毕业论文（设计）基于GIS 的大庆市生态风险预警及管理对策.doc

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1、基于GIS的大庆市生态风险预警及管理对策梁欣（黑龙江工程学院，哈尔滨150050）摘 要：本文以大庆市区为研究区域，论述了生态风险预警的概念，针对大庆市土地利用/土地覆盖的特点以及在大庆市19762003年生态风险状况评价和2010年生态风险预测研究的基础上，采用生态风险预警方法，定量的确定大庆市生态风险预警区间，最后得出大庆市生态风险预警图并进行预警分析,提出针对性的建设措施和优化调控战略要点。关键词：大庆市；生态风险；预警；管理对策作者简介：梁欣（1980-），女，助教，硕士，研究方向：地理信息系统。E-mail：liangxinb06联系电话：0451-88028725 通信地址：哈尔滨

2、市道外区红旗大街999号 邮政编码:150050 Ecological risk warning and management countermeasure in Daqing cityLIANG Xin(School of Engineering,Heilongjiang University, Harbin150050, China)Abstract: In this paper ,Daqing city was selected for case study.The paper expounds the concept of ecological risk warning, establ

3、ished the classification of ecological risk warning quantificationally by the method of ecological risk warning in Daqing City, which based on the specialty of the land-use and cover change and ecological risk assessment form 1976-2003 and the study of ecological risk forecast in 2010. According to

4、the alarm signals, we gain and analyze the map of distribution of ecological risk warning, put forward the construction measure and the adjusting strategies.Key words: Daqing City; ecological risk; warning; management countermeasure生态风险预警指就工程建设、资源开发、国土整治等人类活动或各种自然灾害对生态系统所造成的外界影响进行预测、分析与评价；确定区域生态环境质量

5、和生态系统状态在人类活动影响下的变化趋势、速度以及达到某一变化阈值的时间等，并按需要适时地提出恶化或危害变化的各种警戒信息及相应的对策措施1。生态风险预警集中研究生态系统质量或状态的逆化变化(即退化、恶化)的过程和规律，做出及时的警告和对策(正向演化不需预警而只需研究如何开发、利用和保持)2。生态风险涉及到生态系统内(系统本身)、外(人类活动)因的综合作用，人类活动的影响是引起生态系统质量或状态逆化变化的动因，因而生态风险预警的主题应明确为对人类活动引起的生态系统质量或状态逆向变化的预测、预告和警示。大庆市是我国一个典型的资源型城市，在我国经济建设和石油工业布局中具有重要的战略和基础地位。在原

6、油长期高产稳产之后，大庆迈进了石油经济与城市经济混存的发展阶段。随着石油开采与石油化工的生产规模扩大，生态环境破坏日益严重，不可避免地出现一些不利于城市持续发展的负效应。可见，大庆的城镇化过程是有生态代价风险的。生态建设和生态保护是城市长期稳定发展的保障，大庆市存在的各种各样的生态风险不得不引起我们的重视。在本研究中生态风险预警建立在生态风险评价和预测的基础上。首先，利用生态风险指数计算方法和地统计分析方法对大庆市19762003年生态风险相对状况进行了回顾性评价；然后，利用三次回归模型、灰色预测GM(1,1)模型和人工神经网络预测模型进行变权组合预测，对大庆市2010年生态风险分布情况进行了

7、预测研究3；本文将在生态风险评价与预测研究的基础上，对大庆市的生态环境状况进行预警分析。并在大庆市生态风险评价和预警的基础上，提出大庆市的生态风险管理措施和对策，以期为科学评价和有效维护大庆市生态环境提供一种思路。对生态风险进行预警研究，对预示生态环境状况，保证合理的土地利用十分必要；它可以改变土地利用调控政策的滞后性，对土地利用状况进行动态与超前管理；还可以提供一个生态风险调控的新思路，为决策提供科学依据。1 生态风险预警方法生态风险预警系统作为一种预报区域生态环境现状与发展趋势的信号系统，涵盖区域生态环境保护、社会经济发展、人口发展过程中，包括从发现警情、分析与辨识警兆、寻找警源、判定警度

