城市化與生態環境相互作用系統脆弱性評價*
——以黑龍江省東部煤電化基地為例

吳廣斌，陳曉紅

(哈爾濱師范大學;黑龍江省普通高等學校地理環境遙感監測重點實驗室)

0 引言

隨著城市化的不斷發展，環境問題日益突顯，可持續發展成為學者們研究的熱點，而城市化與生態環境協調發展是可持續發展的核心［1］.協調發展指標的選取是指標體系構建的內容之一，國內外許多學者和機構都對可持續發展評價指標體系做了深入的研究［2］.對于城市化與生態環境協調發展評價指標體系的選取成果已經很多，大多是從城市化和生態環境兩個系統建立的，城市化子系統一般分為經濟城市化、人口城市化、空間城市化、社會城市化和等方面［3］;生態環境子系統一般分為大氣環境指數、水環境指數、固體廢棄物環境指數和生態保護與破壞指數等方面［4、5］;對于評價指標的選擇，目前運用較廣泛的方法有:頻度分析法、理論分析法和專家咨詢法［6、7］.但是目前并沒有統一的評價指標體系.因此，指標體系的建立對準確評價城市化與生態環境協調發展具有十分重要的作用.

20世紀90年代以來，學術界對脆弱性研究的關注越來越大，據Janssen統計發現自1967年以來的30年間的2286份出版物中，有關脆弱性的研究就有939份［8］.脆弱性是指由于系統(子系統、系統組成)對系統內外擾動的敏感性以及缺乏應對能力從而使系統的結構和功能容易發生改變的一種屬性［9］.

1 研究區概況

黑龍江省東部煤電化基地是指煤炭等礦產資源豐富、城市相對密集、煤電化產業基礎良好、農業較為發達、對俄開展合作前景廣闊的東部經濟區域，包括牡丹江、佳木斯、雞西、七臺河、雙鴨山、鶴崗六市(如圖1所示).

2 研究方法

2.1 指標體系的構建原則

對復雜的系統進行評價通常是依靠多種指標進行的，而指標的選取在復雜系統的研究中是一個關鍵問題，更是一個不好解決的問題:指標數量過少會使信息量不足而影響評價結果，指標數量過多則會出現大量的冗余信息，加大了分析計算的難度.所以指標的設計一定要堅持全面性、發展性、特殊性、可操作性和側重性等原則.

圖1 黑龍江省東部煤電化基地地理位置圖

2.2 指標體系的構建方法

目前對于指標的篩選方法主要有層次分析法、主成分分析法、因子分析法和相關分析法等［10－12］，其中，層次分析法主觀性較強，由于評價者的不同偏好，對所給出的方案評價不一，導致部分信息失真;主成分分析法、因子分析法和相關分析法雖然能減少指標間的相關性，但是剩下的指標不能全面地反映評價目標的特性.

該文構建黑龍江省東部煤電化基地城市化與生態環境協調發展指標體系的大體思路如下:首先根據專家經驗初步擬選出能夠反映該體系脆弱度的相應指標，構建一個初步的指標體系，然后利用spss軟件對該體系中各個子系統中初步選取的指標進行聚類分析，選擇出最能代表該子系統的指標并建立最終評價體系.?

2.3 脆弱性評價模型的建立

該文將模糊數學方法和傳統評價方法相結合來分析系統的各方面相關信息，首先建立評價指標體系，利用聚類分析方法合并相似度過高的指標并選出代表指標，同時引入區間變量，建立系統間的發展階段的模糊區間，以模糊辨別兩系統的演進模式，并結合模糊函數建立評價模型，以此研究兩系統間的脆弱狀況［13－15］.

該文對脆弱性評價劃分了五個等級:輕度脆弱、較輕脆弱、中度脆弱、較重脆弱和重度脆弱.目前，城市化與環境系統脆弱性評價方法很多，主要有綜合指數法、圖層疊置法、脆弱性函數模型法等，該文采用綜合指數法中的模糊綜合評判法.數學模型如下:

式中，Vi表示第i個指標或系統的脆弱度，ωi是第i個指標的權重，該文用層次分析法求出，rij是第i個指標對第j種脆弱性標準的隸屬度，該文采用左半梯形函數分布形態曲線來確定，其函數表達式為:

式中，xij為標準化后的指標數據;a、b分別表示評判指標xij相鄰兩分級標準.

