江苏省1999-2012年城市化与生态环境协调发展性研究

朱阳光，杨洁，曹艳乐，徐城林，王天琛，田雨，徐洪泽

（苏州科技学院环境科学与工程学院，江苏苏州215009）

江苏省1999-2012年城市化与生态环境协调发展性研究

朱阳光，杨洁*，曹艳乐，徐城林，王天琛，田雨，徐洪泽

（苏州科技学院环境科学与工程学院，江苏苏州215009）

运用主成分分析、曲线回归和协调发展度模型方法，从人口、经济、社会、空间方面选取15个城市化指标，从生态环境压力、生态环境水平、生态环境建设方面选取13个生态环境指标，构建城市化与生态环境发展水平的评价指标体系，定量研究1999-2012年江苏省城市化与生态环境的协调发展性。结果表明，1999-2012年间，江苏省城市化与生态环境综合指数随时间变化而发生波动；只有在一定城市化水平下（综合指数大于0.200），城市化发展才会带动生态环境质量改善；而城市化与生态环境的协调发展性存在时间段上的差异，在1999-2004年处于失调状态，之后经济发展方式逐渐合理，协调发展指数大幅度上升，2010-2012年处于优质协调发展状态。

城市化；生态环境；协调发展度；江苏省

近年来，随着我国城市化进程的快速推进，城市生态环境问题日益凸显，并严重制约着城市发展的质量及未来趋势[1-2]。在城市化进程中，外来人口的大量涌入，城市空间规模的急剧扩张，多元经济的迅速增长，极大改善了城市人群的生活质量。然而资源短缺、人口过密、环境污染等“城市病”，严重制约着我国城市的可持续发展。城市化进程对生态环境产生一定的胁迫作用，而生态环境对城市发展又起到约束作用，城市化与生态环境之间存在胁迫与约束的耦合机制[3]。因此，为了更好地促进城市可持续发展，如何协调好城市化与生态环境之间的关系，并定量评价城市化与生态环境的协调性，值得深入探讨。

国内学者针对城市化与生态环境协调发展的问题，一直高度关注。秦钟等将模糊数学中的隶属度引入到协调度的计算中，对1996-2008年广东省城市化进程与生态环境的协调性进行分析[4]；卢虹虹等运用主成分分析和回归分析等方法，对上海市2000-2009年城市化与生态环境发展的协调度进行定量化分析[5]；马利邦等利用协调发展度模型，对甘肃省1990-2006年城市化与生态环境耦合演化的趋势进行量化分析[6]；崔利芳等利用主成分分析法，以及借助模糊数学中的隶属函数，对青岛市城市化与生态环境发展协调性进行定量评价[7]。目前城市化与生态环境协调发展的研究，已经进入全面系统地分析城市经济、社会各方面的发展阶段，并针对不同区域、尺度范围开展工作。

城市化与生态环境的相互耦合中，存在不同时间阶段上的差异。以往对城市化与生态环境综合水平、相互影响关系以及协调发展性进行长时间段的研究较少，为了弥补这一不足，笔者通过构建城市化与生态环境发展水平的评价指标体系，运用主成分分析法分析1999-2012年间江苏省城市化与生态环境综合指数的动态变化；进而应用曲线回归拟合城市化与生态环境质量综合水平之间差距随时间动态变化的影响关系，以便更清晰地反映城市化对生态环境质量的影响程度；最后利用协调发展度模型方法，对江苏省1999-2012年城市化进程与生态环境协调发展性进行定量研究，以揭示江苏省城市化与生态环境相互协调的历史动态变化和趋势，为江苏省及其他城市协调发展研究提供借鉴。

1　研究设计

1.1研究区域概况

江苏省是我国城市化率较高的地区，截止2012年底，江苏省人口城市化率达到63.0%，城市化水平较高，但同时也面临城市化与生态环境协调发展的难题。

1.2研究方法

1.2.1指标体系的构建

指标的正确选取是评价与分析城市化与生态环境状况的基础。根据指标选取的三大原则：典型性、科学性和可获得性[5，8]，结合江苏省的实际情况，确定从人口城市化、经济城市化、社会城市化、空间城市化这四个方面选取15个指标[9-10]，以综合反映城市化水平。城市生态环境是由生物、水、资源、空气和土地等五要素组成，指标体系构建主要围绕这五要素进行，文中以生态环境压力、生态环境水平和生态环境建设三方面选取13个指标[11]，来综合反映城市生态环境质量的发展水平及变化趋势（见表1）。

