基于ＤＰＲＳＣ模型的大連城市環境空間分異

摘要 大力提高城市化水平是許多發展中國家的首選戰略，但快速城市化引發的生態環境問題卻令人擔憂。在提出一種不同于PSR、DSR、DPSIR因果鏈模型的環境評價模型——因果網絡DPSRC模型的基礎上，結合地理信息系統空間分析功能，得到大連城市環境的空間格局。充分分析大連環境系統健康狀態，并基于DPSRC模型結合地理信息系統的大連城市環境空間差異提出評價方法。DPSR(模型較好的解決多重 環境指標間的相互關系，突出人在城市環境系統中的核心調節作用，為城市決策者正確分析 與決策城市環境化發展方向提供科學而直觀的依據。

關鍵詞 DPSRC框架；城市環境；評價指標體系；空間分異

中圖分類號 X21 文獻標識碼 A 文章編號 1002-2104(2008)05-0086-04

工業化與城市化帶來的環境問題已經引起國際社會的高度關注，近年來國內外許多學者從不同的學科背景針對不同區域的環境問題進行了熱烈的討論［1～2］，盡管大多數學者在環境健康與環境風險角度趨于共識，但其自身的定義和評價方法與評價模型在不同學者間存在差異［3～4］。

1 城市環境評價模型

1.1 當前城市環境評價模型

目前國內外環境評價的模型框架通常有經濟合作發展組織提出來PSR模型、DSR模型以及歐洲環境署提出的DPSIR模型(Driving forcePressureStateImpactResponse，驅動力—壓力—狀態—影響—響應)等模型［5～7］。這些模型都是以因果關系為基礎的環境評價模型，如圖1所示：

PSR、DSR、DPSIR這些模型都是來源于壓力—響應（PressureResponse）模型，能夠清晰的反應環境指標體系中指標間的因果關系。他們的共同點是：①環境影響力；②環境因子改變的結果；③環境改變的社會反應。PSR、DSR、DPSIR的區別在于他們在因果鏈上的分級程度不同。

1.2 DPSRC模型

DPSRC［8］模型（Driving forcePressureStateResponseControl，驅動力—壓力—狀態—響應—控制）是一種因果網絡模型，DPSRC模型框架如圖2所示：[HJ*4]圖2 DPSRC框架

Fig.2 DPSRC framework

DPSRC模型中突出強調人在城市環境中的重要作用，較好地解決PSR、DSR、DPSIR模型中多重環境指標間的相互聯系。一個簡單的城市環境的因果關系網如圖3所示：DPSRC模型能夠處理現實生活中多重相互作用、相互聯系的因果關系網，表現城市環境多重指標之間的相互關系，分析區域的環境空間分異。

2 大連城市環境空間特征分異

環境具有綜合性、動態性、地域性、不可逆性、長期性以及戰略性等特點，需要引入地理信息和遙感技術。地理信息技術特征是具有空間建模、空間分析、數據處理、成果[HJ*4]圖3 一個簡單的城市環境因果網

Fig.3 A simplified causal network of urban environment

表達等方面的優勢；遙感適合大范圍動態監測。筆者以為，基于地理信息系統與DPSRC模型的大連城市環境評價流程可概括為五個階段：一是地理信息基礎地圖的建立與評價指標體系的確立；二是城市環境指標的量化處理和 地理信息系統的空間分析；三是城市環境矢量網格數據庫的建立和地理信息系統空間分析；四是城市環境綜合指數的計算、城市環境空間特征分異與城市環境分區；五是城市環境空間決策與管理（見圖4）。 楊?俊等：基于DPRSC模型的大連城市環境空間分異中國人口#8226;資源與環境 2008年 第5期2.1 城市環境的指標體系

DPSRC模型框架為城市環境評價指標體系的確立奠定了理論基礎。城市環境狀況是人文因子和自然因子共同影響的結果。根據系統性、指標選擇的獨立性、可比性、真實性和實用性，考慮到資料收集的可能性，在廣泛研究國內外城市環境評價指標體系案例基礎上，根據2005年大連市野外調查和收集的最新資料，按照模糊層次分析法（AHP）的方法構建了基于DPSRC模型的大連城市環境多層次評價指標體系，如表1所示。

