中國省際城鎮化與生態(tài)環(huán)境的耦合協(xié)調與優(yōu)化研究論文
伴隨著(zhù)1978年改革開(kāi)放以來(lái)，我國城鎮化得到了快速發(fā)展，城市生態(tài)環(huán)境系統也受到了前所未有的挑戰，快速城鎮化帶來(lái)生態(tài)環(huán)境問(wèn)題日益引起人們的關(guān)注與重視，城鎮化與生態(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(diǎn)課題之一。在梳理國內外相關(guān)研究文獻基礎上進(jìn)行綜述:國外學(xué)者Berry首次應用生態(tài)因子法來(lái)分析城鎮化對生態(tài)環(huán)境影響作用及機制，Grossman揭示出城鎮化與生態(tài)環(huán)境之間呈倒”U”字型內在規律。 Rork構建出城市化與生態(tài)環(huán)境關(guān)系雙對數模型。 Shen, Kwon等對國家、區域等不同尺度地域進(jìn)行了實(shí)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(huì )學(xué)等學(xué)科，研究呈現出多元化發(fā)展趨勢;而國內的研究起步相對較晚，20世紀80年代初最早提出社會(huì )一經(jīng)濟一自然復合生態(tài)系統理論，開(kāi)始城鎮化和生態(tài)環(huán)境關(guān)系初步探討。目前主要運用數理定量統計的因子分析法、模糊物元模型、物理耦合模型及3S空間分析技術(shù)等對城鎮化與生態(tài)環(huán)境耦合關(guān)系規律、演變機制及模式等方面展開(kāi)了研究;研究尺度上主要有省域、流域等宏觀(guān)尺度，并逐漸向中微觀(guān)尺度(市域、縣域)深化。探討區域城鎮化與生態(tài)環(huán)境耦合關(guān)系，揭示系統間相互作用及影響，總結二者耦合演化規律及機制，成為城鎮化與生態(tài)環(huán)境關(guān)系研究的重要范式，可為城鎮化與生態(tài)環(huán)境良性互動(dòng)、城市可持續發(fā)展提供理論支持和實(shí)踐參考。
基于此，從耦合分析視角，以31個(gè)省域單元為研究區，首先構建城鎮化、生態(tài)環(huán)境系統評價(jià)指標體系，運用PCA模型測度2000 ~2012年城鎮化及生態(tài)環(huán)境系統綜合值;其次通過(guò)耦合協(xié)調度模型對省際城鎮化和生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調狀況展開(kāi)探討，基于GIS平臺對城鎮化和生態(tài)環(huán)境系統耦合協(xié)調空間分別進(jìn)行分析;最后通過(guò)城鎮化和生態(tài)環(huán)境系統得分排序，劃分4種基本類(lèi)型，提出未來(lái)我國省際城鎮化和生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調發(fā)展優(yōu)化對策，為推進(jìn)我國區域可持續發(fā)展與規劃提供有益借鑒與參考。
1材料與研究方法
1.1指標選取及數據來(lái)源
城鎮化和生態(tài)環(huán)境系統都是較復雜概念，科學(xué)地構建城鎮化和生態(tài)環(huán)境系統評價(jià)指標體系是研究其耦合協(xié)調關(guān)系基本前提。參考前人關(guān)于耦合協(xié)調研究文獻，基于數據的真實(shí)性、可獲得性、可比較性、可操作性等原則，將城鎮化系統分解為人口城鎮化、經(jīng)濟城鎮化、空間城鎮化、社會(huì )城鎮化的4大子系統，在4大子系統上共選擇16項指標來(lái)說(shuō)明省際城鎮化綜合得分值;另外，城鎮化不可避免地會(huì )對城市生態(tài)環(huán)境造成一定程度的影響，但人類(lèi)也具備一定主觀(guān)能動(dòng)性，會(huì )積極地對破壞的城市生態(tài)環(huán)境采取相應的補救措施，因此文中將生態(tài)環(huán)境系統劃分為生態(tài)環(huán)境污染和生態(tài)環(huán)境治理兩大子系統，在兩大子系統上選取10項指標來(lái)說(shuō)明我國省際生態(tài)環(huán)境綜合得分值。
文中數據均來(lái)源于《中國統計年鑒》、《中國城市統計年鑒》、《中國城市建設統計年鑒》、各省統計年鑒(2001~2013年)，空間尺度為中國31個(gè)省域單元，省域邊界圖主要在《中國地圖冊》(2013)的基礎上進(jìn)行高精度配準并跟蹤矢量化獲取(未涉港、澳、臺地區)。
2結果與分析
2. 1城鎮化與生態(tài)環(huán)境測度及評價(jià)
