可持续发展视角下的绿色空间与城市发展耦合协调研究——以南京市为例

翁有志

(南京晓庄学院 环境科学学院,江苏 南京 211171)

近年来很多城市在建设、运行时暴露出诸多“城市病”问题,这些问题严重阻碍了城市的可持续发展。如何科学评估、提高城市可持续发展水平成为当下研究的热点[1,2]。国内外学者在研究中发现,城市绿色空间是影响城市可持续发展的一个关键因素[3-5];而城市发展,特别是城市高质量发展对城市可持续发展也有着较大影响[6,7]。可见绿色空间与城市发展两个维度的发展状况,对城市可持续发展水平有显著影响。

为更加科学的评价我国城市可持续发展水平、探寻未来城市可持续发展的实践途径,本文选取江苏省南京市为研究对象,通过构建绿色空间与城市发展水平综合评价指标体系,运用熵值法,并结合耦合度、耦合协调度模型对2006—2020年间南京市绿色空间与城市发展水平的耦合协调特征等进行分析与研究,以期客观刻画南京市可持续发展水平的特征及演变趋势,进而为同类城市可持续发展实践途径的探索提供理论参考。

1 数据来源与研究方法

1.1 研究区概况

南京(31°14′—32°37′N,118°22′—119°14′E)市域面积6587.02 km2,是中国东部地区重要的中心城市。南京市作为江苏省省会,近年来城市发展迅速;作为国家级园林生态城市,其绿色空间的发展水平也较高;南京市绿色空间与城市发展水平的耦合演进特征较为明显,能较好地代表我国大中型城市可持续发展的演进历程。因此,选取南京市为研究对象。

1.2 数据来源

本文以2006—2020年为研究时段,数据主要来自国家统计局《“双三角洲”统计数据》《南京市统计年鉴(2006—2021年)》《江苏省统计年鉴(2006—2021)》、南京市国民经济和社会发展统计公报等国家、地方公开发布的统计资料,少数缺失数据用插值法补充处理。

1.3 研究方法

1.3.1 指标体系构建

城市可持续发展是一个人与自然交互作用的复合系统。为降低动态模拟难度,本文将城市可持续发展这一复合系统分解为两个子系统,分别为绿色空间、城市发展。绿色空间为城市发展提供了重要的生态系统服务功能[8],前人研究已经证明城市生态系统的诸多福祉都由绿色空间提供[9,10],遵循科学性、数据可得性等基本原则,结合国内外对绿色空间评价指标体系的相关研究[11-13],本文从生态服务、社会服务两方面确定评价绿色空间发展水平的量化指标。

综合国内外学者对城市多角度量化评价的理解[14-16],同样遵循科学性、数据可得性等基本原则,从经济产业、环境卫生、社会文化、制度管理、创新程度五个方面确定14个指标对城市发展综合水平进行具体的量化评价,最终形成城市可持续发展水平的评价指标体系(见表1)。

表1 城市可持续发展水平评价指标体系及指标权重

1.3.2 评价方法

参考其他学者对复杂系统耦合研究的理论及实践成果[17-19],采用熵值法结合耦合度、耦合协调度模型,对南京市的可持续发展水平现状及演进趋势等进行研究。

首先,标准化处理历年原始数据,消除数据间的量纲差异等:

正向指标:

(1)

负向指标:

(2)

数据均值化处理:

(3)

求取指标熵值信息:

(4)

求取指标权重:

(5)

(6)

(7)

式中,j是指标数量(j=1,2,3,…,m),i是年份(i=1,2,3,…,m),Gi是指某地区某年的绿色空间发展水平,Ui是指某地区某年的城市发展水平。

根据物理学中容量耦合的概念与系数模型,并借鉴其他学者相关研究成果[20,21],得到绿色空间与城市发展两个子系统的耦合度模型,公式如下:

(8)

由于耦合度只能反映绿色空间与城市发展两个子系统之间的相互依赖及制约程度,因此,本文进一步引入耦合协调度模型,测算上述两个子系统耦合关系中良性耦合的程度,其具体计算公式如下:

(9)

