珠三角城市经济与环境协调关系的时空演变

梅志雄， 李诗韵， 赵书芳， 陆军辉

(华南师范大学地理科学学院， 广州 510631)



珠三角城市经济与环境协调关系的时空演变

梅志雄*， 李诗韵， 赵书芳， 陆军辉

(华南师范大学地理科学学院， 广州 510631)

基于2000、2005和2010年一系列经济和环境指标数据,运用协调度模型和协调发展度模型及GIS技术,分析了2000—2010年珠三角地级城市经济与环境协调发展关系的时空演变． 结果表明：(1)珠三角整体经济与环境的协调度和协调发展度先有所降低后明显提升,在整个研究期内呈上升态势,即经济与环境协调状况和协调发展水平总体上得到改善;(2)各城市协调度值和协调发展度值有升有降、表现各异,但层次性分明． 近一半城市的经济与环境协调发展类型相对稳定,其他城市协调发展类型发生了一定的转化;(3)城市经济与环境协调发展水平总体上呈“核心-外围”结构,且城市间总体空间差异先有所扩大后明显缩小． 三大地带城市经济与环境协调发展水平的不均衡性明显,东部与中部差异逐步缩小,而西部与中、东部的差异先扩大后缩小．

协调度； 协调发展度； 时空演变； 珠三角

经济与环境协调发展是实现可持续发展的重要途径和基本要求[1]，经济与环境协调关系研究自20世纪50年代在西方发达国家开始后就方兴未艾． 60多年来,国外学术界采用了多种方法,从多个层面和视角对区域经济与环境的协调关系及其变化特征和影响因素等进行了研究[2-12]． 国内相关研究在20世纪70年代中后期才开始起步,在1995年召开的“全国资源环境与经济发展研讨会”上提出了“可持续发展的根本点是经济社会发展与资源环境相协调,其核心是生态与经济相协调”之后,国内对区域经济与环境协调关系的研究便大量涌现,且以实证分析居多． 国内相关实证研究成果在研究内容上主要表现为经济与环境系统的协调耦合关系定量评价[13-22]和模拟[23]、协调发展的动力机制[24]、协调发展区域差异[13-16,18,20-22,25-26]简单对比等方面;在研究尺度上,涉及到以某一地区为研究对象[17,19,23-24]进行整体协调分析以及对省域[15,18,26]、地级单元[13-14,16,20-21,25]、县域单元[22]进行协调发展的差异分析． 由于这些研究采取的评价指标和方法不尽相同,因而使分析结果难以进行比较． 但现有研究多侧重于区域经济与环境协调关系及其时间变化的探索，而对区域内部经济与环境协调关系的空间格局和分异特征的研究不足，对其空间结构演变规律研究较少．

经济发展与环境之间的矛盾已成为本世纪以来中国社会发展中最突出的问题[15]，作为中国改革开放的先行区和最具代表性与影响力的区域之一的珠三角地区当然也不例外． 改革开放特别是本世纪以来，珠三角地区经济快速发展，已成为中国经济发展的一个重要增长极． 截至2010年底，该区GDP占广东省总量的82%、占全国总量的10%，但土地面积仅占全省的30.4%和全国的0.57%，常住人口占全省近50%,城镇化率高达80%,该区已成为广东省乃至全国经济发展的重要动力． 随着社会经济的快速发展，珠三角地区资源环境问题日益突出，表现为自然资源的数量和质量下降、城市环境污染加剧、自然生态环境退化等[13,16,24]，极大地制约了区域可持续发展． 而协调发展已被公认为处理经济发展和环境保护之间关系的最佳选择，是实现可持续发展的必由之路[14,18]． 因此，研究珠三角地区经济与环境协调发展状况及其时空演变规律，对于实现该区经济增长与环境保护协调可持续发展具有重要的现实意义． 目前，也有一些珠三角地区经济与环境协调发展水平评价和协调关系的研究[13-14,16,21,24]，这些成果为本文提供了有益借鉴,但都对区域经济与环境协调发展的空间分异特征和空间格局演变规律的揭示不够深入．

为此,本文以珠三角9个地级城市为基本单元,基于2000、2005和2010年的一系列经济和环境指标数据,运用协调度模型和协调发展度模型并结合GIS(Geographical Information System)技术,对珠三角城市经济与环境协调发展水平进行评价,对其时空特征与演变规律进行分析,为实现珠三角地区经济与环境协调可持续发展及相关政策的制定等提供决策依据．

