新疆城鎮化與生態環境耦合協調發展時空區域差異評價研究*

帕孜麗婭木·木力提江 孜比布拉·司馬義，3# 頡 淵 鄭 麗

(1.新疆大學資源與環境科學學院，新疆 烏魯木齊 830046； 2.新疆大學智慧城市與環境建模普通高校重點實驗室，新疆 烏魯木齊 830046；3.新疆大學綠洲生態教育部重點實驗室，新疆 烏魯木齊 830046)

新疆城鎮化與生態環境耦合協調發展時空區域差異評價研究*

帕孜麗婭木·木力提江1,2孜比布拉·司馬義1,2，3#頡 淵1,2鄭 麗1,2

(1.新疆大學資源與環境科學學院，新疆 烏魯木齊 830046； 2.新疆大學智慧城市與環境建模普通高校重點實驗室，新疆 烏魯木齊 830046；3.新疆大學綠洲生態教育部重點實驗室，新疆 烏魯木齊 830046)

以新疆15個地、州、市為例，采用2004—2014年城鎮化與生態環境統計數據，構建城鎮化與生態環境評價指標體系，通過耦合協調度模型和地理信息系統來揭示城鎮化和生態環境耦合協調時空演化規律。結果表明：(1)2004—2014年，新疆15個地、州、市中，除個別地區個別年份城鎮化綜合指數出現回落現象外，總體呈上升趨勢；生態環境綜合指數呈波動上升趨勢。(2)在時間序列角度，協調度體現向上趨向性，沒有明顯的等級跳躍。(3)新疆城鎮化和生態環境協調發展空間格局特點是地域差異很大、北疆水平高于南疆。

城鎮化 生態環境 耦合協調 新疆

Abstract: 15 regions in Xinjiang was taken as an example. The evaluation index system of urbanization and ecological environment was constructed based on the statistical data of urbanization and ecological environment from 2004 to 2014. The urbanization and ecological environment space-time evolution of coupling coordination was revealed through the coupling coordination model and geographic information system. The results showed that：(1) In 2004-2014，the comprehensive level of urbanization of the 15 areas showed the rising trend，except for the individual regions of individual years. The comprehensive index of ecological environment presented a fluctuating rising trend. (2) In terms of time series, the coordination degree showed upward tendency, and there was no sudden change in grade. (3) The spatial pattern of the coordinated development of urbanization and ecological environment of Xinjiang was characterized by great geographical variations，coordination degree of north regions was higher than that of south regions.

Keywords: urbanization; ecological environment; coupling coordination; Xinjiang

快速推進的城鎮化進程對社會經濟帶來積極影響的同時也使區域生態環境受到了嚴重危害。城鎮化引起的一系列生態環境問題越來越引起人們的關注和重視，深層次探討和研究城鎮化與生態環境之間的關系成為學術界重點研究課題之一[1]12，[2]。城鎮化對生態環境的脅迫作用、生態環境質量對城鎮化的促進或制約性，使得系統間產生一種極復雜的交互耦合關系[3]，而力求實現兩個復雜系統的協調發展是人類文明進步的體現。國外學者對城鎮化與生態環境關系的研究起步于1898年HOWARD提出的理性規劃并協調城鎮系統與生態環境系統交互耦合關系理論[4]；此后，REGISTER的協調性倡議掀起了有關城鎮化與生態環境的“生態結構革命”[5]；1995年GROSSMAN等[6]對人口人均收入和環境質量進行統計分析發現，生態環境質量與經濟發展間有倒“U”型內在規律；PEARCE等[7]針對隨著城市擴張而日益惡化的城市生態環境問題提出了一系列促進兩者協調性的對策。我國正處于城鎮化的快速推進階段，有關城鎮化與生態環境問題的研究也普遍得到各界學者的重視，目前研究重點主要集中在兩個復雜系統的耦合機制以及運用協調模型來探討城鎮化與生態環境關系并對未來協調發展趨勢進行預測[8-9]。此后，研究者連續運用數理定量統計的因子分析法、多種數學及物理模型、3S空間技術等對城鎮化與生態環境間的影響機制、演變規律及模式等方面展開了多角度的分析探討[1]12；嚴俊霞等[10]通過建立評價指標體系、模型，在相關統計數據的基礎上，對山西省城鎮化與生態環境協調發展進行了實證分析；喬標等[11]認為，兩個復雜的系統在相互作用、制約過程中推動城鎮化與生態環境的耦合協調發展；張新文等[12]在SWOT分析基礎上，提出促進兩者協調發展的相應措施與建議。

