基于PSR模型的土地生态安全评价与预测

赵 军^*，戚晓明，汪艳芳

(蚌埠学院 机械与车辆工程学院，安徽 蚌埠 233030)

摘 要： 基于PSR框架构建了连云港市土地生态安全评价体系，对连云港市2000-2016年土地生态安全进行评价分析，采用GM(1,1)模型对连云港市2017-2021年的土地生态安全状况进行预测。研究显示，2000-2016年连云港市的土地生态压力指数总体呈下降趋势，状态指数和响应指数呈上升趋势，土地生态安全状态经历了“不安全-较安全”的变化过程，土地生态安全状况逐步好转，预测未来5年连云港市土地生态安全水平将持续上升。

关键词： 土地生态安全；PSR模型；GM(1,1)模型；熵权法

由于工业化程度提高、人口密度增长等因素，人们面临着越来越多的土地生态安全问题。土地生态安全作为生态安全的重要组成部分，是指在一定时域范围内，土地资源可以不受或少受外界威胁与破坏，保持健康状态，持续不断地为人类经济社会发展提供所需的自然资源^[1]。由此可见，人类对土地的不合理利用造成的影响，反过来，也会影响人们的生活质量和经济的可持续发展。因此，如何协调城市快速发展和土地生态安全之间的矛盾，建设宜人、宜地、宜居的生活环境，已经成为城市生态保护重点关注的方向^[2]。

本文以江苏省连云港市为例，基于PSR模型，对连云港市2000-2016年的土地生态安全状况进行评价,并对连云港市2017-2021年的土地生态安全状况进行预测，以期为连云港市土地生态环境的保护提供参考。

在人工标注阶段,要安排3个人工作.首先,安排两位标注者对自动标注阶段生成的指代链进行校正;然后通过文本进行补全,包括自动标注阶段没有识别出的指代,以及缺省要素的指代标注;两位标注者在标注期间不准商量,两位标注者完成标注后,由第三个人进行仲裁.仲裁者首先找出两位标注者之间的差异,针对这些差异,通过外部知识来解决分歧,确定最终的指代链.

1 研究区概况

连云港市位于中国沿海中部、江苏省东北部，东临黄海，处于北纬33°59′-35°07′、东经118°24′-119°48′，是国家“一带一路”的关键交汇点，也是江苏省实施“一带一路”战略的核心区和先导区。该市地貌以平原为主，兼有山地、丘陵、岗地。气候类型为湿润的季风气候，并略有海洋性气候特征。该区域下辖3个区、3个县，土地总面积7499.9 km²，水域面积1759.4 km²，常年平均气温14.1 ℃，历年平均降水883.6 毫米，截至2017年总人口约452万人。

2 数据来源与研究方法

2.1 数据来源

本文研究数据来源于 2000-2016年《连云港统计年鉴》《江苏统计年鉴》《江苏省环境状况公报》《江苏水利年鉴》和连云港市政府官方网站公布的数据等。

2.2 评价指标体系的建立

负趋向指标：

表1 连云港市土地生态安全评价指标体系

注：正向指标(+) 值越大越好，反之生态安全指数越危险；负向指标(-)值越小越好，反之说明生态安全指数越危险。

2.3 指标数据的标准化处理

由于所选取的24项指标数据的单位不统一，为消除量纲影响，选用最大离差法对数据进行无量纲标准化处理。方法如下：

正趋向指标：

(1)

PSR(Pressure-State-Response)即压力、状态、响应，是由联合国 OECD 和 UNEP 于20世纪八九十年代共同发展起来的用于研究环境问题的框架体系，主要目的在于分析生态系统的可持续性，建立人类活动与生态环境之间的因果关系^[3]。PSR模型通过压力指标、状态指标和响应指标综合表征人类的活动对资源环境造成的压力和随之所做出的反应。本文基于PSR框架，在参考已有相关文献的研究基础上^[4-10]，根据连云港市土地生态安全的特点，从资源环境和社会经济等方面选取24个要素构成评价指标体系的指标层，由此进一步根据各因素的组合构成评价指标的准则层和目标层，连云港市土地生态安全评价指标体系见表1。

(2)

式中：i 为指标序列，j 为时间序列，y _ij 为各项指标数据标准化后的值，x _ij 为各指标的实际值，x _imax 和x _imin 分别为指标i 在选取年份中的最大值和最小值。评价指标经标准化处理后，其数值介于 0-1 之间。

例7 (2013湖北卷·文17)在平面直角坐标系中，若点P(x,y)的坐标x,y均为整数，则称点P为格点.若一个多边形的顶点全是格点，则称该多边形为格点多边形.格点多边形的面积记为S，其内部的格点数记为N，边界上的格点数记为L.例如图3中△ABC是格点三角形，对应的S=1,N=0,L=4.

