基于改進TOPSIS方法的三峽庫區生態敏感區土地利用系統健康評價

洪惠坤，廖和平，魏朝富，李 濤，謝德體,*

1西南大學，重慶 400715 2西南大學資源環境學院，重慶 400715 3西南大學地理科學學院，重慶 400715

基于改進TOPSIS方法的三峽庫區生態敏感區土地利用系統健康評價

洪惠坤1,2，廖和平3，魏朝富2，李 濤3，謝德體2,*

1西南大學，重慶 400715 2西南大學資源環境學院，重慶 400715 3西南大學地理科學學院，重慶 400715

土地利用系統健康評價研究能夠有效引導土地合理利用，協調城市發展與自然生態保護之間的矛盾。構建基于PSR 模型的土地利用系統健康評價指標體系，并采用改進TOPSIS方法對三峽庫區生態敏感區的典型區域—重慶市進行實證分析。結果表明：1)研究區土地利用系統健康綜合分值整體呈現T型帶狀分布格局，可分為四個健康等級，即健康、臨界健康、不健康、病態。2)渝東北、渝東南和重慶市西南片區部分地區因其土地生態系統脆弱敏感，土地利用風險性大和生態系統穩定性差，土地生態系統呈現病態和不健康狀態，屬于高風險-高壓力區域；重慶市主城區環線區域因其屬于城市核心拓展區和人類活動頻繁區域，人口壓力指數和土地利用壓力指數較大，土地利用風險性較小，健康度較為良好，是低風險-中度壓力區域。3)PSR模型能夠較好地改變現有研究主要關注自然資源環境的狀況，更準確地反映土地利用系統健康的各要素之間的關系和影響土地生態系統健康的關鍵因素，為三峽庫區生態敏感區土地利用系統健康狀態起到一定的預警作用。4)以改進TOPsis方法計算土地利用系統健康指數，消除了不同指標量綱的影響，并能充分利用原始數據的信息，能充分反映各方案之間的差距，客觀真實的反映實際情況。5)為保障三峽庫區生態敏感區土地利用系統的健康發展，應加強土地利用規劃與調整，控制人類過度開發，維持生態系統正常功能。

三峽庫區；生態敏感區；土地利用系統；健康評價；改進TOPSIS方法

三峽庫區山高坡陡，人多地少，人地關系緊張，庫區森林覆蓋率低，水土流失嚴重，是自然生態環境脆弱敏感的地區，同時三峽庫區地處我國中西部結合地帶,是長江上游與中下游之間的經濟聯系紐帶,也是人類生產活動強烈的區域，隨著中國城市化進程的加快，個別地區片面追求經濟效益而忽視了生態環境的保護，導致三峽庫區土地生態系統遭受到了極大的沖擊和損毀，人類生存環境問題日益突出。作為我國重點敏感生態區和長江中下游的生態屏障，三峽庫區的土地利用系統生態質量直接關系到三峽工程的綜合效益和長江中下游的生態安全，加強三峽庫區生態敏感區土地利用系統健康評價研究，已成為當前解決諸多土地生態環境問題的迫切需要[1]。

土地利用系統健康評價的研究始于Aldo Leopoid提出的土地健康概念，并使用“Land sickness”來描述土地生態系統功能的紊亂[2]。20世紀80年代，加拿大政府為了評價城市地區的可持續發展情況，開展了全國土壤質量調查，進行“土壤健康”項目研究[3]國內學者也對土地健康概念和評價方法進行了探索，但相關研究不多，未提出具體的研究方法[4-5]。其后人們借鑒“土地健康”、“生態系統健康”和“土地生態系統健康”的概念，提出了“土地利用系統健康”。近年來,隨著我國人們對生態環境保護和土地可持續利用的日益重視, 土地利用系統健康研究也逐步開展起來, 蔡為民深入分析了土地利用系統健康的概念和內涵[2,6-7]；鄭華偉、張銳等人分別運用物元分析、PSR 模型、模糊綜合評判等方法對土地利用系統健康進行評價[8-12]；Moussiopoulos和Joachim等人研究了關于土地利用系統可持續利用健康評價指標體系的構建[13-14];陸麗珍、Guangming Yu等人評價研究土地利用系統健康影響因素以及土地利用系統健康調控[15-16]。綜合來看，盡管國內外學者重點針對土地利用系統健康評價模型與方法開展了大量的理論探討和個案研究，但是土地利用系統健康評價研究尚屬起步階段，定性分析多，定量研究少;研究大多注重自然資源與土地生態環境狀況，卻很少關注基于研究區自然生態基底的土地利用風險性對土地利用系統健康的影響，而且以往的研究很少有人關注評估人類活動對生態系統健康狀態的影響[17]，而人類活動和生態系統密切相關，人類活動深刻影響著生態系統的健康可持續發展[18-22]。目前，生態系統健康評價的指標體系多遵從Costanza提出的“Vigor-Organization-Resilience活力-組織結構-恢復力”模型(簡稱VOR模型)[23]，該模型主要強調了生態系統健康狀態的自然屬性而忽視了人為因素，而PSR模型不只強調自然生態系統健康質量同時也考慮了人類活動的影響因素[24-26]。

