基于模糊物元的淮河流域城市化与生态环境系统的耦合协调测度

基于2010年淮河流域35个地级市城市化和生态环境指标数据,运用模糊物元分析模型建立城市化-生态环境系统指标体系,采用熵值法确定指标权重,构造改进的城市化与生态环境耦合协调度函数,测度淮河流域城市化与生态环境系统交互耦合的协调程度.结果表明:2010年,淮河流域城市化子系统的发展水平低于生态环境子系统,两者综合协调指数值为0.186,两类响应指标之间存在一定差距.城市化与生态环境耦合度的平均值为0.475,流域城市化-生态环境系统处于颉颃阶段.不同城市的城市化发展子系统之间存在较大差异,而生态环境子系统现状发展水平之间差异相对较小.城市化与生态环境协调度的平均值为0.706,表明淮河流域正处于高度协调耦合阶段,城市化与生态环境建设的整体“功效”与“协同”效应较高.     

贵阳市城市化与生态环境耦合研究

随着中国西部地区城市化的快速推进, 生态脆弱城市的环境问题日益引起国内学者的重视。通过构建贵阳市城市化与生态环境指标体系, 以综合指数评价模型为基础分析贵阳市城市化与生态环境发展趋势, 并利用协调发展度模型揭示贵阳市城市化与生态环境耦合协调的演化轨迹。结果表明, 贵阳市城市化综合指数与生态环境综合指数总体上呈上升趋势, 两大系统的发展均依赖于各子系统的共同进步, 不同子系统与指标对综合评价体系具有不同的作用;协调度的演变明显表现为不同的两个阶段, 而协调发展度演变表现为线形的上升趋势, 由严重不协调阶段逐渐步入高级协调阶段。只有两大系统共同发展, 二者的耦合关系才会逐渐增强。     

城市群地区城市高质量发展与生态环境的交互协同作用——以成渝城市群为例

高质量发展与生态环境交互作用的研究是实现可持续发展和建设美丽中国的关键议题。选取成渝地区36个市县为研究单元，以2005年、2010年、2015年和2018年为主要研究时间节点。基于可持续发展和美丽中国理念构建成渝城市群高质量发展评价指标体系，借鉴压力-状态-响应模型构建生态环境质量评价指标体系，应用熵权法测度城市高质量发展水平和生态环境质量水平；运用耦合协调度模型测度二者的耦合协调关系；利用地理探测器和社会网络分析法分析各因子交互作用类型及强度。结果表明：（1）成渝城市群城市高质量发展与生态环境耦合度高，交互影响作用显著；耦合协调水平较低，以低水平耦合协调为主，呈现明显的双核心空间结构。（2）城镇化与生态环境两系统间的因子交互作用强于各系统内部因子交互作用，系统间的因子交互作用呈现显著的非线性增强，系统内因子以双因子增强为主，系统间存在较强交互协同效应，各子系统交互作用存在明显的"涌现现象"和"蝴蝶效应"。（3）生态环境系统在与城镇系统的交互作用中发挥主导作用，生态环境水平、生态环境压力为关键交互因子；资源禀赋、生态保护、资源消耗、环境水平、创新力量、文化传承等为主要子因子。研究深刻解析成渝城市群城镇化与生态环境的交互协同模式，以期为成渝城市群的高质量发展提供科学参考。     

干旱区城市化与生态环境交互耦合的规律性及其验证

在分析干旱区城市化与生态环境交互耦合关系的基础上,系统阐述了城市化与生态环境之间的交互耦合函数、耦合轨迹、耦合类型和耦合阶段,并以河西走廊为例,对干旱区城市化与生态环境交互耦合的规律进行了验证.在干旱区城市化与生态环境之间,既有相互胁迫的过程,也有相互促进的环节,它们之间是一种在交互胁迫中相互促进的动态耦合关系;这种耦合关系在其演化周期内呈现出双指数函数的变化规律,其耦合演化轨迹是一条双指数曲线;在城市化与生态环境的交互耦合过程中,可能会出现低级协调型、生态主导型、同步协调型、城市化滞后型、逐步磨合型、城市化超前型、生态脆弱型、低级磨合型和不可持续型等九种基本耦合类型,并经历低水平协调、拮抗、磨合、好转和高水平协调等5个耦合阶段.河西走廊各城市城市化与生态环境交互耦合的演进过程符合双指数函数的变化规律,其耦合轨迹均呈现出双指数曲线的变化形式;嘉峪关市属于逐步磨合型,目前处于好转阶段;金昌市属于城市化超前型,处于磨合阶段;酒泉市属于生态主导型,处于拮抗阶段;张掖市属于同步协调型,处于拮抗阶段;武威市属于生态脆弱型,处于拮抗阶段;玉门市属于低级磨合型,处于好转阶段;敦煌市属于生态脆弱型,处于拮抗阶段;河西走廊属于生态脆弱型,处于拮抗阶段.     

