CN104794350A - 一种区域综合承载力评估系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种区域综合承载力评估系统及方法，包括参照区选择模块、综合承载力计算模块、现状评价模块、场景预测模块；本发明是在区域资源承载力、环境承载力和生态承载力的基础上对区域综合承载能力进行科学评价和量化调控，而且可通过情景模拟来确定区域发展的发展阈值。可用于我国各级政府衡量区域经济发展、开发体量和规模的重要红线，和制定合理确定区域经济、社会和人口总和容量标准。

Description

一种区域综合承载力评估系统及方法

技术领域

本发明涉及一种区域综合承载力评估系统及方法，可在区域资源承载力、环境承载力和生态承载力的基础上对区域综合承载能力进行科学评价和量化调控，而且可通过情景模拟来确定区域发展的发展阈值。可用于衡量区域经济发展、开发体量和规模的重要红线，和制定合理确定区域经济、社会和人口总和容量标准。

背景技术

目前我国正处于持续发展的关键时期，高速的城市化与产业化使得资源的有限性和环境的脆弱性愈发凸显，在生产、生活、生态对国土空间的旺盛需求背景下，资源环境承载力与发展方式及其现状的错位问题逐渐成为公众关心的热点和研究的难点。同时，如何面对资源约束趋紧、环境污染严重、生态系统退化的发展现状，在区域发展中严格按照资源环境的容量，实现人口资源环境相均衡、经济社会生态效益相统一的科学发展，也是各级政府一直努力的目标。在常态下，面对新的发展阶段和态势，区域可持续发展如何与区域综合承载力相协调，是正确处理处理经济合理增长、城镇规模调控和生态环境保护三者关系的关键。区域层面是自然与经济社会联系最为紧密的复杂巨系统之一，随着区域承载力的研究逐渐深入，其评价维度也从单一要素考虑转化为对综合要素的系统考量，同时从单学科、单因子研究趋向多学科合作，开展人口、资源、环境、生态多因素、多层次的交叉综合研究。因此，亟需一种的区域综合承载力评估系统及方法，对区域发展的规模、范围和强度进行科学判断和有效调控，实现自然资源禀赋和发展需求的优化组合，并对未来发展情景进行模拟与预测。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服从单一要素评估承载力，对复杂系统整体效应考虑不足的缺陷，提供一种从资源、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。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：一种区域综合承载力评估系统，其在区域资源承载力、环境承载力和生态承载力的基础上对区域综合承载能力进行科学评价和量化调控，而且可通过情景模拟来确定区域发展的发展阈值，如图1所示包括：

(1)参照区选择模块：把由专家评价得出的或由国家权威部门发布的已达到全国生态文明建设标准的区域作为备选参照区。备选参照区与待评估区域应该为同等行政级别。参照区选择模块利用系统自带的全国同等行政级别区域的社会经济数据库里的数据，从产业结构类型、经济发展等级、农业种植结构等角度，选择与待评估区域基本一致的备选参照区作为最终选定的参照区，生成参照区数据库；

(2)综合承载力计算模块：在参照区选择模块确定最终的参照区之后，系统把参照区数据库里的相关数据推送到综合承载力计算模块。同时模块提供界面给用户输入待评估区域的相关资源消耗数据、经济数据和人口数据。在这些数据基础上，综合承载力计算模块以参照区合理情况做对比，分别计算待评估区域三种承载力：资源承载力、环境承载力和生态承载力。其中资源承载力涵盖了土地资源承载力、水资源承载力和产业承载力。接着模块综合各项承载力计算结果，根据短板效应，利用熵值法、AHP法等方法，生成生态发展公式中的各项承载力权重。在此基础上将各项承载力与其权重的乘积进行求和，便得到了区域综合承载力。将待评估区域的各项承载力计算结果存入承载力数据库；

(3)现状评价模块：模块读取承载力数据库中承载力数据，得到在合理情况下，待评估区域现有的资源、环境和生态系统各能承载的人口规模，当前各项承载及综合承载中人口规模超载情况，以及现有城区面积过度扩张情况，生成待评估区域现有人口超载和城区现有建设面积过度扩张的表格及专题地图；

(4)场景预测模块：模块读取承载力数据库中承载力数据，预测在不超出区域综合承载力条件下的待评估区域所能承纳的污染物数量，以及可支撑的产业规模、速度与相应容纳的人口数量，确定待评估区域内社会经济活动发展在规模、强度和速度上的边界效益等阈值，生成系列待评估区域发展阈值表格及专题地图。

所述综合承载力计算模块实现过程如下：

(1)利用各种方法计算资源承载力、环境承载力和生态承载力。其中资源承载力涵盖了土地资源承载力、水资源承载力和产业承载力。计算这些分项承载力时，均有一个前提，即参照区目前各项承载情况属于合理情况。

