本發(fā)明涉及生態(tài)資源評價
技術(shù)領(lǐng)域:
,特別涉及一種資源環(huán)境承載力預(yù)警方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù):
:目前,高速的城市化與產(chǎn)業(yè)化使得資源的有限性和環(huán)境的脆弱性愈發(fā)凸顯,如何面對資源緊缺、環(huán)境污染嚴重、生態(tài)系統(tǒng)退化的發(fā)展現(xiàn)狀,在區(qū)域發(fā)展中嚴格按照資源環(huán)境的容量,實現(xiàn)人口資源環(huán)境相均衡、經(jīng)濟社會生態(tài)效益相統(tǒng)一的科學(xué)發(fā)展,是大家一直努力的目標。對資源環(huán)境承載力進行研究,給出資源環(huán)境承載力評價或預(yù)警,可以指導(dǎo)工作者更好地解決生態(tài)問題和社會經(jīng)濟問題。用于評價資源環(huán)境承載力的指標有多種,如環(huán)境容量評價等級、人均水資源潛力、林草地覆蓋率等等。目前通常采用的是資源環(huán)境承載力綜合預(yù)警,即綜合考慮各個指標的影響,給出一個綜合的預(yù)警結(jié)果。研究中發(fā)現(xiàn),綜合預(yù)警可以達到一定的預(yù)警性,但是依然存在一定的不可靠性,因此,找到一種更為可靠的資源環(huán)境承載力預(yù)警方法是目前亟待解決的問題。技術(shù)實現(xiàn)要素:本發(fā)明的目的在于提供一種資源環(huán)境承載力預(yù)警方法及系統(tǒng),相比于現(xiàn)有技術(shù),具有更好的可靠性。為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的,本發(fā)明實施例提供了以下技術(shù)方案:一種資源環(huán)境承載力預(yù)警方法,包括以下步驟:確定綜合指標預(yù)警等級;確定限制性指標預(yù)警等級;比較所述限制性指標預(yù)警等級與所述綜合指標預(yù)警等級的高低,如果所述限制性指標預(yù)警等級低于所述綜合指標預(yù)警等級,則給出所述綜合指標預(yù)警等級作為資源環(huán)境承載力的評價結(jié)果,否則給出限制性指標預(yù)警等級作為資源環(huán)境承載力的評價結(jié)果。一種資源環(huán)境承載力預(yù)警系統(tǒng),包括綜合指標預(yù)警等級確定模塊、限制性指標預(yù)警等級確定模塊、比較模塊;所述綜合指標預(yù)警等級確定模塊用于確定綜合指標預(yù)警等級;所述限制性指標預(yù)警等級確定模塊用于確定限制性指標預(yù)警等級;所述比較模塊用于比較所述限制性指標預(yù)警等級與所述綜合指標預(yù)警等級的高低,如果所述限制性指標預(yù)警等級低于所述綜合指標預(yù)警等級,則給出所述綜合指標預(yù)警等級作為資源環(huán)境承載力的評價結(jié)果,否則給出限制性指標預(yù)警等級作為資源環(huán)境承載力的評價結(jié)果。與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明實施例提供的方法及系統(tǒng),在考慮多指標綜合預(yù)警的情況下,同時以具有強烈資源環(huán)境優(yōu)劣指示性的指標,作為限制性指標,進行單指標預(yù)警,最后綜合多指標預(yù)警和單指標預(yù)警結(jié)果,以預(yù)警等級最高的作為最終預(yù)警結(jié)果,具有更高的準確度及可靠性,為制定經(jīng)濟和社會發(fā)展計劃起到了更好的指導(dǎo)性作用。附圖說明為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案,下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹,應(yīng)當理解,以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實施例,因此不應(yīng)被看作是對范圍的限定,對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講,在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下,還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。