1 研究方法与数据

1.1 协调度模型

协调是指系统之间或系统内部要素之间配合得当、和谐一致、良性循环的关系[15,26]． 协调度是度量系统之间或系统内部要素之间协调状况好坏程度的定量指标，可将经济与环境协调度定义为[14,16]：

(1)

其中：C为协调度;k(k≥2)为调节系数,本文是评价经济与环境系统二者的协调关系,故取k=2；F(x)和G(y)分别为经济综合效益指数和环境综合效益指数，可通过若干反映经济特征和环境特征的指标进行综合评价得到．C取值范围为[0,1]，其值越大表示越协调，当达到最大值1时表示处于最佳协调状态；反之，则越不协调．

1.2 协调发展度模型

协调度虽能反映经济与环境系统相互协调的程度，但在某些情况下很难反映出两者的综合效益大小或综合发展水平的高低(如协调度相同的不同区域，各自的经济综合效益和环境综合效益可能存在较大差异)，因而不利于区域间比较[14,16,19]． 为此，引入能有效度量区域经济与环境协调发展水平高低的协调发展度指标,既考虑了经济与环境的协调状况(协调度大小)，又体现了经济系统与环境系统进行组合协调的数量程度，因而能综合反映经济与环境的整体协同效应[14,16]，其计算公式为：

(2)

其中：D为协调发展度；C为协调度；T为经济与环境效益(或发展水平)的综合评价指数，反映经济与环境的整体效益或水平；α、β为待定权数,参考相关研究[14,16,25]并根据研究区实际,本文认为经济与环境系统同等重要,故取α=β=0.5． 实际应用时，最好使F(x)和G(y)取值控制在[0,1]内，T取值范围也是[0,1]，从而可保证D值位于[0,1]，以便于协调发展类型分类体系及判别标准的建立． 参考相关研究[14,16]并结合实际，根据协调发展度D的大小将经济与环境协调发展状况分为8大类，再按F(x)与G(y)的对比关系将每大类又划分为3种基本类型(表1)．

表1 经济与环境协调发展的分类体系及其判别标准

1.3 数据来源及处理

本文所需数据资料主要包括反映经济特征的指标数据和反映环境特征的指标数据两类． 为此，参照相关研究[16,21,25]，遵循完备性、可比性、层次性、针对性和数据可获得性等原则，从经济实力(包括GDP、人均GDP、全社会固定资产投资、进出口总额指标)、经济结构(包括第二产业比重、第三产业比重指标)、经济活力(包括GDP增长率、第三产业增长率、社会消费品零售总额指标)和经济效率(包括工业经济效益综合指数、全员劳动生产率指标)等4个方面选取11个代表性指标建立城市经济综合效益评价指标体系，从环境污染状况(包括工业废气排放量、工业废水排放量、工业固体废物排放量指标)、环境治理状况(包括工业废水排放达标率、工业烟尘去除率、生活污水处理率、工业固体废弃物综合利用率指标)和生态环境质量(包括森林覆盖率、城镇人均公共绿地面积指标)等3个方面选取9个代表性指标建立城市环境综合效益评价指标体系，以最大可能反映经济系统和环境系统的功能和效益．

这些指标的原始数据来源于2001—2011年的《广东省统计年鉴》，2000—2010年《中国城市统计年鉴》， 2000、2005和2010年的《中国环境统计年鉴》及地方统计资料，个别缺失数据通过插补得到． 为了能有效反映各正向指标(越大越好)和负向指标(越小越好)的功效及消除数据的数量级和量纲的影响，采用极差标准化方法对各原始指标数据进行无量纲标准化处理．

2 实证分析

2.1 城市经济与环境协调度测算及分析

对原始指标数据标准化处理后，运用因子分析法计算各年各城市经济综合效益指数F(x)和环境综合效益指数G(y)． 为便于协调度模型和协调发展度模型的应用，对原始计算的F(x)和G(y)进行数据变换，得到全部位于区间[0,1]且原数据列的大小次序特征不变的F(x)和G(y)，再利用式(1)计算出各年各城市经济与环境的协调度C(表2)．

表2 各城市3个年份的经济与环境协调度

注：括号内的数字为各城市按C值的排名.

