珠三角地區(qū)近20 年城鎮(zhèn)化與景觀生態(tài)安全耦合協(xié)調(diào)分析

吳大放，甘梓瑩，寧芳潔，何曉莉，鄭嘉欣，賴煥明

1.廣州大學(xué)地理科學(xué)與遙感學(xué)院

2.北京大學(xué)地表過程分析與模擬教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

在城鎮(zhèn)化快速發(fā)展、人類活動不斷加強(qiáng)的背景下，一系列生態(tài)問題日益凸顯，尤其是沿海城鎮(zhèn)化密集地區(qū)的建設(shè)用地快速無序增長形成生態(tài)干擾及導(dǎo)致生境破碎化，造成資源環(huán)境承載力嚴(yán)重超載，危及到人地和諧關(guān)系和可持續(xù)發(fā)展[1]。如何建設(shè)綠色和諧的宜居城市、耦合協(xié)調(diào)城鎮(zhèn)化與生態(tài)安全格局、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展[2-3]成為當(dāng)前研究熱點(diǎn)。國內(nèi)外學(xué)者對城鎮(zhèn)空間擴(kuò)展帶來的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)展開了深入研究。國外對生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)的研究始于20 世紀(jì)30 年代，之后經(jīng)歷了從定性到定量再到模擬與預(yù)測的發(fā)展過程。早期研究多考慮城鎮(zhèn)空間擴(kuò)展對單個(gè)生態(tài)現(xiàn)象的影響[4]，研究發(fā)現(xiàn)城市的擴(kuò)展對氣候、水資源和地質(zhì)環(huán)境均產(chǎn)生了深刻的影響；此外，一些學(xué)者對城鎮(zhèn)擴(kuò)展模式造成的生態(tài)系統(tǒng)的變化差異進(jìn)行研究[5-6]，發(fā)現(xiàn)不同城市擴(kuò)展模式引起的生態(tài)系統(tǒng)變化存在差異；如今，學(xué)者多利用GIS 技術(shù)和各種模擬與預(yù)測模型對該類環(huán)境變化進(jìn)行研究[7-8]，為城市建設(shè)的合理布局以及生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)提供理論基礎(chǔ)和決策支持。我國學(xué)者對于城鎮(zhèn)空間范圍變化的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)也進(jìn)行了廣泛而深入的探索，早期研究集中于土地利用變化對單一生態(tài)環(huán)境要素的影響，如今發(fā)展到其對區(qū)域整體生態(tài)環(huán)境影響的研究[9]，研究范圍從生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū)或經(jīng)濟(jì)落后地區(qū)，逐步拓展到經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)土地利用變化的生態(tài)環(huán)境綜合效應(yīng)[10]。一些學(xué)者借助景觀安全理論，分析在生態(tài)條件約束下，城鎮(zhèn)擴(kuò)展的界限和生態(tài)底線[11-12]；還有學(xué)者以我國生態(tài)環(huán)境狀況評價(jià)技術(shù)規(guī)范為標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)其中的生態(tài)環(huán)境狀況評價(jià)指標(biāo)，將城鎮(zhèn)空間擴(kuò)展作為區(qū)域生態(tài)環(huán)境變化的主要影響因子，對區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行評價(jià)[13-14]。隨著地理信息技術(shù)的完善，一些學(xué)者基于遙感數(shù)據(jù)源，整合各種統(tǒng)計(jì)模型和數(shù)學(xué)模型，通過遙感、GIS 等技術(shù)平臺，對不同地區(qū)進(jìn)行生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)[15]。總體來看，在地理信息技術(shù)、地理過程模擬、空間優(yōu)化模型等方法的支撐下，學(xué)者們拓展了城鎮(zhèn)空間擴(kuò)展與景觀生態(tài)安全的分析視角，明確了兩系統(tǒng)之間相互協(xié)調(diào)與制約作用研究的重要性。但現(xiàn)有研究主要對城鎮(zhèn)化過程中生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)效應(yīng)進(jìn)行評價(jià)以及從景觀格局方面分析城鎮(zhèn)用地面積變化，而探討城鎮(zhèn)化導(dǎo)致的景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)變化及對二者的耦合關(guān)系的研究相對較少，難以解釋城鎮(zhèn)化與景觀生態(tài)安全的相互關(guān)系，無法從動態(tài)演變和發(fā)展趨勢的視角去研究城鎮(zhèn)空間擴(kuò)展與景觀生態(tài)發(fā)展過程中出現(xiàn)的生態(tài)問題及解決方案；從空間尺度上來看，已有研究多以單一城市為研究對象，缺乏從區(qū)域尺度上探討城鎮(zhèn)化發(fā)展與景觀生態(tài)安全的協(xié)調(diào)研究，亟需拓展研究范圍和深度。

