山東省城鎮化水平與資源環境承載力協調發展的時空分異

摘要：以山東省為例構建城鎮化水平與資源環境承載力評價指標體系，運用全局熵值法和協調度模型對2008—2018年山東省城鎮化水平與資源環境承載力協調發展的時空分異進行分析。結果表明：山東省城鎮化水平從2008年的0.327增加到2018年的0.564，以濟南、青島市為中心的都市圈特征日益顯著；資源環境承載力從2008年的0.536增加到2018年的0.557，整體變化幅度相對較小；山東省城鎮化水平與資源環境承載力協調度為0.7～0.8，并在空間上表現出東高西低的分布特征。

關鍵詞：城鎮化；資源環境承載力；協調發展；時空分異；山東省

中圖分類號：X24；F299.27

文獻標志碼：A

Temporal-Spatial Differences of Coordinated Development Between Urbanization Level and Resource Environment Carrying Capacity in Shandong Province

WU Jiaqi， CHENG Linlin， WU Xianwen

（School of Geosciences and Surveying Engineering， China University of Mining and Technology （Beijing）， Beijing 100089， China）

Abstract： An evaluation index system of urbanization level and resource environment carrying capacity was constructed taking Shandong province as an example， and temporal-spatial differences of coordinated development between urbanization level and resource environment carrying capacity in Shandong province from 2008 to 2018 were analyzed using global entropy method and coordination degree model. The results show that the urbanization level in Shandong province increases from 0.327 in 2008 to 0.564 in 2018， and the characteristics of metropolitan area centered on Jinan and Qingdao become increasingly prominent. The overall change in the resource environment carrying capacity is relatively small and increases from 0.536 in 2008 to 0.557 in 2018. The coordination degree between urbanization level and resource environmental carrying capacity in Shandong province is 0.7～0.8， and the spatial distribution features are high in the east and low in the west.

Keywords： urbanization; resource environment carrying capacity; coordinated development; temporal-spatial difference; Shandong province

收稿日期：2021-11-16 網絡首發時間：2023-01-10T11∶05∶51

基金項目：國家重點研發計劃項目（2018YFD1100803）

第一作者簡介：吳佳琪（1995—），女，寧夏銀川人。碩士研究生，研究方向為資源環境評價。E-mail： 597912865@qq.com。

通信作者簡介：程琳琳（1977—），女，山東泰安人。教授，博士生導師，研究方向為國土空間規劃、土地管理。E-mail： chll@cumtb.edu.cn。

網絡首發地址：https：//kns.cnki.net/kcms/detail//37.1378.N.20230109.1427.002.html

改革開放40 a來，我國社會經濟飛速發展，城鎮化進程明顯加快，2019年我國城鎮化率已突破60%^［1］，城鎮化發展處于加速發展階段^［2］。城市加速發展過程中創造的巨大的經濟效益和社會效益依賴于大規模自然與社會資源的消耗，這種無序擴張帶來的空氣污染、資源短缺、生態破壞等問題隨著經濟的發展日益突出。已有研究表明：我國城鎮化過程中的資源環境問題與資源環境的承載能力失調密切相關。資源環境承載力，是指基于特定發展階段、經濟技術水平、生產生活方式和生態保護目標，一定地域范圍內資源環境要素能夠支撐農業生產、城鎮建設等人類活動的最大合理規模^［3］。

目前學術界有關城鎮化與資源環境承載力之間的關系研究已取得豐富的成果。國外研究主要集中在宏觀探討城鎮化對資源環境造成的影響。Grossman等^［4］以42個發達國家為樣本研究發現了城市經濟水平與生態環境質量之間呈倒U型的變化規律。Dinda^［5］指出，城鎮化水平的提高會促使生態環境的修復投資增加，使生態環境向良性發展。Schirmel^［6］通過數據收集對比指出，城鎮化通過影響生物群落來改變生態系統潛在功能。Almeida等^［7］認為建立有效的環境政策框架對于實現環境、經濟可持續發展至關重要。國內學者在借鑒國外相關研究基礎上，結合我國發展與實際情況也進行了大量的研究：1）研究內容主要集中在城鎮化與土地資源^［8］、水資源^［9］、生態環境^［10］、大氣環境^［11］等單一要素的耦合關系研究，資源環境約束下城鎮經濟發展模式的探討^［12］，以及快速城鎮化發展引發的生態環境負面問題的揭示與評價^［13］；2）研究方法多利用響應度模型^［14］、

熵權優劣解距離法（TOPSIS）模型^［15］、層次分析法^［16］、系統動力學模型^［17］等對城鎮化與資源環境承載力之間的關系進行測度和評價；3）研究區域涉及全國^［18］、省域^［19］、沿海地帶^［20］、市域^［21］等不同空間尺度，對目前城鎮化步伐較快、資源與能源消耗較大的山東省城鎮化與資源環境承載力關系的協調分析研究相對薄弱。

