基于夜光遙感對云南省能耗水平與城市生態(tài)-發(fā)展系統(tǒng)耦合研究

何孟琦, 汪承平, 王建雄, 韋彥玲

(1.云南農(nóng)業(yè)大學(xué) 水利學(xué)院, 昆明 650210; 2.云南省高校農(nóng)業(yè)遙感與精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)工程研究中心, 昆明 650210)

城市作為國家能源消費主體,正常運轉(zhuǎn)需要大量的能源資源支持,因此能源消耗從某些方面展現(xiàn)著城市的發(fā)展?fàn)顩r,同時,由此帶來的環(huán)境污染問題會涉及到整個地區(qū)生態(tài),也將制約著地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展[1]。能源、發(fā)展和環(huán)境間矛盾日益突出,探究相互之間的協(xié)調(diào)發(fā)展程度至關(guān)重要[2-5],目前研究集中于能源、生態(tài)、發(fā)展之間的相關(guān)關(guān)系,如秦艷[6]通過能源足跡分析廣西的生態(tài)環(huán)境和產(chǎn)業(yè)發(fā)展,彭智敏等[7]分析了長江經(jīng)濟帶的能源消耗、生態(tài)環(huán)境污染和產(chǎn)業(yè)升級之間的關(guān)系,Liu等[8]研究了長江經(jīng)濟帶區(qū)域能源、經(jīng)濟和生態(tài)系統(tǒng)之間的相互作用。也有學(xué)者采用不對稱和非線性方法研究能源和經(jīng)濟發(fā)展的對生態(tài)環(huán)境的作用[9]。有部分學(xué)者開始綜合研究能源、發(fā)展和環(huán)境系統(tǒng),并引入了耦合協(xié)調(diào)模型探究系統(tǒng)間相互作用與協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顩r的程度,如唐曉靈等[10]探究了關(guān)中平原城市群系統(tǒng)的社會、經(jīng)濟、能源和自然之間的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系,王林鈺等[11]基于多系統(tǒng)分析了江蘇省能源、社會發(fā)展和生態(tài)之間的耦合關(guān)系。

以往研究中能源消費量數(shù)據(jù)主要還是由國家與地方統(tǒng)計部門統(tǒng)計,在研究尺度上有較大局限性[12]。而夜光遙感數(shù)據(jù)常用于各類社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)方面的遙感反演[13],該數(shù)據(jù)也被證明在國家或地區(qū)尺度上監(jiān)測能耗的可行性[14]。而且以往研究大多將夜光數(shù)據(jù)與經(jīng)濟指標(biāo)、城市化等因素聯(lián)系,但少有從能源消耗這一角度開展與城市生態(tài)和發(fā)展關(guān)系的定量研究。云南省能源消費結(jié)構(gòu)以煤為主,且能源利用率較低,同時也承擔(dān)著維護(hù)生態(tài)安全的重要責(zé)任。本研究將建立夜光數(shù)據(jù)與能源消耗間的相關(guān)性,以夜間燈光值表征能源消耗量開展與云南省城市生態(tài)、發(fā)展的耦合關(guān)系研究,為城市在快速發(fā)展的同時保持生態(tài)平衡提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

云南省位于我國西南邊陲,與東南亞國家接壤,地處北緯21°8′—29°15′,東經(jīng)97°31′—106°11′。全省植被覆蓋度高,近年來環(huán)保措施持續(xù)加強,生態(tài)環(huán)境良好,處于穩(wěn)定狀態(tài)。同時云南省煤炭儲量大,在工業(yè)發(fā)展上的能源消耗以煤炭資源占比最重。作為長江經(jīng)濟帶重要組成部分,2019年,云南省生產(chǎn)總值23 223.75億元,比2018年增長8.1%,人均GDP4.93萬元。