3 結果分析

3.1 評價指標的初步選取

城市化是指人口向城市地區集中和農村地區轉變為城市地區的過程.主要表現在兩個方面:一是大量農村人口流向城市，使勞動力從第一產業向第二、三產業轉變，帶動經濟的發展;二是城市規模的不斷擴大，使周邊的用地性質發生了改變，進而改變了當地人們的生活觀念.因此，城市化子系統應該包括經濟城市化、人口城市化、空間城市化和社會城市化四個方面.每個方面又選取了多種指標，該文城市化指標共選取了27個.

生態環境是指與生物體相互作用的資源環境或與生物體進行物質能量流動眾多因素的集合.生態環境至少包括兩個方面:一是生物體賴以生存的自然環境;二是影響生物體的各種生態因子.因此，本文從大氣環境、水環境、固體廢棄物、噪聲環境和生態保護五個方面構建生態環境子系統.每個方面也同樣選取了多種指標，該文生態環境共選取了20個指標.

3.2 評價指標的篩選

以經濟城市化子系統為例，運用spss軟件進行聚類分析得出樹狀圖，五次迭代內被歸為一類的說明指標間相似度較高，可以合并為一類，從而得出該子系統內的代表指標.同理可以得出其他子系統的代表指標，該文不詳細列出.最后得出該評價指標體系的模型如圖2.

圖2 城市化與生態環境協調發展評價指標體系

3.3 系統脆弱度分析

該文通過模糊綜合評判法評價該指標體系，得出2004～2010年黑龍江省東部煤電化基地城市化與生態環境協調發展指標體系脆弱性評價結果見表1、表2.

表1 2004～2010年鶴崗、佳木斯、雙鴨山城市化與生態環境協調發展指標體系脆弱性評價

表2 2004～2010年七臺河、雞西、牡丹江城市化與生態環境協調發展指標體系脆弱性評價

4 結論與討論

該文采用系統聚類分析方法，并根據聚類分析后得出的樹狀圖確定分類個數，構建了評價黑龍江省東部煤電化基地城市化與生態環境協調發展的指標體系，解決了指標在選取時的信息重疊和篩選后的指標存在片面性的問題.

從總體上看黑龍江省東部煤電化基地中某些城市脆弱度隸屬度基本維持不變，而其他城市則有向上一級脆弱度過度的趨勢，整體來看沒有逆向發展的趨勢，說明這些地區的發展方向是正確的(如圖3所示).

對各個城市之間進行比較，鶴崗和雞西2004～2010年基本維持在較重脆弱度等級中，而雙鴨山則基本維持在較重脆弱度和中度脆弱兩等級中，雖然這些城市沒有逆向發展，但是由于該種脆弱度較為低級，所以以上城市應加以應對，扭轉現有形式向良好脆弱度等級發展;佳木斯2004～2010年間雖然也基本處于較重度脆弱度等級中，但是佳木斯卻呈現出了向中度脆弱度等級過渡的趨勢，說明該城市治理的方針政策是有效果的，但是力度不大，所以趨勢較緩較慢;七臺河基本以中度脆弱度等級為主，近幾年呈現了逐漸向較輕度脆弱度等級過渡的趨勢;而牡丹江則是這些城市中發展最好的城市，總體上以較輕脆弱度等級為主并且還明顯的有向輕度脆弱度等級發展的趨勢，說明該地區在推進城市化進程和保護生態環境方面力度較大.

圖3 黑龍江省東部煤電化基地六城市脆弱性隸屬度

區域脆弱度的評價指標體系并不是唯一的，該文構建的指標體系是從城市化和生態環境兩大方面建立的，同樣也可建立復合系統指標體系.該文脆弱性評價僅選取了2004～2010年七年的數據作分析研究，時間跨度較小，不能詳實的反映出黑龍江省東部煤電化基地城市化與生態環境環境協調發展系統脆弱性的時間演變;在對城市化與生態環境環境協調發展系統脆弱性進行分析時，也只是將六座城市分別進行比較，沒有考慮六城市之間相互作用相互影響的時空耦合性.

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