區域城市化與城市生態環境耦合協調發展評價

摘 要：通過建立綜合評價指標體系，利用因子分析法，對我國各省市城市化與城市生態環境水平進行綜合評價，并通過耦合度、耦合協調度函數判斷我國各省市城市化與城市生態環境的協調發展狀況。結果發現：總體上，我國的城市化與生態環境處于勉強的調和解階段，但如不加強對生態環境的建設，其與城市化的協調發展狀況有惡化的趨勢。

關鍵詞：城市化；城市生態環境；耦合協調度；評價

中圖分類號：F061.5；F061.3

文獻標識碼：A

文章編號：1008-6439(2007)06-0073-06

Evaluation on coordinative and harmonious development between regional urbanization and urban ecological environment

——Comparison between thirty provinces and municipalities of China

ZHAO Xu，WU Meng

(1.Yangtze Upriver Economic Research Center，Chongqing Technology and Business University，Chongqing 400067，China；

2.School of Economics and Trade，Chongqing Technology and Basiness University，Chongqing 400067，China)

Abstract：By using comprehensive evaluation index system and factor analysis method，this paper makes comprehensive evaluation on urbanization and urban ecological environment between each province and municipality of China. Harmonious development degree of urbanization and urban ecological environment of each province and municipality of China is evaluated by coupling degree and coupled harmonic function. The results indicate that China's urbanization and ecological environment is at inadequate harmony stage and has the trend to deteriorate between ecological environment and urbanization if ecological environment construction is not consolidated.

Key words：urbanization；urban ecological environment；coupled harmonic degree；evaluation

一、引言

城市化是人類社會發展的必然趨勢，也是一個國家走向現代化的必經階段。20世紀以來，特別是近幾年來，世界城市化潮流洶涌澎湃，城市化進程的快速推進是現代市場經濟發展的客觀要求。1800年世界城市人口約占總人口的2.4%，1900年時增加到13.3%，2000年世界有一半的人口居住在城市里，預計2025年城市人口比例將達到62.5%，而且發展中國家城市人口增長的速度要比發達國家更快。我國城市化水平也伴隨著經濟的發展和經濟結構的轉變而迅速發展，到2006年，我國的城市化率已經達到了42.8%。然而，城市化在給全人類帶來經濟和社會效益的同時，也帶來了一系列嚴重的城市生態環境問題。城市化的結果還將大規模引起城市自然地理環境的變化，以及資源形態、結構、功能的變化，給資源開發、分配和利用帶來巨大影響，甚至干擾全球生態環境系統。城市生態環境問題已經引起各國政府和科學家的普遍關注。城市化與環境協調關系的研究在我國也剛剛起步，探索城市化進程中的環境變化及其演化規律對于指導我國城市化與城市生態環境的可持續發展也具有深遠的意義。

國內外學者在揭示城市化與城市生態環境的關系方面做出了許多貢獻。1995年，Grossman和Krueger用計量經濟學方法，以42個發達國家的面板數據進行時政研究，揭示了隨著城市經濟的提高，城市生態環境的質量呈現倒U型的演變規律，提出了著名的環境庫茲涅茲曲線(EKC)假設。Common(2001)研究應用面板數據分析了72個國家共2 232個樣本的城市生態環境發展。其后Stern(2003)認為EKC計量模型研究中主要存在4個方面的問題：第一，異方差性問題。在使用跨國面板數據時，發現高收入國家的方差小，低收入國家的方差大。Stern建議使用GLS代替OLS，以消除模型的異方差性。第二，變量的聯立性問題。聯立性是解釋變量的內生形式之一，因而很可能導致解釋變量與誤差項相關。在EKC模型中，變量的聯立性表現為不僅收入會影響環境污染，而且環境污染也會影響收入。第三，樣本的有偏性問題。EKC研究要求樣本收入有較大的區間跨度，否則就會造成樣本的有偏性。第四，協整性問題。在時間序列模型中，要求變量之間能夠形成協整關系，否則就會出現偽回歸問題。由于經濟發展與環境污染之間關系的復雜性，導致EKC計量研究方法的多樣性。除了計量經濟學方法，也有學者利用系統動力學、靈敏度模型和能量流動模型來揭示城市發展與其環境演變的交互作用機理，如J.W. Forrester，F.Vester等對部分國家的城市和地區進行了分析。在國內，我國的一些學者從城市化與城市生態環境交互耦合發展方面進行了研究。林斐(2006)探討了人口流動與城鄉發展關系中發展中國家的經驗。劉耀彬、李仁東、張守忠(2005)根據城市化與生態環境交互作用的時空規律，基于協同論的觀點指出城市化與生態環境協調的評判標準并構建了二者之間的協調度模型。模型分為功效函數、協調度函數和序參量體系，并對江蘇省的城市化與城市生態化協調發展進行了實證分析。2007年，劉耀彬、陳斐、李仁東又運用SD原理和方法，建立了區域城市化與生態環境耦合的SD模型，并選取五種典型發展模型進行策略情景模擬。除此之外，吳玉萍利用計量經濟的分析方法對被北京的城市經濟與環境質量特征進行了研究。方創琳、楊玉梅(2006)提出了城市化與城市生態環境交互耦合系統的基本定律，即耦合裂變律，動態層級律，隨機漲落律，非線性協同律，閾值律和預警律六大基本定律。在耦合裂變律中，他指出城市化與生態環境及經濟變化的交互耦合有八種類型。動態層級律揭示了城市化對生態環境的需求度有五個層次：滿足，較滿足，基本滿足，弱滿足和不滿足。隨機漲落律指出城市化與城市生態環境交互耦合的漲落過程是隨機擾動的。非線性協同律則指城市化與生態環境耦合系統是一個非常復雜的非線性系統。闔值律可以尋求與生態環境容量相適應的城市化水平警戒值，城市化水平危險值，城市化水平安全值和城市化水平風險值。預警律是基于城市化過程的現實狀況與期望狀態的偏離狀態來揭示耦合狀態的。