城市化对区域生态足迹的影响及其耦合关系

城市系统与区域生态系统间存在着复杂的相互影响,分析二者的交互耦合关系,可以客观地反映区域生态协调发展程度,为区域城市化发展提供科学依据。在修正城市生态足迹模型的基础上,计算了2000—2015年昆明市三维生态足迹动态,并建立了城市化综合评价指标体系,探讨生态足迹模型变化的驱动因子,构建城市化与生态耦合模型并测算其协调度。结果表明:过去15年间,昆明市土地利用类型的流转加剧、建设用地比例提升、经济增长和社会进步指标反映出城市化水平逐年提高;自然资源消耗增加和污染排放加剧使得人均生态足迹逐年上升。研究初期,人均生态承载力下降态势明显,后逐渐有所上升,生态赤字逐年减小,资源压力有所减轻。生态足迹广度基本不变、生态足迹深度先上升后下降、资源的利用效率逐年增加,其主要驱动因素在于社会层面的高质量城市化发展与经济产业结构调整。昆明市生态足迹与城市化耦合水平及协调度均呈逐年稳定上升,于2015年基本过渡到协调阶段;生态承载力与城市化耦合水平及协调度均呈波动上升态势,这与城市化负向作用逐渐积累、集中凸显相关。总体上,昆明市城市化进程中,需要提升城市化发展质量,管控城市扩张规模。     

长江中游城市群城市化与生态环境耦合协调分析及模拟预测

研究长江中游城市群的城市化与生态环境耦合协调的特征为城市群实现高质量发展提供理论参考。以长江中游城市群28 个城市为研究对象, 运用耦合协调模型定量分析2006-2017年城市化与生态环境耦合的时空演变规律, 同时运用LSTM深度学习模型预测2018-2022年城市化与生态环境耦合协调发展。“城市群-城市”的多重视角下, 长江中游城市群城市化与生态环境的耦合协调度呈现波动上升趋势。其中, 长沙、武汉、南昌3 个中心城市在城市群中具有带动性作用; 长江中游城市群城市化与生态环境耦合协调发展空间格局形成以武汉、长沙、南昌三个中心城市为核心的多中心空间结构。空间格局表现出空间异质性, 尚未形成一体化的耦合协调空间格局; 预测结果表明2018-2022年长江中游城市群城市化与生态环境耦合协调度整体有所提升, 但整体提升速度较慢; 大部分城市耦合协调度延续了增长的趋势, 升级为初级以上的协调发展等级。     

武陵山片区城镇化与生态环境耦合协调度时空分异——以六个中心城市为例

城镇化与生态环境之间是相互联系和促进的唇齿关系，其耦合协调程度对实现地区高质量发展和可持续发展具有重大影响。将物理学中的"耦合"概念引入城镇化与生态环境耦合协调研究中，建立了耦合协调度模型，并构建了城镇化与生态环境耦合协调度评价指标体系和耦合协调度基本类型划分体系，分析了2010-2018年武陵山片区六个中心城市城镇化与生态环境耦合协调度的时空分异。结果表明：（1）各中心城市的耦合协调基础较好，且呈现出良好的发展态势。（2）各中心城市的空间差异明显，2010年、2015年与2018年六个中心城市城镇化与生态环境耦合协调发展内部差异性较大，东部大于西部，怀化市"单核"特征明显。（3）武陵山片区城镇化与生态环境耦合协调度没有实现突破性、跨越式的提升，且城镇化滞后的问题较为明显，影响了两者实现高耦合协调度的进程。研究认为须要坚持以绿色为底色，以生态为引领，加快提升武陵山片区城镇化发展水平，走出一条绿色生态的城镇化高质量发展新路。     

