文山州生態(tài)環(huán)境健康綜合評價研究

趙楊　黃義忠　魏成國

摘要：針對文山州地區(qū)生態(tài)環(huán)境治理水平不均衡問題，基于生態(tài)環(huán)境健康內涵，引入附加熵權的優(yōu)劣解距離法（technique for order preference by similarity to ideal solution，TOPSIS）綜合評價模型，從資源豐富度、生態(tài)可持續(xù)度、社會經濟需要3個方面入手，構建評價指標體系并篩選出12個指標，利用層次分析和熵值相結合的方法對指標進行差異性賦值，對文山州105個鄉(xiāng)鎮(zhèn)開展生態(tài)環(huán)境健康水平評價。評價結果表明：文山州整體生態(tài)環(huán)境健康屬中等偏高水平，高等水平鄉(xiāng)鎮(zhèn)占全州50%，中等水平鄉(xiāng)鎮(zhèn)占28%，低等水平鄉(xiāng)鎮(zhèn)占全州22%。其中，高水平鄉(xiāng)鎮(zhèn)集中于州域中部干暖丘原盆地區(qū)，且下一步治理重點應放在東及東北部低熱河谷區(qū)。在評價結果基礎上，綜合自然與生態(tài)環(huán)境特征，劃分出4個生態(tài)環(huán)境健康綜合分區(qū)，提出生態(tài)環(huán)境健康水平提升策略。

關鍵詞：生態(tài)環(huán)境健康;評價;熵權TOPSIS模型;綜合分區(qū);文山州

中圖分類號：X826文獻標志碼：A

隨著我國社會經濟的高速發(fā)展，經濟發(fā)展與生態(tài)保護之間的矛盾日益嚴重。自十九大以來，中國共產黨不忘初心，牢記使命。貫徹新發(fā)展理念，加快生態(tài)文明體制改革。自此，黨中央對生態(tài)環(huán)境保護愈加重視，提倡資源高利用、低消耗、低污染的健康發(fā)展模式[1-2]。在這樣的背景下，生態(tài)環(huán)境健康研究對于協(xié)調地域空間可持續(xù)發(fā)展、資源可持續(xù)利用具有重大意義，此研究或將成為國土空間規(guī)劃中的最為重要的一環(huán)，受到政府以及學術界的廣泛重視。自十九大起，生態(tài)環(huán)境治理問題成為學術研究的新熱點。

生態(tài)環(huán)境健康程度是指在滿足人類社會經濟合理化發(fā)展的同時保證生態(tài)環(huán)境自身的資源豐富度、生態(tài)可持續(xù)度。在國外研究中，COSTANZA[3]從生態(tài)經濟學的視角，研究經濟和海洋之間的協(xié)調發(fā)展問題;TREVISAN[4]從農業(yè)發(fā)展過程入手，著重探討農業(yè)生產活動對生態(tài)環(huán)境的直接或間接影響;PICKETT[5]首次在生態(tài)環(huán)境問題中引入了城市區(qū)域理念，通過討論經濟、社會與生態(tài)3個方面的關系問題，構建城市生態(tài)環(huán)境評價的指標體系，為后來的生態(tài)環(huán)境評價研究奠定基礎。我國關于生態(tài)環(huán)境健康的研究雖起步較晚，但進展較為迅速，評價涉及濕地、森林、流域、旅游區(qū)等不同類型[6-9]，采用評價方法包括模糊分析法、PSR模型（pressure-state-response，壓力-狀態(tài)-響應）、DPSIR模型（driving force-pressure-state-impact-response，驅動力-壓力-狀態(tài)-影響-響應）、DPSEEA模型（driving force-pressure-state-exposure-effect-action，驅動力-壓力-狀態(tài)-接觸-影響-行動）、因子分析法等[10-11]。總體而言，國內相關研究方法龐雜，研究對象更偏重于單一生態(tài)系統(tǒng)，相比于較大區(qū)域綜合性生態(tài)環(huán)境健康評價來說，文獻數量比重較大。

