基于城市化发展体系的城市生态环境评价与分析_生态环境论文

基于城市化发展体系的城市生态环境评价与分析,本文主要内容关键词为:生态环境论文,体系论文,评价论文,城市论文,此文献不代表本站观点,内容供学术参考,文章仅供参考阅读下载。

近年来,我国进入快速城市化发展时期。作为城市化发展的物质支撑与载体,随着城市化发展水平的不断提升,城市生态环境对城市发展的影响愈来愈凸显出来,成为城市未来发展中的决定性要素。城市的生态环境决定并制约着城市发展的质量及未来趋势[1~2]。因此,客观地认识和了解城市生态环境的质量状况及变化情况,开展城市生态环境质量评价研究,对于促进城市生态系统良性循环,实现城市化健康有序发展具有重要意义。

从国外对城市生态环境评价的相关研究来看,评价系统并没有统一的规范体系,多是从某一个角度,对城市生态环境的某一个方面进行评价[3~5]。此外,也有一些研究侧重于某一局部地区的评价[6~7]。我国生态环境质量评价由于评价目的不同,以及所评价区域环境条件的差异,评价的方法也是多种多样。例如对单因素进行综合评价的方法有标度指数法[8]、双基指数法[9]、基于神经网络的生态评价方法等,它们主要被应用于对大气和水质的研究上,比较成功的多因素环境质量综合评价方法有层次分析法、模糊综合评判法、综合指数法、模糊综合比较法等[10]。此外,也有一些侧重评价指标体系研究方面的成果[11~13],较多采用的技术手段为RS(遥感)、GIS(地理信息系统)技术[14~15]等,综上所述,目前学界的相关研究其研究思路大体一致,即:对城市生态环境进行评价时,将城市生态环境系统从城市体系中单独剥离出来,然后根据研究区域的具体情况构建指标体系,再选择合适的方法进行评价。

城市化和城市生态环境天然存在交互耦合关系。城市化发展对城市生态环境的影响表现为促进或胁迫,而城市生态环境对城市发展则表现为承载或约束。城市生态环境质量的好坏和城市化发展的健康状况密切相关[16]。鉴于此,本文提出将城市化发展体系作为背景参照体系,引入到城市生态环境发展状况的评价中,应用系统相对状态发展度模型,对城市生态环境进行相对于城市化发展体系的发展度评价的新思路,并以大连市为例,对其1996至2005年期间,城市生态环境相对于城市化的发展状况进行定量评价。

大连市位于辽东半岛南端,是我国北方重要的工业基地、港口城市和滨海旅游城市,城市经济发展综合实力较强,城市化发展水平较高。2005年,全市户籍总人口572.1万人,以非农人口所占比例计算的城市化水平为57.5%,高于全国(43%)平均水平。此外,大连也以其优美、舒适、整洁城市环境而著称。在国内,大连市多次被评入“中国最具城市环境竞争力城市”前5位,国际上,大连是中国唯一入选“世界城市环境500佳”的城市,成为得到国内外普遍公认的环境优秀城市。本文以环境优秀城市大连市为例进行实证研究,目的在于揭示引入城市化发展的背景体系后,大连市城市生态环境相对于城市化发展的相对质量状况以及变化情况。

1 研究思路及方法

1.1 研究思路暨城市生态环境评价引入城市化发展体系的必要性

城市化发展和生态环境的建设与保护是相互依存又相互矛盾的统一体,二者天然存在交互耦合关系。这种互动关系表现为积极和消极两种。从积极的一面看,城市化的发展为城市生态环境的建设和保护提供了重要的资金和技术的支持和保障;城市生态环境则为城市化的发展提供水、土等各种资源要素的投入。从消极的一面来看,城市化通过人口增长、经济发展、能源消耗和交通扩张对生态环境产生胁迫;而生态环境又通过人口驱逐、资本排斥、资金争夺和政策干预对城市发展产生约束。如果区域城市化发展速度过快,超出生态环境可以消化与承载的能力,则区域生态环境会出现恶化,城市化进程最终会被遏制,如果生态环境建设投资速度过快,不符合资金利用的最优经济原则,城市化的正常发展速度就会因资金的缺乏而不能跟上,生态环境也将最终失去经济的依托。所以,从某个角度看,区域的社会经济发展过程就是城市化与生态环境协同耦合的过程[16~17]。因此,在对具体城市的城市生态环境进行评价时,除了对其系统本身的绝对质量进行独立考察之外,还有必要引入其对偶体系——城市化发展体系,探讨该城市生态环境相对于该城市的城市化发展体系的“相对质量”状况。

至于如何定量测定A系统相对于B系统的发展状况,本文采用系统相对状态发展度模型[18]进行计算,公式如下:

