中國省際城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境的耦合協(xié)調(diào)與優(yōu)化研究論文
伴隨著1978年改革開放以來，我國城鎮(zhèn)化得到了快速發(fā)展，城市生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)也受到了前所未有的挑戰(zhàn)，快速城鎮(zhèn)化帶來生態(tài)環(huán)境問題日益引起人們的關(guān)注與重視，城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境之間的關(guān)系也逐漸成為學(xué)術(shù)界研究的熱點課題之一。在梳理國內(nèi)外相關(guān)研究文獻基礎(chǔ)上進行綜述:國外學(xué)者Berry首次應(yīng)用生態(tài)因子法來分析城鎮(zhèn)化對生態(tài)環(huán)境影響作用及機制，Grossman揭示出城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境之間呈倒”U”字型內(nèi)在規(guī)律。 Rork構(gòu)建出城市化與生態(tài)環(huán)境關(guān)系雙對數(shù)模型。 Shen, Kwon等對國家、區(qū)域等不同尺度地域進行了實證研究;目前國外對城市與生態(tài)環(huán)境關(guān)系探討涉及地理學(xué)、生態(tài)學(xué)、經(jīng)濟學(xué)及社會學(xué)等學(xué)科，研究呈現(xiàn)出多元化發(fā)展趨勢;而國內(nèi)的研究起步相對較晚，20世紀80年代初最早提出社會一經(jīng)濟一自然復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)理論，開始城鎮(zhèn)化和生態(tài)環(huán)境關(guān)系初步探討。目前主要運用數(shù)理定量統(tǒng)計的因子分析法、模糊物元模型、物理耦合模型及3S空間分析技術(shù)等對城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合關(guān)系規(guī)律、演變機制及模式等方面展開了研究;研究尺度上主要有省域、流域等宏觀尺度，并逐漸向中微觀尺度(市域、縣域)深化。探討區(qū)域城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合關(guān)系，揭示系統(tǒng)間相互作用及影響，總結(jié)二者耦合演化規(guī)律及機制，成為城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境關(guān)系研究的重要范式，可為城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境良性互動、城市可持續(xù)發(fā)展提供理論支持和實踐參考。
基于此，從耦合分析視角，以31個省域單元為研究區(qū)，首先構(gòu)建城鎮(zhèn)化、生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)評價指標體系，運用PCA模型測度2000 ~2012年城鎮(zhèn)化及生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)綜合值;其次通過耦合協(xié)調(diào)度模型對省際城鎮(zhèn)化和生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)狀況展開探討，基于GIS平臺對城鎮(zhèn)化和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)空間分別進行分析;最后通過城鎮(zhèn)化和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)得分排序，劃分4種基本類型，提出未來我國省際城鎮(zhèn)化和生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)發(fā)展優(yōu)化對策，為推進我國區(qū)域可持續(xù)發(fā)展與規(guī)劃提供有益借鑒與參考。
1材料與研究方法
1.1指標選取及數(shù)據(jù)來源
城鎮(zhèn)化和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)都是較復(fù)雜概念，科學(xué)地構(gòu)建城鎮(zhèn)化和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)評價指標體系是研究其耦合協(xié)調(diào)關(guān)系基本前提。參考前人關(guān)于耦合協(xié)調(diào)研究文獻，基于數(shù)據(jù)的真實性、可獲得性、可比較性、可操作性等原則，將城鎮(zhèn)化系統(tǒng)分解為人口城鎮(zhèn)化、經(jīng)濟城鎮(zhèn)化、空間城鎮(zhèn)化、社會城鎮(zhèn)化的4大子系統(tǒng)，在4大子系統(tǒng)上共選擇16項指標來說明省際城鎮(zhèn)化綜合得分值;另外，城鎮(zhèn)化不可避免地會對城市生態(tài)環(huán)境造成一定程度的影響，但人類也具備一定主觀能動性，會積極地對破壞的城市生態(tài)環(huán)境采取相應(yīng)的補救措施，因此文中將生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)劃分為生態(tài)環(huán)境污染和生態(tài)環(huán)境治理兩大子系統(tǒng)，在兩大子系統(tǒng)上選取10項指標來說明我國省際生態(tài)環(huán)境綜合得分值。
文中數(shù)據(jù)均來源于《中國統(tǒng)計年鑒》、《中國城市統(tǒng)計年鑒》、《中國城市建設(shè)統(tǒng)計年鑒》、各省統(tǒng)計年鑒(2001~2013年)，空間尺度為中國31個省域單元，省域邊界圖主要在《中國地圖冊》(2013)的基礎(chǔ)上進行高精度配準并跟蹤矢量化獲取(未涉港、澳、臺地區(qū))。
2結(jié)果與分析
2. 1城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境測度及評價
