基于耦合协调度的江西省11市城镇化与生态环境发展时空分析

梁云奇

(东华理工大学 测绘工程学院，江西 南昌 330013)

当前我国城市正处于“诺瑟姆曲线”第二阶段，城市发展加速，规模日益庞大，数量日益增多，大量农村人口转移城市。截至2016年末，中国常住人口城镇化率达57.4%，城市化发展成为了除工业化之外推动中国经济发展的另一动力。随着城市的加速发展，城市体量增大，资源需求结构变化，工业废物排放等都会对当地生态环境产生极大的威胁[1]。城镇化发展与生态环境具有耦合关系，两者相互影响，相互协调。Grossman等[2]通过实证分析发现，随着城市经济的发展，城市生态坏境呈现倒U型，并提出环境库兹涅茨曲线(EKC)；Norgaard[3]提出了协调发展理论，认为通过反馈循环，可以实现经济与生态环境的共同发展；Wlter[4]提出要实现城镇化与生态环境的共同发展，关键是要合理使用已有资源，提高对资源的利用效率。国内学者主要研究城镇化发展与生态环境的协调发展关系。刘耀彬等[5]利用耦合度模型，分析了中国2002年城镇化与生态环境之间的耦合协调度，结果表明，各个省区的协调度分布存在明显的差异，而且存在区域差距，东部地区省份协调度得分明显高于中西部地区省份；张荣天等[6]分析泛长江三角洲地区两系统的耦合协调度及其变化情况，提出两者共同发展的策略及措施；黄金川等[7]系统分析了城镇化与生态环境的交互耦合关系，运用环境库兹涅茨曲线与城镇化和环境发展的对数曲线，推导出城镇化和环境之间符合双指数模型；张引等[8]侧重于分析新型城镇化质量和生态环境承载力之间的协调关系，并构建了城镇化质量评价的三角模型；郭婧等[9]以青海湟水谷地3个典型的区县为例，揭示经济发展与生态环境之间的时空分异特征，得出经济发展对生态环境的胁迫作用和生态环境对经济发展的约束作用是制约整体协调发展的主要原因。

本文选取江西省11个地级市为研究对象，主要是基于以下2方面的考量：一是江西省是我国中部省份中具有代表性的欠发达地区，对其城镇化与生态环境协调度的研究，可以为江西省发展新型城镇化提供参考，也可以为其他欠发达省区在经济发展中处理两者关系提供一定的借鉴。二是江西省作为“中部崛起”与“长江经济带”两大战略中不可或缺的省份，伴随“一带一路”这一契机，其城镇化发展将十分迅速，研究江西省城镇化与生态环境之间的耦合协调关系显得尤为重要。

1 研究区域和研究方法

1.1 研究区域概况

江西省东毗浙江、福建，南接广东，西连湖南，北邻湖北、安徽，有“吴头楚尾，粤户闽庭”之称。全省面积16.69万km2，管辖11个地级市，省内东西南三面环山，丘陵主要分布在中部地区，北部地区较为平坦。江西省生态优势明显，2016年全省森林覆盖率为63.1%，较2015年增长了3.1%，仅次于福建省，位居全国第2，远高于全国平均水平(21.9%)。作为中国重要的粮食大省、江南“鱼米之乡”，江西省城镇化发展相对较慢，2016年江西省城镇化率为53.1%，较上年增长了1.5%，低于全国57.4%的平均水平，在中国34个省区排名中处于中下位置。随着国务院批复同意《长江中游城市群发展规划》，环鄱阳湖城市群作为中国经济最有活力地区之一，作为我国城市群建设的先行者，将成为江西省及中部崛起的核心增长极。江西将以鄱阳湖生态经济区为依托，以沿沪昆线和京九线为主轴，聚集优势产业，提高规模效应，着力培育和发展以南昌为核心的南昌都市区，加快发展九江都市区、赣州都市区，构筑“一群两带三区四组团”为主骨架的省域城镇体系[10]。未来江西省城镇化将急速发展，城市用地规模会不断扩大，这也是江西省生态环境与城镇化耦合协调的关键时期。

1.2 数据来源

本研究数据来源自《江西省统计年鉴(2011—2017年)》《中国城市统计年鉴(2011—2017年)》《江西省国民经济与社会发展公报(2010—2016年)》《江西省环境状况公报(2010—2016年)》《2017年南昌市统计年鉴》。

1.3 评价指标体系构建

城镇化与生态环境之间的关系极其复杂，涉及诸多因素。根据已有研究成果[11-12]，结合江西省的实际情况，依据指标选取的系统性、可比较性，指标数据的科学性和可获取性原则，从城镇化水平和生态环境水平2个方面构建了江西省耦合协调度评价体系。城镇化水平包括人口城镇化、经济城镇化、社会城镇化3个中间层，12个指标层；生态环境水平包括生态环境压力(负向指标)、生态环境状况、生态环境保护3个中间层，11个指标层。其中，建成区面积占市区面积比重这一指标反映了城市扩张情况，人口集聚与就业结构调整与城市扩张联系密切，因此，将此指标并入人口城镇化中[14]。最终建立的江西省城镇化与生态环境发展耦合协调度指标评价体系(表1)。