根据表2，研究期内珠三角地区城市经济与环境协调度呈如下变化特征：(1)从排名看，深圳市、东莞市、广州市基本位于前4名，属于第一层次，其中深圳市历年均位居第一，东莞市和广州市在第2名和第4名之间波动． 第二层次单元为珠海市、佛山市和中山市，其名次变动较大，其中珠海市从2000年的第3名跌落到2005年的第6名、2010年又升至第5名，佛山市从2000年的第5名跃升到2005年的第3名、2010年又跌至第6名，中山市从2000年的第8名一直上升到2010年的第3名． 第三层次单元是惠州市、江门市和肇庆市，除江门市2000年位于第6名外，这3个城市基本位于后3名. (2)从数值上看，第一层次的广州市、深圳市、东莞市的经济与环境协调度值历年都大于0.9，二者协调性都较高，尤其深圳市利用毗邻香港的优势而经济发展水平较高，同时由于其能耗和污染较小的高新技术产业和现代服务业快速发展，其环境质量相对也较好，即F(x)和G(y)值都相对较高，导致其经济环境协调水平较高． 第二层次城市的经济环境协调度值相对也较大，其经济发展水平和环境质量相对也较好，相比第三层次城市有一定的优势，但与第一层次城市有一定差距． 第三层次的惠州市、江门市和肇庆市的经济环境协调度值相对较低，但均呈先降后升趋势． 这3个城市历年的F(x)都小于G(y)，尤其肇庆市历年的F(x)都远小于G(y)，即经济发展远滞后于环境保护，导致其经济环境协调度值历年都最低，主要原因是肇庆市旅游和森林资源丰富而环境质量较好，但其经济发展缓慢，因此其经济与环境协调状况最差. (3)从珠三角整体看，9个地市经济环境协调度的平均值2000年为0.855 4、2005年为0.761 5、2010年为0.884 4，珠三角城市整体经济环境协调水平在2000—2005年有所降低而在2005—2010年又明显提升，可见其在整个研究期(2000—2010年)有一定改善．

2.2 城市经济与环境协调发展度测算及其时空演变分析

由于协调发展度综合了经济与环境协调度C及两者综合发展水平T，比协调度更稳定、适用范围更广,可用于不同空间单元之间、同一单元在不同时期经济与环境协调发展状况的定量评价和比较[14,16],因此用协调发展度指标来进行更深入分析． 由式(2)计算各年各城市经济与环境的协调发展度D,并根据表1的分类体系得到表3的结果．

2.2.1 协调发展度时间演变 由图1、表2和表3可知，2000—2010年珠三角城市经济与环境协调发展度及协调发展类型变化如下：

(1)从D值排名和协调发展大类看,深圳市、广州市、珠海市、佛山市的D值历年都大于0.7,均属于良好协调发展类． 其中深圳市历年D值均位居第一、经济与环境协调发展水平均最高；广州市2000年居第3位,之后跃升到第2位；珠海市从2000—2005年的第4位跌至2010年的第6位；佛山市从2000—2005年的第5位跃升到2010年的第3位． 东莞市和中山市在良好和中级协调发展类之间变化,其中东莞市2000年为良好协调发展类,2005年降为中级协调发展类,2010年又回到良好协调发展类；中山市2000年为中级协调发展类,而后提升为良好协调发展类． 惠州市历年均为中级协调发展类. 江门市和肇庆市始终位于后两位,其中江门市由2000年的中级协调发展类降为2005年的濒临失调衰退类,2010年又回到中级协调发展类；肇庆市由2000年的濒临失调衰退类降为2005年的轻度失调衰退类,2010年又提升为勉强协调发展类,其经济与环境协调发展水平历年均最差．

表3 各城市3个年份的经济与环境协调发展度及协调发展类型

注：括号内的数字为各城市按D值的排名.

图1 2000—2010年各城市协调发展度变化

Figure 1 Evolution of coordinated development degree of each city from 2000 to 2010