在本文中,i系统即指城市生态环境体系,j系统即指城市化发展体系;即是城市生态环境体系发展综合指数的实际值,F′则为城市化系统对城市生态环境系统要求的发展综合指数值。通过分析城市化发展与城市生态环境之间的交互关系,以及相对于城市化发展系统的城市生态环境发展度的意义可知,理想状态的城市生态环境相对发展状态可以理解为:城市化与城市生态环境之间的积极的交互作用和消极的交互作用恰好抵消,即两系统的发展指数相同,同步发展,即城市化发展系统的综合发展指数得分为Q时,城市生态环境系统的综合发展指数也为Q。但实际中两者完全同步的情况是很少的,因此认为当回归系数为0.8~1时即可认定两个系统为同步发展状态。本文确定F′的值时取0.8的系数,即求得的城市化发展体系综合得分再乘以0.8,就是F′的值。

由公式(1)可知,要想求得相对于城市化发展体系的城市生态环境的发展指数,不但要求出城市生态环境发展指数,也要求出其背景体系——城市化发展体系的综合发展指数,本文运用主成分分析法,对城市化和城市生态环境各体系发展的综合指数值进行求算,首先构建评价指标体系。

1.2 大连市城市生态环境系统质量状况的独立评价

1.2.1 城市生态环境质量评价指标体系的构建

基于生物主体的生态环境由水、能源、空气和土地四要素组成[4]。城市生态环境基于的主体是人,那么除人之外的生物也应是生态环境的一个要素,因此,这里所说的生态环境是生物、水、资源、空气和土地的五要素生态环境,指标体系的构建主要围绕这五要素进行,从生态环境压力、生态环境水平和生态环境建设三个方面选取了人均工业废气排放量、人均可利用水资源拥有量、工业废水排放达标率等十六项指标(见图1)。

图1 城市生态环境指标体系

Fig.1 Index system of urbanization

1.2.2 数据来源和评价方法

本文的数据主要来源于1996-2005年《大连市统计年鉴》(大连市统计局编)、《大连社会经济统计年鉴》(大连市统计局编)、《大连市环境公报》(大连市环境保护局编)、《辽宁省水资源公报》(辽宁省水利厅编)。为了消除量纲的差别,本文采用级差法对数据进行标准化处理,正向指标(如“人均可利用水资源拥有量”)的标准化公式如下:

指标数据标准化后,采用主成分分析求算城市生态环境的综合发展指数。将标准化后的指标输入SPSS软件,进行主成分分析,得到相关矩阵的特征根,各指标的贡献率、累计贡献率。一般的累计贡献率大于85%的前K个成分已基本反映了原变量的主要信息。因此,选取前K个指标作为主成分。将标准化后的原始数据代入公式(4)中,求得各主成分得分。

1.3 引入城市化发展体系后城市生态环境发展度评价

1.3.1 城市生态环境发展背景体系——城市化体系发展状况的评价

城市化发展对城市生态环境产生了积极和消极的两方面影响。一方面,城市化的发展促进了城市社会、经济、文化的全面发展,为城市生态环境的保护和建设提供了必要的资金与技术的支持与保证,但同时,由于城市化的聚集效应所造成的城市人口的持续增长和高度集中,迫使人类强烈干预自然环境使其发生剧烈的变化,城市产生的废气、污水、垃圾往往需要向外界输出,这就形成了城市化发展对城市生态环境的胁迫作用。城市化是一个社会、经济、文化等多种因素综合发展的过程,它不仅表现为人口向城市的集中,农业人口向非农业人口的转换,还表现为城市数目的增加和城市地域范围的不断推进和扩展;也不仅表现为农业活动向非农业活动的转换、经济结构的优化和升级,还表现为城市生活方式、价值观念、城市文化等向农村地区的渗透、影响、扩散和传播,即人口发展、地域景观、经济结构和生活方式四个层面的城市化过程[19],每一层面的城市化过程都深刻地影响着城市生态环境的变化。根据城市化的四层含义,本文从人口发展、经济结构、地域景观和社会生活四方面构建了城市化发展状况评价指标体系(见图2)。

图2 城市化发展程度评价指标体系

Fig.2 Index system of urbanization

指标体系构建以后,对大连市城市化发展体系进行综合评价,数据来源、标准化方法、评价方法与城市生态环境体系相同,求得历年城市化发展程度综合指数。

1.3.2 相对于城市化发展体系的城市生态环境发展度评价及阶段划分

分别求得城市生态环境体系、城市生态环境的背景体系——城市化发展体系的历年综合发展指数后,再应用系统相对状态发展度模型,即公式(1),求得,大连市历年城市生态环境体系相对于城市化发展体系的发展度指数。为了更好地描述和分析大连市相对于城市化发展的城市生态环境发展度状况的评价结果,本文引入模糊隶属程度,以建立模糊发展等级和划分标准(见表1)。

2 结果分析

2.1 城市生态环境系统独立评价值及变化

由表2和图3可见,未引入城市化发展体系,大连市城市生态环境质量独立评价得分情况在1996至2005年期间,均处于增长态势,系统综合得分从1996年的-0.5622持续增长至2005年的4.4601,年均增长指数值为0.5580。1999年以后增速明显加快,2002年以后又趋于缓和。这是由于20世纪90年代以前,大连市作为我国重要的老工业基地,城市工业膨胀迅速,使得城市生态环境有所恶化,因此系统综合评分增长缓慢。20世纪90年代以后,大连市提出了以最佳的环境带动城市经济发展的思路,加大了对城市生态环境保护和建设的投入,城市生态环境的质量得到很大改善,近几年,由于城市化发展迅速,城市生态环境的压力增大,因而系统综合评分增长又趋于缓和。数据的变化与实际情况大体一致,说明应用这种方法进行评价分析能较好地反映客观现实。

