農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境的耦合協(xié)調(diào)、時(shí)空演進(jìn)及趨勢(shì)預(yù)測(cè)
——以云南省為例

方舒虹，黃 宜，韓利紅，王艷偉*

（1.云南農(nóng)業(yè)大學(xué) 建筑工程學(xué)院，云南 昆明 650201；2.云南農(nóng)業(yè)大學(xué) 經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，云南 昆明 650201）

0 引言

黨的十九大報(bào)告提出，要加快實(shí)施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略，促進(jìn)農(nóng)村產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)、鄉(xiāng)風(fēng)民風(fēng)、生態(tài)環(huán)境、治理體系和農(nóng)民生活水平全面發(fā)展，加快建設(shè)現(xiàn)代化新農(nóng)村［1］。農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施作為農(nóng)村經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)和社會(huì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，通過(guò)要素的直接投入和溢出效應(yīng)對(duì)推動(dòng)鄉(xiāng)村產(chǎn)業(yè)發(fā)展、提高農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力、提升人口素質(zhì)、改善生態(tài)環(huán)境等產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，是實(shí)施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的應(yīng)有之義［2-3］。鄉(xiāng)村振興是新形勢(shì)下解決地區(qū)“三農(nóng)”問(wèn)題的治本之策，其中生態(tài)振興是根本［4］，是實(shí)現(xiàn)農(nóng)村生態(tài)宜居的保障［5］。改革開(kāi)放以來(lái)，農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施的改善促進(jìn)了農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，但在農(nóng)村經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時(shí)，忽視了生態(tài)環(huán)境問(wèn)題［6］。因此，對(duì)農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境的耦合協(xié)調(diào)研究，能夠有效促進(jìn)農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境的良性互動(dòng)、協(xié)調(diào)發(fā)展，進(jìn)一步縮小地區(qū)間的發(fā)展差距。

對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行梳理發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前探討城市基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的路徑，具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義［7］。眾多學(xué)者在對(duì)生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施的研究中發(fā)現(xiàn)，生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)對(duì)促進(jìn)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展［8］、提升城市系統(tǒng)服務(wù)能力［9-10］、優(yōu)化城市生態(tài)環(huán)境［7］作出了巨大貢獻(xiàn)，且基礎(chǔ)設(shè)施的投入與社會(huì)—生態(tài)系統(tǒng)呈倒“U”形曲線，初期適度的基礎(chǔ)設(shè)施投入會(huì)降低社會(huì)—生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性，而基礎(chǔ)設(shè)施過(guò)度投入則會(huì)逐步增加社會(huì)—生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性［11］。眾多學(xué)者通過(guò)對(duì)綠色基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域的研究認(rèn)為，綠色基礎(chǔ)設(shè)施是解決生態(tài)環(huán)境問(wèn)題［12］、支撐生態(tài)文明建設(shè)［13］、推動(dòng)城市可持續(xù)發(fā)展的重要途徑［14］。已有的研究對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境的耦合協(xié)調(diào)具有一定的借鑒和參考價(jià)值，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）大多基于城市視角對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境進(jìn)行分析；（2）主要基于區(qū)域、省域尺度對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境進(jìn)行研究，而對(duì)于農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)的時(shí)空演進(jìn)及趨勢(shì)預(yù)測(cè)的研究較少，因此，本文以2011—2020年云南省16個(gè)州（市）為研究對(duì)象，通過(guò)構(gòu)建農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，借助耦合協(xié)調(diào)模型對(duì)各州（市）農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施耦合協(xié)調(diào)發(fā)展情況進(jìn)行分析，采用灰色預(yù)測(cè)GM（1,1）模型、標(biāo)準(zhǔn)差橢圓模型對(duì)各州（市）的時(shí)空演變格局及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)，以期為云南省農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境的耦合協(xié)調(diào)發(fā)展提供參考，同時(shí)為我國(guó)其他地區(qū)農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展提供借鑒。

