我國省域資源環境承載情況評價及空間統計分析

摘要 依據PRED框架，建立資源環境壓力和資源環境承載力評價指標體系，利用“縱橫向拉開檔次法”評價2006-2011年間省域資源環境承載情況，基于空間統計方法分析資源環境壓力、承載力和承載率的空間相關性。結果表明：研究期間，省域資源環境壓力由西向東、由北到南依次遞減，資源環境承載力和承載率呈現出由東部沿海向西北部梯狀下降模式。此外，資源環境壓力、承載力和承載率均存在較強的全局正相關，呈現出“中心—外圍”格局。

關鍵詞 資源環境壓力 資源環境承載力 縱橫向拉開檔次法 Moran's I指數 空間統計

中圖分類號：F062.1 文獻標識碼：Ａ

資源環境承載力概念是衡量人類經濟社會活動與資源環境相互關系的科學指標，是人類可持續發展的度量和管理決策的重要依據。國內外關于資源環境壓力的定量評價提出了一些指標和方法，如生態足跡法、STIRPAT模型法等。關于資源環境承載力的研究主要涉及承載體、承載對象和承載力等三要素。毛漢英，余丹林等（2001a，2001b） 建立由壓力類、承壓類和區際交流共27項指標構成的指標體系，綜合利用狀態空間法、系統動力學、回歸預測、灰色預測、差分遞歸預測等多種方法，構建了環渤海地區區域承載力的SD模型，利用DYNAMO軟件進行預測和模擬。葉明霞，羅國云（2009） 利用矢量法對長江中上游地區資源環境承載力進行實證分析。唐凱等（2012） 采用集對分析法對長株潭城市群的資源環境綜合承載力進行的測算。

通過對相關文獻的閱讀，目前資源環境承載情況評價有以下特點：權重設定缺乏客觀性；評價缺乏連續性；資源環境的空間相關性未考慮。

由于區域是由人口、資源、環境、發展（population， resources， environment，development， PRED）等4個子系統組成的巨系統，本文依據PRED框架，建立資源環境壓力和資源環境承載力評價指標體系，利用“縱橫向拉開檔次法”對2006-2011年間中國30個省域資源環境壓力、資源環境承載力評價，進一步計算資源環境承載力等的Moran's I指數，對資源環境承載情況進行空間統計研究。

一、區域資源環境壓力、資源環境承載力和資源環境承載率的科學內涵

區域資源環境壓力是指由于資源消耗巨大和生態環境破壞嚴重等原因，同時人類為謀求自身發展等原因而對承載體施加的壓力。

區域資源環境承載力是指，“在一定的時期和一定尺度區域范圍內，在確保資源合理開發利用和生態環境良性循環的條件下，資源環境能夠承載的人口數量及相應的經濟社會總量的能力”。

區域資源環境承載率是指，以一個比研究區域更大的參考區域作為對比區域，計算出相對于對比區域的各研究區域的相對資源環境承載力，即資源環境承載率。

二、區域資源環境壓力、資源環境承載力評價指標體系

構建資源環境壓力和資源環境承載力指標體系時，應體現科學性、代表性、可行性和綜合性等原則。指標體系如下表1。

以上指標數據來源于中國統計信息網和中經網統計數據庫等。由于西藏自治區的部分統計數據缺失，評價對象未包括西藏。

三、研究方法

（一）縱橫向拉開檔次評價法。

為了充分利用時序立體數據信息，指標權重可由縱橫向拉開檔次法確定。具體步驟如下 ：

第1步，數據無量綱化處理。對原始數據進行無量綱化處理，得到時序立體數據及無量綱數據矩陣Ak（k=1，2，…N）。

第2步，確定權重。由無量綱數據矩陣Ak（k=1，2，…N）求對應的對稱矩陣Hk=AAk（k=1，2，…N），求和得到H=，計算H的最大特征值對應的特征向量或求解最優化問題，對特征向量或規劃問題最優解進行歸一化處理得到的向量即為權重w。