本研究隸屬國家自然科學基金地區(qū)基金項目“滇中城市群國土空間格局多尺度演化模擬及優(yōu)化配置”（KKGD201721098）中的“國土空間格局分異特征及多尺度空間自相關關系”研究分支。該部分研究內容主要以構建多尺度國土空間和資源環(huán)境地理空間數據庫為主，運用GIS空間分析方法，從區(qū)域層級尺度，剖析國土空間格局的多尺度空間分異特征及變化規(guī)律。以云南省文山壯族苗族自治州（簡稱文山州）全域為研究對象，從自然資源、生態(tài)環(huán)境、社會經濟等多方面入手，探討基于土地利用類型狀況下的生態(tài)環(huán)境健康評價模式，以期符合文山州生態(tài)環(huán)境特點的健康水平，有助于提高生態(tài)環(huán)境健康水平，從國土空間規(guī)劃的角度，緩解文山州生態(tài)環(huán)境治理過程中空間發(fā)展不平衡的問題。

1 生態(tài)環(huán)境健康評價方法

11 評價思.路

優(yōu)劣解距離法[12-13]（technique for order preference by similarity to ideal solution，TOPSIS）是一種針對復合單元的常用決策分析方法。其核心內容在于準確地給出有限個決策事件的最優(yōu)解和最劣解距離，從而確定有限個方案和理想解的接近程度，進一步排序獲得最終解。該方法的優(yōu)勢是在TOPSIS模型的基礎上考慮使用熵值與層次分析相結合的方法確定權重，兼顧數據的客觀性與研究區(qū)地域特征的主觀性。

以文山州各鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）行政區(qū)塊作為評價單元，從空間地域發(fā)展的角度出發(fā)，測算文山州生態(tài)環(huán)境健康水平[14]。根據文山州生態(tài)環(huán)境的現狀特征，著重考慮資源豐富度、生態(tài)環(huán)境可持續(xù)度、社會經濟發(fā)展程度3個方面，從眾多參考指標中篩選出12個對結果影響較大的因子，將文山州105個鄉(xiāng)鎮(zhèn)生態(tài)環(huán)境健康水平劃分為低、較低、中等、較高、高共5個評價等級。

1.2 技術路線

本研究的技術路線如圖1所示。

1.3 評價指標體系構建

本研究從環(huán)境條件、生態(tài)條件、社會經濟條件3個方面選取12個指標對文山州整體生態(tài)環(huán)境健康現狀進行評價[15]。參考國內指標體系，并結合已有研究成果以及文山州地域實際情況，依據科學性、全面性、差異性、可行性等原則選取評價指標，從目標層、準則層、指標層3個層次構建生態(tài)環(huán)境健康評價體系，具體指標體系構建結果如表1 所示。其中，“+”代表極大型指標，即數值越大，評分越高;“-”則相反。

1.4 評價指標綜合權重確定

1.4.1 權重確定方法

在確定權重的過程中采用熵值與層次分析相結合的方法。熵值法體現數據的客觀性，而層次分析法更能清晰地展示出文山州地區(qū)資源環(huán)境方面的主觀發(fā)展優(yōu)勢。主要算法步驟如下：

第1步，數據標準化。構建原始指標數據矩陣。有n個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，m個評價指標，形成原始數據矩陣

第2步，熵值法計算客觀指標權重。

第3步，修正客觀指標權重。根據差異系數d，把12個指標劃分5等級。在文山州地區(qū)，考慮當地的地質脆弱性、地勢較高且不平坦等原因，相對提高坡度占比、地災點、植被覆蓋率3項指標的等級，其他指標相應降低等級。指標重要性分級調整結果如表2 所示。

