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环渤海地区区域承载力时空评价与预测

曾敏  
【摘要】:区域承载力是指某一时空尺度范围的区域生态系统,在确保资源合理开发利用和生态环境向良性循环发展的条件下,作为区域发展主要基础的资源环境能够承载的人口数量及相应的经济和社会总量的能力。广义上的生态系统是由包含有人类的社会经济系统及其自然环境组成的。从复杂系统观点上来看,系统的自组织式发展的是不可持续的。由于人的意识的存在,生态系统的发展是以“设计”的自组织形式来发展的。正是这种“设计”使生态系统的可持续发展成为可能。对于区域承载力的研究是使这种可能变为可行的关键,是进行可持续发展规划的必需组成部分。 本文首先建立了全面完善的区域承载力评价体系和指标系统。在此基础上,通过数据库建模建立了研究区——环渤海地区的评价预测的基础数据库,同时还使用了网格文件对研究区的空间及非空间数据进行了离散化处理。 通过对比各种评价方法,本文选用了统计学方法(包括主成分分析)来实现对区域承载力各要素进行时空评价,得到了各要素的综合指标。这些要素包括区域承载力涉及的支撑能力及同化能力、调节能力及区域承载量。生态足迹法被用来分析研究区生态资源供给能力及生态赤字的空间分布特征。 要确定区域承载量是否超过了区域承载力的承受范围,即确定是否“超载”,关键问题是确定表示承载量指标超载的下限阈值。根据年度承载量指标频率直方图的“双峰式”分布特征,统计上认为是由于有分属于不同总体的样本造成的。可以认为未出现生态赤字区域的网格样本属于未超载总体,可以由此获得其分布函数。从而确定了超载总体的下限值,并将混合的未超载总体和超载总体的分离。 为了把握研究区的区域承载状况演化趋势与特征,本文使用了基于人工神经网络的元胞自动机模型对区域承载状况进行了时空预测。元胞自动机的转换规则是通过使用神经网络对历史数据进行训练模拟而得的。根据建立的模型,对2004~2020年的环渤海地区区域承载状况进行了预测。预测结果显示,在现有发展模式下,环渤海地区南部的大部分地区的承载状况在未来将会恶化,只有北侧的几个城市能保持不超载的可持续发展状态。 在区域承载力评价预测成果的基础上,本文最后为研究区的区域可持续发展提出了有益的建议。


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