基于DPSIR模型的城市生态系统健康评价——以衡阳市为例

邹 君，吴顺山

（衡阳师范学院 资源环境与旅游管理系，湖南 衡阳 421008）

基于DPSIR模型的城市生态系统健康评价
——以衡阳市为例

邹 君，吴顺山

（衡阳师范学院 资源环境与旅游管理系，湖南 衡阳 421008）

根据DPSIR模型的原理，从驱动力、压力、状态、影响及响应5个方面建立衡阳市生态系统健康评价指标体系，应用层次分析法赋予指标权重，采用模糊数学方法构建评价模型，对衡阳市2004—2008年生态系统健康状况进行了实证评价研究。结果表明衡阳市的总体健康状况2004年处于病态状况，2005—2007年处于不健康状态，2008年处于亚健康状态，衡阳城市生态系统整体健康状况趋于好转。

DPSIR模型；生态系统健康；衡阳市

0 引 言

城市是地表最为复杂的生态系统之一，具有开发性、依赖性、脆弱性、复合性等特点，而且极易受到自然环境条件和人为因素变动的干扰［1］。就我国大多数城市环境现状而言，它们正以最脆弱的生态环境承载着数量最多的人口和最大的经济活动强度。因此，城市生态系统的健康问题就显得非常重要。

生态系统健康问题研究成果不少，但主要集中在湖泊／流域生态系统健康评价［2－4］、森林生态系统健康长期监测［5－6］、农业生态系统健康评价［7］等方面。近年来，城市生态系统健康问题得到了比较多的关注［8－10］。但是，城市生态系统健康评价的指标体系、评价标准以及评价方法等方面均还存在一些问题和诸多随意性，因此，尚需加强这方面的学术探讨。衡阳市位于湖南中南部，湘江中游，辖12县（区、市），面积1.53×104km2，人口723万人。衡阳市建成区面积接近100km2，城市人口100万有余。目前衡阳市总体处于“三化”进程中，生态环境日益恶化。因此，探讨其生态系统产生不健康症状的机理、提出维持其生态系统健康的管理对策、促使其生态系统良性循环，已成为一项十分迫切和紧要的任务。基于此，本文拟运用DPSIR模型构建评价指标体系，采用模糊数学理论建立衡阳市生态系统健康评价模型，并对其2004—2008年的生态系统健康状况进行评价与分析，以期为衡阳城市生态健康发展提供参考依据。

1 基于DPSIR模型的城市生态系统健康评价指标体系及评价方法

1.1 DPSIR模型

DPSIR模型是由欧洲环境组织（EEA）为综合分析和描述环境问题及其和社会发展的关系而发展出来的［11］。该模型涵盖经济、社会、环境三大要素，不仅表明了社会、经济发展和人类行为对环境的影响，也表明了人类行为及其最终导致的环境状态对社会的反馈［12］。这些反馈是由社会为应对环境状态变化以及由此造成对人类生存环境不利的影响而采取的措施组成。DPSIR是一个组织环境状态信息的通用框架，包括驱动力、压力、状态、影响和响应五个部分［13］，每一部分代表一种类型的指标，每类指标又分为若干指标项。

1.1.1 驱动力指标

指由于社会、经济、人口发展以及相应的人类生活方式和消费、生产方式的改变对资源可持续发展和利用产生影响的指标。主要包括人口增长指标、经济增长指标等。

1.1.2 压力指标

该指标给出了排放量、有机物使用和资源使用等信息。比如说用水量、污水排放量、有机物含量等。压力通过社会生产和消费模式改变自身的自然状况从而使环境状态发生变化。压力指标与驱动力指标都是描述影响资源变化原因的指标，但两者有所区别，前者是后者的“表现形式”，反映导致环境变化的直接原因。后者是“潜在的”，是导致整个生产消费层面的变化，产生影响的最关键、最原始因素。

1.1.3 状态指标

描述的是在特定区域、特定时间内物理、生物和化学现象的水平、数量或质量。环境状态的改变对整个生态系统会产生环境、经济上的影响，最终对人类健康、社会福利、社会经济产生影响。

1.1.4 影响指标

描述了由于上述因素引起的环境状态的改变，反映了状态变化的最终结果。例如，植被覆盖率等。

1.1.5 响应指标

描述的是政府、组织和人为预防、减轻、改善或者适应非预期的环境状态变化而采取的对策。例如，引进国外先进技术改善污染源的监控手段、发展清洁生产、引导可持续的生产和消费方式等。

1.2 基于DPSIR模型的指标体系构建

依据DPSIR模型的城市生态健康系统评价指标内涵和指标选取的原则，在大量阅读相关文献资料和实地调查研究的基础上，通过对相关指标的可行性量化分析和对各项可行指标的筛选，设计了由21个评价指标组成的指标体系。基本上能够全面、科学、准确地覆盖和描述衡阳市生态系统健康的内涵和特征（表1）。

