重庆城市生态化水平评价方法及应用

潘真真，苏维词，1b，2，王建伟，郭晓娜



重庆城市生态化水平评价方法及应用

潘真真1a，苏维词1a，1b，2，王建伟3，郭晓娜1a

（1．重庆师范大学a．地理与旅游学院；b．重庆市三峡库区地表过程与环境遥感重点实验室，重庆400047；2．贵州科学院山地资源研究所，贵阳550001；3．中国地质大学生物地质与环境地质国家重点实验室，武汉430074）

以重庆市为例，从城市生态系统的5个能力支持子系统入手筛选出64个基础指标，利用相关性分析、变异系数分析进行第1次筛选保留44个指标，并运用主成分分析进行第2次筛选，最后保留41个核心指标构建重庆城市生态化水平评价指标体系。采用熵权法及相关公式计算2005—2012年重庆城市生态化发展度，利用灰色关联度分析法计算2005—2012年重庆城市生态化协调度，最后求出重庆城市生态化指数，并划分为第Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ共5个等级。结果显示：重庆城市生态化水平整体上呈逐步上升改善的趋势，个别年份有些波动，但与实际情况基本相符，2005年重庆城市生态化指数为0．36，属于第Ⅲ级，生态化水平一般，2012年上升到0．73，属于第Ⅱ级，生态化水平较高，但距离第Ⅰ级还需要一个长期的过程，面临着结构性、整体性挑战。

城市生态化水平；评价指标体系；城市生态化发展度；城市生态化协调度；城市生态化指数；重庆

doi：10．11988/ckyyb．20150364

1　城市生态化内涵

自1971年联合国教科文组织发起的人与生物圈（MAB）计划中明确提出生态城市的概念后，城市生态化的研究日益受到重视［1］，城市生态化的内涵也在不断充实和完善。尤其是随着可持续发展观的提出，城市生态化水平的评价融入了更多的社会、管理调节、基础设施等方面的内容，体现了较为广泛的生态化内涵［2］。

目前国内外学者对于城市生态化还没有明确的定义，但其核心内容主要为：城市生态化即指的是城市生态系统的生态化，是实现城市社会-经济-自然复合生态系统整体协调而达到一种稳定有序状态的演化过程［3］。这里的“生态化”已不再是单纯生物学的含义，而是系统的、整体的概念，强调社会、经济、自然的协调发展和整体优化，即实现人与自然共同演进、和谐发展、共生共荣，它是城市可持续发展模式［4］。它与城市生态系统健康、城市健康不同，城市生态系统健康是指城市满足人类社会合理要求的能力和生态系统本身自我维持与更新的能力［5］；城市健康强调的是城市生态系统、社会系统、经济系统的健康、协调、可持续发展，是一种全新的城市发展模式［6］。而城市生态化是城市发展的一种趋势，或者说是生态城市的动态表述，是以生态城市为目标的城市建设和发展过程。一个符合生态规律的生态城市应该具有结构合理、功能高效、关系协调的城市生态系统，具备较高的城市生态化水平［7］。

重庆市属于典型的内陆“山水型”城市，具有大城市、大农村、大山区、大库区交互作用的特点和独特脆弱的生态环境系统。重庆市生态系统的影响因子及其作用机理，其演变的过程、状态、途径及其影响效应都区别于其他地区城市生态系统的运行状况，人类活动与生态环境的相互作用，产生了一系列严峻的生态环境问题，如生态系统的稳定性和抗干扰能力降低、生态系统的生态服务功能弱化、都市圈人居环境质量较差、生态景观破碎化现象加剧等，这些问题已开始影响到重庆城市生态安全和社会经济的可持续发展［8］。因此，加强对重庆城市生态化水平的研究，建立一套体现地域特色的城市生态化水平评价体系与方法对重庆建设生态城市、促进城市可持续发展具有重要的现实意义［8］。

2　评价指标体系的建立

2．1评价指标体系的建立

目前国外学者对城市生态环境评价指标体系的研究较多，但基本上都以可持续发展为基础［9］。国内关于城市生态化的评价指标体系大体分为2类：一类是应用较为广泛的从社会、经济、自然3个子系统考虑而建立的指标体系与评价方法［10-11］；另一类是从城市生态系统的结构、功能、协调度3方面分析出发构建的的指标体系与评价方法［12］。但现有研究存在以下问题：一是指标体系数量多但不均衡，动态指标较少，没有系统整体的视角［13］；二是指标体系和评价模型之间联系不够密切，评价模型不是由一套完整的指标体系去构建［9-11］。

