CN113139151A - 一种城市化与生态环境近远程耦合协调水平的测度方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了种城市化与生态环境近远程耦合协调水平的测度方法，获取城市化水平综合评价值与生态环境综合评价值；基于城市化水平综合评价值与生态环境综合评价值计算区域城市化与生态环境近远程耦合度Cs；基于城市化水平综合评价值与生态环境综合评价值计算区域城市化与生态环境近远程综合调和指数Ts；基于近远程耦合度Cs以及近远程综合调和指数Ts计算城市化与生态环境近远程耦合协调度Ds。本发明将远程耦合思想融入耦合协调度模型，有效地弥补了原模型在远程耦合关系方面的不足，在测度城市化与生态环境耦合协调度时，具有更全面、更准确的特点。

Description

一种城市化与生态环境近远程耦合协调水平的测度方法
技术领域
本发明涉及城市生态领域，尤其涉及城市化与生态环境耦合协调水平的测度方法。
背景技术
城市化与生态环境关系的研究方法主要分为两类：单系统关系测算和双系统关系测度。单系统关系测算即构建城市化与生态环境的定量关系，如：早期，Northam(1979)根据各国城市化发展过程轨迹，可将城市化概括为一条稍被拉平的S型曲线；周一星(1981)和许学强(1988)分别对137个和157个国家和地区的资料进行统计分析后，发现城市化为对数曲线关系；Grossman和Krueger(1992)以42个发达国家为研究对象，发现了著名的环境库兹涅茨曲线(EKC)，揭示了随着城市经济水平的提高城市生态环境质量呈现倒“U”型的演变规律；方创琳(2003)发现了城镇化与生态环境交互耦合的双指数曲线。然而定量关系的测算针对不同区域可能会得出不同的关系，普适性较低。
双系统关系测度则是针对城市化系统综合评价值与生态环境系统综合评价值，运用灰色关联分析法、协同分析法等构建城镇化与生态环境交互作用的关联度模型和耦合协调度模型，测度二者的关联度和耦合协调度。如刘耀彬等人(2005)基于耦合模型分析了中国1985-2002年城市化与生态环境耦合度的时空分布；Li等人(2012)建立中国连云港市城镇化系统和生态环境系统指标体系，基于耦合协调度模型分析了该区域2000-2008年城市化与生态环境协调度；Liu等人(2018)采用耦合协调度模型分析了中国30个省市2005-2015年城市化与生态环境协调的时空特征。综上，耦合协调度模型在探究城市化与生态环境耦合协调关系中受到广泛应用。随着全球化的影响，区域与区域之间的城市化与生态环境也存在着相互作用、相互影响，即远程耦合。因此，远程耦合也是探究城市化与生态环境耦合协调关系中不可或缺的部分。然而，目前的耦合协调度测度均只考虑近程耦合，未涉及远程耦合。
发明内容：
为了克服上述背景技术的缺陷，本发明提供一种城市化与生态环境近远程耦合协调水平的测度方法，更全面、更准确地测度城市化与生态环境耦合协调度。
为了解决上述技术问题本发明的所采用的技术方案为：
一种城市化与生态环境近远程耦合协调水平的测度方法，获取城市化水平综合评价值与生态环境综合评价值；基于城市化水平综合评价值与生态环境综合评价值计算区域城市化与生态环境近远程耦合度Cs；基于城市化水平综合评价值与生态环境综合评价值计算区域城市化与生态环境近远程综合调和指数Ts；基于近远程耦合度Cs以及近远程综合调和指数Ts计算城市化与生态环境近远程耦合协调度Ds。
较佳地，获取城市化水平综合评价值U与生态环境综合评价值E的方法包括：
城市化水平综合评价值
Figure BDA0003018449170000031
其中，j为城市化系统指标体系的第j个指标，m为总指标个数，xj为j指标值，wj为j指标对应权重。
生态环境综合评价值