珠三角地区科技创新与生态环境的耦合协调发展研究

探究科技创新与生态环境之间的耦合协调关系,是当前我国高质量发展过程中亟待解决的关键问题。通过探讨科技创新与生态环境的耦合协调机制,构建两者的综合评价指标体系,借助物理学耦合协调度模型定量测算2007-2018年珠三角地区科技创新与生态环境的耦合协调度,并对其时空演化特征进行探讨分析。结果表明:珠三角各市的科技创新综合指数与生态环境综合指数均呈现不断上升的趋势,且两者耦合度、耦合协调度也呈现出由低水平向高水平的演进特征。在空间分布上,珠三角地区科技创新与生态环境的耦合协调度呈现出以珠江入海口城市"广深佛莞"为中心,向两侧递减的空间格局。在作用类型上,珠三角多数城市在2007年的科技创新能力起到明显地滞后作用,但随着时间的推移,城市创新能力不断增强,与生态环境之间达到基本协调,甚至高级协调水平;而肇庆市发展相对缓慢,仍处于"基本失调-科技创新受阻型"。以区域高质量发展为引领,通过加大创新要素投入、控制污染物排放、合理布局生态用地等方法提高生态创新,有助于未来珠三角实现科技创新与生态环境协调可持续发展。     

俄罗斯东部城镇化与生态环境协调发展的时空演变特征

以俄罗斯东部地区为对象，结合PES和PSR模型分别构建其城镇化和生态环境的评价指标体系，结合熵值赋权、变异系数赋权的综合确权法测算城镇化和生态环境的发展水平，利用耦合协调度模型探讨二者协调发展程度，划分其阶段类型。研究表明：2005-2018年，（1）俄东部城镇化发展水平呈上升趋势，经济城镇化的贡献份额最大；生态环境发展水平呈小幅下降态势，生态环境压力的影响作用最大；二者的耦合协调度呈增长趋势，但整体处于基本不协调阶段，其内部由城镇化滞后转变为系统均衡发展。（2）西伯利亚联邦区的城镇化发展水平高于远东联邦区，二联邦区生态环境发展水平差距较小，西伯利亚区协调发展程度略强于远东区；西伯利亚区内部由城镇化滞后→系统均衡发展，远东区内部始终为城镇化滞后。多数联邦主体处于基本不协调阶段、高级协调的数量最少。（3）空间上，城镇化、生态环境、二者协调发展度均呈"西高东低"的格局特征，核心高值区分布在新西伯利亚州-阿尔泰边疆区-克麦罗沃州-克拉斯诺亚尔斯克边疆区-伊尔库茨克州的串联区，边缘低值区位于阿尔泰共和国和楚科奇自治区。最后探讨了促进俄东部城镇化和生态环境协调发展的具体对策。     

城市化与生态环境协调发展的动态耦合模型及其在干旱区的应用

在分析城市化进程与生态环境状况之间交互胁迫、动态演进关系的基础上,借助于系统科学理论建立了城市化与生态环境协调发展的动态耦合模型。认为整个城市化过程就是城市化的各个层面与生态环境的综合协调、交互胁迫的耦合发展过程。在这一过程中,城市化与生态环境协调发展系统的演化周期将经历低级协调共生、协调发展、极限发展和螺旋式上升4个阶段,城市化与生态环境协调发展耦合过程的实质,就是系统各要素相互作用、相互制约,由低级协调共生向高级协调发展的螺旋式上升的过程。以河西走廊为例,对干旱区城市化与生态环境协调发展的动态耦合规律进行了实证分析,认为1985~2003年间,河西走廊城市化水平不断提高,生态环境状况曲折下降,生态环境对城市化的响应较为明显,但相对于城市化进程,生态环境的响应又有一定的滞后性。目前河西走廊处于城市化与生态环境的协调发展阶段,然而协调耦合度的增长很快,整个协调发展系统即将进入极限发展阶段,生态环境危机正在进入潜伏期。基于动态耦合模型所建立的协调耦合度,能够较好地反映城市化与生态环境的交互胁迫、动态耦合的演变情况。根据河西走廊耦合度的变化可知,在城市化发展的初期,往往是需要一定的生态破坏为代价的,然而随着城市化的发展,生态环境必将随城市化而好转。因此,正确认识城市化与生态环境交互胁迫的动态耦合规律,采取适当的城市化发展模式,对于促进河西走廊城市化与生态环境的协调发展具有重大意义。     

