基于遙感生態(tài)指數(shù)和綜合夜間燈光指數(shù)的生態(tài)文明示范區(qū)生態(tài)環(huán)境與城市化耦合協(xié)調(diào)度研究: 以長江三角洲為例

姚國慧,李海東,吳 京,王 楠,劉臣煒

(生態(tài)環(huán)境部南京環(huán)境科學研究所,江蘇 南京 210042)

快速城市化不斷占用大量生態(tài)空間,給區(qū)域生態(tài)環(huán)境帶來壓力,并通過生態(tài)環(huán)境與城市化的協(xié)調(diào)度制約著區(qū)域可持續(xù)發(fā)展[1-2]。長江三角洲(簡稱長三角)區(qū)域是我國經(jīng)濟發(fā)展的重要引擎,面臨生態(tài)環(huán)境高水平保護和經(jīng)濟社會高質(zhì)量發(fā)展的雙重任務,以不到全國4%的國土面積,聚集全國16.66%的人口(第七次全國人口普查),占據(jù)全國24.09%的經(jīng)濟總量(截至2020年底)。隨著人類活動強度不斷增加,長三角區(qū)域不僅出現(xiàn)大氣污染、熱島效應和水生態(tài)功能退化等一系列生態(tài)環(huán)境問題[3-4],還存在區(qū)域開發(fā)強度高、資源能耗大和地區(qū)間生態(tài)環(huán)境差異大等問題[5-6]。黨的二十大報告提出,“推動綠色發(fā)展,促進人與自然和諧共生”,這對長三角區(qū)域生態(tài)經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展提出了更高要求。因此,厘清區(qū)域生態(tài)環(huán)境與城市發(fā)展協(xié)調(diào)水平現(xiàn)狀,掌握兩者之間存在的問題和制約因素,是實現(xiàn)長三角區(qū)域高水平保護、促進高質(zhì)量發(fā)展的緊迫需求。

生態(tài)文明建設示范區(qū)(簡稱示范區(qū))和“綠水青山就是金山銀山”實踐創(chuàng)新基地(簡稱“兩山”實踐創(chuàng)新基地)作為踐行習近平生態(tài)文明思想的重要平臺和載體,是推進生態(tài)文明示范建設和綠色轉(zhuǎn)型發(fā)展的重要途徑。其中,示范區(qū)主要面向市、縣行政級別,以全面構(gòu)建生態(tài)文明體系為重點;“兩山”實踐創(chuàng)新基地旨在創(chuàng)新探索鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村和小流域內(nèi)“綠水青山”轉(zhuǎn)化為“金山銀山”的有效路徑和模式,引導地方正確處理保護與發(fā)展的關系,實現(xiàn)綠色高質(zhì)量發(fā)展[7]。截至2022年底,生態(tài)環(huán)境部先后命名6批共468個示范區(qū)和187個“兩山”實踐創(chuàng)新基地。

目前,關于生態(tài)環(huán)境保護與經(jīng)濟發(fā)展耦合協(xié)調(diào)性的研究大部分集中在省、市、縣和城市群[8-13],且大多基于統(tǒng)計面板數(shù)據(jù)構(gòu)建評價指標體系,容易受到統(tǒng)計口徑、行政區(qū)尺度和人為主觀因素的影響,同時存在時間滯后性。遙感技術(shù)的發(fā)展為進一步細化評價提供了可能。一方面,2013年徐涵秋[14]基于綠度、濕度、熱度和干度生態(tài)因子,采用主成分分析法提出遙感生態(tài)指數(shù)(remote sensing ecological index,RSEI),因其可以快速、直觀地反映不同尺度區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量,被廣泛應用到多個領域[15-17]。另一方面,隨著夜間燈光數(shù)據(jù)的出現(xiàn)和相關夜間燈光指數(shù)的提出,夜間燈光可用于有效區(qū)分城市建成區(qū)和未開發(fā)利用區(qū),因而被廣泛應用于城市擴張[18-19]、城市空間結(jié)構(gòu)[20-21]等方面研究,同時夜間燈光也被驗證與城市GDP、人口和經(jīng)濟發(fā)展水平等指標具有較強相關性[22-26]。社會經(jīng)濟發(fā)展是推動城市化的主要動力,具有非常直觀的指代性,因此,以長三角區(qū)域2017—2021年示范區(qū)和“兩山”實踐創(chuàng)新基地為研究區(qū),涵蓋市、區(qū)、縣和鄉(xiāng)鎮(zhèn)等多個尺度,采用遙感技術(shù)手段,從空間布局入手,結(jié)合RSEI指數(shù)和綜合夜間燈光指數(shù)(compounded night light index,CNLI)分析自然本底和城市化水平,并以兩者耦合協(xié)調(diào)度為指標評估區(qū)域發(fā)展的協(xié)調(diào)性和可持續(xù)性,為實現(xiàn)長三角區(qū)域一體化高質(zhì)量發(fā)展和綠色發(fā)展,提升城市生態(tài)系統(tǒng)多樣性、穩(wěn)定性和持續(xù)性提供科學支撐。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

