闽江流域森林承载力评价与预测研究
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摘要
可持续发展是当今世界经济发展的主题和方向,是指导人们充分合理开发利用自然资源的理论基础。森林承载力是一个国家或地区可持续发展过程中各种自然资源承载力的重要组成部分。它对一个国家或区域的综合发展及发展规模有着至关重要的影响,已引起学术界高度关注并成为当前研究的一个重点和热点。闽江流域作为一个特定的区域,有着丰富的自然资源,特别是森林资源,其地理位置决定着在建设海峡西岸经济区及全省经济发展有着独一无二的区域优势。经济走廊的建设势必对流域的资源产生大量的需求,特别是对森林的需求,这必须提到战略的高度来看待。要实现闽江流域森林的可持续、流域社会经济的可持续以及福建省建设目标的实现,就必须考虑闽江流域社会经济发展对森林的需求与森林的总量和承载力问题。流域的森林承载力研究是十分紧迫的,评价及预测是研究的重点和难点,所用的评价指标体系、评价方法和预测方法是研究的关键所在。
本文对森林承载力的研究现状和进展进行了综述,在已有的研究成果上,提出了主要研究对象和研究内容。围绕着森林承载力评价与预测问题,以区域性为指导思想,辨析森林承载力的概念,分析其内涵及影响森林承载力的主要因素,建立了闽江流域森林承载力评价指标体系。指标体系涵盖了森林结构需求、森林功能需求、经济需求及社会需求层面的指标。
借鉴相关领域的研究,引入并实现了综合指数法、Fuzzy综合评价法、集对分析法、RBF网络法、物元可拓法和投影寻踪法在森林承载力评价中的应用。以1998年连续清查数据和社会经济发展数据,运用综合指数法分析闽江流域森林承载力,其综合指数是0.769,处于中等可承载级别。评价的结果与以往相似研究的结果是相吻合的。运用Fuzzy综合评价法、集对分析法、RBF网络法、物元可拓法和投影寻踪法分析闽江流域森林承载力,结果是一致的,都是Ⅲ级,即中等可承载级别。
根据粒子运动原理,在各指标等级值的基础上,按不同的方向和不同的速度,产生10个样本数据,并用上述方法进行评价。通过Spearman等级相关性对评价结果的排序进行分析,在置信度为0.99的情况下,综合指数法、模糊综合评价法、RBF网络法、投影寻踪法这四种评价方法具有高度相关,评价结果基本是一致的;集对分析法和物元可拓法两方法独立,评价结果差异较大。结合序号总和理论分析,用于闽江流域森林承载力评价,方法从优到劣依次为RBF网络法、投影寻踪模型、综合指数法、模糊综合评价法、集对分析法和物元可拓法。
本文利用综合指数法分别评价了1988年、1993年和2003年的闽江流域森林承载力,结果分别是0.691,0.673和0.809。以1988年至2003年的综合指数为原始数据,运用灰色系统理论,建立闽江流域森林承载力灰色预测模型,平均精度是98.21%。预测2008年闽江流域森林承载力综合指数是0.893。通过分析预测结果,给出了要提高或维护森林承载力的状态必须兼顾社会、经济、自然系统等要素的协同发展的建议。
结合信息时代下,森林资源管理的模式,利用林业信息技术,在前面理论研究的基础上,实现了森林承载力综合评价与预测信息子系统。该子系统功能包括指标数据管理、参照值管理、指标分类管理、指标权重计算、综合指数法模块、模糊综合评价法模块、集对分析法模块、RBF网络法模块、物元可拓法模块、投影寻踪法模块、灰色预测模块等模块。系统的实现为快速决策、决策的科学化提供了可能,也为森林资源决策管理系统提供了必要的系统基础。
总之,本文在可持续发展的框架下,为满足区域社会经济发展对森林的需求,以闽江流域为研究对象,首次在闽江流域较系统的研究其森林承载力。以区域性为指导思想,构建了闽江流域森林承载力评价指标体系,首次引入并实现了综合指数法、模糊综合评价法、集对分析法、RBF网络法、物元可拓法、寻踪投影法在闽江流域森林承载力评价中的应用,并分析了评价方法的优劣。运用灰色系统理论,构建预测模型,首次实现了闽江流域森林承载力短期预测。在研究的基础上,构建了森林承载力综合评价与预测信息子系统。
The sustainable development is now the subject and direction of economics development of the world, and is the basis to instruct people to make full use of the natural resource reasonably. The forest carrying capacity is an important constituent of each kind of natural resource in the carrying capacity sustainable developing process of a national or in the erea. It has an important influence on synthesis development and developing scale of a nation or an area. It has caused the academic circles high attention and became the current research key and the hot spot. As a special region, Minjiang river basin has abundant natural resource, especially forest resource, and has an unique regional advantage on the construction of west-strait economic zone and the development of Fujian province economic from it’s geographical position. The construction of economic zone certainly will require for abundant resource, especially forest resource, and the requirement should be lay on strategic height. To realize the sustainability of forest and of social-economic, the problem should be concerned between the requirement of social-economic for forest and the total amount and carrying capacity of forest. It is urgent to study on forest carrying capacity of Minjiang river basin, and it’s evaluation and prediction are key and difficulty. The evaluation index system, the method for evaluation and for prediction is key to the research.
