一种基于熵权法估算城市圈资源环境承载力的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于熵权法估算城市圈资源环境承载力的方法，该方法包括以下步骤：1)构建城市圈资源环境承载力指标体系；2)对指标体系中各指标进行标准化处理；3)采用客观熵值法确定各项指标权重；4)评估承载力的情况，并对各指标进行模型评价。该方法以客观熵值法对评价指标进行权重分配，最后利用承载力模型对城市圈的空间和时间层面进行评价，具有更高的准确性和针对性，该方法对资源节约型、环境友好型社会发展起着推动作用，对基于生态文明理念的绿色发展有着重要的意义，也为城市圈内各个州市经济、资源和环境的协调发展关系判断提供科学的参考依据。

A Method of Estimating Resources and Environmental Carrying Capacity of Urban Circle Based on Entropy Weight Method

【技术实现步骤摘要】
一种基于熵权法估算城市圈资源环境承载力的方法
本专利技术涉及一种城市圈资源环境承载力的估算方法，特别涉及利用熵权法指标赋权、模型构建及计算来实现资城市圈源环境承载力的估算方法，属于环境规划及管理领域。
技术介绍
改革开放40周年来，我国经济增涨迅速，2018年国内生产总值同比增长6.6％，首次突破90万亿元人民币。与此同时，也产生了很严重的环境污染和资源紧张问题。这些问题的产生进一步导致了国内的生态环境的破坏、毫无节制的资源开发格局。在紧张而有限的资源条件下，城市的主体功能被大大限制，社会经济的发展被迫放缓甚至停止。因此，只有有效解决资源环境问题，才能顺利推动社会生态文明建设。资源环境承载力研究是我国当代生态环境发展的一个重要导向，也是发展和推进生态文明建设的重要切入口，为我国未来城市的建设提供更为明确的目标和方向。建立一种资源环境承载力的评价方法，对国家的环境保护评价具有重要的指导作用和科学的理论依据，即环境保护需要以社会经济可持续发展和合理的资源开发作为前提条件。“承载力”起源于工程地质学领域，表示地基对建筑物的负重能力，而资源环境承载力是由“承载力”一词演变和引用而来的，同资源承载力和环境承载力有着紧密的内在关联，是集资源和环境要素于一体的综合承载力概念。其中，资源承载力指的是一个国家或地区在拥有一定的自然资源、智力和技术等条件下，能够满足人类活动所需要的一定物质生活水平下能够持续供养的人口数量。环境承载力是环境科学的一个概念，是指在某一时期、一定的环境状态下，某一地区的环境对人类的社会、经济活动所能支持的限度。资源环境承载力是指以可持续发展理念的基础上，在一定时期和一定区域范围内的资源环境能够稳定发展而所能支撑人类经济社会活动最大限度的能力。关于资源环境承载力的评价方法研究，大多数授权的专利都是对区县的多要素多指标的评价。如专利号为ZL201610825489.5，名称为一种基于县域的资源环境承载力评价方法，具体公开根据预设的多指标综合评价值分级标准，确定县域资源环境承载力的预警等级。又如公开号为(CN104794350A)的专利申请公开了一种区域综合承载力评估系统及方法，具体公开一种从资源、生态和环境等多要素评估综合承载力的方法，并在空间和时间维度上有效解决区域发展的空间选择即区域、功能、产业和发展的数量调控即阈值、规模、速度等问题。由研究现状可以看出，当前关于资源环境承载力的专利仅从单一区县层面进行研究，缺乏对城市圈多个市级层面的对比研究，也并未运用指标赋权的计算方法和相应模型。目前，一些城市圈存在水土流失、水污染、空气污染和耕地、湖泊面积减少等一系列生态文明问题，因此，构建评价指标体系并系统客观的对承载力进行分析，具有十分重要的意义。
技术实现思路
针对现有技术存在的缺陷，本专利技术的目的是在于提供一种基于熵权法估算城市圈资源环境承载力的方法，该方法将生态文明理念融入于资源环境承载力之中，与特色社会主义的发展内涵结合起来，以客观熵值法对评价指标进行权重分配，最后利用承载力模型对城市圈的空间和时间层面进行评价，具有更高的准确性和针对性，该方法对资源节约型、环境友好型社会发展起着推动作用，对基于生态文明理念的绿色发展有着重要的意义，也为城市圈内各个州市经济、资源和环境的协调发展关系判断提供科学的参考依据。为了实现上述技术目的，本专利技术提供了一种基于熵权法估算城市圈资源环境承载力的方法，其特征在于：包括以下步骤：1)构建城市圈资源环境承载力指标体系；2)对指标体系中各指标进行标准化处理；3)采用客观熵值法确定各项指标权重；4)评估承载力的情况，并对各指标进行模型评价。优选的方案，所述指标体系由目标层、5个准则层及指标层构成。较优选的方案，所述目标层为资源环境承载力评价系统(B)。较优选的方案，所述5个准则层由生态环境压力指标(P1)、经济发展压力指标(P2)、自然资源支撑指标(H1)、环境保护支撑指标(H2)、社会和谐支撑指标(H3)构成。较优选的方案，所述指标层由10个压力指标和12个支撑力指标构成。优选的方案，采用归一法对各指标进行无量纲化处理。较优选的方案，各指标中，正指标无量纲处理按以下公式：逆指标无量纲处理按以下公式：式中，x′ij为原始值的无量纲化值，表示第i个城市的第j项指标标准化后的值(i＝1，2...，n；j＝1，2，...，m)；max{x1j，x2j，x3j，...，xnj}和min{x1j，x2j，x3j，...，xnj}分别表示原始指标的最大值和最小值。优选的方案，采用客观熵值法确定指标权重的过程为：a)在第j项指标下，第i个样本所占的比重：b)计算第j项指标熵值：式中，k＝1/ln(n)＞0.满足ej≥0；c)计算各项指标权重：优选的方案，评估承载力的情况，并对各指标进行模型评价过程为：压力指数：支撑力指数：资源环境承载力指数(B)：以压力指数和支撑力指数的比值表示资源环境承载力指数，以比值为1作为满载的临界值；若B＜1时，表明资源环境压力指数值未超过支撑力指数值，城市处于可载的状态；若B＞1时，表明超载状态。较优选的方案，以0.5个单位B为一个区间范围进行划分，设计出资源环境承载力指数的综合评价标准：当0＜B≤0.50时，说明承载盈余，评价为好；当0.50＜B＜1时，说明承载适宜，评价为较好；当B＝1时，说明满载，评价为资源紧张；当1＜B≤1.5时，说明轻度超载，评价为较差；当1.5＜B时，说明严重超载，评价为差。本专利技术提供的一种基于熵权法估算城市圈资源环境承载力的方法，包括以下具体步骤：步骤1：资源环境承载力指标体系的构建：确定评价指标，并构建城市圈资源环境承载力指标体系，该指标体系分为三层。其中，目标层是资源环境承载力评价系统(B)，5个准则层分别由生态环境压力指标(P1)、经济发展压力指标(P2)、自然资源支撑指标(H1)、环境保护支撑指标(H2)、社会和谐支撑指标(H3)构成，指标层由10个压力指标和12个支撑力指标构成。步骤2：指标的标准化处理：选取的各个指标原始数据的大小以及量纲和单位不相同，需要对指标进行标准化处理，本专利技术采用归一化的方法进行指标的无量纲化处理。由于正指标和逆指标数值在评价体系中代表的含义不一样，正指标数值越大越好，逆指标反之。因此，正逆指标分别采用不同的方法进行处理。具体方法如下：正指标无量纲处理：逆指标无量纲处理：式中，x′ij为原始值的无量纲化值，表示第i个城市的第j项指标标准化后的值(i＝1，2...，n；j＝1，2，...，m)；max(x1j，x2j，x3j，...，xnj}和min{x1j，x2j，x3j，...，xnj}分别表示原始指标的最大值和最小值。步骤3：客观熵值法对指标权重的确定a)在第j项指标下，第i个样本所占的比重：b)计算第j项指标熵值：式中，k＝1/ln(n)>0.满足ej≥0；c)计算各项指标权重：步骤4：模型及算法：经过熵权法确定指标权重后需要评估承载力的情况，对指标进行模型评价。压力指数：支撑力指数：资源环境承载力指数(B)：本专利技术以压力指数和支撑力指数的比值表示资源环境承载力指数，以比值为1作为满载的临界值；若B<1时，表明资源环境压力指数值未超过支撑力指数值，城市处于可载的状态；同本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于熵权法估算城市圈资源环境承载力的方法，其特征在于：包括以下步骤：1)构建城市圈资源环境承载力指标体系；2)对指标体系中各指标进行标准化处理；3)采用客观熵值法确定各项指标权重；4)评估承载力的情况，并对各指标进行模型评价。