研究采用的夜間燈光數(shù)據(jù)是來自于美國國家海洋和大氣管理局的國家地球物理數(shù)據(jù)中心網(wǎng)站(http:∥www.ngdc.noaa.gov/)的NPP/ⅦRS月產(chǎn)品數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)時間為2013—2019年。研究采用的其他數(shù)據(jù)包括行政區(qū)劃數(shù)據(jù)、社會經(jīng)濟統(tǒng)計數(shù)據(jù),其中行政區(qū)劃數(shù)據(jù)來自于地理國情監(jiān)測成果;包括能源消費在內(nèi)等指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)主要來源于中國經(jīng)濟社會大數(shù)據(jù)研究平臺(https:∥data.cnki.net)的2013—2019年的云南省統(tǒng)計年鑒、各州市統(tǒng)計年鑒、中國城市統(tǒng)計年鑒,以及相關(guān)政府網(wǎng)站的環(huán)境狀況公報、國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報。

2 研究方法

2.1 預(yù)處理

2.1.1 夜光數(shù)據(jù)處理 NPP/ⅦRS夜光數(shù)據(jù)相對于DMSP/OLS夜光數(shù)據(jù),空間分辨率和輻射分辨率有了極大提升,在軌輻射校正克服了像元溢出與過飽和現(xiàn)象,提高了數(shù)據(jù)質(zhì)量。

為提取城市居住地的人為燈光數(shù)據(jù),要剔除掉NPP/ⅦRS夜光數(shù)據(jù)中不產(chǎn)生能耗的孤立極亮像元以及背景噪聲數(shù)據(jù)。首先,分州市選擇中心城區(qū)內(nèi)的最高值作為最大燈光閾值,超過閾值如能產(chǎn)生能耗的廠房直接賦值為該城區(qū)最大燈光閾值。然后從Google Earth影像中分州市行政區(qū)選擇湖泊、水庫等面積較大水域,在其中選擇合適采樣點,記錄下燈光像元值,并計算平均像元值作為最小燈光閾值,將各區(qū)域內(nèi)小于最小燈光閾值的像元賦值為0,來消除背景噪聲值,同時將負(fù)值像元全部賦值為0[15]。此外,將所有矢量數(shù)據(jù)與柵格數(shù)據(jù)統(tǒng)一坐標(biāo)系,再利用云南省州市界范圍對夜光數(shù)據(jù)進(jìn)行裁剪,并將柵格圖像重采樣為500 m網(wǎng)格。研究選取的燈光指數(shù)主要是夜間燈光總輻射值,公式如下[16]:

(1)

式中:SOL為夜間燈光總輻射值;DNmax和DNmin分別為燈光數(shù)據(jù)最大值和最小值;DNi和ni分別為行政單元內(nèi)第i級灰度像元值和像元數(shù)。

2.1.2 能耗統(tǒng)計數(shù)據(jù)處理 由于部分州市沒有直接的能源消費數(shù)據(jù),可以通過計算得到:

EP=GDP×SCE/10000

(2)

式中:EP為地區(qū)能源消費總量(萬t標(biāo)煤);GDP為地區(qū)生產(chǎn)總值(萬元);SCE為單位GDP能耗(t標(biāo)煤/萬元)。此外,大部分州市缺少研究時間范圍內(nèi)2018—2019年的能源消費相關(guān)數(shù)據(jù),故本研究利用所能獲取到的2013—2017年時間序列能源消費數(shù)據(jù),采用GM(1,1)灰色模型等維遞補得到2018—2019年云南省市各州市能源消耗預(yù)測值,且模型構(gòu)建后驗差比C值小于0.35[17]。

2.2 指標(biāo)體系構(gòu)建

2.2.1 指標(biāo)選取 城市各系統(tǒng)間結(jié)構(gòu)、層次復(fù)雜多變,指標(biāo)選取將影響到該區(qū)域生態(tài)狀態(tài)和發(fā)展特征的度量與評價。本研究在借鑒相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上[18],結(jié)合云南省實際情況,將云南省的生態(tài)系統(tǒng)從環(huán)境污染、資源與保護(hù)兩方面進(jìn)行綜合評價,發(fā)展系統(tǒng)從社會水平、經(jīng)濟水平兩方面進(jìn)行綜合評價。在選取指標(biāo)時要充分考慮各層次指標(biāo)和系統(tǒng)間的相互作用,最終選取了19個能夠反映城市生態(tài)和發(fā)展的指標(biāo)見表1。此處研究數(shù)據(jù)主要來源于2013—2019年的云南省及各州市統(tǒng)計年鑒,以及相關(guān)政府網(wǎng)站公布的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。

