第12章生态评价及其方法12-12-4

教案纸210第12章生态评价及其方法授课时间：2012年12月4日授课地点：23121307授课题目生态评价及其方法教学目标与要求1、掌握生态评价的涵义，了解生态评价的意义、特点，掌握生态评价的主要内容。2、理解并掌握生态评价的指标体系。3、掌握生态评价的主要方法。4、理解并掌握生态风险评价的概念和程序教学重点与难点重点：1、生态评价的涵义、特点和内容。2、生态评价的主要方法。3、生态风险评价的概念和程序。授课形式多媒体教学，以讲授为主授课时数2课时教学内容：第一节生态评价及其特点生态评价是应用复合生态系统的观点，以及生态学、环境科学、系统科学等学科的理论和技术方法，对评价对象的组成、结构、生态功能与主要生态过程、生态环境的敏感性与稳定性、系统发展演化趋势等进行综合评价分析，以认识系统发展的潜力与制约因素，评价不同的政策和措施可能产生的结果。进行生态评价是协调复合生态系统发展与环境保护关系的需要，也是制定生态规划的基础。一、生态评价的意义、特点1．生态评价的意义生态评价始终贯穿于整个生态规划过程中，它既要对历史和现状进行评价，找出差异原因，也要对规划结果评价，预测未来，进行对比。综合分析方案的目标、效益，选择适宜、可行的方案。其意义主要表现在如下两方面。（1）生态评价为生态规划方案的制定提供重要依据。在开展各类生态规划过程中，首先必须进行生态评价这一基础性工作。（2）通过生态评价，有助于从生态系统的角度，全面认识社会、经济、环境之间的相互关系及其发展变化规律，为科学合理开发资源，协调系统结构与功能提供依据。2．生态评价的特点教案纸211生态评价实质是一个多属性决策问题，是将多维空间的信息通过一定规则压缩到一维空间进行比较。由于不同的评判者对系统目标的理解追求不同、评判方法和角度也不相同，因而评判结果有一定的主观性，对同一系统状态可能有不同的评判结果。所以生态评价不应是对系统状态的精确表述，而只是系统发展趋势的一种相对测度。生态评价包括三个要素：评价者、评价对象、评价参照系。（1）评价过程受评价者效用原则及个人偏好影响，也受其识别能力和环境状况的局限，具有明显的主观性。（2）评价对象的信息往往是不完全的、粗糙的、模糊的及随机变化的，具有一定的不确定性。（3）生态评价比较的是一个多属性的目标系统，生态因子空间不是全序，而是偏序。二、评价的内容生态评价包括评价和预测两个过程，互为基础，有以下四个方面的内容。（1）系统辨识通过建立指标体系进行评价、辨识，目的是找出目标系统的差异，为决策者提供利用机会、避免风险、调整结构、改善功能的较为直观的决策依据。在辨识过程中有三类因素十分重要。①主导的利导因子和限制因子。②关键的正、负反馈环节及过程。③重要的风险与机会。例如，高林在进行城市生态系统辨识时，确定以下指标体系，见表12—1。表12—1城市生态系统辨识的指标体系过程指标控制论标尺目的组分辨识类别人口资源环境空载超载辨识优势与劣势内容人口密度、总数、结构动态、科技水平、管理水平、文化水平、道德水平、居住密度、建筑密度、交通密度、产值密度、投资密度水供应能力、能源供给能力、物资供应能力、土地供给能力、矿产资源供给能力、交通运输量、食品生产能力地质、地形、气候、土壤、植被、水文、土地、市场、政策综合指标人类活动强度资源承载能力环境容量功类别生活生产还原高序辨识教案纸212能辨识内容收入水平、供应水平、住房水平、服务水平、健康水平、教育质量、文娱水平、安全水平、交通便利度、设施便利度、休闲时间固定资产产出率、劳动生产率、资金周转率、产值利税率、能耗系数、物耗系数、水耗系数水体污染物超标率、空气污染超标率、噪声强度、植被覆盖率、鸟类栖息率、景观适宜度、自然保护灾害频率低序效益与损失综合指标生活质量经济效益环境有序度过程辨识类别物理事理情理良性循环恶性循环辨识机会与风险内容物质投入产出比、能量投入产出比、水循环利用率土地利用