This article carried on the summary about present situation and the progress of reseach of forest carrying capacity. Taking the regionality and adaptablity as guiding ideology, it proposed the main research object and content based on research results. And it revolved the forest carrying capacity appraisal and the forecast question to limit the forest carrying capacity concept. It analyzed its connotation and the primary factors that influence forest supporting capacity and established the forest carrying capacity evaluation index system. The index system covers indexs of the requirement of forest struct, the requirement of forest fucntion, the requirement of social system and the economical system.
In view of the question that the forest carrying capacity appraisal method research was less, this article proposed and discussed comprehension index method, Fuzzy synthesis appraisal method, set pair analytic method and the application of RBF network method in forest supporting capacity appraisal. Based forest resource continuously- checked data about 1998 and social economics department's data, the paper used comprehension index method to analyze the Minjiang river basin forest carrying capacity. After being evaluated, its composite index is 0.769 and lies in medium of the load bearing rank. The appraisal result is similar to the result studied formerly. Then fuzzy synthesis appraisal method, set pair analytic method, RBF network method, matter element method and projection pursuit method were used to analyze forest carrying capacity of Minjiang river basin. The results are all III level, namely the load bearing rank in medium.
The article analysed the order of evaluation results by using Spearman rank correlation. Under the confidence level of 0.99, the comprehension index method, fuzzy comprehensive evaluation, RBF newwork and projection pursuit were highly related, and these evaluation results were consistent. The set-pair analytic and matter-element extension were independent, and had large differences in the results. According to theory of serial number summation and Spearman rank correlation, the best evaluation method for forest carrying capacity of Minjiang river basin was RBF network, and then projection pursuit, comprehension index, fuzzy comprehension evaluation, set-pair analytic, matter-element extension in turn.
This article used the comprehension index method to separately appraise forest carrying capacity of Minjiang River basin about 1988, 1993 and 2003. The results are 0.691, 0.673 and 0.809. Based on the composite index evaluated as the primary data, it used the grey system theory to establishe the Minjiang river basin forest carrying capacity grey forecast model. The average precision of the model is 98.21%. It predicted that the composite index forest carrying capacity of Minjiang river basin in 2008 shall be 0.893. According to analyzing forecast results, it gived suggestions on enhancing the basin forest supporting capacity.
It completed the forest carrying capacity evaluation and prediction information subsystem based on former theory study, by using the forestry information technology, and combining with the pattern of forest resource management under the information time. The functions of subsystem contained many modules such as index data management, index reference value management, index classification management, index weight computation, comprehension index method module, fuzzy comprehension evaluation module, set pair analytic module, RBF network module, grey prediction module, and so on. The complement on the subsystem provided the possibility of fast policy-making, and the scientific of policy-making, and it also supply the necessary system basis of forest resource decision-making management system.