圖1本發(fā)明較佳實施例提供的資源環(huán)境承載力預(yù)警方法的流程圖。圖2本發(fā)明較佳實施例中確定綜合指標預(yù)警等級的流程圖。圖3是本發(fā)明較佳實施例提供的資源環(huán)境承載力預(yù)警系統(tǒng)的功能模塊示意圖。具體實施方式下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中附圖,對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例,而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計。因此,以下對在附圖中提供的本發(fā)明的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發(fā)明的范圍,而是僅僅表示本發(fā)明的選定實施例?;诒景l(fā)明的實施例,本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例,都屬于本發(fā)明保護的范圍。資源環(huán)境承載力預(yù)警可分為兩種類型:(1)某時間節(jié)點,某一區(qū)域,在特定社會發(fā)展水平下,生存資源的消耗,以及生活生產(chǎn)廢物的排放與各級生態(tài)環(huán)境危害的接近度,可稱為資源環(huán)境承載力的現(xiàn)狀預(yù)警;(2)通過資源環(huán)境承載力歷史數(shù)據(jù),預(yù)測某一區(qū)域,在未來某一時間節(jié)點,生存資源的可能消耗,以及生活生產(chǎn)廢物的預(yù)計排放與可能造成的各級生態(tài)環(huán)境危害的接近度,可稱為資源環(huán)境承載力的趨勢預(yù)警。本實施例中提供的資源環(huán)境承載力預(yù)警方法及系統(tǒng),屬于資源環(huán)境承載力的現(xiàn)狀預(yù)警。圖1示出了本實施例所述資源環(huán)境承載力預(yù)警方法的流程,請參閱圖1,下面將對圖1所示的具體流程進行詳細闡述。步驟S101,確定綜合指標預(yù)警等級。用于評價資源環(huán)境承載力的指標有多個,本實施例中,分別從資源、環(huán)境、社會經(jīng)濟等方面設(shè)置了21種用于評價資源環(huán)境承載力的指標,綜合指標預(yù)警等級即是指由多個評價指標綜合得到的預(yù)警等級。預(yù)警等級設(shè)置了5級標準,分別是安全、輕度預(yù)警、中度預(yù)警、重度預(yù)警和危險。一般預(yù)警指數(shù)數(shù)值越小,說明預(yù)警等級越低,此時資源環(huán)境承載力的承載狀態(tài)越好,其所能承擔人類各項活動的能力也越強,越能夠更好地實現(xiàn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展和維護生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的穩(wěn)定性。反之,預(yù)警指數(shù)數(shù)值越大,則預(yù)警等級越高,資源環(huán)境承載力的承載狀態(tài)越差。評價指標及預(yù)警等級如表1所示。表1需要說明的是,本實施例中,評價指標有21種,可以選用全部21種評價指標對待評價區(qū)域的資源環(huán)境承載力進行評價,也可以針對各個待評價區(qū)域的不同區(qū)域設(shè)置,從中選取部分評價指標用于綜合評價指標預(yù)警等級的確定。