本文基于城市生态化即城市自然-社会-经济复合系统的生态化，借鉴可持续发展能力结构理论［14］，遵循系统整体性、科学性、独立性和可操作性的原则，从促进城市生态化的资源发展、经济发展、环境缓冲、社会稳定、管理调节5个能力支持子系统方面构建城市生态化水平评价指标体系。各子系统初步选择的指标如下所述。

（1）资源发展子系统包括：自然资源（城市人均公共绿地面积、森林覆盖率、自然保护区覆盖率、绿化覆盖率）；资源配置（人均日生活用水量、城市人均拥有道路面积）；教育资源（万人在校大学生数、高等教育入学率、学龄儿童入学率、平均每个教师负担的学生数、图书出版数量）；基础设施（万人拥有公共车辆、人均基础设施投资额、万人拥有排水管道长度）；土地资源（人口密度、土地产出率）。

（2）经济发展子系统包括：经济水平（城镇居民人均可支配收入、GDP年增长率、人均GDP）；经济结构（第三产业占GDP比重、旅游产业增加值占GDP比重、高新技术产业比重）；经济潜力（全社会固定资产投资总额占GDP比重、外国直接投资占GDP比重、出口总额占GDP比重）；经济效益（固定资产产出率、单位GDP能耗、工业经济效益综合指数）。

（3）环境缓冲子系统包括：固体废弃物（垃圾产生量、工业固体废弃物综合利用率、工业固体废弃物处置量）；水环境（工业废水排放达标率、污水处理率、饮用水水质达标率）；大气环境（环境空气质量优良率、主城区NO2年日平均值、酸雨频率、主城区SO2年日平均值）；噪声污染（区域环境噪声指标、交通环境噪声指标）。

（4）社会稳定子系统包括：健康保障（万人拥有病床数、万人拥有医生数量、平均期望寿命）；生活质量（城镇居民家庭恩格尔系数、居民消费价格指数、市区人居住房面积）；城市化水平（非农业人口比例、城镇化率）；社会公平（城镇登记失业率、城镇基本养老保险覆盖率、城乡居民人均收入比）；社会治安（交通事故发生数、刑事案件立案数）。

（5）管理调节子系统包括：科技创新（科技经费支出占地方财政支出的比重、技术市场成交额、专利申请授权量、万人拥有科技人员数量）；信息化水平（互联网用户普及率、本地信息交互流量）；环境管理（环境保护投资占GDP比重、三废综合利用产品产值、年度环境要素检测数据）；政府财力（地方财政支出占GDP的比重）；公众参与（环境问题来电来访总次数）。

2．2数据来源及处理

本文的数据主要从2005—2013年《重庆统计年鉴》中整理获得，部分数据来源于2005—2013年《中国统计年鉴》，个别指标通过计算间接获得。

为了消除量纲的差别，本文采用极差规格化方法对原始数据进行标准化处理，当评价指标为正向指标时，其公式为Bij=（Xij-min Xij）/（max Xij-min Xij）；当评价指标为负向指标时，其公式为Bij=（max Xij-Xij）/ （max Xij-min Xij）。

式中为年数为评价指标个数；Bij为第i年第j项评价指标标准化值；Xij为评价指标初始值；maxXij和minXij分别为第j项评价指标的最大值和最小值。继而对评价指标体系进行筛选。

2．3评价指标体系的筛选

为减少指标的重复性，运用SPSS软件对有关指标数据进行相关性分析和变异系数分析，筛选出CV较小且相关系数＞0．8的指标体系。结果如下：①资源承载子系统：将X2，X3，X9，X10，X11，X15等6个指标剔除；②经济发展子系统：剔除X20，X24，X28等3个指标；③环境缓冲子系统：剔除X29，X34，X40等3个个指标；④社会稳定子系统：剔除城镇化率X44，X48，X49，X51，X53等5个指标；⑤管理调节子系统：剔除X56，X61，X63等3个指标。

继续利用主成分分析法进行指标体系的第2次筛选。得出前3个主成分累计贡献率达到88．4%（图1），再进行极大方差正交旋转，根据得出的旋转成分矩阵将数据相对分散的X25，X47，X56等指标予以剔除，最后保留的41个指标构成了重庆城市生态化水平评价指标体系（见表1）。

