中國省際城鎮化與生態環境的耦合協調與優化研究論文
伴隨著1978年改革開放以來，我國城鎮化得到了快速發展，城市生態環境系統也受到了前所未有的挑戰，快速城鎮化帶來生態環境問題日益引起人們的關注與重視，城鎮化與生態環境之間的關系也逐漸成為學術界研究的熱點課題之一。在梳理國內外相關研究文獻基礎上進行綜述:國外學者Berry首次應用生態因子法來分析城鎮化對生態環境影響作用及機制，Grossman揭示出城鎮化與生態環境之間呈倒”U”字型內在規律。 Rork構建出城市化與生態環境關系雙對數模型。 Shen, Kwon等對國家、區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環境關系探討涉及地理學、生態學、經濟學及社會學等學科，研究呈現出多元化發展趨勢;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一經濟一自然復合生態系統理論，開始城鎮化和生態環境關系初步探討。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空間分析技術等對城鎮化與生態環境耦合關系規律、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。探討區域城鎮化與生態環境耦合關系，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，成為城鎮化與生態環境關系研究的重要范式，可為城鎮化與生態環境良性互動、城市可持續發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，首先構建城鎮化、生態環境系統評價指標體系，運用PCA模型測度2000 ~2012年城鎮化及生態環境系統綜合值;其次通過耦合協調度模型對省際城鎮化和生態環境耦合協調狀況展開探討，基于GIS平臺對城鎮化和生態環境系統耦合協調空間分別進行分析;最后通過城鎮化和生態環境系統得分排序，劃分4種基本類型，提出未來我國省際城鎮化和生態環境耦合協調發展優化對策，為推進我國區域可持續發展與規劃提供有益借鑒與參考。
1材料與研究方法
1.1指標選取及數據來源
城鎮化和生態環境系統都是較復雜概念，科學地構建城鎮化和生態環境系統評價指標體系是研究其耦合協調關系基本前提。參考前人關于耦合協調研究文獻，基于數據的真實性、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、經濟城鎮化、空間城鎮化、社會城鎮化的4大子系統，在4大子系統上共選擇16項指標來說明省際城鎮化綜合得分值;另外，城鎮化不可避免地會對城市生態環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環境采取相應的補救措施，因此文中將生態環境系統劃分為生態環境污染和生態環境治理兩大子系統，在兩大子系統上選取10項指標來說明我國省際生態環境綜合得分值。
文中數據均來源于《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個省域單元，省域邊界圖主要在《中國地圖冊》(2013)的基礎上進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城鎮化與生態環境測度及評價
根據2000~2012年31個省域單元的樣本數據，分別對城鎮化、生態環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，通過分析可以發現初步地判斷出所選年份各系統前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的原始數據大部分信息，最后通過測度公式測算出2000~2012年省域單元城鎮化及生態環境系統綜合值。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，具有顯著的領先優勢，而中原、西北、西南等的城鎮化水平相對較低;2)從生態環境系統看，2000年的生態環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、豫等生態環境綜合得分仍位于低水平狀態，這些省份主要以粗放型工業為主，對區域生態環境造成較大程度破壞，因此區域生態環境質量相對較差。
2. 2耦合協調總體格局特征
基于耦合協調計算公式，測算31個省域耦合度C和協調度D。2000~2012年省際城鎮化和生態環境系統C E[0.50.8]，說明我國省際城鎮化與生態環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環境系統DE[0.3 0.5]，總體上低于耦合度C且協調度D整體上以中度耦合協調為主要趨勢;綜合來看，2000~2012年我國省際城鎮化與生態環境的C及D均值呈現出上升態勢，也說明了研究期省際城鎮化與生態環境系統耦合協調發展水平在提高。