例如針對重點生態(tài)功能區(qū),可選用表2中所示的評價指標;針對農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū),可選用表3中所示的評價指標;針對重點開發(fā)區(qū)和市轄區(qū),可選用表4中所示的評價指標;針對扶貧開發(fā)區(qū),可選用表5所示的評價指標。通過選取部分評價指標用于綜合指標預(yù)警等級的確定,在不影響預(yù)警等級確定準確度的情況下可以減輕綜合指標預(yù)警等級的運算量,降低對硬件設(shè)備的要求。表2表3ID評價指標1人均可利用土地資源面積2人均可利用水資源3林草地覆蓋率4人均純收入8耕地安全指數(shù)9趨勢產(chǎn)量13交通網(wǎng)絡(luò)密度17自然災(zāi)害影響18環(huán)境容量19人口密度表4ID評價指標1人均可利用土地資源面積2人均水資源潛力3林草地覆蓋率4人均純收入10交通優(yōu)勢度11城鎮(zhèn)化率12經(jīng)濟密度13交通網(wǎng)絡(luò)密度17自然災(zāi)害影響18環(huán)境容量19人口密度20污染物排放強度表5步驟S102,確定限制性指標預(yù)警等級。上述用于評價資源環(huán)境承載力的評價指標中,有的評價指標具有強烈的資源環(huán)境優(yōu)劣指示性,本實施例中,定義這類評價指標為限制性指標,即具有強烈資源環(huán)境優(yōu)劣指示性的評價指標稱為限制性指標。本實施例中,限制性指標包括:環(huán)境容量、人均可利用水資源、林草地覆蓋率、耕地安全指數(shù)、污染物排放強度、人均純收入,根據(jù)待評價區(qū)域的區(qū)域設(shè)置不同,一個待評價區(qū)域可以涉及一個或多個限制性指標,本實施例中,每個待評價區(qū)域包括環(huán)境容量和人均可利用土地資源面積這兩項基礎(chǔ)性指標,針對重點生態(tài)功能區(qū)、農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)、重點開發(fā)區(qū)和市轄區(qū)、扶貧開發(fā)區(qū)還分別設(shè)置了其他限制性指標,如表6所示。表6指標區(qū)域設(shè)置評價指標基礎(chǔ)性指標環(huán)境容量,人均可利用土地資源面積重點生態(tài)功能區(qū)林草地覆蓋率農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)耕地安全指數(shù)重點開發(fā)區(qū)和市轄區(qū)污染物排放強度扶貧開發(fā)區(qū)農(nóng)村人均純收入步驟S103,比較限制性指標預(yù)警等級與綜合指標預(yù)警等級的高低,如果限制性指標預(yù)警等級低于綜合指標預(yù)警等級,則給出綜合指標預(yù)警等級作為資源環(huán)境承載力的評價結(jié)果,否則(大于等于)給出限制性指標預(yù)警等級作為資源環(huán)境承載力的評價結(jié)果。例如,待評價區(qū)域A的綜合指標預(yù)警等級為安全,該待評價區(qū)域A的限制性指標預(yù)警等級為輕度預(yù)警,那么該待評價區(qū)域A的資源環(huán)境承載力的評價結(jié)果為輕度預(yù)警;又如,待評價區(qū)域B的綜合指標預(yù)警等級為中度預(yù)警,該待評價區(qū)域B的限制性指標預(yù)警等級為輕度預(yù)警,那么該待評價區(qū)域B的資源環(huán)境承載力的評價結(jié)果為中度預(yù)警。各個用于評價資源環(huán)境承載力的評價指標可以從各個不同角度反映資源環(huán)境承載力,尤其是限制性指標,因此對限制性評價指標進行預(yù)警等級評價非常有必要。本實施例所述方法中,不僅進行了綜合指標預(yù)警等級評價,還進行了限制性指標預(yù)警等級評價,最終的評價結(jié)果綜合考慮綜合評價預(yù)警等級和限制性指標預(yù)警等級,相比于僅考慮綜合評價預(yù)警等級相比,本實施例所述方法的準確度更高,更可靠,為制定經(jīng)濟和社會發(fā)展計劃起到了更好的指導(dǎo)性作用。