因此，本文以生態系統健康理論和土地可持續利用理論為基礎，充分考慮到人類活動和土地利用生態風險性對土地系統健康評價的影響，構建基于PSR 模型的土地利用系統健康評價指標體系，并采用改進的TOPSIS(Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution)方法對土地利用系統健康評價進行實證分析，分析土地利用系統健康的障礙因子，引導土地合理利用，以協調城市發展與自然生態保護之間的矛盾，促進土地資源健康可持續利用。重慶地處三峽庫區生態敏感區，是中西部地區唯一的直轄市，當前重慶市正處于城市化工業化加速發展時期，城市用地急劇膨脹，而重慶山地丘陵多，生態系統脆弱敏感，加之人類對土地資源不合理的開發利用，土地資源面臨巨大的環境、生態和社會壓力，這些問題嚴重影響著社會經濟持續、健康發展。因此，以重慶市這樣一個生態系統脆弱敏感地區為例來研究土地利用系統健康評價，其結果可以為土地利用的規劃、管理和保護提供決策參考。

1 研究區域和數據來源

1.1 研究區概況

重慶直轄市位于中國內陸西南部、長江上游，四川盆地東部邊緣，地跨東經105°11′—110°11′、北緯28°10′—32°13′之間的青藏高原與長江中下游平原的過渡地帶，東鄰湖北、湖南，南靠貴州，西接四川，北連陜西，是西南工商業重鎮和水陸交通樞紐，長江上游最大的經濟中心，也是發達的東部地區和資源豐富的西部地區的結合部，地理位置十分優越。重慶地處長江上游、三峽庫區腹心地帶，是一個集大城市、大農村、大庫區、大山區的年輕直轄市，轄38個區縣，幅員面積8.24萬km2，氣候溫和，屬亞熱帶季風性濕潤氣候，冬暖夏熱，無霜期長、雨量充沛、常年降雨量1000—1450mm。同時，重慶市地處三峽庫區生態敏感區，全市山地丘陵占總面積的90%以上，是全國水土流失嚴重地區之一。據土壤侵蝕遙感調查，重慶市水土流失面積4萬km2，占幅員面積的48.5%，生態環境脆弱敏感，已成為影響庫區經濟社會可持續發展的制約瓶頸。

1.2 數據來源

縣域是我國行政相對獨立，地域性和綜合性較為完整的基本區域單元，每個縣域都具有較一致的自然條件和社會經濟文化背景，是我國目前統計資料中經常采用的單元。因此，本研究以重慶市縣域單元為研究樣本，把市轄區當做縣域單元來處理，據此統計全市合計為38個研究單元。

研究數據主要涉及區域生態環境、土地利用和社會經濟發展3個方面。文章所采用的土地利用數據資料以重慶市地形圖、土地利用現狀圖、行政區劃圖、土地利用矢量圖(2012年)及其他輔助圖件為基礎，并參考研究區域的氣候、土壤、植被等自然地理資料，利用地理信息系統軟件ARCGIS 對土地利用現狀進行數據處理。其他基礎數據主要來源于《重慶市統計年鑒》(2012年)、《重慶市環境統計公報》(2012年) 、環保局及農業普查資料等統計資料和實地調查資料，評價所使用的數據根據各項指標的原始數據經過計算得到。