有關新疆整體城鎮化綜合發展水平、生態環境問題以及兩者耦合協調發展研究較多，但是針對不同地區的城鎮化與生態環境問題的比較研究較少，對兩者協調發展關系在時間和空間尺度上的分析也相對不足。因此，本研究從耦合分析角度出發，以新疆15個地、州、市為研究對象，建立城鎮化與生態環境評價指標體系，測度了2004—2014年新疆15個地、州、市的城鎮化與生態環境綜合指數，并對新疆各地、州、市城鎮化和生態環境耦合協調狀況展開時間序列探討。最后，利用地理信息系統(GIS)對城鎮化和生態環境耦合協調空間分異格局進行分析，并劃分出主要的3種協調度類型。

1 研究區概況、數據來源和研究方法

1.1 研究區概況

新疆位于我國西北邊陲，是我國行政面積最大的省區，作為絲綢之路經濟帶的核心通道，擁有獨特的地理位置和經濟戰略地位。新疆土地面積為32 084.53 km2，到2014年總人口達到2 298.477萬，城鎮人口比例為46.07%，低于同期全國平均水平(54.77%)；GDP總量達到9 273.46億元，人均GDP約40 648元，低于全國平均水平(46 628.5元)。隨著新疆城鎮化進程的快速推進而出現的一系列環境污染、生態破壞等問題，使該地區意識到生態環境保護和建設的重要性。為此，自治區政府編制完成《新疆生態環境功能區劃》，確定了自治區生態保護紅線，修訂并頒布了《新疆維吾爾自治區環境保護條例》和《烏魯木齊市大氣污染防治條例》等地方性法規，為新疆生態環境的保護和建設做出政策上的限定和規范。

1.2 數據來源

數據來源于2004—2014年的《新疆統計年鑒》，新疆各地區統計年鑒，新疆城市、縣城建設統計年報，新疆各地區國民經濟和社會發展統計公報。時間序列以2004—2014年為研究范圍，已對相關地區的數據進行處理，并用多重插補法對個別缺失數據進行補齊，空間格局選取2004、2014年為時間截面。

1.3 研究方法

1.3.1 城鎮化與生態環境評價指標體系的構建

城鎮化與生態環境變化是緊密相連的，因此選取指標時考慮數據的科學性和可獲取性的同時，力求相關城鎮化與生態環境指標能涵蓋社會和自然環境[13]。本研究在借鑒前人研究的基礎上，從人口、經濟、空間和生活城鎮化4個維度構建17個城鎮化水平綜合評價指標；相對于較復雜的生態環境系統，根據數據和資料、模型，從壓力、狀況和響應方面設置了生態環境評價指標[14-15]。具體見表1。

表1 城鎮化與生態環境評價指標體系

1.3.2 數據處理

為消除各評價指標量綱差別，使各指標因素間具有可比性，對原始正、逆向指標進行標準化轉換[16]，[17]59。為充分利用指標數據本身所提供的信息，防止因指標量綱和數量級不同而對權重產生影響，本研究采用能反映各指標重要程度的變異系數法[18]74。

1.3.3 城鎮化與生態環境綜合指數及耦合度

設城鎮化、生態環境綜合指數分別為U(L)和E(L)，則耦合度(C)見式(1)。一般，0≤C≤1，C越接近1則耦合程度越強，反之則越弱；當C=1時耦合程度達到最大，表明系統間的相關性極強；當C=0時，耦合程度最小，表明系統間互不相關，彼此互不影響。

(1)

式中：K為調節系數[17]60，[18]74，一般K≥2，本研究取K=2。

1.3.4 城鎮化與生態環境耦合協調度模型

盡管C能較好反映城鎮化與生態環境的交互影響程度，但是對于C相同的兩個區域來說，難以真實反映區域城鎮化與生態環境協調發展水平。因此，需要建立耦合協調度模型來進一步探討城鎮化與生態環境間的協調性。根據式(2)計算協調度(D)，并根據其值進行耦合協調度等級劃分：>0～<0.2，嚴重失調；0.2～<0.3，中度失調；0.3～<0.4，勉強協調；0.4～<0.6，中度協調；0.6～<0.8，良好協調；0.8～<1.0，優質協調。