長三角區(qū)域位于我國東部長江下游地區(qū)的江海交匯處,東臨黃海和東海,以沖積平原為主,平均海拔為134 m,西部和南部分布有山地和丘陵,最高海拔為1 927 m,以亞熱帶季風氣候為主,四季分明,降水量豐沛,雨熱同期。該區(qū)域行政范圍包括江蘇省、安徽省、浙江省和上海市(圖1),共41個城市,總面積為35.8萬 km2,總?cè)丝跒?.35億。區(qū)域內(nèi)分布的水源涵養(yǎng)、洪水調(diào)蓄、生物多樣性保護和土壤保持重要生態(tài)功能區(qū)面積共計136 309.7 km2,占區(qū)域總面積的38.08%。長三角區(qū)域作為我國重要生態(tài)屏障和經(jīng)濟發(fā)展最活躍、開放程度最高的區(qū)域之一,截至2022年,該區(qū)域已命名93個示范區(qū)和30個“兩山”實踐創(chuàng)新基地,分別占全國總數(shù)的19.87%和16.04%,生態(tài)文明建設成效顯著。

審圖號: GS(2023)2966號。

1.2 數(shù)據(jù)來源

1.2.1土地利用產(chǎn)品

1980—2020年長三角區(qū)域土地利用產(chǎn)品來自全國地理信息資源目錄服務系統(tǒng)(https:∥www.webmap.cn/main.do?method=index)和Esri平臺(https:∥livingatlas.arcgis.com/landcover/)。受遙感影像源和分類算法影響,這些產(chǎn)品具有不同分辨率和分類標準。其中,1980和1990年產(chǎn)品空間分辨率為1 km,2000和2010年產(chǎn)品空間分辨率為30 m,2020年產(chǎn)品為根據(jù)Sentinel-2數(shù)據(jù)采用機器學習算法獲得,空間分辨率為10 m。涉及的土地類型包括水域、林地、草地、水生植被、耕地、灌木、建設用地、裸地、積雪和冰[27]。在分析過程中,以國家土地利用分類標準為依據(jù),將水生植被歸為水域,將灌木歸為林地,最終得到水域、林地、草地、耕地、建設用地、裸地、積雪和冰7種土地利用類型,并據(jù)此開展相關分析。

1.2.2NPP VIIRS夜間燈光數(shù)據(jù)

美國新一代國家極軌衛(wèi)星Suomi-NPP于2011年10月發(fā)射,其搭載的可見光近紅外成像輻射傳感器(visible infrared imaging radiometer,VIIRS)是繼AVHRR和MODIS之后的新一代中等分辨率觀測成像,具有22個輻射成像波段,其中的日夜波段(day-night band,DNB)可以實現(xiàn)全球夜間可見光和近紅外觀測,在低光照條件下以超靈敏性生成夜間燈光數(shù)據(jù),空間分辨率為463.83 m,可以有效監(jiān)測夜間現(xiàn)象規(guī)模和人為光排放源。定標的月平均輻射合成影像來自GEE平臺(https:∥earthengine.google.com/),該數(shù)據(jù)有效剔除雜散光,并提高了動態(tài)范圍,可用于構(gòu)建綜合夜間燈光指數(shù)。

1.3 研究方法

1.3.1洛倫茲曲線和集中化指數(shù)

洛倫茲曲線最初是由統(tǒng)計學專家提出用來反映地區(qū)收入分配均衡度[28],后來也在經(jīng)濟學領域用于表征區(qū)域資源分配的均衡性[29-30],曲線彎曲度越大,表明指標分布越不均衡。將長三角區(qū)域各省市示范區(qū)和“兩山”實踐創(chuàng)新基地數(shù)量按照從小到大的順序排列,分別統(tǒng)計各省市數(shù)目及其占比,得到相應的洛倫茲曲線,可以用來表示示范區(qū)和“兩山”實踐創(chuàng)新基地在三省一市分布的均衡度。

1.3.2遙感生態(tài)指數(shù)(RSEI)

不同于傳統(tǒng)生態(tài)指數(shù),遙感生態(tài)指數(shù)是通過主成分分析方法,綜合綠度、濕度、熱度和干度4個生態(tài)要素形成的以自然因子為主的綜合性生態(tài)指標,實現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)多維度監(jiān)測,最初用來評價城市生態(tài)環(huán)境狀況[14]。

IRSE=f(IV,Wet,TLS,INDBS)。

(1)