表1　江苏省城市化与生态环境水平指标体系

1.2.2数据来源

基于数据的可获得性及可测性，文中根据《江苏统计年鉴2000-2013》、《中国城市统计年鉴2000-2013》等进行数据提取，对无法直接获得的数据进行计算。

1.2.3数据处理

（1）指标的标准化处理。为了消除各种指标单位及量纲上的差异，采用级差法针对生态环境质量指标数据进行标准化处理，正向指标（对生态环境指标值呈正相关类型的指标，如城市建成区绿化覆盖率）的标准化公式如下

负向指标（对生态环境指标值呈负相关类型的指标，即该指标值增大，生态环境指标值就降低，如工业废水排放量）的标准化公式如下

（2）城市化进程与生态环境质量的综合水平计算。为了评估江苏省1999-2012年的城市化综合水平，需要对表征城市化进程指标因子取对数关系，构建城市化进程参数K[12]

式中：Ki为第i年的城市化进程参数；Yij为第i年第j项指标的原始值。

对于生态环境质量综合指标的计算，文中利用SPSS16.0软件中主成分分析，计算得到江苏省生态环境综合得分（见表2）。

表2　江苏省城市化进程参数与生态环境综合得分（1999-2012年）

（3）城市化与生态环境协调发展度的计算。对于系统耦合度和协调度的计算模型较多，采用廖重斌提出的经济与环境协调发展度模型[13]，对城市化与生态环境的协调发展性进行分析。模型应用如下

式中：f（x）为城市化综合指数；g（y）为生态环境综合指数；C为协调度，k为调节系数，k≥2，文中取k=2；T为城市化与生态环境的综合评价指数；α，β为待定权数，由于城市化发展与生态环境保护同等重要，故取α＝β= 0.5；D为协调发展度。

在计算协调度时，f（x）与g（y）有些值为0，计算出的协调发展度就为0，显然不合理，需要对数据进行转换。文中采用最大-最小规范法，将原数据列进行线性变换，映射到一个新的数据区间上，形成新的数据列[14]，公式为

其中，X′为规范法处理后的数据，表示原数据区间[0，1]反射到新数据区间[0.001，0.009]上的数据类型；X表示原数据，maxA和minA分别表示原数据列的最大值和最小值；new-maxA，new-minA分别表示新数据列的最大值和最小值。

为了运用协调发展度分类标准进行评价，将原数据列映射到区间[0.001，0.999]上，按照最大-最小规范法进行数据变换，得到江苏省城市化与生态环境的协调发展度（见表3）。

表3　江苏省城市化与生态环境协调发展度（1999-2012年）

（4）协调发展类型的判别。目前，城市化与生态环境发展协调度等级划分尚无统一的标准，采用均匀分布函数法分成10个等级，确定等级划分标准[6]（见表4）。

表4　城市化与生态环境协调发展度的等级划分

2　结果分析

1999-2012年间，江苏省经济总量增长、人民生活水平变化、城市化发展水平均有很大提升，同时城市化进程对生态环境的影响也十分显著。根据表3的计算结果，做出以下分析。

2.1城市化与生态环境综合水平分析

2.1.1综合指数分析

运用主成分分析法，通过对指标因子取对数法，运用最大-最小规范法进行数据转换，得到江苏省城市化综合指数f（x）和生态环境综合指数g（y）。由图1和表3知，1999-2012年间，江苏省城市化与生态环境综合指数随时间的变化而发生波动。初期城市化水平滞后于生态环境质量的发展，2001-2005年间，随着城市化水平的持续高速发展，引发的生态环境问题不断凸显，影响并制约着城市化的发展，导致城市化与生态环境质量之间的差距也越来越大，相互协调发展性较差，处于失调状态。2006年之后，城市化与生态环境质量之间差距逐渐缩小，协调发展性越来越好，尤其在2010-2012年间，城市化与生态环境发展已达到优质协调状态。

