全 文 ：基于模糊物元的淮河流域城市化与
生态环境系统的耦合协调测度*
郭月婷1 摇 徐建刚2**
( 1南京大学地理与海洋科学学院, 南京 210093; 2南京大学建筑与城市规划学院, 南京 210093)
摘摇 要摇 基于 2010 年淮河流域 35 个地级市城市化和生态环境指标数据,运用模糊物元分析
模型建立城市化鄄生态环境系统指标体系,采用熵值法确定指标权重,构造改进的城市化与生
态环境耦合协调度函数,测度淮河流域城市化与生态环境系统交互耦合的协调程度.结果表
明: 2010 年,淮河流域城市化子系统的发展水平低于生态环境子系统,两者综合协调指数值
为 0郾 186,两类响应指标之间存在一定差距. 城市化与生态环境耦合度的平均值为 0. 475,流
域城市化鄄生态环境系统处于颉颃阶段.不同城市的城市化发展子系统之间存在较大差异,而
生态环境子系统现状发展水平之间差异相对较小. 城市化与生态环境协调度的平均值为
0郾 706,表明淮河流域正处于高度协调耦合阶段,城市化与生态环境建设的整体“功效冶与“协
同冶效应较高.
关键词摇 模糊物元摇 淮河流域摇 城市化摇 生态环境摇 耦合协调
文章编号摇 1001-9332(2013)05-1244-09摇 中图分类号摇 F291; X24摇 文献标识码摇 A
Coupling coordination measurement of urbanization and eco鄄environment system in Huaihe
River Basin of China based on fuzzy matter element theory. GUO Yue鄄ting1, XU Jian鄄gang2
( 1School of Geographic and Oceanographic Sciences, Nanjing University, Nanjing 210093, China;
2School of Architecture and Urban Planning, Nanjing University, Nanjing 210093, China) . 鄄Chin.
J. Appl. Ecol. ,2013,24(5): 1244-1252.
Abstract: Based on the statistical data of urbanization and eco鄄environment of 35 cities in the
Huaihe River Basin of China in 2010, an index system of urbanization-eco鄄environment system was
established by using fuzzy matter element theory, and the weight of each indicator was calculated by
entropy method. The improved function of the coupling coordination degree of urbanization and eco鄄
environment was constructed to measure this coupling coordination degree in the Huaihe River
Basin. In 2010, the development level of urbanization subsystem in the Basin was lower than that of
the eco鄄environment subsystem, and the integrated coordination index of urbanization and eco鄄envi鄄
ronment was 0. 186, indicating that there was a gap between the two types of indicators. The aver鄄
age coupling degree of urbanization and eco鄄environment was 0. 475, indicating that the urbaniza鄄
tion-eco鄄environment system was at antagonistic stage. There was a greater difference in the devel鄄
opment level of urbanization subsystem, but a smaller difference in the development level of eco鄄en鄄
vironment subsystem among the cities. The average value of the coordination degree of all the cities
was 0. 706, indicating that the Huaihe River Basin was at high coordination coupling stage, and the
integrated coherence and synergistic effect of urbanization and eco鄄environment construction in the
Huaihe River Basin was higher.
Key words: fuzzy matter element; Huaihe River Basin; urbanization; eco鄄environment; coupling
coordination.
*国家自然科学基金项目(40871261)和国家科技重大专项项目(2009ZX07210)资助.
**通讯作者. E鄄mail: xjg129@ sina. com
2012鄄11鄄19 收稿,2013鄄02鄄25 接受.