2 研究方法

2.1 土地利用系統健康的內涵

土地利用系統健康是以人類社會的可持續發展為目的,促進經濟、社會和生態三者之間和諧統一,由土地利用系統的結構、功能和效益這幾個方面組成的健康體系。其內涵可以概括為：一是土地利用系統自身是否健康，即其自身結構是否合理，功能是否得到正常發揮； 二是土地利用系統對人類是否健康，即土地利用系統所產生的綜合效益是否滿足人類的需要;三是土地利用系統維護和改善環境問題和健康狀態的能力[6,9,12]。土地利用系統健康評價是以整個土地利用系統為評價對象，對特定時刻、特定區域的自然生態要素和社會經濟要素進行的綜合診斷評價；它本質上是一種診斷評價，目的是診斷由人類活動與自然因素引起的系統破壞與退化程度，以便發出預警，為管理者提供決策[7]。

2.2 評價指標體系構建

本研究結合土地利用系統自身的特點，在參考借鑒相關生態系統評價研究的基礎上[27-30]，充分考慮到人類活動對土地利用系統健康評價的影響，并根據研究區域山地城市土地利用系統的特點和土地利用的生態風險性，借鑒PSR概念模型構建土地利用系統健康評價指標體系(表1)。本研究構建的土地利用系統PSR模型評價指標體系中:“壓力指標是指來自自然環境及人類活動對土地利用系統產生的壓力,具體由經濟、社會和自然多方面的壓力構成;”狀態指標用來反映特定時間階段的土地利用系統的結構、功能狀況與動態特征, 包括土地生態系統與自然環境現狀和土地利用功能效益等方面的健康狀況;“響應指標是能夠反映處理土地利用系統環境問題和維護改善土地利用系統健康狀態的能力，包括自然和人文兩方面因素。其中，土地利用系統的自然環境要素和人類社會經濟指標的協調匹配情況比較復雜，某些因子量的增加會使系統更加穩定和健康，本文把這類指標歸結為正向指標；某些因子則會影響到土地利用系統的健康性，本文則稱為負向指標。

表1 土地利用系統生態健康評價指標體系Table 1 Health assessment index system of a land use system

2.2.1 壓力

對于土地利用系統而言,壓力通常是由自然和人類共同影響的。研究區由于特殊的山地地形、有限的土地資源以及脆弱的生態決定了該地區威脅其平衡態的脅迫力很大一方面來自于自然；而由于城鎮化和工業化的發展，該地區土地類型變化迅速，人類活動對土地資源的過度攫取使城市土地發生不可逆的功能轉變，威脅到了當地的生態環境。因此，本研究將壓力指標歸納為土地利用風險性、土地利用壓力和人口壓力3方面因素。

土地利用風險性主要是考慮到研究區生態環境的脆弱性和山地地形的特殊性，風險源主要來自自然或者人為因素的作用下形成的，對人類生命財產、環境造成破壞和損失的地質災害,包括滑坡、泥石流、水土流失和土地石漠化等災害,自然災害是土地健康惡化的最直接的表現。重慶市2012年水土保持公報統計顯示，重慶市2011年水土流失面積達4萬km2，其中中度以上水土流失面積達2.83萬km2。在三峽重慶庫區，重慶26個庫區區縣水土流失面積達2.79萬km2，占重慶庫區土地面積的48.64%。水土流失將大量泥沙帶入長江，并影響著庫區水質。水土流失嚴重地段還極易發生山地災害、石漠化等生態問題，嚴重危害了當地的生態環境。因此本文把災害發生指數(本文災害發生指數主要是指的滑坡泥石流災害發生頻數)、土地退化指數、石漠化指數、土層流失指數視為負向指標。

土地利用壓力主要考慮到研究區土地資源的有限性和生態環境的敏感性。研究區山地地形多，耕地少，目前緩解耕地壓力的主要措施是開墾坡耕地，而坡耕地農業生產穩定性較差，保肥保水性能差，土地利用風險大，耕地相對較多的區域所面臨的風險相對較小。一些山區城鎮迫切追求經濟快速發展，在非農業建設用地需求不斷增長及后備資源不足的情況下，盲目進行農業結構調整，不遵循因地制宜的原則,在不適宜水果種植的區域的大量發展果園，導致許多優質耕地被擠占，耕地比例偏低。非農業建設用地大量增加，也導致了植被覆蓋率偏低，破壞了區域景觀多樣性，土地資源組織結構極其不合理，嚴重阻礙了土地資源的可持續健康發展。因而本文把耕地比例和林地比例作為正向指標來評價土地利用系統的生態穩定性。