土地资源承载力C_rl通过计算参照区农作物播种单位面积承载人口数和待评估区域农作物播种土地供应面积的乘积来确定合理情况下区域的土地供应量能承载多少人口。

C_rl＝I_l×Q_l

I_l＝Q_p0/Q_l0               (1)

式中I_l为土地资源承载指数，Q_l为待评估区域耕地面积，Q_p0为参照区人口数量，Q_l0为参照区耕地面积。

照理类推，水资源承载力C_rw由参照区水资源单位供应量承担人口数和待评估区域的供水量来确定。

C_rw＝I_w×Q_w

I_w＝Q_p0/Q_w0               (2)

式中I_w为水资源承载指数，Q_w为待评估区域水资源总量，Q_p0为参照区人口数量，Q_w0为参照区水资源总量。

产业承载力C_rs则由参照区单位三产即农业、工业和第三产业的国民生产总值承载人口数和待评估区域的三产国民生产总值来确定。

C_rs＝I_s×Q_s

I_s＝Q_p0/Q_s0                 (3)

式中I_s为产业承载指数，Q_s为待评估区域国内生产总值，Q_p0为参照区人口数量，Q_s0为参照区国内生产总值。

环境承载力C_ren是通过计算待评估区域污染物控制排放量、单位工业生产总值污染排放系数、人均生活污染物排放系数得到环境承载率I_e，再依据参照区在合理生态环境指标体系下的环境承载人口测算出来的。

C_ren＝I_e×Q_e

I_e＝Q_p0/Q_e0                    (4)

式中Q_e为待评估区域某一污染物排放的实际调查和监测值，Q_p0为参照区人口数量，Q_e0为参照区某一污染物排放的理论最佳值。

生态承载力则是利用生态位等模型方法，综合考虑参照区各种商品的平均生产能力、待评估区域各种商品人均消费量和现有人口数、以及均衡因子计算得到。生态承载力C_rec的计算包括两个部分：参照区人均生态足迹(即需求)ef和待评估区域生态足迹(即供给)EC。生态足迹是指能够持续地提供资源或消纳废物的、具有生物生产力的地域空间。

$C_{\mathrm{rec}}=\frac{\mathrm{EC}}{\mathrm{ef}}---\left(5\right)$

参照区人均生态足迹ef的具体计算公式：

ef＝r_j×∑(aa_i)＝r_j×∑(c_i/p_i)      (6)

式中r_j为均衡因子，aa_i为人均第i种交易商品折算的生物生产面积，c_i为第i种商品的人均消费量，p_i为第i种消费商品的平均生产能力，i为消费商品和投入的类型。计算人均生态足迹时，包括两类。一类为生物资源消费，另一类为能源消费。生物资源和能源的消费项目分别按照联合国粮农组织计算的有关生物资源的世界平均产量资料和世界上单位化石燃料生产土地面积的平均发热量为标准折算为耕地、林地、水域、草地、化石能源用地和建筑用地六种生物生产型土地的面积。由于不同区域这六种生物生产型土地的生产力不同，所以将这六种具有不同生产力的土地面积乘以均衡因子转化为具有相同生态生产力的面积，并求和来计算生态足迹。能源消费转化为生产面积时，采用世界上单位化石燃料生产土地面积的平均发热量为标准进行折算。

生态承载力反映的是在不损害区域生产力的前提下，一个区域有限的资源能供养的最大人口数。计算生态承载力时，由于不同地区资源禀赋不同，同一类型生物生产型面积的生产能力也有差异，所以不同国家和地区同类生物生产型土地的实际面积不能进行实际对比。因而不同地区的某一生物生产型面积所代表的区域产量与世界平均产量的差异可用"产量因子"来调整。产量因子反映该地区的生产技术水平，目的是把该地区的某类生态用地换算成世界平均生产力水平的该类生态用地面积。出于谨慎性考虑，根据联合国和发展委员会在《我们共同的未来》的建议，扣除了12％的生态承载力被保留用于保护生物多样性。待评估区域生态足迹EC计算公式：

EC＝N×ec＝N×∑a_jr_jy_j(j＝1,2,3,...,6)      (7)

式中N为待评估区域人口数量；ec为待评估区域人均生态足迹；a_j为实际人均占有的第j类生物生产土地面积；r_j为均衡因子；y_j为产量因子。

(2)一个区域能承载多少人，不在于承载力最强的系统，而在于超载最严重的那项承载。根据此短板效应，利用熵值法、AHP法等方法，生成生态发展公式中的各项承载力权重项量(W)。在此基础上将各项承载力与其权重的乘积进行求和，便得到了待评估区域综合承载力C_r。

C_r＝W₁×C_rl+W₂×C_rw+W₃×C_rs+W₄×C_ren+W₅×C_rec    (8)