表1 生態(tài)-發(fā)展系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展評價指標(biāo)體系系統(tǒng)Table 1 Evaluation index system of eco-development system

為消除原始數(shù)據(jù)量綱不同,增強指標(biāo)可比性,選擇極差法對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。

2.2.2 權(quán)重計算 采用SPSS軟件對處理后的指標(biāo)進(jìn)行因子分析,并選取累計貢獻(xiàn)率大于85%的前n個主成分指標(biāo),已涵蓋了原變量的主要信息,且前n個主成分是關(guān)于19個變量的線性組合[19]。以主成分的方差貢獻(xiàn)率為權(quán)重,采用加權(quán)算術(shù)平均進(jìn)行綜合:

(3)

式中:f為指標(biāo)綜合得分模型系數(shù);Li為指標(biāo)所對應(yīng)第i主成分的載荷系數(shù),即分析項和主成分間的相關(guān)程度;Ci為第i主成分方差貢獻(xiàn)率;λi為第i主成分的特征根。

歸一化得到最終指標(biāo)權(quán)重見表1。

2.3 耦合協(xié)調(diào)度模型和計算方法

耦合度主要體現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部要素在發(fā)展過程中相互影響程度;而協(xié)調(diào)度主要度量系統(tǒng)發(fā)展過程中內(nèi)部要素平衡狀態(tài)及協(xié)同一致程度[20]。城市生態(tài)-發(fā)展系統(tǒng)的綜合功效是子系統(tǒng)內(nèi)部所有指標(biāo)對該系統(tǒng)貢獻(xiàn)的綜合,可通過線性加權(quán)集成方法來得到生態(tài)與發(fā)展兩大系統(tǒng)綜合評價指數(shù),反映該系統(tǒng)在整體評價體系中的相對水平:

(4)

(5)

式中:xi,yi為各系統(tǒng)第i個評價指標(biāo);ai,bi分別為系統(tǒng)各指標(biāo)的權(quán)重;f(x),g(y)分別為城市生態(tài)和發(fā)展系統(tǒng)的綜合評價值。

本研究將能源消耗水平作為一個子系統(tǒng),并通過燈光總輻射值來表征該指標(biāo)。借鑒物理學(xué)中的系統(tǒng)耦合概念及模型來反映要素間關(guān)聯(lián)程度[21],即:

(6)

式中:C為系統(tǒng)間的耦合度;Un為各系統(tǒng)的評價指數(shù)。耦合度大小由各子系統(tǒng)Un的大小決定,研究涉及3個子系統(tǒng)構(gòu)成的耦合度模型。

為了更好地評判能源消耗水平和城市生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展程度,引入耦合協(xié)調(diào)度模型來綜合反映耦合協(xié)調(diào)水平:

T=αU1+βU2+δU3

(7)

D=(C×T)1/2

(8)

式中:C,D分別為耦合度和耦合協(xié)調(diào)度;T為能源消耗水平和城市生態(tài)-發(fā)展系統(tǒng)間的綜合協(xié)調(diào)指數(shù)。A,β,δ為待定系數(shù),參考相關(guān)文獻(xiàn)[22],能源消耗是該地區(qū)發(fā)展最為關(guān)鍵的因素,生態(tài)環(huán)境是生存與發(fā)展的前提,同時,云南省經(jīng)濟水平還有待提高,所以α,β,δ賦值為0.35,0.4,0.3。

為更好地理解能耗水平和城市生態(tài)-發(fā)展間協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顩r,參考已有研究[23],系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度等級具體分類見表2。