第4步，使用層次分析法計算主觀指標權重。建立決策陣列，運用“1到9標度”表示指標之間的相對重要性，將“1～9標度”賦給重要性等級。量化情況如表3 所示。

1.4.2 綜合權重確定結果

根據熵值法和層次分析法加權平均后得到結果如表4所示。

1.5 評價方法

本研究采用TOPSIS模型進行評價分析：首先，構建TOPSIS矩陣，為增加矩陣客觀性，根據綜合權重w創(chuàng)建規(guī)范化評價分析矩陣

2 文山州生態(tài)環(huán)境健康評價

2.1 文山州概況

文山壯族苗族自治州地處云南省東南部，位于東經103°35′～106°11′、北緯22°24′～24°48′之間，行政區(qū)面積達3.14萬平方公里。文山州管轄區(qū)含1市7縣共105個鄉(xiāng)鎮(zhèn)（文山市、硯山縣、西疇縣、麻栗坡縣、馬關縣、丘北縣、廣南縣、富寧縣）。根據全國第三次國土調查成果，全州土地總面積為314.1萬公頃。其中總耕地面積達63.9萬公頃，園地面積為9.8萬公頃，林地面積為200.7萬公頃，草地面積為9.9萬公頃，建設用地面積為4.9萬公頃。

2.2 數據來源

1）土地利用現狀數據來源于全國第三次國土調查;

2）歸一化植被指數（NDVI）是從“美國國家航空航天局”網站下載的2019年文山州MOD13Q1數據，空間分辨率為250 m，時間跨度為16 d，選擇旱季3個月的NDVI最大值反映文山州區(qū)域植被覆蓋情況;

3）社會經濟、水資源統(tǒng)計數據來自《云南省縣域2019統(tǒng)計年鑒》。

2.3 研究區(qū)生態(tài)環(huán)境現狀

綜合多渠道獲得的數據，利用ArcGIS10.2軟件的Spatial Analysis功能進行數據處理，得到文山州生態(tài)環(huán)境健康現狀分析結果（圖2）。文山州耕地多集中于西部盆地地區(qū)，東部地區(qū)分布較為稀疏;后備耕地潛力區(qū)多集中于中部地區(qū)，向東西兩側延伸;基本農田分布狀況與耕地相似，集中于西部;道路網絡主體沿南北貫穿文山州，其中西部較為密集，而東部相對稀疏;建設用地主要分布于坡度為0°～8°及周邊區(qū)域;道路網絡以文山市為中心，連接各鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）并逐漸稀疏;坡度呈輻射狀分布，以硯山縣平原鎮(zhèn)區(qū)域為中心，向四周輻射，中心地區(qū)地勢平坦，四周地區(qū)坡度相對較陡;地質災害點多集中于南部地區(qū)，其他地區(qū)零星分布，影響相對較小;在生態(tài)用地方面，引入鄧紅兵[16]在《區(qū)域生態(tài)用地的概念及分類》中關于生態(tài)用地的概念，認為生態(tài)用地包括園、林、草、水、灘涂等5種地類，且多集中于中部地區(qū)，西部生態(tài)用地較少;歸一化植被指數（NDVI）處理結果顯示，文山州地區(qū)NDVI值東高西低，呈階梯狀分布;水域河流多集中于東部和南部地區(qū)，中部水資源相對短缺;人口密度和GDP的分布情況大致與建設用地相同。

3 結果與分析

3.1 評價結果

根據生態(tài)環(huán)境健康水平綜合評價指數計算公式，得到文山州各鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）生態(tài)環(huán)境健康綜合評價得分，如表5 所示。

將文山州105個鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）的綜合評價指數以0.01為步長繪制頻數直方圖（圖3），作為劃分文山州地區(qū)低、較低、中等、較高、高水平生態(tài)環(huán)境健康等級的依據。

根據文山州各鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）生態(tài)環(huán)境健康綜合評價指數，用ArcGIS軟件通過自然裂點算法對鄉(xiāng)鎮(zhèn)進行生態(tài)環(huán)境健康水平等級劃分，劃分結果如表6所示。

依據表6中的劃分結果，對文山州105個鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）進行分級，結果如圖4所示。

根據圖4生態(tài)環(huán)境健康水平分等圖顯示，文山州全域105個鄉(xiāng)鎮(zhèn)中，有10個鄉(xiāng)鎮(zhèn)處于低水平生態(tài)環(huán)境健康區(qū)，多集中于中東部地區(qū);13個鄉(xiāng)鎮(zhèn)處于較低水平，多集中于東部及東北部地區(qū);30個鄉(xiāng)鎮(zhèn)處于中等水平，多集中于北部及西南部地區(qū);41個鄉(xiāng)鎮(zhèn)處于較高水平，多集中于南部地區(qū);11個鄉(xiāng)鎮(zhèn)處于高水平，多集中于中部地區(qū)。本研究著重分析生態(tài)環(huán)境健康水平較低和低兩個等級，剖析該地區(qū)健康水平低的原因，進而有針對性地提出生態(tài)環(huán)境水平提升策略。

