5.5.1 综合指数预警法
指数法和综合指数法是常用的评价方法，可将其用于区域生态安全预警评价中，在应用时必须要解决预警评价标准、权重、量化等问题。单指数预警法是利用预警指标的某种反映警情的指数来进行预警，通过预警指标可以分析警情和预报警度。区域生态安全预警的每个子系统预警可以利用若干个预警指标进行综合预警。
综合指数预警指将区域生态安全预警指标以某种数学方法合成，结合警度区间进行警度判定。区域生态安全预警评价值为:
河南省土地资源生态安全理论、方法与实践
式中:n为预警指标或子系统的数量;Wi(t)为第i个预警指标或子系统权重;Ei(t)为第i个预警指标或子系统在t时刻区域生态安全预警值;Ci(t)为第i个预警指标在t时刻的值;Csi(t)为第i个预警指标的预警标准。
假定在t时刻对某一时间内的生态与环境进行预警，则预警时段为Δt=T－t;再以E(t)表示生态安全预警警度;以参数EP表示不良状态预警时生态安全预警的警戒值;以参数ΔEPt和ΔEPs分别表示恶化趋势预警和恶化速度预警，是预警在Δt时段内变化速率的警戒值;当预警评价对象的变化具有随机不确定性时，即以保证率为a的参数作为预警评价的约束条件，这样在给定保证率a、参数EP和ΔEPt、ΔEPs的情况下，预警评价与确定数学模型表达如下:
(1)不良状态预警
W{EP1<E(t)<EP2}>a
式中:EP1=2，EP2=4表示较差状态预警;EP1=0，EP2=2表示恶劣状态预警。
(2)缓慢恶化预警
W{E(T)<E(t)，E(T)－E(t)>ΔEPt}>a
(3)恶化速度预警
W{E(T)<E(t)<EP，E(T)－E(t)/(T－t)>ΔEPS}≥a
ΔEPS可根据规划的时段来确定，如5年计划是:
ΔEPS=1/5(1/a)
根据第四章生态环境质量评价的研究，可以划分生态环境预警警度区间(表5.1)。
表5.1 生态环境预警警度区间划分
5.5.2 层次分析法
区域生态安全系统是由多种因子组成的多层次的复杂体系和开放系统，其系统内部各因子和系统与外部环境之间有着密不可分的联系和相互作用，层次分析法采用定性和定量相结合的方法认识和评价这一复杂系统。
此次研究采用层次分析法和综合指数模型对水源区生态环境质量的未来状态进行预测。基本思路是: 通过层次分析法构建判断矩阵，得到各环境因子的权重; 根据历年统计数据的变化趋势和各生态因子的取值标准预测出未来各时段的分值，采用综合指数模型计算公式计算出总系统的综合得分值，预测值与现状值比较得出是否需要预警。
5.5.3 模型预警法
采用一定数学、生物、专家评分等方法建立模型预警，这种模型可以是有明确的数学函数关系，也可以是黑箱模型，如可采用模糊判定模型。模糊判定模型是借助模糊数学的一些概念，对实际的综合判定问题提供判定的方法，与概率、统计的方法是不同的，因为客观事物的不确定性有两大类: 一类事物对象是明确的，但出现的规律不确定，例如晴天、下雨、下雪是明确的，但出现的规律是不确定的; 另一类事物对象本身不明确，如年轻、年老，高个、矮个等这一类程度上的差别没有截然的分界线，后一类事物的不确定性是与分类的不确定性有关，也就是说，后一类可以属于某一集合，也可以不属于，在这里就引入模糊集合的概念，隶属度-隶属函数，这一工作最早是美国控制论专家 L.A.Zadeh于1965年开展的，自此，模糊数学得以迅速发展。模糊判定模型是以模糊数学为基础的，应用模糊关系合成的原理，将一些边界不清、不易定量的因素定量化并进行综合判定，通过构造等级模糊子集把反映被判定事物的模糊指标量化(用隶属度表示)，然后利用模糊变换的原理对各指标进行综合，一般来说，模糊判定模型步骤如下:
(1)确定判定对象的因素域:U={u1，u2，…，un}，这是判定因子构成的指标体系。
(2)确定判定等级域:V={v1，v2，…，vn}，这是用语言变量描述的判定等级评语，每一个等级对应一个模糊子集，一般情况下，评语等级m取［3，7］中的整数，如果m过大，那么语言难以描述而且不易判定等级归属，如果m过小又不符合模糊判定的质量要求，m取奇数的情况居多，因为这样便于判定事物的等级归属，具体等级可以依据判定内容用适当的语言描述，如本文研究的区域生态环境预警的综合判定等级可取V={安全区(无警)、较安全区(轻警)、较危险区(中警)、危险区(重警)、非常危险区(巨警)}。
(3)进行单指标判定:通过某种函数或关系建立模糊矩阵。构造了判定等级域可对因素域进行量化，确定各因子的隶属度，从而获得模糊矩阵。
(4)确定待判定因素的模糊权向量:W={w1，w2，…，wn}T，一般情况下，因素域的各指标对等级域的各等级来说并非是同等重要的，各指标对总体指标贡献大小也是不同的，因此在决定前要确定模糊权向量。利用合适的合成算子对待判定事物合成可得到模糊判定的结果向量。