地理科学 ›› 2013, Vol. 33 ›› Issue (8): 957-964.doi: 10.13249/j.cnki.sgs.2013.08.957
王耕1,2(
), 王嘉丽2, 龚丽妍2, 苏柏灵2, 刘秋波2
收稿日期:2012-09-12
修回日期:2013-04-06
出版日期:2013-08-20
发布日期:2013-08-20
作者简介:作者简介：王 耕(1973-),女,辽宁沈阳人,博士,副教授,主要从事生态安全与环境风险评价研究。E-mail：
基金资助:
GENG WANG1,2(), Li-yan WANG2, Jia-li GONG2, Bai-ling SU2, Qiu-bo LIU2
Received:2012-09-12
Revised:2013-04-06
Online:2013-08-20
Published:2013-08-20
摘要：
以大连市甘井子区为例，基于压力-状态-响应（P-S-R）框架构建区域生态安全评价体系，利用研究区1990 年、2000 年和2009 年3 期TM遥感影像数据，在GIS 格网技术下量化多源数据，创建区域生态安全格网数据库， 采用加权综合评价方法进行生态安全状态评价。以评价结果为基础，构建区域生态安全GIS-Markov 模型，通过 计算区域生态安全状态转移矩阵，揭示区域生态安全时空演变特点。研究结果表明：① 1990~2009 年甘井子区 各街道生态安全指数逐年增加，其中1990~2000 年生态安全变化较大的地区集中于甘井子北部和中部，西部和 南部地区生态安全变化较小；2000~2009 年除泉水街道与南关岭街道外，其他地区生态安全状况均大幅好转。 ② 区域背景在生态安全空间演变趋同过程中起着重要的作用。甘井子区生态安全演变的可能性受邻域的影 响，安全等级较高的邻域对生态安全等级转移起到正面作用，而安全等级较低的邻域则产生负向影响。1990~ 2000 年，甘井子区生态安全状态受较高安全等级邻域的影响，安全状态好转的面积较大，营城子街道北部及革 镇堡街道西部的农村地区受较低安全等级邻域的影响，安全状态变差。2000~2009 年，甘井子区生态安全总体 向好的方面转变，受邻域的影响较小，只有泉水街道及营城子街道与红旗街道交界处受不安全邻域影响，其生态 安全状况转差。
中图分类号:
王耕, 王嘉丽, 龚丽妍, 苏柏灵, 刘秋波. 基于GIS-Markov区域生态安全时空演变研究——以大连市甘井子区为例[J]. 地理科学, 2013, 33(8): 957-964.
GENG WANG, Li-yan WANG, Jia-li GONG, Bai-ling SU, Qiu-bo LIU. Spatial-temporal Evolution of Regional Eco-security Based on GIS-Markov Model—A Case Study of Ganjingzi District in Dalian, Liaoning Province[J]. SCIENTIA GEOGRAPHICA SINICA, 2013, 33(8): 957-964.
表1
区域生态安全评价体系及指标权重"
| 指 标 | 数据来源 | 权重 | |||
|---|---|---|---|---|---|
| AHP法 | 变异系数法 | 综合权重 | |||
| 压力 | 人口密度 | 统计年鉴 | 0.0196 | 0.0121 | 0.0158 |
| 人均耕地面积 | 土地变更调查 | 0.0387 | 0.0700 | 0.0543 | |
| 单位废水排放量 | 统计年鉴 | 0.0508 | 0.0455 | 0.0481 | |
| 单位废气排放量 | 统计年鉴 | 0.0270 | 0.0396 | 0.0333 | |
| 单位固废排放量 | 统计年鉴 | 0.0134 | 0.0035 | 0.0084 | |
| 水资源承载力 | 专题成果 | 0.1380 | 0.0163 | 0.0771 | |
| 土地资源承载力 | 专题成果 | 0.0483 | 0.0133 | 0.0308 | |
| 地均化肥施用量 | 调查统计 | 0.0117 | 0.0675 | 0.0396 | |
| 状态 | 地表起伏度 | DEM数据 | 0.0215 | 0.0600 | 0.0408 |
| 植被覆盖率 | 遥感数据 | 0.0275 | 0.0431 | 0.0353 | |
| 景观多样性指数 | 遥感数据 | 0.0230 | 0.4287 | 0.2258 | |
| 景观破碎度 | 遥感数据 | 0.0071 | 0.0206 | 0.0138 | |
| 土地利用类型 | 土地变更调查① | 0.0177 | 0.0605 | 0.0391 | |
| 人类干扰指数 | 遥感数据 | 0.0093 | 0.0045 | 0.0069 | |
| 响应 | 自然保护区比例 | 专题成果 | 0.0243 | 0.0387 | 0.0315 |
| 人均GDP | 统计年鉴 | 0.0591 | 0.0963 | 0.0777 | |
| 环保投资 | 统计年鉴 | 0.0988 | 0.0523 | 0.0755 | |
| 教育投资 | 统计年鉴 | 0.0680 | 0.0900 | 0.0790 | |
| 废水达标率 | 统计年鉴 | 0.1586 | 0.0632 | 0.1109 | |
| 垃圾无害处理率 | 统计年鉴 | 0.1366 | 0.0592 | 0.0979 | |
图1
大连市甘井子区研究范围"
表2
大连市甘井子区各街道生态安全指数"
| 街道 | 1990年 | 2000年 | 2009年 | 街道 | 1990年 | 2000年 | 2009年 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 红旗街道 | 0.2633 | 0.4032 | 0.5882 | 机场街道 | 0.2182 | 0.423 | 0.633 |