应 用 生 态 学 报摇 2013 年 5 月摇 第 24 卷摇 第 5 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, May 2013,24(5): 1244-1252
摇 摇 城市化是一个复杂的空间形态变化和社会、经
济发展过程,表现为人口向城市的集中、城市地域范
围的拓展、经济结构的升级以及城市生活方式、价值
观念向农村地区的渗透、扩散等[1] . 20 世纪中期以
来,快速城市化带来的生态环境问题已经引起人们
重视,二者之间的关系也逐渐成为国内外学术界关
注的热点.城市化与生态环境之间存在着相互作用、
交互耦合的关系[2],即在城市化发展过程中,城市
化与生态环境相互作用、相互影响.城市化给生态环
境带来压力的同时也为生态环境提供抵抗能力,生
态环境的承载能力在限制城市化发展速率的同时也
为城市化提供发展的基础.因此,城市化对生态环境
存在着胁迫效应,而生态环境的恶化又制约着城市
化的发展,存在着约束效应.城市化与生态环境之间
客观上存在着复杂的作用关系,国外学者很早便开
始关注两者间的作用关系,研究成果也比较丰富.对
于城市化与生态环境耦合作用机理的研究,国外研
究人员主要通过探讨城市经济发展与环境污染之间
的关系来研究生态环境对城市发展及城市化的约束
作用,如 Grossman 和 Krueger[3]采用计量经济学方
法,揭示出经济增长与生态环境质量的变迁呈先恶
化后改善的倒“U冶型轨迹,据此提出了环境库兹涅
兹曲线假说. 此后很多学者针对不同国家[4-6]或区
域[7-10],对环境库兹涅茨曲线进行大量验证[11-13] .
遥感(RS)和地理信息系统(GIS)技术的应用,极大
地丰富和发展了城市化与生态环境耦合研究的范围
和深度.如 Jabbar和 Zhou[14]借助 RS 和 GIS 手段提
取了伊拉克南部巴士拉省城市化进程中的土地利用
数据,并对由于土地利用覆被变化引起的生态环境
退化进行了剖析. Kurucu和 Chiristina[15]利用 GIS和
RS技术,研究了土耳其伊兹密尔地区城市化和工业
发展对农用地减少及生态环境的影响.此外,国外学
者对城市化与生态环境可持续发展途径的研究也在
不断深入[16-19] .国内关于城市化与生态环境耦合的
研究成果日益丰富,研究尺度涉及宏观尺度的全国
和流域,如黑河流域[20]、玛纳斯河流域、渭河流域等
典型地区,微观层面以地级市[21-22](县区)为研究单
元;研究内容包括城市化与生态环境交互耦合系统
的基本定律、耦合机制与规律性分析、耦合模式及判
别、耦合度及其预测模型等,并基于相关耦合理论开
展了关于西北干旱区、西南生态脆弱区、黄土高原地
区和东部城市等典型案例区的实证研究.
城市化与生态环境耦合测度是一个涉及城市子
系统、生态环境子系统的多指标测度问题,因此在测
度的指标间可能存在着不相容问题[23] . 20 世纪 80
年代,蔡文等[24]提出了物元分析理论,从对事物矛
盾转化的形式入手,试图把解决问题的过程形式化,
从而建立起相应的物元模型[25] .该方法是解决矛盾
和不相容问题的利器,而模糊数学则是解决模糊问
题的有利工具[26],现已在很多领域得到广泛应
用[27-28] .本文将模糊物元分析原理引入城市化与生
态环境耦合测度研究中,把淮河流域城市化子系统
及生态环境子系统的指标作为物元的事物,构造复
合物元,计算两个子系统的从优隶属度,确定标准方
案模糊物元,进而采用熵值法确定指标权重,构造改
进的城市化与生态环境耦合协调度函数,测度淮河
流域城市化与生态环境系统的交互耦合协调程度,
对于从宏观上调控淮河流域城市化发展过程、减少
城市化过程所产生的生态环境问题具有重要的理论
和实践意义.
1摇 研究地区与研究方法
1郾 1摇 研究区概况
淮河流域地处我国东部,介于长江和黄河两流
域之间(30毅55忆—36毅36忆 N,111毅55忆—121毅25忆 E),西
起桐柏山、伏牛山,东临黄海,南以大别山、江淮丘
陵、通扬运河及如泰运河南堤与长江分界,北以黄河
南堤和泰山为界与黄河流域毗邻(图1) .流域以废
图 1摇 淮河流域区位图
Fig. 1摇 Location of the Huaihe River Basin郾
54215 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 郭月婷等: 基于模糊物元的淮河流域城市化与生态环境系统的耦合协调测度摇 摇 摇 摇
黄河为界分成淮河及沂沭泗河两大水系,涉及江苏、
安徽、山东、河南 4 省,共 35 个地(市)219 个县(市、
区),流域总面积 26郾 96伊104 km2,2010 年,淮河流域
总人口约 1郾 71 亿,城镇人口 6151 万,城镇化率
35郾 9% . GDP 总量约 3郾 45 万亿元,人均 GDP 2郾 01
万元,低于全国平均水平;一、二、三产业结构比例为
16郾 4 颐 51郾 5 颐 32郾 1.