8、及排除警情进行决策的过程4。生态风险预警是以生态风险评价为基础，对区域内的人类活动对生态环境所造成的影响进行预测、分析与评价；确定区域生态环境质量和生态系统状态在人类活动影响下的变化趋势、速度以及达到某一变化阈值的时间等，并按需要适时地提出恶化或危害变化的各种警戒信息及相应的对策措施5。预警理论最早是应用在经济领域。借助经济预警的方法分类，区域生态风险预警的方法可分为五类:黑色预警方法、红色预警方法、黄色预警方法、绿色预警方法和白色预警方法，每一种预警方法都有一套基本完整的预警程序，只是在具体应用方面有所区别6,7。各种预警方法之间的比较见表1。在实际应用中，主要是运用黑色、黄色和红色的预警方

9、法，尤以黄色预警方法居多，本文结合黑色预警法与黄色预警法中的统计预警（见表2）进行生态风险预警研究。绿色方法主要借助于遥感技术。这几种方法的分类也不是绝对的，在分析解决问题时可以综合考虑两种或两种以上的分析方法。表1 预警方法的比较Table 1 The comparison of warring methods黑色黄色红色绿色白色定义通过对某一具有代表性指标的时间序列变化规律分析预警。根据警情预报的警度，是一种由因到果逐渐预警的过程。对影响生态环境的有利因素和不利因素进行全面分析，然后进行不同时期的对比研究，最后结合专家学者的经验进行预警。通常借助遥感技术测得研究趋于生长、变化的情况，从而进

10、行生长、变化趋势预警。对产生警情的原因十分了解，对警情指标采用计量技术进行预测。定性或定量定量定量定性定量定量纵向或横向纵向纵向与横向纵向与横向纵向纵向指标确定关键指标多种指标综合指标成长指标警因指标分析方法波动分析统计分析模型分析趋势分析因素分析表2 黄色预警的分类Table 2 The categories of yellow warring 指数预警统计预警模型预警通过建立预警指标体系，利用反映警情的一些指标进行预警，需对这些指标进行指数合成或扩散指数。通过一系列警情指标与警情关系的统计处理，根据计算得到的分数预测警情程度。是在统计预警方式的基础上对预警的进一步分析，目前常见的生态预警多

11、采用这一方法预警方法科学使用需要注意7：预警方法必须以预警理论为基础，没有逻辑上合理的理论性假设条件，任何预警方法及预警模型都不可能得到正确的预警结果；随着时间的变化预警指标体系也应跟着相应调整；预警方法要随地区条件变化，宏观预警要和区域预警、行业预警相结合。生态系统内部涉及到相当多的状态变量，很多变量很难精确确定或根本无法确定；各状态变量之间的关系也相当复杂；子系统之间也相当复杂，很难定量描述。生态风险的状况是一个动态的发展过程，其目标、状态、过程集于一体，生态风险的预警指标的“好”与“差”没有明晰的数量界限。本文拟考虑在生态风险预测的基础上采用黄色预警方法中的统计预警，通过一系列警情指标与

12、警情关系的统计处理，根据计算得到的分数预测警情程度，警兆变量的警限和区间，进行外推预警。2 大庆市生态风险预警2.1 预警区间的确定环境在变化过程中，往往存在着一些特殊临界值，临界值两侧往往代表了不同的发展方向、状态或属性。环境质量状况存在着临界值，一旦超过了它，我们认为环境质量较差或已很恶劣。环境质量退化亦有自己的临界值，即环境质量的临界退化率，超过了该临界值，则认为恶化速度较快，留给人们的回旋时间较少，可能造成严重的环境问题。因为环境质量标准反映人类对环境的需求，而预警评价也是为人们对未来可能发生的环境问题作了预先警报。因此，将两者联系起来，以环境质量标准作为警戒线，它简洁易行，有明确的定