图1　1999-2012年间江苏省城市化与生态环境综合指数的动态变化

2.1.2曲线拟合

城市化与生态环境质量综合水平之间的差距随着时间变化而发生波动，而城市化进程影响着生态环境质量[15]。为了更清晰地反映城市化对生态环境质量的影响程度，采用曲线拟合进行相关关系模拟，具体模拟结果如图2和表5。可知，1999-2012年间，江苏省城市化发展与生态环境质量之间影响关系可拟合为

其中：y表征生态环境质量；x表征城市化水平。拟合程度为R2=0.927，Sig.<0.05，Cubic曲线拟合显著。

由图2知，在城市化综合指数低于0.200时，生态环境质量是逐渐下降的。在城市化综合指数高于0.200后，且随着城市化水平的不断发展，生态环境质量的改善速度大幅度增加，也说明2005-2011年间，江苏省城市化水平的大幅度提升之后，生态环境也有了很大改善。2011年之后，随着城市化水平增长速度缓慢，生态环境质量改善速度也趋于平缓。

图2　城市化与生态环境质量曲线拟合图

表5　模型摘要和参数估计

2.2城市化与生态环境协调发展度分析

由表3和图3知：江苏省城市化与生态环境协调发展度存在时间上的差异，其协调发展性演化趋势可以划分为3个阶段：

（1）1999-2004年失调阶段。这段时期整体协调发展性较差，处于失调状态，且存在不同阶段上较大差异的失调程度。2000年至2001年，协调发展度有了大幅度下滑。城市化水平缓慢增长，然而生态环境质量却明显降低。原因主要是工业废水、烟（粉）、固废“三废”排放量有了大幅度增加，而绿地面积却相应的减少。2001年至2002年，协调发展度有了一定提升，原因主要是工业“三废”排放量较去年降低，绿地面积也在增加。在2004年，协调发展度又有了些许降低，可能受到2003年SARS疫情的负面影响，减缓人口向城市集中和流动，影响城市化进程。

（2）2005-2009年较好协调阶段。这段时期江苏省整体协调发展性较好，城市化与生态环境质量有了大幅度提升。原因主要是江苏省经济的持续高速发展，人们生活水平不断提高，环保意识加强。工业“三废”排放量较过去有了很大程度降低，同时通过植树造林等活动，绿地植被面积增加，环境质量得到一定改善，整体协调发展性趋于良性轨道。

（3）2010-2012年优质协调阶段。这段时期江苏省整体协调性最好，协调发展度大于0.9，处于优质协调状态，城市化发展速度基本上与生态环境一致。江苏省近年来主要以“低碳经济”、“循环经济”等为原则，经济发展方式更为合理；同时政府加大污染治理力度，降低城市化对生态环境的压力。居民环保意识深入人心，构建宜居型生态城市已成为时代需求，城市化与生态环境协调发展已经上了新台阶。

图3　1999-2012年江苏省城市化与生态环境协调发展指数变化图

3　结论和讨论

3.1结论

1999-2012年间，江苏省城市化与生态环境综合指数随时间的变化而发生波动。整体程度上，城市化和生态环境水平均在不断提高，但城市化发展速度要快于生态环境，2010年之后两者发展速度基本一致。

城市化对生态环境质量的影响关系可以曲线拟合为y=0.241-1.079x+4.128x2-2.339x3，表明只有在一定的城市化水平下（综合指数大于0.200），城市化发展才会带动生态环境质量的改善。

1999-2012年间，江苏省城市化与生态环境协调发展性演化趋势可以分为失调、较好协调及优质协调3个阶段。1999-2004年，城市化与生态环境协调发展较差，之后经济发展方式逐渐合理，协调发展指数大幅度上升，2010-2012年处于优质协调发展状态。

3.2讨论

（1）通过对城市化与生态环境综合指数及其协调发展度的研究，江苏省在近年来城市化与生态环境综合水平不断提升，协调发展性在不断增强，说明随着江苏省经济发展不断深入改革，城市生态环境质量有了很大程度的改观，基本可以承受城市化快速发展带来的压力。

（2）江苏省在1999-2012年间城市化与生态环境的协调发展性存在时间上的差异，期间经历失调、较好协调及优质协调3个阶段。时代的发展以及居民环境保护意识的增强，要求江苏省在未来的城市发展规划中，吸取之前的教训，避免城市化的过快发展和生态环境质量的严重滞后，导致城市发展严重失调。江苏省在未来应该进一步转变经济发展方式，在基于“低碳经济”、“循环经济”等原则上，加大企业环境污染的惩治力度，降低城市化对生态环境的压力，力求城市化与生态环境发展更加协调。

[1]潘璐璐，廖柏寒.论城市化进程对生态环境的影响及其对策[J].中南林业科技大学学报（社会科学版），2011，5（2）：49-51.