表1 衡阳市生态系统健康评价指标体系Tab.1 Indicators of ecosystem health assessment in Hengyang

1.3 评价标准

本文将所评价的健康标准划分为5级：病态、不健康、亚健康、健康、很健康。以相关文献的建议值作为很健康的标准值，以全国最低值为病态的限定值，在前者基础上向下浮动20% 作为较健康和一般健康的标准值，在后者基础上向上浮动20% 作为不健康和一般健康的标准值，前后两次确定的一般健康标准值相互调整得到最终值［14］（表2）。

表2 衡阳市生态系统健康评价指标分级标准Tab.2 Hengyang indicators of ecosystem health assessment grading standards

续表

2 衡阳市城市生态系统健康评价结果分析

2.1 评价模型

生态系统健康状况的好坏是相对于标准值而言的，健康与否只是一个相对概念，可以作为一个模糊问题来处理［15］。因此，应用模糊数学的概念和方法构建衡阳市生态系统健康评价模型比传统的评价方法能够更符合实际地描述现实情况。其评价模型为

（1）式中：R为衡阳市生态系统健康状况矩阵；W为五个评价要素（驱动力，压力，状态，影响，响应）对总体健康的权矩阵，W＝ （W1，W2，W3，W4，W5）。在此主观赋予每个评价要素以相同的权重W＝（0.2，0.2，0.2，0.2，0.2）；（2）式中 ，Rij是第i个评价要素对第j标准的隶属度；（3）式中ωk是各评价要素中对第k个指标所赋予的权重；rkj为第k个指标对第j标准的隶属度。

相对隶属度的计算是模糊数学方法的关键，其计算主要分正向指标和负向指标两种计算方法：

（A）对正向指标其计算公式为

①当Xi＜Si，1时，

②当Si，j≤Xi≤Si，j＋1时

③当xi＞si，5时，

（B）对负向指标其计算公式为

①当Xi＞Si，1时，

②当si，j＋1≤xi≤si，j时

③当xi＜si，5时，

式中：rij为第i个指标对第j级标准的相对隶属度；xi为第i个指标的现状值；si，j为第i个指标的第j级健康标准值。

2.2 指标权重的确定

指标权重采用层次分析法（AHP）确定：首先通过邀请专家对层次指标进行两两比较构造判断矩阵，判断结果采用传统的9标度法，即两要素F1和F2比较，如果F1和F2同等重要，则比较结果取1，F1比F2稍重要，则比较结果取3，F1比F2明显重要，则比较结果取5，F1比F2重要得多，则比较结果取7，F1比F2极端重要，则比较结果取9，判断结果为上述两相邻结果的折衷，则取2、4、6、8中的某个值。最终结果为各专家判断结果的平均。然后，计算层次单排序及总排序，检验判断矩阵一致性及群组决策一致性；最后，采用加权几何平均综合排序向量法计算得到指标层各评价因子相对于地表水资源脆弱性的权重。具体计算方法见文献［16］。经计算得出各因子的权重见表3。

表3 衡阳市城市生态系统健康评价指标权重Tab.3 Weights of urban ecosystem indicators

2.3 评价结果

在确立了城市生态系统健康评价指标体系、标准、模型后，将其运用到衡阳市的生态系统健康评价中。

根据公式（3）（4）（5）（6）（7）（8）（9）得出2004—2008年第i个评价要素对第j标准的隶属度（略）。

再根据公式（1）计算得出2004—2008年衡阳市生态系统健康状况矩阵：

2.4 评价结果分析

按照最大隶属度原则，衡阳市的总体健康状况2004年处于病态状况外，2005—2007年处于不健康状态，2008年处于亚健康状态，说明衡阳市整体健康状况趋于好转（图1）。病态和不健康2个评价级别的隶属度之和2008＜2007＜2006＜2005＜2004年，说明衡阳市的健康状况总体从病态状态趋向于不健康、亚健康状态，健康状况逐年好转。2008年亚健康、健康、很健康3个评价级别的隶属度之和大于0.5，达到了0.6，表示在实施有效的生态管理措施后城市生态系统能够朝着健康有序方向发展。

图1 衡阳市2004—2008年城市生态系统健康评价结果Fig.1 Hengyang City，2004—2008urban ecosystem health assessment results

从衡阳城市生态系统的驱动力来看，其指标隶属度值逐渐降低，且变化趋势明显。2008年人均GDP达到1.42万元，是2004年的1.82倍，但与4万元的健康标准差距较大；2008年城市人口密度1 785人，低于亚健康状态；城市化水平逐年升高，使城市生态系统驱动力逐年向亚健康状态发展。