珠三角地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和城鎮(zhèn)化程度高，快速城鎮(zhèn)化導(dǎo)致的生態(tài)安全問題是困擾該地區(qū)經(jīng)濟(jì)優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展的重要因素之一。根據(jù)《粵港澳大灣區(qū)發(fā)展規(guī)劃綱要》，廣東省政府開展了《廣東省國土空間規(guī)劃（2020—2035 年）》的編制工作，圍繞構(gòu)建“一核一帶一區(qū)”區(qū)域發(fā)展格局，亟需全面構(gòu)建安全、繁榮、和諧、美麗的高品質(zhì)國土空間，改善生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)生態(tài)文明建設(shè)，其中“一核”指要強(qiáng)化珠三角地區(qū)的核心引領(lǐng)帶動作用。因此，筆者以珠三角地區(qū)9 市為研究對象，從城鎮(zhèn)化及景觀生態(tài)安全2 個(gè)角度入手，系統(tǒng)闡述二者間耦合協(xié)調(diào)作用及其驅(qū)動機(jī)理，模擬預(yù)測城鎮(zhèn)化與景觀生態(tài)安全耦合協(xié)調(diào)的發(fā)展趨勢，探索城鎮(zhèn)化和景觀生態(tài)安全發(fā)展規(guī)律，以期為珠三角地區(qū)可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)理論依據(jù)，為區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的政策制定提供科學(xué)的決策依據(jù)。

1 研究方法與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

珠三角地區(qū)位于廣東省中南部，瀕臨南海，為珠江出口處，包括廣州市、深圳市、佛山市、東莞市、中山市、珠海市、江門市、肇慶市、惠州市共9 個(gè)城市（圖1），城市群占地面積為5.6 萬km2，常住人口為0.59 億人。珠三角地區(qū)生態(tài)要素眾多，形成豐富多樣的景觀生態(tài)格局。改革開放以來，珠三角地區(qū)進(jìn)行了大規(guī)模工業(yè)化和城鎮(zhèn)化建設(shè)，城鎮(zhèn)覆蓋范圍急劇擴(kuò)大，導(dǎo)致城鎮(zhèn)分布格局和景觀生態(tài)安全格局發(fā)生了大規(guī)模變化。

圖1 珠三角地區(qū)9 個(gè)城市分布示意Fig.1 Distribution of 9 cities in the Pearl River Delta region

1.2 數(shù)據(jù)來源

選取2000—2020 年珠三角地區(qū)9 市的指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，主要數(shù)據(jù)來源如表1 所示，針對少部分測度年份缺失的數(shù)據(jù)，采用臨近年份數(shù)據(jù)擬合或采用均值法計(jì)算得到。

表1 研究數(shù)據(jù)及其來源Table 1 The study data and data sources

1.3 研究方法

本研究依次采用以下方法開展珠三角地區(qū)城鎮(zhèn)化與景觀生態(tài)安全耦合協(xié)調(diào)分析：首先，構(gòu)建城鎮(zhèn)化與景觀生態(tài)安全耦合協(xié)調(diào)度評價(jià)模型，篩選各類評價(jià)指標(biāo)建立評價(jià)指標(biāo)體系；接著，對指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，采用熵權(quán)法賦權(quán)，計(jì)算得到耦合度（水平），采用耦合協(xié)調(diào)發(fā)展模型，劃分城鎮(zhèn)化與景觀生態(tài)安全耦合協(xié)調(diào)程度，采用相對發(fā)展模型，計(jì)算城鎮(zhèn)化與景觀生態(tài)安全相對發(fā)展類型，分析城鎮(zhèn)化與景觀生態(tài)安全耦合協(xié)調(diào)演變特征和時(shí)空特征；然后，采用多元回歸分析模型，分析城鎮(zhèn)化與景觀生態(tài)安全耦合協(xié)調(diào)驅(qū)動機(jī)理；最后，采用GM（1,1）模型模擬預(yù)測城鎮(zhèn)化與景觀生態(tài)安全的發(fā)展趨勢，探索城鎮(zhèn)化和景觀生態(tài)安全時(shí)空動態(tài)發(fā)展規(guī)律。