根據(jù)2000~2012年31個省域單元的樣本數(shù)據(jù)，分別對城鎮(zhèn)化、生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的各項分析指標標準化處理，基于SPSS17. 0軟件平臺，采用主軸分解法計算相關(guān)系數(shù)陣的特征值、貢獻率及累計貢獻率，根據(jù)累計貢獻率大于85%及因子碎石圖，通過分析可以發(fā)現(xiàn)初步地判斷出所選年份各系統(tǒng)前3個主成分的累計方差貢獻率基本接近85 %，因此提取前3個主成分基本能反映各系統(tǒng)的原始數(shù)據(jù)大部分信息，最后通過測度公式測算出2000~2012年省域單元城鎮(zhèn)化及生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)綜合值。從城鎮(zhèn)化系統(tǒng)看，2000年滬的城鎮(zhèn)化程度最高，數(shù)值達到0. 488，其次分別京、蘇、浙、津，到2012年城鎮(zhèn)化系統(tǒng)發(fā)展得分排名前5位省份為滬、京、蘇、浙、粵;2000~2012年間中國東部沿海地區(qū)的城鎮(zhèn)化最高，具有顯著的領(lǐng)先優(yōu)勢，而中原、西北、西南等的城鎮(zhèn)化水平相對較低;2)從生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)看，2000年的生態(tài)環(huán)境得分排名靠前省份有:蘇、滬、京、藏、川等，而晉、徽、豫、陜排名靠后;而到2012年晉、陜、豫等生態(tài)環(huán)境綜合得分仍位于低水平狀態(tài)，這些省份主要以粗放型工業(yè)為主，對區(qū)域生態(tài)環(huán)境造成較大程度破壞，因此區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量相對較差。
2. 2耦合協(xié)調(diào)總體格局特征
基于耦合協(xié)調(diào)計算公式，測算31個省域耦合度C和協(xié)調(diào)度D。2000~2012年省際城鎮(zhèn)化和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)C E[0.50.8]，說明我國省際城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)耦合度整體上處于磨合階段水平;而2000 ~ 2012年中國省際城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)DE[0.3 0.5]，總體上低于耦合度C且協(xié)調(diào)度D整體上以中度耦合協(xié)調(diào)為主要趨勢;綜合來看，2000~2012年我國省際城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境的C及D均值呈現(xiàn)出上升態(tài)勢，也說明了研究期省際城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展水平在提高。
繪制出省際城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)雷達圖，著重分析2000 ~ 2012年城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)總體空間格局。1)耦合度上，2000年滬的耦合度C最大，數(shù)值為0.823，說明城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境處在高度耦合階段，而青的耦合度C最小，僅為0. 202，表明城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)處于低度耦合水平;2012年滬的耦合度C仍得分第一(0. 696)，且城鎮(zhèn)化和生態(tài)環(huán)境以高度系統(tǒng)耦合為主，而系統(tǒng)耦合度C最小的是藏，數(shù)值僅為0.126，說明城鎮(zhèn)化和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)仍以低度耦合為主;2)協(xié)調(diào)度上，2000年系統(tǒng)協(xié)調(diào)度D最大為滬(0.863)，說明城鎮(zhèn)化和生態(tài)環(huán)境位于極度耦合協(xié)調(diào)水平，而2012年系統(tǒng)協(xié)調(diào)度D最大值仍為滬( 0. 745 )，不同的是城鎮(zhèn)化和生態(tài)環(huán)境演化為高度系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)狀態(tài);另外，20002012年我國省際城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)協(xié)調(diào)度D值最小的都為藏(0.203,0.154)，表明了城鎮(zhèn)化和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)一直位于低度耦合協(xié)調(diào)水平。
2. 3耦合協(xié)調(diào)空間格局演化
基于GIS分析平臺，根據(jù)協(xié)調(diào)度D值區(qū)間劃分標準，進行空間化顯示處理，從而揭示2000~ 2012年省際城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境空間分異演化特征。:1)低度耦合協(xié)調(diào)區(qū):2000年該類型區(qū)單元包括:寧、晉、甘、青、藏、疆、蒙，到2012年該區(qū)單元主要有:甘、青、藏、疆、蒙，期間寧、晉演變?yōu)橹卸锐詈蠀f(xié)調(diào)。2000~2012年該區(qū)主要集聚在藏疆蒙甘青地區(qū)，這些地區(qū)以粗放型的城鎮(zhèn)發(fā)展為主要模式，對區(qū)域生態(tài)環(huán)境造成較大影響;2)中度耦合協(xié)調(diào)區(qū):2000年該類型區(qū)單元主要有:川、云、貴、渝、陜、豫、瓊，到2012年該區(qū)單元包括:川、云、貴、渝、晉、陜、徽、豫、黑、吉，其中瓊等演化成高度耦合協(xié)調(diào)。2000 } 2012年該區(qū)主要分布在西南、中原及東北地區(qū);3)高度耦合協(xié)調(diào)區(qū):2000年該類型區(qū)單元主要有:遼、冀、魯、蘇、浙、鄂、湘、閩、桂、粵;而到2012年該區(qū)單元主要為遼、冀、魯、蘇、浙、鄂、湘、閩、桂、粵。2000~2012年該區(qū)主要集中在東部沿海地區(qū)，己形成了良性循環(huán)格局;4)極度耦合協(xié)調(diào)區(qū):2000年該類型區(qū)單元主要有:滬、京;到2012年該區(qū)單元包括:滬、京、津。研究期間總體上我國東部地區(qū)城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)程度整體
