中国美丽生态指数的构建与空间分析

李世东 王佳然 饶滴滴

（1.国家林业和草原局退耕还林中心，北京100013）

（2.国家知识产权局专利局专利审查协作北京中心，北京100160）

（3.中国科学院地理科学与资源研究所，北京100101）

（4.中国科学院大学，北京）

一、引 言

2017年，党的十九大报告指出“加快生态文明体制改革，建设美丽中国”。“美丽中国”自十八大首次提出以来，成为社会及学术界普遍关注的热点问题。建设美丽中国是我国做出的重大战略决策。广义上的美丽国家包括了国家建设的五大内容，如生态美、经济美、社会美、文化美、政治美（李世东等，2016）。美丽生态是美丽国家建设五大内容之一，是美丽国家建设的重要组成部分。在这样的背景下，探索建立适用于中国的美丽生态评价体系，研究生态、资源、环境和景观之间协调发展程度的时空演化规律和区域差异，能够发现中国美丽生态建设过程中存在的薄弱环节，促进美丽中国建设进程，推进区域全面、协调、可持续发展。

近年来，研究人员大多围绕美丽中国或生态文明建设展开研究。许瑛（2013）从人文社会科学角度阐述了美丽中国的内涵、制约因素、实现途径等；刘於清（2014）阐述了美丽中国的哲学意义；除此之外，还有很多研究围绕“如何构建指标体系科学评价‘美丽中国’建设水平”这一问题。谢炳庚等（2017）基于环境绩效指数（EPI）、人类发展指数（HPI）和政治文化指数（PCI），构建省级行政区尺度的美丽中国建设水平评价指标体系；基于生态位理论，陈永林等（2015）从经济发展生态、社会文化和环境保护的角度构建了“美丽中国”生态位的测度指标体系；李晓青等（2016）基于美丽中国的人—地关系复杂系统（该系统由经济发展、社会文化和生态环境耦合组成），选取3 个子系统层、30 个指标层共同构建美丽中国建设评价的耦合协调模型；相关学者不仅通过选取代表性指标构建了“美丽中国”建设评价指标体系、建设评价指标权重，还对“美丽中国”区域建设水平的评价模型构建开展了诸多研究。

这些评价体系或模型的构建都将美丽生态作为美丽中国的从属概念，缺少针对美丽生态的细致化研究。美丽生态是对国家生态建设、经济建设、文化建设、社会建设和政治建设的“美丽化”、“生态化”的引导和制约。深入研究美丽生态，单独建立美丽生态评价指标体系，对相关部门判断区域美丽生态建设进程，指导美丽中国建设具有重要意义。因此，本文基于生态指数、资源指数、环境指数和景观指数及其所代表的区域生态状况、资源状况、环境状况和景观状况之间的线性逻辑关系，构建综合性相对指数，以期通过系统分析，实现综合评估区域美丽生态的发展建设水平，使美丽生态指数能够综合、全面地反映一个区域在建设美丽生态上作出的努力和取得的成就，同时重点突出那些能够更好体现美丽生态建设现状的侧面。

二、美丽生态评价指标体系构建

美丽生态建设具有其深刻的内涵和寓意，目前国内外还没有这方面的研究和论述，很难给美丽生态下一个准确的定义。为便于深化对美丽生态的了解，我们将美丽生态分成四个方面，即自然生态、资源、环境、景观。美丽生态离不开这四个方面的和谐发展，美丽生态指数也必须反映这4 个不同方面。因此，本文拟选取生态指数（反映区域生态状况）、资源指数（反映区域资源状况）、环境指数（反映区域环境状况）、景观指数（反映区域景观状况），构建美丽生态建设水平评价指标体系。

（一）指数构建原则

美丽生态建设涵盖生态、资源、环境、景观的各方面和全过程。参照美丽生态建设的基本概念和内涵，本文指数构建遵循以下原则：1.全面性与重点性；2.权威性与可靠性；3.历史性与前瞻性；4.科学性与合理性；5.现实性与易得性。

（二）构建美丽生态指数体系结构

本文构建的美丽生态指数，由生态指数、资源指数、环境指数和景观指数构成。

1.生态指数

循环良好的生态环境是美丽生态的基础，因此生态是美丽生态指数的第一个重要侧面。生态状况主要反映在自然生态系统（森林、湿地、草原）的多样性方面。在生态方面选取了4 个指标：森林覆盖率、湿地覆盖率、草原覆盖率、建成区绿地覆盖率。