(2)从每大类划分的3种基本类型和D值变化看，深圳市历年均为经济环境同步型,各年其经济发展与环境质量水平都较高、二者基本保持同步发展,但其D值有逐步微幅下降趋势,因此深圳市在经济快速发展的同时应加大对环境改善的力度． 广州市除2005年为经济环境同步型外基本都为环境滞后型,虽然其D值逐步上升、F(x)和G(y)值也逐年提高,但各年的F(x)均大于G(y),说明其环境质量的改善滞后于经济发展速度． 珠海市除2000年为经济环境同步型外基本都为经济滞后型,其D值和F(x)值呈逐年下降趋势,因此旅游资源丰富、环境质量较好的珠海市应大力发展经济,使经济环境协同发展． 佛山市2000年为经济滞后型、2005年为经济环境同步型、2010年为环境滞后型,说明2000—2005年佛山市朝经济环境同步方向发展,但2005—2010年经济快速发展而环境质量下降(F(x)值大幅提升而G(y)值下降明显)． 东莞市2000年和2010年均为经济环境同步型、2005年为环境滞后型,2000—2005年以资源消耗性制造加工业为主导产业的东莞市的环境质量下降明显(G(y)值大幅下降),从而使协调发展度D值出现下降,但2005—2010年随着产业转型升级和环境保护力度加大,其环境质量明显改善(G(y)值明显提升),使得其D值提高及经济环境出现同步发展趋势． 惠州市、中山市、江门市和肇庆市历年均为经济滞后型，这4个城市的环境质量在珠三角地区都相对较好而经济发展水平都相对较低,其中肇庆市历年的经济发展水平均是珠三角地区最低的,其经济与环境发展在2000—2005年不协调、2010年才勉强协调,中山市2005年开始经济发展速度在这4个城市中最快、F(x)和G(y)的差值逐步缩小,因而其经济环境协调发展水平在这4个城市中最高．

(3)从珠三角整体看，9个地市2000、2005、2010年的协调发展度D的平均值分别为0.689、0.643、0.710，另外，2000、2005年分别有1、2个城市处于失调衰退状态，而2010年全部处于协调发展状态． 这说明珠三角城市整体经济环境协调发展水平虽在2000—2005年有所降低但在2005—2010年又明显提升，可见其在整个研究期(2000—2010年)内呈上升态势． 2.2.2 协调发展度空间演变 借鉴文献[16]的方法，将良好协调发展类及以上(D≥0.7)的城市归并为高水平协调发展层次、中级—勉强协调发展类(0.5≤D<0.7)归并为初步协调发展层次、濒临失调～严重失调衰退类(D<0.5)归并为失调衰退层次，从而对各年各城市经济环境协调发展度划分为3个等级后观察其空间格局(图2),可更明显看出各城市经济环境协调发展水平高低的变化．

图2 3个年份的协调发展度的空间格局

图2显示珠三角城市经济与环境协调发展水平呈现以下空间分异特征和演变规律：(1)城市经济与环境协调发展水平总体上呈现出“核心—外围”结构． 2000年以来形成了高水平协调发展层次的双核心区:一是由中部的广州市、佛山市形成的广—佛核心区逐步扩展到中南部的中山和珠海,2005年开始这些区域连成一片,范围不断扩大；二是东南部的深圳市和东莞市形成的深—莞核心区，东莞市除2005年外均为高水平协调发展层次、深圳市始终为高水平协调发展层次． 而西北边缘的肇庆市、西南边缘的江门市和东部边缘的惠州市的经济环境协调发展水平相对较低． 研究期内,这种“核心—外围”总体空间格局并未发生剧烈变动,只是在原有格局基础上的微调；(2)城市经济环境协调发展水平的总体空间不均衡态势明显且呈先扩大后缩小趋势． 处于高水平协调发展层次、初步协调发展层次和失调衰退层次的城市数2000年分别为5、3和1个,2005年分别为5、2和2个,2010年分别为6、3和0个． 这表明2000—2005年城市经济与环境协调发展水平的总体空间差异有所扩大、区域极化效应增强,而2005—2010年总体空间差异又明显缩小、区域城市经济与环境协调发展水平得到整体提升；(3)东、中、西三大地带城市经济与环境协调发展水平的空间差异明显． 中部地带的广州市、佛山市、中山市和珠海市中除中山市2000年为初步协调发展层次外,其他均为高水平协调发展层次；东部地带的深圳市和惠州市历年始终分别为高水平协调发展层次和初步协调发展层次,东莞市除2005年为初步协调发展层次外也均为高水平协调发展层次；西部地带的肇庆市和江门市在失调衰退层次和初步协调发展层次间变化． 中部地带2000、2005、2010年的协调发展度平均值分别为0.711、0.724、0.741，东部地带分别为0.766、0.711、0.735，西部地带分别为0.529、0.379、0.610． 这表明中部地带城市经济环境协调发展水平逐年提高,从2005年开始优于东部地带；西部地带城市经济环境协调发展水平2005年明显降低而2010年又快速提高,但明显滞后于中、东部地带． 总体来看,东部与中部地带间差异有缩小趋势,西部与中、东部地带间差异先扩大后缩小而整个研究期内有缩小倾向,说明整个研究期内东中西三大地带间城市经济环境协调发展水平的不平衡态势依然存在但总体趋于缩小．