1 指標(biāo)體系構(gòu)建

為系統(tǒng)地評(píng)價(jià)農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境的耦合協(xié)調(diào)發(fā)展水平、時(shí)空演化特征及發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)，本研究以農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施和生態(tài)環(huán)境2個(gè)系統(tǒng)為核心，借鑒學(xué)者們［15-22］的研究成果，構(gòu)建了云南省農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系（表1），分別從生產(chǎn)性基礎(chǔ)設(shè)施、生活性基礎(chǔ)設(shè)施、社會(huì)性基礎(chǔ)設(shè)施、生態(tài)環(huán)境壓力、生態(tài)環(huán)境狀態(tài)、生態(tài)環(huán)境響應(yīng)6個(gè)維度，選取化肥使用量、農(nóng)藥使用量等19個(gè)指標(biāo)。用化肥使用量、農(nóng)藥使用量、農(nóng)膜使用量、水庫(kù)總?cè)萘俊⒂行Ч喔让娣e5個(gè)指標(biāo)衡量生產(chǎn)性基礎(chǔ)設(shè)施；用農(nóng)村用電量、公路通車(chē)?yán)锍?、自?lái)水受益村3個(gè)指標(biāo)衡量生活性基礎(chǔ)設(shè)施；用農(nóng)村投遞線路長(zhǎng)度衡量社會(huì)性基礎(chǔ)設(shè)施；用工業(yè)二氧化硫排放量、工業(yè)廢水排放總量、廢水排放總量、工業(yè)廢氣排放總量4個(gè)指標(biāo)衡量生態(tài)環(huán)境壓力；用人均公園綠地面積、建成區(qū)綠化覆蓋率、自然濕地面積3個(gè)指標(biāo)衡量生態(tài)環(huán)境狀態(tài)；用工業(yè)固體廢棄物綜合利用率、污水集中處理率、造林總面積3個(gè)指標(biāo)衡量生態(tài)環(huán)境保護(hù)力度。

表1 云南省農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2 研究方法與數(shù)據(jù)來(lái)源

2.1 研究方法

2.1.1 標(biāo)準(zhǔn)化處理 由于指標(biāo)單位不一，會(huì)對(duì)結(jié)果造成影響，不能直接計(jì)算。因此，為避免量綱不同的影響，本文使用極差標(biāo)準(zhǔn)化法對(duì)所得原始指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)量綱化處理，計(jì)算公式為：

式（1）~式（2）中：Zij表示經(jīng)過(guò)處理后的標(biāo)準(zhǔn)化值；zij表示系統(tǒng)中第i年的第j項(xiàng)指標(biāo)的原始值；max(zij)和min(zij)分別表示系統(tǒng)中第i年的第j項(xiàng)指標(biāo)的原始值中的最大值與最小值。在數(shù)據(jù)運(yùn)算中避免出現(xiàn)0的情況，對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)都加上0.0001。

2.1.2 權(quán)重確定 本文采取熵值法對(duì)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行賦權(quán)，并確定系統(tǒng)中的權(quán)重，具體如下：

（1）在j項(xiàng)指標(biāo)下，計(jì)算第i個(gè)系統(tǒng)在這項(xiàng)指標(biāo)中所占的比例，公式為：

（2）計(jì)算第j項(xiàng)指標(biāo)下的熵值ej，計(jì)算公式為：

（3）計(jì)算第j項(xiàng)指標(biāo)的差異系數(shù)Sj，公式為：

（4）計(jì)算第j項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重Wj，公式為：

（5）計(jì)算農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境的綜合評(píng)價(jià)值，計(jì)算公式分別為：

式（7）~式（8）中，j=1,2,3,…, m，表示指標(biāo)個(gè)數(shù)；U1和U2分別表示農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境的綜合評(píng)價(jià)值；A和B分別表示農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境的權(quán)重。

2.1.3 耦合協(xié)調(diào)度模型構(gòu)建 （1）計(jì)算耦合度(C)。耦合度模型用來(lái)判斷2個(gè)系統(tǒng)間相互影響、相互作用或依賴的程度。本文參考董弋萱等［23-24］的研究結(jié)果，構(gòu)建農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境的耦合關(guān)系模型：

式（9）中，U1和U2分別為農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境的綜合評(píng)價(jià)值；C為兩者的耦合度。當(dāng)C=0時(shí)，表示農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境之間沒(méi)有關(guān)聯(lián)性；當(dāng)C=1時(shí)，表示農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境之間是最優(yōu)耦合關(guān)系。C值越大說(shuō)明2個(gè)系統(tǒng)之間的耦合程度越高，表明農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境具有互相促進(jìn)的作用；反之，C值越小則說(shuō)明2個(gè)系統(tǒng)可能存在著相互制約的作用。