繪制出省際城鎮化與生態環境耦合協調雷達圖，著重分析2000 ~ 2012年城鎮化與生態環境耦合協調總體空間格局。1)耦合度上，2000年滬的耦合度C最大，數值為0.823，說明城鎮化與生態環境處在高度耦合階段，而青的耦合度C最小，僅為0. 202，表明城鎮化與生態環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)，且城鎮化和生態環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，說明城鎮化和生態環境系統仍以低度耦合為主;2)協調度上，2000年系統協調度D最大為滬(0.863)，說明城鎮化和生態環境位于極度耦合協調水平，而2012年系統協調度D最大值仍為滬( 0. 745 )，不同的是城鎮化和生態環境演化為高度系統耦合協調狀態;另外，20002012年我國省際城鎮化與生態環境系統協調度D值最小的都為藏(0.203,0.154)，表明了城鎮化和生態環境系統一直位于低度耦合協調水平。
2. 3耦合協調空間格局演化
基于GIS分析平臺，根據協調度D值區間劃分標準，進行空間化顯示處理，從而揭示2000~ 2012年省際城鎮化與生態環境空間分異演化特征。:1)低度耦合協調區:2000年該類型區單元包括: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、晉演變為中度耦合協調。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展為主要模式，對區域生態環境造成較大影響;2)中度耦合協調區:2000年該類型區單元主要有: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)高度耦合協調區:2000年該類型區單元主要有: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，己形成了良性循環格局;4)極度耦合協調區:2000年該類型區單元主要有: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環境耦合協調程度整體
3討論
(1)以31個省域單元作為研究區，構建城鎮化和生態環境系統的評價指標體系，運用PCA模型測算出2000 } 2012年城鎮化及生態環境系統得分值;并通過耦合協調度模型對省際城鎮化與生態環境系統耦合協調度進行評價及空間分異探討。研究發現:2000~ 2012年城鎮化與生態環境的C及D均值呈現出上升態勢，省際城鎮化與生態環境系統耦合協調發展水平在提高，但是東中西耦合協調的'空間差異顯著。從耦合協調視角出發，分析城鎮化與生態環境系統關系及空間分異演化特征，總結出城鎮化與生態環境系統間相互作用的基本規律，既可以豐富城市地理學研究視角，也可為區域協調優化發展提供有益參考。
(2)將城鎮化和生態環境系統劃分成多個子系統，通過PCA定量模型客觀賦權重，避免人為的主觀性，并運用構建耦合協調模型揭示城鎮化與生態環境交互作用和諧程度，具有一定的科學性及可借鑒性，下一步還需細化城鎮化與生態環境子系統分析指標選取;與此同時，短時間尺度的探討能否揭示系統耦合協調規律?哪些因素影響城鎮化與生態環境耦合協調格局演化?它們之間的內在作用機理如何?面臨這樣的問題，下一步深化長時間尺度系統耦合協調格局演化、機制及模式探討將是文中重點研究領域，這將為區域城鎮化與生態環境系統耦合目標的實現提供更科學依據。
(3)基于省際城鎮化與生態環境得分排名，以城鎮化得分排名為橫坐標，生態環境得分排名為縱坐標，將其劃分4種基本類型，并提出協調優化建議:1)區域I城鎮化高生態環境高，未來在良好發展基礎上，進一步加強技術人才投入，加快城市產業結構優化，推進發展方式轉型升級，也需加強區域生態環境污染治理及改善;2)區域II城鎮化高生態環境低，未來應重點關注生態環境改善，突出區域資源優勢，轉變城市增長方式，走高效生態城鎮化道路;3)區域IQ城鎮化低生態環境低，未來應通過合理規劃及項目引進，改善區域基礎設施，修復區域生態質量;不斷改變區域傳統粗放型增長模式，調整區域產業結構;4)區域IV城鎮化低生態環境高，未來應努力將生態環境優勢轉變化為區域發展優勢，圍繞生態環境優勢吸引項目，發展區域循環型經濟，走高效益低污染區域可持續發展之路。
4結論
通過構建耦合協調度模型發現2000 ~ 2012年省際城鎮化與生態環境系統耦合協調度呈上升態勢，耦合度c值[0.5 0.8]，整體位于磨合階段;而協調度D值[0.3 0.5]，低于系統耦合度，整體屬于中度耦合協調水平;基于GIS分析平臺，將耦合協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環境耦合協調具有顯著的地域空間分異，總體上東部地區高于中西部地區的空間分布格局;最后提出未來我國東中部地區需要進一步調整產業結構，提升區域發展環境;而西部地區等需要進一步強化區域發展的基礎設施、技術人才等各種要素的投入，并將生態環境優勢轉化為區域發展優勢，從而實現未來我國區域健康、綠色、可持續發展。
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