基于AHP和模糊综合评判法的平潭县生态系统脆弱性评价

郭佳蕾，黄义雄

(福建师范大学地理科学学院，福建 福州 350007)



基于AHP和模糊综合评判法的平潭县生态系统脆弱性评价

郭佳蕾，黄义雄

(福建师范大学地理科学学院，福建 福州 350007)

为实现平潭县社会经济和生态环境可持续发展，在分析平潭县生态环境的基础上，从自然因素、人文因素、社会因素三个方面选取10个指标，建立生态系统脆弱性评价指标体系，采用基于AHP决策分析方法的模糊综合评价模型对平潭县2013年的生态系统脆弱性进行评价。结果表明，2013年平潭县生态系统属于中等脆弱。文章对平潭县生态系统脆弱成因进行分析，提出了今后的发展建议。

平潭县；生态系统脆弱性；模糊综合评判法；AHP

生态系统是地球生命支持系统的基本组成单元[1]，是社会经济可持续发展的基本保证。由于受到环境胁迫和人类活动胁迫双重驱动力的作用，我国各类生态系统存在着不同程度的退化，且在空间和时间上表现出高度的异质性，严重制约着社会经济的可持续发展。

海岛是沿海水陆交界带上典型的生态脆弱区，处于海陆相互作用的动力敏感带，敏感性强，稳定性差，在当前人类活动和频繁的自然灾害等各种动力耦合的作用下，其生态环境等的脆弱性表现出复杂性和多样性的特征[2]。近几年，随着海洋经济的快速发展，海岛成为重点开发对象，人类一系列活动破坏了海岛生态平衡，海岛生态脆弱性评价研究在我国才逐渐开展起来[3]。至今，国内关于这方面的研究并不多见，且大多数生态系统脆弱性研究对其变化机制多为定性描述，缺乏定量测定[4,5]；即便有定量测定的研究，指标选取过于简单，缺乏依据。本研究主要针对平潭县自然因素、经济因素、社会因素三方面共10项指标构建生态系统脆弱性评价指标体系，采用AHP计算得出各项指标的权重，再运用模糊综合评价的方法来揭示平潭县生态系统脆弱性与自然、经济、社会要素之间的关系，以期为平潭县生态建设和恢复提供科学依据。

1　材料与方法

1.1研究区概况

平潭是福建省东部沿海的一个岛县，由126个岛屿和702个礁石组成。岛屿及周围海域位于25°15′—25°45′ N、119°32′—120°10′ E。全县陆地面积371.91 km2(含海涂面积62.92 km2)，海域面积2 164 km2。平潭属南亚热带湿润型气候区，年平均气温19.5 ℃，最冷月(2月)平均气温10.5 ℃，最热月(7月)平均气温27.9 ℃。年平均降水量1 196.2 mm，年均风速6.3 m·s-1，台风活动频繁。全县有7镇8乡，2013年人口约42万。平潭县隶属福州市，由福建省平潭综合实验区管理委员会管辖，其行政区域和福建省平潭综合实验区重合。2013年7月，平潭综合实验区获得并行使设区市经济社会管理权限，是福建省直管的地级行政管理区。平潭县与平潭综合实验区实行“政区合一”(行政区和实验区)的管理体制。

1.2研究方法

1.2.1评价指标体系的构建生态系统脆弱性由多种因素相互作用或叠加而形成，因此为了评价的准确性、客观性，在确定生态系统脆弱性指标时，应遵循以下原则：(1)代表性原则；(2)综合性原则；(3)系统性原则；(4)易获得性或灵活性原则。

参考前人对生态系统脆弱性的研究，根据平潭县实际情况，在当地生态环境特征的基础上，综合考虑自然、经济、社会成因，兼顾指标的可操作性和可比性，最终选取10项指标，制定了平潭县生态系统脆弱性评价指标体系(图1)。