山東省是中國東部沿海的重工業大省。2018年，全省國內生產總值（GDP）達到76 469.7億元，城鎮化率達到61.18%^［22］。同時，作為經濟大省和人口大省，山東省城鎮化發展過程中面臨著環境污染嚴重^［23］、資源利用率低、人地關系緊張^［24］等諸多問題。城鎮化與資源環境承載力相輔相成，因此，探討快速發展的城鎮化與資源環境承載力之間的協調度對指導城市向健康、可持續發展具有重要意義。本文中采用全局熵值法和耦合協調模型對山東省城鎮化與資源環境承載力兩大系統的時空演變進行研究，探討二者協調關系特征，旨在揭示城鎮化與資源環境承載力協調發展的規律，明確區域協調發展的要點，研究結果可為地方政府引導城鎮化建設與資源環境承載力協調發展提供參考。

1 數據來源與研究方法

1.1 研究區概況

山東省地處中國東部沿海、黃河下游，地理位置位于東經114°47.5′—122°42.3′、北緯34°22.9′—38°17′之間。全省陸域面積15.8萬km2，海洋面積15.96萬km2，下轄17個設區市（截至2020年10月）。境內地形復雜，中部山地突起，西南、西北低洼平坦，東部緩丘起伏^［25］；氣候為暖溫帶季風氣候。

1.2 數據來源

本文中數據主要來源于2008—2018年間的《中國統計年鑒》、《山東省統計年鑒》、各城市統計年鑒，部分數據來源于《中國林業統計年鑒》、山東省政府各部門的公開信息、各城市2008—2018年間的統計年報。

1.3 研究方法

1.3.1 評價指標體系建立

城鎮化是指第二、三產業在城市聚集，農村人口不斷向非農產業和城市轉移，城鎮數量和規模不斷擴大的過程，主要涉及人口就業結構、經濟產業結構的轉化和城鄉空間社區結構的變遷^［26-27］。借鑒已有的城鎮化發展測度指標體系，本文中從城鎮化的內涵概念與表征形式出發，以人口城鎮化、經濟城鎮化、社會城鎮化、空間城鎮化^［28］4個準則層建立評價指標體系評價城鎮化水平（見表1）。

資源環境承載力是資源承載力和環境承載力的綜合表現，反映的是資源環境同人類社會活動相互適應的程度^［29］。借鑒已有研究成果^［30］，本文中選取社會支撐、資源支撐、環境支撐和資源環境壓力作為評價準則，共選取12個指標評價山東省資源環境承載力（見表1）。

1.3.2 全局熵值法

熵值法是充分依據指標的差異性，避免主觀因素干擾的一種客觀賦權方法^［31］。為了動態分析山東省城鎮化水平與資源環境承載力以及兩者的協調度，本文中引入全局熵值法，構建空間-時間-指標的三維數據來進行城鎮化水平與資源環境承載力的動態測度。具體步驟如下：

1）對所有數據進行標準化。

正向指標，

負向指標，

式中：y_ikj為第i年k市第j個指標標準化后的值；x_ikj為第i年k市第j個指標的原始數據。

2）采用全局熵值法計算各個指標的權重消除主觀因素的影響。

式中：p_ikj為第i年k市第j個指標的比例；e_j為指標j的熵值；g_j為第j項指標的差異系數；w_j為第j項指標的權重；z為研究指標總數。

1.3.3 綜合指數法

利用綜合指數法計算城鎮化水平與資源環境承載力值，

式中：U為城鎮化水平；R為資源環境承載力值。

1.3.4 耦合協調模型

耦合是物理概念，用來衡量多個要素之間的關聯程度。協調是在耦合基礎上衡量多個系統之間協調水平的定量指標^［32］。為了深入分析城鎮化水平與資源環境承載力之間協調發展程度，本文中引入耦合協調度模型來反映2個子系統整體功效和協同效應。

式中：C為耦合度；u為城鎮化系統；r為資源環境承載力系統；T為u、r系統之間的綜合評價指標；α、β分別為u、r系統的貢獻度，由于2個系統對于城市的發展同樣重要，因此取α=0.5，β=0.5；D_c為u、r系統之間的協調程度。