式中W₁…W₅为各项承载力权重项量。

本发明另外提供一种区域综合承载力评估系统及方法，其特征在于步骤如下：

(1)利用多个指标来建立参照区标准，由此选择区域综合承载力评估的参照区。首先把由专家评价得出的或由国家权威部门发布的已达到全国生态文明建设标准的区域作为备选参照区。专家是用生态经济指标、生态环境指标、生态人居指标、生态制度指标和生态文明指标等5个指标对各个备选参照区的生态文明情况进行评价。备选参照区与待评估区域应该为同等行政级别。然后根据全国同等行政级别区域的社会经济数据，从产业结构类型、经济发展等级、农业种植结构等角度，选择与待评估区域基本一致的备选参照区作为最终选定的参照区。其中，各个备选参照区的产业结构类型是利用“纳尔逊”分类方法，在各个经济生产行业从业人口比重的基础上来确定的。同时，还依据钱纳里的人均GDP、产业结构、就业结构标准和有关城市化阶段理论来划分各个备选参照区的经济发展等级。除了产业经济发展以外，农业经济发展也是区域社会经济发展的重要组成部分。农业种植结构的差异，也会影响到各个区域的各项承载力的不同。于是在选择参照区时还考虑了各备选参照区的农业种植结构。最终被选中的参照区应该是产业结构类型、经济发展等级和农业种植结构与待评估区域基本一致，达到全国生态文明建设标准的与区域同等级别的行政单元。

(2)利用各种方法计算资源承载力、环境承载力和生态承载力。其中资源承载力涵盖了土地资源承载力、水资源承载力和产业承载力。计算这些分项承载力时，均有一个前提，即参照区目前各项承载情况属于合理情况。土地资源承载力通过计算参照区农作物播种单位面积承载人口数和区域农作物播种土地供应面积的乘积来确定合理情况下区域的土地供应量能承载多少人口。照理类推，水资源承载力由参照区水资源单位供应量承担人口数和区域的供水量来确定。产业承载力则由参照区单位三产(农业、工业和第三产业)的国民生产总值承载人口数和区域的三产国民生产总值来确定。环境承载力是通过计算区域污染物控制排放量、单位工业生产总值污染排放系数、人均生活污染物排放系数得到环境承载率，再依据参照区在合理生态环境指标体系下的环境承载人口测算出来的。生态承载力则是利用生态位等模型方法，综合考虑参照区各种商品的平均生产能力、区域各种商品人均消费量和现有人口数、以及均衡因子计算得到。通过各项承载力计算结果，根据此短板效应，利用熵值法、AHP法等方法，生成生态发展公式中的各项承载力权重项量(W)。在此基础上将各项承载力与其权重的乘积进行求和，便得到了区域综合承载力。

(3)通过各项承载力计算结果，一方面可以得到在合理情况下，待评估区域现有的资源、环境和生态系统各能承载的人口规模，以及对当前各项承载中人口规模超载情况进行判定：①处于超载状态：承载力人口小于实际人口；②处于富余状态：承载力人口大于实际人口；③处于临界状态：承载力人口等于实际人口。另一方面能结合待评估区域综合承载力和参照区人口密度明确量化待评估区域在资源承载力、环境承载力、生态承载力的基础上的国土空间发展规模，并由此来判断现有城区面积是否存在过度扩张情况。

(4)根据生态发展公式，能测算出在不超出区域综合承载力条件下待评估区域所能承纳的污染物数量，以及可支撑的产业规模、速度与相应容纳的人口数量。还能通过资源供给、产业调整、环境治理等要素设置多个待评估区域未来生态文明建设场景，来确定待评估区域内人类社会经济活动发展在规模、强度和速度上的边界效益值等发展阈值。

本发明与现有技术相比的优点在于：本发明克服了从单一要素评估承载力，对系统的整体功能评判不足的缺点，以区域为载体，对系统内的资源、环境、生态承载力进行综合评估，为区域发展的空间选择和数量调控提供科学依据，进而选择发展的容量、阈值和能力，使不同区域的“体”(空间)与“量”(阈值)达到最佳耦合，并对区域未来的发展情景进行模拟预测。

附图说明

图1为本发明的一种区域综合承载力评估系统及方法的流程图。

图2为北京市平谷区综合承载力评估结果图。

具体实施方式

下面以“2014年北京市平谷区综合承载力评估”为具体实例，具体介绍本发明中区域综合承载力评估系统及方法的具体实施步骤(如图1所示)：

如图1所示，本发明一种区域综合承载力评估系统及方法由参照区选择模块、综合承载力计算模块、现状评价模块、场景预测模块组成。

整个实现过程如下：

(1)参照区选择模块把由国务院批准的第一批生态文明先行示范区中地市级行政单位作为备选参照区。参照区选择模块利用系统自带的全国2013年的地市级社会经济数据库里的数据，从产业结构类型、经济发展等级、农业种植结构等角度，选择与平谷区基本一致的备选参照区作为最终选定的参照区，生成参照区数据库；