第3步，計算綜合評價值。由yi（tk）=，計算各樣本在各時序點上的綜合評價值。

（二）空間統計的理論與方法。

空間統計研究的空間效應包括空間相關性和空間差異性。空間差異性是指地理空間上存在發達地區和落后地區、核心地區和邊緣地區等經濟地理結構，從而導致資源環境壓力和資源環境承載力存在較大的空間差異性。此外，由于相鄰地區資源環境稟賦的相似性和空間上的觀測值缺乏獨立性，省級區域資源環境壓力和資源環境承載力同時存在空間相關性，可用Moran's I指數來測算和檢驗空間相關性。

全域的Moran's I定義如下 ：

其中Yi，表示i第個區域的觀測值，wij為采用鄰近標準的空間權值矩陣。

由于全局Moran's I估計的是抵消后的剩余值，無法揭示每一區域的局域空間關聯效應，可用局域Moran's I散點圖直觀地描述省級區域資源環境壓力和資源環境綜承載力的局域相關性。

四、省域資源環境承載情況的實證分析

（一）省域資源環境壓力、承載力評價及承載率計算。

由資源環境壓力類和資源環境承載力類總和對稱矩陣計算得到相對權重wy和wc：

wy=（0.090，0.189，0.153，0.185，0.153，0.094，0.135）

wc=（-0.309，-0.198，-0.159，0.061，0.297，0.061，0.330，0.239，-0.196，0.365，0.288，0.406，0.398）

將標準化處理后的和上述wy，wc分別代入=，得到省級區域資源環境壓力、承載力和承載率，如下表2（2007-2010年數據略）。

（二）省域資源環境承載情況分析。

1、省級區域資源環境壓力分析。

利用聚類分析將區域資源環境壓力分為3類。2011年省域資源環境壓力空間分布如圖1所示。資源環境壓力嚴重區域包括山西、內蒙古、廣西、貴州、青海、寧夏、新疆等西部及西南部地區。資源環境壓力居中型區域有河北、遼寧、吉林、黑龍江、安徽、江西、河南、湖北、湖南、海南、重慶、四川、云南、陜西和甘肅等地區。這些區域主要分布于中部及東北部地區。資源環境壓力較輕區域有北京、天津、上海、江蘇、浙江、福建、山東和廣東，主要分布于東部沿海地區。

2、資源環境承載力分析。

2011年省域資源環境承載力空間分布如圖2所示。資源環境承載力強區域主要有北京、天津、上海、江蘇、浙江等東南部沿海地區。其中，北京和上海2006-2011年間一直穩居資源環境承載力的超強位置。總體來說，省域資源環境承載力的第一集團區域已形成。資源環境承載力居中型區域主要有福建、山東、廣東、廣西、河北、遼寧、安徽、江西、河南、湖北、湖南、海南、重慶等地區。資源環境承載力弱的區域有山西、內蒙古、貴州、青海、寧夏、新疆、吉林、黑龍江、四川、云南、陜西、甘肅。

3、資源環境承載率分析。

2011年省域資源環境承載率空間分布如圖3所示。資源環境承載能力富余區域主要有北京、天津、上海、江蘇、浙江和廣東等東南部沿海地區。資源環境承載力適中的區域主要有河北、遼寧、吉林、黑龍江、安徽、福建、江西、山東、河南、湖北、湖南、海南、重慶、四川、云南和陜西等地區。資源環境承載力超載的區域主要有山西、內蒙古、廣西、貴州、甘肅、青海、寧夏、新疆等8個省域。

五、省域資源環境壓力、承載力和承載率的空間相關性分析

（一）空間權值矩陣選擇及全局空間相關分析。

分別采用rook鄰近、k-nearest鄰近和d距離鄰近的空間權值矩陣計算Moran's I值，由于選取空間權值矩陣Wr1效果顯著，下文采用Wr1空間權值矩陣分析省域資源環境壓力、綜合承載力和承載率的空間相關關系。

全局空間自相關計算結果表明，資源環境壓力（承載力和承載率）的空間分布都是集聚的，而且這種集聚程度均呈進一步加深趨勢。

表3 資源環境壓力、承載力及承載率的全局Moran's I值

（二）局域空間相關分析。

1、資源環境壓力的局域空間相關分析。

2006年及2011年省域資源環境承載力的Moran's I散點圖（圖略）顯示，2006年云南、新疆、陜西、山西、青海、寧夏、內蒙古、貴州、廣西和甘肅等10省域位于第一象限，其資源環境壓力呈現出HH型集聚態勢，而浙江、山東、湖北、河南、北京、天津、海南、福建、安徽、上海、江蘇和河北等12個省域的資源環境壓力表現為LL型集聚，LH型離群地區包括四川、遼寧、吉林、湖南、黑龍江、重慶和廣東等7個省域，江西省屬于HL型離群地區。與2006年相比，2011年有5個省區的資源環境壓力的Moran散點圖所在象限發生改變，其他25個省區所在象限均沒有發生改變。