3.2 文山州生態(tài)環(huán)境健康分區(qū)

基于文山州生態(tài)環(huán)境健康評價結果，綜合其地形地貌特征和生態(tài)環(huán)境健康水平分布特點，將全州劃分為4個生態(tài)環(huán)境健康綜合分區(qū)（圖5）。針對各生態(tài)環(huán)境健康分區(qū)現狀，總結分區(qū)生態(tài)環(huán)境特點。著重分析部分地區(qū)生態(tài)環(huán)境水平低的原因，提出相應的健康水平提升策略，力求通過提出有針對性的措施，緩解文山州生態(tài)環(huán)境治理過程中空間發(fā)展不平衡的問題。

1）北部溫涼山區(qū)

該區(qū)域位于文山州的北部，主要屬珠江流域西江水系，南盤江、清水江匯流區(qū)。地處滇東南巖溶山區(qū)丘陵地帶，地勢西南高東北低，呈階梯狀傾斜。分布有山區(qū)、半山區(qū)、中壩區(qū)。區(qū)內氣候溫涼。

該區(qū)域生態(tài)環(huán)境健康水平中等偏高，但經濟發(fā)展不足。原因在于該區(qū)域北部山高谷深，交通閉塞，科技文化水平低，抗御自然災害能力弱。耕地中坡地數量比重大，且近年來植被減少，水土流失嚴重。采礦企業(yè)多，廢棄地多，區(qū)域人均耕地逐年減少，人地矛盾突出，非農業(yè)建設與農業(yè)生產用地矛盾日趨突出。

2）東及東北部低熱河谷區(qū)

該區(qū)域地勢西南高、東北低，地形連綿起伏，錯綜復雜，海拔差異大。內部立體氣候明顯，雨量充沛，溫暖多濕，干濕季分明，水熱同季。

該地區(qū)生態(tài)環(huán)境健康水平相對偏低。原因在于區(qū)域內山高谷深，西向東傾。在濕熱氣候影響下，土壤深厚肥沃，宜耕性好。但由于多是山區(qū)、半山區(qū)，耕地分散，除低山河谷區(qū)有部分連片農田外，其余大多分布在山坡上，耕作條件差，農作物產量低，且因土壤疏松，容易引起水土流失。

3）中部干暖丘原盆地區(qū)

本區(qū)大部分為中海拔地區(qū)，屬南亞熱帶和北亞熱帶氣候類型。加之地處分水嶺，地表水滲透大，水土流失嚴重，森林覆蓋率較低，生態(tài)狀況較差。

此區(qū)域生態(tài)環(huán)境健康水平高。原因在于內部地勢較為平坦，交通便利，壩子多且集中。農村經濟發(fā)展水平居全州之首，而且礦產資源豐富，品種多且分布廣。限制該區(qū)域發(fā)展的問題是干旱缺水，多數地區(qū)人、畜飲水困難。

4）西南部濕熱山地河谷區(qū)

該區(qū)域地處文山州的西南部，紅河流域的盤龍河流由西北向東南縱貫全境，屬山地地形。地處滇東南巖溶山區(qū)，一半以上土地為巖溶地貌，山高谷深，地形復雜。氣候類型屬亞熱帶季風氣候，干濕季明顯，雨量充沛，但分配不勻，干旱缺水問題嚴重。

該區(qū)域生態(tài)環(huán)境健康水平呈現不均衡態(tài)勢，主體處于中等水平。原因在于區(qū)域內人多地少，非農業(yè)建設與農業(yè)生產用地矛盾日趨突出。耕地中旱地比重大，陡坡耕地多，水利化程度低，部分地區(qū)存在水土流失、石漠化問題，是四大功能區(qū)中地質環(huán)境較為不穩(wěn)定、貧困問題較嚴重的地區(qū)。