Figure BDA0003018449170000032
式中，r为生态环境系统指标体系的第r个指标，p为总指标个数，xr为r指标值，wr为r指标对应权重。
较佳地，城市化系统指标体系和生态环境系统指标体系为预先设定并存储的数据库。
较佳地，城市化系统指标体系包括：人口城市化率、市区人口密度、第二、三产业就业比重、人均GDP、非农产业占GDP比重、人均财政收入、人均固定资产投资、人均社会消费品总额、城镇人均可支配收入、万人拥有床位数、万人拥有医生数、万人拥有大学生数、万人拥有公共汽车、失业率、建成区面积占比、人均建成区面积；
生态环境系统指标体系包括：人均道路面积、人均用水量、人均用电量、人均工业废水排放、人均工业SO2排放、人均工业固体废弃物排放、人口自然增长率、建成区绿化覆盖率、人均耕地面积、人均公园绿地面积、森林覆盖率、人均水资源、污水处理率、工业固体废弃物利用率、万元GDP能耗、万元GDP电耗、环境治理投资占GDP比重。
较佳地，基于城市化水平综合评价值与生态环境综合评价值计算区域城市化与生态环境近远程耦合度Cs的方法包括：
(1)计算区域i近程耦合度Cl：
Figure BDA0003018449170000041
其中，i代表第i个区域，Ui、Ei分别为i区域城市化水平综合评价值、生态环境综合评价值；
(2)计算区域i远程耦合度Ct：
Figure BDA0003018449170000042
其中，n为区域总数，k为1～n的整数，且k≠i，Uk、Ek分别为k区域城市化水平综合评价值、生态环境综合评价值；
(3)计算区域i近远程耦合度Cs：
Cs＝μ·Cl+λ·Ct
其中，Cl为近程耦合度，Ct为远程耦合度，μ，λ分别为近程与远程的贡献系数，取μ＝λ＝1/2。
较佳地，贡献系数为经验参数。
较佳地，基于城市化水平综合评价值与生态环境综合评价值计算区域城市化与生态环境近远程综合调和指数Ts的方法包括：
(1)计算区域i近程综合调和指数Tl：
Tl＝α·Ui+β·Ei
其中，α，β分别为城市化与生态环境的贡献系数，取值均为1/2。
(2)计算区域i远程综合调和指数Tt：
Figure BDA0003018449170000051
(3)计算区域i近远程综合调和指数Ts：
Ts＝μ·Tl+λ·Tt
其中，Tl为近程综合调和指数，Tt为远程综合调和指数。
较佳地，基于近远程耦合度Cs以及近远程综合调和指数Ts计算城市化与生态环境近远程耦合协调度Ds的方法包括：
Figure BDA0003018449170000052
其中，Cs为该区域近远程耦合度，Ts为该区域近远程综合调和指数。
本发明的有益效果在于：本发明提出的城市化与生态环境近远程耦合协调水平的测度方法，在耦合协调度模型的基础上融入远程耦合的思想，构建了近远程耦合协调模型，克服了原模型未考虑远程耦合的不足，其能够更全面、准确地测度城市化与生态环境耦合协调水平。本发明引入远程耦合思想，构建了近远程耦合协调模型，旨在准确地、全面地获取区域城市化与生态环境耦合协调水平，可为区域可持续发展战略的制定提供参考。同时，在理论上，丰富了城市化与生态环境耦合的研究方法，具有重要的科学意义。该方法将远程耦合思想融入耦合协调度模型，有效地弥补了原模型在远程耦合关系方面的不足，在测度城市化与生态环境耦合协调度时，具有更全面、更准确的特点。
附图说明
图1为本发明实施例城市化与生态环境近远程耦合协调水平的测度方法；
图2为本发明实施例城市化与生态环境近远程交互耦合示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
1、获取各区域的城市化水平综合评价值U和生态环境综合评价值E
