在評價生態環境時，需要有壹個恰當的標準。生態環境是由多種因素相互作用、相互制約構成的復雜系統，包括內在本質(生態結構)和外在表象(環境功能)的變化，以及從量變到質變的發展變化規律。因此，評價的標準體系不僅復雜，而且因地而異。目前，我國缺乏生態環境標準，主要原因是缺乏對生態環境基準的研究。生態環境評價的標準主要依據:
(1)國家、行業、地方標準:國家頒布的環境質量標準，如農田灌溉水質標準、農作物保護大氣汙染物最高容許濃度、農藥安全使用標準、食品衛生標準等。行業標準是指行業發布的環境評價規範、規定和設計要求。地方政府出臺的標準、規劃區目標、水系保護要求、特殊區域的保護要求(如綠化率要求、水土流失防治要求)都是可選的評價標準。
(2)背景和背景標準:以區域生態環境的背景值和背景值為評價標準，如區域植被覆蓋度、區域水土流失背景值、生物產量、生物多樣性等。
(3)類比標準:以未受人類嚴重幹擾的相似生態環境或相似自然條件下的原始自然生態系統為類比標準；以相似條件的生態因子和功能作為類比標準，如相似生境的生物多樣性、植被蓋度、蓄水功能、防風固沙能力等。類比標準應根據評價內容和要求科學選擇。
(4)科學研究判斷了生態效應。通過當地或類似條件下的科學研究，可將綠化率的要求、生物體內汙染物的最大允許量和特別敏感生物的環境質量要求作為評價標準或參考標準。
本書的評價標準主要依據河南省生態環境綜合評價專題研究成果和其他相關研究者的成果。
4.3.2生態環境評價的主要方法介紹
在生態環境評價工作中，評價方法是生態環境評價不可缺少的手段。目前，國內外應用的生態環境評價方法主要有以下幾種:
(1)類比分析法:是壹種常用的定性和半定量方法，壹般包括生態環境整體類比、生態因素類比和生態環境問題類比。類比分析是生態環境影響評價中常用的方法。該方法根據現有開發建設活動對生態環境的影響，分析或預測開發建設活動可能產生的生態環境影響。選擇好類比對象是類比分析或預測評價的基礎，也是這種方法成敗的關鍵。
(2)列表法:是Little等人在1971中提出的壹種定性分析方法。它將擬實施的開發建設活動的影響和可能受到影響的各種生態環境因素列在同壹張表中，逐點進行分析，並用正負符號、數字等符號表示影響的性質和強度，從而分析開發建設活動的生態環境影響。
(3)生態地圖法:即圖形疊加法，即將兩張以上的生態環境信息疊加在壹張地圖上，形成復合地圖，以表示生態環境變化的方向和程度。這種方法直觀、形象、簡單明了，不能用於準確的定量評價。生態圖法主要應用於區域環境影響評價，或具有區域影響的超大型建設項目的評價，以及土地利用規劃和農業發展規劃。
(4)生態系統綜合評價方法:生態系統是壹個多層次的復雜系統，是由多種因素(生物因素和非生物因素)構成的開放系統。通過定性和定量相結合的方法來認識和評價這樣壹個復雜的系統是最常用的評價方法。這種方法的具體應用是層次分析法，是將復雜現象的決策思維過程系統化、模型化、量化的方法，也稱多層次權重分析決策。層次分析法有許多應用。姚健(1998)將層次分析法應用於各種生態環境質量評價。
(5)指數和綜合指數評價法:在環境影響評價中，指數法是規定的評價方法。指數法和綜合指數法適用於生態環境質量的單因子評價和多因子綜合評價。方法相對簡單，突出了生態環境質量評價的全面性、層次性、客觀性和可比性，是目前常用的評價方法之壹。但在使用這種方法之前，必須建立壹個合適的指標體系和評價標準，所選指標必須具有可比性。通過評價，可以對區域生態環境質量進行分級，從而對不同區域、不同時期的生態環境質量進行縱向和橫向比較。這種方法在實際應用中的缺點是難以加權和準確量化。