2.2 圖形數據的處理和分析

基礎圖形數據為1998年大連市區地形圖， 2003年更新大連市區1∶10000交通圖，2005年更新大連市區行政區劃圖；2003年大連市區2.5 m加10 mSPOT5圖像；基礎社會經濟統計數據；大連國土資源與房屋局和大連市交通局外業調查數據，以及大連市統計年鑒。

2.2.1 數據處理與分析

基礎的圖形數據矢量化處理，遙感圖像正射處理處理，社會經濟數據庫建立，外業調查數據庫的建立。城市環境指標按照相關的模型結合GIS技術實現環境指標的空間分析，其中的模型有：人口空間離散化模型、反距離權重模型、趨勢擴展模型、引力模型、緩沖區模型等，在MapInfo、Vertical Mapper、ArcGIS等商業GIS軟件包中含有這些分析模型。

2.2.2 數據指標標準化

用于測度環境狀況的指標分為兩種情況：越大越安全的指標（如綠化率）和越小越安全的指標（大氣環境質量）。為了綜合評價，在對不同量綱指標的初始數據進行標準化處理時應把所有的指標數值轉換成統一的含義，因此，參評因子的標準化量化公式為：

對于越大越安全的指標：Xj=(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)；

對于越小越安全的指標：Xj=(Xmax-Xi)/(Xmax-Xmin)；

其中，Xi為實測值，Xj為標準化后的數值，Xmax和Xmin分別為最大值、最小值。標準化后的指標還需要依據相關科學研究成果對參評因子標準化值及其評判等級對量化數據做出相應的修正和調整。

2.3 城市環境網格數據建立

2.3.1 指標權重計算

環境評價涉及到多級賦權，因此采用模糊AHP（Fuzzy Analytic Hierarchy Process）法。這種方法是采用模糊數學來改善AHP法的判斷矩陣尺度，可避免多個指標同時賦權的混亂，并能提高評價的準確性，更好地擬合實際環境問題。首先運用層次分析法將任一層次上的各因子兩兩比較，構造比較判斷矩陣，通過專家權衡，兩兩比較判斷各指標之間的相對重要程度，然后用求和法計算權重，其比較結果用L.Saaty的1-9標度法［9］。

2.3.2 單元網格環境指數

3 大連城市環境分區

3.1 城市環境等級的判別確定

城市環境系統的結構、活力、組織能力、恢復力以及系統服務功能的機制極為復 雜，在實際研究工作中，通常在較大范圍和較大程度上采用定性的、模糊的和模擬的表征方法。城市環境綜合指數值需要采用極差標準化的方法，將城市環境綜合指數值轉換為等級值。根據大連城市環境數據庫，利用通過GIS空間疊置分析等GIS空間分析功能，對各單元格不同分值進行分類，環境指數越大，環境程度就越高。依環境指數最小值與最大值就可確定環境等級的判別指標。大連城市環境按照DPSRC框架各因子綜合指數分成5個類型區:當0≤S≤10，評價單元為環境不安全區；當10＜S≤20，評價單元為環境較不安全區；當20＜S≤30，評價單元為環境過渡區；當30＜S≤40，評價單元為環境較安全區；當S＞40，評價單元為環境安全區。[KG)]

3.2 大連城市環境空間差異與分析

在MapInfo下創建大連城市環境空間差異分布圖，如圖5所示。大連城市環境空間差異分析：環境安全區是沿大連市東部海岸，這里的自然植被保護較好，建筑物較少，交通和公共服務設施較完善；環境較安全區域是東部的商業發達區，交通和公共服務設施完善，但人口較稠密以及自然環境較好，交通和公共服務設施較欠缺的西部生態區；環境過渡區是交通和公共服務設施較欠缺，人口較稠密，有些小的工廠；環境較不安全區主要是交通和公共服務設施較欠缺，人口較稠密，交通條件較差，工廠較多；環境不安全區主要是東北部大型的石化工廠以及垃圾處理場，人口較稠密，交通條件較差。