步驟S101中,確定綜合指標預(yù)警等級的方式可以有多種,參閱圖2,本實施例中,采用如下方法:步驟S1011,定義資源環(huán)境承載力的綜合評價數(shù)據(jù)矩陣為α,資源環(huán)境承載力的5級預(yù)警臨界閾值矩陣為β,αij為第i個待評價單元(對應(yīng)于待評價區(qū)域)的第j項評價指標采樣值(實際采樣測量數(shù)據(jù)值),βks為第k項評價指標的第s個預(yù)警閾值;i=1,2,…m,j=1,2,…n,k=1,2,…n,s=1,2,…6,m、n均為自然數(shù)。步驟S1012,分別求取綜合評價數(shù)據(jù)矩陣α中所有采樣值的平均值μα和標準差σα,并求取μα與σα的比值分別求取5級預(yù)警臨界閾值矩陣β中所有數(shù)據(jù)的平均值μβ標準差σβ,并求取μβ與σβ的比值步驟S1013,將綜合評價數(shù)據(jù)矩陣α中每個采樣值與作差運算,以每個差值作為相應(yīng)的一個變量組成處理后的綜合評價數(shù)據(jù)矩陣α',將5級預(yù)警臨界閾值矩陣β中每個數(shù)據(jù)與作差運算,以每個差值作為相應(yīng)的一個變量組成處理后的5級預(yù)警臨界閾值矩陣β'。步驟S1014,分別求取處理后的綜合評價數(shù)據(jù)矩陣α'的轉(zhuǎn)置矩陣α'T和處理后的5級預(yù)警臨界閾值矩陣β'的轉(zhuǎn)置矩陣β'T。步驟S1015,對處理后的綜合評價數(shù)據(jù)矩陣α'的轉(zhuǎn)置矩陣α'T做QR分解,得到正交矩陣Qα與上三角矩陣Rα,令Qα=α'Qα,Rα=α'Rα,則矩陣α'Rα的列向量即是對應(yīng)的待評價單元向量在正交坐標系α'Qα下的坐標向量;對處理后的5級預(yù)警臨界閾值矩陣β'的轉(zhuǎn)置矩陣β'T做QR分解,得到正交矩陣Qβ與上三角矩陣Rβ,令Qβ=β'Qβ,Rβ=β'Rβ,則矩陣β'Rβ的列向量即是對應(yīng)的待評價單元向量在正交坐標系β'Qβ下的坐標向量。步驟S1016,然后利用公式P=α'Qα-1·β'Qβ得到由正交基α'Qα到β'Qβ的過渡矩陣P,再利用公式T=P-1·α'Rα得到坐標α'Rα在正交基β'Qβ列空間的映射矩陣T。步驟S1017,映射矩陣T的列向量為待評價單元向量,記為T',T'=(a1,a2,…am),ai(i=1,2,…,m)為第i個待評價單元向量;矩陣β'Qβ的列向量為臨界閾值向量,記為β'Qβ',β'Qβ'=(b1,b2,b3,b4,b5,b6),bs(s=1,2,3,4,5,6)為第s個臨界閾值向量。采用公式Dis=||T'(ai)-β'Qβ'(bs)||第i個待評價單元向量與第s個臨界閾值向量的歐式距離,令s=1,2,3,4,5,6,分別求出第i個待評價單元向量與六個臨界閾值向量的歐式距離,并分別記為Di1,Di2,Di3,Di4,Di5,Di6。步驟S1018,分別計算Di1與Di2的差值,Di2與Di3的差值,Di3與Di4的差值,Di4與Di5的差值,Di5與Di6的差值,查找預(yù)設(shè)的預(yù)警等級設(shè)置表,以最小的|Dis-Di(s+1)|對應(yīng)的預(yù)警等級作為第i個待評價單元向量的預(yù)警等級,即以最小的|Dis-Di(s+1)|對應(yīng)的預(yù)警等級作為第i個待評價區(qū)域的預(yù)警等級。例如,計算出來的某一待評價區(qū)域與六個臨界閾值向量的歐式距離如表7所示,臨界閾值對應(yīng)的預(yù)警等級如表8所示,由計算可得|S3-S4|=|3.33-3.37|=0.04,最小,由此,該待評價區(qū)域的預(yù)警等級為中度預(yù)警。表7本實施例中,預(yù)警等級設(shè)置為5級,容易理解地,根據(jù)不同需求,也可以有其他設(shè)置,本實施例對此不做限制。表8通過上述方法確定綜合指標預(yù)警等級,可靠性高,且相比于目前其他方式更為簡單。步驟S102中,確定限制性指標預(yù)警等級的方式可以有多種,本實施例中,采用如下方法:根據(jù)限制性指標的采樣值及預(yù)設(shè)的限制性指標預(yù)警等級標準,確定每個限制性指標的預(yù)警等級;本實施例中采用的評價指標預(yù)警等級標準如表7所示,表9中包括限制性指標預(yù)警等級標準。