2.资源指数

丰富多样的自然资源是人类赖以生存的基础，也是美丽生态建设的重要前提条件。资源主要包括金木水火土五大资源。资源方面选取了5 个指标：金—主要矿产资源储量、木—森林蓄积量、水—人均水资源、火（能）—能源资源储量、土—人均农作物耕种面积。

3.环境指数

环境污染与恶化已经成为世界各国普遍面对的严重问题。失去了良好的自然环境，任何其他的进步也都会变得黯然失色。为了反映区域环境方面的现状，引入了4 个指标：人均废气污染物排放总量、人均废水总排放量、人均固体废弃物产生量、工业污染治理投资。

4.景观指数

景观指某地区或某种类型的自然景色，也指人工创造的景色。泛指自然景色，景象。为了反映景观方面的现状，引入了3 个指标：世界自然遗产数量、世界人与生物圈保护区数量、自然保护区覆盖率。

表1 中国美丽生态评价指标体系

三、研究方法

（一）数据获取

在确定了各指标之后，针对全国31 个省级行政区（不含香港特别行政区、澳门特别行政区和台湾省），各种数据均来自于国家统计局官方网站上发布的权威数据（国家统计局，2015），各项数据中，能源资源储量由原煤、原油、天然气3 部分组成，三者之间按照“1t 原油=1.43t 标准煤”，“1m3天然气=1.33kg 标准煤”和“1t 原煤=0.714t 标准煤”的换算标准换算为标准煤并求和得到能源资源总储量。

（二）计算方法

美丽生态指数可以数量化反映中国各区域美丽生态建设状况。本研究选取了分层的规范化加权平均方法作为美丽生态指数的构建方法。

1.美丽生态指数权重计算

在指标权重的赋值上，使用了层次分析法计算指标权重，其中权重向量使用几何平均法生成。例如，某专家对4 个分指数之间的相对权重给出如下权重比较意见，如表2所示。

表2 层次分析法权重比较意见

根据此意见，相应的成对比较矩阵：

经计算，其CI=0.000444，对应的CR 为0.000397＜0.01，矩阵A 具有满意的一致性。相应的4 个分指数的权重分别是：0.327，0.164，0.175 和0.167。各分指数的权重计算方法相同。在针对所有专家的调查问卷进行了计算和一致性分析之后，根据各专家给出的比对矩阵计算得到的权重进行算术平均，保留3 位小数，得到各级分指数与指标的权重（表1）。

对所有专家给出的打分表进行一致性分析表明，所有的一致性指标均满足CR＜0.1 的一致性要求，上述权重设计在一致性上是合理的。根据上述表格（表2）所列权重，就可以依照前述计算方法进行归一化和加权平均计算，得到各级分指数和最终的美丽生态指数及其权重（表1）。

2.指标的无量纲化和归一化

对于每个指标，在被使用前都要做无量纲化处理，将其取值处理到[0，100]，从而避免量纲对计算造成的影响。为了使指标得分具有纵向可比性，本研究使用理想值法进行无量纲化处理。

假设区域i 的指标（a）的取值为Zai，那么，对于那些正指数（即取值越高越好的指数），其无量纲归一后的结果可以由下面公式计算得到：

式中sup（Xak）为理想值，sub（Xak）为最差值。类似地，对于那些取值越低越好的负指数，可以通过下面公式进行无量纲归一计算：

式中sub（Xak）为理想值，sup（Xak）为最差值。在美丽生态指数的计算过程中，所有无量纲化和归一化过程都使用上述公式（1）和（2）进行无量纲化处理，处理后的结果再参与分指数的计算。

3.分指数的计算

美丽生态指数的各方面评价指标（例如生态）都采用将归一化的指标加权平均的方式得到，其中指标的权重取层次分析法计算得到的权重值。各方面评价指标的计算方法可以用下面公式表示：

式中φa表示指标a 在方面评价指标b.c 中的权重，是一个位于（0，1）区间上的小数。Zai是区域i 的指标a经无量纲归一化处理后得到的结果，为区域i 在方面评价指标b.c 方面的得分。

4.美丽生态指数的计算

美丽生态指数的各分指数（生态、资源、环境和景观）都采用将各方面评价指标加权平均的方式得到。分指数的计算方法可以用下面公式表示：

式中φa.b表示指标a.b 在分指数a 中的权重，是一个位于（0，1）区间上的小数。Wa.bi是区域i 的方面指标a.b经无量纲归一化处理后得到的结果，Yai为其余i 分指数a 的值。