表2 耦合協(xié)調(diào)度等級劃分Table 2 Classification of coupling coordination degree

3 結(jié)果與分析

3.1 燈光數(shù)據(jù)與統(tǒng)計數(shù)據(jù)相關(guān)性驗證

在耦合協(xié)調(diào)模型中,能耗水平作為一個子系統(tǒng),為了優(yōu)化能源消耗數(shù)據(jù)的獲取,通過計算兩者線性相關(guān)系數(shù)來對兩者做相關(guān)性分析,驗證云南省區(qū)域夜間燈光總輻射值與能源消費實際值之間的擬合程度,從而利用夜間燈光數(shù)據(jù)的總輻射值來表征能源消耗水平,結(jié)果見圖1。從圖1可看出,2013—2016年夜間燈光總強度與能源消費實際值最大擬合度R2為0.933 9,最小擬合度R2為0.800 5,總體擬合精度較高。從圖2可以看出,兩者擬合趨勢基本一致。結(jié)果表明,可用夜間燈光數(shù)據(jù)的總輻射值來表征能源消耗水平。

圖1 夜間燈光總輻射值與能源消費實際值相關(guān)性驗證Fig. 1 Correlation verification between total radiation value of night light and actual energy consumption value

圖2 各州市夜間燈光總輻射與能源消費實際值對比Fig. 2 Comparison of total radiation value of night light and actual energy consumption in each city

3.2 耦合協(xié)調(diào)度時空分異特征

以云南省16個州市為研究樣本,運用耦合協(xié)調(diào)度計量模型,得到2013—2019年各州市耦合協(xié)調(diào)度直方圖(圖3)。從圖3看出,整體上云南省各州市能源消耗水平和城市生態(tài)-發(fā)展系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度指數(shù)在2013—2019年整體處于上升趨勢,近一半州市在2014年后變化明顯,增長幅度較大,在2015—2019年期間趨于平穩(wěn)。

圖3 云南省16個州市耦合協(xié)調(diào)度Fig. 3 Coupling coordination degree of 16 cities in Yunnan Province

從內(nèi)部差異看,這些耦合協(xié)調(diào)度高的區(qū)域都集中在經(jīng)濟社會發(fā)展水平較高的地區(qū)。耦合協(xié)調(diào)度指數(shù)的前4個州市分別為昆明、曲靖、紅河、玉溪,耦合協(xié)調(diào)度都處于0.4～0.7,最大值地區(qū)為昆明,耦合協(xié)調(diào)度指數(shù)基本保持在0.9以上,昆明是省內(nèi)能源需求集中地區(qū),同時環(huán)境質(zhì)量綜合水平高,能源消耗水平與城市生態(tài)和發(fā)展之間存在較強的相互作用,耦合協(xié)調(diào)水平較為穩(wěn)定。其次曲靖、紅河、玉溪等州市整體處于協(xié)調(diào)發(fā)展階段,未來發(fā)展態(tài)勢良好,曲靖作為云南省第二大城市,早期是依賴煤炭消耗為主的工業(yè)體系,隨著“十三五”期間產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整,從勉強耦合協(xié)調(diào)水平達(dá)到中級耦合協(xié)調(diào)水平,玉溪和紅河都得益于滇中城市的輻射效應(yīng)發(fā)展較為迅速,因此耦合協(xié)調(diào)水平處于優(yōu)勢地位,但因其玉溪經(jīng)濟主要與低能耗的煙草制業(yè)有關(guān),所以能耗水平相對較低,紅河在后期利用能源豐富優(yōu)勢大力發(fā)展水電能源,使得能耗水平與城市生態(tài)-發(fā)展協(xié)調(diào)程度得到提高,從前期的瀕臨失調(diào)進(jìn)入初級耦合階段。耦合協(xié)調(diào)度較低州市為昭通、怒江、迪慶,值在0.2～0.4,處于失調(diào)衰退階段,迪慶、怒江主要依靠第一、三產(chǎn)業(yè)拉動經(jīng)濟,發(fā)展落后于其他州市,進(jìn)而能源利用與環(huán)境治理能力較低,尤其怒江作為深度貧困區(qū),進(jìn)而耦合協(xié)調(diào)程度長期處于較低水平,僅從嚴(yán)重失調(diào)轉(zhuǎn)為中輕度耦合失調(diào),昭通則相對省會區(qū)位上呈邊緣化,生態(tài)環(huán)境較為脆弱,產(chǎn)業(yè)也較為單一,后期重點發(fā)展高原特色農(nóng)業(yè)及優(yōu)化綠色能源,由失調(diào)衰退進(jìn)入勉強耦合前期。普洱市、臨滄市、保山市、西雙版納等地區(qū)尚處于工業(yè)化初期,因此能耗與生態(tài)、經(jīng)濟間還沒有形成較為強烈的相互作用。