表9例如,針對限制性指標人均可利用土地資源面積,假定該指標的采樣值為0.92,根據(jù)表9中所示該指標的預(yù)警等級標準((0.8,2]為輕度預(yù)警),可確定該指標的預(yù)警等級為輕度預(yù)警。根據(jù)待評價區(qū)域涉及的限制性指標的個數(shù)確定限制性指標預(yù)警等級:當限制性指標為一個時,以該限制性指標的預(yù)警等級作為限制性指標預(yù)警等級;當限制性指標為兩個及以上時,以預(yù)警等級最高的限制性指標的預(yù)警等級作為限制性指標預(yù)警等級。例如作為一種舉例,假定人均可利用土地資源面積的評價結(jié)果為輕度預(yù)警,環(huán)境容量的評價結(jié)果為安全,林草地覆蓋率的評價結(jié)果輕度預(yù)警,那么限制性指標預(yù)警等級為輕度預(yù)警。請參閱圖3,是本發(fā)明較佳實施例提供的資源環(huán)境承載力預(yù)警系統(tǒng)的功能模塊示意圖。所述資源環(huán)境承載力預(yù)警系統(tǒng)包括綜合指標預(yù)警等級確定模塊301、限制性指標預(yù)警等級確定模塊302、比較模塊303。所述綜合指標預(yù)警等級確定模塊301用于確定綜合指標預(yù)警等級,所述綜合指標預(yù)警等級即是指由多個評價指標綜合得到的預(yù)警等級。所述限制性指標預(yù)警等級確定模塊302用于確定限制性指標預(yù)警等級。具有強烈資源環(huán)境優(yōu)劣指示性的評價指標稱為限制性指標,限制性指標預(yù)警等級即是指由限制性指標得到的預(yù)警等級。所述比較模塊303用于比較所述限制性指標預(yù)警等級與所述綜合指標預(yù)警等級的高低,如果所述限制性指標預(yù)警等級低于所述綜合指標預(yù)警等級,則給出所述綜合指標預(yù)警等級作為資源環(huán)境承載力的評價結(jié)果,否則給出限制性指標預(yù)警等級作為資源環(huán)境承載力的評價結(jié)果。本實施例中,所述綜合指標預(yù)警等級確定模塊301具體用于:定義資源環(huán)境承載力的綜合評價數(shù)據(jù)矩陣為α,資源環(huán)境承載力的5級預(yù)警臨界閾值矩陣為β,αij為第i個待評價單元(對應(yīng)于待評價區(qū)域)的第j項評價指標采樣值(實際采樣測量數(shù)據(jù)值),βks為第k項評價指標的第s個預(yù)警閾值;i=1,2,…m,j=1,2,…n,k=1,2,…n,s=1,2,…6,m、n均為自然數(shù)。分別求取綜合評價數(shù)據(jù)矩陣α中所有采樣值的平均值μα和標準差σα,并求取μα與σα的比值分別求取5級預(yù)警臨界閾值矩陣為β中所有數(shù)據(jù)的平均值μβ標準差σβ,并求取μβ與σβ的比值將綜合評價數(shù)據(jù)矩陣α中每個采樣值與作差運算,以每個差值作為相應(yīng)的一個變量組成處理后的綜合評價數(shù)據(jù)矩陣α',將5級預(yù)警臨界閾值矩陣β中每個數(shù)據(jù)與作差運算,以每個差值作為相應(yīng)的一個變量組成處理后的5級預(yù)警臨界閾值矩陣β'。分別求取處理后的綜合評價數(shù)據(jù)矩陣α'的轉(zhuǎn)置矩陣α'T和處理后的5級預(yù)警臨界閾值矩陣β'的轉(zhuǎn)置矩陣β'T。對處理后的綜合評價數(shù)據(jù)矩陣α'的轉(zhuǎn)置矩陣α'T做QR分解,得到正交矩陣Qα與上三角矩陣Rα,令Qα=α'Qα,Rα=α'Rα,則矩陣α'Rα的列向量即是對應(yīng)的待評價單元向量在正交坐標系α'Qα下的坐標向量;對處理后的5級預(yù)警臨界閾值矩陣β'的轉(zhuǎn)置矩陣β'T做QR分解,得到正交矩陣Qβ與上三角矩陣Rβ,令Qβ=β'Qβ,Rβ=β'Rβ,則矩陣β'Rβ的列向量即是對應(yīng)的待評價單元向量在正交坐標系β'Qβ下的坐標向量。然后利用公式P=α'Qα-1·β'Qβ得到由正交基α'Qα到β'Qβ的過渡矩陣P,然后利用公式T=P-1·α'Rα得到坐標α'Rα在正交基β'Qβ列空間的映射矩陣T。