4 結 論

以PSR、DSR、DPSIR模型研究城市環境系統簡單直接，可以為城市環境系統管理提供依據，它更強調線性關系，卻忽視了在現實世界中實際存在的復雜性(一對多、多對一和多對多的關系)問題。文章用DPSRC模型較好的解決多重環境指標間的相互聯系，突出人在城市環境系統中的核心調節作用，為城市決策者正確分析與決策城市環境化發展方向提供科學而直觀的依據。

所建評價模型具有一般性，可用于不同區域環境因子的評價與比較，但是有些環節處理不太理想：一是城市環境評價中存在的最大問題是級別標準的科學判定，對于某些指標，可以依據相關科學研究成果確立其級別的最高值和最低值，但是還有大量的指標仍然需要多學科的深入研究；二是在城市環境的評價過程中，可以依據景觀生態學的方法，充分利用地理信息系統技術和遙感圖像以空間的形式表達評價結果，并可對其影響因子進行動態監測和動態評價，進行環境的預測與預警分析，構建起城市環境評價、預測和預警的完整體系。

(編輯：于 杰)

參考文獻(References)

［1］施曉清，趙景柱，歐陽志云.城市環境及其動態評價方法［J］.生態學報， 2005，25（12）：3237～3243.［Shi Xiaoqing， Zhao Jingzhu， Ouyang Zhiyun. Urban EcoSecurity and its Dynamic Assessment method［J］. Acta Ecologica Sinica，2005，25（12）：3237～3243.］

［2］UM Mrtberg，BBalfors，WC Knol. Landscape Ecological Assessment: A tool for Integrating Biodiversity Issues in Strategic Environmental Assessment and Planning［J］. Journal of Environmental Management，2007， 82（4）： 457～470.

［3］Xiao D N ，Cheng W B，Meng F L. On the Basic Concepts and Contents of Ecological Security［J］. Chinese Journal of Applied Ecology，2002，13(3)：354～358.

［4］N Pirrone，G Trombino，S Cinnirella，et al. The DriverPressureStateImpactResponse (DPSIR) Approach for Integrated CatchmentCoastal Zone Management: Preliminary Application to the Po CatchmentAdriatic Sea Coastal Zone System［J］. Regional Environmental Change，2005，5（2）：111～137.

［5］A P Karageorgis， MS Skourtos，V Kapsimalis，et al. An Integrated Approach to Watershed Management Within the DPSIR Framework: Axios River Catchment and Thermaikos Gulf［J］. Regional Environmental Change， 2005， 5（2）：138～160.

［6］劉耀彬，李仁東，宋學鋒.城市化與城市生態環境關系研究綜述與評價［J］.中國人口#8226;資源與環境，2005，15(3)：55～60.［Liu Yaobin，Li Rendong，Liu Xuefeng.Summarary and comment of the correlation study of urbanization and urban ecoenvironment［J］.China Population， Resources and Environment， 2005，15(3)：55～60.］

［7］David Niemeijer，Rudolf S. de Groot. Framing Environmental Indicators: Moving From Causal Chains to Causal Networks［J］. Environment， Development and Sustainability，2006.

［８］丁德文，徐惠民，楊俊.人海關系與海岸帶系統科學［R］.大連輕工業學院，2005.［Ding Dewen，Xu Huimin，Yang Jun. Relations between Human and Sea and System Science of Coastal Zone ［R］. Dalian Institute of light Industry，2005.］

［9］趙煥臣，許樹柏，和金生．層次分析法［M］．北京：科學出版社，1986：3～5.［Zhao Huanting，Ｘu Shubai，He Jinsheng. Analytic Hierarchy Process［M］. Beijing: Science Press，1986：3～5.］

［10］姜啟源．數學模型(第2版) ［M］．北京：高等教育出版社， 1993：305～335.［Wei Qiyang. Mathematical Models（Second Edition）［M］.Beijing: Higher Education Press， 1993：305～335.］