城市化水平综合评价值和生态环境综合评价值可通过指标体系综合评价法获取，分别构建城市化与生态环境的指标体系，城市化系统通过人口城市化、经济城市化、社会城市化以及空间城市化等方面的具体指标反映，如表1所示；生态环境系统通过生态环境压力、生态环境状态、生态环境保护等方面的具体指标反映，如表2所示。具体指标选择可根据研究区域实际情况进行调整。
表1城市化系统指标体系
Figure BDA0003018449170000071
表2生态环境系统指标体系
Figure BDA0003018449170000072
Figure BDA0003018449170000081
根据指标体系综合评价法可得，城市化水平综合评价值U为：
Figure BDA0003018449170000082
式中，j为城市化系统的第j个指标，m为总指标个数，xj为j指标值，wj为j指标对应权重。
同理，生态环境综合评价值E为：
Figure BDA0003018449170000083
式中，r为生态环境系统的第r个指标，p为总指标个数，xr为r指标值，wr为r指标对应权重。
2、计算近远程耦合度Cs
利用耦合度模型，分别计算近程耦合度Cl以及远程耦合度Ct，其中，近程耦合度即该区域城市化与生态协调的耦合度，远程耦合度即该区域与其他区域城市化与生态系统耦合度的均值，近程耦合度和远程耦合度集成为近远程耦合度Cs。耦合度模型为：
Figure BDA0003018449170000091
式中，U、E分别为城市化水平综合评价值、生态环境综合评价值。
(1)计算区域i近程耦合度Cl：
Cl＝C(Ui,Ei) (4)
式中，i为第i个区域，Ui、Ei分别为i区域城市化水平综合评价值、生态环境综合评价值。
(2)计算区域i远程耦合度Ct：
Figure BDA0003018449170000092
式中，n为区域总数，k为1～n的整数且k≠i，Uk、Ek分别为k区域城市化水平综合评价值、生态环境综合评价值。
(3)计算区域i近远程耦合度Cs：
Cs＝μ·Cl+λ·Ct (6)
式中，Cl为近程耦合度，Ct为远程耦合度，μ，λ分别为近程与远程的贡献系数，所述贡献系数为人为设定的经验参数。
3、计算近远程综合调和指数Ts
由于耦合度模型只能反映两个系统是否有相互作用，不能判断是否协调，因此还需结合综合调和指数。基于综合调和指数模型，分别计算近程综合调和指数Tl以及远程综合调和指数Tt，其中，近程综合调和指数即该区域城市化与生态协调的综合调和指数，远程综合调和指数即该区域与其他区域城市化与生态系统综合调和指数的均值，集成为近远程综合调和指数Ts。综合调和指数模型为：
T(U,E)＝α·U+β·E (7)
式中，α，β分别为城市化与生态环境的贡献系数。
(1)计算区域i近程综合调和指数Tl：
Tl＝T(Ui,Ei) (8)
(2)计算区域i远程综合调和指数Tt：
Figure BDA0003018449170000101
(3)计算区域i近远程综合调和指数Ts：
Ts＝μ·Tl+λ·Tt (10)
式中，Tl为近程综合调和指数，Tt为远程综合调和指数。
4、计算近远程耦合协调度
利用耦合协调模型，分别代入近远程耦合度以及近远程综合调和指数，得到该区域近远程耦合协调度Ds。
Figure BDA0003018449170000102
式中，Cs为该区域近远程耦合度，Ts为该区域近远程综合调和指数。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种城市化与生态环境近远程耦合协调水平的测度方法，其特征在于：获取城市化水平综合评价值与生态环境综合评价值；基于城市化水平综合评价值与生态环境综合评价值计算区域城市化与生态环境近远程耦合度Cs；基于城市化水平综合评价值与生态环境综合评价值计算区域城市化与生态环境近远程综合调和指数Ts；基于近远程耦合度Cs以及近远程综合调和指数Ts计算城市化与生态环境近远程耦合协调度Ds。