(6)模糊評價法:生態環境評價過程中往往存在壹些不確定因素，導致評價結果的不確定性和失真。而模糊集理論可以提高評價結果的可靠性，因此將模糊評價方法引入到生態環境評價中。該方法的關鍵是尋找模糊評價矩陣，其最大特點是用隸屬度來劃定生態環境質量分類的邊界，可用於生態環境質量的分類，劃分生態環境質量的優劣，突出生態環境質量差的區域，作為重點區域對待。常用的模糊評價方法包括模糊綜合評價法和模糊聚類評價法。徐福六(2001)和姚健(1998)將模糊聚類和層次分析法相結合，分別對城市環境質量和流域生態環境質量進行評價。
(7)人工神經網絡的評價方法:人工神經網絡是由大量簡單的神經元組成，依靠計算機獲得高超的計算能力，通過模擬人腦思維方式的復雜網絡系統，利用積累的知識獲得與人類相似的識別和聯想能力。因此，利用人工神經網絡對已知的環境樣本進行學習，獲取先驗知識，並學習識別和評價新樣本。李作勇等(1999)和唐麗妮等(2003)開發了人工神經網絡B-P模型在生態環境評價中的應用。B-P網絡模型應用於環境質量評價時，不需要人為指定各評價指標的權重，並且會在學習過程中自適應調整，因此評價結果是客觀的。此外，B-P網絡可以根據不同的需要選擇任意數量的評價參數建立生態環境質量評價模型，該方法具有很強的適應性。
(8)景觀生態學方法:景觀格局及其變化是各種自然和人為因素相互作用而引起的壹定區域生態環境系統的綜合反映。景觀街區的類型、形態、大小、數量和空間組合是多種幹擾因素相互作用的結果，也影響著區域的生態過程和邊緣效應。因此，對某壹區域景觀空間格局的研究是揭示該區域生態狀況和空間變異特征的有效手段。將研究流域不同生態結構劃分為景觀單元斑塊，通過景觀空間格局和景觀異質性特征指數的定量分析，從宏觀角度給出區域生態環境狀況。該方法從兩個方面評價生態環境:壹是空間結構分析；二是功能和穩定性分析。這種評價方法能夠體現生態系統結構與功能相壹致的基本原則。
(9)其他方法:
1)多因子定量分析法:生態環境在壹定時間和範圍內的變化是由各種生態因子的變化和狀態決定的。因此，通過測量各種生態因子的變化趨勢，可以進行生態因子的相關分析和主成分分析，進而進行生態環境變化的趨勢分析。
2)回歸分析:是研究兩個或兩個以上變量之間關系的統計分析方法。回歸分析中有壹個變量是因變量，其余都是自變量。我們可以通過監測或觀察數據找到自變量和因變量之間的統計關系。
3)系統分析方法:對於多目標動態問題，可采用系統分析方法進行評價。
4.3.3生態環境評價指標體系
生態環境質量評價是根據選定的指標體系和質量標準，采用適當的方法評價某壹區域生態環境質量的優劣及其影響。如果是基於系統現狀的生態系統信息，則是對生態環境質量現狀的評價；生態環境變化預測信息應用於評價的，為生態環境質量預測評價；如果目標是評價生態系統質量變化與工程對象影響之間的關系，則可稱為生態環境影響評價。生態環境質量綜合評價是壹項系統的研究工作，涉及自然和人文多個領域，其中生態學、環境科學和資源科學的理論和方法對指導生態環境質量評價具有重要意義。
生態環境惡化的速度和程度取決於人類活動的幹擾強度和生態環境本身的脆弱性，而生態環境的質量受多種環境因素的影響，生態環境的脆弱性是多種因素相互作用或疊加形成的。在不同的時空尺度上，同壹原因造成的生態脆弱程度是不同的。生態環境評價指標體系的合理與否直接影響評價結果的準確性和可靠性。在構建特定區域的生態環境評價指標體系時，應選擇最能反映當地生態環境質量及其變化的環境因子。
4.3.3.1評價指標選擇原則
(1)科學性原則:評價指標的選取應以科學準確性為基礎，選取能夠反映評價區域生態環境質量本質特征和生態環境質量變化的指標。同時，為了與鄰近地區進行比較，選取的指標應盡可能統壹和量化。
