基于PSR模型的沿海城市海洋生態健康評價

彭建交 陳會然 謝中起

摘要：為保護我國海洋生態環境，進而保障海洋強國建設，文章基于科學的海洋生態健康評價指標體系和評價方法，對2015年大連市等14個沿海城市的海洋生態健康進行總體評價、差異評價和聚類評價。研究結果表明：基于壓力-狀態-響應模型構建的海洋生態健康評價指標體系包括壓力系統、狀態系統和響應系統3個準則層和15個評價指標，涵蓋海洋生態自身和人類活動的影響;層次分析法結合德爾菲法在發揮專家作用的基礎上盡可能地避免主觀偏見，主要內容包括構造判斷矩陣、層次排序和一致性檢驗;從總體來看，14個沿海城市的人類活動對海洋生態健康的負面影響較大、正面影響適中，海洋生態健康狀況較好;從差異來看，各沿海城市海洋生態健康狀況差異較小，而對海洋生態的破壞差異較大;從聚類來看，各沿海城市均存在優勢和不足。

關鍵詞：生態評價;層次分析法;判斷矩陣;一致性檢驗;生態保護

中圖分類號：X82;P76文獻標志碼：A文章編號：1005-9857（2019）10-0034-06

Marine Ecological Health Assessment of Coastal Cities

Based on PSR Model

PENG Jianjiao，CHEN Huiran，XIE Zhongqi

（College of Humanities and Law，Yanshan University，Qinhuangdao 066004，China）

Abstract：In order to protect China′s marine ecological environment and ensure the construction of a strong ocean country，the paper implemented overall evaluation，differential evaluation and clustering of marine ecological health in 14 coastal cities such as Dalian in 2015，based on the scientific marine ecological health evaluation index system and evaluation method.The research results showed that the marine ecological health evaluation index system based on the pressurestateresponse model included 3 criteria layers of stress system，state system and response system and 15 evaluation indicators，covering the impact of marine ecology itself and human activities.In combination with the Delphi method，the subjective prejudice was avoided as much as possible on the basis of the role of experts.The main contents included the construction of judgment matrix，hierarchical ordering and consistency test.In general，the human activities of 14 coastal cities were beneficial to marine ecological health.The negative impact was relatively large，the positive impact was moderate，and the marine ecological health was better.From the perspective of differences，the marine ecological health status of each coastal city was small，but the damage to marine ecology was quite different; from the perspective of clustering，each coastal cities had advantages and disadvantages.

Key words：Ecological evaluation，Analytic hierarchy process，Judgment matrix，Consistency test，Ecological protection

0引言

隨著我國對海洋資源的不斷開發利用，科學、客觀和合理地評價海洋生態健康，進而發現和解決存在的問題，是加快建設海洋強國的重要保障。

目前我國關于海洋生態健康評價的研究已取得較豐碩的成果：評價方法方面，主要包括實地分析法、指示物種法和指標體系法[1-3];評價區域方面，以近岸海域為主，主要涉及河口、海灣和濱海濕地等[4-6];評價角度方面，多偏重于生態學，即生態系統、水環境和沉積環境等海洋自身狀態[7-8]。

2000年歐盟提出“生態質量狀況綜合評價方法”，除考慮海洋自身結構和要素的影響外，還考慮人為因素的影響，從而更加全面地評價海洋生態質量[9]。目前我國海洋生態健康評價更多地關注海洋自身，而對人類活動對海洋生態的破壞和保護作用關注較少。本研究基于壓力-狀態-響應（PSR）模型，將人類活動對海洋生態的正、負面影響與海洋自身狀態相結合，以期更加綜合地評價海洋生態健康。

1海洋生態健康評價指標體系

PSR模型最早由加拿大統計學家提出，后由經濟合作與發展組織（OECD）修改后應用于生態評價。其中，壓力指標表征人類活動對生態的負面影響，狀態指標表征某時間段內生態的狀態和變化，響應指標表征人類活動對生態的正面影響。

PSR模型體現人類與生態的相互作用關系，回答“發生了什么、為什么發生、將如何做”3個可持續發展問題，在評價生態健康方面具有3個優勢。①具有邏輯性，將生態系統視為由自然、經濟和社會組成的復合系統，其中壓力系統會對狀態系統產生影響，而狀態系統的變化會使人類活動產生響應，響應系統又會對壓力系統產生影響;②具有靈活性，由于生態系統在不同時期面臨的狀況不同，具體評價指標可根據實際情況調整;③具有綜合性，涵蓋生態系統自身以及人類活動對生態系統的影響。

本研究以PSR模型為基礎，遵循整體性、可操作性和代表性的原則，同時充分考慮數據可獲得性，構建海洋生態健康評價指標體系（表1）。

2評價方法

目前評價指標的賦權方法可分為以層次分析法為代表的主觀賦權方法以及以熵值法、灰色綜合評價法和因子分析法為代表的客觀賦權方法。前者的優勢是充分發揮專家的作用，但主觀性較強;后者強調評價指標的信息量和關聯度，雖可避免主觀性，但忽視專家的作用。本研究采用層次分析法結合德爾菲法，在發揮專家作用的基礎上盡可能地避免主觀偏見。

21構造判斷矩陣

對評價指標進行兩兩比較，得到判斷矩陣C。為使判斷定量化，進而形成數值判斷矩陣，用1～9標度判斷。其中，Cij=1表示Ci與Cj具有同等重要性，Cij=3表示Ci對于Cj稍微重要，Cij=5表示Ci對于Cj明顯重要，Cij=7表示Ci對于Cj非常重要，Cij=9表示Ci對于Cj絕對重要，Cij=2、4、6、8分別表示上述相鄰判斷的中間狀態。