(2)在参照区选择模块确定最终的参照区之后，系统把参照区数据库里的相关数据推送到综合承载力计算模块。模块输入平谷区2013年的土地、水、环境等资源供给和消耗数据，产业等经济数据和现有人口数据。在这些数据基础上，综合承载力计算模块以参照区合理情况做对比，分别计算平谷区三种承载力：资源承载力、环境承载力和生态承载力。其中资源承载力涵盖了土地资源承载力、水资源承载力和产业承载力。接着模块综合各项承载力计算结果，根据短板效应，利用熵值法、AHP法等方法，生成生态发展公式中的各项承载力权重。在此基础上将各项承载力与其权重的乘积进行求和，便得到了区域综合承载力。将平谷区的各项承载力计算结果存入承载力数据库；

(3)现状评价模块读取承载力数据库中承载力数据，得到在合理情况下，平谷区2014年现有的资源、环境和生态系统各能承载的人口规模，当前各项承载及综合承载中人口规模超载情况，以及现有城区面积过度扩张情况，生成平谷区现有人口超载和城区现有建设面积过度扩张的表格及专题地图；

(4)场景预测模块读取承载力数据库中承载力数据，利用高度、坡度和热度等自然条件，对各个乡镇进行生态承载分区，预测在不超出区域综合承载力条件下的平谷不同生态分区乡镇的可容纳的人口数量，生成平谷区各生态分区的发展阈值表格及专题地图。

上述各模块的具体实现过程如下：

(1)参照区选择模块

利用多个指标来建立参照区标准，由此选择区域综合承载力评估的参照区。首先把由国务院批准的第一批生态文明先行示范区中地市级行政单位作为备选参照区。然后根据2013年公布的全国城市社会经济统计数据，从产业结构类型、经济发展等级、农业种植结构等角度，选择与平谷区基本一致的备选参照区作为最终选定的参照区。其中，各个备选参照区的产业结构类型是利用“纳尔逊”分类方法，在各个经济生产行业从业人口比重的基础上来确定的。同时，还依据钱纳里的人均GDP、产业结构、就业结构标准和有关城市化阶段理论来划分各个备选参照区的经济发展等级。除了产业经济发展以外，农业经济发展也是区域社会经济发展的重要组成部分。农业种植结构的差异，也会影响到各个区域的各项承载力的不同。于是在选择参照区时还考虑了各备选参照区的农业种植结构。最终被选中的参照区应该是产业结构类型、经济发展等级和农业种植结构与平谷区基本一致生态文明先行示范区，依次是珠海市、湖州市、成都市、杭州市、宁波市、丽水市。

(2)综合承载力计算模块

a.利用各种方法计算资源承载力、环境承载力和生态承载力。其中资源承载力涵盖了土地资源承载力、水资源承载力和产业承载力。计算这些分项承载力时，均有一个前提，即参照区目前各项承载情况属于合理情况。计算所用数据均为2013年官方公布的统计数据。

土地资源承载力C_rl通过计算参照区农作物播种单位面积承载人口数和平谷区农作物播种土地供应面积的乘积来确定合理情况下区域的土地供应量能承载多少人口。

C_rl＝I_l×Q_l

I_l＝Q_p0/Q_l0              (1)

式中I_l为土地资源承载指数，Q_l为平谷区耕地面积，Q_p0为参照区人口数量，Q_l0为参照区耕地面积。

照理类推，水资源承载力C_rw由参照区水资源单位供应量承担人口数和平谷区的供水量来确定。

C_rw＝I_w×Q_w

I_w＝Q_p0/Q_w0                  (2)

式中I_w为水资源承载指数，Q_w为平谷区水资源总量，Q_p0为参照区人口数量，Q_w0为参照区水资源总量。

产业承载力C_rs则由参照区单位三产(农业、工业和第三产业)的国民生产总值承载人口数和平谷区的三产国民生产总值来确定。

C_rs＝I_s×Q_s

I_s＝Q_p0/Q_s0                (3)

式中I_s为产业承载指数，Q_s为平谷区国内生产总值，Q_p0为参照区人口数量，Q_s0为参照区国内生产总值。

环境承载力C_ren是通过计算平谷区污染物控制排放量、单位工业生产总值污染排放系数、人均生活污染物排放系数得到环境承载率I_e，再依据参照区在合理生态环境指标体系下的环境承载人口测算出来的。

C_ren＝I_e×Q_e

I_e＝Q_p0/Q_e0               (4)