(2)全面性原則:要綜合衡量所考慮的諸多環境因素，指標體系應綜合反映生態環境的各個方面，進行綜合分析和評價。
(3)主導性原則:制約生態環境質量的因素很多。用單壹的因子對生態環境的質量和變化作出科學的評價是不可能的，但壹概而論既不可能也不現實。因此，應選擇具有代表性、能直接反映區域生態環境質量主要特征的先行指標。例如，黃土高原生態環境質量評價的因素中，土壤侵蝕是主要制約因素，指標的選取要考慮與土壤侵蝕相關的指標，如降水量、雨強、土壤質地、植被狀況、侵蝕模數、耕作方式等。
(4)可操作性原則:指標的選取應盡可能考慮數據的可獲得性和可收集性。有些指標雖然能很好地反映生態環境質量的現狀和變化，但在生態環境質量評價過程中卻根本不具備。
因此，在選取指標時應遵循簡明、方便、有效、實用的原則，即通過總結相關學科的理論，得出對生態環境質量影響較大且易於獲取的觀測數據，有利於生產和管理部門掌握和操作，使理論與實踐緊密結合。
4.3.3.2評價指標體系的建立
在國內外學者建立生態環境質量評價指標體系的基礎上，結合研究區的實際情況，根據上述選取評價指標的原則，通過對研究區自然環境和人文因素的全面系統分析和研究，識別出生態環境質量評價的制約因素或主導因素，篩選出最能代表和反映該區生態環境質量本質特征的具體指標，最終制定出水源地生態環境綜合評價指標體系。綜合考慮當地自然、社會、經濟、評價區生態環境存在的問題和影響生態環境質量的因素，在工作中不斷調整和完善已建立的指標體系。本研究選取了與生態環境質量密切相關的8個壹級指標和23個二級指標(表4.13)。
4.3.4基於層次分析法的生態環境評價
水源區地形復雜，地勢由西北向東南傾斜。伏牛山主脈老界山為北部屏障，最高海拔2212.5m，東南部地勢下降，最低海拔120m，伏牛山主脈老界山自西向東跨越水源地北界。水源區屬於農業種植區，經濟發展相對落後。人均耕地0.07hm2，低於南陽市人均耕地和河南省平均水平。人地矛盾十分突出。目前，由於森林植被稀少、質量差、蓄水固土能力低、耕作方式不合理，生態環境惡化，水土流失十分嚴重，土壤汙染造成耕地地力下降、濕地和生物多樣性下降、地表水水質和地下水位下降等生態環境問題。作為南水北調中線工程的水源區，該地區的生態狀況備受關註。對該區域生態環境現狀進行綜合評價，對水源區生態環境進行預警研究，可以為水源區生態環境保護提供對策和建議，為保障南水北調中線工程水質安全提供科學指導。本研究采用層次分析法對水源地生態環境進行評價。
表4.13南水北調水源區生態環境綜合評價指標體系
4.3.4.1層次分析法
層次分析法(AHP)是由美國著名運籌學專家T.L.Saaty於20世紀70年代提出的。其基本思想是根據問題的性質和所要求的總體目標，分層次地建立壹個有序的層次系統，然後對系統中的所有相關問題進行比較判斷。通過對比較評價結果的綜合計算和處理，將系統分析歸結為最低層相對於最高層的相對重要性權重的確定或相對優劣順序的排序。層次分析法在國內外復雜系統的分析和決策中得到了廣泛的應用。技術手段相對成熟，從而保證了研究方法的合理性和有效性。
運用層次分析法對水源地生態環境進行綜合評價。首先，建立生態環境因子的AHP模型。其基本原理是:將評價體系相關方案的各要素分解成若幹層次，根據上壹層次對同壹層次的各要素進行判斷和比較，計算各要素的權重，根據綜合權重和最大權重原則確定最優方案。層次分析法大致可以分為五個步驟，即:①建立層次結構模型；(2)構造判斷矩陣；③分層單排序及其壹致性檢驗；(4)分層總排序；⑤層次總排序的壹致性檢驗。上述步驟的詳細描述將在下面的生態環境評估中解釋。
4.3.4.2生態環境評價層次結構模型的建立