從變化幅度來看,昭通市變化最大,其次為楚雄、保山、普洱,這幾個州市均為經(jīng)濟欠發(fā)達(dá)地區(qū),隨著城市化建設(shè)加快,產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變過程中對能源利用的差異,同時要兼顧綠色發(fā)展理念使得系統(tǒng)間的耦合矛盾較多,耦合協(xié)調(diào)指數(shù)變化大,因地制宜的特色產(chǎn)業(yè)才能促進(jìn)地區(qū)的協(xié)調(diào)發(fā)展。此外,昆明耦合協(xié)調(diào)度指數(shù)變化最小,系統(tǒng)間發(fā)展最為穩(wěn)定,進(jìn)一步加強低能耗高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展將更有利于整個區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展。

從耦合協(xié)調(diào)度均值時間變化(圖4)可看出,云南省各州市的耦合協(xié)調(diào)度均值從2013年的0.346到2015年的0.500,增長了44.51%,2015年后增長幅度放緩,從2015—2019年的0.524增長了4.8%,表明整體上云南省各州市能源消耗水平和城市生態(tài)-發(fā)展系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度指數(shù)在2013—2019年處于上升趨勢,但2015年之前,由于云南省經(jīng)濟仍以重工業(yè)為主,能源消費結(jié)構(gòu)以煤炭占主體,對環(huán)境壓力大,云南省各州市能源消耗水平和城市生態(tài)-發(fā)展系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度處于較低水平,在進(jìn)入“十三五”期間,省內(nèi)加大推進(jìn)經(jīng)濟發(fā)展模式的轉(zhuǎn)型,優(yōu)化了能源和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、提高能源利用率,因而進(jìn)入了過渡調(diào)和階段,未來耦合發(fā)展仍有較大空間。

圖4 2013-2019年云南省各州市耦合協(xié)調(diào)度均值變化Fig. 4 The mean change of coupling coordination degree among cities in Yunnan Province from 2013 to 2019

根據(jù)耦合協(xié)調(diào)度等級劃分標(biāo)準(zhǔn),利用ArcGIS軟件繪制出耦合協(xié)調(diào)度時空演變圖(圖5),從圖5可看出,云南省各州市耦合協(xié)調(diào)度存在空間上的分布差異,且具有明顯的聚集趨勢,從空間上來看,耦合協(xié)調(diào)度指數(shù)呈現(xiàn)中心輻射的形式,即以昆明為中心向周邊城市擴散,耦合協(xié)調(diào)水平較高的區(qū)域主要集中于滇中的昆明、曲靖、紅河、玉溪等州市,滇中城市群作為云南省發(fā)展資源與人口最為集中的區(qū)域,經(jīng)濟發(fā)展迅速,同時也更加注重能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和效率的提高,以及生態(tài)環(huán)境的治理,使得耦合協(xié)調(diào)度水平向優(yōu)質(zhì)耦合狀態(tài)發(fā)展。位于滇西北的怒江、迪慶、麗江以及滇東北的昭通,地勢高峻,盡管生態(tài)資源豐富但環(huán)境穩(wěn)定性差,能源結(jié)構(gòu)單一,城市發(fā)展較為滯后,因而耦合協(xié)調(diào)水平較低。位于滇西南和滇東南的文山、西雙版納、普洱等州市,與東南亞國家接壤的地理優(yōu)勢為城市協(xié)調(diào)發(fā)展提供潛力。同是旅游大城市的大理相較于麗江,在地理位置更具優(yōu)勢,同時產(chǎn)業(yè)能源結(jié)構(gòu)更豐富,進(jìn)而耦合協(xié)調(diào)度水平更高。2013—2014年大部分州市都處于失調(diào)衰退區(qū)間,2015—2019年中、重度失調(diào)衰退類型的城市由8個下降至2個,而處于耦合協(xié)調(diào)階段的城市由2個增加到了8個,但僅有昆明一直處于著高度協(xié)調(diào)階段,這表明云南省大部分城市還處在初級耦合協(xié)調(diào)階段,整體協(xié)調(diào)度較低。隨著時間推移,云南省整體耦合協(xié)調(diào)水平都有提升,這種空間格局的形成可能是由于云南省在經(jīng)濟發(fā)展同時優(yōu)化了能源產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),積極環(huán)境治理,因而耦合協(xié)調(diào)水平上升,2015年后耦合協(xié)調(diào)度趨于穩(wěn)定,主要因云南省經(jīng)濟仍以重工業(yè)為主,能源消費結(jié)構(gòu)以煤炭占主體,對環(huán)境壓力大,云南省各州市能耗與生態(tài)、經(jīng)濟間存在相互制約。