表1 城镇化与生态环境发展耦合协调度评价指标体系

1.4 研究方法

1.4.1 数据标准化和权重确定

为了避免因各项指标单位及数量级之间的差异，使指标之间具有可比性，需要对数据进行标准化处理，本文选取极差法进行数据的无量纲化，计算公式如下：

式中，Xi(a)指原始值，X′i指标准化处理后的数据，maxXi(a)、minXi(a)分别表示第a个指标的最大值和最小值，经过数据标准化处理，使得所有指标的数据都在0～1。

在指标评价过程中，权重的确定十分重要，本文选用由美国运筹学家Saaty提出的将定性和定量相结合的层次分析法(AHP法)[15]，将复杂抽象的整体分解成若干个相关指标或要素，按照支配关系分组，形成有序的层次结构，然后通过比较两两指标之间对整体的影响能力，最终确定各个指标对整体的权重。AHP法主要过程有：构建层次模型，构建判断矩阵，比较指标重要性，矩阵一致性检验，权重计算。

1.4.2 综合评价模型构建

综合评价是每个指标对目标层影响力的总和，根据标准化后的指标值和层次分析法所得的权重可以计算出目标层的最终评价值，计算公式：

式中，x1，x2，x3，…，xm是描述城镇化水平的指标，F(x)是城镇化水平的综合评价值，xi指第i个指标的标准化值，m是城镇化水平的总指标个数，wi值表示第i个指标的权重。若y1，y2，y3，…，yn是描述生态环境水平的n个指标，则：

式中，G(y)为生态环境水平的综合评价值，yj指第j个指标的标准化值，n是城镇化水平的总指标个数，wj值表示第j个指标的权重。

1.4.3 耦合协调度模型构建和等级类型划分

耦合指2个或者更多的系统或者运动形式通过之间的作用而相互影响的现象，耦合度反映的就是要素之间相互影响、相互作用的强度[16]。计算2个系统的耦合度模型如下：

从上述公式可以明显看出，耦合度0≤C≤1。当C接近1时，说明2个系统之间具有极强的相互作用；当C接近0时，说明2个系统之间相互影响的能力极小。耦合度可以反映城镇化与生态环境之间相互影响的程度，但是要进一步研究两者之间的协调发展水平，需要引入如下的耦合协调度模型：

T=αF(x)+βG(y)。

式中，D是城镇化水平与生态环境水平的耦合协调度，T是城镇化水平和生态环境水平的综合评价值，α、β为待定系数，对于江西省11个地级市而言，城镇化发展与生态环境同等重要，所以令α=β=0.5。

为了更直观、更准确地描述江西省11市城镇化与生态环境协调发展水平及其所处发展阶段，根据城镇化水平综合值、生态环境水平综合值与耦合协调度的大小，结合江西省地域情况，将江西省城镇化与生态环境的耦合类型分为5个协调等级[17-20]：良好协调(0.80.2)、同步发展型(-0.2≤F(x)-G(y)≥0.2)、城镇化滞后型(F(x)-G(y)<-0.2)。

2 结果与分析

2.1 城镇化与生态环境发展耦合协调度的时间分析

由表2可知，2010—2016年江西省11市城镇化与生态环境耦合协调度分布在0.471 7～0.850 3，包括了低度协调、中度协调和良好协调3个协调等级。2010—2016年间，赣州、吉安、宜春、抚州4市始终处于低度协调发展状态(0.4

2010—2016年，耦合协调度值基本稳定的有九江、新余、上饶、赣州4市，剩下的7个地级市的耦合协调度值在该段时间内存在明显变化。南昌、鹰潭、吉安、宜春4市耦合协调度处于增长态势。其中，鹰潭、吉安、宜春三市耦合协调度值增长的同时，城镇化水平与生态环境水平也同时增长；南昌市耦合协调度值在增长的同时，生态环境水平迅速增长，城镇化水平稍有下降。景德镇、萍乡、抚州三市的耦合协调度值处于下降趋势。其中，景德镇、萍乡在耦合协调度值下降的同时，城镇化水平变化不大，而生态环境水平却下降明显，特别是萍乡市，生态环境水平从2010年的0.631 0下降到2016年的0.284 2；抚州市在耦合协调度值下降的同时，城镇化水平有所下降，生态环境水平发展较为稳定。