結合研究區實際生態環境，選取對本區生態環境有明顯影響的因子(表4.13)，將水源地生態環境指標體系分為三層(圖4.8)。
4.3.4.3構建判斷矩陣。
任何系統的分析都要有壹定的信息，而層次分析法的信息主要是人們對各層次中各因素相對重要性的判斷。通過引入適當的標度將這些判斷量化，形成判斷矩陣。判斷矩陣表示上級某壹因素與本級相關因素之間相對重要性的比較。在水源區生態環境綜合評價中，A為目標層，表示解決問題的目的，即水平所要達到的總體目標。b是中間層，表示采用某種方案實現預定總體目標所涉及的中間環節。作為最高層涉及的主要基本要素，設B={B1，B2，B3，B4，B5，B6，B7，B8}，其中B1為氣候條件，B2為水資源條件，B3為地貌條件，B4為植被條件。C是最低層，表示實現評價的具體指標因素，C={C1，C2，C3，C4，C5，C6，C7，C8，C9，C10，C11，C12，C65438。
圖4.8生態環境綜合評價的層次分析法模型
根據建立的層次分析法模型，構造了A-B和B-C的判斷矩陣，如表4.14所示。判斷矩陣中的每個元素{Cij}指示與上級因子Bk相關的因子中的第J個因子相比，第I個因子對Bk因子的相對重要性。為了使判斷量化，壹般會引用T.L.Saaty。
根據建議的1 ~ 9標度法，按照建議的1 ~ 9標度確定Bij和Cij的值(表4.15)。在表4.15的基礎上，根據資料、研究人員對實際情況的了解和咨詢專家的意見，采用德爾菲法給出了研究區生態環境評價的判斷矩陣值。
表4.14 A-B-C判斷矩陣
表4.15判斷矩陣的值及其意義
A.分層單壹排序和壹致性檢查
根據某壹層次中某些因素對上壹層次中某些因素的判斷矩陣，可以計算出判斷矩陣的最大特征值和特征向量，從而計算出某壹層次中某些因素相對於上壹層次中某些因素的相對重要性。這些排名計算被稱為分級單排名。判斷矩陣的最大特征值及其對應的特征向量可以用平方根法求得，計算步驟如下:
1)計算判斷矩陣a各行元素的乘積Mi。
河南省土地資源生態安全的理論、方法與實踐
2)計算Mi的n次根Wi。
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3)歸壹化向量W=(W1，W2，…，Wn)T，即
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那麽W=(W1，W2，…，Wn)T就是想要的特征向量。
4)計算判斷矩陣的最大特征根λmax。
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其中:(AW)i代表矢量AW的I個元素。
由於客觀事物的復雜性或認識事物的片面性，需要檢驗判斷矩陣的壹致性和隨機性，以確定根據構造的判斷矩陣得到的特征向量(權重)是否合理。公式是:
CR=CI/RI
CI是判斷矩陣的壹致性指數，通過以下公式計算:
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其中:λmax是最大特征根；n是判斷矩陣的階。
對於不同的判斷矩陣，它們的CI值是不同的。壹般來說，階數n越大，CI值越大。為了度量不同階的判斷矩陣是否具有滿意的壹致性，有必要引入判斷矩陣的平均隨機壹致性指標RI值。RI值是對n為1 ~ 9的每階隨機構造500個樣本矩陣，計算其壹致性指數的CI值，然後取平均值得到的。RI值可根據表4.16選取。
表4.16層次分析法平均隨機壹致性指數值
對於1，2階判斷矩陣，判斷矩陣總是具有完全壹致性。當階數大於2時，判斷矩陣的壹致性指標CI與同階的平均隨機壹致性指標ri之比，即隨機壹致性比CR小於0.10，則認為判斷矩陣具有滿意的壹致性，說明權重分配合理；否則，需要調整判斷矩陣，直到達到滿意的壹致性。