2.根据权利要求1所述的一种城市化与生态环境近远程耦合协调水平的测度方法，其特征在于，所述获取城市化水平综合评价值U与生态环境综合评价值E的方法包括：
城市化水平综合评价值
Figure FDA0003018449160000011
其中，j为城市化系统指标体系的第j个指标，m为总指标个数，xj为j指标值，wj为j指标对应权重。
生态环境综合评价值
Figure FDA0003018449160000012
式中，r为生态环境系统指标体系的第r个指标，p为总指标个数，xr为r指标值，wr为r指标对应权重。
3.根据权利要求1所述的一种城市化与生态环境近远程耦合协调水平的测度方法，其特征在于：
所述城市化系统指标体系和所述生态环境系统指标体系为预先设定并存储的数据库。
4.根据权利要求3所述的一种城市化与生态环境近远程耦合协调水平的测度方法，其特征在于：
城市化系统指标体系包括：人口城市化率、市区人口密度、第二、三产业就业比重、人均GDP、非农产业占GDP比重、人均财政收入、人均固定资产投资、人均社会消费品总额、城镇人均可支配收入、万人拥有床位数、万人拥有医生数、万人拥有大学生数、万人拥有公共汽车、失业率、建成区面积占比、人均建成区面积；
生态环境系统指标体系包括：人均道路面积、人均用水量、人均用电量、人均工业废水排放、人均工业SO2排放、人均工业固体废弃物排放、人口自然增长率、建成区绿化覆盖率、人均耕地面积、人均公园绿地面积、森林覆盖率、人均水资源、污水处理率、工业固体废弃物利用率、万元GDP能耗、万元GDP电耗、环境治理投资占GDP比重。
5.根据权利要求1所述的一种城市化与生态环境近远程耦合协调水平的测度方法，其特征在于，基于城市化水平综合评价值与生态环境综合评价值计算区域城市化与生态环境近远程耦合度Cs的方法包括：
(1)计算区域i近程耦合度Cl：
Figure FDA0003018449160000031
其中，i代表第i个区域，Ui、Ei分别为i区域城市化水平综合评价值、生态环境综合评价值；
(2)计算区域i远程耦合度Ct：
Figure FDA0003018449160000032
其中，n为区域总数，k为1～n的整数，且k≠i，Uk、Ek分别为k区域城市化水平综合评价值、生态环境综合评价值；
(3)计算区域i近远程耦合度Cs：
Cs＝μ·Cl+λ·Ct
其中，Cl为近程耦合度，Ct为远程耦合度，μ，λ分别为近程与远程的贡献系数，取μ＝λ＝1/2。
6.根据权利要求1所述的一种城市化与生态环境近远程耦合协调水平的测度方法，其特征在于：所述贡献系数为经验参数。
7.根据权利要求1所述的一种城市化与生态环境近远程耦合协调水平的测度方法，其特征在于，基于城市化水平综合评价值与生态环境综合评价值计算区域城市化与生态环境近远程综合调和指数Ts的方法包括：
(1)计算区域i近程综合调和指数Tl：
Tl＝α·Ui+β·Ei
其中，α，β分别为城市化与生态环境的贡献系数，取值均为1/2。
(2)计算区域i远程综合调和指数Tt：
Figure FDA0003018449160000041
(3)计算区域i近远程综合调和指数Ts：
Ts＝μ·Tl+λ·Tt
其中，Tl为近程综合调和指数，Tt为远程综合调和指数。
8.根据权利要求1所述的一种城市化与生态环境近远程耦合协调水平的测度方法，其特征在于，基于近远程耦合度Cs以及近远程综合调和指数Ts计算城市化与生态环境近远程耦合协调度Ds的方法包括：
Figure FDA0003018449160000042
其中，Cs为该区域近远程耦合度，Ts为该区域近远程综合调和指数。
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