表2 2010—2016年江西省11市城镇化与生态环境发展耦合协调发展状况

由图1可以看出，2010—2016年间，南昌市生态环境发展水平一直滞后于城镇化发展水平，属于生态环境滞后型发展模式，但其生态环境水平随着城镇化的推进不断发展，耦合协调类型不断向同步发展型靠近；景德镇市、新余市、鹰潭市前期城镇化发展水平与生态环境发展水平有一定的差距，但后期3市都处于同步发展型模式，并且有保持该协调类型继续发展的势头。2010—2014年间，萍乡市耦合协调类型都处于同步发展型，2015、2016年转变为生态环境滞后型，分析原因，可能是由于生态环境的破坏，导致当地耦合协调类型的变化。2010—2013年，九江市耦合协调类型为城镇化滞后型，虽然2014、2015年出现了同步发展型，但2016年又变为城镇化滞后型。分析原因，主要是因为2014、2015年九江市生态环境水平严重下降，而2016年又有所提升。赣州、吉安、宜春、抚州和上饶5市属于城镇化滞后型发展，且城镇化滞后严重，特别是抚州市，城镇化水平不增反减，城镇化水平与生态环境水平之间差距越来越大。

2.2 城镇化与生态环境发展耦合协调度的空间分析

图1 江西省城镇化与生态环境发展耦合协调类型

在ArcMap10.2软件中打开江西省市级行政区划图，添加2010、2013、2016年江西省11市城镇化与生态环境发展耦合协调度数据，用不同色带分级得到图2。

图2 2010、2013、2016年江西省城镇化与生态环境发展状况空间分布

由图2可以看出，2010年除宜春外，处于低度协调的城市均分布在江西省的中部和南部；处于中度协调的城市大多分布在北部和东北部，只有萍乡市处于江西省西部；处于良好协调的城市只有2个，分别是位于东北部的景德镇和位于西部的新余。2013年，江西省处于低度协调的城市较2010年没有发生变化；北部5市都处于中度协调阶段，位于江西省西部的萍乡市协调等级较2010年未发生变化；仅新余市处于良好协调阶段。2016年，仅位于中北部的南昌市和东北部的上饶市协调等级发生变化，南昌市协调等级由中度协调发展为良好协调，而上饶市却迈入了低度协调队列。在这3年中，江西省大多数地区处于中低度协调阶段，协调类型也以城镇化滞后型为主，特别是江西省中部和南部地区，一直处于城镇化滞后型。

3 讨论

本研究结果表明，江西省大部分地级市处于中低度协调，且为城镇化滞后型发展阶段，协调发展水平不高。其中，上饶、宜春、抚州、吉安、赣州5市城镇化发展水平严重滞后于其生态环境发展水平。江西省城镇化与生态环境耦合协调度存在着明显的区域差异，城镇化发展较快且协调水平较高的区域大多位于江西省北部、东北部；中部与南部区域城镇化水平滞后严重，城镇化与生态环境发展协调水平较差。随着“中部崛起”与“长江经济带”两大重要方针的提出，依托穿越江西全境的“京九客运专线”，江西省面临着巨大的发展机遇。江西省各市未来发展的建议如下：

南昌市作为江西省省域中心城市，长江中游城市群中重要的一极，2017年经济总量只为武汉市的1/3、长沙的1/2，城镇化发展水平相对较差。未来南昌市应加速构建“一小时经济圈”，加速与九江市的一体化进程，形成区域集合效应，推进经济发展升级，努力将自身打造为长江中游城市群重要区域中心城市，成为全省城市发展的“引领者”。

九江市应加大建设中心城区，优化工业园区空间发展，发挥好长江经济带的门户城市优势，继续大力发展以庐山为主的休闲旅游业，推动其与南昌全方位融合。

宜春市应依托稀有资源优势，布局新能源产业(特别是锂电产业)，提升医药产业和温泉旅游业影响力。

萍乡市应积极与长株潭城市群对接，推进城市转型和产业升级，重视生态环境保护，提高生态环境水平。

新余市应联合宜春、萍乡2市构建新宜萍城镇群，未来城市主体向东发展，推进新能源和科技创新发展。

景德镇未来应着眼自身产业优势，结合自身特点多样化发展陶瓷产业。

鹰潭市作为“世界铜都”要结合自身交通优势，引领铜产业向高端化、精细化发展。

上饶市要转移城市中心，扩大城市体量，全面对接长三角、海西经济区，做好污染治理监测工作，保护好婺源、三清山等旅游区的生态环境。

抚州可汲取“郑汴一体化”的发展经验，加快自身与南昌之间的一体化进程，承接海西经济区产业转移，同时发展具有特色的优质农业。

吉安市要抓好“京九客运专线”修建的机遇，努力将自身打造成江西省中部重要的交通枢纽，大力发展电子信息产业和红色旅游产业。

赣州市是江西省面积最大、经济增长速度最快的地级市，应继续发展对外开放，保障内陆口岸优势，推进都市区建设。

综上所述，江西省各市在城镇化发展和城市转型时应保护好自身的生态环境优势，以良好的生态环境为基础，促进城镇化健康良好发展。