城市发展与生态环境耦合度
通过耦合度模型分析1988－2017年呼和浩特市的城市化水平与生态环境耦合发展的规律。建立相应的指标体系，运用耦合协调发展模型，结合相关检验对二者的关系进行分析，探究其规律。研究发现:(1)2000年以前呼和浩特市城市化与生态环境的发展基本上属于低水平的耦合发展，2000年以后城市化与生态环境处于拮抗耦合末期以及磨合耦合前期。(2)近30年来呼和浩特市城市化水平处于稳定上升期，其中，1995年以前城市化水平发展较慢，1995年以后城市化发展水平较快，主要以人口、社会经济非农化的演进为特征;生态环境也处于波动期，2000年前起伏程度大，以后整体上处于稳定上升阶段。(3)整体上，呼和浩特市的城市化与生态环境之间是相互影响共同发展的。
关键词:城市化;生态环境;计量分析;呼和浩特市
城市化是一个漫长的过程，主要包括人口的增长、空间的扩张、经济的发展等方面［1］。城市化的发展能更好地提高人民的生活水平［2－3］，但是环境问题一直都是城市化过程中遇到的首要问题。国外学者很早就对该问题进行了深入的探讨，环境经济学家Grossman［4］等运用计量经济学方法，对发达国家城市化进程相关数据进行实证研究认为:随着城市化的发展，城市的生态环境质量的演变呈现出倒“U”型趋势;Ｒork［5］等在对ImPACT和IPAT模型引进的基础上，提出了一种能够被分解的双对数模型。国内城市化进程较晚，当然，很多学者也对该问题进行了研究，主要强调的是城市化产生的负面影响［6－8］。如吴玉萍［9］对北京城市经济发展和“工业三废”排放量之间的关系进行了实证研究;方创琳［10］对西北干旱地区的水资源制约下的城市化过程及生态环境效应进行了分析;王长建［11］、刘耀斌［12］分别对新疆和江西的城市化与生态环境之间的关系进行了动态计量分析。尽管研究成果颇多，但是城市化与生态环境的问题伴随着社会发展的每一个阶段，所以有必要对不同地区、不同时间段的城镇化与生态环境之间的关系进行研究，特别是对城镇化与生态关系要进行耦合分析。本文在新型城镇化背景下，对呼和浩特市城市化与生态环境进行耦合分析，并结合相应的计量关系对二者关系进行研究，阐释二者之间相互作用的机制。
1研究区概况
呼和浩特市位于内蒙古自治区中部，东经110°46'—112°10'，北纬40°51'—41°8'之间，是自治区的首府。该地南邻大青山，北至黄河。全市总面积达17224km2，地势由东北向西南逐渐倾斜，属于典型的蒙古高原大陆性气候，四季气候变化明显，年较差、日较差都很大。
2数据来源与研究方法
2．1数据来源本文所涉及的数据主要来自于《呼和浩特市环境公报》《呼和浩特市住房和城乡建设局公报》《呼和浩特市统计年鉴》(1988—2017)、《呼和浩特市国民经济和社会发展统计公报》，部分数据来源于政府相关网站。2．2指标构建由于单个指标无法反映城市化与生态环境之间的关系，所以本文对城市化分析时主要从人口、空间、社会、经济城市化四个方面构建城市化指标体系(如表1所示);从生态环境压力、生态环境状态以及生态响应模型三个大的层次构建生态环境指标体系(如表2所示)。2．3研究方法2．3．1熵技术下的AHP分析法熵计算是指对不确定性的一种度量计算。本文运用熵支持下的层次分析法来确定城市化与生态环境中各项指标体系权重。首先，对数据进行标准化处理:由于各项指标的数量级、量纲均有一定的差异，所以，对原始数据做了标准化处理，然后计算其权重(如表3、表4所示)。2．3．2指标体系的评价采用ADF和协整检验对所选取的指标进行评价，验证该指标体系的稳定性，并给模型的阶数和相应参数作出一种最佳的估计［13－15］。ADF检验模型如下:协整检验指的是对不同时间序列间且长期是否处于均衡关系的指标进行检验。由于本文选取的是近30年的数据，所以必须进行长期均衡关系的检验。本文采用的是Jo-hansen检验法。2．3．3构建耦合模型依据各个指标的权重以及标准化结果，分别计算出城市化综合水平的值和生态环境综合水平的值g(x)，然后建立二者之间的耦合模型(见式2)。根据前人的研究可知，C的数值越大表明生态环境与城市化彼此间耦合性越强，相互作用越紧密，分为低水平耦合(0—0．3)、拮抗耦合(0．3—0．5)、磨合耦合(0．5—0．8)、高水平耦合(0．8—1．0)四个耦合水平。。
3结果分析