D=(C(αU(L)+βE(L)))1/2

(2)

式中：α、β為待定權重，本研究中由于兩個系統同等重要，故令α=β=0.5。

2 結果分析

2.1 城鎮化與生態環境綜合指數分析

以2004、2008、2012、2014年為例，由表2可見，2004—2014年，新疆15個地、州、市中，除個別地區個別年份U(L)出現回落現象外，總體呈上升趨勢。本研究將新疆各地區2004—2014年的U(L)分為3個梯度：(1)屬于第1梯度(U(L)平均值≥0.400)的有烏魯木齊市和克拉瑪依市，其城鎮人口比例很高。石河子市城鎮人口比例2004年以來也很高，但其U(L)并非第一，說明城鎮化綜合指數考慮的因素并非只看非農人口數量比例。(2)位列第2梯度(0.200≤U(L)平均值<0.400)的有哈密地區、昌吉回族自治州、巴音郭楞蒙古自治州和石河子市。其中，巴音郭楞蒙古自治州和石河子市排名靠前，昌吉回族自治州和哈密地區靠后。(3)位列第3梯度(U(L)平均值<0.200)的有吐魯番地區、伊犁哈薩克自治州、塔城地區、阿勒泰地區、博爾塔拉蒙古自治州、阿克蘇地區、克孜勒蘇柯爾克孜自治州、喀什地區、和田地區。新疆位列第1梯度的地區城鎮化綜合水平高，并且發展迅速。這對位于第3梯度的城鎮化水平相對緩慢地區具有強烈的帶動性作用。地域寬廣、交通設施不夠完善使得城鎮化水平落后的地區與都市核心區的空間距離不占優勢，受到都市區福射力度較小，隨著發展，各地區間的城鎮化發展差異化會越來越明顯。

2004—2014年，新疆各地、州、市E(L)呈波動上升趨勢。對各地區E(L)進行梯度分類：(1)烏魯木齊市、克拉瑪依市、巴音郭楞蒙古自治州位列第1梯度(E(L)平均值≥0.150)。這些地區經濟發展，城鎮化水平也達到相對較高水平，相比于其他地區有更多的能力投入到生態環境保護和建設工作。(2)位列第2梯度(0.100≤E(L)平均值<0.150)的有哈密地區、昌吉回族自治州、伊犁哈薩克自治州、塔城地區、阿勒泰地區、博爾塔拉蒙古自治州、阿克蘇地區、石河子市。這些地區的城鎮化水平還處于努力發展階段，城鎮化建設還在較大程度上依賴于資源環境和生態環境。(3)位列第3梯度(E(L)平均值<0.100)的有吐魯番地區、克孜勒蘇柯爾克孜自治州、喀什地區、和田地區，這些地區位于沙漠地區，較差的自然環境和城鎮化建設對生態環境的破壞，致使E(L)處于靠后地位。

表2 2004、2008、2012和2014年新疆15地、州、市城鎮化與生態環境綜合指數

2.2 新疆城鎮化與生態環境耦合協調發展時間變化分析

根據表3，對各地區的D進行梯度劃分：(1)位列第1梯度(0.3≤D平均值<0.4)的有烏魯木齊市、克拉瑪依市和巴音郭楞蒙古自治州。烏魯木齊市和克拉瑪依市基本保持勉強協調水平，巴音郭楞蒙古自治州從2004年的中度失調后也持續保持勉強協調發展水平。(2)其他12個地、州、市位列第2梯度(0.2≤D平均值<0.3)，總體保持中度失調。在時間序列角度，D體現向上趨向性，沒有明顯的等級跳躍。由此可見，新疆各地區在城鎮化發展中還很大程度上依賴于生態環境，以生態環境的犧牲為代價得到經濟增長和城鎮化發展。

2004年，克拉瑪依市的D最高(0.360)，處于城鎮化與生態環境的勉強協調階段，到2014年其排名還保持位列第一，不過并未發生等級上的變動，只是協調水平略有上升。2004—2014年，城鎮化與生態環境協調水平排名靠后的是克孜勒蘇柯爾克孜自治州、喀什地區、和田地區等。這與當地落后的經濟狀況、較低城鎮化水平和惡劣的自然生態環境息息相關。