式(1)中,IV為植被指數(shù);Wet為濕度;TLS為地表溫度;INDBS為建設指標;IRSE為遙感生態(tài)指數(shù)。RSEI值越大,表示區(qū)域內(nèi)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量越好,反之則越差。為了避免季節(jié)性差異造成的影響,通過GEE平臺,選擇植被長勢較好的7—9月MODIS植被指數(shù)、地表溫度和地表反射率產(chǎn)品,計算長三角區(qū)域2017—2021年遙感生態(tài)指數(shù)及其變化率[6],代表各年份植被生長最優(yōu)狀態(tài),并將其劃分為不同等級,用于衡量區(qū)域內(nèi)生態(tài)環(huán)境水平差異及變化趨勢。

1.3.3綜合夜間燈光指數(shù)(CNLI)

綜合夜間燈光指數(shù)最初由卓莉等[31]提出,相較于其他夜間燈光指數(shù),其優(yōu)勢在于可以通過閾值去除誤差技術(shù)而無需確定權(quán)重,且具有一定物理意義,可以反映區(qū)域城市化綜合水平,作為社會經(jīng)濟因子用于分析示范區(qū)和“兩山”實踐創(chuàng)新基地的城市化水平?；诙说脑缕骄乇磔椛洚a(chǎn)品構(gòu)造各市區(qū)綜合夜間燈光指數(shù),指數(shù)主要由平均燈光強度(I)和燈光面積比(A)2個部分構(gòu)成,計算公式為

(2)

A=SN/S,

(3)

ICNL=I×A。

(4)

式(2)～(4)中,ND,i和ni分別為行政區(qū)內(nèi)像素值和像元數(shù)量,兩者乘積也被稱為燈光總強度;ND,m為行政區(qū)內(nèi)所有非“0”像元數(shù)99.9%處的像素值,是為了避免出現(xiàn)孤立的極亮像元而設立的閾值,代表區(qū)域內(nèi)燈光像元最大灰度值;N和SN分別為行政區(qū)內(nèi)像素值在[1,ND,m]區(qū)間內(nèi)的像元數(shù)量和面積(km2);ND,m×N為最大燈光強度;S為行政區(qū)總面積,即各市區(qū)國土面積,km2;ICNL為綜合夜間燈光指數(shù)。CNLI指數(shù)可以代表每個區(qū)域的城市化水平,受到區(qū)域GDP和城市空間緊湊度等因素影響,如高度城市化地區(qū)燈光總強度大,燈光面積比也很大,在同等燈光總強度條件下,城市緊湊度高的區(qū)域CNLI值就小。

1.3.4耦合協(xié)調(diào)度模型

耦合度一般用于度量2個及2個以上系統(tǒng)或子系統(tǒng)之間的相互作用強度,耦合協(xié)調(diào)度能體現(xiàn)耦合各方互動關系是否良性,常被用于評價產(chǎn)業(yè)、經(jīng)濟和區(qū)域發(fā)展協(xié)調(diào)狀況[32-35]。耦合協(xié)調(diào)度越高,說明耦合各方存在良好、高水平的相互促進關系。采用耦合協(xié)調(diào)度評價長三角區(qū)域示范區(qū)和“兩山”實踐創(chuàng)新基地的生態(tài)環(huán)境與城市化的協(xié)調(diào)性,其計算公式為

(5)

(6)

(7)

式(5)～(7)中,F(x)和F(y)分別為區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量和社會經(jīng)濟發(fā)展綜合評價水平,即RSEI指數(shù)和CNLI指數(shù);C為耦合度,用來表示生態(tài)環(huán)境質(zhì)量與社會經(jīng)濟發(fā)展水平的協(xié)調(diào)指數(shù);T為協(xié)調(diào)度,用來表示生態(tài)環(huán)境質(zhì)量與社會經(jīng)濟發(fā)展的綜合水平;D為耦合協(xié)調(diào)度,用來表示生態(tài)環(huán)境質(zhì)量與社會經(jīng)濟發(fā)展水平一定的條件下,兩者復合效益最大化情況下的協(xié)調(diào)程度。D值越大,生態(tài)環(huán)境質(zhì)量與社會經(jīng)濟發(fā)展水平協(xié)調(diào)狀態(tài)越好;D值越小,兩者越不協(xié)調(diào)。