人口壓力是威脅土地健康的最主要社會因素，人口密度過大，土地資源壓力越大，越不利于自然生態恢復，而人口壓力又與人口數量、素質密切相關，故選擇了城鄉建設用地人口密度和單位人口增長消耗新增城鄉建設用地兩項負向指標。因此，災害發生指數、土地退化指數、石漠化指數、土層流失指數、耕地比例、林地比例、城鄉用地人口密度、人口自然增長率、是本研究的壓力指標。

2.2.2 狀態

土地是人類賴以生存和生產的最重要的自然資源，是一類社會-經濟-自然復合生態系統，具有物理屬性、生態屬性、社會屬性和經濟屬性[31]。人類不斷開發土地資源，通過社會經濟活動作用于土地利用系統，改變了土地利用系統結構與功能狀態。健康可持續發展的土地其自然生態、社會經濟和景觀環境都應該處于健康可持續狀態。因此，本研究從土地資源活力、土地利用效率和景觀狀態三方面來評價土地利用系統的健康狀態。

土地資源活力是測量土地生態系統活動、初級生產力的一項重要指標。研究區氣候溫暖濕潤，無霜期長、雨量充沛，其水熱狀況總體較豐富，有利于農業發展。因此，本文在評價指標的選擇時必需考慮影響土地資源活力的宏觀指標，如年均降水量、人均糧食產量、單位土地生產力和水網密度指數，均屬于正向指標，以客觀表達研究區土地資源活力、土地生產力的本底條件和潛在能力。

土地利用效率主要是測量土地資源配置及土地資源節約、集約利用的情況。人類通過社會經濟活動開發利用土地資源時，經濟社會發展水平在一定的程度上能夠提高人們的素質、增強生態環境保護意識，促進人地協調健康發展。因此，可通過建設用地地均地區生產總值、第三產業比例、單位地區生產總值增長消耗新增建設用地量、單位地區生產總值耗地下降率和人口與城鄉建設用地增長彈性系數等指標來量化土地利用效率。單位地區生產總值耗地下降率、建設用地地均地區生產總值和第三產業比例值越大，表明維護和改善土地利用系統生態安全的能力越強,屬于正向指標。而單位地區生產總值增長消耗新增建設用地量和人口與城鄉建設用地增長彈性系數越高，消耗的土地資源越多，越不利于土地利用系統的健康發展，屬于負向指標。

土地利用系統的景觀環境狀態可以從景觀多樣性指數和生物豐度兩方面來考慮。景觀多樣性指數和生物豐度在其調節氣候、維持生物多樣性、降解環境污染物等方面起著積極作用，因此，景觀多樣性指數和生物豐度值越大，表明土地資源生態安全狀況越好，土地利用系統越健康，本文將其歸結為正向指標。

2.2.3 響應

健康的土地利用系統在外界對土地產生不良沖擊下，如對抗自然災害或人類過度活動干擾時，具有維持其結構、自我調節和對環境危害的恢復能力；同時，人類通過政策調整、環境保護等方面改善土地利用系統狀態，保持良好的結構和功能，進而實現土地利用系統的穩定性和可持續性。

本研究分別從自然和人文系統選取了植被覆蓋率、環境質量綜合指數、人均GDP和水土保持投資比例來衡量土地利用系統的響應能力。森林能夠調節氣候、涵養水源、保持水土，植被覆蓋率、環境質量綜合指數越高，說明其土地利用系統自我調節能力和區域生態環境質量越好，屬于正向指標。人均GDP和水土保持投資比例值越高，說明生態環境保護投入的可能性越大，越有利于改善土地利用系統的生態環境質量，防止土地利用系統退化，通過對響應指標的考察，可以判斷土地利用系統的健康狀況。

2.3 數據處理

TOPSIS的全稱是“逼近于理想值的排序方法(Technique for Order Preference By Similarity to Ideal Solution)”，是 Hwang和Yoon于1981年提出的一種適用于根據多項指標、對多個方案進行比較選擇的分析方法, 該方法能夠客觀全面地反映土地利用狀況的動態變化，通過在目標空間中定義一個測度，以此測量目標靠近正理想解和遠離負理想解的程度來評估土地利用的績效水平[32]。與傳統的TOPSIS 法相比，改進的TOPSIS 法主要針對評價對象與正理想解和負理想解的評價公式進行了改進[33-35],然后求出各個方案與理想值、負理想值之間的加權歐氏距離，由此得出各方案與最優方案的接近程度，作為評價方案優劣的標準。