In a word, according to the problem of research on forest carrying capacity, and to the requiremtent of region social-ecomic development for forest, the paper took the Minjiang river basin as research object, built evaluation index system according to the regionality and adaptablity. It first time applied comprehension index method, fuzzy comprehension evaluation method, set-pair analytic method, RBF network method, matter-element extension method and projection pursuit method to evaluat forest carrying capacity of Minjiang river basin, and then analysed concordance and discordance coefficients. The paper also constructed prediction model to forecast short-term about Minjiang river basin. Last, it completed a forest carrying capacity evaluation and prediction information subsystem.
本文对森林承载力的研究现状和进展进行了综述,在已有的研究成果上,提出了主要研究对象和研究内容。围绕着森林承载力评价与预测问题,以区域性为指导思想,辨析森林承载力的概念,分析其内涵及影响森林承载力的主要因素,建立了闽江流域森林承载力评价指标体系。指标体系涵盖了森林结构需求、森林功能需求、经济需求及社会需求层面的指标。
借鉴相关领域的研究,引入并实现了综合指数法、Fuzzy综合评价法、集对分析法、RBF网络法、物元可拓法和投影寻踪法在森林承载力评价中的应用。以1998年连续清查数据和社会经济发展数据,运用综合指数法分析闽江流域森林承载力,其综合指数是0.769,处于中等可承载级别。评价的结果与以往相似研究的结果是相吻合的。运用Fuzzy综合评价法、集对分析法、RBF网络法、物元可拓法和投影寻踪法分析闽江流域森林承载力,结果是一致的,都是Ⅲ级,即中等可承载级别。
根据粒子运动原理,在各指标等级值的基础上,按不同的方向和不同的速度,产生10个样本数据,并用上述方法进行评价。通过Spearman等级相关性对评价结果的排序进行分析,在置信度为0.99的情况下,综合指数法、模糊综合评价法、RBF网络法、投影寻踪法这四种评价方法具有高度相关,评价结果基本是一致的;集对分析法和物元可拓法两方法独立,评价结果差异较大。结合序号总和理论分析,用于闽江流域森林承载力评价,方法从优到劣依次为RBF网络法、投影寻踪模型、综合指数法、模糊综合评价法、集对分析法和物元可拓法。
本文利用综合指数法分别评价了1988年、1993年和2003年的闽江流域森林承载力,结果分别是0.691,0.673和0.809。以1988年至2003年的综合指数为原始数据,运用灰色系统理论,建立闽江流域森林承载力灰色预测模型,平均精度是98.21%。预测2008年闽江流域森林承载力综合指数是0.893。通过分析预测结果,给出了要提高或维护森林承载力的状态必须兼顾社会、经济、自然系统等要素的协同发展的建议。
结合信息时代下,森林资源管理的模式,利用林业信息技术,在前面理论研究的基础上,实现了森林承载力综合评价与预测信息子系统。该子系统功能包括指标数据管理、参照值管理、指标分类管理、指标权重计算、综合指数法模块、模糊综合评价法模块、集对分析法模块、RBF网络法模块、物元可拓法模块、投影寻踪法模块、灰色预测模块等模块。系统的实现为快速决策、决策的科学化提供了可能,也为森林资源决策管理系统提供了必要的系统基础。
总之,本文在可持续发展的框架下,为满足区域社会经济发展对森林的需求,以闽江流域为研究对象,首次在闽江流域较系统的研究其森林承载力。以区域性为指导思想,构建了闽江流域森林承载力评价指标体系,首次引入并实现了综合指数法、模糊综合评价法、集对分析法、RBF网络法、物元可拓法、寻踪投影法在闽江流域森林承载力评价中的应用,并分析了评价方法的优劣。运用灰色系统理论,构建预测模型,首次实现了闽江流域森林承载力短期预测。在研究的基础上,构建了森林承载力综合评价与预测信息子系统。
The sustainable development is now the subject and direction of economics development of the world, and is the basis to instruct people to make full use of the natural resource reasonably. The forest carrying capacity is an important constituent of each kind of natural resource in the carrying capacity sustainable developing process of a national or in the erea. It has an important influence on synthesis development and developing scale of a nation or an area. It has caused the academic circles high attention and became the current research key and the hot spot. As a special region, Minjiang river basin has abundant natural resource, especially forest resource, and has an unique regional advantage on the construction of west-strait economic zone and the development of Fujian province economic from it’s geographical position. The construction of economic zone certainly will require for abundant resource, especially forest resource, and the requirement should be lay on strategic height. To realize the sustainability of forest and of social-economic, the problem should be concerned between the requirement of social-economic for forest and the total amount and carrying capacity of forest. It is urgent to study on forest carrying capacity of Minjiang river basin, and it’s evaluation and prediction are key and difficulty. The evaluation index system, the method for evaluation and for prediction is key to the research.