1郾 2摇 数据来源
本文以淮河流域涉及的河南、安徽、江苏、山东
4 省 35 个地级市为基本空间单元. 数据来源于《中
国城市统计年鉴 2011》 [29]、4 省的《环境统计年报
2010》 [30-33]及各地级市 2010 年统计年鉴.参照以往
研究成果[34-39],遵循科学性、可比性、主成分性和独
立性等原则,结合淮河流域城市化与生态环境的实
际状况,遴选表征城市化发展水平的 16 项城市化指
标和反映淮河流域城市生态环境的 16 项生态环境
指标,构建 2010 年淮河流域城市化鄄生态环境系统
耦合测度指标体系(表 1).
1郾 3摇 研究方法
1郾 3郾 1 模糊物元和复合模糊物元 摇 假定事物为 M,
它关于特征 c的量值为 v, 以有序三元组 R = (M,c,
v)作为描述事物的基本元,简称物元.如果量值 v具
有模糊性,则称为模糊物元. 如果事物 M 有 n 个特
征(c1、c2、…、cn)和相应的模糊量值( v1、v2、…、vn),
称 R为 n维模糊物元,记为 R=(M,c,v).如果 m 个
事物的 n维物元组合在一起,便构成 m 个事物 n 维
复合物元 Rmn . 若将 Rmn的量值改写为模糊物元量
值,称为 m个事物的 n维复合模糊物元[40-41],记作:
表 1摇 流域城市化鄄生态环境系统耦合测度指标体系
Table 1摇 Index system of coupling and policy coordination system of urbanization and eco鄄environment
子系统
Subsystem
指标
Indicator
指标方向
Direction
of indicator
子系统
Subsystem
指标
Indicator
指标方向
Direction
of indicator
城市化
Urbanization
城镇常住人口 Urban residents popula鄄
tion (伊104) (A1)
+
城镇化率 Urban proportion (% )(A2) +
二、三产业从业人员比重 Proportion of
secondary and tertiary industry employed
persons (% )(A3)
+
市辖区建成区面积 Developed areas in
municipal districts (km2) (A4)
+
市辖区城市建设用地占市区面积比重
Construction land as percentage of urban
area in municipal districts (% )(A5)
+
人均地区生产总值 Per capita GDP
(yuan) (A6)
+
二、三产业产值占 GDP 比重 Secondary
and tertiary industry output value as per鄄
centage of GDP (% )(A7)
+
人均工业总产值 Per capita gross output
value of industry (yuan) (A8)
+
全市从业人员年平均人数 Average
number of employed persons(伊104)(A9)
+
全社会固定资产投资占 GDP 比重 Total
investment in fixed assets as percentage of
GDP (% )(A10)
+
人均消费品零售总额 Per capita total re鄄
tail sales of consumer goods ( yuan )
(A11)
+
全市每万人在校大学生数 Number of
college students per 104 persons(A12)
+
每万人医院卫生院床位数 Number of
hospital beds per 104 persons (A13)
+
每万人医生数 Number of doctors per 104
persons(A14)
+
人均城市道路面积 Per capita area of
roads (m2) (A15)
+
毎万人拥有公共汽车 Number of vehicles
owned per 104 persons(A16)
+
生态环境
Ecological
工业废水排放量 Volume of industrial
waste water discharge (伊104 t) (B1)
-
environ鄄
ment
工业二氧化硫排放量 Volume of sulfur
dioxide emission by industry ( t) (B2)
-
工业烟尘排放量 Volume of industrial
soot emission (t) (B3)
-
工业固体废物综合利用率 Percentage of
industrial solid waste utilized(B4)
