基于GIS的临夏州资源环境承载力评价

张雪瑶 王平

摘要：依据环境承载力理论，选取临夏州2016年数据，运用ArcGIS、层次分析等方法来确定各指标权重，构建承载力评价模型。以广河县为例，采用灰色关联分析方法研究承载力综合指数影响因子。从整体看，全州资源环境承载力已超载；从各县市看，永靖、积石山和和政县承载能力尚有盈余；广河县、康乐县严重超载；广河县只有城关镇承载力略有盈余，其余都已超载。灰色关联分析表明，环境承载力影响因素大小为：资源需求>环境压力>资源禀赋>环境容量。

关键词：临夏回族自治州；资源环境承载力；GIS；灰色关联分析

17世纪“承载力（Carrying Capacity）”的相关概念已经被提出，在“低碳革命”时代背景下如何评价和监测一个国家或区域的资源环境承载力现状是区域社会和经济发展的目标之一。自改革开放以来，我国的经济飞速增长，经济增长和环境保护的矛盾已十分突出。临夏州资源集中，又存在生态环境脆弱的问题，有必要对该地区进行环境承载力的研究。

一、资源环境承载力基本理论与技术支持

（一）资源环境承载力基本理论

承载力作为一个动态概念，在理论体系基础上，也衍生出了越来越多的分支，如土地资源承载力、水资源承载力。某研究区域在特定的时段内，各种自然资源可以支撑社会经济发展的能力，就叫资源承载力。北大环境科学专家首次提出了环境承载力的概念，指某个区域在满足一定环境质量和生活状态条件下，在生态系统允许的极限程度以内，生态系统对污染物的容纳量。资源环境综合承载力指某区域在某时区内，该地区的资源环境条件能够维持本地社会经济发展和支撑人口增长稳定化态的能力，资源环境系统能够正常维持的社会经济规模及具有一定生活质量的人口数目是经济和社会子系统的发展能力。

（二）资源环境承载力的技术与方法支持

1.GIS与相关技术

地理信息系统（Geographic Information System，GIS）伴随计算机和互联网技术的发展而发展起来，在这近20多年被各国学者普遍接受。据统计，在人们所能接触到的信息中，75%～80%的数据均来源于空间分析。

2. 层次分析法确定各指标权重

建立“目标-制约-要素-指标”的框架模式，这种模式具有递阶多层次结构特征，特别适用于层分析法（The Analytic Hierarchy Process，缩写AHP）来确定各指标权重。通过判断能够确定每一个结构层次的相对重要程度，并对他们进行合成来得到相对重要性的总的顺序。

3. 灰色关联分析

灰色关联分析是灰色系统分析、预测和决策的理论根据。对于样本量的多少、样本有没有规律都一样适用，而且计算量较小，应用方便。样本要求低，计算量小，广泛应用于社会、自然科学以及经济管理等广大领域。本文对灰色关联度按照强弱程度进行分类：弱关联度（0，0.35）、中关联度（0.35，0.7）、强关联度（0.7，1.00）。

二、研究区域概况与研究资料

（一） 研究区概况

研究区位于甘肃省中部西南地区，东经103°22′，北纬35°62′。北邻兰州，南靠甘南州，东连定西，西接青海，州府仅距离省会兰州150km（图1）。全州共有土地面积约8169km2，平均海拔达到2000m。属温带大陆性气候，年平均气温不到9℃，年平均降雨量达到517mm。水利资源、矿产资源丰富。全州共有8个县市，总人口220.51万，少数民族占全州人口的60.3%，东乡族和保安族是临夏州独有的民族。

（二）研究资料

自然社会经济发展数据来源于《临夏州社会经济发展统计年鉴》及临夏州水务水利局和统计局。矢量数据包括临夏州地形坡度等图，栅格圖件包括DEM，来源于GIS制图。

（三）数据空间化处理

运用ArcGIS 10.2软件，对所获取的数据资料进行预处理，将基础图件进行配准矫正等操作。运用AHP层次分析软件和SPSS软件对数据进行处理与分析。

三、构建资源环境承载力评价指标体系

（一）构建资源环境承载力评价指标体系

本文根据资源环境承载力的基本定义，以资源禀赋、环境容量作为标准来设计指标体系。同时相应设计一个指标体系来衡量现有的经济社会活动规模下对资源环境承载力的需求，即承载力需求量。本研究采用层次分析法，结合专家打分，综合确定各个指标的权重。

（二）临夏州资源环境承载力分析与评价

1. 各评价指标指数说明及计算方法

（1）资源环境承载力供给量

人均水资源量表示在一个流域或地区内，某时期按人口来算，平均每个人占有的水资源量，是某一地区自产水资源量和当地人口总数的比值；人均耕地面积即一个国家或一个地区平均每人拥有的耕地数量。垦殖指数表示一地区的耕地面积所占其土地总面积的比例。

