第八章 生态评价

第8章城市生态评价第一节生态评价的内容

系统辨识行为模拟趋势性预测对策性预测

第二节生态评价的指标体系社会、经济、环境指标体系人口、资源、环境、社会、经济指标体系生态系统发展指标体系其他指标体系第三节生态评价的常用方法因子综合法多层次分析法模糊评价法第8章城市生态评价第四节生态系统健康评价生态系统健康基本概念生态系统健康评价指标案例分析

第五节生态承载力分析生态足迹法生态足迹计算模型生态承载力计算模型案例分析第一节生态评价的内容

一、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。案例：高林进行城市生态系统辨识的指标体系一、生态评价的的内容

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。主导的利导因子和限制因子。关键的正、负反馈环节及过程。重要的风险与机会。案例分析—天津城市生态系统辨识理论海岸带、交通、技术和地理区位

限制因子

水资源短缺，投资、体制不合理

正反馈

市内工业-污染、人口密度-生活质量负反馈

人口-城市建设、教育-生产关系

风险

水污染、区域生态系统退化

机会

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

利导因子

第一节生态评价的的内容二、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。

城市生态系统行为模拟主要环节土地利用与住房问题资金流动、产业链人口增长、城市化过程旧城改造、绿地系统规划中只需考虑系统的关键组分第一节生态评价的的内容三、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。如趋势外推法、投入/产出、回归预测、类推灰色预测等。

第一节生态评价的的内容四、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。可采用情景模拟的方法第二节生态评价的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。第二节生态评价的指标体系一．社会、经济、环境指标体系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，并分别赋予不同的权重，从而对系统做出综合评价。二、生态评价的指标体系二．人口、资源、环境、社会、经济指标体系由人口、资源、环境、社会、经济五个方面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

二、生态评价的指标体系三．生态系统发展指标体系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。城市可持续发展综合指标

二、生态评价的指标体系四．其他指标体系王如松、赵景柱等在大丰县生态评价中采用的指标体系。F=f(E,B,M)

F——系统功能状态或发展水平；E——经济效益；B——社会效益目标接近度；M——系统发展健康与成熟度。四．其他指标体系E=f(m,e，i，p,c)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。四．其他指标体系B=f(g,s,n)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。四．其他指标体系M=f(r,h,v)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。第三节城市生态评价方法（一）因子综合法（二）多层次分析（三）模糊评价法（一）因子综合法1给出各个参评因子的具体指标值3按评价标准划分不同的评价等级2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（一）因子综合法Icp——综合指数值；n——参评因子的类数；wj——某大类因子的权重；Lpj——某类因子（指标）的具体值。Lpj（一）因子综合法根据计算结果，参照评价标准，即可得到评价结果。k——评价次级因子数量；wi——次级单因子权重；Di——次级单因子具体值与标准值比。指标取值越大越好。（一）因子综合法此指标以环境污染为例，指标取值越小越好。（一）因子综合法加权求和法具有补偿性，个别指标下降会因其它指标上升而使总和不变；仅适用于同一类型指标评价，如环境指标。

连乘法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。连乘法相对于Icb的权重。连乘法应用举例王如松、赵景柱等在大丰县生态评价中采用的指标体系。F=f(E,B,M)

F——系统功能状态或发展水平；IcbE——经济效益；B——社会效益目标接近度；M——系统发展健康与成熟度。Ibi（二）层次分析法将一个复杂的多目标决策问题作为一个系统

１将目标分解为多个目标或准则，进而分解为多指标（或准则、约束）的若干层次

２通过定性指标模糊量化方法算出层次单排序（权数）和总排序

３以作为多目标（多指标）、多方案优化决策的系统方法4美国运筹学家匹茨堡大学教授萨蒂于20世纪70年代初提出应用网络系统理论和多目标综合评价方法，提出的一种层次权重决策分析方法。最初应用：为美国国防部研究"根据各个工业部门对国家福利的贡献大小而进行电力分配"课题。层次分析法简介AHP（AnalyticHierarchyProcess），定性与定量相结合，通过系统规划和评价将复杂现象和决策思维过程系统化、数量化、模型化。（二）层次分析法（多层次权重分析法）基本原理假设有n个物体A1，A2，…，An，它们的重量分别记为W1，W2，…，Wn。(密度一致，体积可测)将每个物体的重量两两进行比较。基本原理

若以矩阵来表示各物体的相互重量关系，即A称为判断矩阵，若取重量向量

W=〔W1，W2，…，Wn〕T，则有

AW=n·W，其中W是A的特征向量，当A具有完全一致性时，n是A的唯一非零的也是最大的特征根，W是n对应的特征向量。基本原理—上述事例的启示在复杂的决策问题研究中，对于一些无法度量的因素，引入合理的度量标度构造判断矩阵度量各因素之间的相对重要性从而为有关决策提供依据。上述思路就是AHP决策分析方法的基本原理。层次分析法基本步骤