2.4 指标权重的确定

土地生态安全综合指数计算公式为：

3.2.2 耕地地力等级行政区划特征分析 将耕地地力等级分布结果与行政区划相叠加，根据耕地地力等级行政区域分布的数据库，按照权属字段进行检索得到各等级记录，统计出一至六级地在胶东半岛地区具体分布状况，见表4。

过去企业财务管理多以人工操作为主，即便是电算化的使用也以财务凭证和纸质凭证为依据，在实际工作中需要耗费大量的人力资源，增加工作时间。“互联网+”的发展有效的解决了这一问题，企业可以建立自己的网络体系，对客户端的情况做到心中有数，并实施动态化管理。与此同时，基于“互联网+”模式下的业务处理也可以通过远程操作来实现，打破了地区和时间限制，可以掌握客户的信用等级状况，从而提高工作效率，做好工作优化。

(3)

(4)

式中为第i 项指标的信息熵值，W _i 为第i 项指标的权重，m 为选取的年份数，n 为指标个数。各项指标计算后的权重见表1。

2.5 土地生态安全评价指数计算

确定指标权重常用的方法有层次分析法、专家评分法、综合评判法等。熵权法作为一种客观赋权法，是根据各项指标变异性的大小来确定其权重，可避免主观因素带来的影响，该方法的具体计算公式如下：

(5)

式中：T 为土地生态安全综合指数，n 为指标个数，y _ij 为各项指标数据标准化后的值，W _i 为第i 项指标的权重。

2.6 土地生态安全评价标准的确定

根据综合指数计算结果和连云港市土地生态特点，参考相关文献^[11-16]，确定了连云港市土地生态安全评价标准，见表2。

表2 连云港市土地生态安全评价标准

2.7 土地生态安全动态预测模型

然后用最小二乘法求解灰色参数

首先将实际数列x ⁽⁰⁾={x ⁽⁰⁾(1)，x ⁽⁰⁾(2)，…，x ⁽⁰⁾(n )}一次累加得到新数列x ⁽¹⁾={x ⁽¹⁾(1)，x ⁽¹⁾(2)，…，x ⁽¹⁾(n )}。

对数列x ⁽¹⁾建立一阶线性微分方程：

运用SPSS 17.0统计分析软件对数据进行统计检验。灰尘样品中各重金属的总量以及生物可利用态含量数据均通过K-S正态分布检验，可保证算数平均值能够代表样本的总体水平。此外，对样品中各重金属的生物可利用态含量进行 Spearman相关性和主成分分析，以此识别临沂城区道路灰尘中各重金属的主要人为来源。

试验准备阶段，需要采集离线训练所需图像，并将采集图像进行BP神经网络训练，最后将离线训练所得权值阵v、w，阈值阵θ、γ 4组数据导入在线检测程序中。离线训练中，4个位置图像及所选ROI如图7所示。4位置图像在ROI5内和6位置图像在ROI6内的特征值始终为0，且其他位置图像在此区域特征值显然不为0，故4、6位置图像可通过经验值比较直接得出铆接位置；3、5位置各选择如图7所示的2个ROI，共4个ROI。故BP神经网络模型输入节点数为4，输出节点数为2，根据式(1)，本文隐层节点个数取5个。

+ax ⁽¹⁾=u

(6)

公式(9)即为灰色预测GM(1,1)模型，其精度可通过预测值和实际值之间的相对误差检验。

灰色预测GM(1,1)模型是单序列的一阶线性微分方程，具有较高的模型精度，是灰色系统中最为常用的一种模型，广泛应用于生态、环境等系统的预测。基本计算步骤如下：

(7)

对求导还原可得：

(8)

将参数带入一次累加后的新数列

(9)