图1平潭县生态系统脆弱性指标体系

该指标体系可以分为自然因素子系统、经济因素子系统和社会因素子系统。其中，自然因素是反映研究区水资源量和自然灾害潜在性，其指标主要包括年降水量、高温季节温度、年最大风速、森林覆盖率。经济因素是反映居民生产生活状态，其指标包括：人均GDP、海水养殖面积占海域面积比重、第二产业比重、人均固定资产投资。社会因素是反映研究区人口与受教育情况，其指标包括：人口密度、初高中在校人数占总人数比重。

1.2.2基于AHP的模糊综合评判模型生态系统是一个层次重叠、因素复杂的系统。任何一个生态系统不是绝对脆弱或绝对稳定的，只能说是对于某种脆弱标准来说是有着不同的隶属关系，所以生态系统脆弱度表现出一种外延边界不明显的模糊性。对于这种边界不明显的问题，模糊综合评判是应用最广泛的方法之一。因此本研究采用模糊综合评判方法来探讨平潭县生态系统脆弱性。

评价步骤如下[6]：

(1)建立评价因素论域。U={U1,U2,U3}

其中，各单要素子集Ui(i=1,2,3)分别为

U1={u11,u12,u13,u14}

U2={u21,u22,u23,u24}

U3={u31,u32}

(2)评语集合的确定。根据评价和决策的实际需要，将评判等级标准分为“微度脆弱”“轻度脆弱”“中度脆弱”“重度脆弱”“极度脆弱”5个等级。即评语集合为V={v1,v2,v3,v4,v5}={微度脆弱，轻度脆弱，中度脆弱，重度脆弱，极度脆弱}

(3)在各子集Ui(i=1,2,3)中单要素的评价决策矩阵Ri(i=1,2,3)为

(4)确定评价因素的权重。权重代表因素的重要程度。本研究采用AHP方法定指标体系内各个指标的权重值。根据指标的重要程度进行两两比较，如表1：

表1　各指标重要程度判断矩阵

(1)将判断矩阵每一列归一化

(2)对按列归一化的判断矩阵，再按行求和

(4)计算最大特征根

为了检验判断矩阵的一致性，需要计算其一致性指标

判断矩阵的一致性指标CI与同阶平均随机一致性指标RI(可查表得到)之比成为随机一致性比率CR，当CR<0.10时，就认为判断矩阵具有令人满意的一致性，否则，当CR≥0.1时，就需要调整判断矩阵，直到满意为止。最终得到各层次各指标的最终权重值(表2)。

表2　各层次各指标的最终权重值

2　结果与分析

2.1数据来源

采用2013年逐日气象数据和《平潭2014统计年鉴》，得到如下指标数据：

表3　平潭县生态系统脆弱性评价指标数据

2.2计算结果

根据各个评价指标的值，构造评价指标集，采用模糊综合评判法，构造评判矩阵，然后采用加权平均法进行模糊评判，本文通过软件yaahp10.3中“结合AHP的模糊综合评价”模块进行计算，最终得到如下结果：

表4　平潭县生态系统脆弱性评价指标最终得分

根据计算出来的结果，平潭县生态系统脆弱性为中度脆弱,其自然因素相较于经济因素、社会因素更脆弱，自然因素中的年最大风速和森林覆盖率更是脆弱性最强的指标。经济因素中海水养殖面积占海域面积比重一项脆弱性最大，社会因素中人口密度脆弱性稍强。

3　建议

从以上结果可以判断出平潭县生态系统脆弱性的成因主要包括大风天气多、植被稀疏、海水养殖面积过大导致污染严重和人口密度逐年上升。针对上述影响因素，为改善平潭岛生态脆弱性提出以下建议：

