基于灰色预测模型的土地生态安全评价
周 荣，刘 鹏
（安徽理工大学 经济与管理学院，安徽 淮南 232001）
摘 要： 以PSR模型建立土地生态安全评价指标体系，采用熵权法定权重，运用综合评价模型评估安全等级；构建灰色预测模型测算土地生态安全指数。以湖北省为例，评价其2013—2017年土地生态安全状况，预测其2018—2022年土地生态安全状况。结论表明2013—2017年综合指数由下降转为上升趋势；预测2018—2022年湖北省安全指数呈上升趋势，达到Ⅳ级。基于分析，提出大力加强环境监管和城乡环境整治工作、强化生态环境保护、构建节约型社会等建议来改善湖北省土地生态安全状况。
关键词： 熵权法；土地生态安全；P S R；灰色预测；湖北省
随着人类社会现代化进程的加快和经济的高速发展，人类与土地的矛盾日益严重。一方面，人类对土地的需求比以往不论是在数量上，还是质量上，均有较大的提升；另一方面，当人类在进行土地资源开发利用时，经常会忽视土地开发造成的生态环境破坏、生物多样性减少和土地生态系统功能缺失等现象，在某些过度开发土地资源的区域，人类对土地的利用程度已经远远超出了当地的土地生态承载力。为了解决逐渐加重的土地生态问题，要对土地生态安全评价进行更深一步的研究。
1 文献综述
卡尔曼诺夫和费里耶夫[1]最先提出土地生态安全概念，根据农业需求、气候、土壤和其他自然条件等因素制定了评价体系。为了应对土地生态安全的研究，国内学者提出了各种研究方法。张凤太等[2]以重庆市为例，运用DPSIR概念、灰色关联模型和物元分析法依次建立评价指标体系、赋权及等级评价。裴婷婷等[3]以资源枯竭型的白银市为例，采用PSR、AHP建立评价指标体系，特尔斐法和熵权法测算权重，最后按照指数划分该市土地生态的安全等级。杨春红等[4]以汕头市的经济发展特点为基础，结合PSR、主成分分析法建立该市土地安全指标体系并确定权重，采取综合指数法对其评价。黄海等[5]采取生态足迹法计算了合川区的各指标指数，并讨论了相关土地安全问题，验证了土地生态压力指数含义及算法。为了避免综合指数评价的弊端，黄辉玲等[6]以河北省为例，采取AHP建立土地指标评价体系，并用物元分析法建造综合评判模型。鉴于之前学者的研究，本研究以湖北省为研究区，不仅运用PSR模型建立土地生态安全评价指标体系，利用熵权法确定指标权重，还运用灰色预测模型测算2018—2022年土地生态安全指数，旨在为区域土地生态安全调控提供决策信息[7]。
2 研究方法
2.1 熵权法
根据信息基础理论的基本解释，信息是系统秩序的度量，熵是系统中断程度的度量；如果熵越大，指标显示的信息量越多，综合评价中的效果越明显，权重越高，因此信息熵不仅能计算每个指标的权重，而且能够为综合评价给出一些参考价值。
计算步骤如下：
（1）依照每个年度评价指标建立判断矩阵。
（2） 将a结果进行处理，获取归一化判断矩阵。
通过评定病灶的面积和测出病灶及其周围组织的应变率可以半定量的分辨出结点硬度过大的地方是弹性超声成像找到甲状腺恶性结节的主要方法。从本次实验结果得出，通过弹性超声成像判别到的甲状腺良恶性结节的准确度为88.7%，比二维超声及多普勒的78.0%高出了百分之十几。
（3）根据熵的定义，确定评价指标的熵。
（4） 定义熵权。定义了第n个指标的熵后，可得到第n个指标的熵权。
1.2方法手术采用宫腔镜。在月经结束后4~7 d内进行手术,术前常规检查,然后进行妇科检查,根据诊断进行手术。盆腔粘连:膜性粘连、纤维肌性粘连可在宫腔镜下分离或用手术剪除。
（5）计算系统的权重值。
2.2 灰色预测模型
在灰色预测模型体系中，由邓聚龙构建的GM（1，1）模型是当前应用最广泛、最具影响力的单系列灰色预测模型之一[8]。本研究采用灰色系统预测最常用的GM（1，1）模型来预测湖北省2018—2022年土地生态安全状况。GM（1，1）灰色预测的步骤如下：
式中：Pij'为进行标准化数据处理后的指标值；Pij代表第i个年份第j项评价指标的原始数值；min{Pj}与max{Pj}分别表示所有年份中第j项评价指标的最小值、最大值[11]。
对数据作重点处理，检验GM（1，1）建模的可行性。