从衡阳城市生态系统的压力来看，总体处于病态状态。主要是因为部分经济指标和社会指标有所恶化和增加速度较慢。人均污水排放量与2004年相比增加了近82%；人均道路面积、人均耕地面积、增加速度较慢，一直处于病态状态；但是，人均烟尘排放量比2004年减少20%。说明衡阳市城市生态系统缺乏一定的合理性，在未来的发展中要改变这种不合理状况。

从衡阳城市生态系统的状态来看，除了2004、2005年处于不健康状态外，2006—2008年一直处于健康状态。森林覆盖率稳定在44%；人均居住面积、万人拥有公交车辆均大幅度的提升，其中人均居住面积在2008年达到了45m2／人；第三产业占GDP比重始终保持在37%。

从衡阳城市生态系统的影响来看，2004年为病态状态，2005—2006为不健康状态，2007—2008年为亚健康状态。主要原因是人口平均寿命、人均绿地面积、公众对环境的满意度这三项指标都在不断地增加，特别是人均绿地面积增加了125%。说明衡阳市在市政建设及改善人民生活条件方面作出了大量的努力。

从衡阳城市生态系统的响应来看，废物处理能力提高（生活垃圾无害化率2008年达到了48.5%，生活污水处理率在2008年达到39.4%，工业废水排放达标率稳定在85%）；物质循环利用率提高（2008年工业废物综合利用率达到了74%，是2004年的1.72倍）。

以上对衡阳市生态系统健康变化的各种因素分析和评价中，我们可以得出以下的结论：（1）2004—2008年，衡阳市生态系统总体处于不健康状态，但总体健康状况逐年好转；（2）影响衡阳市生态系统健康状况较为有利因素主要是驱动力、状态、响应三个方面；（3）影响衡阳市生态系统健康状况较不利因素主要是压力、影响两个方面。

3 提高衡阳市生态系统健康水平的对策与措施

根据以上现状评价，衡阳城市生态系统尚处于不健康、亚健康状态，还存在不少不利因素影响了城市生态系统的良性发展，因而很有必要针对这些问题提出相应的对策。

3.1 调整城市工业结构和产业布局

根据区域经济一体化发展要求，以构筑高层次产业结构，完善自主创新体系为宗旨。第一产业发展要因地制宜，规模经营，逐步提高农业综合生产能力和经济效益。第二产业走新型工业化道路，加快形成支柱产业和高新技术产业为主体，以都市型工业为重要补充的新型工业结构。第三产业重点发展物流、旅游、文化、教育、中介等现代服务业。充分利用财政、金融等经济手段和信息平台等优势，为第三产业发展提供支持。

3.2 建设城市生态人居体系

建设城市生态人居体系主要从以下几个方面着手进行：（1）优化人居建设布局，合理规划居住用地，建设亲水、亲绿、亲田园宜居的社区；（2）构建与保护城市景观体系，建设城市道路、绿地、林地景观带。（3）完善城市基础设施建设，健全公交网络、公共卫生体系、城市工用设施；推进新农村建设，加快农村基础设施建设，改善农村能源结构，加强村镇环境综合治理。（4）开展生态市系列创建工程，深入开展环境优美乡镇和文明生态村创建活动，积极创建生态宜居社区。（5）促进和谐社会建设，着力解决群众关心的环境问题，大力健全社会保障制度。

3.3 进行有序化的城市功能组织系统建设

城市中工业生产、居住休闲、商业贸易、科技文化、交通运输等各种不同的功能对城市生态环境的影响特点和方式是不用的，衡阳市在总体规划中应当树立生态观念，根据城市所在区域的自然生态特征，科学合理并因地制宜的进行空间布局，避免、调整和改变不同功能的相互混杂、相互干扰的无序状态，实现城市功能组织系统的有序化。

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Urban Ecosystem Health Evaluation and Analysis Based on DPSIR Model——A Case Study in Hengyang

ZOU Jun，WU Shun－shan
（Department of Resources，Environment and Tourism Management，Hengyang Normal University，Hengyang Hunan 421008，China）

Based on DPSIR model，A evaluation index of city eco－system health was established，which inclued driving force，pressure，state，and related response five aspects.The weights of the indice are given by analytic hierarchy process and the evaluation model was build using the fuzzy mathematics method.The value of ecosystem health index was caculated during 2004—2008in hengyang.The results showed that the overall health of Hengyang City was pathological in 2004，unhealthy during 2005—2007and sub－health state in 2008.

DPSIR model；ecosystem health；Hengyang City

X321.013

A

1673－0313（2011）06－0113－05

2011－10－09

湖南省社科规划项目（09YBB050）；湖南省人文地理重点建设专业资助；湖南省高校科技创新团队支持计划资助

邹 君（1973－），男，湖南邵阳人，副教授，博士，主要从事水资源利用与区域经济方面的研究工作.