3．1主成分信息提取为了体现城市化与生态环境之间的耦合关系，选取了城市化的15个指标以及生态环境的8个指标运用熵技术支持下的层次分析法分别测算了各个指标的权重，针对每个指标的实际表示的情况对各个指标进行划分并进行对应指标子系统层的权重计算(如表5所示)。通过计算表明，呼和浩特市的城市化进程以社会城市化和经济城市化的演进为主，其权重分别是0．3120和0．2951，占整个城市化进程的五分之三;其次是空间城市化，比重为0．2128，最后是人口城市化，比重为0．1802。生态环境占比最大的是生态环境压力指数，占比0．7068，生态环境状态指数次之，占比0．2394，生态响应指数占比最小，为0．0538。由此可以说明生态压力对城市生态环境的影响力最大，也就是说人均能源消费总量、工业废气排放量、工业废水排放量、工业固体废弃物排放量是造成生态环境恶化的最主要因素。反映出社会城市化在呼和浩特市城市化进程中占据主导地位，很大程度上推动了呼和浩特市的城市化发展;同时，经济的城市化也带动了城市的发展，相对而言人口城市化和空间城市化对呼和浩特市整体的城市化进程影响相对较弱。3．2城市化与生态环境的指标体系评价城市化中共选取15个指标，分为四个部分，分别表示为人口城市化(A1)、经济城市化(A2)、空间城市化(A3)、社会城市化(A4)，统称为城市化综合水平指数(U);生态环境包括生态环境压力(P)、生态环境状态(S)、生态环境响应(K)，统称为生态环境质量指数(E)。进行指标体系评价时，分别对城U、E、P、S、K的时序数据进行ADF检验(如表6所示)。由于水平变量的检验值都大于5%的临界值均为非平稳序列，故对各变量进行一阶差分检验。检验一阶差分后各指标都为平稳序列，即满足协整检验的前提条件。在此基础之上，进行协整检验。协整检验一般反映的是不同时间序列之间的长期均衡关系［16－18］，本文采用的是Johansen检验法(如表7所示)。3．3城市化与生态环境的耦合分析从图1中可以看出，呼和浩特市的城市化水平整体呈现出稳定上升趋势。2005年之前，上升趋势呈现缓慢状态，2005年之后上升趋势明显加快;而生态环境整体上变化波动较大，大致分为一个起伏阶段和两个整体上升阶段，即1988—1995属于小阶段的上升趋势，2001—2017年整体上呈现出“爬坡式”的上升趋势，1996—2000年呈现出波动起伏。总体来看，随着城市化进程的不断上升，呼和浩特市城市的生态环境整体上也呈现出小幅度波动和稳定增长的趋势。另外，图1中的实线部分属于城市化与生态环境之间的耦合模型，可以看出呼和浩特市城市化和生态环境之间的耦合度整体上保持相对的稳定状态。但是，1988—1990年间耦合度明显上升，1991—2000年期间，耦合度处于跌宕起伏阶段，且耦合指数小于0．3，也可以说该时期属于低水平高波动的耦合阶段;2000年后耦合度明显上升，耦合度指数整体上徘徊在0．5左右，由此可以说明该时期耦合度在拮抗耦合和磨合耦合之间过渡。那么，相应的分类标准，呼和浩特市城市化与生态环境系统在1988—2000年之间是低水平耦合，2000—2017年处于拮抗耦合阶段末期以及磨合耦合初期。耦合度的背后反映的现实意义是，呼和浩特市在城市化进程中虽然在不断地对生态环境进行整治，加快推进产业优化发展，促使传统产业优化升级以及合理布局，但是短时期内仍然面临传统产业转型慢、科技水平低、人才市场薄弱以及自然原因引起的草原和植被退化，使得短时间内生态环境改善不明显。呼和浩特市作为自治区首府是中蒙俄经济走廊的重要通道、丝绸之路的重要枢纽城市，是自治区重点发展的城市。近年来，城市化速度整体变快，使得呼和浩特市的生态环境承载力难以合理有效地修复城市化发展所带来的问题，所以该市的城市化与生态环境耦合度近年来一直处于拮抗耦合阶段向磨合耦合阶段过渡4结论与建议以上对呼和浩特市近30年来城市化、生态环境以及二者之间的耦合关系进行了研究分析。通过分析可以得出如下结论:(1)对指标体系的相关检验表明，在呼和浩特的城市化与生态环境的互动耦合关系中，城市化与生态环境之间的作用是相互的，二者相互影响。(2)从1988—2017年呼和浩特市城市化水平来看，整体上处于均衡增长的趋势，其生态环境也处于波动的上升趋势，不同的是生态环境在1990—2000年期间水平波动程度大。其中原因可能是因为政策引起的，20世纪90年代国家趋向于发展重工业带动经济增长。因此，该时期呼和浩特市生态环境综合指数变化较大。(3)从城市化和生态环境的耦合度来看，30年来呼和浩特市的城市化与生态环境的耦合水平相对较低，2000年前耦合度变化较大，且大多年份处于0．3左右，属于低水平耦合;2000年后耦合度有所上升，处于拮抗耦合阶段向磨合耦合的过度阶段，整体耦合程度比较平稳。综上所述，呼和浩特市的城市化与生态环境协调发展水平整体上都处在不断提升的状态，但是耦合水平较低，生态环境波动大。所以呼和浩特市在今后城市发展过程中，应进一步强化环保政策，加强生态文明建设，实施人才引进战略，努力提高技术水平，将生态环境质量控制在合理的范围内，走以人为本的新型城镇化道路，实现经济、生态、环境效益的有机统一。
作者：张晓燕 韩佳霖 刘思琴 单位：内蒙古师范大学 地理科学学院
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