式中Q_e为平谷区某一污染物排放的实际调查和监测值，Q_p0为参照区人口数量，Q_e0为参照区某一污染物排放的理论最佳值。

生态承载力则是利用生态位等模型方法，综合考虑参照区各种商品的平均生产能力、平谷区各种商品人均消费量和现有人口数、以及均衡因子计算得到。生态承载力C_rec的计算包括两个部分：参照区人均生态足迹(需求)ef和平谷区生态足迹(供给)EC。生态足迹是指能够持续地提供资源或消纳废物的、具有生物生产力的地域空间。

$C_{\mathrm{rec}}=\frac{\mathrm{EC}}{\mathrm{ef}}---\left(5\right)$

参照区人均生态足迹ef的具体计算公式：

ef＝r_j×∑(aa_i)＝r_j×∑(c_i/p_i)      (6)

式中r_j为均衡因子，aa_i为人均第i种交易商品折算的生物生产面积，c_i为第i种商品的人均消费量，p_i为第i种消费商品的平均生产能力，i为消费商品和投入的类型。计算人均生态足迹时，包括两类。一类为生物资源消费，另一类为能源消费。生物资源和能源的消费项目分别按照联合国粮农组织计算的有关生物资源的世界平均产量资料和世界上单位化石燃料生产土地面积的平均发热量为标准折算为耕地、林地、水域、草地、化石能源用地和建筑用地六种生物生产型土地的面积。由于不同区域这六种生物生产型土地的生产力不同，所以将这六种具有不同生产力的土地面积乘以均衡因子转化为具有相同生态生产力的面积，并求和来计算生态足迹。均衡因子取值为：耕地2.8；林地1.1；水域0.2；草地0.5；化石能源用地1.1；建筑用地2.8。能源消费转化为生产面积时，采用世界上单位化石燃料生产土地面积的平均发热量为标准进行折算。

生态承载力反映的是在不损害区域生产力的前提下，一个区域有限的资源能供养的最大人口数。计算生态承载力时，由于不同地区资源禀赋不同，同一类型生物生产型面积的生产能力也有差异，所以不同国家和地区同类生物生产型土地的实际面积不能进行实际对比。因而不同地区的某一生物生产型面积所代表的区域产量与世界平均产量的差异可用"产量因子"来调整。产量因子反映该地区的生产技术水平，目的是把该地区的某类生态用地换算成世界平均生产力水平的该类生态用地面积。产量因子的取值分别为：耕地1.66；林地0.91；水域1.00；草地0.19；建筑用地：1.66。出于谨慎性考虑，根据联合国和发展委员会在《我们共同的未来》的建议，扣除了12％的生态承载力被保留用于保护生物多样性。平谷区生态足迹EC计算公式：

EC＝N×ec＝N×∑a_jr_jy_j(j＝1,2,3,...,6)      (7)

式中N为平谷区人口数量；ec为平谷区人均生态足迹；a_j为实际人均占有的第j类生物生产土地面积；r_j为均衡因子；y_j为产量因子。

b.一个区域能承载多少人，不在于承载力最强的系统，而在于超载最严重的那项承载。根据此短板效应，利用熵值法、AHP法等方法，生成生态发展公式中的各项承载力权重项量(W)。在此基础上将各项承载力与其权重的乘积进行求和，便得到了平谷区综合承载力C_r。

C_r＝W₁×C_rl+W₂×C_rw+W₃×C_rs+W₄×C_ren+W₅×C_rec    (8)

式中W₁…W₅为各项承载力权重项量。

(3)现状评价模块

通过各项承载力计算结果，一方面可以得到在合理情况下，平谷区2014年现有的资源、环境和生态系统所能承载的人口规模，以及相对于当前综合承载，目前平谷区各乡镇人口规模超载情况进行判定：①处于超载状态：承载力人口小于实际人口；②处于富余状态：承载力人口大于实际人口；③处于临界状态：承载力人口等于实际人口。根据人口超载计算结果，可以看出镇罗营镇、熊儿寨乡、黄松峪乡、大华山镇、刘家店镇、南独乐河镇、夏各庄镇、王辛庄镇、东高村镇、大兴庄镇现状人口均处于未饱和状态；山东庄镇、马昌营镇基本处于饱和状态；金海湖镇、马坊镇、滨河街道、兴谷街道、平谷镇均已超载。平谷区整体未超载。

表1平谷区各乡镇人口规模超载情况

乡镇	现有人口(人)	规划人口(人)	适宜承载力(人)	超载人口(人)
					镇罗营镇	10421	10000	18349.5	-18976
熊儿寨乡	3983	5000	15184	-5511
					黄松峪乡	6068	4000	19552	-12206
大华山镇	20028	21000	30057.3	-10029
					刘家店镇	8821	9000	13969.8	-17915
金海湖镇	29748	35000	29498.3	-9400
					南独乐河镇	24618	22000	36823.8	-11259
山东庄镇	19128	18000	24638.9	-5149
					夏各庄镇	14982	45000	32896.5	-12409
峪口镇	30778	47000	23832.9	-7929
					马昌营镇	31627	33000	41026.7	-1200
东高村镇	21376	33000	40352	-1146
					马坊镇	17862	45000	18021.9	-1513
新城	34398	250000	300000	6945