2 結(jié)果與分析

2.1 空間分布

2017—2021年,長三角區(qū)域共有77個示范區(qū)和22個“兩山”實踐創(chuàng)新基地(表1),其面積(分別為214 435和80 298 km2)分別占長三角區(qū)域總面積的36%和16%,涵蓋了地級市、縣(市、區(qū))、鎮(zhèn)多級行政區(qū)劃。江蘇省、安徽省、浙江省和上海市示范區(qū)數(shù)量分別為27、15、34和1個,“兩山”實踐創(chuàng)新基地數(shù)量分別為6、5、10和1個。其中,11個地區(qū)既屬于示范區(qū),又屬于“兩山”實踐創(chuàng)新基地,分別為江蘇省溧陽市、鹽城市鹽都區(qū),安徽省灣沚區(qū)(蕪湖縣)、金寨縣、岳西縣,浙江省安吉縣、湖州市、寧波市北侖區(qū)、寧?？h、衢州市、新昌縣。由洛倫茲曲線(圖2)可見,長三角區(qū)域示范區(qū)和“兩山”實踐創(chuàng)新基地均未達到空間均勻分布,前者分布較為集中,尤其在三省一市交匯處形成了一個無縫鏈接、跨區(qū)域的天然功能區(qū)。

表1 2017—2021年長三角區(qū)域示范區(qū)和“兩山”實踐創(chuàng)新基地統(tǒng)計情況

圖2 長三角區(qū)域示范區(qū)和“兩山”實踐創(chuàng)新基地空間分布的洛倫茲曲線

“兩山”實踐創(chuàng)新基地除了在安徽西部和浙江東南部呈連片分布外,在其他地區(qū)分布較為零散。在垂直空間上,示范區(qū)有69.82%的區(qū)域面積位于海拔<200 m的平原地區(qū),平均海拔為149 m,地表粗糙度為1～3.530;“兩山”實踐創(chuàng)新基地有60.65%的區(qū)域面積位于海拔>200 m的低山、中山丘陵地區(qū),平均海拔為220 m,地表粗糙度為1～2.861(圖3)。

2.2 土地利用結(jié)構(gòu)

由圖4(a)可見,2020年長三角區(qū)域土地利用類型以耕地(36.16%)和林地(28.26%)為主,其后依次為建設用地(22.46%)和水域(10.86%);耕地主要分布在長三角北部和西北部地區(qū),林地主要分布在南部和西部地區(qū)。自1980年以來,建設用地、水域和林地面積占比呈現(xiàn)增加趨勢,增幅分別為267.2%、33.6%和11.7%,草地和耕地面積呈現(xiàn)減少趨勢,降幅分別為94.8%和34.6%〔圖4(b)〕。

圖4 長三角區(qū)域土地利用現(xiàn)狀和結(jié)構(gòu)變化以及示范區(qū)和“兩山“實踐創(chuàng)新基地土地利用情況

2020年,長三角區(qū)域示范區(qū)和“兩山”實踐創(chuàng)新基地土地利用結(jié)構(gòu)主要為林地、耕地、建設用地和水域〔圖4(c)〕。在示范區(qū),林地、耕地、建設用地和水域面積占比分別為38.9%、25.6%、22.1%和13.1%。在“兩山”實踐創(chuàng)新基地,林地具有絕對優(yōu)勢(面積占比>65%),耕地、建設用地和水域面積占比分別為12%、13.1%和8.1%。草地和裸地在示范區(qū)和“兩山”實踐創(chuàng)新基地中面積占比均很小(合計面積占比<0.35%)。通過比較土地利用結(jié)構(gòu)差異性可以發(fā)現(xiàn),在快速城市化進程背景下,示范區(qū)和“兩山”實踐創(chuàng)新基地保留了較多的生態(tài)用地,在長三角區(qū)域中的自然環(huán)境基礎相對較好。

就重要生態(tài)功能區(qū)而言,示范區(qū)和“兩山”實踐創(chuàng)新基地中分別有63 736和47 469 km2的面積位于重要生態(tài)功能區(qū)內(nèi),面積占比分別為35.61%和61.05%,去除兩者重復區(qū)域后總面積為85 861.5 km2,占長三角區(qū)域重要生態(tài)功能區(qū)面積的63%〔圖1和圖4(b)〕。就主導生態(tài)功能而言,各主導生態(tài)功能面積占比由大到小依次為水源涵養(yǎng)區(qū)(66.25%)、生物多樣性保護區(qū)(30.18%)、洪水調(diào)蓄區(qū)(3.04%)和土壤保持區(qū)(0.52%),“兩山”實踐創(chuàng)新基地生物多樣性保護區(qū)面積占比(39.44%)高于示范區(qū)(21.22%),水源涵養(yǎng)區(qū)面積占比(57.02%)低于示范區(qū)(76.62%)(表2)。

表2 長三角示范區(qū)和“兩山”實踐創(chuàng)新基地的主導生態(tài)功能面積占比

2.3 RSEI時空變化

主成分分析結(jié)果表明,2017、2018、2019、2020和2021年長三角區(qū)域RSEI第1主成分貢獻率分別為69.66%、76.13%、71.68%、71.75%和71.13%,說明第1主成分集中了RSEI指標大部分特征。以0.2為間隔將RSEI劃分為優(yōu)(>0.8～1.0)、良(>0.6～0.8)、中等(>0.4～0.6)、較差(>0.2～0.4)和差(>0～0.2)5個等級,結(jié)果表明,長三角區(qū)域示范區(qū)和“兩山”實踐創(chuàng)新基地RSEI空間分布及變化特征具有顯著差異(表3)。