2、資源環境承載力的局域空間相關分析。

2006年及2011年省域資源環境承載力的Moran's I散點圖表明，2006年度浙江、山東、湖南、北京、天津、海南、福建、安徽、上海、江蘇、廣東和河北等12省市位于第一象限，其資源環境承載力呈現出HH型集聚態勢，而云南、新疆、四川、陜西、山西、青海、寧夏、內蒙古、遼寧、吉林、湖北、黑龍江、河南、貴州、廣西和甘肅等16個省域的資源環境承載力表現為LL型集聚，江西為LH型離群地區，重慶為HL型離群地區。2011年資源環境承載力除極少數地區（湖南和海南從HH型轉變為LL型，河北由HH型轉變為LH型）局域關系改變外，其它27個地區的空間格局均未改變。

3、資源環境承載率的局域空間相關分析。

2006年及2011年省域資源環境承載率的Moran's I散點圖顯示，2006年浙江、山東、北京、天津、海南、福建、安徽、上海、江蘇等9省市位于第一象限，其資源環境承載率呈現出HH型集聚態勢，而云南、新疆、四川、陜西、山西、青海、寧夏、內蒙古、吉林、湖南、黑龍江、河南、貴州、廣西、甘肅等15個省域的資源環境承載率表現為LL型集聚，LH型空間離群地區包括江西和河北等2個省域，HL型空間離群地區包括遼寧、湖北、重慶和廣東等4個省域。相對于2006年，2011年承載率除極少數地區空間局域關系改變外，其它26個地區的局域空間格局均未改變。

六、結論

文章基于“縱橫向拉開檔次法”對省域資源環境壓力和承載力進行評價，對資源環境承載情況進行空間相關性分析，借助ArcView地理信息系統將分析結果“視圖化”，結果表明：

2006-2011年間，中國30個省域的資源環境壓力由西向東、由北到南依次遞減，造成西部、西南部、東北部及中部的資源環境壓力較大的主要原因是資源利用粗放，技術水平相對落后，東部沿海地區資源環境壓力較小的主要因素是區域經濟的發展水平較高，資源環境技術較為先進。省域資源環境承載力由東向西、由南到北依次遞減，制約西部地區資源環境承載力的主要因素是區域經濟發展水平較低，限制中部資源環境承載力的主要原因是自然資源的相對缺乏。省域資源環境承載率的空間分布亦呈現出比較明顯的由沿海向內陸至西部梯狀下降的趨勢，區域差異較為明顯。

以Wrl為權值矩陣的資源環境壓力、承載力和承載率均存在著較強的全局空間正相關性，且空間自相關性較為顯著。中國省域資源環境壓力、承載力和承載率空間分布不均衡，存在著較大的地帶性差異，資源環境壓力、承載力和承載率均顯現高值與高值地區集聚，低值與低值地區集聚的特點，即呈現出“中心—外圍”的格局。□

（作者：江漢大學商學院金融與國際經濟貿易系，講師，統計學博士，主要從事經濟應用統計研究）

注釋：

毛漢英，余丹林，區域承載力定量研究方法探討，地球科學進展，2001第4期，第549-555頁.

毛漢英，余丹林，環渤海地區區域承載力研究，地理學報，2001第3期，第363-371頁.

葉明霞，羅國云，長江中上游地區資源環境承載力的實證分析，華東經濟管理，2009年第3期，第1-4頁.

唐凱等，基于集對分析法的長株潭城市群資源環境承載力評價，國土資源科技管理，2012年第1期，第46-53頁.

郭亞軍，綜合評價理論、方法及應用，科學出版社，2008年6月，第67-70；107-125頁.

Elhorst．J．P．Specification and Estimation of Spatial Panel Data Model，International Regional Science Review.2003（26）：2444-2468.