+
城镇生活污水处理率 Percentage of
urban sewage treatment(B5)
+
生活垃圾无害化处理率 Percentage of
harmless disposal(B6)
+
绿地面积 Green areas (hm2) (B7) +
公园绿地面积 Public green areas (hm2)
(B8)
+
人均绿地面积 Per capita public green
land areas (m2) (B9)
+
建成区绿化覆盖面积 Coverage space of
green areas in developed area ( hm2 )
(B10)
+
建成区绿化覆盖率 Coverage rate of
green areas in developed area (% )(B11)
+
水资源总量 Total amount of water re鄄
sources (伊108 m3) (B12)
+
城镇生活污水中化学需氧量排放量
COD discharge from consumption waste
water ( t) (B13)
-
城镇生活污水中氨氮排放量 Ammonia
nitrogen discharge from consumption waste
water ( t) (B14)
-
工业化学需氧量排放量 COD discharge
from industrial waste water ( t) (B15)
工业氨氮排放量 Ammonia nitrogen dis鄄
-
charge from industrial waste water ( t )
(B16)
-
6421 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 24 卷
摇 摇 Rmn =
M1 M2 … Mm
c1 u11 u21 … um1
c2 u12 u22 … um2
左 左 左 埙 左
cn u1n u2n … u
é
ë
ê
ê
ê
ê
ê
ê
ê
ù
û
ú
ú
ú
ú
ú
ú
ú
mn
(1)
式中:Rmn为 m个事物 n 维复合模糊物元;Mi 为第 i
个事物,i=1、2、…、m;ck为第 k 项特征,k = 1、2、…、
n;uik为第 i个事物第 k项特征对应的模糊量值.
1郾 3郾 2 计算从优隶属度摇 各单项评价指标相应的模
糊量值,从属于标准样本各对应评价指标相应的模
糊量值隶属程度,称为从优隶属度,计算公式如
下[42]:
uij =
(xij-x j min) / (x j max-x j min)
(x j max-xij) / (x j max-x j min
{ )摇
xij为正向指标
xij为负向指标
(2)
式中:uij为从优隶属度;x jmax和 x jmin为各方案中每一
评价指标的最大值和最小值. 由此可构建从优隶属
度模糊物元,即:
R0n =
M0
c1 u01
c2 u02
左 左
cn u0
é
ë
ê
ê
ê
ê
ê
ê
ê
ù
û
ú
ú
ú
ú
ú
ú
ú
n
(3)
1郾 3郾 3 建立标准模糊物元和差平方模糊物元摇 标准
模糊物元 R0n由从优隶属度模糊物元 Rmn中各评价
指标的从优隶属度的最大值或最小值加以确定. 若
以 驻 j i = (u0 i-u ji) 2,i=1、2、…、n,j=1、2、…、m,表示
标准模糊物元 R0n与复合模糊物元 Rmn中各项差的
平方,则组成差平方复合模糊物元 R驻,即:
R驻 =
M1 M2 … Mm
c1 驻11 驻21 … 驻m1
c2 驻12 驻22 … 驻m2
左 左 左 埙 左
cn 驻1n 驻2m … 驻
é
ë
ê
ê
ê
ê
ê
ê
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ù
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ú
ú
ú
ú
ú
ú
ú
mn
(4)
1郾 3郾 4 熵值法确定权重摇 指标权重确定的方法主要
有主观赋权法和客观赋权法. 本研究采用 Shannon
的熵值思想用以确定系统权重. 基于客观环境的原
始信息,熵值赋权法通过分析各指标之间的关联程
度及各指标所提供的信息量,测算各子系统及构成
要素指标的权重,其步骤为[43]:
1)对指标做比重变换: sij = xij /移
n
i = 1
xij
2)计算指标的熵值: h j = -移
n
i = 1
sij lnsij
3)将熵值标准化:琢 j = max(h j) / h j( j = 1,2,…,
p)
4)计算指标 x j的权重: w j = 琢 j /移
p
j = 1
琢 j
式中:xij为样本 i 第 j 个指标的数值( i = 1、2、…、n,
j=1、2、…、p);n和 p分别为样本个数和指标个数.