（2）計(jì)算協(xié)調(diào)度(T)。耦合度注重系統(tǒng)間相互耦合的程度，而協(xié)調(diào)度則反映2個(gè)系統(tǒng)間相互協(xié)調(diào)發(fā)展的程度。借鑒楊慧芳等［25-26］的研究結(jié)果，構(gòu)建農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)度模型：

式（10）中，a和b表示貢獻(xiàn)系數(shù)且a+b=1，本文認(rèn)為農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境的貢獻(xiàn)度是一樣的，即a=b=0.5；T表示農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展水平的綜合協(xié)調(diào)指數(shù)，通過(guò)計(jì)算農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境兩者之間綜合評(píng)價(jià)值的加權(quán)所得，確定T值的取值范圍為［0,1］。T值影響耦合協(xié)調(diào)發(fā)展水平，可以反映出2個(gè)系統(tǒng)協(xié)調(diào)狀況的好壞，T值越大說(shuō)明2個(gè)系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)狀況越好。

（3）計(jì)算耦合協(xié)調(diào)度(D)。為準(zhǔn)確反映農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境之間的協(xié)調(diào)關(guān)系，結(jié)合式（9）、式（10）構(gòu)建耦合協(xié)調(diào)度模型：

通過(guò)對(duì)農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境耦合度、協(xié)調(diào)度以及耦合協(xié)調(diào)度的計(jì)算，借鑒陳濤等［26］的研究成果，將耦合度與耦合協(xié)調(diào)度進(jìn)行等級(jí)劃分（表2）。

表2 農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境耦合度及耦合協(xié)調(diào)度的等級(jí)劃分

2.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

為更加全面地了解云南省農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，同時(shí)考慮到數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、可獲得性、可比性原則，本文選取2011—2020年云南省16個(gè)州（市）的數(shù)據(jù)作為研究樣本，數(shù)據(jù)來(lái)源于《云南省統(tǒng)計(jì)年鑒》。

3 農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)分析

3.1 農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境耦合度分析

通過(guò)對(duì)云南省16個(gè)州（市）2011—2020年農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)的整理及運(yùn)算，得出近10 a來(lái)云南省16個(gè)州（市）2個(gè)系統(tǒng)的耦合度（表3）。

表3 2011—2020年云南省16個(gè)州（市）農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境耦合測(cè)算結(jié)果

由表3可以看出，云南省農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境2個(gè)系統(tǒng)耦合度處于較高水平，耦合度在（0.85,1.00］區(qū)間內(nèi)，說(shuō)明農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境之間存在較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性，且2個(gè)系統(tǒng)之間具有互相促進(jìn)的作用。根據(jù)耦合度的等級(jí)劃分，云南省2011—2020年16個(gè)州（市）農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境均處于高水平耦合的狀態(tài)，其中玉溪市、保山市、昭通市、普洱市、楚雄市、文山州、大理市7個(gè)州（市）出現(xiàn)了最佳耦合的狀態(tài)。

3.2 農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度分析

根據(jù)公式（11）對(duì)云南省農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境的耦合協(xié)調(diào)度進(jìn)行測(cè)算，測(cè)算結(jié)果如表4所示。

表4 2011—2020年云南省16個(gè)州（市）農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)測(cè)算結(jié)果

由表4可以看出，2011—2020年農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度的平均水平呈逐步上升的發(fā)展態(tài)勢(shì)，2011—2014年耦合協(xié)調(diào)度均值為0.62，2015年上升到0.63，2016—2018年上升到0.65，2019—2020年耦合協(xié)調(diào)度達(dá)到0.66，10 a內(nèi)上升幅度為6.45%，年均上升幅度僅為0.65%，說(shuō)明云南省農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度平均水平上升較為緩慢。分州（市）來(lái)看，耦合協(xié)調(diào)發(fā)展水平具有較大的差異，2011—2020年曲靖市的農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度位居第一，說(shuō)明曲靖市將農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施有效融入生態(tài)環(huán)境保護(hù)中，改善了當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境質(zhì)量。而怒江、迪慶2州的農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境的耦合協(xié)調(diào)度則較低，處于瀕臨失調(diào)狀態(tài)。綜合上述分析，2011—2020年云南省16個(gè)州（市）均未達(dá)到良性協(xié)調(diào)或優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)，說(shuō)明未來(lái)云南省農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境之間的耦合協(xié)調(diào)性有待進(jìn)一步提升。