4 結論與展望

4.1 結果討論

結合圖4的評價結果和圖5的分區(qū)情況進行討論，并得出結論：文山州生態(tài)環(huán)境治理空間發(fā)展不平衡問題的誘因主要有3個方面，資源開發(fā)后無人治理、地形地貌導致的限制農業(yè)發(fā)展和城市經濟發(fā)展、缺乏適合文山州地區(qū)的安全格局規(guī)劃意識。下面將從這3方面作為切入點，討論文山州生態(tài)環(huán)境水平提升策略。

1）合理開發(fā)礦產資源，注重礦區(qū)生態(tài)修復

在文山州地區(qū)有相當豐富的自然資源，包括土地資源、礦產資源、水能資源等等，這些資源一直都是文山州發(fā)展的基礎。尤其是礦產資源，文山州地區(qū)礦藏儲備極為豐富，但卻存在部分礦區(qū)無人治理的情況。為改變這一狀況，應明確礦山環(huán)境保護與治理恢復的責任主體。做到邊開采、邊恢復、邊復墾。

2）促進耕地類型轉型，注重耕地提質保量

云南省是農業(yè)大省，耕地資源充沛，耕地面積占比大，是我國主要的農產品產業(yè)基地之一。文山州耕地面積占比更是超過云南省平均水平，耕地資源同樣豐富。但只有資源是遠遠不夠的。云南省現處于從農業(yè)大省向農業(yè)強省邁進的過渡階段，整治農用地迫在眉睫。要清楚耕地發(fā)展的方向，先要了解限制農業(yè)發(fā)展的因素，主要分為三點：

第一點是地形問題。文山州地區(qū)多山地，少平地，這就導致25°以上的坡耕地不在少數。如今應該注重耕作田塊規(guī)劃與土地平整，15°～25°坡地改梯地，25°以上耕地依據國家政策實行退耕還林、還草。盡量減少坡耕地面積，地形完全不適合耕種的區(qū)域要及時整治，開展生態(tài)修復，既能保證耕地質量，又能促進生態(tài)發(fā)展。

第二點是水源灌溉問題。文山州地區(qū)水資源豐富，又有許多大中型灌區(qū)，但水田與水澆地的面積僅占耕地面積的17%。所以要積極促進旱地向水田、水澆地轉型，同時完善灌溉與排水工程，包括水源和取水樞紐—輸水配水系統(tǒng)—田間調節(jié)系統(tǒng)—排水泄水系統(tǒng)—排水樞紐和容泄區(qū)以及排灌系統(tǒng)的建筑物，形成完整的排灌體系。提升灌溉效率，以求在促進農業(yè)發(fā)展的基礎上更加注重生態(tài)環(huán)境治理。

第三點是耕種技術落后。文山州絕大多數地區(qū)仍然是全程人力耕種，缺少科技手段，耕種過程費時又費力?？煽紤]采用小型農機代替人口作業(yè)。農業(yè)機械化不僅可以提升耕作效率，更容易形成農產品產業(yè)集聚效應，形成產業(yè)鏈，優(yōu)化農業(yè)結構布局，減少農業(yè)生產成本以及農產品運輸成本，從經濟效益的角度促進農業(yè)合理發(fā)展。

3）構建生態(tài)安全格局

安全格局是一種維持生態(tài)系統(tǒng)完整性、有效控制和改善環(huán)境問題的區(qū)域性空間格局。構建文山州生態(tài)空間安全格局的措施：

第一，優(yōu)先設置國土生態(tài)屏障網絡用地，設定核心生態(tài)網絡體系，形成最基本的生態(tài)屏障;保持山水整體形態(tài)，維持水系自然形態(tài)，設置生態(tài)廊道。

第二，按照最佳生態(tài)效益安排城鄉(xiāng)綠色空間。在生態(tài)網絡、基本農田和建設用地之外，多發(fā)展綠色空間。以園地、林地、草地、水域等地類為基準面，優(yōu)化綠色布局，發(fā)揮生態(tài)功能優(yōu)勢，完善城鄉(xiāng)生態(tài)空間的建設。構建城郊生態(tài)區(qū)與城市綠地相結合的綠色生態(tài)系統(tǒng)。