对数列x ⁽¹⁾做均值处理生成矩阵B ，同时建立常数项向量Y _n 。

3 结果与分析

由公式(5)可得连云港市土地生态安全指数，计算结果见表3。表中指数值越大代表区域土地生态越安全。同时得到连云港市土地生态安全分类指标评价结果(见图1)和综合指标评价结果(见图2)。

表3 连云港市土地生态安全指数

3.1 土地生态压力分析

由表3和图1可知，连云港市2000-2016年的土地生态压力指数整体呈下降趋势，由2000年的0.189下降到2016年的0.080，降幅达58%。分析可知，随着人口密度逐年增加，土地资源供需矛盾日益突出，同时随着社会经济发展，人类活动对土地生态环境的负面影响加剧。比如2016年的居民生活污水排放量是2000年的3.6倍，工业固体废弃物产生量则由2000年的128.98万吨增至2016年的575.15万吨。而从具体年份来看，2010-2011年土地生态压力指数降幅最大，由0.169降至0.098，主要原因是“十二五”期间连云港全面建设小康社会，社会经济持续高速发展，由此带来土地生态压力激增，虽然政府在积极地进行经济转型升级，不断推进产业结构调整(2000-2016年第一产业占GDP比重持续下降，由28%降至12.5%)，但是经济结构转型很难在短时间内完成。

图1 连云港土地生态安全分类指标评价结果

图2 连云港土地生态安全综合指标评价结果

3.2 土地生态状态分析

由表3和图1可知，连云港市2000-2002年的状态指数下降明显，由0.046降至0.029，主要原因是连云港在此期间遭遇了严重的干旱，年均降水量为常年同期的60%，极大地影响了农作物的产出，同时造成土地生态状态变差。2002-2016年的土地生态状态指数持续上升，由0.029提升至0.399，表明连云港土地生态安全状态持续好转，由具体生态指标层来看，研究期内连云港的森林覆盖率提升了1.9倍，森林面积的不断增加，对改善土地生态环境状态起到了显著作用。同时恩格尔系数降低了30%，城镇化率提升了1.1倍，增至60.2%，农业机械化水平提升了1.5倍，这些指数的逐年上升对土地生态环境改善均起到了积极作用。

3.3 土地生态响应分析

由表3和图1可知，连云港市2000-2016年的土地生态响应指数整体呈较快上升趋势，由0.019提升至0.261，2010-2011年出现小幅下降，但随后又上升。从具体指标来看，研究期内连云港的社会固定资产投资额、人均公共绿地面积、建成区绿化覆盖率、当年造林面积等指标均快速上升。主要原因是政府积极响应日益严峻的土地生态环境，大力推进生态文明建设，不断加快城市生态建设步伐，节能减排，促进了土地生态安全水平的提升。

3.4 土地生态综合分析

由表3和图2可知，连云港2000-2016年的土地生态安全综合指数由0.254提升至0.740，对比连云港土地生态安全标准，土地生态安全等级由V级(不安全)上升至II级(较安全)。其中2000-2005年土地生态安全等级为V级(不安全)，2006-2011年基本为IV级(较不安全)，2012-2015年为III级(临界安全)，2016年为II级(较安全)。土地生态安全水平的拐点基本与政府五年规划时间节点相吻合，说明连云港市政府从“十五”到“十二五”期间制定的一系列环保规划和政策，取得了显著成效。其中森林覆盖率和城市绿化覆盖率在“十一五”期间的目标分别为20%和40%，在“十二五”规划中则明确提出，到2015年，分别达到24.5%和43%。

3.5 基于 GM(1,1)模型的土地生态安全预测分析

以2000-2016年连云港市土地生态安全综合指数为数据基础，采用GM(1,1)模型预测连云港未来5年的土地生态安全状况。求解公式(9)中参数a ，u 得到连云港土地生态安全动态预测模型为：

(10)

经检验，均方差比c 小于0.35，小误差概率p 大于0.95，预测精度等级标准属于优，说明该模型可以较好地预测连云港土地生态安全状况的变化。2017-2021年连云港土地生态安全综合指数依次为0.769、0.805、0.844、0.884、0.926，连云港土地生态安全综合指数预测见图3。