設有m個目標(有限個目標)，n個屬性,專家對其中第i個目標的第j個屬性的評估值為Xij, 則初始判斷矩陣V為

第一步，數據標準化

由此，我國當下通過“一帶一路”倡議推行國際經貿合作，需要轉變理念和方式，重視法律合作，適時跟上世界發展趨勢，借著法律自發趨同的世界法律合作潮流開展國際經貿活動，實現“一帶一路”所涉國家長久的互利共贏。該理念和方式的轉變也是我國的必然選擇。

所選評價指標因評價單位不同不具有可比性，由于各個指標的量綱可能不同，為使各指標具有可比性及可計算性，需要決策矩陣進行歸一化處理，即標準化，利用相對隸屬度公式對上面的矩陣進行標準化處理，得到相對隸屬度矩陣：

第二步，確定指標權重，構建加權的決策矩陣

采用熵權確定指標權重(表1)，由于該方較為成熟，本文就不再贅述。確立各個指標的權重W=(W1,W2，…，Wj)，建立加權判斷矩陣：

第三步，根據加權判斷矩陣獲取評估目標的正負理想解

式中,J*為效益型指標，J為成本型指標。

第四步，計算各目標值與理想值之間的歐式距離：

在確定正、負理想值時，考慮到人類利用土地的趨向，確定已利用土地為效益型指標，未利用土地為成本型指標。

第五步，土地利用系統生態健康值C表達式

第六步,依照相對貼近度的大小(分數的大小)對目標進行排序，形成決策依據。

3 結果與分析

3.1 土地利用系統健康障礙因子分析

為了有效提高土地利用系統健康水平，有必要分析單項指標和分類指標對土地利用系統健康影響的程度，找出影響土地利用系統健康的主要障礙因子，從而形成決策依據。本文根據土地利用系統壓力、狀態和響應指標計算結果，采用ARCGIS自然斷點法繪制了重慶市土地利用系統壓力、狀態和響應指數圖。

3.1.1 壓力

圖1 重慶市土地利用系統壓力、狀態和響應指數圖Fig.1 Pressure, State and Response scores of the land use system in Chongqing

從圖1可見，壓力得分值低的區域集中分布在渝東南片區，包括黔江、武隆縣、石柱縣、秀山縣、酉陽縣、彭水縣，壓力指數值在0.3082—0.3991之間。從表2可知，該區域石漠化和土層流失指數的得分值，在研究區中分值較低，排在研究區前10位；可見，土地利用風險性是影響土地利用系統壓力健康指數的主要障礙因子。耕地比例和單位人口增長消耗新增城鄉建設用地指數的得分值在壓力指數指標值中偏低，因而，土地利用壓力是影響土地利用系統壓力健康指數的次要障礙因子。究其原因是因為該區域地貌以丘陵、山地為主、土地資源稀缺加之脆弱的生態決定了該地區既是生態敏感區又是生態脆弱區。“敏感”主要體現在該地區是國家重點生態功能區與重要生物多樣性保護區，而“脆弱”則是該區域石漠化、生態災害、水土流失和農業面源污

表2 重慶市渝東南片區土地利用系統壓力指數得分值及排序情況Table 2 The pressure scores of land use system of Southeast of Chongqing and sort situation in Study area

染嚴重，如該區域石漠化面積達3725km2，占該地區國土面積的近20%，占全市石漠化面積的41.6%，從而造成了該區域土地利用風險指數高，資源環境壓力大，土地利用壓力大，人地矛盾突出。

壓力值偏低的區域分布在渝東北和渝西部分地區。渝東北區域既是秦巴山連片特困地區，又是三峽庫區，集大農村、大山區、大庫區于一體，生態環境脆弱，水土流失較為嚴重，資源環境壓力較大。因而，該區域土地利用風險大，發展壓力大，人地關系不協調。而渝西部分地區壓力指數較低的原因是該區域處于重慶市1小時經濟圈，是全市人口與高端產業的集聚發展區，人口壓力和土地利用壓力較大而導致土地利用出現不健康狀態。