建立层次结构模型1构造判断矩阵2层次单排序及其一致性检验3层次总排序及一致性检验4各层次决策分析5案例：沈阳市生态环境质量评价研究层次分析法基本步骤建立层次结构模型1决策问题按总目标、各层子目标、评价准则直至具体的措施层的顺序分解为不同的层次结构

SASA-RSA-subRSA-M准则层目标层指标层指标层沈阳市生态环境系统质量SA案例准则层目标层指标层沈阳市生态环境系统质量SA案例环保投资占GDP比重P13指标层准则层目标层沈阳市生态环境系统质量SA案例工业固体废物综合处理率P7经济系统C2人均国民生产总值P9第二三产业占国内生产总值比重P10单位GDP水耗P11单位GDP能耗P12环保投资占GDP比重P13指标层指标层准则层目标层指标层指标层沈阳市生态环境系统质量SA案例社会系统C3人口自然增长率P14交通线网密度P15人均居住面积P16千人拥有商业网点数P17千人拥有医生数P18登记失业率P19层次分析法基本步骤构造判断矩阵2判断矩阵表示针对上一层次的某元素，评定本层次中与它有关的各元素之间相对重要性的状况。对该层元素两两进行逐对比较，按照规定的标度方法定量化，写出数值判断矩阵。bij表示对于Ak而言，元素Bi对Bj的相对重要性的判断值。构造判断矩阵2构造判断矩阵2判断矩阵具有如下特征:（i，j=1,2,…，n）构造判断矩阵2判断矩阵的数值是根据数据资料、专家意见和分析者的认识，加以平横后给出的。构造判断矩阵2指标层沈阳市生态环境系统质量A准则层目标层指标层案例SA-C层判断矩阵判断矩阵是综合多位专家调查问卷的结果及作者的认识，加以平衡后给出的。C1C2C3C1C2C3SAC1-P层判断矩阵判断矩阵中的pij是综合多位专家调查问卷的结果及作者的认识,加以平衡后给出的。C2-P层判断矩阵C3-P层判断矩阵层次单排序及其一致性检验3用求解判断矩阵特征向量的办法，求得每一层次的各元素对上一层次某元素的优先权重

层次单排序的目的是对于上层次中的某元素而言，确定本层次与之有联系的各元素的重要性权重值。层次单排序的任务可归结为：计算判断矩阵的特征向量和最大特征根。BW=λmaxWW是判断矩阵B的特征向量，λmax是B的最大特征根，W的分量Wi就是对应元素单排序的权重值。指标层沈阳市生态环境系统SA准则层目标层指标层SA-C层判断矩阵及权重值C1C2C3C1C2C3与目标A有关联的准则层元素的重要性权重值SAC1-P层判断矩阵及权重值与上层元素C1有联系的本层各元素的重要性权重值C2-P层判断矩阵及权重值与上层元素C2有联系的本层元素的重要性权重值与上层元素C3有联系的本层元素的重要性权重值C3-P层判断矩阵及权重值则称判断矩阵具有完全一致性，此时最大特征根λmax=n。衡量判断矩阵质量的标准?如果判断矩阵满足如下关系:矩阵中的判断是否具有一致性。很难要求每个判断矩阵都有完全的一致性?判断矩阵的一致性检验CI=0时，判断矩阵具有完全一致性，CI越大，判断矩阵的一致性就越差。CI为一致性指标对于2阶以上的判断矩阵，引入平均随机一致性指标RI(RandomIndex)。CI与同阶的RI之比，称为随机一致性比例—CR。判断矩阵的一致性检验判断矩阵的随机一致性比例，CR=CI/RI＜0.10时，认为判断矩阵具有令人满意的一致性；CR≥0.10时，就需要调整判断矩阵。层次分析法基本步骤层次总排序及一致性检验4利用同一层次中针对上层各要素的所有层次单排序的结果，就可以计算针对上一层次而言的本层次所有元素的重要性权重值。层次总排序需要由上到下逐层进行。对于最高层，其层次单排序也就是总排序。若上一层次所有元素A1，A2，…，Am的层次总排序已经完成，得到的权重值分别为a1，a2，…am；与Aj对应的本层次元素B1，B2，…，Bn的层次单排序结果为〔b1j，b2j，…，bnj〕T（当Bi与Aj无联系时，bij=0）；层次总排序案例层次总排序及权重值层次总排序案例层次总排序及权重值层次总排序的一致性检验层次总排序的随机一致性比例为:案例：层次总排序的CR值为0.084,小于0.1,具有满意的一致性。各层次决策分析5沈阳市生态环境指标权重多层次分析