表3 2017—2021年示范區(qū)和“兩山”實踐創(chuàng)新基地不同RSEI等級面積占比

在RSEI等級占比和變化趨勢方面,長三角區(qū)域示范區(qū)和“兩山”實踐創(chuàng)新基地RSEI達到優(yōu)良等級的面積占比均>50%,但2017年以來,RSEI優(yōu)良等級面積占比呈不斷下降趨勢,其中,“兩山”實踐創(chuàng)新基地RSEI優(yōu)良等級面積占比相對更高,下降速率也更大,在2020年RSEI中等及中等以下面積超過優(yōu)良等級面積,2020年示范區(qū)RSEI等級也達到最低水平。到2021年,示范區(qū)RSEI等級以中等和良等級為主,“兩山”實踐創(chuàng)新基地以優(yōu)良等級為主。

在空間分布(圖5)方面,示范區(qū)RSEI變化強度較大的區(qū)域位于江蘇省、浙江省和安徽省三省交界處,但在各省、市內(nèi),示范區(qū)RSEI差異較小。通過降尺度空間分析發(fā)現(xiàn),受到植被指數(shù)和濕度的影響,2020年浙江省西部地區(qū)RSEI等級發(fā)生較大幅度降低,造成示范區(qū)和“兩山”實踐創(chuàng)新基地RSEI等級也同步降低,但在2021年又恢復到優(yōu)良等級,因此形成較大波動。

圖5 2017—2021年長三角示范區(qū)和“兩山”實踐創(chuàng)新基地遙感生態(tài)指數(shù)(RSEI)等級及其變化

2.4 綜合夜間燈光指數(shù)時空分布

根據(jù)2020年城市統(tǒng)計年鑒(表4),長三角區(qū)域示范區(qū)涉及人口數(shù)量為9 424萬,地區(qū)生產(chǎn)總值(GDP)為105 636億元,人均GDP約11.21萬元;“兩山”實踐創(chuàng)新基地涉及人口數(shù)量為1 939萬人,GDP為15 919億元,人均GDP約8.21萬元。示范區(qū)社會經(jīng)濟發(fā)展水平高于“兩山”實踐創(chuàng)新基地。

表4 2020年長三角區(qū)域示范區(qū)和“兩山”實踐創(chuàng)新基地人口數(shù)量和GDP水平

2017—2021年,長三角區(qū)域示范區(qū)和“兩山”實踐創(chuàng)新基地CNLI指數(shù)在0～0.3之間,以0.1為間隔劃分為1級(0～0.1)、2級(>0.1～0.2)和3級(>0.2～0.3)3個等級,分別對應社會經(jīng)濟發(fā)展水平低、中和高3個層次。在時間尺度上,2017—2021年示范區(qū)CNLI處于中高層次的數(shù)量占比分別為24.68%、25.97%、32.47%、29.87%和31.17%,均高于“兩山”實踐創(chuàng)新基地,其數(shù)量占比分別為18.18%、13.64%、18.18%、18.18%和13.64%。2017—2021年,53個(68.83%)示范區(qū)和15個(68.18%)“兩山”實踐創(chuàng)新基地CNLI保持增長趨勢,平均增幅分別為0.32%和0.27%,示范區(qū)經(jīng)濟發(fā)展速度高于“兩山”實踐創(chuàng)新基地。在空間分布方面,江蘇省南部和浙江省中北部地區(qū)CNLI等級較高,而江蘇省南部、浙江省東南部和三省交界處呈現(xiàn)增長趨勢,2017—2021年CNLI平均增幅為0.39%,最高漲幅達1.46%(蘇州市惠山區(qū))(圖6)。