1郾 3郾 5 耦合协调模型摇 耦合度原指计算机方面之间
的链接紧密程度,借鉴物理学中的容量耦合(capaci鄄
tive coupling)概念及容量耦合系数模型[44],演绎得
到城市化与生态环境的耦合度函数,可表示为[45]:
C=[u1u2 / (u1+u2) 2] 1 / 2 (5)
式中:u1、u2分别为城市化综合序参量和生态环境综
合序参量,根据前述建立的标准模糊物元和差平方
模糊物元,可知 u1、u2越小,其与标准方案之间越接
近,将其划分为 4 个级别:0 0郾 250郾 75[0,1].当 C=0 时,耦合度极小,系统之间或系统内
部要素之间处于无关状态,系统将向无序发展;当
C=1时,耦合度最大,系统之间或系统内部要素之间
达到良性共振耦合,系统将趋向新的有序结构[46] .
耦合度 C 可划分为 4 个阶段:0平耦合阶段;0郾 3磨合阶段;0郾 8政策及突变因素影响, 城市化与生态环境有可能退
化到以前的耦合阶段[47] .
由于耦合度在有些情况下很难反映出城市化与
生态环境建设的整体“功效冶与“协同冶效应,这是因
为对于研究区多个样本而言,每个城市的城市化与
生态环境子系统都具有动态、交错和不平衡的特
征[39,48],因此需采用城市化与生态环境耦合协调度
函数评判不同地级市城市化与生态环境交互耦合的
协调程度.基于前述的模糊物元模型,构造改进的城
市化与生态环境耦合协调度函数,它是基于流域城
市化过程和生态环境变化过程的现实状况与最优状
态的接近程度,来揭示两个子系统的协调状态,协调
度值越大,系统的整体协同效应越强.进而可以根据
协调度的大小对各评价对象进行等级划分,其算式
为:
D=1-(C T) 1 / 2 (6)
T=(au1 bu2) 1 / 2 (7)
式中:D 为协调度;C 为耦合度;T 为城市化与生态
环境的综合协调指数,反映了城市化与生态环境的
整体协同效应;协调度是基于城市化与生态环境两
74215 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 郭月婷等: 基于模糊物元的淮河流域城市化与生态环境系统的耦合协调测度摇 摇 摇 摇
驱动要素之间的离差性,耦合度是各综合协调指数
的简单平均,综合协调指数反映了两类响应指标之
间的“距离冶 [49] . a、b 为待定系数,由于城市子系统
与生态环境子系统同等重要,本文取 a = b = 0郾 5. 协
调度也可划分为 4 个阶段:D沂(0,0郾 4]为低度协调
耦合;D沂(0郾 4,0郾 5]为中度协调耦合;D沂(0郾 5,
0郾 8]为高度协调耦合;D沂(0郾 8,1)为极度协调耦
合[50] .
2摇 淮河流域城市化和生态系统的耦合协调评价
根据前述理论和评价指标体系,分别建立淮河
流域城市化子系统和生态环境子系统评价模型. 将
表征城市化发展水平的 16 项城市化指标和反映淮
河流域城市生态环境的 16 项生态环境指标作为评
价指标,将淮河流域 35 个地级市样本作为物元的事
物,构造复合物元.根据式(2)计算城市化子系统和
生态环境子系统的从优隶属度. 进而确定标准方案
(最优方案)模糊物元.标准方案模糊物元是根据各
项方案中的最大值或最小值确定的. 这里仅取最大
值组成标准方案的模糊物元, 即 u0i = 1郾 0,i = 1、2、
…、16.根据式(4)计算城市化子系统和生态环境子
系统各评价样本模糊物元与标准样本模糊物元指标
之间差的平方 驻 ji, 得到差平方复合物元 R驻 .
根据熵值法计算得到 2010 年淮河流域 35 个地
级市城市化与生态环境指标的权重数值(表 2),从
而得到各子系统的综合得分.