1.3.1 指標(biāo)體系構(gòu)建

城鎮(zhèn)化與景觀生態(tài)安全耦合協(xié)調(diào)度評價(jià)指標(biāo)體系由城鎮(zhèn)化和景觀生態(tài)安全2 個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成。通過參考近年發(fā)表的相關(guān)文獻(xiàn)[16-26]，綜合考慮數(shù)據(jù)的可得性、可比性和可行性，考慮研究區(qū)域的實(shí)際情況，最終確定了23 個(gè)評價(jià)指標(biāo)（表2）。

表2 珠三角城鎮(zhèn)化與景觀生態(tài)安全耦合協(xié)調(diào)度指標(biāo)體系Table 2 Coordination index system of coupling coordination degree between urban spatial expansion and landscape ecological security in the Pearl River Delta

城鎮(zhèn)化評價(jià)指標(biāo)，依據(jù)《國家新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃（2014—2020 年）》，構(gòu)建包含投入強(qiáng)度時(shí)空演變特征、規(guī)模狀態(tài)時(shí)空演變特征、產(chǎn)出情況時(shí)空演變特征3 個(gè)維度共12 個(gè)指標(biāo)的評價(jià)指標(biāo)體系；景觀生態(tài)安全評價(jià)指標(biāo)，基于“壓力—狀態(tài)—響應(yīng)”（PSR）框架模型進(jìn)行指標(biāo)選取，構(gòu)建環(huán)境壓力、環(huán)境狀態(tài)和社會響應(yīng)3 個(gè)維度共11 個(gè)指標(biāo)的評價(jià)指標(biāo)體系[27-29]。

為了使指標(biāo)能夠進(jìn)行比較和加權(quán)，對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，采用熵權(quán)法對指標(biāo)進(jìn)行賦權(quán)，基于指標(biāo)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理和權(quán)重的計(jì)算，使用加權(quán)平均計(jì)算每個(gè)指標(biāo)得到的綜合效應(yīng)值，對應(yīng)指標(biāo)的綜合評價(jià)值之和即為綜合評價(jià)值，以此來構(gòu)建綜合評價(jià)指標(biāo)體系。

1.3.2 耦合協(xié)調(diào)度模型

景觀生態(tài)安全格局與城鎮(zhèn)化之間的相互促進(jìn)、制約的過程是城鎮(zhèn)建設(shè)發(fā)展在地域上的映射，事實(shí)上是稀缺的土地資源在數(shù)量和空間上重新分配的動態(tài)時(shí)空發(fā)展過程。構(gòu)建珠三角地區(qū)景觀生態(tài)安全與城鎮(zhèn)化耦合度測量模型，公式如下：

式中：DST 為綜合城鎮(zhèn)擴(kuò)展指數(shù)。REBC 為綜合景觀生態(tài)安全指數(shù)。C為景觀生態(tài)安全與城鎮(zhèn)化二元系統(tǒng)之間的耦合度，取值為（0，1]，當(dāng)C接近1 時(shí)說明系統(tǒng)耦合度最大，表示2 個(gè)系統(tǒng)間的相關(guān)性越高，向有序轉(zhuǎn)變，關(guān)系越密切；當(dāng)C越接近0 時(shí)說明系統(tǒng)耦合度越小，2 個(gè)系統(tǒng)之間趨向于無關(guān)狀態(tài)，向無序轉(zhuǎn)變（表3）。