3　研究区概况及评价方法

3．1研究区概况

主要是用来表现城市生态系统整体量上的发展程度［7］。该计算利用熵权法取得权重，即熵权法能客观计算指标权重，较为准确地反映城市生态化水平评价指标所含的信息量，再求出各子系统综合评分的算术平均值即城市生态化发展度。其步骤如下所述。

图1　主成分指标特征值及方差解释比例Fig．1　Eigenvalue and variance explained rate ofprincipal component index

（2）计算第j项指标的信息效用值dj=1-Hj。

（3）求第j项评价指标的权重

表1　重庆城市生态化水平评价指标体系参照标准值序列Table 1　Standard values of ecologization evaluation indexes of Chongqing

（5）计算各子系统综合评分的算术平均值。城市生态化发展度UED=

j1，最后得出2005— 2012年重庆城市生态化发展度（UED）数值变化（图2）。3．2城市生态化协调度（UEH）

图2　重庆城市生态化发展度及各子系统发展趋势Fig．2　Urban ecological development of Chongqing anddevelopment tendency of each subsystem

主要用来表现城市生态系统在发展过程中内部要素之间关联有序的程度［7］。协调度的计算主要采用灰色关联度分析法得出。首先，确定各子系统指标的参考标准值序列（如表1）；其次，计算关联系数，

其中：ρ为分辨系数，一般在0～1之间，通常取0．5；ξi（k ）表示第k个的关联系数，miin（Δi（min））=为理想对象的第k个指标值；xi（k）为第i个对象的第k个指标值。最后，根据关联系数求得关联度U，其中：γi为关联度；ξi（k）为第k个关联系数；N为变量层指标个数，UNH越接近于1，说明协调性越高，反之则越低。经灰色关联分析计算得出重庆2005—2012年城市生态化协调度结果（图3）。

图3　重庆城市生态化协调度计算结果Fig．3　Calculation results of urban ecological harmony of Chongqing

3．3城市生态化指数（UEI）

可以将城市生态化指数定义为城市生态发展度（UED）和城市生态化协调度（UEH）的线性组合，计算公式为：UEI=αUEH+（1-α）UED，其中α为偏重系数，0＜α＜1，可根据城市生态系统的发展阶段特征设定［7］。城市生态化评价指数值越高，说明生态化水平越高，反之则越低。根据对 UEH和UED的计算，我们可得出2005—2012年重庆城市生态化指数变化趋势（图4）。

图4　重庆城市生态化评价指标变化趋势Fig．4　Change tendency of urban ecological evaluation indexes of Chongqing

4　结果与分析

根据上述计算结果，通过对照城市生态化水平分析标准，借鉴国内外学者对生态化指数分级标的观点，我们将重庆城市生态化水平分为5级标准，评价标准及结果见表2。

（1）2005—2012年重庆城市生态化水平整体上呈持续上升的趋势。从图4、表2可知，重庆生态化建设逐步完善，研究期间城市生态化指数年均增长率为10．8%，2005年生态化指数为0．36，2012年增加到0．73，8年增加了102%，增幅较大。

（2）研究期间城市生态化水平起伏波动，变化速率不一。结合图4可知2005—2007年生态化指数快速提高，起伏较大，属于第Ⅲ级，生态化水平一般，城市生态化指数由2005年的0．36上升到2007年的0．45，主要得益于期间重庆抓住西部大开发，三峡工程建设的契机以及落实重庆“十一五规划”纲要，使得发展度和协调度大幅度上升［15］。尤其是2007年重庆开展环境整治治理“三大”工程也取得显著成效，进一步提高了城市生态化的发展度和协调度。但2008年之后城市生态化指数增长缓慢，起伏不大［16］。虽发展度有较大的提高，2008年为0．43，2009年上升到0．51，但协调度却骤降，由2008年的0．78下降到2009年0．66，主要是因为受到次贷危机的影响，使得经济下滑，同时三峡的生态问题，渝东南地区的发展问题，农民工就业问题等一系列问题，加剧了重庆城市内部生态系统的不协调，发展度和协调度的整合使得2008年成为生态化水平的一个关键变化点［15］。