This article carried on the summary about present situation and the progress of reseach of forest carrying capacity. Taking the regionality and adaptablity as guiding ideology, it proposed the main research object and content based on research results. And it revolved the forest carrying capacity appraisal and the forecast question to limit the forest carrying capacity concept. It analyzed its connotation and the primary factors that influence forest supporting capacity and established the forest carrying capacity evaluation index system. The index system covers indexs of the requirement of forest struct, the requirement of forest fucntion, the requirement of social system and the economical system.
In view of the question that the forest carrying capacity appraisal method research was less, this article proposed and discussed comprehension index method, Fuzzy synthesis appraisal method, set pair analytic method and the application of RBF network method in forest supporting capacity appraisal. Based forest resource continuously- checked data about 1998 and social economics department's data, the paper used comprehension index method to analyze the Minjiang river basin forest carrying capacity. After being evaluated, its composite index is 0.769 and lies in medium of the load bearing rank. The appraisal result is similar to the result studied formerly. Then fuzzy synthesis appraisal method, set pair analytic method, RBF network method, matter element method and projection pursuit method were used to analyze forest carrying capacity of Minjiang river basin. The results are all III level, namely the load bearing rank in medium.
The article analysed the order of evaluation results by using Spearman rank correlation. Under the confidence level of 0.99, the comprehension index method, fuzzy comprehensive evaluation, RBF newwork and projection pursuit were highly related, and these evaluation results were consistent. The set-pair analytic and matter-element extension were independent, and had large differences in the results. According to theory of serial number summation and Spearman rank correlation, the best evaluation method for forest carrying capacity of Minjiang river basin was RBF network, and then projection pursuit, comprehension index, fuzzy comprehension evaluation, set-pair analytic, matter-element extension in turn.
This article used the comprehension index method to separately appraise forest carrying capacity of Minjiang River basin about 1988, 1993 and 2003. The results are 0.691, 0.673 and 0.809. Based on the composite index evaluated as the primary data, it used the grey system theory to establishe the Minjiang river basin forest carrying capacity grey forecast model. The average precision of the model is 98.21%. It predicted that the composite index forest carrying capacity of Minjiang river basin in 2008 shall be 0.893. According to analyzing forecast results, it gived suggestions on enhancing the basin forest supporting capacity.
It completed the forest carrying capacity evaluation and prediction information subsystem based on former theory study, by using the forestry information technology, and combining with the pattern of forest resource management under the information time. The functions of subsystem contained many modules such as index data management, index reference value management, index classification management, index weight computation, comprehension index method module, fuzzy comprehension evaluation module, set pair analytic module, RBF network module, grey prediction module, and so on. The complement on the subsystem provided the possibility of fast policy-making, and the scientific of policy-making, and it also supply the necessary system basis of forest resource decision-making management system.
In a word, according to the problem of research on forest carrying capacity, and to the requiremtent of region social-ecomic development for forest, the paper took the Minjiang river basin as research object, built evaluation index system according to the regionality and adaptablity. It first time applied comprehension index method, fuzzy comprehension evaluation method, set-pair analytic method, RBF network method, matter-element extension method and projection pursuit method to evaluat forest carrying capacity of Minjiang river basin, and then analysed concordance and discordance coefficients. The paper also constructed prediction model to forecast short-term about Minjiang river basin. Last, it completed a forest carrying capacity evaluation and prediction information subsystem.
引文
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