山东半岛城市群城镇化与生态环境耦合协调发展的时空格局

城镇化与生态环境耦合协调发展研究,是目前国际研究的热点与前沿领域。以山东半岛城市群为研究对象,建立城镇化系统和生态环境系统指标体系,运用耦合协调度模型定量分析山东半岛城市群2000—2016年城镇化与生态环境耦合协调发展时空格局。结果表明:(1)2000—2016年城镇化水平不断提高,多年平均值表现为空间城镇化人口城镇化经济城镇化社会城镇化,生态环境水平呈现出波动中上升的趋势,生态压力子系统曲线下降,生态状态和生态保护子系统曲线不断上升,生态环境总体有了一定的改善和提高;(2)2000—2016年耦合协调度逐渐增强,依次经历了严重不协调、基本不协调、基本协调、中度协调、高级协调5个阶段,实现了从极度不协调向优质协调的转变,子系统耦合协调特征从严重不协调-城镇化滞后型向高级协调-生态环境滞后型演变;(3)17地市城镇化以中等水平城镇化区为主要类型,高水平城镇化区集中在济南、青岛"双核"地区和北部的东营,较低水平城镇化区范围逐渐缩小,低水平城镇化区消失;生态环境优质区主要集中在东部沿海城市带威海、青岛、烟台、日照和中部泰安,生态环境中等区从胶济城市带轴线向南北扩散,生态环境较低区主要集中在菏泽、聊城、滨州,生态环境恶劣区不存在;(4)2000—2016年城市耦合协调度不断提高,空间差异明显,呈现出由沿海城市带、济南都市圈核心城市向西南地区逐渐降低的空间分布趋势,子系统耦合协调特征由城镇化滞后型向同步型、生态环境滞后型开始转化,发达城市的集聚作用明显,落后地区的城镇化问题和生态环境问题比较严重。     

Examining the relationship between urbanization and the eco-environment using a coupling analysis: Case study of Shanghai,China

As a key issue in China’s urban development, urbanization creates increasing pressure on the environment. Thus, a better understanding of the relationship between urbanization and the eco-environment is necessary for Chinese policy makers to realize sustainable urbanization development. Making reference to physical coupling models, we developed a coupling coordination degree model in order to examine the relationship between urbanization and the eco-environment in Shanghai, using data from 1980 to 2013. The comprehensive level of Shanghai’s urbanization process during the study period was estimated using an index composed of four primary indicators, namely: demographic urbanization, spatial urbanization, social urbanization, and economic urbanization. We also developed an index system for the eco-environment, which was based on four primary indicators: the environmental level, eco-environmental endowment, eco-environmental pressure and eco-environment response. The entropy method was subsequently employed in order to identify the contribution made by each indicator to the compound system during the study period. The results show that: (1) economic urbanization and eco-environmental response made the greatest contributions to the urbanization subsystem and the eco-environmental subsystem, respectively—these are thus the key factors to consider in policy decisions aiming to adjust the coupling coordination degree between the two subsystems; (2) the two parameters α-urbanization and β-eco-environment were found to have minimal effect on the coupling coordination system; (3) the coupling coordination between urbanization and the eco-environment produced an S-shaped curve, and both subsystems were found to have evolved from seriously unbalanced development at the start of the study period into superiorly balanced development at the close of the study period. The results of this study hold important implications for efforts to achieve the coordinated development of both urbanization and the eco-environment.     