注:基于標(biāo)準(zhǔn)地圖服務(wù)系統(tǒng)下載的審圖號GS(2019)1822號的標(biāo)準(zhǔn)地圖制作,底圖未做修改,下圖同。圖5 云南省2013-2019年耦合協(xié)調(diào)度指數(shù)空間分布Fig. 5 Spatial distribution of coupling coordination degree index in Yunnan Province from 2013 to 2019

3.3 耦合協(xié)調(diào)度與子系統(tǒng)評價指數(shù)分析

結(jié)合圖6,可看出綜合評價指數(shù)呈現(xiàn)與耦合協(xié)調(diào)度趨勢較為一致的走向,同時能耗水平、發(fā)展評價指數(shù)呈現(xiàn)相對應(yīng)的一種趨勢,表明耦合協(xié)調(diào)度對各地區(qū)能耗水平與發(fā)展變化要更敏感。因能源消耗及發(fā)展模式的差異性,不同地區(qū)反映也不同,能耗水平較高的地區(qū)集中于工業(yè)發(fā)達(dá)的昆明、曲靖、紅河等州市,同時發(fā)展綜合評價指數(shù)也較高;怒江、昭通的生態(tài)評價指數(shù)較低,生態(tài)失衡會抵消經(jīng)濟建設(shè)既得利益。昆明的能耗水平高于發(fā)展評價指數(shù)及生態(tài)評價指數(shù),主要是因為地區(qū)發(fā)展對能源的需求較大,存在一定依賴性,加大信息、金融服務(wù)等產(chǎn)業(yè)將有助于進(jìn)一步降低能耗;怒江、迪慶等地區(qū)并不依賴于重工業(yè)因而能耗水平不高,同時需要以加大發(fā)展為主,玉溪則是因作為支柱產(chǎn)業(yè)的煙草制業(yè)能耗相對較低,這些州市發(fā)展評價指數(shù)高于生態(tài)評價指數(shù)和能耗水平;而其他大部分地區(qū)的生態(tài)評價指數(shù)相對高于發(fā)展評價指數(shù),耦合協(xié)調(diào)度會受到一定限制。

圖6 云南省各州市耦合度和評價指數(shù)均值對比Fig. 6 Comparison of coupling degree and mean value of evaluation index among cities in Yunnan province

4 討論與結(jié)論

4.1 討 論

通過對能耗水平與城市生態(tài)和發(fā)展協(xié)調(diào)耦合度的研究,可以得出云南省能耗水平和經(jīng)濟建設(shè)、生態(tài)環(huán)境間相互作用的總體發(fā)展趨勢。云南省能源消耗主要集中于滇中城市群以及第二產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)城市,而這些地方也是經(jīng)濟資源集中區(qū)域,經(jīng)濟發(fā)展必定會帶來環(huán)境的壓力,同時云南省發(fā)展主要依賴于高能耗行業(yè),因此能耗水平與地區(qū)發(fā)展密切相關(guān)。在2013—2014年大多州市還處于不同程度的失調(diào)階段,隨著云南省經(jīng)濟結(jié)構(gòu)逐漸轉(zhuǎn)型,環(huán)境保護(hù)和治理力度的加大,2015—2019年緩慢進(jìn)入了過渡協(xié)調(diào)階段,東部轉(zhuǎn)型成功的城市更早進(jìn)入了耦合協(xié)調(diào)階段。