13、量标准，具有广泛的适用性。环境质量状况临界值以及环境质量临界退化率的确定，可以依据历史经验分析、专家意见调查、国际对比、数学方法等综合确定。在本文中，预警警戒线的确定依据大庆市土地利用总体规划（19972010年）中的大庆市2010年五个区各土地利用类型的规划目标（见表3）和区域生态风险指数计算公式，计算得到各区的规划生态风险均值，作为各区的预警警戒线，即临界值。最大值与最小值的确定，分别假设各区全部覆盖为生态风险权重最大的交通用地和生态风险权重最小的草地。确定了临界值，最大值与最小值后，我们将整个生态环境在临界值，最小值与最大值间均匀分为5个区间，采用一组类似于交通信号灯的标志划分预警区间，

14、将预警区间分为红、橙、黄、绿、蓝等五个状态，用以判断研究区生态环境的状况。蓝灯表示质量状况很好；绿灯表示质量状况尚可；黄灯表示质量状况不好，处于警戒水平；红灯表示质量状况很差，处于警报水平，需要发出警报，提醒大家要采取措施加以控制8。具体操作如下：红灯区间：生态环境受到严重破坏，生态系统结构残缺不全，功能丧失，生态恢复与重建很困难，生态环境问题很大并经常演变成生态灾害；橙灯区间：生态环境受到很大破坏，生态系统结构破坏较大，功能退化且不全，受外界干扰后恢复困难，生态问题较大，生态灾害较多；黄灯区间：生态环境受到一定破坏，生态系统结构有变化，但尚可维持基本功能，受干扰后易恶化，生态问题显现，生态灾

15、害时有发生；绿灯区间：生态环境较少受到破坏，生态系统结构尚完整，功能尚好，一般干扰下可恢复，生态问题不显著，生态灾害不大；蓝灯区间：生态环境基本未受干扰破坏，生态系统结构完整，功能性强，系统恢复再生能力强，生态问题不显著，生态灾害少。表3 2010年大庆市五个区各土地利用类型规划面积（km2）Table 3 The program area of seven land-use categories in five units of Daqing city类型萨尔图区让湖路区龙凤区红岗区大同区耕地70.30202.6467.53115.9944.51草地174.81559.8779.06288.

16、1020.31水域131.1274.2284.8938.861.73未利用地14.828.4611.346.3614.03居民及工矿用地87.61125.65127.87110.7315.76林地12.07198.9234.4035.7810.57交通用地12.9722.0510.7627.413.692.2 生态风险预警图及预警分析根据2010年大庆市五个区各采样点的生态风险预测值和已经确定的2010年生态风险值与预警标准之间的关系，得到2010年各采样点处的生态风险等级，利用空间插值方法编制了大庆市2010年生态风险预警图。表4 大庆市五个区预警区间划分表Table 4 The class

17、ification of ecological risk warning in five units of Daqing city蓝灯绿灯黄灯（一般状态）橙灯红灯（理想状态）（良好状态）浅黄（正常状态）深黄（警戒状态）（较差状态）（恶劣状态）萨尔图区0.0278,0.0597)0.05970.0917)0.09170.1076)0.10760.1596)0.15960.2636)0.26360.3676让湖路区0.02780.0518)0.05180.0758)0.07580.0878)0.08780.1438)0.14380.2557)0.25570.3676龙凤区0.02780.0707)

18、0.07070.1136)0.11360.1351)0.13510.1816)0.18160.2746)0.27460.3676红岗区0.02780.0625)0.06250.0971)0.09710.1144)0.11440.1651)0.16510.2663)0.26630.3676大同区0.02780.0688)0.06880.1099)0.10990.1304)0.13040.1779)0.17790.2727)0.27270.3676图1 大庆市2010年生态风险预警图Fig 1 The warning of ecological risk of Daqing city in 201

19、0从预警图中可以看出，2010年大庆市生态环境不存在假想的理想状态和恶劣状态，由城市周边向中心城区呈现“良好较差”的过渡状态。大庆市的周边区域生态环境质量良好，属于绿灯区间，土地利用类型合理，可以满足生态需要，对生态环境不构成威胁。图中面积较大的黄灯区间分布在各区非人口集中区域，尤以大同区面积最大，黄灯区域的土地利用受到一定人为干扰，生态系统结构有变化，但尚可维持基本功能，处于正常状态。但图中呈现深黄色的区域则是生态风险值超过临界值的区域，除龙凤区外各区均有不同程度的分布，主要分布在让湖路区、萨尔图区和红岗区的交接地带，即大庆的主城区所在地，还有部分分布在大同区的居民聚集区。这一区域的生态风险

