基于主成分聚类分析的山东省土地生态安全评价及其影响因素分析.docx

??

?

??

基于主成分聚类分析的山东省土地生态安全评价及其影响因素分析

?

??

?

?

?

?

?

?

?

???

?

?

?

?

?

汪磊+张觉文

摘要：土地生态安全关系着区域生态环境可持续发展及社会经济系统的良性运行，科学评价土地生态安全是生态文明建设的重要内容。本研究基于经济、社会、生态3个维度，构建土地生态安全评价指标体系，借助主成分聚类组合评价模型，对2015年山东省土地生态安全状况进行综合评价，并结合评价结果进行区域等级划分。结果表明，主成分聚类分析结果与实际情况高度吻合；山东省土地生态安全空间分布极不均衡，风险区划之间差异性大，其中土地生态安全低度风险区（第Ⅰ类区域）2个（济南市、青岛市）、中度风险区（第Ⅱ类区域）14个、高度风险区（第Ⅲ类区域）1个（东营市）。今后，山东省除确保Ⅰ类区域2座城市的生态安全水平外，应将土地生态保护工作的重心放在第Ⅱ类区域，谨防其滑入第Ⅲ类区域，同时也要积极投入相应的人力、物力、财力，制定科学有效的政策措施以提高东营市的土地生态安全水平。

关键词：土地生态安全；综合评价；主成分聚类分析；山东省；生态文明；可持续发展

F301.2文献标志码：A：1002-1302（2017）17-0246-04

收稿日期：2017-05-17

基金项目：国家社会科学基金（编号：17BJY011）。

作者简介：汪磊（1974—），男，湖北黄冈人，博士，教授，主要从事土地资源管理及生态治理研究。E-mail：[email?protected]。

通信作者：张觉文，硕士研究生，研究方向为土地资源管理。E-mail：[email?protected]。土地资源是人类赖以生存和发展的重要物质基础。土地生态安全关系着土地资源的可持续利用，维系着经济安全以及社会稳定，是生态文明建设的重要内容。随着我国城市化、工业化进程的不断加快，土地资源的粗放式开发引发了诸如水土流失加剧、耕地质量下降、草地退化严重、生物多样性减少等系列问题。近年来，山东省经济发展势头强劲，城镇化速度迅猛，2015年常住人口城镇化率已达57.0%，生态用地逐渐减少，人地矛盾越发突出，土地生态功能逐步衰退。统计数据表明，截至2015年年底，山东省水土流失面积高达22160km2；国家林业局抽查结果表明，山东省经济林土壤中均不同程度检测出重金属。土地生态安全问题已成为制约山东省经济社会可持续发展的重要因素。

当前，土地生态安全问题日趋严峻，对土地生态安全的研究具有很强的重要性和紧迫性，引起了众多学者的关注。国内对土地生态安全的研究自2006年后不断升温，虽起步较晚但发展迅速。其中，学术界对土地生态安全的研究热点集中于土地生态安全评价。从评价指标体系看，目前国内对土地生态安全的研究，大多基于压力-状态-响应（pressure-state-response，简称PSR）和环境-经济-社会（environment-economy-society，简称EES）及其修正模型2种基本体系构建。如王磊等基于PSR框架选取了30项指标因子构建土地生态安全评价指标体系，系统评价了宁夏回族自治区的土地生态安全状况[1]；庄伟等以EES为三维度选取了16项相关指标构建了三峡库区土地生态安全评估指标体系并对其进行评价[2]。从评价方法来看，基于数学模型法的综合指数分析法在土地生态安全研究中应用范围最为广泛。该方法的关键在于确定各评价指标的权重。比较成熟的赋权方法有熵值法[3]、层次分析法[4]、主成分分析法[5]、逼近于理想解的排序技术（techniquefororderpreferencebysimilaritytoanidealsolution，简称TOPSIS法）[1]、德尔菲法[6]等，经文献梳理可知，关于土地生态安全评价大多采用单一的评价方法，忽略了单一评价方法存在的自身缺陷。如层次分析法、德尔菲法等赋权方法主观性强；主成分分析法给定的权重与数据自身的质量高度相关；TOPSIS法则将各个评价指标的权重均等化。为克服单一评价方法存在的不足，本研究通过将主成分分析与聚类分析2种方法进行有效组合，实现二者之间的优势互补、取長补短，极大地提高了土地生态安全评价的精确性和有效性，即将主成分分析的结果（提炼出的主成分）作为聚类分析的输入，一方面通过主成分分析实现有效降维、消除提炼出主成分之间的线性相关；另一方面，借助聚类分析可以从更大的空间尺度分析不同类别之间的差异性，有助于提高制定政策的针对性和有效性。从应用的角度来看，根据实证分析得出的主成分聚类分析结果，一方面可以从宏观层面分析不同类别之间的空间差异；另一方面，可以从微观层面分析每个地市在不同主成分得分上的不足，可以为提升山东省土地生态安全水平，科学制定相关政策措施提供决策参考。