3.1.2 狀態

狀態健康得分值主要以重慶市主城區為核心，往四周擴散呈遞增趨勢(圖1)。重慶市主城區是指重慶市中心城區，主要包括渝中區、江北區、南岸區、九龍坡區、沙坪壩區、大渡口區、渝北區、巴南區、北碚區9個市轄區，該片區狀態健康得分分值大多在0.182640—0.199429之間。從表3可知，該區域生物分豐度指數和建設用地地均地區生產總值得分值，在研究區中分值較低，均排在研究區前16位；年均降水量、人均糧食產量和單位地區生產總值增長消耗新增建設用地量得分值在狀態指數指標值中偏低，均排在研究區50%之前。可見土地資源活力和景觀狀態是影響土地利用系統狀態健康指數的主要障礙動因子，土地利用效率是次要因子。重慶市主城區和1h經濟圈狀態值偏低，主要源于這片區域屬于重慶市城市發展核心區和拓展區，由于城鎮化和工業化的迅速發展，該地區土地類型變化迅速，人類活動對土地資源的過度攫取使城市土地發生不可逆的功能轉變，改變了土地利用系統結構與功能狀態，造成了土地資源壓力過大，土地供需矛盾突出，威脅到了當地的生態環境，因此土地社會經濟屬于亞健康可持續狀態。

表3 重慶市主城區土地利用系統狀態指數得分值及排序情況Table 3 The state scores of land use system of Chongqing′s Core District in Study area

表4 重慶市主城區土地利用系統狀態指數得分值排序情況Table 4 The sort state scores of land use system of Chongqing′s Core District in Study area

而渝東南和渝東北區域以及重慶市西北區域遠離城市核心發展區，受人類活動干擾較少，土地資源活力相對較好，景觀多樣性指數、生物豐度和植被覆蓋度較高，生物多樣性較豐富，因而狀態分值相對較低。渝東南和渝東北個別區域由于土地利用較為粗放，土地利用效率較低，因而狀態得分值相對較低，土地利用系統健康性較差。

3.1.3 響應

由圖1可見，響應分值整體呈現四周高中間低、渝東北、渝東南和渝西高于渝中地區的空間分布特征。究其原因主要是因為渝東北、渝東南和渝西地區遠離城市發展中心，受人類干擾活動影響較小，但是該區域屬于生態脆弱地區，生態穩定性差，對外界干擾敏感性強，科技、人力資源不足，資金投入嚴重滯后，遭遇破壞后其生態環境恢復力差。而渝中地區雖然人類活動較為頻繁，但是該區域土地生態保護意識較好，人類通過政策調整、環境保護等方面改善土地利用系統狀態，保持良好的結構和功能，進而實現土地生態系統的穩定性和可持續性。

3.2 土地利用系統健康綜合評價指數結果分析

在借鑒國內外生態系統健康等級劃分的基礎上，綜合土地利用系統健康指數計算的結果，本文將土地利用系統健康級別劃分為4個等級：健康、臨界健康、不健康、病態：0.30≤Ci≤0.50為健康區，0.28≤Ci≤0.30為臨界健康區，0.25≤Ci≤0.28為不健康區、0≤Ci≤0.25為病態區，計算結果和分類情況見表4。土地利用系統生態健康值大小代表變量載荷信息的大小，Ci越大，說明土地利用系統健康水平越高。

表5 研究區各區域土地利用系統健康指數及級別Table 5 Health condition of land use system

為了更能直觀的體現土地利用系統健康分布情況，根據土地利用系統健康綜合評價指數計算結果，采用ARCGIS 繪制了重慶市土地利用系統健康綜合評價指數分布圖，從圖2可見，研究區土地利用系統健康綜合分值具有顯著的空間分異特征，具有明顯的空間集聚性,整體呈現T型帶狀分布格局。

圖2 土地利用系統健康綜合評價指數分布圖Fig.2 The distribution of health condition of land use system

病態和不健康區域主要位于壓力和狀態健康指數較低的渝東北、渝東南和重慶市西南片區部分地區。這一區域主要環繞庫區沿線分布，景觀多樣性指數和植被覆蓋度較高，生物多樣性較豐富，土地資源活力較好；但是該區域以丘陵、山地地貌為主，水土流失、石漠化、生態災害嚴重，土地利用系統受到較大的負面影響，生態系統非常脆弱敏感，土地利用風險性大；該區域曾走大招商、大工業、大發展的道路，經濟雖有所增長，但是該生態系統穩定性差，對外界干擾敏感性強，遭遇破壞后其生態環境恢復力差，是高風險-高壓力區域。

臨界健康和健康區域主要位于重慶市中部，即重慶市主城區環線，該區域內地勢較為平坦，土壤相對肥沃，區位條件優越，屬于重慶市城市核心拓展區和人類活動頻繁區域，人口壓力和土地利用壓力較大，而該區域科技資金、人力資源響應程度高，土地生態保護意識較好，有較強的抗外界干擾能力，生態系統破壞后，自然恢復能力較強，是低風險-中度壓力區域。