根據2000~2012年31個(gè)省域單元的樣本數據，分別對城鎮化、生態(tài)環(huán)境系統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)系數陣的特征值、貢獻率及累計貢獻率，根據累計貢獻率大于85%及因子碎石圖，通過(guò)分析可以發(fā)現初步地判斷出所選年份各系統前3個(gè)主成分的累計方差貢獻率基本接近85 %，因此提取前3個(gè)主成分基本能反映各系統的原始數據大部分信息，最后通過(guò)測度公式測算出2000~2012年省域單元城鎮化及生態(tài)環(huán)境系統綜合值。從城鎮化系統看，2000年滬的城鎮化程度最高，數值達到0. 488，其次分別京、蘇、浙、津，到2012年城鎮化系統發(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的城鎮化最高，具有顯著(zhù)的領(lǐng)先優(yōu)勢，而中原、西北、西南等的城鎮化水平相對較低;2)從生態(tài)環(huán)境系統看，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，對區域生態(tài)環(huán)境造成較大程度破壞，因此區域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量相對較差。
2. 2耦合協(xié)調總體格局特征
基于耦合協(xié)調計算公式，測算31個(gè)省域耦合度C和協(xié)調度D。2000~2012年省際城鎮化和生態(tài)環(huán)境系統C E[0.50.8]，說(shuō)明我國省際城鎮化與生態(tài)環(huán)境系統耦合度整體上處于磨合階段水平;而2000 ~ 2012年中國省際城鎮化與生態(tài)環(huán)境系統DE[0.3 0.5]，總體上低于耦合度C且協(xié)調度D整體上以中度耦合協(xié)調為主要趨勢;綜合來(lái)看，2000~2012年我國省際城鎮化與生態(tài)環(huán)境的C及D均值呈現出上升態(tài)勢，也說(shuō)明了研究期省際城鎮化與生態(tài)環(huán)境系統耦合協(xié)調發(fā)展水平在提高。
繪制出省際城鎮化與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調雷達圖，著(zhù)重分析2000 ~ 2012年城鎮化與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調總體空間格局。1)耦合度上，2000年滬的耦合度C最大，數值為0.823，說(shuō)明城鎮化與生態(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，表明城鎮化與生態(tài)環(huán)境系統處于低度耦合水平;2012年滬的耦合度C仍得分第一(0. 696)，且城鎮化和生態(tài)環(huán)境以高度系統耦合為主，而系統耦合度C最小的是藏，數值僅為0.126，說(shuō)明城鎮化和生態(tài)環(huán)境系統仍以低度耦合為主;2)協(xié)調度上，2000年系統協(xié)調度D最大為滬(0.863)，說(shuō)明城鎮化和生態(tài)環(huán)境位于極度耦合協(xié)調水平，而2012年系統協(xié)調度D最大值仍為滬( 0. 745 )，不同的是城鎮化和生態(tài)環(huán)境演化為高度系統耦合協(xié)調狀態(tài);另外，20002012年我國省際城鎮化與生態(tài)環(huán)境系統協(xié)調度D值最小的都為藏(0.203,0.154)，表明了城鎮化和生態(tài)環(huán)境系統一直位于低度耦合協(xié)調水平。
2. 3耦合協(xié)調空間格局演化
基于GIS分析平臺，根據協(xié)調度D值區間劃分標準，進(jìn)行空間化顯示處理，從而揭示2000~ 2012年省際城鎮化與生態(tài)環(huán)境空間分異演化特征。:1)低度耦合協(xié)調區:2000年該類(lèi)型區單元包括:寧、晉、甘、青、藏、疆、蒙，到2012年該區單元主要有:甘、青、藏、疆、蒙，期間寧、晉演變?yōu)橹卸锐詈蠀f(xié)調。2000~2012年該區主要集聚在藏疆蒙甘青地區，這些地區以粗放型的城鎮發(fā)展為主要模式，對區域生態(tài)環(huán)境造成較大影響;2)中度耦合協(xié)調區:2000年該類(lèi)型區單元主要有:川、云、貴、渝、陜、豫、瓊，到2012年該區單元包括:川、云、貴、渝、晉、陜、徽、豫、黑、吉，其中瓊等演化成高度耦合協(xié)調。2000 } 2012年該區主要分布在西南、中原及東北地區;3)高度耦合協(xié)調區:2000年該類(lèi)型區單元主要有:遼、冀、魯、蘇、浙、鄂、湘、閩、桂、粵;而到2012年該區單元主要為遼、冀、魯、蘇、浙、鄂、湘、閩、桂、粵。2000~2012年該區主要集中在東部沿海地區，己形成了良性循環(huán)格局;4)極度耦合協(xié)調區:2000年該類(lèi)型區單元主要有:滬、京;到2012年該區單元包括:滬、京、津。研究期間總體上我國東部地區城鎮化與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調程度整體