3 结论

本文综合运用协调度模型、协调发展度模型和GIS空间分析技术,对2000、2005和2010年珠三角地区地级城市的经济与环境协调发展关系进行了定量评价,分析其时空特征与演变规律,主要结论如下：

(1)2000—2010年,珠三角各城市经济与环境协调度值有升有降、表现各异，但大致可分为3个层次：第一层次的广州市、深圳市、东莞市的经济与环境协调性都较高；珠海市、佛山市和中山市属于第二层次；惠州市、江门市和肇庆市的经济与环境协调状况相对较差,为第三层次． 珠三角城市整体经济与环境协调水平在整个研究期(2000—2010年)内有一定改善．

(2)珠三角城市整体经济与环境协调发展水平(协调发展度)在整个研究期(2000—2010年)内呈上升态势(2000—2005年有所降低,2005—2010年明显提升)． 深圳市、广州市、珠海市、佛山市的经济与环境协调发展度历年均较高而属于良好协调发展类,东莞市和中山市在良好和中级协调发展类之间变化,惠州市历年均为中级协调发展类,江门市在中级协调发展类和濒临失调衰退类之间变化,肇庆市由2000—2005年的失调衰退类提升为2010年的勉强协调发展类,但其经济与环境协调发展水平历年均最差． 深圳市历年均为经济环境同步型,广州市除2005年为经济环境同步型外都为环境滞后型，珠海市由2000年经济环境同步型转为经济滞后型，佛山市2000年为经济滞后型、2005年为经济环境同步型、2010年为环境滞后型,东莞市除2005年为环境滞后型外都为经济环境同步型,惠州市、中山市、江门市、肇庆市历年均为经济滞后型．

(3)珠三角城市经济与环境协调发展水平总体上呈现“核心—外围”结构,且这种总体空间格局并未发生剧烈变动,只是在原有格局基础上的微调；珠三角城市经济与环境协调发展水平的总体空间差异在2000—2005年有所扩大,但2005—2010年明显缩小，区域经济与环境协调发展水平得到整体提升；东、中、西三大地带间城市经济与环境协调发展水平的不均衡性明显但总体趋于缩小,其中东部与中部差异逐步缩小,西部与中、东部差异先扩大后缩小而整个研究期内有缩小倾向．

限于数据可获得性和难以量化，一些可能对城市经济综合效益和环境综合效益产生影响的指标未被选取． 另外,本文没有进行更小空间尺度如县域尺度上的分析,模型参数的确定还需进一步完善． 这些有待后续更深入研究．

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Spatio-Temporal Evolvement of Coordinated Relationship between Urban Economy and Environment in the Pearl River Delta

MEI Zhixiong*, LI Shiyun, ZHAO Shufang, LU Junhui

(School of Geographical Sciences, South China Normal University, Guangzhou 510631, China)

Based on a series of economic and environmental data of 2000, 2005 and 2010 in the Pearl River Delta, and using coordinated degree model, coordinated development degree model and GIS technique, the spatio-temporal evolution of coordinated relationship between urban economy and environment at prefecture level from 2000 to 2010 is analyzed in this paper. The results show that:(1)The whole coordinated degree and coordinated development degree between urban economy and environment in the region first descended and then ascended obviously, but had a rising trend from 2000 to 2010, i.e., the coordinated status and coordinated development level of economy and environment were improved as a whole. (2)The coordinated degree and coordinated development degree of each city went up and down frequently but had obvious grade-layers. The coordinated development types of about half of cities kept stable, however, those of the rest involved certain transformations. (3)The coordinated development level of urban economy and environment showed a core-periphery structure as a whole, and the overall spatial difference between cities first expanded and then decreased significantly. The imbalance of the coordinated development level of economy and environment among the three zones was obvious, and the disparity between the eastern and central zones gradually decreased, whereas the disparity between the western zone and the central and eastern zones first expanded and then decreased.

coordinated degree; coordinated development degree; spatio-temporal evolution; Pearl River Delta

2016-05-07 《华南师范大学学报(自然科学版)》网址：http://journal.scnu.edu.cn/n

国家自然科学基金项目(41001078)

F062.2

A

1000-5463(2016)05-0074-08

*通讯作者:梅志雄，教授，Email:zhixiongmei76@126.com.