表 2摇 城市化和生态环境子系统指标权重
Table 2 摇 Index weights of urbanization and eco鄄environ鄄
ment subsystem
子系统
Subsystem
指标
Indicator
权重
Weight
子系统
Subsystem
指标
Indicator
权重
Weight
城市化 A1 0郾 062
Urbanization A2 0郾 061
A3 0郾 061
A4 0郾 063
A5 0郾 069
A6 0郾 062
A7 0郾 061
A8 0郾 064
A9 0郾 063
A10 0郾 061
A11 0郾 062
A12 0郾 068
A13 0郾 061
A14 0郾 061
A15 0郾 061
A16 0郾 062
生态环境 B1 0郾 062
Ecological B2 0郾 064
environ鄄
ment B3 0郾 065
B4 0郾 06
B5 0郾 06
B6 0郾 061
B7 0郾 063
B8 0郾 063
B9 0郾 061
B10 0郾 065
B11 0郾 06
B12 0郾 064
B13 0郾 062
B14 0郾 061
B15 0郾 064
B16 0郾 065
摇 摇 根据式(5)、(6)计算 2010 年淮河流域城市化鄄
生态环境耦合系统的各指标值及耦合度和协调度
(表 3).
摇 摇 由表 3 可以看出,2010 年淮河流域 35 个地级
市城市化子系统 u1的平均得分为 0郾 499,生态环境
子系统 u2的平均得分为 0郾 287,城市化子系统的发
展水平低于生态环境子系统,子系统综合协调指数
T值为 0郾 186,反映两类响应指标之间存在一定差
距.城市化与生态环境耦合度的平均值为 0郾 475,表
明流域处于颉颃阶段,城市化发展迅速,该阶段城市
化已经越过了它的发展拐点(人口城市化水平达到
30% ),生态环境承载能力下降,这时生态环境系统
不能完全消化和吸纳城市化发展带来的影响. 此时
流域生态环境问题突出:部分饮用水水源地水质超
标,水源地水质安全仍需加强,而且还面临城镇生活
污染贡献率大、污水处理效率低以及工业结构性污
染突出、治理水平有待提高等问题. 同时,流域城市
化鄄生态环境系统的发展又面临着严峻形势:南水北
调东线通水提出了更高的水质保障需求. 在“东部
开放、中部崛起冶战略的大背景下,淮河流域紧密衔
接着东陇海地区和中原经济区等国家层面的重点开
发区域,“十二五冶期间,流域城镇化速度将超过全
国平均水平,随着人口的快速增长和经济的迅速发
展,将给生态环境改善带来巨大压力. 此外,作为我
国商品粮生产三大基地之一,粮食增产需求给生态
环境保护带来挑战. 2010 年淮河流域 35 个地级市
城市化与生态环境协调度的平均值为 0郾 706,处于
高度协调耦合阶段,城市化与生态环境建设的整体
“功效冶与“协同冶效应较高.
摇 摇 从 35 个地级市的具体情况来看(图 2),2010
年流域各城市的城市化子系统遍布各个级别,城市
化子系统的发展水平属于优级的城市为省会城市合
肥、郑州以及山东省的淄博市,其 u1 值分别为
0郾 111、0郾 127 和 0郾 238,城市化子系统的发展水平属
于差级的城市集中分布在淮河干流地区安徽省的阜
阳、亳州、六安、宿州市.流域内大部分城市的城市化
子系统均处于良、中级. 其中,良级城市化子系统的
城市主要为山东省的大部分城市以及流域下游江苏
省的淮安、扬州、泰州等地. 属于中级城市化子系统
的城市在流域西南部和西北部河南省的商丘、周口、
驻马店、信阳等地形成了连片分布的格局.最优城市
化子系统与最差城市化子系统两者相差 0郾 753,表
明流域不同城市的城市化发展水平之间存在较大
差异.
