黑龙江省城市开发强度与环境承载力的耦合协调度分析

白怿橙 薛恺琳 黄多

摘   要：以黑龙江省13个城市为研究对象，构建城市开发强度与环境承载力综合指标体系，测算综合评价指数、耦合度指数，建立耦合协调度模型，分析二者2015—2019年的时空演化特征及耦合协调度水平。研究表明：一是各城市开发强度总体差异显著，表现为“一个中心、两个次级中心，从中心向外递减”；二是各城市普遍呈“弱开发-强承载”特征；三是黑龙江省总体呈轻度失调或濒临失调状态，处于不平衡、不协调发展阶段。

关键词：黑龙江省；城市开发；开发强度；环境承载力；耦合协调度

中图分类号：Ｘ８２０.３       文献标志码：A      文章编号：1673-291X（2024）09-0070-04

一、研究背景

随着我国进入高质量发展阶段，《黑龙江省工业强省建设规划（2019—2025年）》将生态优先、绿色发展作为工业发展的基本原则之一。在此背景下，黑龙江省城市开发强度与环境承载力是否具有协调性，二者的协调度如何，成为推行绿色制造、绿色开发关注的重要问题。

城市开发强度的内涵[1]可看作城市区域范围内的人—地交互系统中多个过程综合强度的大小。目前研究主要集中于土地利用[2，3]、空间治理和城市交通规划[4]，发现国内土地利用强度省际格局分布差异明显，高开发强度的城市对交通的供给与需求非常灵敏，要求规划管理者要创造更人性化的城市发展策略[5，6]。

环境承载力源于“承载力”，随着人们对发展中环境作用的重视，形成更全面表述生态环境对于人类经济活动的支持作用[7，8]的“环境承载力”概念。环境库兹涅茨曲线的估计结果很大程度上取决于指标与估计方法的选取[9]，我国环境承载力的研究要逐渐丰富为多要素的评价[10]。

协调好二者的关系是经济发展的重要基础，有许多学者分区域对其进行研究[11-13]，发现城市快速发展对环境造成压力，引发建立协调发展机制的思考。还有学者发现黑龙江省的区域经济与生态环境耦合协调等级存在异质性，城镇化与生态环境协调水平逐渐下降[14，15]。

现有研究取得丰富成果，表明城市开发强度与环境承载力的耦合协调度的研究对城市健康发展尤为重要，但针对东北地区还存在一定研究空间，因此对黑龙江省城市开发强度与环境承载力的耦合协调度作进一步研究。

二、模型构建与指标体系设计

（一）指标体系设计

依据研究对象具体情况多方面选取指标，构建综合指标体系，如表1。个别数据缺失基于相邻年份数据进行数值预测和计算补齐。

（二）耦合协调度模型构建

1.数据标准化处理

运用耦合协调度模型进行测算需对数据进行无量纲化处理。开发强度评价指标均为正向指标，生态环境承载力指标拥有正向、负向指标，运用极差法处理：

正向指标标准化：（Xij-minXij）/（maxXij-minXij）

负向指标标准化：（maxYij-Yij）/（maxYij-minYij）

其中，i代表城市，j代表指标值。

2.综合评价指数

运用主成分分析法赋予各项指标权重，计算城市开发强度和环境承载力评价指数值：

其中，f（Xi）为第i个城市开发强度综合评价指数值；g（Yi）为第i个城市环境承载力综合评价指数值；a和b为权重数值。

3.耦合度指数

Ci代表第i个城市两个系统的耦合程度且Ci∈[0，1]。Ci越趋近于1，表示耦合程度越高；趋近于0，耦合程度越低。耦合度等级划分见表2。

表2

4.耦合协调度模型

Ti为两者之间的综合协调指数；μ、？谆为待定系数，且μ+？谆=1。因认为城市开发强度与环境承载力同等重要，故取μ=？谆=0.5。D为城市开发强度与环境承载力协调度，D值越高，城市开发强度与环境承载力协调越好。耦合协调度等级的划分标准如表3所示。