3討論
(1)以31個省域單元作為研究區(qū)，構(gòu)建城鎮(zhèn)化和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的評價指標體系，運用PCA模型測算出2000 } 2012年城鎮(zhèn)化及生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)得分值;并通過耦合協(xié)調(diào)度模型對省際城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度進行評價及空間分異探討。研究發(fā)現(xiàn):2000~ 2012年城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境的C及D均值呈現(xiàn)出上升態(tài)勢，省際城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展水平在提高，但是東中西耦合協(xié)調(diào)的'空間差異顯著。從耦合協(xié)調(diào)視角出發(fā)，分析城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)關(guān)系及空間分異演化特征，總結(jié)出城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)間相互作用的基本規(guī)律，既可以豐富城市地理學(xué)研究視角，也可為區(qū)域協(xié)調(diào)優(yōu)化發(fā)展提供有益參考。
(2)將城鎮(zhèn)化和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)劃分成多個子系統(tǒng)，通過PCA定量模型客觀賦權(quán)重，避免人為的主觀性，并運用構(gòu)建耦合協(xié)調(diào)模型揭示城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境交互作用和諧程度，具有一定的科學(xué)性及可借鑒性，下一步還需細化城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)分析指標選取;與此同時，短時間尺度的探討能否揭示系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)規(guī)律?哪些因素影響城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)格局演化?它們之間的內(nèi)在作用機理如何?面臨這樣的問題，下一步深化長時間尺度系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)格局演化、機制及模式探討將是文中重點研究領(lǐng)域，這將為區(qū)域城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)耦合目標的實現(xiàn)提供更科學(xué)依據(jù)。
(3)基于省際城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境得分排名，以城鎮(zhèn)化得分排名為橫坐標，生態(tài)環(huán)境得分排名為縱坐標，將其劃分4種基本類型，并提出協(xié)調(diào)優(yōu)化建議:1)區(qū)域I城鎮(zhèn)化高生態(tài)環(huán)境高，未來在良好發(fā)展基礎(chǔ)上，進一步加強技術(shù)人才投入，加快城市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，推進發(fā)展方式轉(zhuǎn)型升級，也需加強區(qū)域生態(tài)環(huán)境污染治理及改善;2)區(qū)域II城鎮(zhèn)化高生態(tài)環(huán)境低，未來應(yīng)重點關(guān)注生態(tài)環(huán)境改善，突出區(qū)域資源優(yōu)勢，轉(zhuǎn)變城市增長方式，走高效生態(tài)城鎮(zhèn)化道路;3)區(qū)域IQ城鎮(zhèn)化低生態(tài)環(huán)境低，未來應(yīng)通過合理規(guī)劃及項目引進，改善區(qū)域基礎(chǔ)設(shè)施，修復(fù)區(qū)域生態(tài)質(zhì)量;不斷改變區(qū)域傳統(tǒng)粗放型增長模式，調(diào)整區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu);4)區(qū)域IV城鎮(zhèn)化低生態(tài)環(huán)境高，未來應(yīng)努力將生態(tài)環(huán)境優(yōu)勢轉(zhuǎn)變化為區(qū)域發(fā)展優(yōu)勢，圍繞生態(tài)環(huán)境優(yōu)勢吸引項目，發(fā)展區(qū)域循環(huán)型經(jīng)濟，走高效益低污染區(qū)域可持續(xù)發(fā)展之路。
4結(jié)論
通過構(gòu)建耦合協(xié)調(diào)度模型發(fā)現(xiàn)2000 ~ 2012年省際城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度呈上升態(tài)勢，耦合度c值[0.5 0.8]，整體位于磨合階段;而協(xié)調(diào)度D值[0.3 0.5]，低于系統(tǒng)耦合度，整體屬于中度耦合協(xié)調(diào)水平;基于GIS分析平臺，將耦合協(xié)調(diào)度按照區(qū)間劃分標準空間化顯示處理，得到2000 ~2012年省際城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)具有顯著的地域空間分異，總體上東部地區(qū)高于中西部地區(qū)的空間分布格局;最后提出未來我國東中部地區(qū)需要進一步調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，提升區(qū)域發(fā)展環(huán)境;而西部地區(qū)等需要進一步強化區(qū)域發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)施、技術(shù)人才等各種要素的投入，并將生態(tài)環(huán)境優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為區(qū)域發(fā)展優(yōu)勢，從而實現(xiàn)未來我國區(qū)域健康、綠色、可持續(xù)發(fā)展。
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