设原始数据列为x(0)=（x(0)（1），x(0)（2），…，x(0)（n）），计算数列的级比：
若数列级比在
区间内，x(0)能建立GM（1，1）预测分析；反之，对数据执行适当的转换处理：
（2）合适的移动媒介精准传播。借助腾讯视频、今日头条、网易、航班管家、高铁管家等Hero APP和优质APP选择最佳媒体投放组合，以及hdtDXP程序化广告营销平台向消费者精准投放主题广告，实现有效宣传[5]。
取c使数据列的级比都放在允许覆盖内。
本文提出了一种基于单步统计特征进行速度识别方法。此方法首先利用固定在脚部的IMU获取人员在跑步机上以1.5 m/s～4 m/s的不同的速度运动的惯性传感数据,其次采用峰值检测的方法对采集到的大量惯性传感数据进行单步数据单元划分,然后从每个单步数据单元中提取指定的65维统计特征,最后采用机器学习分类算法对每种速度的特征进行学习,使用训练获得的模型识别不同的单步惯性传感数据所对应的速度。
不妨设x(0)=（x(0)（1），x(0)（2），…，x(0)（n））满足上面的要求，以它为数据列建立GM（1，1）模型：
一般来说，一个人的好奇心越重，生命力也就越强。年轻人精力充沛，所以对各种事情才格外好奇，对外部世界有极大的新奇感，这都是自然的。还有许多人担心自己被时代抛在后面，没法与大家对话，总想知道更多的事情。不要封闭自己，这是我们被一再告诫的。
利用回归分析算得a、b的估值，那么对应的白化模型：
解为：
于是得到预测值：
得到相应的预测值：
（k），k=1，2，…，n-1。
据作者篇末自署，这篇序文撰于绍兴二十六年(1156)，其时朱熹(1130-1200)才27岁。值得注意的是，在这一段文字中，朱熹两次提到了“玩”：“奇古可玩”“披筐箧卷舒把玩”。他的玩法自有特点，就是将石刻拓本视同书卷，“卷书把玩”。最后一句提到的“其近世刻石本制小者，或为横卷若书帙”，也是从形制角度，将刻石拓本视同书帙。总之，朱熹受其父癖爱金石收藏的影响，很早就养成了对于金石学的兴趣，但他对金石拓本的玩赏和理解着重于文献与文本，显然与欧阳修、赵明诚等前贤不同。
2.2.3 检验预测值
逆变器潮流计算节点类型等效及鲁棒下垂节点的潮流计算//肖凡,张昌华,段雪,陈昕,陈树恒,刘群英//(10):75
进行残差检验，计算相对残差
如果对所有的
则认为到达较高的要求；否则，若对所有的则认为达到一般要求。
3 湖北省土地生态安全综合评价
3.1 研究区概况
湖北省属于长江流域，也是中部地区的重要省份，地形大部分受三座山脉（东、西、北三面）环绕，总面积18.59万km2。中部地区是低地，南部是略微不完整的盆地。在该省的总面积中，山地占56%，平原湖泊和沼泽占20%，丘陵地区占24%，东西740余千米，南北470余千米[9]。
3.2 指标体系
本研究以国民经济和社会发展统计公报、《中国统计年鉴》及《湖北统计年鉴》[10]为数据来源，选取湖北省2013—2017年的基础数据进行研究。根据统计年鉴，对获取的数据以指标为要求加工处理后再进行分析。本研究选取湖北省为研究对象，充分运用熵权和灰色预测统计方法来进行数据处理分析。
表1 土地生态安全评价指标体系
3.3 数据来源
按照选取指标数据的可用性及合理性的标准，将PSR模型与湖北省土地生态安全特征相结合，在现有研究成果的前提上建立了相关评价指标体系，选取26项指标进行分析及评价。具体指标见表1。
3.4 熵权法确定权重
3.4.1 数据标准化
对于纯粹人工智能创作而言，人工智能软件的设计者由于并不对创作结果的表达进行预设，因此除非明知自己提供的软件算法存在缺陷可能造成版权侵权，否则不承担计算结果版权侵权责任。即便明知自己所提供软件的计算结果可能侵犯版权，也仅承担帮助侵权或间接侵权责任。
(3)降低了施工成本。由于工期的缩短和劳动效率的提高，不存在机械停滞、人员窝工、材料积压占用资金等问题，使得各种资源得到了充分合理利用，发挥了最佳效能，从而降低了施工成本。
2.2.1 数据的检验与处理
3.4.2 指标权重赋值
本研究构建的湖北省土地生态安全综合评价体系具有多层次和多因素的特点，用多种指标进行综合评价的一种系统。本研究运用熵权法赋权其指标是为了减少过多的主观成分。具体步骤如下：