22判斷矩陣的一致性檢驗

判斷矩陣的一致性是指專家在判斷評價指標的重要性時協調一致，沒有出現相互矛盾的結果，計算公式為：

CI越接近于0，表明判斷矩陣的一致性越高。當n>2時，采用隨機一致性比率（CR）表示判斷矩陣的一致性，計算公式為：

23層次單排序

24層次總排序

依次沿遞階層次結構由上而下逐層計算，計算最低層因素對于最高層因素的相對重要性。假設層次結構有k層，第k層某評價指標的權重是Wk，其以上各層評價指標的權重分別為Wk-1，Wk-2，…，W1，那么該評價指標對總評價指標的綜合權重為W=Wk×Wk-1×…×W1。為確保排序的嚴謹性，層次總排序應由高層到低層進行一致性檢驗。

3沿海城市海洋生態健康評價

本研究選取大連市、秦皇島市、天津市、煙臺市、青島市、連云港市、南通市、上海市、寧波市、溫州市、福州市、廣州市、湛江市和北海市14個沿海城市，對其2015年的海洋生態健康進行評價。這14個沿海城市基本覆蓋我國大陸海岸線，且具有一定的代表性和差異性。評價指標的數據來自歷年《中國海洋統計年鑒》《中國漁業年鑒》《中國海洋災害公報》《中國海洋環境質量公報》以及各地區相關年鑒和公報。

31確定評價指標權重

311構造判斷矩陣和賦值

本研究采納生態學和海洋學領域的專家意見，為

313評價指標權重

海洋生態健康評價指標權重和相對重要性如表3所示。

32海洋生態健康得分

沿海城市海洋生態健康綜合得分的計算公式為：

I=100×ni=1Wi×X′λ

式中：X′λ為評價指標數據的標準化值。

經計算，14個沿海城市海洋生態健康各準則層得分和綜合得分如表4所示。

33海洋生態健康評價

331總體評價

壓力系統方面，各沿海城市的平均分為3221，占滿分的比例為3068%，得分和占比較低，表明人類活動對海洋生態健康的負面影響較大。

狀態系統方面，各沿海城市的平均分為48731，占滿分的比例為7650%，得分和占比較高，表明海洋生態健康狀況較好，壓力系統的影響并未直接表現出來。

響應系統方面，各沿海城市的平均分為11102，占滿分的比例為4303%，得分和占比處于中等水平，表明人類活動對海洋生態健康的正面影響適中。

332差異評價

為分析各沿海城市海洋生態健康的差距，分別計算各準則層得分和綜合得分的變異系數，即組內標準差和組內平均值的比值（表5）。

由表5可以看出，狀態系統得分和綜合得分的差異較小，而壓力系統得分的差異較大。因此，各沿海城市海洋生態健康狀況差異較小，而對海洋生態的破壞差異較大。

333聚類評價

為進一步歸納總結各沿海城市海洋生態健康狀況，進而分析各自的優勢和不足，本研究利用SPSS 20軟件進行聚類分析。由于涉及評價指標過多，僅以3個準則層為基礎進行分析，得到14個沿海城市海洋生態健康的聚類譜系圖（圖1）。

由圖1可以看出，14個沿海城市可分為6個類型。

（1）以廣州市和天津市為代表，即綜合得分高，壓力系統和響應系統的得分較高，而狀態系統的得分較低。該類城市的特征是海洋生態健康狀況良好，對海洋生態破壞較小，并注重海洋生態保護，但破壞強于保護。

（2）以上海市和寧波市為代表，即綜合得分低，壓力系統和狀態系統的得分較低，而響應系統的得分較高。該類城市的特征是海洋生態健康狀況較差，對海洋生態破壞較大，雖注重海洋生態保護，但保護遠遠不能彌補破壞。

（3）以秦皇島市、連云港市、南通市和溫州市為代表，即綜合得分較低，狀態系統和響應系統的得分較低，而壓力系統的得分較高。該類城市的特征是對海洋生態破壞較小，但過分忽略海洋生態保護，導致海洋生態健康狀況不佳。

（4）以大連市和青島市為代表，即綜合得分處于中等水平，狀態系統和響應系統的得分處于中等水平，而壓力系統的得分較低。該類城市的特征是對海洋生態破壞較大，導致海洋生態健康狀況不佳。

（5）以湛江市和北海市為代表，即綜合得分處于中等水平，狀態系統的得分明顯高于壓力系統和響應系統，且壓力系統的得分明顯高于響應系統。該類城市的特征是對海洋生態的破壞強于保護，但海洋生態健康狀況較好，表明海洋生態承載能力很強。

（6）以煙臺市和福州市為代表，即綜合得分較高，狀態系統的得分明顯高于壓力系統和響應系統，且響應系統的得分稍高于壓力系統。該類城市的特征是對海洋生態破壞較大，但保護稍強于破壞，且海洋生態健康狀況明顯較好，表明海洋生態承載能力較強。

4結語

隨著我國加快建設海洋強國戰略的深入實施，面對日益嚴峻的海洋生態環境問題，通過科學合理的海洋生態健康評價指標體系和評價方法，綜合評價海洋生態健康尤其是人類活動的影響，具有重要意義。本研究基于PSR模型，對2015年14個沿海城市的海洋生態健康進行評價，各沿海城市海洋生態健康狀況總體較好但有所差異，并均存在優勢和不足，應減小海洋生態破壞和注重海洋生態保護，在保障海洋生態健康的基礎上，實現可持續發展。

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