2.2 基于城市化发展体系下的城市生态环境发展度指数得分及变化情况

作为城市生态环境系统的背景体系,大连市城市化发展体系的综合得分在此期间表现为持续增长态势。系统综合得分从1996年的-0.879 3增长至2005年的8.8349,年均变化1.0793,变化速度明显快于城市生态环境系统(0.5580),并且由图3可见,1999年以后,大连市城市化发展进程增长速度有所加快,城市生态环境系统综合评分总体滞后于城市化发展综合得分。将城市生态环境独立评价的综合评分和作为背景体系的城市化体系综合评分带入系统相对状态发展度模型(公式1),经过计算得出大连市城市生态环境相对于城市化发展背景体系的相对发展度指数,结果显示,引入城市化发展背景体系后,大连市城市生态环境相对质量发展度值1996年为0.9833,1999年上升至0.999 0,此后开始迅速下降,2005年下降至0.0796,十年间大连城市生态环境的相对质量等级从“优质匹配”相对发展度等级一直下降到“极度滞后”相对发展度级别,下降趋势显著而且剧烈。为了更好地揭示引入城市化发展体系后对城市生态环境评价结果的影响,将引入城市化发展体系前后的城市生态环境评价结果进行对比,差异非常显著。由图3、图4可见,未引入城市化体系前,城市生态环境独立评价结果显示,大连市城市生态环境质量发展状况在研究时段内,表现为逐年上升的态势,但是,引入城市化发展体系后,城市生态环境相对于城市化发展的相对质量发展状况表现为持续下降。说明大连市城市生态环境的绝对质量虽然是在逐年改善,但是相对于城市化的快速发展进程,城市生态环境的相对质量却是逐渐下降的,目前已经达到“严重滞后”于城市化发展进程的相对发展度。从而揭示出大连市城市生态环境对其城市化发展需求的满足程度和承载能力已经开始下降,这将对大连市城市化持续、健康的发展构成潜在威胁。

图4 相对于城市化发展体系的大连市城市生态环境发展度评价指数变化

Fig.4 Variation of development degree of relative to urban system of of eco- environment in Dalian

3 结语与讨论

(1)城市生态环境和城市化发展之间天然存在着交互耦合的关系,这种互动关系表现为积极和消极两方面。积极的互动关系即城市化发展对城市生态环境的建设和保护的促进、城市生态环境对城市化发展提供的支持和承载。消极的互动关系表现为,城市化通过人口增长、能源消耗和交通扩张对生态环境的胁迫、城市生态环境承载的有限性对城市化发展的约束。因此,本研究提出对城市生态环境质量发展状况进行评价时,引入其对偶体系——城市化发展体系,考察相对于城市化发展体系的城市生态环境质量相对发展状况的新思路。

(2)系统相对状态发展度模型为本研究提供了方法依据和支持。通过求算大连市城市生态环境系统及其对偶体系——城市化发展体系各自历年的综合发展指数,应用该模型计算大连市相对城市化发展体系的城市生态环境相对质量发展度指数。结果表明,大连市城市生态环境相对质量状况跟对其进行独立评价得出的城市生态环境质量逐年上升的结果完全不同,城市生态环境质量的相对发展度从最好相对发展度级别一直下降到了最差相对发展度级别,说明大连市城市生态环境质量的绝对状况虽然都在逐年有所改善,但是在城市化发展的进程中,城市生态环境相对于城市化快速发展的相对质量是逐渐下降的,即大连城市生态环境承载大连市城市化发展的能力其实是逐渐下降。

(3)大连市是得到国内外普遍公认的环境优秀城市,在引入城市化发展背景体系,应用系统相对状态发展度模型进行城市生态环境相对质量的评价以后,发现其城市生态环境相对于该城市城市化发展的相对质量状况其实表现为下降,说明本文提出的这种将城市化发展作为背景参照体系,评价城市生态环境发展状况的新方法,能够揭示出城市生态环境对城市化发展要求的满足程度以及承载能力如何,能够进一步揭示城市化发展进程中城市生态环境保护和建设中存在的隐性问题,对城市生态环境的建设和保护以及城市经济健康持续发展具有一定的指导作用。

(4)对于大连市出现城市生态环境相对城市化发展体系“相对走低”的现象,希望能引起大连市民以及政府有关部门的重视,以便采取相应措施,加强城市生态环境的保护和建设,以保障大连市城市化持续健康发展。此外,本文采用的研究方法仅仅是揭示出了大连市城市生态环境相对于城市化发展走低的现象,其产生的机制也还有待于进一步研究分析。

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