另一方面能结合平谷区综合承载力和参照区人口密度明确量化平谷区在资源承载力、环境承载力、生态承载力的基础上的国土空间发展规模，并由此来判断现有城区面积是否存在过度扩张情况。其中，镇罗营镇、熊儿寨乡、黄松峪乡、大华山镇、刘家店镇、金海湖镇、南独乐河镇、山东庄镇、夏各庄镇、王辛庄镇、峪口镇、马昌营镇、东高村镇、马坊镇、大兴庄镇的人均城市建设用地指标选用平均值95m²/人进行计算；滨河街道、兴谷街道、平谷镇选用110m²/人进行计算。由下表可以看出，平谷区所有乡镇都没有存在城区面积过度扩张的情况。

表2平谷区各乡镇城区过度扩张情况

乡镇	适宜城区面积(km2)	规划城区面积(km2)	当前城区面积(km2)
				大华山镇	2.86	2.4	1.32
东高村镇	3.835	1.2	2.02
				黄松峪乡	1.859	0.3	0.12

金海湖镇	4.03	3.3	3.14
				刘家店镇	2.366	0.4	1.03
马昌营镇	3.9	2.4	3.81
				马坊镇	5.85	4.3	3.98
南独乐河镇	2.73	0.84	0.77
				山东庄镇	4.095	0.72	3.25
夏各庄镇	4.199	3.5	3.74
				熊儿寨乡	1.443	0.3	0.04
峪口镇	5.07	4.2	4.37
				镇罗营镇	1.742	0.3	0.43
新城	13.3	27.5	9.2
				平谷区	63.2	50.4	55.4

(4)场景预测模块

地形条件是衡量一个地区是否适宜于生存的一个重要指标。区域要想获得发展，在立足自身资源环境实际情况的前提下，还要充分考虑自身的地形条件，不同地形条件下的区域，要采取适宜自己的发展模式。根据平谷区的地形特征，对地表类型分为了三个区域：深山区、浅山区和平原区。平原区，包括滨河街道，大兴庄镇，东高村镇，马昌营镇，马坊镇，兴谷街道，平谷镇。浅山区包括大华山镇，刘家店镇，南独乐河镇，山东庄镇，王辛庄镇，夏各庄镇，峪口镇。深山区包括黄松峪乡，金海湖镇，熊儿寨乡，镇罗营镇。按分区汇总综合承载力，深山区的适宜承载人口总量为82583人，浅山区的适宜承载人口总量为203559人，平原区的适宜承载人口总量为243144人。各分区均未出现人口超载情况。各分区的综合承载力会随土地自然坡度加大而减少，随高程增高而降低，尤其是达到或超过一定的坡度和高程后，即分别超过适种粮食、果林的生长坡度和高程后，不论是坡度还是高程的增加，综合承载力的降低幅度都特别大，这种特征在山区表现很突出。因此各分区在进行产业布局、城区规划时，还应考虑到自身地形条件。

表3平谷区各地形分区人口规模超载情况

本发明中涉及到的本领域公知技术未详细阐述。

Claims (3)

1.一种区域综合承载力评估系统，其特征在于包括：参照区选择模块、综合承载力计算模块、现状评价模块、场景预测模块；其中：

(1)参照区选择模块：把由专家评价得出的或由国家权威部门发布的已达到全国生态文明建设标准的区域作为备选参照区；备选参照区与待评估区域应该为同等行政级别；参照区选择模块利用系统自带的全国同等行政级别区域的社会经济数据库里的数据，从产业结构类型、经济发展等级、农业种植结构角度，选择与待评估区域基本一致的备选参照区作为最终选定的参照区，生成参照区数据库；

(2)综合承载力计算模块：在参照区选择模块确定最终的参照区之后，系统把参照区数据库里的相关数据推送到综合承载力计算模块；同时模块提供界面给用户输入待评估区域的相关资源消耗数据、经济数据和人口数据；在这些数据基础上，综合承载力计算模块以参照区合理情况做对比，分别计算待评估区域三种承载力：资源承载力、环境承载力和生态承载力；其中资源承载力涵盖了土地资源承载力、水资源承载力和产业承载力；接着模块综合各项承载力计算结果，根据短板效应，利用熵值法或AHP法方法，生成生态发展公式中的各项承载力权重；在此基础上将各项承载力与其权重的乘积进行求和，便得到了区域综合承载力；将待评估区域的各项承载力计算结果存入承载力数据库；