| 大连湾街道 | 0.1961 | 0.3982 | 0.58 | 南关岭街道 | 0.2225 | 0.4351 | 0.5942 |
| 甘井子街道 | 0.1984 | 0.4104 | 0.5987 | 营城子街道 | 0.2328 | 0.3846 | 0.5866 |
| 泉水街道 | 0.2492 | 0.4426 | 0.5935 | 泡崖街道 | 0.2334 | 0.4207 | 0.6014 |
| 椒金山街道 | 0.1532 | 0.3731 | 0.6261 | 革镇堡街道 | 0.2324 | 0.427 | 0.611 |
| 周水子街道 | 0.2015 | 0.4203 | 0.6028 | 中华路街道 | 0.2094 | 0.3954 | 0.6356 |
| 辛寨子街道 | 0.2401 | 0.409 | 0.6152 | 农业科学研究院 | 0.2502 | 0.4063 | 0.6477 |
| 兴华街道 | 0.211 | 0.4259 | 0.6356 | 华侨农场 | 0.2697 | 0.3924 | 0.5876 |
表3
生态安全等级评价标准"
| 生态安全等级 | 不安全 （1级） | 较不安全 （2级） | 一般不安全 （3级） | 临界安全 （4级） | 一般安全 （5级） | 较安全 （6级） | 安全 （7级） |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 生态安全指数 | 0~0.25 | 0.25~0.35 | 0.35~0.45 | 0.45~0.55 | 0.55~0.65 | 0.65~0.75 | 0.75~1.00 |
图2
1990年、2000年、2009年甘井子区生态安全评价结果"
表4
甘井子区生态安全等级马尔科夫矩阵"
| 1990~2000年 | 2000~2009年 | |||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | |
| 1 | 0.00 | 0.07 | 0.90 | 0.04 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
| 2 | 0.00 | 0.17 | 0.79 | 0.04 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.01 | 0.35 | 0.49 | 0.15 | 0.00 |
| 3 | 0.00 | 0.35 | 0.51 | 0.14 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.01 | 0.10 | 0.79 | 0.10 | 0.00 |
| 4 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.08 | 0.77 | 0.14 | 0.00 |
| 5 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
| 6 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
| 7 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
表5
甘井子区生态安全类型的空间马尔科夫矩阵（以空间滞后为条件）"
| 1990~2000年 | 2000~2009年 | ||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | ||
| 1 | 1 | 0.00 | 0.01 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
| 2 | 0.00 | 0.02 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | |
| 3 | 0.00 | 0.04 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | |
| 4 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | |
| 5 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | |
| 6 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | |
| 7 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | |
| 2 | 1 | 0.00 | 0.05 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
| 2 | 0.00 | 0.12 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.01 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | |
| 3 | 0.00 | 0.25 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | |
| 4 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | |
| 5 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | |
| 6 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | |
| 7 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | |
| 3 | 1 | 0.00 | 0.05 | 0.02 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
| 2 | 0.00 | 0.12 | 0.02 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.01 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | |
| 3 | 0.00 | 0.24 | 0.01 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.01 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | |
| 4 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | |
| 5 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | |
| 6 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | |
| 7 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | |
| 4 | 1 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
| 2 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.01 | 0.10 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | |
| 3 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.03 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | |
| 4 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.02 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | |
| 5 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | |
| 6 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | |
| 7 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | |
| … | …… | ||||||||||||||
| 7 | 6 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
| 7 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | |
图3
1990~2009年甘井子区生态安全等级转移及邻域转移的空间分布格局"
| [1] | 孙芬,吴涌泉,刘秀华,等. 基于GIS的三峡库区土地生态安全评价——以丰都县沿江地区为例[J].中国农学通报, 2012,28(8):240~247. |
| [2] | 吕建树,吴泉源,张祖陆,等.基于RS和GIS的济宁市土地利用变化及生态安全研究.[J].地理科学,2012,32(8):928~935. |
| [3] | 傅伯杰. 我国生态系统研究的发展趋势与优先领域[J].地理研究,20l0,29(3):383~396. |
| [4] | 薛亮,任志远. 基于格网GIS的关中地区生态安全研究[J].地理科学,20l1,31(1):123~128. |
| [5] | 田炯,王振祥,王翠然.巢湖流域生态安全评价研究[J].生态科学,2011, 30(6):650~658. |
| [6] | 于格,刘光兴,高会旺.中国东部陆架海及沿岸地区生态安全评价[J].资源科学,2011,33(11):2138~2142. |
| [7] | 张小虎,雷国平,袁磊,等.黑龙江省土地生态安全评价[J].中国人口·资源与环境,2009,19(1):88~93. |
| [8] | 袁磊,雷国平,张小虎,等.资源型城市土地生态安全评价——以大庆市为例[J].地域研究与开发,2009,28(6):80~85. |
| [9] | 李华,蔡永立.基于SD的生态安全指标阈值的确定及应用——以上海崇明岛为例[J].生态学报,2010,30(13):3654~3664. |
| [10] | 盖美,田成诗.大连市近岸海域水环境质量、影响因素及调控研究[J].地理研究,2003,22(5):644~653. |
| [11] | Cheng G, Yue X P.Research and predication of ecological security in Jiangsu Province based on ecological footprint[J]. Asian Agricultural research, 2011,3(4):48~53. |
