度（+），其具体指标可用人均住房面积（-./人），人均道路面积（-./人）来表示。（0）对人类健康的影响（*0）：生态系统的变化可通过各种途径影响人类健康，人类的健康本身可作为生态系统健康的反映。对以

5、人为主体的城市生态系统来说，人类的健康则更值得关注，可用下列指标来表示：身体健康（+.），其具体指标可用人均期望寿命年(来表示。#文化水平（+1），其具体指标可用全市人口受教育年限（年）来表示。二、城市生态系统的综合评价进行层次分析需要构建判断矩阵，而在构建判断矩阵之前，首先必须明确两两比较标度。美国匹兹堡大学的2345678教授提出了+9#标度。见表+。表+两两比较标度其分析步骤如下：（+）各层次的要素以上一层要素为标准，根据其评定尺度确定其相对重要程度并据此构建判断矩阵。根据城市生态系统健康的递阶层次结构图，首先评价第一层要素，即分析在对各个城市的评价要素中，哪一个评价要素比较重要，设各评

6、价要素的判断矩阵参见表.。通过第一层次的分析，可得到各评价要素的权重系数，其计算方法可用方根法求出判断矩阵的特征向量:再对特征向量进行归一化处理:即可得出权重系数。这表明被选城市综合评价中，其评价要素的重要性的排序为：*+;*.*1*0生态系统服务功能要素两个指标的判断矩阵表=人类健康要素两个指标的判断矩阵检验数如下：?A;,B,.C,B+D*+A;,B,+E0C,B+D*.AC,C,B+D*1A;,C,B+D*);*0A;,C,B+通过一致性检验。（1）通过综合重要度的计算，确定各评价指标对最高层总目标的重要度权值，并据此对各评价指标作出最终排序。其权值的计算方法如下：如果将上层元素对总目标

7、的权重记为F,GG;+:.:-(，下一层元素对上一层元素的权重记为FHIG；则下一层元素对总目标的权重值可按下式计算：FI;-G;+!F,GFHIG（I;+:.:J）表.第一层次评价要素的判断矩阵!#$%&科学学与科学技术管理区域发展影响城市生态系统健康的!项评价指标对城市生态系统健康影响程度排序如表#。表#评价指标对城市生态系统健康影响总排序从综合重要度的计算可知：在城市生态系统健康的!项影响指标中，经济生产力对其影响最大，达到!$%!&；其次是社会结构与自然结构，其达到了!%!&；对其影响最小的是环境自量状况，仅为!%($)&；城市环保投资指数、能耗利用率和文化水平对其影响不大。（）计算和

8、比较三个备选城市*!、*+、*的综合评价值。三个城市的影响城市生态系统健康的评价指标的具体指标如表$。表$各项具体指标的原始数据由于这!项指标既有极大值指标，即指标越大越好，也有极小值指标，即指标越小越好。因此可按下列方式进行数据的标准化处理。极大型：!,-./,-0-（,.!1+12-.!1+11!）式中1/,-是第,个城市关于第-项具体指标的原始数据，0-是第-项具体指标个城市中数据最大者，!,-是相应于/,-的标准数据。极小型：!,-.!34-0-5/,-0-6,1-取值同上7式中10-、/,-的意义同上108是第-项具体指标个城市中数据极小值。经过转换后的标准数据如表!9。各个城市的综

9、合评价值是其!项指标标准数据的权数和，计算结果如表!9。计算结果表明，城市*!的健康程度优于城市*，而城市*优于城市*+。表!9综合评价值的计算（(）从综合评价值比较三个城市生态系统健康程度来看，我们可以得到以下结论：城市*!的各评价指标中，经济生产力、经济结构等指标相对于*+、*来说具有明显的优势，其物质利用率和能耗利用率较好，自然结构和社会结构较为合理。这些指标对城市生态系统健康影响较大，主要包含于活力与经济结构要素之中，所以城市*!的优势要素是活力与经济结构。#影响城市*!的限制指标相对于*+、*来说，主要是城市废物处理能力，人均教育程度一般；生态系统中的废物利用率与循环功能，环境保护投

10、资力度没有优势。而这些指标主要包含于城市生态系统健康的恢复力和人类健康状况之中，这表明城市*!的影响要素是恢复力和人类健康状况。$城市*!相对于*+、*来说，城市质量管理不得力，城市基础设施建设差，而这些指标主要包含于城市生态系统健康的服务功能之中，只要加强城市生态系统服务功能，对提高城市生态系统健康水平还是大有发展潜力的。参考文献!郭秀锐%城市生态系统健康评价初探:8;%中国环境科学1+99+%+孔红梅%生态系统健康与环境管理:8;%环境科学1+99+%!汪应骆%系统工程:0;%北京?AB ACDC AEFA/:8;GHCICF4 JFAKE 1!$1(?*81NE4O1NPHD,BQEA*1FAK%GHCICF4 EFAKEBHF=1 EF RSGJ1AB/EF（责任编辑李寿鹏）!#$%&!科学学与科学技术管理区域发展