(1) 耦合協(xié)調(diào)程度較高的州市,隨著經(jīng)濟活動增多,能源消耗也將隨之增加,應(yīng)依托于優(yōu)勢,注重生態(tài)環(huán)境的保護(hù)與修復(fù),降低高污染,高能耗的行業(yè)比重,進(jìn)一步加強高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展,優(yōu)化產(chǎn)業(yè)資源配置將更有利于整個區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展。

(2) 耦合協(xié)調(diào)程度較低的州市,大多地理位置處于劣勢,經(jīng)濟開發(fā)程度低,同時能耗水平不高,能源利用率低,生態(tài)資源豐富但也較為脆弱,在保護(hù)和利用生態(tài)資源前提下,應(yīng)推動文旅產(chǎn)業(yè)發(fā)展,加快與其他產(chǎn)業(yè)建設(shè)與融合。

(3) 大部分州市發(fā)展都以工業(yè)為主,短期內(nèi)改變產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)并不利于地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展,應(yīng)注重綠色高效能源的使用,在促進(jìn)經(jīng)濟同時進(jìn)一步探索產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的合理性,同時打造地方特色產(chǎn)業(yè),避免依靠單一產(chǎn)業(yè)限制發(fā)展。

研究中將綜合了經(jīng)濟和社會水平的發(fā)展系統(tǒng)代替常用以分析的經(jīng)濟系統(tǒng),與生態(tài)和能耗間的相互作用會有所不同。對于不能產(chǎn)生燈光信息的相關(guān)產(chǎn)業(yè)地區(qū)擬合度會偏低以及采煤,煉鋼等發(fā)達(dá)區(qū)域會偏高這一影響沒有深入研究,未來可以加入多源數(shù)據(jù)來彌補單一夜光數(shù)據(jù)的不足。

4.2 結(jié) 論

當(dāng)前云南經(jīng)濟增長仍依賴于能源消費結(jié)構(gòu)以煤為主的高能耗產(chǎn)業(yè),因此利用NPP/ⅦRS夜間燈光數(shù)據(jù)能很好地表征該地區(qū)的能源消耗并反映發(fā)展?fàn)顩r。運用耦合協(xié)調(diào)度模型來得到2013—2019年云南省16個州市能耗和城市生態(tài)與發(fā)展的耦合協(xié)調(diào)水平指數(shù),并分析其時空特征,研究結(jié)果得出:

(1) 隨著2013—2019年發(fā)展,云南省整體能耗水平與城市生態(tài)—發(fā)展耦合協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顩r總體向著更高程度方向發(fā)展,2013—2015年耦合協(xié)調(diào)度增長最大為44.51%,各州市之間耦合程度差異較大;

(2) 2013—2019年,昆明耦合協(xié)調(diào)指數(shù)在0.9以上,處于高度協(xié)調(diào)階段,曲靖由初級耦合階段后期進(jìn)入中級耦合階段前期,紅河,玉溪從瀕臨失調(diào)進(jìn)入初級耦合階段。迪慶和怒江由重度失調(diào)進(jìn)入輕中度失調(diào)階段,其他州市耦合協(xié)調(diào)指數(shù)均分布在0.3～0.5,從早期的失調(diào)階段進(jìn)入了初級耦合協(xié)調(diào)階段。

(3) 滇中城市群的耦合協(xié)調(diào)程度高于云南省其他地區(qū),滇西北和滇東北城市長期處于失調(diào)階段,云南省整體上發(fā)展仍不平衡,耦合協(xié)調(diào)發(fā)展還有很大空間。

(4) 各地區(qū)能耗水平與發(fā)展綜合評價指數(shù)變化對耦合協(xié)調(diào)度影響較大,同時不同地區(qū)存在相應(yīng)的差異,能耗水平與城市生態(tài)環(huán)境及經(jīng)濟發(fā)展的協(xié)調(diào)是相互作用與制約的。