其他案例层次分析法在镇江市城市生态环境质量评价中的应镇江城市生态环境指标权重层次分析法在镇江市城市生态环境质量评价中的应（三）模糊综合评判方法

——概述什么是模糊评价？模糊综合评判方法？以模糊推理为主定性与定量相结合精确与非精确相统一主要处理难以用精确数学方法描述的复杂系统问题。在地理学中的应用资源与环境条件评价生态评价区域可持续发展评价多层次模糊评价法基本步骤与案例

—农业生态经济系统功能综合评价农业生态经济系统特点多要素的复杂系统；具有“模糊性”特征；系统功能具有“多属性”特点。多层次模糊评价法（1）评价要素指标体系的设置。多层次模糊评价法基本步骤与案例

—农业生态经济系统功能综合评价（1）评价要素指标体系的设置。评价要素集合为：其中，各单要素子集Ui（i=1，2，3）分别为多层次模糊评价法基本步骤与案例

—农业生态经济系统功能综合评价（2）评语集合的确定。根据评价决策的实际需要，将评判等级标准分为“好”、“较好”、“一般”、“较差”和“差”五个等级。评语集合为：多层次模糊评价法基本步骤与案例

—农业生态经济系统功能综合评价（3）评价要素权重子集的确定。为了衡量本层各指标对上层指标的相对重要性，需要确定评价指标的权重系数。主要方法：主观经验判断法；专家征询法；评判专家小组集体讨论投票表决法；层次分析法。为保证权重系数客观性、科学性，可综合各类方法。（3）评价要素权重子集的确定。各子集权重（一级权重）为各子集中Ui（i=1，2，3）诸要素的权重（二级权重）分别为（4）评判的实施根据对评判对象的各种实际调查访问材料、试验与研究数据，采用模糊数学与精确数学方法对各个评价指标进行定量估算然后由评判专家小组的每一个成员根据已确定的评价等级标准依次对各个指标进行评价。（4）评判的实施

—各子集Ui（i=1，2，3）的评价决策矩阵Ri（i=1，2，3）将评判的模糊性转化为精确定量U11—U15对应等级“好”的人数比例（4）评判的实施—各子集Ui（i=1，2，3）的评价决策矩阵Ri（i=1，2，3）评判小组中同意“U11劳动生产率”为较好等级的人数比例将评判的模糊性转化为精确定量评判小组中同意“U13土地产出率”为较差等级的人数比例评判小组中同意某一等级的人数比例U11—U15对应等级“好”的人数比例（4）评判的实施

—各子集Ui（i=1，2，3）的评价决策矩阵Ri（i=1，2，3）评判小组中同意“系统稳定性”为等级“好”的人数比例评判小组中同意“自然灾害发生率”为等级“一般”的人数比例（4）评判的实施

—各子集Ui（i=1，2，3）的评价决策矩阵Ri（i=1，2，3）评判小组中同意“农产品商品率”为等级“好”的人数比例评判小组中同意“农村人均纯收入”为等级“一般”的人数比例（4）评判的实施然后由各单要素的权重系数向量和评价决策矩阵Ri，经过合成运算可得：基于单要素模糊综合评判结果，可以得到U中各子集的综合评价决策矩阵（4）评判的实施最后再由U的各子集的权重系数向量和综合评价决策矩阵R，经过合成运算，即得出对农业生态经济系统功能的模糊综合评价结果（5）评价实例计算对于某农业生态经济系统，经评判专家小组测评结果，分别得各子集Ui（i=1，2，3）中诸要素的评价决策矩阵（5）评价实例计算（5）评价实例计算采用主观经验判断法和专家征询法相结合的方法，可得权重矩阵（5）评价实例计算。采用普通矩阵乘法，经过合成运算，得各子集Ui（i=1，2，3）的综合评判结果分别为（5）评价实例计算。U中各子集的综合评价决策矩阵为（5）评价实例计算该农业生态经济系统功能模糊综合评价结果为该农业生态经济系统功能较好。归一化得第四节生态系统健康评价生态系统健康基本概念健康的生态系统应具有的特征不存在失调症状具有良好的恢复能力和自我维持能力对邻近的其他生态系统不构成危害；对社会经济的发展和人类的健康有支持推动作用生态失调：土地退化逆行演替海洋赤潮……弹性恢复力平衡能力组织结构多样性新陈代谢旺盛……第四节生态系统健康评价测定生态系统健康的四个要素系统恢复力平衡能力组织（多样性）活力（新陈代谢）二、生态系统健康评价指标生态系统健康评价方法、目的及指标二、生态系统健康评价指标生态系统健康评价方法、目的及指标自然生态系统生产能力（功能，GPP,NPP等）自然结构（森林覆盖率等）恢复力-缓冲性（环境废物处理指数等）服务功能维持（环境质量状况等）……经济活力（生产力……）经济结构（产业结构……）持续力（物质循环利用率……）……社会结构（各区人口密度……）恢复力-