第三，保留文化景觀廊道，促進人文歷史景觀的保護，盡量維持原有鄉(xiāng)土、民俗，習俗。保持文化多樣性，增設綠色文化長廊，預留出鄉(xiāng)土植物生長和培育的用地空間。

第四，充分發(fā)揮農用地多重功能，擴展生態(tài)空間。在耕地提質保量的前提下，盡可能地發(fā)揮耕地的生態(tài)景觀效應，使生態(tài)與生產緊密結合起來，將這些具有生態(tài)功能的耕地與城市綠地相結合，促進城市與鄉(xiāng)村生態(tài)景觀一體化發(fā)展。

4.2 未來展望

參考國內學者關于生態(tài)環(huán)境健康的研究，以文山州為研究對象，選擇熵權TOPSIS綜合評價模型對文山州生態(tài)環(huán)境健康水平進行評價。結果顯示文山州生態(tài)環(huán)境健康屬中等偏高水平。再根據評價得分對文山州進行生態(tài)環(huán)境健康分區(qū)，并針對評價成果和分區(qū)情況討論文山市區(qū)域生態(tài)健康水平提升的策略。力求通過提出改進措施，在一定程度上緩解文山州生態(tài)環(huán)境治理過程中空間發(fā)展不平衡的問題。然而，從生態(tài)環(huán)境健康評價的內涵與評價模型上來看，仍有需要改進和完善的地方。

1）從評價內涵上來看，生態(tài)環(huán)境健康評價本身應綜合地理學、生物學、生態(tài)學、氣候學、社會經濟學等各個領域的優(yōu)秀理論來指導評價過程。但因受限于資料的可獲取性，本研究僅能夠以鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）為評價單元，未能達到村級。并且評價指標中缺少空氣質量、石漠化等詳細數據，一定程度上影響評價成果的準確性。

2）從評價模型上看，本研究運用TOPSIS模型，雖體系完整，應用廣泛，但仍舊缺乏針對性，評價成果在各地區(qū)之間橫向比較的差異并不明顯。后續(xù)研究將尋求生態(tài)環(huán)境健康評價的新算法，進一步提高評價成果的科學性和實用性。

以上待改進的地方會在后續(xù)研究中進一步完善。盡管如此，本研究對完善文山州生態(tài)環(huán)境評價體系仍有一定的參考價值，同時結合評價成果討論了保障文山州生態(tài)環(huán)境的策略，為后續(xù)的生態(tài)治理提供指導性意見。參考文獻：

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（責任編輯：曾晶）

Study on Comprehensive Evaluation of Ecological Environment

Health in Wenshan Prefecture

ZHAO Yang HUANG Yizhong WEI Chengguo

（College of Land and Resources Engineering， Kunming University of Science and Technology， Kunming 650093，China）Abstract： Technique for order preference by similarity to ideal solution （TOPSIS） was introduced to solve the problem of unbalanced level of ecological environment governance in Wenshan Prefecture based on connotation of ecological environment health. Starting from three aspects of resource richness， ecological sustainability and social and economic needs， the evaluation index system was constructed and 12 indexes were screened out. AHP and entropy were used to assign different values to the indexes， and the ecological environmental health level of 105 towns and villages in Wenshan Prefecture was evaluated. The evaluation results show that the overall eco-environmental health of Wenshan Prefecture was at a medium high level， and the villages and towns with high level accounted for 50% of the whole prefecture. Middle-level towns accounted for 28%， low-level towns accounted for 22% of the prefecture. Among them， the high-level towns are concentrated in the original basin of the dry and warm hills in the prefecture， and the next step should focus on the east and northeast low-heat valley. On the basis of the evaluation results， four comprehensive zones of ecological environment health were divided by combining the characteristics of natural and ecological environment， and the strategies for improving ecological environment health were proposed.

Key words： ecological environment health; evaluation; entropy weight TOPSIS model; comprehensive zoning; Wenshan Prefecture