三、城市开发强度与环境承载力时空演化分析

基于公式（2）测算出2015—2019年各研究对象城市开发强度与环境承载力评价指标数值。时序结果显示，黑龙江省城市开发强度整体呈下降趋势。其中，大多数城市缓慢下降；鹤岗、双鸭山、伊春、七台河、绥化及大兴安岭波动下降。进一步观察，发现城市开发强度延“一轴两环一边”铁路网主骨架的都市环向多中心网络型开发格局发展的特征明显。

空间结果显示，大多城市环境承载力指数较高，总体水平接近。在资源利用率、环境污染治理方面表现较为良好。自中国煤炭行业出现量价齐跌态势以来，省内煤炭资源型城市的环境承载力指数个别年份极低，总体上落后于其他城市。

四、开发强度和环境承载力耦合协调分析

耦合度指数分析，基于公式（3）测算黑龙江省城市开发强度与环境承载力的耦合度指数，绘制散点见下页图1，将黑龙江省城市耦合度指数特征大致划分为四种类型。

类型1：哈尔滨2015—2019年耦合度指数变化较小，呈小幅度逐年下降趋势，总体保持拮抗耦合，且较接近0.5。

类型2：齐齐哈尔、鸡西、鹤岗、牡丹江为拮抗耦合，2015—2019年耦合度指数变化范围主要在0.3—0.5之间，主要围绕0.4波动。齐齐哈尔变化波动程度最小，牡丹江较其他三个城市的耦合协调度指数各年均较低。

类型3：双鸭山、大庆、伊春、佳木斯、七台河、黑河、绥化在2015—2019年耦合协调度指数波动范围较大，主要在0.2—0.4之间，表现为低水平耦合或低水平的拮抗耦合。

类型4：大兴安岭2015—2019年耦合协调度指数与其他城市相比，波动程度最大。最大值与最小值之间相差约0.17，表明大兴安岭开发强度与环境承载力严重不协调。

各研究对象基本处于拮抗耦合阶段，距离高水平耦合差距很大，反映出黑龙江省城市开发强度与环境承载力之间不协调。

运用测算耦合协调度指数值，绘制散点图，总结出4种趋势，见下页图2。

趋势1：哈尔滨、齐齐哈尔、黑河基期内的城市开发强度与环境承载力耦合协调度波动较小，趋势平稳。其

中，哈尔滨处于勉强协调阶段，齐齐哈尔处于濒临失调阶段，黑河处于轻度失调或濒临失调阶段。

趋势2：鸡西、大庆、伊春、佳木斯、牡丹江在基期内耦合协调度指数表现为大幅度的波动式变化。五个城市皆表现为“降—升—降”的趋势。其中，鸡西处于濒临失调阶段，大庆、伊春、佳木斯、牡丹江处于轻度失调或濒临失调阶段。

趋势3：双鸭山和七台河基期内指数变化呈现出先降后升，随后保持平稳的趋势。其中，双鸭山处于轻度失调阶段；七台河波动幅度相对较大，处于轻度失调或濒临失调阶段。

趋势4（特例）：绥化、大兴安岭和鹤岗的指数呈无规律波动变化。具体表现为，绥化处于轻度失调阶段；大兴安岭与鹤岗耦合协调度指数总体持续下降，处于轻度失调或濒临失调阶段。

总体看来，黑龙江省93%的城市处于失调阶段，耦合协调度均值较低，呈不平衡、不协调发展。

五、结束语

从时间与空间两个层面对各研究城市的开发强度和环境承载力耦合协调度进行研究，深入了解其发展规律，得到如下结论。

第一，各研究对象城市开发强度总体差异显著，表现为“一个中心、两个次级中心”和从中心向外递减的特征。黑龙江省各个城市开发强度总体呈现出以哈尔滨为中心，沿东、西部快速铁路环线向外扩展为鸡西、齐齐哈尔两个次级中心，向周围地区辐射递减的特征。

第二，样本期内，各研究对象环境承载力水平总体接近，且普遍具有“弱开发—强承载”的特征。双鸭山、黑河等资源型城市具有代表性，其环境污染治理水平对环境承载力的总体恢复作用有限。