4 結論

隨著中國城市化進程的加快，為了滿足經濟建設的需求，人類對土地資源不合理的開發利用，使土地利用系統遭受到了極大的沖擊和損毀，尤其是三峽庫區生態敏感區的人類生存環境問題日益突出，通過土地利用系統健康評價研究來引導土地合理利用，對協調城市發展與自然生態保護之間的矛盾至關重要。鑒于此，本文充分考慮到人類活動對土地利用系統健康評價的影響，根據三峽庫區生態敏感區典型區域——重慶市山地城市土地生態系統的特點和土地利用的生態風險性，借鑒PSR概念模型構建土地利用系統健康評價指標體系，并采用改進TOPSIS方法對重慶市進行了評價，結論及建議如下：

(1)研究表明，“以壓力-狀態-響應”(PSR)模型為分析手段，從自然資源環境與社會經濟有機統一的觀點出發，不只強調自然生態系統健康質量同時也考慮了人類社會經濟活動的影響因素及其它們之間的關聯性來開展土地利用系統健康綜合評價研究，能夠較好地改變現有研究主要關注自然資源環境的狀況，可以充分表征土地利用系統健康的空間特性，更準確地反映土地利用系統健康的各要素之間的關系和影響土地生態系統健康的關鍵因素，為三峽庫區生態敏感區土地利用系統健康狀態起到一定的預警作用。另外，本研究選取的指標是基于三峽庫區生態敏感區的自然生態基底與人類發展需求而選取的評價指標，能較好的考慮到研究區典型的個性化指標，以識別各評價單位對各類指標的響應程度，表達各評價單元健康性的區分度。

(2)TOPSIS法是有限方案多目標決策的綜合評價方法之一，以改進TOPSIS方法計算土地利用系統生態健康指數，對原始數據進行同趨勢和歸一化的處理后，消除了不同指標量綱的影響，并能充分利用原始數據的信息，客觀真實的反映實際情況，獲取土地利用系統健康水平的綜合診斷結果，揭示各指標的水平狀態，揭示系統健康問題的關鍵影響因素。是一種有效地技術方法，該方法可以用于其他評價，評價指標體系可根據研究區域的實際進行調整。

(3)實證結果表明，三峽庫區生態敏感區的典型區域—重慶市土地利用系統健康綜合分值呈T型帶狀分布格局。渝東北、渝東南和重慶市西南片區部分地區土地生態系統呈現病態和不健康狀態，屬于高風險-高壓力區域。土地利用風險性、人口壓力和土地利用壓力較大以及土地利用系統的響應能力低是制約土地利用系統健康狀況改善的關鍵因素。因此，這些區域庫區沿線要強化土地環境和水環境治理，保持水土、涵養水源，避讓地質災害, 改善生態環境，降低生態脆弱度，建立好土地利用風險防范體系，大幅減輕庫區沿線生態環境承載力負擔。土地開發成本相對較高的渝東北區域要以生態環境保護優先，點狀發展適當集聚，保護脆弱生境，優化土地利用結構，控制產業和人口規模不能超過土地環境容量，減少對自然環境的人為侵害。渝東南區域要加強植被重建，保持水土防止石漠化，結合高山生態扶貧搬遷等工作，給人們留出生產生活生態空間，減少人地矛盾。同時，加強科技資金投入，加大水土保持、生態建設重要性的宣傳力度，增強人們的環保意識，促進人地和諧發展。

臨界健康和健康區域主要位于主城區環線，是低風險-中度壓力區域。人口壓力指數和土地利用壓力指數是制約土地利用系統健康狀況改善的關鍵因素。因此，應加強土地利用規劃與調整，轉變經濟發展方式，優化產業結構，控制人類過度開發，進一步降低經濟增長對土地資源的過度消耗，維持土地生態系統正常功能。

(4)構建基于PSR模型的評價指標體系和采用改進TOPSIS方法的研究適用于土地利用系統健康診斷，有利于促進土地利用系統健康狀況改善。本研究對進一步完善土地利用系統健康評價體系具有一定的參考價值，對于當前城市化進程中日益關注的區域生態安全問題的認知與解決具有重要意義，同時也為土地利用的規劃、管理和生態保護提供決策參考。但是，土地利用系統的健康評價是一項復雜的系統工程，本研究設置的評價指標和評價等級標準等問題還有待進一步深入探討研究和驗證，由于數據收集的局限性，本文僅為基于現狀數據的研究，在后續研究中，可收集多個時間段的數據，對土地利用系統健康評價進行一個動態研究，并設計模型對土地利用系統健康做預測分析。