4 農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)時(shí)空演進(jìn)及趨勢(shì)預(yù)測(cè)

4.1 耦合協(xié)調(diào)度空間分析

根據(jù)農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境的耦合協(xié)調(diào)度，借助ArcGIS 10.8軟件繪制了2011、2015、2020年云南省農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度的空間分布圖（圖1）。

圖1 云南省農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度的空間分布

從2011、2015、2020年 的 耦 合協(xié)調(diào) 度 結(jié)果來(lái)看，云南省農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境的耦合協(xié)調(diào)度分別處于瀕臨失調(diào)［0.40,0.50)、勉強(qiáng)協(xié)調(diào)［0.50,0.60)、初級(jí)協(xié)調(diào)［0.60,0.70)、中級(jí)協(xié)調(diào)［0.70,0.80)4個(gè)等級(jí)，2020年云南省處于中級(jí)協(xié)調(diào)水平的州(市)分別為普洱市、玉溪市、紅河州、大理市、昆明市、曲靖市、昭通市、楚雄市，其中，普洱市、玉溪市、紅河州、昭通市、曲靖市由2011年的初級(jí)協(xié)調(diào)水平提升至中級(jí)協(xié)調(diào)水平；2020年處于初級(jí)協(xié)調(diào)水平的州（市）分別是麗江市、臨滄市、保山市、文山州，其中，麗江市、臨滄市、保山市由2011年的勉強(qiáng)協(xié)調(diào)水平發(fā)展至初級(jí)協(xié)調(diào)水平；2020年處于勉強(qiáng)協(xié)調(diào)水平的州（市）分別是迪慶州、西雙版納、德宏州，其中，迪慶州由2011年的瀕臨失調(diào)水平發(fā)展至勉強(qiáng)協(xié)調(diào)水平。整體來(lái)看，大多州（市）深入貫徹落實(shí)國(guó)家倡導(dǎo)的“綠色發(fā)展”理念，在保障經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展的同時(shí)更加注重于生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。然而，怒江州長(zhǎng)期處于瀕臨失調(diào)狀態(tài)，主要是因?yàn)樵摰貐^(qū)長(zhǎng)期采用陡坡墾殖等傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)發(fā)展模式，不僅阻礙了怒江州的經(jīng)濟(jì)發(fā)展,還在一定程度上破壞了生態(tài)環(huán)境,使其陷入“愈墾愈窮、愈窮愈墾”的惡性循環(huán)狀態(tài),嚴(yán)重制約了區(qū)域生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)可持續(xù)發(fā)展［27］，從而導(dǎo)致怒江州農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)發(fā)展處于瀕臨失調(diào)狀態(tài)。隨著云南省對(duì)16個(gè)州（市）農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的重視，加大了對(duì)經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)州（市）基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、交通和通信技術(shù)的改善力度，各州（市）農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展水平也在不斷提升。

4.2 耦合協(xié)調(diào)度動(dòng)態(tài)演化分析

在對(duì)云南省農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境研究的基礎(chǔ)上，運(yùn)用Matlab R2020a軟件繪制了該省農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境的耦合協(xié)調(diào)動(dòng)態(tài)演化圖（圖2）。

圖2 2011—2020年云南省16個(gè)州（市）農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度的動(dòng)態(tài)演化