2.3 新疆城鎮化與生態環境耦合協調發展空間格局分析

基于GIS分析，對新疆15個地、州、市2004、2014年城鎮化與生態環境協調發展的空間分異演化特征進行空間對比分析研究。新疆城鎮化和生態環境協調發展空間格局特點：(1)地域差異很大，新疆總體上城鎮化與生態環境耦合協調發展還處于中等偏下水平。在城鎮化發展和生態環境保護建設中各地區兩個系統的協調發展水平出現脫節現象。(2)北疆水平高于南疆。在新疆劃分標準中，克孜勒蘇柯爾克孜自治州、巴音郭楞蒙古自治州、喀什地區、和田地區、阿克蘇地區屬于南疆地區，其余是北疆地區(為了便于對比屬于東疆的吐魯番地區和哈密地區劃分為北疆地區)。

2004—2014年新疆的城鎮化與生態環境空間分異演化演變特征：(1)中度失調區：2004年屬于該類型的地區包括吐魯番地區、哈密地區、昌吉回族自治州、伊犁哈薩克自治州、塔城地區、阿勒泰地區、博爾塔拉蒙古自治州、巴音郭楞蒙古自治州、阿克蘇地區、石河子市；2014年屬于此類型的有吐魯番地區、哈密地區、伊犁哈薩克自治州、阿勒泰地區、博爾塔拉蒙古自治州、阿克蘇地區、克孜勒蘇柯爾克孜自治州、喀什地區、和田地區、石河子市。說明在城鎮化發展中，有些地區轉變更高一級的協調發展類型，在城鎮化發展的同時也注重生態環境的保護和建設，而有些地區的協調性下降，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)勉強協調區：2004年屬于該類型的地區包括烏魯木齊市、克拉瑪依市、和田地區；2014年屬于此類型有烏魯木齊市、克拉瑪依市、昌吉回族自治州、塔城地區、巴音郭楞蒙古自治州。2014年和田地區變為中度失調類型，巴音郭楞蒙古自治州變為勉強協調類型。可見近11年的時間有些地區城鎮化與生態環境協調水平未發生等級轉變性的變化，有些地區努力向更加協調水平發展，而有些地區失去平衡發展，使城鎮化與生態環境有失協調。(3)中度協調區：2005、2013年的烏魯木齊市以及2005、2010、2012、2013年的克拉瑪依市出現過中度協調。可見作為兩個重工業基地的烏魯木齊市和克拉瑪依市，在發展過程中努力兼顧到生態環境保護和城鎮化建設，而新疆的城鎮化和生態環境建設工作有待于加強。

表3 2004—2014年新疆15地、州、市城鎮化與生態環境耦合協調發展狀況

3 結 論

(1) 2004—2014年，新疆15個地、州、市中，除個別地區個別年份U(L)出現回落現象外，總體呈上升趨勢；E(L)呈波動上升趨勢。

(2) 在時間序列角度，D體現向上趨向性，沒有明顯的等級跳躍。

(3) 新疆城鎮化和生態環境協調發展空間格局特點是地域差異很大、北疆水平高于南疆。

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Studyontheevaluationofregionalspatio-temporalcomparativeanalysisofcoordinateddevelopmentbetweenurbanizationandecologicalenvironmentinXinjiang

PaziliyamuMulitijiang1,2，ZibibulaSimayi1，2，3，XIEYuan1,2，ZHENGli1,2.

(1.CollegeofResourcesandEnvironmentSciences，XinjiangUniversity，UrumqiXinjiang830046；2.KeyLaboratoryofXinjiangUniversityIntellectualizingCityandEnvironmentalModeling，UrumqiXinjiang830046；3.KeyLaboratoryofOasisEcology，MinistryofEducation，XinjiangUniversity，UrumqiXinjiang830046)

帕孜麗婭木·木力提江，女，1990年生，碩士研究生，研究方向為資源利用與城鄉規劃。#

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*國家自然科學基金資助項目(No.40861006)；新疆大學綠洲生態教育部重點實驗室開放課題(No.040076)。

10.15985/j.cnki.1001-3865.2017.09.023

2016-03-01)