圖6 2017—2021年長三角示范區(qū)和“兩山”實踐創(chuàng)新基地綜合夜間燈光指數(shù)(CNLI)等級及變化

2.5 耦合協(xié)調(diào)度

基于RSEI和CNLI數(shù)據(jù),計算得到2017—2021年長三角區(qū)域示范區(qū)和“兩山”實踐創(chuàng)新基地生態(tài)環(huán)境質(zhì)量與社會經(jīng)濟發(fā)展的耦合協(xié)調(diào)度。如圖7所示,示范區(qū)和“兩山”實踐創(chuàng)新基地的平均耦合協(xié)調(diào)度分別為0.31～0.35和0.27～0.30,且均呈整體上升趨勢,表明生態(tài)文明建設取得了一定成效。采用自然斷點法對耦合協(xié)調(diào)度進行等級劃分(表5),三省一市的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量和社會經(jīng)濟發(fā)展水平耦合協(xié)調(diào)度從高到低依次為上海市、浙江省、江蘇省和安徽省。三省一市間示范區(qū)耦合協(xié)調(diào)度差別較小,取值分布在0.24～0.44之間,其中,低耦合協(xié)調(diào)度主要表現(xiàn)為低生態(tài)環(huán)境質(zhì)量-高社會經(jīng)濟發(fā)展水平(江蘇省無錫市惠山區(qū))和高生態(tài)環(huán)境質(zhì)量-低社會經(jīng)濟發(fā)展水平(安徽省石臺縣和黟縣)。三省一市間“兩山”實踐創(chuàng)新基地耦合協(xié)調(diào)度差別較大,取值為0.18～0.50,其中,低耦合協(xié)調(diào)度主要表現(xiàn)為低生態(tài)環(huán)境質(zhì)量-高社會經(jīng)濟發(fā)展水平(江蘇省徐州市賈汪區(qū))和高生態(tài)環(huán)境質(zhì)量-低社會經(jīng)濟發(fā)展水平(安徽省旌德縣和岳西縣)(圖8)。

表5 不同耦合協(xié)調(diào)度等級的示范區(qū)和“兩山”實踐創(chuàng)新基地

圖7 2017—2021年RSEI與CNLI耦合度變化

圖8 2017—2021年長三角示范區(qū)和“兩山”實踐創(chuàng)新基地RSEI和CNLI的協(xié)調(diào)指數(shù)〔(a)、(g)〕、綜合發(fā)展指數(shù)〔(b)、(h)〕和耦合協(xié)調(diào)度〔(c)、(i)〕以及相應指數(shù)變化斜率〔(d)～(f)、(j)～(l)〕

2017—2021年,在示范區(qū)中,低耦合協(xié)調(diào)度數(shù)量減少3個(37.5%),中耦合協(xié)調(diào)度數(shù)量減少3個(5%),高耦合協(xié)調(diào)度數(shù)量增加6個(88.89%);在“兩山”實踐創(chuàng)新基地中,低耦合協(xié)調(diào)度數(shù)量保持穩(wěn)定,中耦合協(xié)調(diào)度數(shù)量減少1個(6.67%),高耦合協(xié)調(diào)度數(shù)量增加1個(50%)。杭州市西湖區(qū)和上海市漕涇鎮(zhèn)分別為耦合協(xié)調(diào)度最高的示范區(qū)和“兩山”實踐創(chuàng)新基地,蘇州市和南通市崇川區(qū)分別為耦合協(xié)調(diào)度提升幅度最大的示范區(qū)和“兩山”實踐創(chuàng)新基地。在空間尺度方面,安徽南部和浙江西南部地區(qū)耦合協(xié)調(diào)度相對較低,江蘇東北部以及江蘇南部與浙江北部連片區(qū)域為耦合協(xié)調(diào)度較高且呈增長趨勢的典型區(qū)域(圖8)。

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量與社會經(jīng)濟發(fā)展是相互促進、相互制約的關系,作為一個綜合性指標,兩者之間的耦合協(xié)調(diào)度受到多方面因素影響,主要取決于社會經(jīng)濟發(fā)展是否與生態(tài)環(huán)境承載力相匹配,是否對生態(tài)環(huán)境造成破壞[36]。

