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城市自然生态系统是城市社会经济发展的重要载体。伴随着近年来世界范围内城市化进程不断加速，城市自然生态脆弱态势也越显突出。人们享受快速城市化带来的各种积极效应的同时，也不得不面对随之而来的一系列城市自然生态安全问题。理论与实践证明，单纯评价生态安全静态现状，不考虑其组成要素的因果互动关系、不对这种演变关系进行动态预测已无法满足可持续性生态安全管理与预警的需要。因此，本文基于城市自然生态安全的结构组成和因果互动机理，引入灰色系统理论，以厦门为例开展了厦门自然生态安全动态评价方法及其应用研究。具体研究内容包括：
(1)综述了目前国内外学者在城市自然生态安全理论与评价方法的研究，从而阐述城市自然生态系统作为城市生命支持系统以及生态安全载体的重要性，强调城市生态安全因果互动关系动态评价的重要性，从而确定以城市自然系统作为研究对象开展城市自然生态安全因果互动关系动态评价方法作为本文研究内容。
(2)建立了城市自然生态安全的S-PRD(生态不安全状态-压力-调控-外部驱动)概念模型；开展城市水系统、大气系统、土地系统、生物系统具体自然生态安全问题机理分析，提出了包含四体系生态不安全状态、压力和调控以及城市社会经济系统外部驱动共13项要素的城市自然生态安全理论型指标体系；辨析了厦门自然生态安全问题，建立了包含三个层次、86项指标的厦门自然生态安全评价指标体系以及68项指标的空间分异评价指标体系。
(3)建立了城市自然生态安全动态回顾评价方法体系。通过坎蒂雷加权构造城市自然生态安全分要素指数，以此为基础开展厦门城市自然生态安全1996-2005年演变趋势动态回顾评价。结果表明：1996-2005年间厦门自然生态不安全程度处于下降趋势，其中水生态安全程度最低；引入灰关联矩阵分析法开展回顾性灰关联评价，辨析出1996-2005年厦门自然生态安全关键影响要素为调控指数，关键系统为水系统；建立灰敏感度评价模型，开展了回顾性灰敏感评价，辨析出1996-2005厦门市自然生态安全最关键影响指标为：筼筜内湖活性磷超标率、工业废水排放量及其达标率、全市酸雨频率、单位GDP能耗、机动车尾气排放达标率、耕地旱涝未保收率、农业化肥施用强度、建成区绿化覆盖率、农业总产值。
(4)建立了城市自然生态安全动态预测评价方法体系。引入灰色GM(1，1)残差模型实现了厦门自然生态安全1996-2020年动态演变发展趋势评价。结果表明：1996-2020年厦门自然生态不安全程度处于平稳发展态势，但在2014年后将出现缓慢恶化发展趋势，水生态安全程度仍将是最低；建立了发展度评价模型及其信号灯预警评判区间以评判城市自然生态不安全程度发展快慢，以厦门为例开展动态评价结果表明：2008-2020年厦门自然生态不安全发展度将处于持续增大篮灯(轻度)预警的发展态势，其主导因素将是社会经济外部驱动；建立了城市自然生态安全发展驱动力评价模型，以厦门为例的发展潜力动态评价结果表明：未来主导厦门城市自然生态不安全程度恶化的因素将是正反馈的外部驱动要素，并可预见2020年后厦门自然生态不安全恶化发展潜力将持续增大。子系统中，大气系统调控措施发展潜力需予以预警；利用灰关联矩阵分析方法开展厦门自然生态安全灰关联评价结果表明：厦门自然生态安全关键影响要素在2006-2011年和2011-2020年分别是压力和外部驱动；设定指标灰敏感度预警与发展区间，开展厦门自然生态安全灰敏感评价，从而得到了不同状态与压力预警层次指标以及不同发展次序指标。
(5)开展了厦门自然生态安全空间分异动态评价。2003-2010年动态演变趋势评价结果表明：各区生态不安全程度排序为：思明区＞湖里区＞海沧区＞集美区＞翔安区＞同安区，自然生态条件更好的行政区能更有效抵御外界压力与驱动对自然生态安全的胁迫；发展度动态评价结果表明：厦门各区自然生态不安全发展度在2007-2010年都将出现篮灯(轻度)预警；发展潜力动态评价结果表明：2010年后湖里、集美和翔安区自然生态不安全发展潜力将出现下降，海沧和同安区自然生态不安全发展潜力将缓慢上升，思明区自然生态不安全发展潜力将保持平稳发展态势；灰关联评价结果表明：2007-2010年，各区子系统的大气系统将成为其生态最不安全系统；开展自然生态安全空间分异灰敏感评价，从而从空间上实现了对具体指标状态预警、压力预警以及发展次序评价。基于以上预警评价分析结论，建立城市自然生态安全预警管理体系，提出厦门自然生态安全预警管理措施。