從國內外的研究進展來看，目前的研究存在以下兩個方面的問題：其一是國內關于城市化與環境的研究以城市環境評價居多；其二是研究對象主要是針對某一個省市進行分析，對整個國家的可持續發展進程的作用較小。因此，本文擬從城市化水平與城市生態環境的耦合關系的角度出發，以2005年中國30個省市的城市化與環境統計數據為依據，運用耦合關聯度分析方法來研究我國城市化與環境的交互耦合發展機制，從而為科學制定城市可持續發展戰略提供科學的依據。

二、指標體系與研究方法

(一)指標體系的建立

1.城市化指標體系的建立。一般用來反映一個地區或一個國家的城市化水平的指標是非農業人口或城鎮人口占總人口的比重。然而城市化過程是一個經濟、社會、生態、文化諸方面全面轉變的動態的時空過程，是人類生產方式、生活方式和居住方式全面轉變的過程，因此，不能僅以城市人口比重或非農業人口比重作為衡量城市化水平的唯一標準，而應將人口，經濟社會，文化發展等方面結合起來考察。鑒于數據的可獲得性以及我國城市化發展的一些特點，本文主要從人口、生活方式、市政設施和產業結構四個方面綜合反映我國的城市化水平，主要指標框架如下：

(1)人口的城市化：x1城鎮人口比重(%)，x2非農產業從業人員比重(%)；

(2)生活方式的城市化：x3城鎮居民年人均可支配收入(元)，x4人均GDP(元)，x5每萬人擁有衛生人員數(人)；

(3)市政設施：x6城市用水普及率(%)，x7每萬人擁有公交車量(標臺)；

(4)產業結構的城市化：x8第三產業占GDP的比重(%)，x9二、三產業從業人員數(人)，x10工業總產值占GDP的比重(%)。

2.城市生態環境的指標體系的建立。城市環境是一個典型的受自然—經濟—社會因素共同作用的地域綜合體。城市環境的組成可以分為自然環境和社會環境，而本文主要研究的是人類活動對環境的影響問題，因此根據本文的研究需要以及數據的可獲得性，城市環境指標的選取主要側重于社會環境方面，并由以下幾方面組成：

(1)廢水：y5工業廢水排放達標量(%)；

(2)廢氣：y1人均工業廢氣排放總量(噸/人)，y2人均工業SO2排放量(噸/人)，y6人均工業煙塵排放量(萬噸/人)；

(3)固體廢棄物：y3生活垃圾無害化處理率(%)，y4工業廢物利用率(%)。

3.指標的標準化。由于每個指標的量綱單位不統一，即使有些指標的單位是相同的，其實際意義也可能是不同的。另外，各指標的屬性也不一致，有指標值越大越好的正指標，也有指標值越小越好的逆指標，由于無法進行統計和比較，對每一指標X_i按照以下公式來對數據進行量化處理：X′_i=X_i/XMAX(當X_i為正作用指標時)；X′_i=X_{MAX(當Xi為負作用指標時)。式中，X′i為第i指標的標準化值，Xi為第i個指標的原始值，XMAX為這一組指標中的最大值，XMAX為這一組指標中的最小值。}

(二)研究方法

1.綜合發展水平的計算方法。綜合評價的方法有許多。本文主要采用因子分析法來計算城市化和城市生態環境的綜合發展水平。因子分析法可以根據變量間的相關程度高低對原始變量進行重新組合，將其合并成少數幾類變量，即公共因子。一個公共因子代表一組相關程度較高的原始變量。由于公共因子中包含了原始變量中的絕大部分信息，所以通過對公共因子的重新命名及解釋，挖掘出變量間的潛在結構及主要特征，使分析的結果更具客觀性和科學性。具體分析方法如下：利用SPSS軟件對標準化處理后的數據進行因子分析，得到相關矩陣的特征值，各指標的貢獻率、累計貢獻率、提取累計貢獻率大于85%的前K個公因子。根據前K個公因子得分和標準化數據計算城市化和城市生態環境的每個因子得分之后，再根據以下公式求出綜合得分數，以便進行綜合評價。綜合得分數計算公式如下：