20、超过了临界值，表明土地利用类型不合理，生态环境受到一定破坏，生态系统结构有变化，生态问题显现。大庆市生态破坏最严重的区域是图中的橙色区域，这里是大庆市人口密度最高，居民点最集中，石油用地和城镇用地集中的区域，土地利用率高，但垦殖率低。此区域生态环境受到很大破坏，生态系统结构破坏较大，生态问题严重。大庆市生态风险预警图向人们展示了大庆市的潜在风险区，人们的行为应尽量避免增加高生态风险区的风险值，并应不断采取措施降低区域的风险级别。大庆市的高生态风险区主要分布于市区内居民集中的地区及其附近区域，如让湖路、萨尔图、龙凤和大同所辖区域。主要为交通用地、耕地和居民用地。它们受人类活动影响较大，人类对土地

21、利用类型变化的干扰强度也较大。对于这一区域的风险管理主要在于城镇的生态化建设的实现。中级风险区主要分布于大庆市各区周边的过渡地带，土地利用类型主要为未利用地，还有小部分的耕地和水域。大庆市的土壤分布基本上是东碱西沙。据1987年的统计结果：大庆市有盐碱化土壤287024ha，占全市土地面积的59.43%,其中耕地20861ha，约占总耕地20.86%；大庆市共有沙土和沙化土壤面积162926ha，占总土地面积得33.74%，其中耕地35640ha，占总耕地35.64%。还有大量水面积萎缩至消失，剩下的水面积相当一部分是被污染不可使用的，大庆的野生动物除了鸟类和鼠类基本绝迹。所以中生态风险区的治

22、理也值得引起注意。低级风险区主要分布于大庆市周边，和中级风险区的相邻地带。土地利用类型主要为林地、牧草地和水域。虽然此区域的风险相对较低，但仍存在草原、林地退化，水域面积缩小等现象。3 大庆市生态风险管理区域生态风险评价和预警的目的在于为区域生态环境管理提供数量化的决策依据和理论支持。通过对大庆市进行区域生态风险评价、预测和预警，我们明确了大庆市内不同区域所具有的生态风险的差异及其区域分异规律。为了促进区域生态环境的不断改善，保护区域的生物多样性，维持区域生态结构和功能的稳定，从而达到社会、经济和生态环境的可持续发展，对于大庆市的风险区需要采取具体的管理措施和政策。(1)加强宣传教育，提高全民

23、环境意识。环境意识和环境质量如何，是一个地区和城市文明程度的重要标志。加强环境保护宣传，除集中进行专题宣传外，还要充分利用报纸、广播、电视等传播媒介和举办培训班、讲座等形式，进行经常性重实效的宣传。要重点宣传可持续发展战略思想和有关环保法律法规以及环境科学的知识，在大力宣传先进环保单位和个人典型的同时，对违反环保法律法规造成严重污染的企业和个人予以曝光。通过宣传教育，使广大干部群众认识到环境保护与经济发展和人体健康的关系，认识到保护环境就是保护生产力，就是保护自己，从而自觉遵守环保法律法规，在全市形成人人关心环境、共同保护环境的良好风气，早日把大庆建设成为繁荣、文明、美丽的高科技现代化城市。(

24、2)进行生态工程建设。有石油和天然气产生的地方，大多数自然环境都不好，不是沼泽就是碱地，再者就是乱石丛生的地方。加之以前人们的环境意识不强，在打井勘探、采油采气的过程中，环境破坏比较严重。这样就使得石油城市，草原退化，碱化和沙化严重，工业污水处理率较低，城市地表污染较重，地下水由于严重超采，出现了水量不足的问题。针对这样的问题要建造堤坝、湖泡库渠的防护林带，围绕城镇村落的防护风景林，以及农田防护林网等，千方百计地扩大绿地覆盖面积，改善大庆市生态环境。(3)制定水环境、大气污染防治对策和固体废物和噪声的治理对策。对水环境的保护，主要采取清洁生产的方式，即提高采油废水回注率和落地原油回收率，提高炼