(3)现状评价模块：模块读取承载力数据库中承载力数据，得到在合理情况下，待评估区域现有的资源、环境和生态系统各能承载的人口规模，当前各项承载及综合承载中人口规模超载情况，以及现有城区面积过度扩张情况，生成待评估区域现有人口超载和城区现有建设面积过度扩张的表格及专题地图；

(4)场景预测模块：模块读取承载力数据库中承载力数据，预测在不超出区域综合承载力条件下的待评估区域所能承纳的污染物数量，以及可支撑的产业规模、速度与相应容纳的人口数量，确定待评估区域内社会经济活动发展在规模、强度和速度上的边界效益等阈值，生成系列待评估区域发展阈值表格及专题地图。

2.根据权利要求1所述的一种区域综合承载力评估系统，其特征在于：所述的综合承载力计算模块实现过程如下：

(1)利用各种方法计算资源承载力、环境承载力和生态承载力；其中资源承载力涵盖了土地资源承载力、水资源承载力和产业承载力；计算这些分项承载力时，均有一个前提，即参照区目前各项承载情况属于合理情况；

土地资源承载力C_rl通过计算参照区农作物播种单位面积承载人口数和待评估区域农作物播种土地供应面积的乘积来确定合理情况下区域的土地供应量能承载多少人口，

C_rl＝I_l×Q_l

I_l＝Q_p0/Q_l0         (1)

式中I_l为土地资源承载指数，Q_l为待评估区域耕地面积，Q_p0为参照区人口数量，Q_l0为参照区耕地面积；

照理类推，水资源承载力C_rw由参照区水资源单位供应量承担人口数和待评估区域的供水量来确定；

C_rw＝I_w×Q_w

I_w＝Q_p0/Q_w0          (2)

式中I_w为水资源承载指数，Q_w为待评估区域水资源总量，Q_p0为参照区人口数量，Q_w0为参照区水资源总量；

产业承载力C_rs则由参照区单位三产即农业、工业和第三产业的国民生产总值承载人口数和待评估区域的三产国民生产总值来确定；

C_rs＝I_s×Q_s

I_s＝Q_p0/Q_s0           (3)

式中I_s为产业承载指数，Q_s为待评估区域国内生产总值，Q_p0为参照区人口数量，Q_s0为参照区国内生产总值；

环境承载力C_ren是通过计算待评估区域污染物控制排放量、单位工业生产总值污染排放系数、人均生活污染物排放系数得到环境承载率I_e，再依据参照区在合理生态环境指标体系下的环境承载人口测算出来的；

C_ren＝I_e×Q_e

I_e＝Q_p0/Q_e0          (4)

式中Q_e为待评估区域某一污染物排放的实际调查和监测值，Q_p0为参照区人口数量，Q_e0为参照区某一污染物排放的理论最佳值；

生态承载力则是利用生态位等模型方法，综合考虑参照区各种商品的平均生产能力、待评估区域各种商品人均消费量和现有人口数、以及均衡因子计算得到；生态承载力C_rec的计算包括两个部分：参照区人均生态足迹即需求ef和待评估区域生态足迹即供给EC；生态足迹是指能够持续地提供资源或消纳废物的、具有生物生产力的地域空间；

$C_{\mathrm{rec}}=\frac{\mathrm{EC}}{\mathrm{ef}}---\left(5\right)$

参照区人均生态足迹ef的具体计算公式：

ef＝r_j×∑(aa_i)＝r_j×∑(c_i/p_i)   (6)

式中r_j为均衡因子，aa_i为人均第i种交易商品折算的生物生产面积，c_i为第i种商品的人均消费量，p_i为第i种消费商品的平均生产能力，i为消费商品和投入的类型；计算人均生态足迹时，包括两类：一类为生物资源消费，另一类为能源消费；生物资源和能源的消费项目分别按照联合国粮农组织计算的有关生物资源的世界平均产量资料和世界上单位化石燃料生产土地面积的平均发热量为标准折算为耕地、林地、水域、草地、化石能源用地和建筑用地六种生物生产型土地的面积；由于不同区域这六种生物生产型土地的生产力不同，所以将这六种具有不同生产力的土地面积乘以均衡因子转化为具有相同生态生产力的面积，并求和来计算生态足迹；能源消费转化为生产面积时，采用世界上单位化石燃料生产土地面积的平均发热量为标准进行折算；

生态承载力反映的是在不损害区域生产力的前提下，一个区域有限的资源能供养的最大人口数；计算生态承载力时，由于不同地区资源禀赋不同，同一类型生物生产型面积的生产能力也有差异，所以不同国家和地区同类生物生产型土地的实际面积不能进行实际对比；因而不同地区的某一生物生产型面积所代表的区域产量与世界平均产量的差异可用"产量因子"来调整；产量因子反映该地区的生产技术水平，目的是把该地区的某类生态用地换算成世界平均生产力水平的该类生态用地面积；出于谨慎性考虑，根据联合国和发展委员会在《我们共同的未来》的建议，扣除了12％的生态承载力被保留用于保护生物多样性；待评估区域生态足迹EC计算公式：