3.1提升森林生态系统功能

(1)更新改造沿海防护林中的老林带、在风口地段造林绿化以及改造低效林分。(2)扩大城乡绿化，开展见缝插绿、挤地植树，把森林引入城市，将园林辐射乡村[7]。

3.2防治海水养殖污染

(1)加强海水养殖管理：确定养殖容量、培育健康抗病苗种、改良投喂方法、优化养殖模式、加大科技投入、建立监测机制。(2)加强海水养殖受污染后的治理：对陆源污染物(农业污染、工业污染)进行治理；从物理、化学和生物角度对海水自身污染进行修复[8]。

2.3预测人口规模时不仅要考虑经济发展需求，更要考虑自身资源环境要素的制约[9]。

2.4加强当地居民生态保护意识，建立海岛社区管理体系，加快海岛立法，加强海岛的科学规划和统一管理[10]。

4　结论

将AHP法和模糊综合评判法相结合能够较客观、全面地评价平潭县的生态脆弱性，并为今后的可持续发展提供依据。由于生态脆弱性的影响因素很多以及AHP和模糊综合评判法自身的局限性，本研究仍存在一些问题需进一步研究：(1)生态系统脆弱性指标需进一步完善。本文仅采用了10个指标，但相对湿度、地貌等也存在不同程度的作用；(2)需要根据情况灵活地选择隶属度函数的构造方法；(3)评价等级需要更加精确并且更具有推广性。

[1] 赵士洞.新千年生态系统评估──背景、任务和建议[J].第四纪研究,2001,21(4):330-336

[2] 冷悦山,孙书贤,王宗灵,等.海岛生态环境的脆弱性分析与调控对策[J].海岸工程,2008,27(2):58-64

[3] 李莉.长兴岛国家级经济技术开发区生态环境脆弱性分析[D].大连:辽宁师范大学,2011

[4] 郭晓峰,吴耀建,姜尚,等.海岛生态脆弱性驱动机制及对策措施初探——以平潭岛为例[J].海峡科学,2009(3):3-5

[5] 黄民生.福建海岛脆弱环境特征与可持续发展对策[J].海南师范学院学报：自然科学版,2002,15(3/4):9-11

[6] 徐建华.现代地理学中的数学方法[M].2版.北京:高等教育出版社,2002:319-330

[7] 林平华.平潭县重点林业工程规划及实施措施探讨[J].安徽农学通报，2016,22(z1)：85，102

[8] 宋兰芬.福建海水养殖产量与污染关系的研究[D].福州:福建农林大学,2007

[9] 于静,信欣,苏文俊,等.基于资源容量制约的海岛型城镇的人口规模预测——以朱家尖岛为例[J].复旦学报：自然科学版,2011(2):225-230

[10] 江志坚,黄小平.我国热带海岛开发利用存在的生态环境问题及其对策研究[J].海洋环境科学,2010(3):432-435

Assesment of Ecosystem Vulnerability in Pingtan County Based on AHP and Fuzzy Comprehensive Evaluation

Guo Jialei，Huang Yixiong

(School of Geographical Sciences,Fujian Normal University,Fuzhou 350007,China)

In order to achieve socio-economic and eco-sustainable environment development of Pingtan County,ecosystem vulnerability index system was established based on the analysis of the ecological environment of Pingtan County,selected 10 indicators from natural factors,human factors,social factors,with the fuzzy comprehensive evaluation model based on AHP decision analysis method,the ecological fragility in Pingtan County in 2013 was evaluated. Result shows that Pingtan County belong to moderate vulnerable area in 2013. The cause and development of ecosystem vulnerability in Pingtan County was analyzed. This article proposes the most scientific basis for decision making.

Pingtan County;ecosystem vulnerability;fuzzy comprehensive evaluation;AHP

1005-5215(2016)09-0018-04

2016-06-23

郭佳蕾(1992-)，女，湖南湘潭人，在读硕士研究生，研究方向为生态与环境， E-mail:orchardgjl@163.com

黄义雄(1960-),男，福建福州人，博士，研究员，主要从事景观生态方面的研究。E-mail:yxhuang@fjnu.edu.cn

X171.1

A

10.13601/j.issn.1005-5215.2016.09.006