2.耦合協調度的計算方法。耦合是指兩個(或兩個以上的)系統或運動形式通過各種相互作用而彼此影響的現象。耦合度就是描述系統或要素相互彼此影響的程度。而協調度則是度量系統之間耦合協調狀況好壞程度的定量模型，因此，它可以用于定量描述城市化水平與環境承載力之間的耦合程度。由于城市化的發展與城市環境質量的改善同等重要，因而在實際的應用中，協調度公式：

耦合協調度f(x)與g(y)耦合協調類型與特征耦合階段0<D≤0.4f(x)g(y)不協調。城市化發展超前型，超出環境承載能力范圍拮抗時期0.4g(y)調和。城市化與生態環境同步型拮抗時期f(x)=g(y)基本調和。城市化發展滯后型，勉強保持在環境承載能力范圍內，短期內可以接受拮抗時期f(x)g(y)勉強調和。城市化發展超前型，保持在生態環境承載能力范圍內，短期內可接受磨合階段f(x)=g(y)調和。城市化與生態環境同步型，基本保持在環境承載能力范圍內磨合階段f(x)g(y)基本調和。城市化發展超前型，在環境承載能力范圍內高水平耦合f(x)=g(y)協調。城市化與環境發展同步型，較理想高水平耦合f(x)

三、實證評價

(一)我國各省市城市化與城市生態環境綜合發展水平評估

根據前示所列指標體系，選取了中國除西藏外(由于多個指標的缺失)的30個省市2005年截面數據作為樣本數據，運用SPSS統計軟件進行因子分析(數據來源為《2006年中國統計年鑒》)。本文公因子的提取方法采用主成分提取法(PCA)，所得我國各省市城市化與城市生態環境的綜合發展水平(如表2所示)。其中，對于城市化水平，共提取三個公共因子，第一公因子主要是由城鎮人口比重、城鎮居民人均可支配收入，第三產業占GDP的比重，人均GDP，非農產業從業人員比重，每萬人擁有衛生人員數組成，主要反映了城市的規模的大小和城市居民的生活狀況，定義其為城市規模與生活因子。第二主因子在二、三產業從業人員比重、工業總產值占GDP的比重，主要反映了就業結構和產業結構的問題，故命名為結構因子。第三主因子在城市用水普及率、每萬人擁有公共交通車輛兩個指標擁有絕對值較大的載荷系數，反映了城市的市政設施狀況，命名為設施因子。對城市生態環境水平，也提取了三個因子，第一主因子主要由人均工業廢氣排放量、人均工業煙塵排放量，人均工業SO2排放量等指標來表征，主要概括了由于工業引起的空氣的污染情況，命名為空氣質量因子；第二主因子在工業廢物利用率，工業廢水排放達標率等指標上的因子載荷較大，這幾項指標均反映了環境污染的控制情況，因此該主因子命名為工業污染控制因子；第三主因子在生活垃圾無害化處理率上有較高的載荷，主要反映了由人們生活引起的污染控制情況，故命名為生活污染控制因子。

(二)我國各省市城市化與城市生態環境耦合協調度分析

本文參考有關文獻設調節系數k=5，根據上述模型計算出我國30個省市2005年城市化與環境協調度和協調發展度，并依據表1的協調發展的分類標準，得到我國各省市城市化與環境耦合發展程度，具體的評價結果見表3。

從表3中可以看出，我國各省市的城市化與城市生態環境的耦合協調發展狀況大致可以分為三種類型，第一種為勉強調和型，我國的大部分地區都屬于這一類型，表現為城市化發展超前，保持在生態環境承載能力范圍內，短期內可以接受。第二種為不協調型，這類地區包含了甘肅、青海、寧夏、新疆、遼寧、山西和內蒙古七個省份，這一類型的特征為城市化發展超前，超出了環境的承載能力范圍。第三種為調和型，云南、海南、安徽三個省份屬于這一類型。該類型的特點是，城市化發展相對滯后，基本保持在環境承載能力范圍內。從總體上看，我國各省市的城市化與環境的耦合類型處于磨合階段和拮抗時期，城市化與環境之間大部分處于勉強調和狀態。同時在同一發展階段中，由于各省市發展水平的不同，城市化與環境之間的關系也不同，但基本上表現為城市化發展超前，而環境保護的步伐則相對滯后，但短期內還未超出環境的承載能力范圍。

四、結論和建議

通過上述分析，我們可以得出如下結論：我國的城市化與城市生態環境的耦合以磨合類型為主，少數地區屬于拮抗類型。其中，拮抗類型中的七個省份中大部分為西部地區，這與西部地區的生態地理環境有一定的聯系。總體來看，我國的城市化與生態環境處于勉強的調和階段，但是如不加強對生態環境的建設，其與城市化的協調發展狀況有惡化的趨勢。因此，我國應從政策，經濟發展，基礎設施建設等方面高度重視生態環境問題，尤其是西部地區的生態環境問題，從而在提高城鎮化水平的同時，保證生態環境的質量，促進經濟的可持續發展。

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(責任編輯：弘 流；責任校對：段文娟)

注：“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文。”