5.缺失数据的处理

在数据收集的过程中，某些区域的某些指标数据由于种种原因无法得到，这就要求对这些缺失数据给出一种合理的处理方法。针对不同性质的缺失指标，采用了不同的处理方法。对于那些由于各种原因而缺失的指标数据，采用的方法是在计算方面指标得分和分指数的时候将这些缺失数据予以跳过，并在加权平均时将这些缺失数据的权重按比例分配到其他未缺失数据之上。而对于那些因为各种原因在统计时被忽略的指标数据，将其归一化之后取0 进行计算。

四、计算结果及分析

（一）中国美丽生态指数计算及分析

本文基于美丽生态建设评估综合指标，对全国共31 个省、自治区、直辖市的美丽生态建设水平进行评价。图1是各省级行政区划美丽生态指数得分的分布情况。

根据计算结果，全国31 个省级单位美丽生态指数平均分40.385 分，标准差7.451。美丽生态指数总评排名前5 位的省级行政区分别是：西藏自治区（53.27）、四川省（52.73）、黑龙江省（52.48）、云南省（52.27）和浙江省（47.61），排名后5 位的分别是：宁夏回族自治区（22.64）、青海省（25.62）、天津市（31.34）、山西省（33.10）和新疆维吾尔自治区（33.68）。

从美丽生态指数分布图（图1）可以看出，我国的生态环境总体来讲呈现与地理位置明显相关的态势。美丽生态指数比较靠前的几个省级行政区集中在西南、东北和长江以南地区，而华北和西北则是美丽生态指数比较靠后的区域，这对把握我国总体的生态环境态势有一定的参考价值。

从分指标来看生态指标东南沿海地区得分较高，与其优越的地理环境有关。西北地区得分较低。资源指标东北地区和西南地区得分较高。环境指标西南地区得分较高。环境指标东北和中南地区得分较高。

图1 各省级行政区美丽生态指数分布图

（二）不同行政区域美丽生态指数分析

从不同行政区域来看，华北、华东、中南、东北、西南、西北六大区美丽生态指数及各个分指标如图2所示。

针对不同区域的美丽生态指数可以看出，西南地区的美丽生态指数得分最高（47.29 分），东北地区排名第二（45 分），中南地区排名第三（42.57分），而华东（40.62 分）华北（36.71 分）和西北（31.75 分）均接近或低于全国31 个省级行政区（不含香港特别行政区、澳门特别行政区和台湾省）的平均分，位列后三位。

从分指标来看，生态指标中南地区得分最高，西北地区得分最低，主要差异体现在森林覆盖率上。资源指标东北地区得分最高，华东地区得分最低，主要差异体现在人均农作物耕作面积和森林蓄积量上。环境指标西南地区得分最高，西北地区得分最低，差异主要体现在人均固体废弃物产生量和人均废气污染物排总放量上。景观指标西南地区得分最高，华东地区得分最低，差异主要体现在世界人与生物圈保护区数量上。

总体来看，我国的生态环境发展在地区上还很不均衡，尤其应该重视西北地区的生态环境保护。

图2 我国不同行政区域美丽生态指数及其分指数分布图

（三）中国美丽生态指数的历史时期分析

美丽生态指数体系不仅可以评价区域生态状况，还可以用来对比分析对我国不同历史时期在建设美丽生态方面的努力和成就。为此，我们针对新中国成立初期、改革开放初期、世纪之交和当前这4 个具有代表性的关键时间点，对美丽生态指数的指标体系进行少量调整，从多种可靠渠道获取数据并进行分析，得到我国这4个历史时期美丽生态指数纵向比较的结果。

针对上述4 个典型历史时期，本书从多种权威渠道获取了相关指标数据，数据来源主要有：中国政府网、国家统计局国家数据、国家林业局（2015）中国林业数据库等权威部门的门户网站，水利部水文局、国家林业局、国家统计局（1985）等权威部门发布的公报和年鉴，以及相关领域专家的专著和论文等。由于指标时效性比较强，或者缺乏早期的权威数据，能源资源储量指标和景观指标被取消并将其权重按比例分配到其他指标。

由于早期数据的不完整，为了能够获得权威、详细的数据，本研究将4 个历史时期分别定为4 个跨越数年的时间段：新中国成立初期的数据采用1949年至1952年的数据，改革开放初期数据采用1978年至1982年的数据，世界之交的数据采用2000年至2004年的数据，当前的数据采用2013年至2014年的数据。其中有部分特例：建国初期的自然保护区覆盖率由于1956年前未设立自然保护区而赋值为0，改革开放初期的人均水资源采用的是水利水电部水文局（1987）第一次全国水资源评价的结果，改革开放初期的人均废气（SO2）污染物排放量采用的是1985年首次公布的数据。使用相同的计算方法，计算了我国不同历史时期的美丽生态指数以及各项分指数，结果如表3所示。