25、化污水和城市生活污水综合处理率。大气污染防治对策以治理总烃为重点，力争降低总烃的损耗量；发展新技术以加速对老污染源的治理。固体废物总的治理对策是以落地原油为治理重点，加强土油池的改造，防止原油的外溢和渗漏；采用无毒无害的钻井泥浆，提高泥浆的重复利用率并对最终的泥浆进行无害化处理；加强粉煤灰的综合利用和城市生活垃圾的综合治理。城市内部各不同功能的用地类型产生的噪声大小具有明显的差别，对于噪声的防治，在土地利用中重点采用建立声障板（交通线路两侧）、绿化林带措施来解决，因此城市规划中林地必须占有一定的面积比例。(4)用规划手段确定土地开发、利用、治理、保护性措施。在科学高度发展的今天，土地不能随意开

26、垦的道理是不容置疑的。土地利用必须以科技为先导，运用具有科学的、经济的、法规性的规划手段加以谋划。就大庆市而言，首先是编制全市土地利用总体规划，在规划的各保护区内实施以各业为主的土地开发策略，对资源利用合理配置，综合利用，防止乱挤乱占、重复投资，造成资金上的浪费。(5)建议国家财政拿出一部分资金支持大庆可持续发展战略的实施。按照“谁破坏，谁恢复，谁开发，谁补偿”的原则，对过去的历史欠账，应由国家财政出资，补偿大庆生态环境方面造成的损失，支持大庆的生态建设，地方政府与石油、石化企业继续承担今后生态建设的重担。大庆市政府与石油、石化企业共同承担起今后生态建设的资金，争取用1-2个五年计划期，把大庆

27、市的生态环境建设好。(6)建立完善的生态风险评价和管理系统。采用RS和GIS等先进的技术手段，形成动态监测与评价及预警系统，及时提供信息，发布风险预警，再通过职能部门的管理系统进行管理调控。总之，今后大庆市土地利用方向是：在保证油田生产正常进行的情况下，加大对牧业用地的投入，改善牧草地的质量，为畜牧业发展创造条件；加强对油田生产污染治理，做好土地复垦及环境治理，为农、林、牧、副、渔业的发展创造条件；加强对土地盐碱化的治理，保证农业生产的持续高效进行；增加林业用地，改善土地生态环境，为各业的发展创造一个良好的生态环境。参考文献1 傅伯杰.区域生态环境预警的原理与方法J.应用生态学报,1993.4

28、(4):4364392 陈国阶,何锦峰.生态环境预警的理论和方法探讨J.重庆环境科学,1999,21(4):8113 梁欣.基于土地利用/覆盖变化的区域生态风险评价及预警研究:哈尔滨师范大学硕士研究生学位论文.20064 胡淑恒 .巢湖流域的生态安全预警研究:合肥工业大学硕士研究生毕业论文.2004.5 苏维词,李久林.乌江流域生态环境预警评价初探J.贵州科学,1997,15(3),207-214.6 黄辉.企业财务预警系统研究D:武汉理工大学硕士学位论文.2002,4.7 王慧敏.我国宏观经济预警方法研究D:中国矿业大学博士学位论文.1994.8 杨静.矿区生态环境评价和预警的指标体系及方法

29、的研究:山东科技大学硕士研究生学位论文.2001.更多测绘论文请登录测绘网论文频道查询：http:/ Editors note: Judson Jones is a meteorologist, journalist and photographer. He has freelanced with CNN for four years, covering severe weather from tornadoes to typhoons. Follow him on Twitter: jnjonesjr (CNN) - I will always wonder what it was like