8421 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 24 卷
表 3摇 2010 年淮河流域 35 个地级市城市化与生态环境耦合度及耦合协调度
Table 3摇 Coupling and policy coordination degrees between urbanization and ecological environment
城市
City
城市化子系统
Urbanization
subsystem
(U1)
生态环境子系统
Eco鄄environment
subsystem
(U2)
耦合度
Degree of
coupling
(C)
综合协调指数
Integrated and
coordinated index
(T)
协调度
Degree of coupling
and policy
coordination (D)
徐州 Xuzhou 0郾 36 0郾 22 0郾 49 0郾 14 0郾 74
南通 Nantong 0郾 32 0郾 41 0郾 50 0郾 18 0郾 70
连云港 Lianyungang 0郾 49 0郾 24 0郾 47 0郾 17 0郾 71
淮安 Huaian 0郾 48 0郾 33 0郾 49 0郾 20 0郾 69
盐城 Yancheng 0郾 50 0郾 44 0郾 50 0郾 24 0郾 66
扬州 Yangzhou 0郾 29 0郾 28 0郾 50 0郾 14 0郾 73
泰州 Taizhou 0郾 37 0郾 37 0郾 50 0郾 19 0郾 70
宿迁 Suqian 0郾 59 0郾 29 0郾 47 0郾 21 0郾 69
合肥 Hefei 0郾 11 0郾 08 0郾 49 0郾 05 0郾 85
蚌埠 Bengbu 0郾 50 0郾 25 0郾 47 0郾 18 0郾 71
淮南 Huainan 0郾 47 0郾 33 0郾 49 0郾 20 0郾 69
淮北 Huaibei 0郾 45 0郾 22 0郾 47 0郾 16 0郾 73
滁州 Chuzhou 0郾 64 0郾 31 0郾 47 0郾 22 0郾 68
阜阳 Fuyang 0郾 82 0郾 33 0郾 45 0郾 26 0郾 66
宿州 Suzhou 0郾 86 0郾 33 0郾 45 0郾 27 0郾 66
六安 Luan 0郾 75 0郾 24 0郾 43 0郾 21 0郾 70
亳州 Bozhou 0郾 86 0郾 37 0郾 46 0郾 28 0郾 64
淄博 Zibo 0郾 24 0郾 29 0郾 50 0郾 13 0郾 75
枣庄 Zaozhuang 0郾 44 0郾 30 0郾 49 0郾 18 0郾 70
济宁 Jining 0郾 38 0郾 27 0郾 49 0郾 16 0郾 72
泰安 Taian 0郾 39 0郾 20 0郾 47 0郾 14 0郾 74
日照 Rizhao 0郾 46 0郾 23 0郾 47 0郾 16 0郾 72
临沂 Linyi 0郾 37 0郾 15 0郾 46 0郾 12 0郾 77
菏泽 Heze 0郾 57 0郾 29 0郾 47 0郾 20 0郾 69
郑州 Zhengzhou 0郾 13 0郾 27 0郾 47 0郾 09 0郾 79
开封 Kaifeng 0郾 56 0郾 28 0郾 47 0郾 20 0郾 69
洛阳 Luoyang 0郾 31 0郾 40 0郾 50 0郾 18 0郾 70
平顶山 Pingdingshan 0郾 47 0郾 31 0郾 49 0郾 19 0郾 69
许昌 Xuchang 0郾 39 0郾 22 0郾 48 0郾 15 0郾 73
漯河 Luohe 0郾 57 0郾 37 0郾 49 0郾 23 0郾 67
南阳 Nanyang 0郾 59 0郾 33 0郾 48 0郾 22 0郾 68
商丘 Shangqiu 0郾 65 0郾 33 0郾 47 0郾 23 0郾 67
信阳 Xinyang 0郾 72 0郾 23 0郾 43 0郾 20 0郾 70
周口 Zhoukou 0郾 70 0郾 31 0郾 46 0郾 23 0郾 67
驻马店 Zhumadian 0郾 67 0郾 27 0郾 45 0郾 21 0郾 69
摇 摇 淮河流域生态环境子系统仅涉及优、良两个级
别,且以良级生态环境子系统为主,其城市数量占到
流域城市总数的一半以上(图 2). 生态环境子系统
状况最优的为合肥市,其值为 0郾 081,其余优级生态
环境子系统的城市包括流域西南的信阳、六安市以
及流域东北部山东省的临沂、日照、连云港市等. 良
级生态环境子系统的城市面积广阔,在流域西北部、
东南部都有广泛分布.与城市化子系统相比,生态环
境子系统现状水平之间存在差异相对较小,现状最
差的盐城市与最优的合肥市差值仅为 0郾 361.