表3 我国不同历史时期的美丽生态指数及各项分指数

针对我国不同历史时期的美丽生态指数以及各项分指数，绘出了我国不同历史时期美丽生态指数及其分指数趋势图（图3）。从趋势图中我们可以看出，以改革开放为转折点，美丽生态指数的发展趋势呈现先下降后上升的态势，这种趋势如实地反映了我国自新中国成立以来在环境保护与生态建设方面走过的弯路。随着改革开放的进一步深化、生态环境保护意识的日益提升，相信我国将在建设美丽生态的历史进程中取得更多丰硕的成果。

从美丽生态指数的3 个侧面来看，由于受到人口不断增长和经济不断发展等客观因素的影响，资源和环境方面的恢复相对缓慢，资源还有下降的趋势；而受益于生态环境保护意识的不断增强和国家在生态环境保护方面的大力投入，我国在生态环境方面已经逐步得到了恢复和改善。例如，当前我国的森林覆盖率为28.14%，远远高于新中国成立初期的8.6%。相信随着我国经济实力的进一步提升和生态环境保护意识的进一步增强，我国的美丽生态指数也一定能够得到进一步的恢复和提高。

图3 我国不同历史时期美丽生态指数及其分指数趋势图

五、小结与政策建议

（一）小结

美丽生态是美丽国家建设的核心要义，也是人民追求美好生活的基础。科学构建美丽生态评价指标体系，量化评估美丽生态建设水平，有利于判断出区域美丽生态建设的状态，有效指导美丽中国建设。本文从实证角度，针对区域生态建设，提出了美丽生态定量评价方法，建立了包括生态、资源、环境、景观等四个方面的美丽生态指数体系，分析国内各省级单位美丽生态建设进展，探讨有关区域美丽生态建设特征。

计算结果显示，中国的美丽生态建设现状有喜有忧，景观指数得分较高，而生态、资源、环境指数均表现较差，美丽生态指数略高于全球平均水平；西藏自治区美丽生态指数全国排名首位（53.27），大部分地区基本处于原生状态，是世界天然环境最好的地区之一；四川省、黑龙江省、云南省和浙江省分别排名第二至五位，而后五位分别是宁夏回族自治区、青海省、天津市、山西省和新疆维吾尔族自治区；西南地区的美丽生态指数得分最高（47.29），东北地区排名第二（45），中南地区排名第三（42.57），华东（40.62）华北（36.71）和西北（31.75）得分较低；新中国成立以来，以改革开放为转折点，美丽生态指数的发展趋势呈现先下降后上升的态势。

（二）政策建议

1.美丽生态建设总体战略布局

在参考《全国生态建设规划（2013-2020年）》、《全国主体功能区规划》、《全国生态环境建设规划（1998-2050年）》和各方面区划规划的基础上，针对当前的实际，结合今后中长期发展趋势，综合考虑，全国美丽生态建设总体布局为：“八区、十屏、二十五片、多点”（沈国舫，2015）。

“八区”，即东部平原区、东北黑土漫岗区、三北风沙综合防治区、南方山地丘陵区、长江上中游地区、黄河上中游地区、北方土石山区、青藏高原区。根据每一个区域的生态特点，有针对性地进行生态建设。例如黄河上中游地区土地和光热资源丰富，但气候干旱，植被稀疏；坡耕地面积大，农业种植结构单一，因而生态建设重点是加强原生植被保护，增加林草植被，控制水土流失和沙化扩展，合理调配水资源。长江上中游地区森林、山地草场、生物物种和水资源极为丰富，岩溶地区石漠化严重。所以生态建设重点是加强源头区和河流两岸防护林建设，提高林草植被质量，防控山洪地质灾害，强化生物多样性保护。

“十屏”指构建东部沿海防护林屏障、西部高原生态屏障、东北森林屏障、北方防风固沙屏障、长江流域生态屏障、珠江流域生态屏障、黄河流域生态屏障、中小河流及库区生态屏障、城市森林生态屏障、平原农区生态屏障等十大国土生态安全屏障，为生态文明建设提供安全保障。