30、 to huddle around a shortwave radio and through the crackling static from space hear the faint beeps of the worlds first satellite - Sputnik. I also missed watching Neil Armstrong step foot on the moon and the first space shuttle take off for the stars. Those events were way before my time.As a kid,

31、 I was fascinated with what goes on in the sky, and when NASA pulled the plug on the shuttle program I was heartbroken. Yet the privatized space race has renewed my childhood dreams to reach for the stars.As a meteorologist, Ive still seen many important weather and space events, but right now, if y

32、ou were sitting next to me, youd hear my foot tapping rapidly under my desk. Im anxious for the next one: a space capsule hanging from a crane in the New Mexico desert.Its like the set for a George Lucas movie floating to the edge of space.You and I will have the chance to watch a man take a leap in

33、to an unimaginable free fall from the edge of space - live.The (lack of) air up there Watch man jump from 96,000 feet Tuesday, I sat at work glued to the live stream of the Red Bull Stratos Mission. I watched the balloons positioned at different altitudes in the sky to test the winds, knowing that i

34、f they would just line up in a vertical straight line we would be go for launch.I feel this mission was created for me because I am also a journalist and a photographer, but above all I live for taking a leap of faith - the feeling of pushing the envelope into uncharted territory.The guy who is goin

35、g to do this, Felix Baumgartner, must have that same feeling, at a level I will never reach. However, it did not stop me from feeling his pain when a gust of swirling wind kicked up and twisted the partially filled balloon that would take him to the upper end of our atmosphere. As soon as the 40-acr

36、e balloon, with skin no thicker than a dry cleaning bag, scraped the ground I knew it was over.How claustrophobia almost grounded supersonic skydiverWith each twist, you could see the wrinkles of disappointment on the face of the current record holder and capcom (capsule communications), Col. Joe Ki

37、ttinger. He hung his head low in mission control as he told Baumgartner the disappointing news: Mission aborted.The supersonic descent could happen as early as Sunday.The weather plays an important role in this mission. Starting at the ground, conditions have to be very calm - winds less than 2 mph,

38、 with no precipitation or humidity and limited cloud cover. The balloon, with capsule attached, will move through the lower level of the atmosphere (the troposphere) where our day-to-day weather lives. It will climb higher than the tip of Mount Everest (5.5 miles/8.85 kilometers), drifting even high

39、er than the cruising altitude of commercial airliners (5.6 miles/9.17 kilometers) and into the stratosphere. As he crosses the boundary layer (called the tropopause), he can expect a lot of turbulence.The balloon will slowly drift to the edge of space at 120,000 feet (22.7 miles/36.53 kilometers). H

40、ere, Fearless Felix will unclip. He will roll back the door.Then, I would assume, he will slowly step out onto something resembling an Olympic diving platform.Below, the Earth becomes the concrete bottom of a swimming pool that he wants to land on, but not too hard. Still, hell be traveling fast, so

41、 despite the distance, it will not be like diving into the deep end of a pool. It will be like he is diving into the shallow end.Skydiver preps for the big jumpWhen he jumps, he is expected to reach the speed of sound - 690 mph (1,110 kph) - in less than 40 seconds. Like hitting the top of the water

42、, he will begin to slow as he approaches the more dense air closer to Earth. But this will not be enough to stop him completely.If he goes too fast or spins out of control, he has a stabilization parachute that can be deployed to slow him down. His team hopes its not needed. Instead, he plans to dep

43、loy his 270-square-foot (25-square-meter) main chute at an altitude of around 5,000 feet (1,524 meters).In order to deploy this chute successfully, he will have to slow to 172 mph (277 kph). He will have a reserve parachute that will open automatically if he loses consciousness at mach speeds.Even i

44、f everything goes as planned, it wont. Baumgartner still will free fall at a speed that would cause you and me to pass out, and no parachute is guaranteed to work higher than 25,000 feet (7,620 meters).It might not be the moon, but Kittinger free fell from 102,800 feet in 1960 - at the dawn of an infamous space race that captured the hearts of many. Baumgartner will attempt to break that record, a feat that boggles the mind. This is one of those monumental moments I will always remember, because there is no way Id miss this.