圖2以2011年為耦合協(xié)調(diào)發(fā)展水平的起點(diǎn)、2015年為耦合協(xié)調(diào)發(fā)展水平的中間點(diǎn)、2020年為耦合協(xié)調(diào)發(fā)展水平的終點(diǎn)，進(jìn)行農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)水平的動(dòng)態(tài)分析。由分析可知，2011—2020年昆明市、玉溪市和紅河州的農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境水平協(xié)調(diào)發(fā)展處于高—高—高的態(tài)勢(shì)；曲靖市、保山市、昭通市、麗江市、普洱市、臨滄市、紅河州、文山州和迪慶州處于低—高—高的態(tài)勢(shì)；楚雄市、西雙版納、怒江州和大理市處于高—低—高的態(tài)勢(shì)。2011年農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境的耦合協(xié)調(diào)發(fā)展在起點(diǎn)上呈現(xiàn)出高起點(diǎn)和低起點(diǎn)2種發(fā)展方式，但在2020年均基本趨于相對(duì)較好（初級(jí)協(xié)調(diào)、中級(jí)協(xié)調(diào)）的協(xié)調(diào)發(fā)展水平。自2017年鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略被提出，云南省緊隨國(guó)家實(shí)施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的步伐，激發(fā)出農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境之間耦合協(xié)調(diào)發(fā)展的潛力，使其協(xié)調(diào)發(fā)展水平逐步提升。

4.3 耦合協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)差橢圓分析及趨勢(shì)預(yù)測(cè)

通過(guò)上述分析發(fā)現(xiàn)，云南省農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度的空間差異分布特征明顯。為此，本研究從多個(gè)視角探討云南省農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度的空間分布格局特征，探索未來(lái)2個(gè)系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展的演化規(guī)律，并在標(biāo)準(zhǔn)差橢圓模型的基礎(chǔ)上進(jìn)一步分析其空間分布方向特征和發(fā)展趨勢(shì)。運(yùn)用ArcGIS 10.8軟件繪制2011、2015、2020年標(biāo)準(zhǔn)差橢圓分布及重心移動(dòng)路徑圖（圖3）。

圖3 云南省農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)差的橢圓分布及空間格局預(yù)測(cè)

云南省農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)空間分布格局的重心移動(dòng)路徑為北→東北，最終向東北方向偏移，具體表現(xiàn)為：2011—2015年呈現(xiàn)向北移動(dòng)趨勢(shì)；2015—2020年呈現(xiàn)向東北移動(dòng)趨勢(shì)。從標(biāo)準(zhǔn)差橢圓分布形式來(lái)看，2011—2020年云南省農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)的面積由19.40 km2增長(zhǎng)至19.71 km2,協(xié)調(diào)面積在緩慢地?cái)U(kuò)大，同時(shí)長(zhǎng)軸與短軸分別由2011年的2.78、2.22 km增長(zhǎng)至2020年的2.80、2.24 km，在這期間橢圓分布范圍逐步增加，說(shuō)明該階段農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)的空間分布格局在東北方向呈擴(kuò)張態(tài)勢(shì)。云南省各州（市）農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)發(fā)展重心呈現(xiàn)出向北部地區(qū)移動(dòng)的趨勢(shì)；從耦合協(xié)調(diào)發(fā)展水平的結(jié)果來(lái)看，云南省16個(gè)州（市）農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境發(fā)展水平高值集中在北部和東北部地區(qū)，主要是因?yàn)檫@些州（市）以特色產(chǎn)業(yè)、旅游業(yè)等作為支柱產(chǎn)業(yè)，帶動(dòng)了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，加之對(duì)農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和生態(tài)環(huán)境保護(hù)投入力度的加大，使得當(dāng)前云南省農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)發(fā)展重心向東北方向偏移。

基于灰色預(yù)測(cè)GM（1,1）模型，借助Matlab R2020a軟件預(yù)測(cè)云南省農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境2021—2030年的耦合協(xié)調(diào)值，灰色預(yù)測(cè)GM（1,1）模型檢驗(yàn)的方法一般分為殘差檢驗(yàn)、關(guān)聯(lián)度檢驗(yàn)及后驗(yàn)差檢驗(yàn)［28］。本文采用殘差檢驗(yàn)的方法求出所得預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差，最后求出平均相對(duì)誤差，用平均相對(duì)誤差檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷木?，若平均相?duì)誤差≤0.2，則模型通過(guò)殘差檢驗(yàn)；本文所得預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的平均相對(duì)誤差值為0.06，即＜0.2，表明模型精度滿足要求?；谝陨戏治?，本文利用ArcGIS 10.8軟件可視化表達(dá)了2021、2025、2030年的預(yù)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)差橢圓參數(shù)（圖3）。