在低耦合協(xié)調(diào)度示范區(qū)中,惠山區(qū)自2017年以來RSEI值不斷減小,CNLI值不斷增加,兩者變化斜率分別為-0.01和0.68,快速增長的經(jīng)濟水平給當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境帶來一定壓力,造成地區(qū)耦合協(xié)調(diào)度進一步降低。這類城市在未來發(fā)展中,建議參考蘇州市發(fā)展路徑,通過實施一系列生態(tài)環(huán)境治理措施,在提高生態(tài)環(huán)境質(zhì)量水平的同時實現(xiàn)社會經(jīng)濟穩(wěn)定發(fā)展,從而由低耦合協(xié)調(diào)度向中耦合協(xié)調(diào)度轉(zhuǎn)變,成為耦合協(xié)調(diào)度增速最大的示范區(qū)。安徽省石臺縣和黟縣位于水源涵養(yǎng)生態(tài)功能區(qū)內(nèi),RSEI值常年處于0.5以上的高水平狀態(tài),但是CNLI值卻常年保持在示范區(qū)平均水平的10%左右,盡管自2017年以來社會經(jīng)濟發(fā)展水平有所提高,但是在有限的增速條件下對區(qū)域耦合協(xié)調(diào)度的貢獻較小,這類示范區(qū)大量優(yōu)質(zhì)的生態(tài)產(chǎn)品未能實現(xiàn)價值轉(zhuǎn)換,從而造成耦合協(xié)調(diào)度低。而安徽省太湖縣和浙江省遂昌縣同樣位于重點生態(tài)功能區(qū)內(nèi),具有明顯生態(tài)環(huán)境本底優(yōu)勢,雖然自2017年以來RSEI值輕微下降(斜率分別為-0.008和-0.067),但是CNLI值增長32%～87%,生態(tài)環(huán)境質(zhì)量和社會經(jīng)濟綜合發(fā)展水平不斷增加,因此耦合協(xié)調(diào)度也顯著增加。對于高耦合協(xié)調(diào)度示范區(qū),保證穩(wěn)定且優(yōu)質(zhì)的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量(RSEI值>0.45)是其基本原則,同時進一步促進自然資源向生態(tài)產(chǎn)品轉(zhuǎn)化,實現(xiàn)自然資源保值增值,是實現(xiàn)城市可持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展的重要途經(jīng)。這類區(qū)域最為典型的是浙江省岱山縣,該縣有豐富的航道、深水港和島嶼資源,通過內(nèi)外兼修的方式:一方面,高標準編制縣域總體規(guī)劃以及雙峰新城、美麗漁港等規(guī)劃,提升城市品質(zhì)和人居環(huán)境舒適度;另一方面,聚焦民生福祉,通過精準幫扶,幫助低收入漁農(nóng)戶同步邁向高水平小康社會,將最低生活保障標準提高到年均10 920元。自2017年以來,該縣RSEI值提高3.51%,達到0.59,CNLI值提高417.59%,耦合協(xié)調(diào)度由2017年的0.21增加至2021年的0.49,增長斜率達0.08,增速僅次于蘇州市。

在低耦合協(xié)調(diào)度“兩山”實踐創(chuàng)新基地中,江蘇省徐州市賈汪區(qū)屬于采礦修復區(qū),受發(fā)展歷程影響,礦區(qū)生態(tài)環(huán)境在短期內(nèi)難以恢復到自然狀態(tài),且容易受到修復措施和植被物種的影響[37],因此相對于其他“兩山”實踐創(chuàng)新基地,其生態(tài)環(huán)境本底不具備優(yōu)勢。旌德縣和岳西縣位于水源涵養(yǎng)生態(tài)功能區(qū)內(nèi),RSEI值均保持在0.57以上,但是自2017年以來減少4.7%～7.6%,同時CNLI值增幅甚微,僅有“兩山”實踐創(chuàng)新基地CNLI值增幅平均水平的5%左右。因此,相對于同等生態(tài)環(huán)境條件的“兩山”實踐創(chuàng)新基地,賈汪區(qū)受到社會經(jīng)濟發(fā)展水平的制約,耦合協(xié)調(diào)度較低。上海市金山區(qū)漕涇鎮(zhèn)通過修復水生態(tài)環(huán)境和建設生態(tài)養(yǎng)殖基地,激活水生態(tài)經(jīng)濟,自2017年以來,RSEI值穩(wěn)定保持在0.55左右,CNLI值增幅達41.67%,在保持生態(tài)環(huán)境質(zhì)量穩(wěn)定的同時,實現(xiàn)了社會經(jīng)濟顯著發(fā)展,成為長三角區(qū)域耦合協(xié)調(diào)度最高的“兩山”實踐創(chuàng)新基地。

基于耦合協(xié)調(diào)度分析,長三角區(qū)域生態(tài)文明示范區(qū)通過高水平生態(tài)環(huán)境保護提升了經(jīng)濟社會高質(zhì)量發(fā)展水平,但是發(fā)展不平衡、不充分的問題給長三角區(qū)域一體化高質(zhì)量發(fā)展帶來嚴峻挑戰(zhàn),同時也面臨新形勢新要求新策略。對于上海市,生態(tài)環(huán)境與城市發(fā)展之間已經(jīng)形成較好的耦合協(xié)調(diào)度,但受限于有限的國土空間和生態(tài)空間,未來發(fā)展時需要不斷提高生態(tài)環(huán)境質(zhì)量,進一步探索生態(tài)產(chǎn)品價值實現(xiàn)路徑,促進生態(tài)資源資產(chǎn)協(xié)同發(fā)展。對于浙江省,受到山地面積較多的影響,城市分布集中連片,擁有較多的生態(tài)空間,有著得天獨厚的環(huán)境資源和生態(tài)優(yōu)勢,但是省內(nèi)發(fā)展不平衡,城市化進程的推進將會占用生態(tài)用地,需要通過科學合理的國土空間規(guī)劃和產(chǎn)業(yè)布局,在保證生態(tài)環(huán)境功能與承載力提升的同時將生態(tài)效益轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟效益,實現(xiàn)區(qū)域高質(zhì)量發(fā)展。江蘇省以平原為主,城市化水平整體較高,且呈現(xiàn)集中連片的趨勢,生態(tài)用地也以耕地和水域為主,同時經(jīng)濟基礎條件能夠支撐生態(tài)文明建設,提高生態(tài)文明建設成效,因此優(yōu)質(zhì)的生態(tài)空間建設需要立足于不斷拓展的生態(tài)空間功能內(nèi)涵方面,促進生態(tài)資源向生態(tài)產(chǎn)品服務轉(zhuǎn)變,提升生態(tài)功能水平。安徽省由北向南逐漸從連片的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)向丘陵和山區(qū)過渡,生態(tài)環(huán)境質(zhì)量介于江蘇省和浙江省之間,但是經(jīng)濟發(fā)展水平遠不及兩者,生態(tài)空間和生態(tài)產(chǎn)品價值尚未能充分挖掘,在以后的發(fā)展中一方面要將生態(tài)文明建設融入到工業(yè)化推動和城鎮(zhèn)化建設中,走綠色發(fā)展道路,另一方面要積極探索生態(tài)產(chǎn)品價值轉(zhuǎn)換路徑,依靠皖南山區(qū)生態(tài)優(yōu)勢打造生態(tài)韌性城市,實現(xiàn)人與自然協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展。