（2）资源环境承载力需求量

人口聚集度用人口密度来表示，即人口数与区域面积的比值；城镇化率指一个地区城镇常住人口占该地区常住总人口的比例；人均国民生产总值（GDP）表示经济发展水平；农民人均纯收入越高，对资源的依赖性就越弱。

2. 资源环境承载力评价方法与计算模型

为了消除各指标的不同量纲影响，必须对原始数据进行量化的处理。当指标为正向指标时，即：

Ai=Xo/Xi

当指标为负向指标时，即：

Ai=Xi/Xo

Ai为各指标与该指标理想值（全国平均值）的比值，Xo为指标原始值，Xi为各指标数据的标准值。

基于单因子评价的基础，凭借GIS技术平台，采用多因素分析等方法，来评价临夏州的环境承载力。评价模型如下：

P=∑Wi×Ai

式中：P为综合评价值；Ai为单个指标量化得分值；Wi为各单项指标权重值。

3. 评价结果分析

（1）临夏州整体及各市县分析

从整体看，临夏州资源环境承载力已处于超载状态；永靖县、和政县和积石山县的资源环境承载能力相对较大，承载力尚有盈余；临夏市、东乡县和临夏县的资源环境承载力、开发力度过强，资源环境承载力已经超载；广河县和康乐县的资源环境承载力超载情况最为严重。

通过县（市）级行政单元资源环境承载力的综合评价值和划分结果，利用GIS软件可以制作临夏州县级行政区资源环境承载力盈余量分级图。2016年临夏回族自治州的超载区域占到了全州的54.29%，严重超载地区占到全州13.27%。承载力尚有盈余的区域不到整个面积的一半。

（2）特例分析——以广河县为例

广河县是资源环境承载力超载最为严重的两个县之一，综合少数民族、贫困和承载力超载严重三个特殊性，因此有必要进行单独的分析。借助GIS对广河县的资源环境承载力综合指数进行分级，共分为五级（图2）。

广河县只有城关镇承载力略有盈余，其余八乡镇都已超载，面积占全县89.16%。其中水泉乡和官坊乡超载最严重。相关研究这两个乡镇的绝大多数村同时也存在耕地低效且不协调的问题。两乡均位于山区，交通不便，农民大多靠自给自足的耕作，环境遭到严重破坏。

通过灰色关联分析来确定评价因素的关联程度，结合广河县2014～2016年三年指标数据，分析所选取指标对于环境承载力的关联程度，绘制柱状图直观表示（图3）。

将指标分为资源禀赋、环境容量、资源需求和环境压力四大类，可以看出13个影响指标与资源环境承载力均属于强度和中度关联，排序依次为资源需求>环境压力>资源禀赋>环境容量。

资源需求方面。人口密度和农民人均纯收入基本为强度关联，且关联度多在0.8以上，甚至达到0.9。人口密度的增长可能导致环境压力的加大，人口城镇化进程中人为作用也可能导致资源的不合理利用。

环境压力方面。废气、废水和固体废弃物的排放量对环境承载力的影响也比较大，临夏州主要发展的水泥制造、氮肥制造等产业三废的排放量巨大，生产制造的粗放不集约，加剧了环境承载压力。

资源禀赋方面。人均水资源量和耕地面积均为强度关联，我国是水资源短缺国家，人均水资源量仅有约2000m3，水资源量和耕地面积的多少直接关系到一个区域的环境是否能够支撑人类的活动和发展。

环境容量方面。垦殖指数与资源环境承载力为强度关联，森林覆盖率、地下水水质达标率大部分也都是强关联。垦殖指数、土地资源的开发利用一定程度上依存于區域的资源环境承载能力

四、总结与建议

针对此现状，提出以下几点建议：

1. 制定各规划要以以资源环境承载力为“底线”。各县区只是一味做大规模，忽略了经济、人口的发展对于环境容量和生态生存空间的要求。

2. 构建有效的资源环境承载力监测机制。临夏作为资源环境承载力超载地区，应当建立资源环境承载力动态监测机制，并以此作为各地安排发展战略的科学依据。

3. 因地制宜，区别治理。对于资源环境承载力较大的地区，在已有建设基础上，适度开发旅游、水利、矿产等资源；对于环境承载力发展潜力较弱的地区应及时调整产业结构。

4. 发展旅游业。临夏回族自治区独特的自然条件和少数民族风情的旅游资源和旅游业本身具备的低污染、低投入、高收效特点，大力推进旅游业的发展对于促进临夏地区的第三产业和环境保护防治都具有至关重要的意义。

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（作者单位：甘肃农业大学）