比例、基础设施比例、产业结构比例、城乡关系比例、多样性指数生活吸引力、生产吸引力、依赖性指数、反馈灵敏性、生态意识综合指标生态滞竭指数生态协调指数自我调控能力在利用上述指标对天津市城市生态系统辨识中发现，该系统的利导因子为海岸带、交通、技术和地理区位，而水资源短缺，投资、体制不合理是限制因子；关键的正反馈环节是人口一城市建设、教育一生产关系，而关键负反馈环节为市内工业一污染、人口密度一生活质量；主要风险为水污染、区域生态系统退化，机会则是北方地区除北京外的工业、贸易、金融中心，西太平洋的一个重要港口。（2）行为模拟利用数学模型进行模拟，根据模拟的结果评判所采取措施的好坏，以及对外部干扰反应的强弱，常用系统动力学模型、灵敏度模型等进行。考虑到复合系统生态单元是无限的，规划中只需研究那些与关键组分及目标问题直接相关的部分。例如城市生态系统中可考虑土地利用与住房问题、资金流动、城市化过程、旧城改造、绿地系统等进行模拟评价。（3）趋势性预测对系统有关的单因子发展趋势进行预测，如人口增长、粮食生产、工业产值等，可采用多种模型。例如趋势外推法、投入／产出、回归预测、类推灰色预测等。（4）对策性预测人为控制某些因素，分析其改变对系统状态变化趋势的影响。它属于强迫性的，用于检验分析对策可能带来的结果。复合生态系统的评价所要探索的问题如下：（l）系统现时发展状态如何；（2）系统在未来时段将向什么方向发展；（3）作为复合生态系统核心的人，如何来调控系统的发展；教案纸213（4）系统发展的优势和问题何在；（5）系统内部有哪些反馈关系，调节机制如何；（6）哪些是系统发展的利导因子，哪些是限制因子；（7）物流、能流在系统中流动是否畅通；（8）政策对系统整体与局部的影响有多大。第二节生态评价的指标体系一、评价指标体系的原则与要求生态评价所面对的是一个十分复杂的多属性、多标准和多层次的综合大系统，其指标体系的建立属于多属性评判问题。必须建立多目标的评价体系，而且评价体系要在系统中具有评价、预测和控制的功能。指标体系的基本要求应满足以下几个方面。（1）相对完备性，评价指标体系能在生产、生活、社会进步与环境保护方面反映大系统整体性。（2）反映系统时、空变化特征，同时各指标应具有一定程度的独立性和稳定性。（3）反映系统层次性，根据评价的需要和详尽程度对指标进行分层分级，满足系统预测、结构、功能分析要求。（4）在计量范围、统计口径、含义解释、计算方法上协调一致。（5）合理性，即可测、可操作、可比较、可推广，在较长时间和较大范围内都能适用。二、指标体系生态评价的指标体系可按评价对象及评价目的来确定，一般应分社会指标、经济指标、生态环境指标几个大方面，每个方面再包含若干分指标。1．社会、经济、环境指标体系这是应用最为广泛的一类指标体系，针对复合生态系统的特点，分别从社会、经济、环境三方面选取有代表性的指标（表12—2），并分别赋予不同的权重，从而对系统做出综合评价。表12—2社会、经济、环境指标体系经济发展水平指标社会生活水平指标生态环境质量指标人均社会总产值人均月收入绿化覆盖率人均国民收入人均年消费水平人均绿地面积地方财政收入总额人均每天食物摄入热量绿地分布均衡度社会商品零售总额人均居住面积单位面积绿地活植物量全民企业全员劳动生产率人均生活用水量大气SO2浓度达标率教案纸214全民所有制单位科技人员数生活用能气化率大气颗粒物浓度达标率百元固定资产实现产值蔬莱、乳、蛋自给率有害气体处理率百元产值实现利税婴儿成活率饮用水源达标率投资收益率中等教育普及率废水处理率单位能耗产值每千人拥有医院病床数工业固体废物综合利用率能源综合利用率每千人拥有公交车辆数生活垃圾处理率每千人拥有电话数每平方公里商业服务网点数文体设施服务人员数2．人口、资源、环境、社会、经济指标体系这一指标体系由人口、能源、环境、社会、经济五个方面的指标构成。每个方面可划分不同的小类，各类别下再明确具体的指标。