EC＝N×ec＝N×∑a_jr_jy_j(j＝1,2,3,...,6)    (7)

式中N为待评估区域人口数量；ec为待评估区域人均生态足迹；a_j为实际人均占有的第j类生物生产土地面积；r_j为均衡因子；y_j为产量因子；

(2)一个区域能承载多少人，不在于承载力最强的系统，而在于超载最严重的那项承载；根据此短板效应，利用熵值法或AHP法方法，生成生态发展公式中的各项承载力权重项量(W)；在此基础上将各项承载力与其权重的乘积进行求和，便得到了待评估区域综合承载力C_r；

C_r＝W₁×C_rl+W₂×C_rw+W₃×C_rs+W₄×C_ren+W₅×C_rec   (8)

式中W₁…W₅为各项承载力权重项量。

3.一种区域综合承载力评估方法，其特征在于步骤如下：

(1)利用多个指标来建立参照区标准，由此选择区域综合承载力评估的参照区；首先把由专家评价得出的或由国家权威部门发布的已达到全国生态文明建设标准的区域作为备选参照区；专家是用生态经济指标、生态环境指标、生态人居指标、生态制度指标和生态文明指标5个指标对各个备选参照区的生态文明情况进行评价；备选参照区与待评估区域应该为同等行政级别；然后根据全国同等行政级别区域的社会经济数据，从产业结构类型、经济发展等级、农业种植结构角度，选择与待评估区域基本一致的备选参照区作为最终选定的参照区；其中，各个备选参照区的产业结构类型是利用“纳尔逊”分类方法，在各个经济生产行业从业人口比重的基础上来确定的；同时，还依据钱纳里的人均GDP、产业结构、就业结构标准和有关城市化阶段理论来划分各个备选参照区的经济发展等级；除了产业经济发展以外，农业经济发展也是区域社会经济发展的重要组成部分；农业种植结构的差异，也会影响到各个区域的各项承载力的不同；于是在选择参照区时还考虑了各备选参照区的农业种植结构；最终被选中的参照区应该是产业结构类型、经济发展等级和农业种植结构与待评估区域基本一致，达到全国生态文明建设标准的与区域同等级别的行政单元；

(2)利用各种方法计算资源承载力、环境承载力和生态承载力；其中资源承载力涵盖了土地资源承载力、水资源承载力和产业承载力；计算这些分项承载力时，均有一个前提，即参照区目前各项承载情况属于合理情况；土地资源承载力通过计算参照区农作物播种单位面积承载人口数和区域农作物播种土地供应面积的乘积来确定合理情况下区域的土地供应量能承载多少人口；照理类推，水资源承载力由参照区水资源单位供应量承担人口数和区域的供水量来确定；产业承载力则由参照区单位三产即农业、工业和第三产业的国民生产总值承载人口数和区域的三产国民生产总值来确定；环境承载力是通过计算区域污染物控制排放量、单位工业生产总值污染排放系数、人均生活污染物排放系数得到环境承载率，再依据参照区在合理生态环境指标体系下的环境承载人口测算出来的；生态承载力则是利用生态位等模型方法，综合考虑参照区各种商品的平均生产能力、区域各种商品人均消费量和现有人口数、以及均衡因子计算得到；通过各项承载力计算结果，根据此短板效应，利用熵值法或AHP法方法，生成生态发展公式中的各项承载力权重项量(W)；在此基础上将各项承载力与其权重的乘积进行求和，便得到了区域综合承载力；

(3)通过各项承载力计算结果，一方面可以得到在合理情况下，待评估区域现有的资源、环境和生态系统各能承载的人口规模，以及对当前各项承载中人口规模超载情况进行判定：①处于超载状态：承载力人口小于实际人口；②处于富余状态：承载力人口大于实际人口；③处于临界状态：承载力人口等于实际人口；另一方面能结合待评估区域综合承载力和参照区人口密度明确量化待评估区域在资源承载力、环境承载力、生态承载力的基础上的国土空间发展规模，并由此来判断现有城区面积是否存在过度扩张情况；

(4)根据生态发展公式，能测算出在不超出区域综合承载力条件下待评估区域所能承纳的污染物数量，以及可支撑的产业规模、速度与相应容纳的人口数量；还能通过资源供给、产业调整、环境治理要素设置多个待评估区域未来生态文明建设场景，来确定待评估区域内人类社会经济活动发展在规模、强度和速度上的边界效益值发展阈值。