D_c取值為0～1，D_c越大，協調度越高。參考相關文獻^［33-34］，協調度等級劃分見表2，城鎮化水平和資源環境承載力等級劃分見表3。

2 結果分析

2.1 城鎮化水平與資源環境承載力變化

2.1.1 時間變化趨勢

山東省2008—2018年城鎮化水平與資源環境承載力變化見表4。由表可以看出，山東省城鎮化水平整體呈增長態勢，城鎮化水平均值由2008年的0.327提高到2018年的0.564，年均增長率為5.59%。2018年超過全省城鎮化水平均值的城市有7個，占總研究城市數量的41%，整體城鎮化水平處于中等水平。山東省2008—2018年城鎮化各準則指標均值見表5。可以看出，研究期內經濟城鎮化的快速增長對山東城鎮化水平的影響最為顯著，其次是人口城鎮化。相關數據顯示，第三產業占GDP 比重、研究與開發（Ramp;D）經費占GDP 比重和人口城鎮化比例均有明顯增加，分別從2008年的33.4%、0.18%、0.18%增加到2018年的49.50%、0.30%、51.20%^［35-36］。社會城鎮化和空間城鎮化的影響力不斷增強。總體來看，各準則的變化趨勢與城鎮化水平變化趨勢一致。

從表4可以看出，山東省資源環境承載力均值呈先上升后下降再上升的趨勢，從2008年的0.536提高到2018年的0.557，年均增長率僅為0.39%，明顯小于城鎮化水平的變化幅度。從全省資源環境承載力各準則指標均值（見表6）看，各準則層在變化趨勢和變化幅度上各不相同。其中，社會支撐逐年提高（增長率達到14.69%），資源環境壓力和資源支撐增長率較小，分別4.52%和1.67%，而環境支撐表現出明顯負向增長，阻礙了區域資源環境承載力的提升。

2.1.2 空間分異變化

隨著產業結構轉型，經濟不斷發展，城市基礎設施逐漸完善，山東省城鎮化經歷了一個快速發展的演變過程。2008、2014、2018年山東省城鎮化水平空間格局演變如圖1所示。可以看出，研究期內山東省城鎮化水平從西到東呈現出逐漸提高趨勢。2008年，得益于優越的地理位置、豐富的自然資源及優惠的政策，青島市城鎮化水平達到0.484，明顯優于周邊城市；作為山東省的政治、經濟、文化、科技中心的濟南市，城鎮化水平僅次于青島市。此后，中部和沿海城市逐步進入中等城鎮化水平階段，并以濟南、青島市為中心形成都市圈，成為山東省經濟發展的核心地區，而西部的德州、聊城市和南部的菏澤、臨沂市的城鎮化水平依舊較低。

2008、2014、2018年山東省資源環境承載力空間格局演變如圖2所示。可以看出：山東省資源環境承載力與城鎮化水平的空間分布表現出明顯的差異，受產業結構的影響，西南部的棗莊、菏澤、濟寧市資源環境承載力在研究期內先后下降至低承載狀態。濟南市因人口密度增加、資源與能源消耗量大等原因而導致其資源環境承載力水平在2014年也退化為低承載狀態。

2014年《國家新型城鎮化規劃（2014—2020年）》發布，要求各地根據資源環境承載能力構建科學合理的城鎮化布局，把生態文明理念全面融入城鎮化進程^［37］。山東省各城市開始通過不同途徑不斷提升自身資源環境承載力，其中：青島、濟南市加大公共設施、環境保護投入，通過提升社會支撐鞏固資源環境承載力，2018年資源環境承載力分布達到了0.506和0.447；東營、威海市則依靠自然地理優勢、較高的耕地保有度及綠化率為資源環境承載力改善提供助力，2018年資源環境承載力分別達到0.679和0.647。

2.2 城鎮化與資源環境承載力協調度分析

2.2.1 整體協調度

2008—2018年山東省城鎮化水平與資源環境承載力協調度均值如圖3所示。從時間變化來看，山東省城鎮化水平與資源環境承載力協調度在研究期內整體呈增大趨勢，全省協調度均值從2008年的0.641增加到2018年的0.744，年均增長率為1.5%。2008年全省城鎮化水平較低，與資源環境承載力的相互作用較弱，因此協調度處于初級階段。隨著城鎮化水平的快速提高，基礎設施不斷完善，2014年的協調程度轉變為中級（0.707）。此外2008、2018年協調度大于全省協調度均值的城市分別為7、8個（見表7），占總研究區數量的41%和47%。

2.2.2 協調度空間分異

2008、2014、2018年山東省城鎮化水平與資源環境承載力協調度空間變化如圖4所示。從時間變化來看，研究期內東營、威海市城鎮化水平與資源環境承載力協調度一直保持領先，而菏澤市的協調度排名始終位列最后。2008年排名前3位的東部沿海城市威海、青島、東營處于中級協調，南部的菏澤、濟寧市和西部的德州市處于勉強協調，其余各城市處于初級協調。2018年東部沿海城市東營、威海，和中部城市淄博達到良好協調，排名最末的菏澤市轉變為初級協調，其他城市進入中級協調。