如环境方面就可以分为土地利用状况和环境污染两类，而社会方面可划分出物质生活、生活供应、教育服务、医疗服务、文化娱乐等类别。3．生态系统发展指标体系这是将生态系统评价的指标引入复合生态系统中，从系统的结构、功能和协调度方面选取指标，对系统总体发展状况进行评价。例如在进行城市可持续发展水平评价时，选用以下指标体系，如图12－1所示。图12－1城市可持续发展综合指标王如松、赵景柱等在大丰县生态评价中采用以下指标体系。F＝f（E，B，M）（4－1）式中F——系统功能状态或发展水平；教案纸215E——生态位利用程度；B——目标接近度；M——系统发展健康与成熟度。E＝f（m，e，i，p，c）（4—2）式中E——经济效益；m——物质利用率；e——能量转化率；i——信息设置水平；p——劳动力效率；c——资金周转率。B＝f（g，s，n）（4—3）式中B——社会效益与目标的差距；g——生产效果；s——生活质量；n——环境质量状态。M＝f（r，h，v）（4—4）式中M——系统发展的成熟度；r——循环再生能力；h——协调共生力；v——持续竞争能力。第三节生态评价的方法一、因子综合法该方法首先是给出各个参评因子的具体指标值，再按照各因子（或因子组）的相对重要性赋予不同的权重，求出总的综合指数值，最后按评价标准划分不同的评价等级。其计算公式为：nipijjcpnLI1/（4—5）式中ωj——参数的权重；Lpij——某类因子（指标）具体值，kiispijDL1；ωs——单因子权重；Di——参数与标准值比；教案纸216k——评价因子数量。根据计算结果，参照表12－3的评价标准，即可得到评价结果。表12－3因子综合法评价等级等级Icp评语等级Icp评语1＜0.4好40.75≤Icp＜1.0差20.4≤Icp＜0.5尚好5≥1.0最差30.5≤Icp＜0.75稍差注：以环境污染为例，此指标为各因子取值，越小越好。因为加权加和法具有补偿性，个别指标下降会因其他指标上升而使总和不变，故该法仅适用于同类型指标评价。因为如果是进行综合评价或考虑最小限制因子的作用，所有指标中任何一项较低，总评价结果都不可能高，故可采用连乘法来计算。31iBCBiiII（4－6）式中λi——IBi相对于ICB的权重。二、模糊评价法该方法是基于模糊数学的理论，给每一个评价因素赋予评语，将该因素与系统的关系用0～l之间连续值中的某一数值来表示。其具体工作程序如下。1．建立评价因素集指标因子集U＝｛U1（社会因子），U2（经济因子），U3（环境因子）｝因子评语集V＝｛V1（社会因子评语），V2（经济因子评语），V3（环境因子评语）｝，其中：V1，V2，V3＝｛v1（很好），v2（较好），v3（较差），vp（很差）｝因子权重集A＝｛A1（社会因子权重），A2（经济因子权重），A3（环境因子权重）｝，其中：Al＝（a1l，a12，…，aln）A2＝（a21，a21，…，a2m）A3＝（a31，a32，…，a3l）2．确定模糊关系模糊关系矩阵R＝｛R1（社会因子模糊关系矩阵），R2（经济因子模糊关系矩阵），R3（环境因子模糊关系矩阵）｝，其中：教案纸217ipiipppiirrrrrrrrrRR2122221112111式中r——指标因子U所得的p种不同评语的概率数。3．分组综合评价设评价集B＝｛B1（社会生活水平评价值），B2（经济发展税票评价值），B3（生态环境质量评价值）｝，其中：Bi＝AiRi经矩阵运算后，Bn≈Bn+1，满足评价要求，则得到i组评价值，Bi＝（bi1，bi2，…，bip），则评判值b*=max（bi1，bi2，…，bip），b与评语集中的v相对应。4．总体综合评价给出因子U对系统发展的贡献权重A＇，计算总体综合评价值H。pipiippphhhbbbbbbbbbaaaBAH,,,,,,2121222211121121则评判值h*=max（h1，h2，…，hp），此值所对应的评语集中的ri即为最后的评价结果。三、