[2]沈洪艳，宋存义，贾建和.城市化进程中的生态环境问题及生态城市建设[J].河北师范大学学报（自然科学版），2006，30（6）：726-730，736.

[3]黄金川，方创琳.城市化与生态环境交互耦合机制与规律性分析[J].地理研究，2003，22（2）：211-220.

[4]秦钟，章家恩，骆世明，等.1996-2008年广东省城市化进程与生态环境的协调性分析[J].生态科学，2012，31（1）：42-47.

[5]卢虹虹，王德耀.上海市2000-2009年城市化与生态环境发展协调性分析与评价[J].复旦学报（自然科学版），2012，51（3）：363-369.

[6]马利邦，牛叔文，李怡欣.甘肃省城市化与生态环境耦合的量化分析[J].城市发展研究，2010，17（5）：52-58.

[7]崔利芳，任学慧.青岛市城市化与生态环境发展协调性的定量评价[J].云南地理环境研究，2010，22（4）：77-81.

[8]宋建波，武春友.城市化与生态环境协调发展评价研——以长江三角洲城市群为例[J].中国软科学，2010（2）：78-87.

[9]宋超山，马俊杰，杨风，等.城市化与资源环境系统耦合研究——西安为例[J].干旱区资源与环境，2010，24（5）：85-90.

[10]赵安周，李英俊，卫海燕，等.西安市城市化与城市生态环境耦合协调发展研究[J].水土保持研究，2012，19（6）：152-156.

[11]李静，李雪铭，刘自强.基于城市化发展体系的城市生态环境评价与分析[J].中国人口·资源与环境，2009，19（1）：156-161.

[12]李雪铭，张春花，张馨，等.城市化与城市人居环境关系的定量研究——以大连市为例[J].中国人口·资源与环境，2004，14（1）：91-96.

[13]廖重斌.环境与经济协调发展的定量评判及其分类体系——以珠江三角洲城市群为例[J].广州环境科学，1996，11（1）：12-16.

[14]张晓天，刘养洁.山西省城市化与生态环境协调度分析[J].山西师范大学学报：自然科学版，2013，27（2）：80-85.

[15]师谦友，范化冬，张敏娜，等.西安城市化进程与人居环境协调发展研究[J].西北大学学报（自然科学版），2008，38（4）：673-679.

Research on the coordinated development of urbanization and ecological environment in Jiangsu Province(1999-2012)

ZHU Yangguang，YANG Jie，CAO Yanle，XU Chenglin，WANG Tianchen，TIAN Yu，XU Hongze
（School of Environmental Science and Engineering，SUST，Suzhou 215009，China）

Utilizing principal component analysis，curvilinear regression and coordinated development degree model，we investigated the coordinated development of urbanization and ecological environment in Jiangsu Province（1999-2012）.To establish the evaluation index system of urbanization and ecological environment development,we selected 15 indicators from the aspects of population,economy,society and space,and 13 indicators from the aspects of ecologic environment pressure,ecologic environment level and ecologic environment construction.The results show that（1）the comprehensive index of urbanization and ecological environment in Jiangsu Province was changing over the periods from 1999 to 2012；（2）the improvement of ecologic environment quality was driven by urbanization only under a certain level when the comprehensive index exceeds 0.200；（3）the coordinated development of urbanization and ecological environment showed discrepancy with time.It's on the status of disorder during the periods of 1999-2004.When the economic development gradually became reasonable,the coordinated development index jumped sharply and turned to the status of high quality during 2010-2012.

urbanization；ecological environment；degree of coordinated development；Jiangsu Province

X321

A

1672－0687（2016）01－0075－06

责任编辑：谢金春

2014－07－21

教育部人文社会科学研究规划基金资助项目（13YJAZH116）；苏州市科协软课题经费资助项目

朱阳光（1991-），男，安徽合肥人，硕士研究生，研究方向：环境规划与管理。*

杨洁（1972－），女，教授,博士，硕士生导师，E－mail：yjagnes@163.com。