3討論
(1)以31個(gè)省域單元作為研究區，構建城鎮化和生態(tài)環(huán)境系統的評價(jià)指標體系，運用PCA模型測算出2000 } 2012年城鎮化及生態(tài)環(huán)境系統得分值;并通過(guò)耦合協(xié)調度模型對省際城鎮化與生態(tài)環(huán)境系統耦合協(xié)調度進(jìn)行評價(jià)及空間分異探討。研究發(fā)現:2000~ 2012年城鎮化與生態(tài)環(huán)境的C及D均值呈現出上升態(tài)勢，省際城鎮化與生態(tài)環(huán)境系統耦合協(xié)調發(fā)展水平在提高，但是東中西耦合協(xié)調的'空間差異顯著(zhù)。從耦合協(xié)調視角出發(fā)，分析城鎮化與生態(tài)環(huán)境系統關(guān)系及空間分異演化特征，總結出城鎮化與生態(tài)環(huán)境系統間相互作用的基本規律，既可以豐富城市地理學(xué)研究視角，也可為區域協(xié)調優(yōu)化發(fā)展提供有益參考。
(2)將城鎮化和生態(tài)環(huán)境系統劃分成多個(gè)子系統，通過(guò)PCA定量模型客觀(guān)賦權重，避免人為的主觀(guān)性，并運用構建耦合協(xié)調模型揭示城鎮化與生態(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化與生態(tài)環(huán)境子系統分析指標選取;與此同時(shí)，短時(shí)間尺度的探討能否揭示系統耦合協(xié)調規律?哪些因素影響城鎮化與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調格局演化?它們之間的內在作用機理如何?面臨這樣的問(wèn)題，下一步深化長(cháng)時(shí)間尺度系統耦合協(xié)調格局演化、機制及模式探討將是文中重點(diǎn)研究領(lǐng)域，這將為區域城鎮化與生態(tài)環(huán)境系統耦合目標的實(shí)現提供更科學(xué)依據。
(3)基于省際城鎮化與生態(tài)環(huán)境得分排名，以城鎮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(lèi)型，并提出協(xié)調優(yōu)化建議:1)區域I城鎮化高生態(tài)環(huán)境高，未來(lái)在良好發(fā)展基礎上，進(jìn)一步加強技術(shù)人才投入，加快城市產(chǎn)業(yè)結構優(yōu)化，推進(jìn)發(fā)展方式轉型升級，也需加強區域生態(tài)環(huán)境污染治理及改善;2)區域II城鎮化高生態(tài)環(huán)境低，未來(lái)應重點(diǎn)關(guān)注生態(tài)環(huán)境改善，突出區域資源優(yōu)勢，轉變城市增長(cháng)方式，走高效生態(tài)城鎮化道路;3)區域IQ城鎮化低生態(tài)環(huán)境低，未來(lái)應通過(guò)合理規劃及項目引進(jìn)，改善區域基礎設施，修復區域生態(tài)質(zhì)量;不斷改變區域傳統粗放型增長(cháng)模式，調整區域產(chǎn)業(yè)結構;4)區域IV城鎮化低生態(tài)環(huán)境高，未來(lái)應努力將生態(tài)環(huán)境優(yōu)勢轉變化為區域發(fā)展優(yōu)勢，圍繞生態(tài)環(huán)境優(yōu)勢吸引項目，發(fā)展區域循環(huán)型經(jīng)濟，走高效益低污染區域可持續發(fā)展之路。
4結論
通過(guò)構建耦合協(xié)調度模型發(fā)現2000 ~ 2012年省際城鎮化與生態(tài)環(huán)境系統耦合協(xié)調度呈上升態(tài)勢，耦合度c值[0.5 0.8]，整體位于磨合階段;而協(xié)調度D值[0.3 0.5]，低于系統耦合度，整體屬于中度耦合協(xié)調水平;基于GIS分析平臺，將耦合協(xié)調度按照區間劃分標準空間化顯示處理，得到2000 ~2012年省際城鎮化與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調具有顯著(zhù)的地域空間分異，總體上東部地區高于中西部地區的空間分布格局;最后提出未來(lái)我國東中部地區需要進(jìn)一步調整產(chǎn)業(yè)結構，提升區域發(fā)展環(huán)境;而西部地區等需要進(jìn)一步強化區域發(fā)展的基礎設施、技術(shù)人才等各種要素的投入，并將生態(tài)環(huán)境優(yōu)勢轉化為區域發(fā)展優(yōu)勢，從而實(shí)現未來(lái)我國區域健康、綠色、可持續發(fā)展。
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