| [12] | Jia Jun-song, Zhao Jing-zhu, Deng Hong-bing, Duan Juan.Ecological footprint simulation and prediction by ARIMA model-a case study in Henan Province of China[J]. Ecological Indicators,2010,10(2):538~544. |
| [13] | 刘红玉,李兆富.流域土地利用/覆被变化对洪河保护区湿地景观的影响[J].地理学报,2007,62(11):1215~1222. |
| [14] | 李晓燕,张树文.基于景观结构的吉林西部生态安全动态分析[J].干旱区研究,2005,22(1):57~62. |
| [15] | 张艳丽,蒲欣冬,陈怀录,等.基于遥感和GIS的石羊河流域生态安全[J].中国沙漠,2011,31(6):1493~1500. |
| [16] | 宋豫秦,曹明兰.基于RS和GIS的北京市景观生态安全评价[J].应用生态学报,2010,21(11):2889~2895. |
| [17] | 任志远. 陕北黄土高原生态安全动态变化定量分析[J].干旱区地理,2005,28(5):642~646. |
| [18] | 李文杰,张时煌.GIS和遥感技术在生态安全评价与生物多样性保护中的应用[J].生态学报,2010, 30(23) : 6674~6681. |
| [19] | 薛亮,任志远.基于空间马尔科夫链的关中地区生态安全时空演变分析[J].生态环境学报,2011,20(1):114~118. |
| [20] | 王耕. 辽河流域生态安全隐患评价与预警研究[M].大连:大连海事大学出版社,2012: 42~105. |
| [21] | 大连市统计局编.大连市统计年鉴[Z].北京: 中国统计出版社,1990~2010. |
| [22] | 大连市甘井子区统计局编.甘井子区统计年鉴[Z].北京: 中国统计出版社,1989~2011. |
| [23] | 杨京平. 生态安全的系统分析[M].北京:化学工业出版社,2002, 15~45. |
| [24] | 蒲英霞,马荣华,葛莹,等.基于空间马尔可夫链的江苏区域趋同时空演变[J].地理学报,2005,60(5):817~826. |
| [25] | 郝敬锋,刘红玉,李玉凤,等.基于转移矩阵模型的江苏海滨湿地资源时空演变特征及驱动机制分析[J].自然资源学报,2010,25(11):1918~1929. |
| [26] | 谢花林,李波.城市生态安全评价指标体系与评价方法研究[J].北京师范大学学报(自然科学版),2004,40(5):705~710. |
| [27] | 陈飞,高佩玲,郎新珠,等.基于GIS和 Markov 模型的土地利用时空变化研究[J].干旱区资源与环境,2012,26(8):74~78. |
| [1] | 徐少癸, 左逸帆, 章牧. 基于模糊物元模型的中国旅游生态安全评价及障碍因子诊断研究[J]. 地理科学, 2021, 41(1): 33-43. |
| [2] | 谭雪兰, 王振凯, 蒋凌霄, 安悦, 雷济华, 任辉. 洞庭湖地区农业功能时空演变的影响机制研究[J]. 地理科学, 2020, 40(8): 1355-1364. |
| [3] | 李恒凯, 刘玉婷, 李芹, 王秀丽. 基于MCR模型的南方稀土矿区生态安全格局分析[J]. 地理科学, 2020, 40(6): 989-998. |
| [4] | 纪小美, 王超, 赵晓迪. 中国地方政府财政赤字率的时空演变——地理监视的应用[J]. 地理科学, 2019, 39(3): 424-432. |
| [5] | 秦晓楠,程钰. 中国旅游城市生态安全系统评估与类型划分研究——基于节点权重约束网络DEA模型[J]. 地理科学, 2019, 39(1): 156-163. |
| [6] | 王成, 彭清, 唐宁, 李颢颖. 2005~2015年耕地多功能时空演变及其协同与权衡研究——以重庆市沙坪坝区为例[J]. 地理科学, 2018, 38(4): 590-599. |
| [7] | 彭保发, 郑俞, 刘宇. 耦合生态服务的区域生态安全格局研究框架[J]. 地理科学, 2018, 38(3): 361-367. |
| [8] | 马勇, 童昀, 任洁, 刘军. 公众参与型环境规制的时空格局及驱动因子研究——以长江经济带为例[J]. 地理科学, 2018, 38(11): 1799-1808. |
| [9] | 于婷婷, 宋玉祥, 浩飞龙, 阿荣. 东北三省人口分布空间格局演化及其驱动因素研究[J]. 地理科学, 2017, 37(5): 709-717. |
| [10] | 张洪, 王安琦, 宋贝扬. 基于OWA的大理市土地生态安全评价研究[J]. 地理科学, 2017, 37(11): 1778-1784. |
| [11] | 谢余初, 巩杰, 张玲玲. 基于PSR模型的白龙江流域景观生态安全时空变化[J]. 地理科学, 2015, 35(6): 790-797. |
| [12] | 甘静, 郭付友, 陈才, 刘继生, 李正. 2000年以来东北地区城市化空间分异的时空演变分析[J]. 地理科学, 2015, 35(5): 565-574. |
| [13] | 周彬, 钟林生, 陈田, 张爱平. 浙江省旅游生态安全的时空格局及障碍因子[J]. 地理科学, 2015, 35(5): 599-607. |
| [14] | 席广亮, 甄峰, 张敏, 尹罡, 蒋金亮. 网络消费时空演变及区域联系特征研究——以京东商城为例[J]. 地理科学, 2015, 35(11): 1372-1380. |
| [15] | 刘海猛, 石培基, 潘竟虎, 曹智, 谢作轮. 中国城镇房价收入比时空演变的多尺度分析[J]. 地理科学, 2015, 35(10): 1280-1287. |
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