第三，黑龙江省各城市在总体上处于轻度失调或濒临失调状态，大部分城市不平衡、不协调发展。除哈尔滨属于勉强协调状态外，其他城市均处于轻度失调或濒临失调状态。耦合协调度较高的城市大多位于东部快速铁路环线以及西部快速铁路环线城市圈的核心位置，且处于铁路线交汇处，耦合协调度较低的城市大多位于欠发达地区。

参考文献：

[1]   岳文泽，章佳民，刘勇，等.多源空间数据整合视角下的城市开发强度研究[J].生态学报，2019，39（21）：7914-7926.

[2]   刘芳，闫慧敏，刘纪远，等.21世纪初中国土地利用强度的空间分布格局[J].地理学报，2016，71（7）：１１３０－１１４３.

[3]   Karl-Heinz Erb et al. A conceptual framework for analysing and measuring land-use intensity[J].Current Opinion in Environmental Sustainability，2013（5）：464-470.

[4]   周素红，杨利军.城市开发强度影响下的城市交通[J].城市规划学刊，2005（2）：75-80，49.

[5]   张兵，林永新，刘宛，等.“城市开发边界”政策与国家的空间治理[J].城市规划学刊，2014（3）：20-27.

[6]   林坚，乔治洋，叶子君.城市开发边界的“划”与“用”：我国14个大城市开发边界划定试点进展分析与思考[J].城市规划学刊，2017（2）：37-43.

[7]   郭秀锐，毛显强，冉圣宏.国内环境承载力研究进展[J].中国人口·资源与环境，2000（S1）：29-31.

[8]   廖慧璇，籍永丽，彭少麟.资源环境承载力与区域可持续发展[J].生态环境学报，2016，25（7）：１２５３－１２５８.

[9]   彭水军，包群.经济增长与环境污染：环境库兹涅茨曲线假说的中国检验[J].财经问题研究，2006（8）：3-17.

[10]   孙阳，王佳韡，伍世代.近35年中国资源环境承载力评价：脉络、热点及展望[J].自然资源学报，2022，37（1）：34-58.

[11]   李嬛，段佩利，邵喜高，等.长江经济带城市群开发强度与生态环境承载力关系分析[J].统计与决策，2021，37（10）：70-74.

[12]   张引，杨庆媛，闵婕.重庆市新型城镇化质量与生态环境承载力耦合分析[J].地理学报，2016，71（5）：８１７－８２８.

[13]   段佩利，刘曙光，尹鹏，等.中国沿海城市开发强度与资源环境承载力时空耦合协调关系[J].经济地理，2018，38（5）：60-67.

[14]   王怡，郝秀辉，姚丽霞.区域经济与生态环境耦合协调发展的时空演化研究：以黑龙江省为例[J].资源与产业，2021，23（5）：21-30.

[15]   李晓庆，姜博，米媛，等.黑龙江省资源型城市城镇化质量与生态环境承载力耦合分析[J].江苏农业科学，2018，46（8）：259-263.

Coupling and Coordination Analysis of Urban Development Intensity and Environmental Carrying Capacity in Heilongjiang Province

BAI Yicheng， XUE Kailin， HUANG Duo

（Northeast Forestry University， Harbin 150040， China）

Abstract： Taking 13 cities in Heilongjiang Province as research objects， a comprehensive indicator system for urban development intensity and environmental carrying capacity is constructed. The comprehensive evaluation index and coupling degree index are calculated， and a coupling coordination degree model is established to analyze the spatiotemporal evolution characteristics and coupling coordination degree level of the two from 2015 to 2019. Research has shown that： firstly， there is a significant overall difference in development intensity among cities， manifested as “one center， two secondary centers， decreasing outward from the center”; secondly， cities generally exhibit a “weak development strong carrying capacity” characteristic; thirdly， Heilongjiang Province is generally in a state of mild or near imbalance， and is in an unbalanced and uncoordinated development stage.

Key words： Heilongjiang Province; Urban development; Development intensity; Environmental carrying capacity; Coupled co-scheduling

[责任编辑   立   夏]