（3）面临着达到第Ⅰ级的整体性、结构性挑战。2008—2012年重庆城市生态化水平属于第Ⅱ级，生态化水平较高。2009年之后，生态化指数有呈稳步上升的趋势，但2009—2012年增幅仅为18．7%。2012年生态化指数达到0．73，属于第Ⅱ级，生态化水平较高，发展度为0．64，协调度为0．82，表现了重庆政府加强宏观调控，加强城市管理建设和改善环境，使得生态化协调度和发展度进一步平稳上升。虽2012年生态化水平已经达到较高的程度，但2009—2012年间生态指数增幅小，发展缓慢，距离第Ⅰ级还需要一个长期的过程，面临着整体性、结构性挑战。

5　结论与讨论

本研究基于城市生态化的内涵，借鉴可持续发展能力结构理论，从促进城市生态化的5个能力支持子系统方面构建市生态化水平评价指标体系；利用独立性分析和主成分分析等方法动态筛选指标体系，使得所选指标更具备可行性；经计算得出重庆2005—2012年城市生态化发展度、协调度以及城市生态化指数，研究结果显示：重庆城市生态化水平整体上呈逐步上升改善的趋势，并在2012年生态化指数达到0．73，属于第Ⅱ级，生态化水平较高，评价结果与重庆城市生态化水平的实际情况基本相吻合，在一定程度上说明该研究所构成的城市生态化水平评价模型是有效的。

（1）本研究所构建的指标体系不具有宏观性和普适性，是根据重庆城市的地域特色和应用要求而建立。

（2）由于数据的不可获取性，还有许多因子并没有考虑，如：水库达标库容占实测总库容的比例，达标湖泊容量占实测总容量的比例等，现有的数据资料大部分以统计年鉴为基础，一部分为统计部门，地方政府部门已统计和应用的指标，但在评价过程中这些指标往往无法完全满足指标体系的要求，希望随着人们对城市生态系统认识的不断深入，城市生态化水平指标体系会不断的完善和改进。

（3）研究年限仅为8 a，跨越时间不够长，因此重庆城市生态化水平的未来研究还存在很大的发展空间，而且2009—2012年重庆城市生态化水平增幅较小，发展缓慢，距离第Ⅰ级还需要一个长期的过程。

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（编辑：王慰）

Method of Assessing Urban Ecologization Level of Chongqing City and Application

PAN Zhen-zhen1，SU Wei-ci1，2，3，WANG Jian-wei4，GUO Xiao-na1
（1．Geography and Tourism College，Chongqing Normal University，Chongqing400047，China；2．Key Laboratory of Earth Surface Processes and Environmental Remote Sensing in Three Gorges Reservoir Region，Chongqing Normal University，Chongqing400047，China；3．Institute of Mountain Resources of Guizhou Academy of Sciences，Guiyang550001，China；4．State Key Laboratory of Biogeology and Environmental Geology，China University of Geosciences，Wuhan430074，China）

In this research，an assessment indicators system for urban ecologization level of Chongqing was established．This system consists of 41 core indicators which were selected from 44 indicators by principal component analysis．The 44 indicators were chosen from 64 basic indicators from the five supporting sub-systems of urban ecosystem based on correlation analysis and coefficient of variation analysis．Furthermore，the degree of Chongqing urban ecologization development from 2005 to 2012 was calculated by using the entropy weight method and relevant formula，and the degree of Chongqing urban ecologization harmony from 2005 to 2012 was calculated using gray correlation analysis method．Finally the urban ecologization index was obtained and classified into five levels．Results show that the urban ecologization level of Chongqing was improved step-by-step，with some fluctuations in certain years，which was overall consistent with the actual situation．In 2005 the value of urban ecologization index was 0．36（levelⅢ），but rose to 0．73（levelⅡ）in 2012．However，long-term endeavor is required to go up to level I，and its further development is facing double challenges both from integrality and structure．

urban ecologization level；evaluation index system；urban ecological development；urban ecological harmony；urban ecological index；Chongqing

X820．2

A

1001-5485（2016）07-0034-05

2015-04-29；

2015-05-30

国家自然科学基金项目（41261038）

潘真真（1990-），女，河南漯河人，硕士研究生，研究方向为区域发展与城乡规划，（电话）13310204428（电子信箱）746299901@qq．com。

苏维词（1965-），男，湖南绥宁人，研究员，博士，主要从事生态环境与可持续发展研究，（电话）13078587147（电子信箱）suweici@sina．com。