預(yù)測(cè)結(jié)果表明：云南省農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)的重心由東北（2020年）向東南（2021年）最終向東北（2021—2035年）方向移動(dòng)，說(shuō)明未來(lái)東北地區(qū)將可能成為影響云南省農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)空間分布格局的核心區(qū)域。就空間分布范圍變化來(lái)看，標(biāo)準(zhǔn)差橢圓面積從2020年的19.71 km2提高2030年的20.19 km2，長(zhǎng)軸與短軸分別由2020年的2.80、2.24 km提高至2030年的2.80、2.29 km，從標(biāo)準(zhǔn)差橢圓的面積、長(zhǎng)軸、短軸來(lái)看，未來(lái)10 a內(nèi)農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)的空間分布格局在東北方向呈擴(kuò)張態(tài)勢(shì)。表明云南省16個(gè)州（市）未來(lái)農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)發(fā)展的重心向東北方向移動(dòng)，而迪慶州、怒江州、德宏州、西雙版納州、文山州的耦合協(xié)調(diào)發(fā)展仍是未來(lái)云南省需要重點(diǎn)關(guān)注的地區(qū)?；诖?，云南省委、省政府應(yīng)充分發(fā)揮政府的主體作用，調(diào)動(dòng)村民的積極性，加大對(duì)農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和生態(tài)環(huán)境保護(hù)的力度，促進(jìn)農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施和生態(tài)環(huán)境高質(zhì)量協(xié)調(diào)發(fā)展。

5 結(jié)論

本文以農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)為視角，從生產(chǎn)性基礎(chǔ)設(shè)施、生活性基礎(chǔ)設(shè)施、社會(huì)性基礎(chǔ)設(shè)施、生態(tài)環(huán)境壓力、生態(tài)環(huán)境狀態(tài)及生態(tài)環(huán)境響應(yīng)6個(gè)方面構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。基于2011—2020年云南省16個(gè)州（市）的面板數(shù)據(jù)，利用熵值法、耦合協(xié)調(diào)模型、灰色預(yù)測(cè)GM（1,1）模型、標(biāo)準(zhǔn)差橢圓模型對(duì)云南省16個(gè)州（市）的農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境的耦合協(xié)調(diào)發(fā)展水平、時(shí)空演化特征進(jìn)行了分析，并進(jìn)一步預(yù)測(cè)了未來(lái)10 a的發(fā)展態(tài)勢(shì)，得出以下結(jié)論：

（1）云南省16個(gè)州（市）耦合度的均值都呈現(xiàn)出高水平耦合的狀態(tài)，其中玉溪市、保山市、昭通市、普洱市、楚雄州、文山州、大理市7個(gè)州（市）呈現(xiàn)出最佳高水平耦合的狀態(tài)；16個(gè)州（市）協(xié)調(diào)度的均值呈現(xiàn)出瀕臨失調(diào)、勉強(qiáng)協(xié)調(diào)、初級(jí)協(xié)調(diào)、中級(jí)協(xié)調(diào)4個(gè)等級(jí)。在農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境發(fā)展過(guò)程中，云南省16個(gè)州（市）的耦合度和協(xié)調(diào)度出現(xiàn)了發(fā)展不一致的特征，分別呈現(xiàn)出“高耦合，瀕臨失調(diào)”“高耦合，勉強(qiáng)協(xié)調(diào)”“高耦合，初級(jí)協(xié)調(diào)”以及“高耦合，中級(jí)協(xié)調(diào)”的特征。

（2）從時(shí)間角度來(lái)看，除怒江州、西雙版納州和德宏州外，其余州（市）的耦合協(xié)調(diào)發(fā)展水平均呈現(xiàn)出明顯增長(zhǎng)的趨勢(shì)；從空間視角來(lái)看，云南省16個(gè)州（市）的農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境呈現(xiàn)出東北地區(qū)耦合協(xié)調(diào)水平高，西北地區(qū)耦合協(xié)調(diào)水平低的空間分布格局。

（3）2011—2020年云南省農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度在空間上分布局勢(shì)呈東北走向，標(biāo)準(zhǔn)差橢圓重心從“北→東北”方向移動(dòng)；預(yù)測(cè)結(jié)果表明：2021—2030年預(yù)測(cè)期內(nèi)農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境的標(biāo)準(zhǔn)差橢圓重心移動(dòng)路徑為“東北→東南→東北”，其空間分布格局在東北方向呈擴(kuò)張態(tài)勢(shì)。