其中R为耦合协调度,C为耦合度,T为绿色空间与城市发展综合水平协调指数,α、β为待定系数,参考其他学者相关研究[22],本文认为绿色空间与城市发展在城市可持续发展系统中的地位同样重要,因此取α=β=0.5。

2 南京市绿色空间与城市发展综合水平评价结果分析

2.1 一级指标评价结果分析

根据公式(1)—(5)通过计算得出各一级指标权重(表1)。根据计算结果可知:较为重要的一级指标分别为:公园个数、风景名胜区游人量、园林绿地面积。上述三个指标指向绿色空间具备的社会功能,由此可知,如果要对南京市绿色空间发展综合水平进行提升,必须更加重视加强绿色空间的社会服务功能。

评价南京市城市发展综合水平选定的14个一级指标中,所有指标的得分差别更加细微,尽管差别细微,但专利申请量、旅客运输总量、环境保护投资三个指标在十四个指标中依然有着微弱的领先优势,由此可见,未来南京市如果要进一步推动城市发展,首先,需做到经济、环境、社会、制度等方面的全面发展。其次,在注重全方位发展的同时,可以将科技创新、经济发展及环境保护作为全面发展中的重点发展对象,通过重点发展、全局共进的发展模式能进一步提升南京市城市发展水平。

2.2 子系统发展水平评价结果分析

从图1中可以看出,2006—2020年间,南京市的绿色空间、城市发展水平及两者协调程度在过去十五年间有一定的起伏变化,但整体呈上升趋势。

绿色空间发展指数从2006年的0.0967上升至2020年的0.9849,年均增长率为18.03%,较高的增长率说明十五年间南京市绿色空间的建设与发展呈现不断加强的态势。特别是2011年、2015年南京市绿色空间发展指数提升尤为显著。究其原因,可能与2011年南京市为迎接国际青年奥林匹克运动会开展大规模城市美化、绿化建设及2015年南京擦亮“文化与绿色”两大品牌的行政主导政策有关。至2020年,该指数为0.9849接近于1,这说明目前南京市的绿色空间发展综合水平已经趋于完美。

图1 2006—2020年南京市绿色空间、城市发展指数及两者协调指数变化情况

在2006—2020年间,南京市城市发展指数同绿色空间发展综合水平指数呈总体上升趋势。南京市城市发展指数从0.0454升至0.8889,年均增长率为23.67%,高增长率说明十五年间南京市城市发展的势头强劲。2011年后,南京市城市发展指数虽高却始终低于绿色空间发展指数,这说明从2011年开始,南京市各种城市建设主导策略皆倾向于加强生态文明建设,从而导致绿色空间较高水平的发展。

2006—2020年间南京市绿色空间与城市发展协调指数的动态变化总体呈上升趋势,期间略有起伏,这个动态变化过程与绿色空间、城市发展指数的动态变化情况基本一致,这说明绿色空间发展、城市发展两个子系统耦合关系中良性耦合的协调程度显著,两者已形成良性的互相促进关系。

3 南京市绿色空间与城市发展耦合度及耦合协调度评价结果分析

3.1 耦合度评价结果分析

参考其他学者相关研究成果[23],本文同样将耦合度C值划分为四个阶段:低水平耦合阶段(0.000.80)。

南京市的绿色空间与城市发展始终保持互相促进、共同进步的发展态势。近年来城市的快速发展带来了经济的高速发展,而高水平的经济发展则成为绿色空间发展的物质保障与支持;而绿色空间的发展有利于城市生态环境质量的提升,高品质的生态环境又有利于促进城市高质量的发展,南京市通过城市环境综合整治等系列操作,使得南京市的绿色空间与城市发展的良性互动进一步加强。

表2 2006—2020年南京市绿色空间-城市发展系统耦合度指数

3.2 耦合协调度评价结果分析

参考已有研究成果[24],将耦合协调度分为十个等级,用于分析2006—2020年间南京市耦合协调情况,具体划分情况见表3。

表3 耦合协调度等级划分标准

2006—2020年间南京市绿色空间与城市发展两个子系统的耦合协调程度大致可分为三个时期(表4)。

失调期:2006—2010年期间,两者的耦合协调程度处于失调状态,究其成因,与该时期南京市城市发展迅猛,但绿色空间的建设与发展滞后有关。特别是2009、2010两年,城市发展处于快速扩张状态,其扩张速度远超绿色空间的建设速度。