根據上述計算方法和測試方法，對A-B、B1-C、B2-C、B3-C、B4-C、B5-C、B6-C、B7-C和B8-C的數值判斷矩陣進行各級單序計算並檢查壹致性。結果如表4.17至表4所示。
B.等級總排名和壹致性檢驗
分級總排名是利用同壹級別內所有級別的排名結果和上壹級別所有要素的權重，計算出本級別所有要素對於總體目標的權重值的過程。即各指標相對於總目標層的權重=各指標相對於基準層的權重×基準層相對於目標層的權重。
表4.17 A-B數值判斷矩陣(基本要素相對於生態環境的相對重要性排序權重值)
λmax=8.392，RI=1.41，CI=0.056，CR = CI/RI = 0.04 & lt；0.1，滿足壹致性。
表4.18 B1-C數值判斷矩陣(各評價指標相對於氣象因素的相對重要性排序權重)
λmax=3.004，RI=0.58，CI=0.0018，CR = CI/RI = 0.003 & lt；0.1，滿足壹致性。
表4.19 B2-C數值判斷矩陣(各評價指標相對於水資源因子的相對重要性排序權重)
λmax=3.000，RI=0.58，CI=0.000，CR = CI/RI = 0.000 & lt；0.1，滿足壹致性。
表4.20 B3-C數值判斷矩陣(各評價指標相對於地形因素的相對重要性排序權重值)
λmax=2，是二階矩陣，滿足絕對壹致性。
表4.21 B4-C數值判斷矩陣(各評價指標相對於植被因子的相對重要性排序權重)
λmax=2，是二階矩陣，滿足絕對壹致性。
表4.22 B5-C數值判斷矩陣(各評價指標相對於土壤因素的相對重要性排序權重值)
λmax=2，是二階矩陣，滿足絕對壹致性。
表4.23 B6-C數值判斷矩陣(各評價指標相對於人口和土地因素的相對重要性排序權重值)
λmax=3.018，RI=0.58，CI=0.009，CR = CI/RI = 0.016 & lt；0.1，滿足壹致性。
表4.24 B7-C數值判斷矩陣(各評價指標相對於災害因素的相對重要性排序權重值)
λmax=5.004，RI=1.12，CI=0.001，CR = CI/RI = 0.001 & lt；0.1，滿足壹致性。
表4.25 B8-C數值判斷矩陣(各評價指標相對於環境汙染因子的相對重要性排序權重值)
λmax=3.065，RI=0.58，CI=0.032，CR = CI/RI = 0.056 & lt；0.1，滿足壹致性。
當Cr時，層次的總排序壹致率為
根據上述方法，對研究區生態環境評價中各級評價要素的相對重要性進行了排序和壹致性檢驗(表4.26，圖4.9)。
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表4.26生態環境評價中各因素相對重要性的綜合排序
圖4.9生態環境評價中各因子相對重要性直方圖
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CR = CI/RI = 0.0034/0.5362 = 0.006 & lt；0.1，滿足壹致性。
4.3.5生態環境質量評價結果分析
4.3.5.1生態因子值標準
為了評價研究區的生態環境質量，需要對生態環境的影響因素進行評價和分級，給出環境影響因素的得分值，然後將它們的加權值相乘得到總得分，根據總得分確定生態環境的等級。
評價指標確定後，收集各指標的現狀數據，這些計量單位不同的數據不能直接用於評價。沒有可比性，因為數據之間的維度不統壹。即使是同壹參數，雖然可以根據測量值判斷其對環境的影響程度，但由於缺乏壹個可比較的環境標準，無法準確反映其對環境的影響。因此，有必要對參與因素進行量化，用標準化的方法解決參數不可比的問題。定量治療有多種方法。壹種簡潔實用的方法是量化，由低到高分級，以反映環境條件由差到優的變化。只有這樣，才能最終做出比較。可以使用分級分配:
A.範圍標準化方法
生態因子標準化量化公式為:賦值=(Xi-xmin)/(xmax-xmin)×10，其中Xi為實測值；Xmax是測量的最大值；Xmin是測量的最小值。
如果壹個因子的量化分級值的環境質量的概念含義與上述公式的表述相反(例如水土流失越大，環境質量越差)，那麽參與因子的標準化量化公式為:
賦值= 10-(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)×10，其中Xi為測量值，Xmax為測量最大值，Xmin為測量最小值。
B.專家評分法的標準化方法
該方法主要采用專家的意見，根據專家的經驗直接對指標因素進行賦值和評分。
本書采用專家評分法規範作業。將收集到的這些不同維度指標的原始數據進行歸壹化處理，以消除原始數據維度不同帶來的影響。結合研究區的實際情況，參考生態環境評價中的壹系列分級標準，給出了各具體評價因子的評價標準，各指標值基本為1 ~ 10。生態因子值見表4.27。
4.3.5.2水源地生態質量綜合評價結果
定量評價水源地的生態環境質量，需要給出具體的標準來表征生態環境質量。通過參考和學習有關學者專家的生態環境評價分級標準，對生態環境質量進行分級，分值為1 ~ 10:分為五個等級，I-V，並給出了各等級的分值範圍。各等級的指標特征見表4.28。
調查收集研究區的統計數據，得出各指標的實際值，根據各生態因子的取值標準得到其得分，利用綜合指數模型計算其總分。具體來說，通過公式計算最終得分(表4.29)。其中Pi是每個生態因子的得分；Wi是每個生態因子的權重。得分越大，生態環境越好，得分越少，生態環境越差。
表4.27選擇生態因子的標準
表4.28生態環境質量綜合標準的特征
表4.29水源區生態因子綜合得分
繼續的
由此可以計算出該區域各生態因子的最終得分為5.2085，結果表明水源地生態環境質量處於壹般狀態。目前，該地區的生態環境受到了壹定程度的破壞，生態系統結構發生了變化，但仍能維持基本功能，受到幹擾後容易惡化，出現生態問題。對水源地生態環境的綜合研究表明，人類活動是該地區生態環境惡化的主要原因。南水北調中線工程的實施將導致大量耕地淹沒和大量移民需要安置，人地矛盾將更加尖銳。人口的自然增長將導致人口密度的不斷增加，在不久的將來該地區的生態環境將繼續惡化。該地區的另壹個特點是過量使用農藥和化肥，非點源汙染嚴重；水土流失沒有得到有效控制，流失面積繼續擴大；水源區礦產種類繁多，多為中小型礦山。儲量較大的大理石和釩礦石的開采方法是露天開采，占用土地，堵塞河流，破壞景觀，導致地質災害不斷。如果我們繼續無限制地開發和利用資源，生態環境的相對平衡將被打破，生態環境的承載能力將大大降低。
為確保丹江口水源區長期滿足南水北調中線工程水質要求，實現“可持續發展能力不斷增強，生態環境得到改善，資源利用效率顯著提高，人與自然和諧相處，促進全社會走上生產發展、生活富裕、生態良好的文明發展道路”， 要加強這壹地區的生態環境建設，搞好退耕還林還草建設； 增加和改善森林植被，增強森林的蓄水保水功能；減少水土流失，建設以水源涵養林和水土保持林為重點的多品種多功能防護林體系，從根本上控制水土流失，改善水源生態環境；合理使用農藥和化肥，發展有機農業和生態農業；停止人為活動造成的水土流失，重點治理丹江口庫區周邊、淺丘和水土流失嚴重地區，搞好小流域治理。整頓采礦秩序，減少地質災害的發生，控制並逐步改善本地區的生態環境。