在“兩山”實踐創(chuàng)新基地,社會經(jīng)濟增值主要通過發(fā)展生態(tài)產(chǎn)業(yè)和提高生態(tài)產(chǎn)品價值實現(xiàn),而這部分經(jīng)濟增益并不能直接反映在夜間燈光強度上,且有研究[38]表明夜間燈光數(shù)據(jù)主要反映城鎮(zhèn)用地范圍內(nèi)的區(qū)域經(jīng)濟,且與第一產(chǎn)業(yè)無顯著相關性,因此筆者研究中可能低估“兩山”實踐創(chuàng)新基地的耦合協(xié)調(diào)度,在今后的研究中,需圍繞“兩山指數(shù)”,進一步細化評價指標,準確分析“兩山”實踐創(chuàng)新基地生態(tài)環(huán)境保護與經(jīng)濟發(fā)展的協(xié)調(diào)性。此外,筆者研究發(fā)現(xiàn)長三角示范區(qū)和“兩山”實踐創(chuàng)新基地RSEI值具有不斷降低趨勢。RSEI作為一個綜合評價指標,其變化受到研究區(qū)濕度、綠度、干度和熱度等多方面要素的綜合影響,且長三角區(qū)域內(nèi)氣溫、降水等自然條件具有空間差異性,造成示范區(qū)和“兩山”實踐創(chuàng)新基地RSEI值降低的具體原因還需要在以后的工作中進一步探究。

3.2 結(jié)論

從三維空間角度分析了長三角示范區(qū)和“兩山”實踐創(chuàng)新基地的空間分布格局和土地利用結(jié)構(gòu)特征,并基于生態(tài)環(huán)境指數(shù)和綜合夜間燈光指數(shù),采用耦合協(xié)調(diào)度模型對區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量和社會經(jīng)濟發(fā)展水平耦合協(xié)調(diào)性進行測度和分析,結(jié)論如下:

(1)長三角示范區(qū)和“兩山”實踐創(chuàng)新基地分布具有不均衡性,示范區(qū)集中分布在江浙皖三省交界處,69.82%的區(qū)域位于海拔<200 m的平原地區(qū),“兩山”實踐創(chuàng)新基地空間分布較分散,60.65%的區(qū)域位于海拔>200 m的低山、中山丘陵地區(qū)。

(2)示范區(qū)和“兩山”實踐創(chuàng)新基地生態(tài)用地面積超過70%,RSEI優(yōu)良等級面積占比超過50%,生態(tài)環(huán)境質(zhì)量以優(yōu)良等級為主。長三角區(qū)域具有較好的生態(tài)環(huán)境本底優(yōu)勢,但RSEI值呈不斷降低趨勢,其中,“兩山”實踐創(chuàng)新基地生態(tài)環(huán)境質(zhì)量水平更高,下降速率也更大,更具有脆弱性。

(3)2017—2021年,53個(68.83%)示范區(qū)和15個(68.18%)“兩山”實踐創(chuàng)新基地CNLI值保持增長趨勢,平均增幅分別為0.32%和0.27%,示范區(qū)經(jīng)濟發(fā)展速度高于“兩山”實踐創(chuàng)新基地。

(4)2017—2021年,示范區(qū)和“兩山”實踐創(chuàng)新基地RSEI與CNLI耦合協(xié)調(diào)度為0.27～0.35,且呈不斷增加趨勢,平均增幅分別為10.55%和8.90%,生態(tài)文明建設取得一定成效。江浙交界處耦合協(xié)調(diào)度最高且自2017年以來增幅也最大,漲幅達18%。