吉林省城镇化与生态环境协调发展的时空演变特征

构建城镇化与生态环境评价体系,评价2000—2012年吉林省城镇化和生态环境综合发展水平及两者耦合协调度.结果表明: 研究期间,吉林省城镇化综合水平呈持续增长态势,其中,经济城镇化贡献份额最大;生态环境综合水平呈波动上升趋势,国家实施振兴东北战略以来生态环境状态、响应、压力都增长较快;耦合协调度呈持续增长趋势,从基本不协调发展为高级协调,由城镇化滞后型转化为生态环境滞后型.中部地区城镇化水平较高,东西部地区生态环境水平高于中部地区,长春市城镇化与生态环境耦合协调度最高,白山市最低;2000—2012年,长吉地区耦合协调度在全省一直处于领先水平,但生态环境滞后水平越来越严重,四平、辽源、松原3市和延边朝鲜族自治州的耦合协调度呈上升趋势,白城市呈现下降趋势.     

成渝城市群城镇化与生态环境耦合协调及交互影响

以成都-重庆(简称成渝)城市群为研究对象,从经济、社会、生态和城乡协调4个子系统构建城镇化综合评价指标体系,将生态环境承载力和生态弹性结合构建生态环境综合评价指标体系,应用耦合协调度模型测度2005—2018年成渝城市群各地级市城镇化与生态环境的耦合协调度,借助GIS空间分析法、象限分析法和Tapio模型,分析成渝城市群各地级市城镇化与生态环境交互作用的类型、演化路径及其解耦路径。结果表明: 研究期间,成渝城市群的城镇化质量呈现波动上升趋势,以成都、重庆为高值区呈“双核”向四周辐射;生态环境质量缓慢提升,呈四周高、中部低,开口向北的“U”型空间格局。城镇化系统和生态环境系统耦合协调水平较高,总体呈上升的趋势,协调类型由以濒临失调和勉强协调为主逐渐向以中度协调为主演变,呈现中部低、东西高的空间格局。城镇化与生态环境交互作用的演化路径呈现稳定型和变化型2个大类。稳定型包括5个亚类20个城市,成都、德阳、绵阳等城市始终是良好协调型;变化型包括9个亚类16个城市,重庆主城区、铜梁等多数城市的协调度提升,呈“上升式”发展;合川、自贡等少数城市呈“下沉式”发展。生态环境增长率和城镇化增长率均为正,城镇化与生态环境的解耦路径以弱脱钩和扩张连接为主。     

福建省生态环境与高质量发展耦合关系及驱动机制

研究生态环境与高质量发展耦合关系时空演变及驱动机制，对实现可持续发展、构建生态文明体系和建设美丽中国具有重要意义。综合构建了生态环境-高质量发展指标体系，运用耦合协调度模型、空间马尔科夫链和BP神经网络-地理加权回归组合模型，系统探讨2005-2020年福建省生态环境与高质量发展耦合关系的时空演变及驱动机制。结果表明：（1）研究期间，福建省生态环境指数整体稳定，而高质量发展指数呈现先降低后上升的变化趋势，二者在空间上的组合关系整体呈现错位特征。（2）福建省县域生态环境与高质量发展指标之间的耦合关系呈先降低后上升的趋势，且呈现明显的空间异质性。（3）协调发展和绿色发展是驱动生态环境质量提高的关键因素，其影响程度呈"圈层式"空间分布特征。     

黄河三角洲区域生态经济系统动态耦合过程及趋势

黄河三角洲地区正处于快速开发建设时期,资源丰富,但生态环境脆弱,区域生态经济耦合状况影响着区域可持续发展的态势。借鉴一般系统论的思想,构建了区域生态经济系统耦合过程模型,定量分析了黄河三角洲区域生态经济系统的耦合过程与演进趋势。结果表明:1990年以来黄河三角洲区域生态系统综合指数与经济系统综合指数均呈上升趋势,区域资源供给和生态环境调节能力逐渐提高,经济生产能力和社会消费水平不断提升;黄河三角洲区域生态系统与经济系统总体上处于互动协调发展状态,1990—2007年区域生态经济系统耦合度指数先增加后减少,耦合过程经历了由相悖发展到良性耦合的过程;按照区域生态经济系统耦合趋势外推,2019年将接近最佳耦合点45°;区域生态经济系统仍处于较低水平的良性耦合,区域生态经济发展的速度和质量有待进一步提升。应协同推进区域经济生态化和生态经济化建设,建立高效生态经济体系,努力实现区域生态资源资产化、价值化,提升区域生态经济系统耦合的状态水平。