提升期:2011—2018年间,南京市的绿色空间、城市发展的耦合协调度指数不断提高,两者逐渐步入协调状态。协调度指数从2011年的0.5997勉强协调阶段,一路爬升至2018年的0.7801进入中级协调阶段。期间在2014年协调度指数出现小幅震荡,但依然处于协调阶段并没有降至失调阶段。上述现象表明:2011后,南京市开始积极落实国家发展生态文明建设的号召与要求,大力推进城市绿色空间的建设工作。

协调期:2019—2020年间,两者的协调度指数并没有大幅变化,这期间耦合协调度指数增幅较小,但该阶段协调度指数均处于较高阶段,在此阶段城市绿色空间与城市发展高度协调,两者互相促进、互相成就,可以预见,未来两者的耦合协调程度将继续提升。

至2020年,两个子系统的耦合协调程度已经无限接近优质协调阶段,但还未达到优质协调阶段。按照当前的发展趋势,只要南京市继续保持绿色空间及城市发展水平的提升态势,两者间的耦合协调状况必将步入优质协调的理想状态。

4 结论与建议

4.1 主要结论

(1) 2006—2020年间,南京市的绿色空间、城市发展水平及两者的协调程度均随着时间的推移,呈总体上升趋势。较高的增长率说明研究时段内南京市绿色空间的建设与发展正在趋于完善;2006年南京市城市发展指数还处于发展水平不高的状态,至2020年该指数已经接近满分状态,说明至此时南京市的城市发展十分迅速;绿色空间与城市发展之间的协调指数从2006年的0.0725升至2020年的0.7387,说明南京市的可持续发展水平也在不断提升。

(2) 2006—2020年间,南京市绿色空间、城市发展的耦合度指数均值始终处于高水平耦合阶段(C>0.80),且从2007年开始耦合度始终高于0.98。较高的耦合度说明南京市的绿色空间与城市发展存在的关联性极强,两者互相促进、共同进步。

(3) 2006—2020年间,南京市绿色空间、城市发展的耦合协调程度整体呈显著上升趋势。大致可分为三个阶段:2006—2010年的失调状态;2011—2018年的协调状态;2019—2020年间步入良好协调状态。目前离优质协调阶段还有一定的距离,后续绿色空间与城市发展仍需加强互动,以期达到优质协调状态。

4.2 策略建议

根据南京市2006—2020年间绿色空间与城市发展的耦合特征等,结合当前我国城市可持续发展的实践目标,提出以下发展策略及优化建议。

基于南京市绿色空间发展现状及未来趋势,可以看出:绿色空间发展已有一定基础的城市,如南京、杭州等,只要继续保持现有的绿色空间建设投入力度,就能给城市可持续发展带来积极的促进作用。未来此类城市绿色空间的高质量发展不再单纯取决于绿地面积的大小,主要取决于绿色空间服务城市社会生活能力的高低,如,绿色空间具备的科学教育、文化社交等功能带来的积极社会效益对城市可持续发展影响较大。因此,在其发展实践中,可以结合城市人口活动强度的空间分布情况对绿色空间发展进行优先级分区发展建设;将重点区域围绕社会活动的需求,将该绿色空间精品化、高效化建设;基于城市绿色空间的稀缺性,未来的城市绿色空间发展也应更加侧重于提升单位绿地面积的生态能效等。

从南京市的城市发展状态来看,实现全面发展是与南京市同级别城市未来可持续发展取得成功的关键所在。其中科技创新、产业经济及环境保护三个方面能否完善发展对全局有着较大的影响,具体而言,城市需要进一步加强科技创新在城市发展中的作用,优化城市产业经济结构模式,加强改善人居环境,加强环保措施等。

从南京市可持续发展水平的演变情况可知,当城市的绿色空间与城市发展的耦合协调度步入优质协调等级时,城市实现可持续发展是必然的结果。因此,与南京同类的城市只要确保绿色空间与城市发展始终处于良性耦合、优质协调状态,终能实现城市的可持续发展。