“二十五片”即国家25 个重点生态功能区，作为美丽生态建设的重中之重。

多点包括国家公园（10 个），国家沙漠公园（33 个）,世界文化自然遗产（45 个），国家地质公园（218 个），国家级风景名胜区（225 个），国家级自然保护区（407 个），国家湿地公园（570 个），国家森林公园（764 个），国有林场（4855 个），共7000 多个。实际数量还将随着时间推移发生变化。

2.美丽生态建设主要任务

美丽生态是自然生态环境、生物与环境互动的生态系统和自然资源相互促进、相互制约而又相互和谐的状态。美丽生态建设的核心任务就是要建设稳定高效的生态系统、宜人宜居的生态环境和实现资源的节约高效利用，最终实现人与自然的和谐、环境友好和资源节约的美丽生态建设目标。

（1）建设稳定高效的生态系统

生态系统是在一定空间中栖居着的所有生物（生物群落）与其环境之间由于不断进行物质循环和能量流动过程而形成的统一整体。生态系统都具有维持稳定、持久，物种间协调共生的特点，即生态平衡。退化的生态系统是一种病态的系统状态，它是在社会发展过程中，受自然和人为因素影响下，导致整个生态系统的结构和功能发生与其原有的平衡状态相悖的改变。因此，保持生态系统稳定和平衡，就是要保持生物和非生物生态环境的稳定和平衡，具体而言，就是保护森林、草原、湿地、海洋等生态系统中的生物生存和稳定发展，保持生物多样性，使生产者、消费者和分解者的数量保持在和谐的状态。适度开发和利用生态系统中的生物，维护其循环再生的水平。适度开发、保护性利用生态系统中的非生物生态环境因子，避免破坏或污染生物生存和发展的生态环境。充分发挥生态建设在生态文明建设中的主体功能，以保护建设山水林田湖草和城市等生态系统，提高生物多样性为核心，依托和建设重点生态工程，以防范和减轻自然灾害为重点，加快实施国土生态安全战略。

（2）保持宜人宜居的生态环境

宜人宜居的生态环境就是生态系统多样稳定高效、生态环境优美，适合人们生产生活和长期居住的地域。宜人宜居生态环境是一个由自然物质生态环境和社会人文生态环境构成的复杂巨系统。其中自然物质生态环境包括设施生态环境、自然生态环境和人工生态环境3 个子系统，其社会人文生态环境包括经济生态环境、社会生态环境和文化生态环境3 个子系统。各子系统有机结合、协调发展，融合形成健康、优美、和谐的人居生态环境。其中，自然生态环境是宜人宜居生态环境的基础和主要标志，它包括洁净的空气、清洁的河流和水源、生产力高效的土地资源、高覆盖率的森林或植被、富有魅力的景观和适宜的气候条件等。但自第二次世界大战以来，工业化、城市化和现代化在世界各国的扩展和推进，世界相继出现“温室效应”、大气臭氧层破坏、酸雨、土壤侵蚀、森林锐减、陆地沙漠化、淡水资源污染和短缺、生物多样性锐减等全球性生态环境问题，人类生存发展和居住面临着巨大挑战。针对这些问题，要改革生态建设体制机制，控制污染物排放总量，努力改善生态环境质量，积极探索代价小、效益好、排放低、可持续的生态建设体制机制，加快建设资源节约型、环境友好型和生态安全型社会。

（3）推动资源持续再生节约

世界工业化，化石能源功不可没，如天然气、石油、煤炭与核裂变能的广泛应用。但这一经济资源将在21世纪上半叶接近枯竭。研究表明：天然气储备估计在1318-15290 亿m3，年开采量维持在23 亿m3，将在57-65年内枯竭； 通过对石油储量的综合估算，石油储量大约在2050年左右宣告枯竭；1995年煤炭开采量为33 亿吨，可以供应169年；铀的年开采量为每年6 万吨，可维持到21 世纪30年代中期。化石能源日益消耗和减少必将导致生产原料的中断，全球化的今天，经济危机和多方矛盾必然加剧，市场经济必然受此危机影响。我国自改革开放以来，能源资源需求激增，1993年中国成为石油净进口国，2012年中国原油进口量约为2.71 亿吨，同比增长6.8%，2009年，中国由煤炭净出口国转变成煤炭净进口国，进口量居世界第一，天然气也开始大量进口。应对这些危机无外乎两个方面：一是节约和高效使用自然资源，延长化石能源的使用时间，为寻找替代能源换取时间；二是大力开发利用可再生能源，逐步取代不可再生能源。因此，节约高效使用资源和发展可再生资源是应对当今能源资源问题的必然选择。