山東省城鎮化水平與資源環境承載力協調度空間上呈現出東強西弱的局勢。得益于優越的區位條件、得天獨厚的自然資源及較為領先的經濟水平（人均財政支出1.2萬元以上）和科學技術基礎（Ramp;D人員占比大于1.18%），東部沿海城市威海、東營、青島協調度排名在研究期內一直保持在前5名。魯西南的菏澤、濟寧、棗莊、聊城市因較為落后的經濟發展水平（人均財政支出不足0.7萬元）、薄弱的研發基礎（Ramp;D人員占比小于0.2%）和脆弱的生態環境（空氣優良率不足50%）協調度在2008—2018年間排名一直靠后。盡管從上世紀90年代開始山東省一直在推進產業結構轉型，但受經濟發展的路徑依賴，各城市轉型歷程并不相同，2018年濟南、青島市第三產業產值占GDP比重分別為60.52%、56.36%，萬元GDP能耗（標準煤）下降到0.48 t，城鎮化發展對資源消耗的依賴程度顯著降低。高污染、高耗能工業聚集在南部地區，加劇了當地的環境污染，致使南部城市的資源環境承載力相對較弱。

2.3 城市發展狀態與發展策略

根據城鎮化水平、資源環境承載力及協調度，本文中將山東省17個城市劃分為以下3種類型：

1）高城鎮化水平-中承載力-中協調度城市。該類型包括青島、濟南、東營、威海、淄博、煙臺市。這類城市依靠第三產業拉動經濟，擁有較多政策與資金的支持，較早地完成了產業升級，并且依托地域優勢，具有極強的集聚效應；但對資源環境產生較大壓力，因此需要根據現狀調整土地結構，高效利用國土資源，同時加大新型技術的研發與科研成果的應用投入，將科技、人才作為切實作用于城市協調發展的探索中。

2）中城鎮化水平-中承載力-中協調度城市。該類型主要包括位于中西部地區經濟發展較為薄弱的濰坊、泰安、萊蕪、日照、濱州市。這類城市以農業與少量傳統工業為主，區域開發程度低，資源保有度高，經濟發展是城市承載力演化的內在基礎。中西部地區應借鑒東部地區發展經驗，注重自身資源環境承載力水平，積極加強與半島城市圈的有效連接，走一條跨越式發展的道路，加大科學技術的投入以期正向引導城鎮化水平與資源環境承載力協調發展。

3）低城鎮化水平-中承載力-低協調度城市。該類型主要包括菏澤、聊城、棗莊、臨沂、德州、濟寧市。由于重化工業在當地經濟發展中占有重要地位，對資源環境壓力較大，所以這類城市的協調度排名一直靠后。該類型的城市應盡早鼓勵技術創新產業升級，促進產業向高級化、輕型化以及生態化方向發展，同時提高資源利用效率、清潔效率以及末端治理效率^［38］。此外，還應提倡資源節約利用，把節約利用資源作為發展轉型的突破口，落實節能減排的政策，實現資源可持續利用。

3 結論

為了探討山東省城鎮化水平與資源環境承載力協調發展程度，本文中利用全局熵值法與耦合協調度模型，分析了2008—2018年間山東省17個城市的城鎮化水平與資源環境承載力變化趨勢，以及兩者之間協調發展的時空分異規律，得出如下結論：

1）研究期內山東省城鎮化水平經歷了快速發展的過程，從2008年的0.327提高到2018年的0.564，空間上呈現東強西弱的局勢。受地理優勢、政策傾斜的影響，青島、濟南市的中心城市作用逐漸突顯，城鎮化水平明顯優于周邊城市。研究期內山東省整體資源環境承載力從0.536增加到0.557，變化幅度相對較小，保持在中承載狀態。

2）2008—2018年山東省城鎮化水平與資源環境承載力協調度整體呈增大趨勢，其中東營、威海、青島市的協調度排名始終靠前，菏澤市的排名最后。從空間分布來看，協調度區域差異明顯，東部地區的協調度整體優于西部地區的，城鎮化水平較高地區資源環境承載力水平相對也較高，因此促進產業轉型、保護自然資源是推動城鎮化水平與資源環境承載力協調發展的內在因素。

3）依據不同城市城鎮化水平與資源環境承載力協調狀況，可將山東省的城市分為高城鎮化水平-中承載力-中協調度城市、中城鎮化水平-中承載力-中協調度城市和低城鎮化水平-中承載力-低協調度城市3種類型，不同類型的城市應根據自身發展狀況，制定針對性的發展策略。

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（責任編輯：于海琴）