【技术特征摘要】
1.一种基于熵权法估算城市圈资源环境承载力的方法，其特征在于：包括以下步骤：1)构建城市圈资源环境承载力指标体系；2)对指标体系中各指标进行标准化处理；3)采用客观熵值法确定各项指标权重；4)评估承载力的情况，并对各指标进行模型评价。2.根据权利要求1所述的一种基于熵权法估算城市圈资源环境承载力的方法，其特征在于：所述指标体系由目标层、5个准则层及指标层构成。3.根据权利要求2所述的一种基于熵权法估算城市圈资源环境承载力的方法，其特征在于：所述目标层为资源环境承载力评价系统B；所述5个准则层由生态环境压力指标P1、经济发展压力指标P2、自然资源支撑指标H1、环境保护支撑指标H2、社会和谐支撑指标H3构成；所述指标层由10个压力指标和12个支撑力指标构成。4.根据权利要求1所述的一种基于熵权法估算城市圈资源环境承载力的方法，其特征在于：采用归一法对各指标进行无量纲化处理。5.根据权利要求4所述的一种基于熵权法估算城市圈资源环境承载力的方法，其特征在于：各指标中，正指标无量纲处理按以下公式：逆指标无量纲处理按以下公式：式中，x′ij为原始值的无量纲化值，表示第i个城市的第j项指标标准化后的值(i＝1,2…,n；j＝1,2,…,m)；max{x1j,x2j,x3j,…,xnj}和min{x1...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯浩波，陈畅，李振华，张雪梅，
申请(专利权)人：武汉大学，肇庆市珈旺环境技术研究院，
类型：发明
国别省市：湖北,42