随着国际商务的繁荣发展，作为功能性语言的商务英语，越来越受到人们的关注。科学、系统地分析商务英语中“无灵主语”现象，无论是对商务英语工作还是商务英语教学都具有重要的意义；它能让我们把握这一语言现象及其特点。从理论上来说，对商务英语的“无灵主语”现象的分析可以对语篇分析有启发作用。从现实意义来说，该文分析总结的“无灵主语”句的汉译方法，即拆译法、顺译法、融合法，对商务英语语言教学和商务英语专业技能培养提供了参考。在往后的研究中，我们可以从商务活动者的思维方式、各种语言表现异同做深入分析，以期对商务翻译实践以及商务活动的进展起促进作用。

面对国家节约减排的号召以及资源形势严峻的现实，控制系统也逐年呈现出自动化的过程。目前主要我国电气工程主要应用DCS控制系统并采取集中控制手段，是控制系统自动化的典型代表。DCS系统意为分布式控制系统，它以微处理器作为基本元件以控制功能分散、显示操作集中、兼顾分而治之和综合协调为设计原则，具有数据获取直接数字控制、人机交互以及监控和管理等功能。与以前的传统式控制系统相比，它是一种更加高级的、完善的控制与管理系统。集中控制系统是将各种信息统一放入一个处理器的综合运用的技术手段。这种处理目前还存在着一些缺陷，需要继续完善和提升。

图3 连云港土地生态安全综合指数预测

由图3可知，2017-2021年连云港土地生态安全综合指数呈上升趋势，土地生态安全状况在2021年将达到安全水平，土地生态系统进入良性发展，生态功能趋于完善。

4 结论

本文基于PSR框架，从目标层、准则层、指标层三个方面构建了连云港土地生态安全评价体系，对连云港2000-2016年土地生态安全进行评价分析，计算结果显示，连云港市在研究期内的土地生态压力指数总体呈下降趋势，状态指数和响应指数呈上升趋势，土地生态安全状态由V级(不安全)上升至II级(较安全)，土地生态安全状况逐步好转，但距离I级(安全)仍有较大差距。

采用GM(1,1)模型对连云港2017-2021年的土地生态安全状况进行预测。结果显示，按照当前发展趋势，未来5年连云港土地生态系统将进入良性发展阶段。在工业经济高速发展的背景下，未来连云港市将继续面临较大的土地生态压力，因此政府应采取相应政策和措施，在提升经济发展和居民收入的同时，应进一步优化产业结构，强化节能减排力度，减少污染物的产生和排放，积极发展海洋产业，完善水利基础设施的建设，提高土地生态系统抵御自然灾害的能力。

感知有用性是指消费者在使用无现金支付时，主观认为该支付方式对生活产生的有用程度。无现金支付带来支付方式的巨大转变，消费者使用无现金支付，可以不用找零，缩短交易时间，提高时间的利用效率。不用携带现金，避免假钞，对人们生活产生重要积极的作用，提高生活的效率和质量。

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Evaluation and Prediction of Land Ecological Security Based on PSR Model

ZHAO Jun^*,QI Xiao-ming,WANG Yan-fang

(School of Mechanical and Vehicular Engineering,Bengbu University,Bengbu,233030,Anhui)

Abstract ：Based on the PSR framework,the land ecological security evaluation system of Lianyungang City was constructed in this paper.The land ecological security of Lianyungang City from 2000 to 2016 was evaluated and analyzed,and the GM (1,1) model was used to predict the land ecological security situation of Lianyungang City from 2017 to 2021.The results showed that the land ecological pressure index of Lianyungang City showed a downward trend in general from 2000 to 2016,and the state index and response index showed an upward trend.The land ecological security state experienced a "unsafe-safer" change process,and the land ecological security situation was gradually improved.It is predicted that the level of land ecological security in Lianyungang City will continue to rise in the next five years.

Key words ：land ecological security;PSR model;GM(1,1) model;entropy weight method

中图分类号: F293.2; TU984

文献标识码: A

文章编号: ( 2019) 05-0123-06

收稿日期： 2019-03-07

*通讯联系人

基金项目： 安徽省高校自然科学研究项目(113052015KJ04,KJ2015A267)；蚌埠学院自然科学研究项目(2017ZR21)。

作者简介： 赵军(1987-)，男，山东泗水人，助教。E-mail:694715256@qq.com

标签：土地生态安全论文;  PSR模型论文;  GM(1论文;  1)模型论文;  熵权法论文;  蚌埠学院机械与车辆工程学院论文;