映射矩陣T的列向量為待評價單元向量,記為T',T'=(a1,a2,…am),ai(i=1,2,…,m)為第i個待評價單元向量;矩陣β'Qβ的列向量為臨界閾值向量,記為β'Qβ',β'Qβ'=(b1,b2,b3,b4,b5,b6),bs(s=1,2,3,4,5,6)為第s個臨界閾值向量。采用公式Dis=||T'(ai)-β'Qβ'(bs)||第i個待評價單元向量與第s個臨界閾值向量的歐式距離,令s=1,2,3,4,5,6,分別求出第i個待評價單元向量與六個臨界閾值向量的歐式距離,并分別記為Di1,Di2,Di3,Di4,Di5,Di6,分別計算Di1與Di2的差值,Di2與Di3的差值,Di3與Di4的差值,Di4與Di5的差值,Di5與Di6的差值,以最小的|Dis-Di(s+1)|對應(yīng)的預(yù)警等級作為第i個待評價單元向量的預(yù)警等級,即以最小的|Dis-Di(s+1)|對應(yīng)的預(yù)警等級作為第i個待評價區(qū)域的預(yù)警等級。本實施例中,所述限制性指標預(yù)警等級確定模塊302,具體用于根據(jù)限制性指標的采樣值及預(yù)設(shè)的限制性指標預(yù)警等級標準,確定每個限制性指標的預(yù)警等級;當限制性指標為一個時,以該限制性指標的預(yù)警等級作為限制性指標預(yù)警等級;當限制性指標為兩個及以上時,以預(yù)警等級最高的限制性指標的預(yù)警等級作為限制性指標預(yù)警等級。在本發(fā)明實施例中的各功能模塊可以集成在一起形成一個獨立的部分,也可以是各個模塊單獨存在,也可以兩個或兩個以上模塊集成形成一個獨立的部分。所述功能如果以軟件功能模塊的形式實現(xiàn)并作為獨立的產(chǎn)品銷售或使用時,可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質(zhì)中?;谶@樣的理解,本發(fā)明的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說對現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻的部分或者該技術(shù)方案的部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來,該計算機軟件產(chǎn)品存儲在一個存儲介質(zhì)中,包括若干指令用以使得一臺計算機設(shè)備(可以是個人計算機,服務(wù)器,或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本發(fā)明各個實施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質(zhì)包括:U盤、移動硬盤、只讀存儲器(ROM,Read-OnlyMemory)、隨機存取存儲器(RAM,RandomAccessMemory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。需要說明的是,在本文中,術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含,從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素,而且還包括沒有明確列出的其他要素,或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下,由語句“包括一個……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已,并不用于限制本發(fā)明,對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說,本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi),所作的任何修改、等同替換、改進等,均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。當前第1頁1 2 3