2.2.2 建立 GM（1，1）模型
（1） 计算标准化后第i年第j项指标的比重
（2） 计算指标信息熵
运用残差检验的原理，得到模型检验结果如表5所示，分析出湖北省2013—2017年预测值和实际值的相对残差，说明模型精度能够满足预测要求，可以用来预测湖北省未来5年土地生态安全综合指数[13]。
（4） 计算指标权重
式中：
为评价年数，计算得到的评价指标体系各指标层及准则层权重值见表2。
表2 湖北省2013—2017年土地生态安全评价体系的指标权重
3.4.3 综合评价模型
土地生态安全的指标分为正向指标和负向指标，正向指标表示该指标增大会使土地生态朝安全的方向发展，负向指标的增大将使土地生态朝威胁的方向发展。因为土地生态安全评价指标体里的指标单位不一致，需要无量纲标准化处理，保证指标值介于 [0，1]之间，达到可比性的要求。标准化计算公式如下：
各子系统中的指标都从不同视角反映湖北省土地生态安全的程度，所以在确定各评价指标的权重之后，运用各子指标加权求和来计算土地生态安全综合评价指数，综合评价模型计算公式如下：
式中：土地生态安全的综合得分用Q表示；第i年第j个指标标准化后的数值用Pij表示；第j个指标的权重用wj表示。
本研究运用综合评价模型对湖北省土地生态安全体系进行计算，得出2013—2017年湖北省土地生态安全评价综合指数，结果如表3所示：
表3 湖北省土地生态安全评价综合指数
4 湖北省土地生态安全评价结果分析和预测
4.1 结果分析
借鉴国内外相关研究成果，按照目前湖北省生态建设的要求，设置湖北省土地生态安全等级表。安全度越高，数值越大；反之则数值越小。具体如表4所示。
表4 区域土地生态安全等级划分
以区域土地生态安全等级划分为标准，从2013—2017年湖北省土地生态安全评价综合指数可以发现，湖北省的土地生态安全整体上是从极不安全的水平提升到一般安全水平。总的来说，湖北省的土地生态系统发展状态良好，土地生态安全水平逐年提高。研究期间湖北省的土地生态安全指数介于0～0.6之间，土地生态环境在此期间发生的变化较大，在Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级之间波动。其中，2013—2015年土地生态安全综合指数呈现波动下降的态势，从2013年的0.201 2下降到2015年的0.136 9。由2013年的Ⅱ级（较不安全） 下降到Ⅰ级（极不安全）。在2014—2015年内一直维持Ⅰ级，土地生态安全综合指数只是发生微小变化。2015—2017年，湖北省土地生态安全综合指数由0.136 9上升到0.467 2。从2015年的Ⅰ级（极不安全） 上升到2016年的Ⅱ级（较不安全），土地生态环境在逐步受到重视，有改善趋势。由于各级政府对土地生态环境的重视，对土地生态环境方面的建设持续增加，社会响应指数也每年递增，湖北省的土地生态安全状况不断改善，最终在2017年达到了0.467 2，处于一般安全状态。湖北省土地生态安全综合指数的提高表明湖北省在打造生态宜居城市等举措取得了一定成效[12]。
企业融资是企业通过市场机制配置资本资源的过程，是企业获取经营投资的主要途径。融资方式的划分，从资本来源角度包括内部融资(主要依靠自有资产)和外部融资(主要通过外部途径获取)；从融资渠道包括银行贷款、直接融资、小额公司贷款、民间借贷、典当融资等。考虑到小微企业的发展阶段和自身资本实力，大都以外源性融资为扩大再生产主要资本来源。而小微企业自身经营规模小、可抵押资产少、品牌知名度低、企业软实力弱等天然缺陷与融资市场获取资本的要求和条件完全背离，这一现实决定了其融资能力和渠道的缺陷。因此，小微企业“融资困境”是指因能力和渠道欠缺导致融资难度远远高于其他企业的现象和问题。
4.2 GM（1，1）预测
为展示湖北省土地生态安全未来发展状况，本研究以GM（1，1）预测模型为基础，通过灰色系统理论建模预测2018—2022年湖北省土地生态安全综合情况。