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Health assessment of a land use system used in the ecologically sensitive area of the Three Gorges reservoir area, based on the improved TOPSIS Method

HONG Huikun1,2, LIAO Heping3, WEI Chaofu2, LI Tao3,XIE Deti2,*

1ISouthwestUniversity,Chongqing400715,China2CollegeofresourcesandenvironmentsinSouthwestUniversity,Chongqing400715,China3SchoolofGeographicalsciencesinSouthwestUniversity,Chongqing400715,China

The Three Gorges reservoir area forms an ecological barrier for the key sensitive areas of the middle and lower reaches of the Yangtze River.The ecological quality of a land use system is directly related to the overall benefits of the Three Gorges Project and to the ecological security of the middle and lower reaches of the Yangtze River.A health assessment of a land use system can effectively guide the rational land use and coordinate the contradiction between urban development and natural ecological protection.This study proposes a health evaluation index system of a land use system based on a PSR (pressure-state-response) model.Through the improved TOPSIS method, this research conducted an empirical study of Chongqing as a typical example of health assessment of a land use system in the ecologically sensitive area of the Three Gorges reservoir area.The results showed that: 1) The score of the Three Gorges reservoir area land use displayed a pattern of the “T” zonal distribution, which can be categorized as healthy, critical, unhealthy, and morbid.Morbid and unhealthy regions mainly cover the northeast, the southeast, and the southwest of Chongqing, which are in the state of stress and have higher health index.The critical and healthy regions are located mainly in the loop of main urban area in Chongqing.2) The ecosystems in the northeast, southeast, and southwest regions of Chongqing, which are in morbid and unhealthy conditions, belong to high risk-high pressure areas, because of their fragile and unstable ecosystems and high risks of land use.The loop area in the Chongqing urban area, which is at low risk of land utilization and in relatively good condition, is in the low risk-moderate pressure area.To foster healthy development of land use in the ecologically sensitive area in the Three Gorges reservoir area, land use planning and adjustment should be strengthened, excessive human development of land should be restricted, and the ecosystem functioning should be maintained.3) The PSR model as a means of analysis and unifying the natural resources, the environment, and social economy, not only emphasizes the health condition of ecosystems but also considers the impact of socio-economic activities and their association in carrying out a comprehensive health evaluation of the land use system.PSR shifts the research focus to natural resources and environmental conditions.It fully characterizes the spatial characteristics of the land use system, accurately displays the relationship between various elements of a healthy land use system and the key factors affecting the ecosystem, and sets an early alarm for a land use system for the ecologically sensitive land in the Three Gorges reservoir area.4) The improved TOPSIS method can make full use of original data, illustrate the reality, achieve a comprehensive diagnosis of the health condition of a land use system, and reveal the level of each indicator as well as the critical factors affecting the system.The method is effective and can be applied to other kinds of assessment with proper adjustments.5) The evaluation index system based on the PSR model and the improved TOPSIS method can be applied to health assessment of a land use system.Both analysis methods can enhance the health condition of a land use system.This study can be a reference for further improvement of a health assessment of land use as well as for land use planning, management, and ecological protection.

Three Gorges reservoir area;ecological sensitive area;land use system;health assessment;the improved TOPSIS method

國家水體污染控制與治理科技重大專項課題：三峽庫區及上游流域農村面源污染控制技術與工程示范(2012ZX07104-003)

2014-06-30; < class="emphasis_bold">網絡出版日期:

日期:2015-05-21

10.5846/stxb201406301353

*通訊作者Corresponding author.E-mail: xdt@swu.edu.cn

洪惠坤，廖和平，魏朝富，李濤，謝德體.基于改進TOPSIS方法的三峽庫區生態敏感區土地利用系統健康評價.生態學報,2015,35(24):8016-8027.

Hong H K, Liao H P, Wei C F, Li T,Xie D T.Health assessment of a land use system used in the ecologically sensitive area of the Three Gorges reservoir area, based on the improved TOPSIS Method.Acta Ecologica Sinica,2015,35(24):8016-8027.