摇 摇 2010 年淮河流域 35 个地级市城市化与生态环
境耦合度的最小值和最大值分别为 0郾 427 和
0郾 500,表明各城市均处于颉颃阶段. 协调度的计算
结果显示,整个淮河流域正处于高度协调耦合阶段,
除合肥市处于极度协调耦合阶段外,其他城市协调
度的值D沂(0郾 5,0郾 8],处于高度协调耦合阶段,城
94215 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 郭月婷等: 基于模糊物元的淮河流域城市化与生态环境系统的耦合协调测度摇 摇 摇 摇
图 2摇 研究区城市子系统和生态环境子系统发展水平的空
间分布
Fig. 2摇 Spatial distribution of the development level of urbaniza鄄
tion and ecological environment subsystems in the study area郾
市化与生态环境建设的整体“功效冶与“协同冶效应
较高.
3摇 讨摇 摇 论
近年来,淮河流域城市化快速发展,给该区域生
态环境带来许多挑战,由于城市化与生态环境耦合
发展、相互作用,生态环境的恶化将势必阻滞了城市
化的发展进程.本文运用模糊物元分析方法改进了
城市化和生态环境耦合协调函数,测度了 2010 年淮
河流域城市化与生态环境系统的交互耦合的协调程
度,得出以下结论:1)流域城市化与生态环境子系
统各要素耦合的机制是复杂的,表现为城市化对生
态环境的胁迫作用和生态环境对城市化的约束作用
两个方面. 2010 年,淮河流域 35 个地级市城市化子
系统的发展水平低于生态环境子系统,且两类响应
指标之间也存在一定差距. 2)淮河流域处于颉颃阶
段,城市化发展迅速,该阶段人口城市化水平已经超
过 30%的拐点,生态环境承载能力下降,这时生态
环境系统不能完全消化和吸纳城市化发展带来的影
响.此时流域生态环境问题突出.同时,流域城市化鄄
生态环境系统的发展又面临着在“东部开放、中部
崛起冶背景下,人口快速增长和经济迅速发展给生
态环境改善带来巨大压力的问题. 3)2010 年流域各
城市的城市化子系统遍布各个级别,不同城市的城
市化发展水平之间存在较大差异;而生态环境子系
统现状水平之间的差异相对较小,流域生态环境子
系统以良级为主.城市化与生态环境系统处于高度
协调耦合阶段,城市化与生态环境建设的整体“功
效冶与“协同冶效应较高.
“十二五冶期间,淮河流域城镇化速度将超过全
国平均水平,南水北调东线通水以及粮食增产需求
将给生态环境保护带来更大挑战. 面对淮河流域城
市化的快速发展以及生态环境改善的需要,迫切需
要加大产业结构调整力度、积极推进清洁生产、大力
发展循环经济、完善流域生态环境保护基础设施、强
化生态环境立法执法、推动风险防范,以公众的参与
和网络媒体监督教育为基础,建立基于最严格水资
源管理制度下的淮河流域管理制度体系,建立基于
流域与区域管理相结合的与淮河流域特点相适应的
流域管理体制.
本研究基于模糊物元的分析方法,制定了淮河
流域城市化与生态环境系统耦合评判指标体系,应
用熵值法确定权重,进而构造了改进的城市化和生
态环境耦合测度函数,通过在淮河流域 35 个地级市
的实例应用,结果显示该方法能够较好地评价淮河
流域现时的城市化与生态环境系统耦合协调发展的
客观状况.这表明模糊物元模型在城市化与生态环
境耦合测度中的适用性以及改进的城市化和生态环
境耦合测度函数的合理性,可为在较大尺度区域范
围开展耦合关系评价研究提供理论依据和技术支
撑,此方法值得应用、推广. 本研究构建的淮河流域
城市化与生态环境系统耦合测度指标体系,是基于
当前淮河流域社会经济发展水平低、生态环境问题
突出、地域分异规律的特点而综合考虑,该指标体系
是否适用于其他地区,还需要进一步研究. 另外,对
于加强模糊物元与常规的数据处理方法的对比研究
有待深入,以提高研究结果的精度.
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作者简介摇 郭月婷,女,1983 年生,博士研究生.主要从事城
市与区域规划研究. E鄄mail: guoyueting@ 126. com
责任编辑摇 杨摇 弘
2521 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 24 卷