以2013—2017年湖北省土地生态安全综合指数为原始数据，构建原始序列x(0)=（x(0)（1），x(0)（2），…，x(0)（5））=（0.201 2，0.137 6，0.467 2）。依照GM（1，1）模型建立原理，以2013—2017年湖北省土地生态安全数据为样本，使用灰色系统理论建模软件进行模型的创立。模型建立分析可得预测的公式为x(0)（k+1）=0.281 2e0.049k-1.896 6。根据预测公式可还原计算出2013—2017年湖北省土地生态安全的预测值。
（3） 计算信息熵冗余度
管,将输卵管轻轻挤压,然后将患者妊娠物通过输卵管伞端挤出,该手术方式主要适用于位于输卵管伞端的妊娠囊位,但是在临床中,部分患者由于残留而造成手术失败情况发生。
表 5 GM（1，1）模型残差检验
根据上述公式可以计算出2018—2022年土地生态安全综合评价指数分别为0.488 6，0.535 6，0.601 8，0.653 7，0.701 5。运用 GM（1，1）模型来预测未来5年湖北省土地生态安全状况，研究结果显示：2018—2022年湖北省土地生态安全将出现稳步上升的态势，安全等级从一般安全逐渐转化为安全状态[14]。
5 结论与建议
5.1 结论
运用熵权法来综合评价2013—2017年湖北省土地生态安全，从综合指数可以得出，湖北省的土地生态安全大体上是从极不安全的水平提升到一般安全水平。其中，社会响应对生态环境的恢复起主要作用。运用灰色系统理论建模软件分析预测湖北省未来5年的土地生态安全，未来5年逐步上升，为外界提供了一个利好的信号。
5.2 建议
通过对2013—2017年湖北省土地生态安全的实证研究分析，基于湖北省的整体发展和各区域的发展，笔者从营造良好的土地生态环境角度出发提出了如下对策：
5.2.1 大力加强环境监管
牢记科学发展观，建立正确的政绩观，将环境保护放在首要位置，加强落实部门问责制度。实施专项整治行动，依法认真查处环境违法行为，完善联席会议制度和案件移交制度，加强部门之间合作和监督，时刻保持严查严打高压状态。
因此，面对未来发展，无论是传统大型企业还是新型中小型企业，都需要一次企业价值理念的调整，由小到大、由上至下建立起稳固的品牌价值意识。
5.2.2 加强城乡环境的整治功能工作
深层次地开展环境治理与保护，完善环境基础配套设施的建设，优化企业环境，依靠专项资金防治污染，提升环保投入比重，创造多元化的投资结构；要符合科学发展观的需要，必须转变经济发展观，注重产业结构调整，优化城乡发展环境，严格执法，促进工业污染防治和城乡环境保护。
5.2.3 强化生态环境保护
3、提高森林火灾应急预案的完整性和灵活性。相关政府部门应加强对森林资源的监管力度，提高森林资源监督管理工作的全面性和高效性，实现森林资源监督管理工作流程的统一化和规范化，提升森里火灾应急预案的准确话和快速化，提前准备好可能需要的各种森林火灾灭火设备，将森林火灾发生几率以及森林火灾造成的损失控制在最低范围之内。提高森林防火管理工作的标准和要求，正视当前森林火灾管理过程中出现的各种问题，并采取临时性和根本性的措施来解决这些问题，提高森林防火运行体系的系统化和完整化。
从自然、社会和经济的角度出发，努力提高人类生态环境质量，以生态系统虚拟圈为基础，实现现代经济社会发展，将土壤侵蚀管理与产业结构调整相结合，全力发展绿色产业，打造生态建设科技示范区，加快生态建设。有效缓解经济发展和环境保护的矛盾。
5.2.4 构建节约型社会
在当今日益受限的资源和环境中，将建设节约型社会与构建和谐社会相结合，强化民众大局意识，进一步认识建设节约型社会不仅是克服当前各地的“水荒”“电荒”等的应急反应，也是建设和谐社会的需要；坚持节约和开发资源同等重要的原则，把节约放在第一位，加快资源节约型产品与产业的开发，推进社会经济发展的良性循环。
参考文献
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[3]裴婷婷，陈英，赵亚南，等.基于P-S-R模型的白银市土地生态安全评价[J].中国农学通报，2014，30（2）：215-221.
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[5]黄海，刘长城，陈春.基于生态足迹的土地生态安全评价研究[J].水土保持研究，2013，20（1）：193-196+201.
[6]黄辉玲，罗文斌，吴次芳，等.基于物元分析的土地生态安全评价[J].农业工程学报，2010，26（3）：316-322.
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[10]《湖北统计年鉴-2017》编委会和编辑工作人员.湖北统计年鉴—2017[M].北京：中国统计出版社，2017.
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Evaluation of Land Ecological Security based on Gray Prediction Model
Zhou Rong,Liu Peng
（College of Economics and Management,Anhui University of Science and Technology,Huainan Anhui 232001,China）
Abstract： PSR model was used to establish land ecological security evaluation index system,the entropy weight method was adopted to determine the weight,and comprehensive evaluation model was used to evaluate land ecological security grade.A gray prediction model was built to calculate the land ecological security index.Taking Hubei Province as an example to evaluate its land ecological security status from 2013 to 2017,and predict its land ecological security status from 2018 to 2022.Conclusions were as follows:from 2013 to 2017,the composite index changed from a decline to an upward trend;Prediction of Hubei Province from 2018 to 2022 safety index was on the rise,got toⅣlevel.Based on the empirical analysis,the article put forward some suggestions to improve the land ecological security in Hubei Province,such as strengthening environmental supervision,urban and rural environmental improvement,strengthening ecological environmental protection,and building a conservation-oriented society.
Key words： entropy weight method,land ecological security,PSR,grey prediction,Hubei Province
中图分类号： X826
文献标识码： A
文章编号： 1008-813X（2019）04-0036-05
10.13358/j.issn.1008-813x.2019.0530.03
收稿日期： 2019-05-30
基金项目： 安徽省教育厅人文社会科学重大项目《资源型城市科技创新驱动产业转型研究》（A2014050）
作者简介： 周荣（1992-），女，湖北宜昌人，安徽理工大学管理科学与工程专业硕士研究生在读，主要从事产业经济、生态安全的研究。
（编辑：周利海）