表3 耦合度劃分類型Table 3 Coupling degree division type

由于耦合度模型只能測度出系統(tǒng)之間的耦合發(fā)展?fàn)顩r，無法衡量出系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展水平的高低及二者間的協(xié)同效應(yīng)。因此，需引入耦合協(xié)調(diào)發(fā)展模型，既能反映出系統(tǒng)之間的相互作用的強(qiáng)度，又能體現(xiàn)其協(xié)調(diào)發(fā)展水平的高低[30]。公式如下：

式中：D為二元系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度，取值為[0,1]，當(dāng)D接近1 時(shí)說明2 個(gè)系統(tǒng)在發(fā)展中相互協(xié)調(diào)支撐；當(dāng)D接近0 時(shí)說明2 個(gè)系統(tǒng)在發(fā)展中相互羈絆（表4）。T為系統(tǒng)綜合調(diào)和指數(shù)。α、β為待定系數(shù)，α+β=1，本研究認(rèn)為生態(tài)文明建設(shè)與新型城鎮(zhèn)化相互作用、地位同等，故取α=β=0.5。

表4 耦合協(xié)調(diào)度劃分類型Table 4 Classification type of coupling coordination degree

1.3.3 相對發(fā)展模型

珠三角經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡反映在新型城鎮(zhèn)化和生態(tài)環(huán)境的相對發(fā)展不平衡上。運(yùn)用耦合度測量模型中的DST 和REBC 計(jì)算出相對發(fā)展度，以此來劃分珠三角地區(qū)城市的新型城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境相對發(fā)展類型。公式如下：

式中，δ為相對發(fā)展度。若0＜δ≤0.9，表明生態(tài)環(huán)境滯后于城鎮(zhèn)化；0.9＜δ≤1.1，表明二者同步發(fā)展；若δ＞1.1，則表明城鎮(zhèn)化滯后于生態(tài)環(huán)境。

1.3.4 基于多元回歸分析的驅(qū)動力分析

利用多元線性回歸模型，探討當(dāng)前城鎮(zhèn)化與景觀生態(tài)安全耦合協(xié)調(diào)度的主要影響因素。城鎮(zhèn)化與景觀生態(tài)安全的耦合協(xié)調(diào)發(fā)展受多種因素影響，參考已有研究[31-36]并結(jié)合實(shí)際情況，從經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、科技投入水平、工業(yè)化水平、對外開放程度以及環(huán)境治理水平構(gòu)建指標(biāo)體系，構(gòu)建模型開展計(jì)量研究（表5）。選取2000 年、2005 年、2010 年、2015 年、2020 年5 個(gè)年份的數(shù)據(jù)，以D為被解釋變量，選取各市經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、科技投入水平、對外開放程度、工業(yè)化水平、環(huán)境治理水平為解釋變量?；?000—2020 年9 市的面板數(shù)據(jù)建立耦合協(xié)調(diào)發(fā)展的動力因素計(jì)量模型〔式（5）〕。

表5 耦合協(xié)調(diào)度的驅(qū)動力因素Table 5 Coupling coordination degree driving forces variable setting table

式中：Dit為i地區(qū)、t時(shí)間的耦合協(xié)調(diào)度；ρ1～ρ5為相關(guān)性系數(shù)；cons 為常數(shù)項(xiàng)；εit為隨機(jī)擾動項(xiàng)，運(yùn)用SPSS Statistics 26 計(jì)量分析軟件進(jìn)行多元回歸分析。

1.3.5 GM(1,1)灰度預(yù)測模型

考慮到城鎮(zhèn)化與景觀生態(tài)安全耦合系統(tǒng)受多種因素影響且各因素變化多樣，而推進(jìn)珠三角城鎮(zhèn)化建設(shè)與景觀生態(tài)安全優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展需要對城鎮(zhèn)化與景觀生態(tài)安全耦合協(xié)調(diào)度未來變化情況進(jìn)行科學(xué)預(yù)測。GM（1,1）模型可通過建立相應(yīng)的微分方程模型，預(yù)測事物未來發(fā)展趨勢的狀況[37]。GM(1,1)模型是灰度預(yù)測模型的核心內(nèi)容，可增強(qiáng)序列規(guī)律性，適用于小樣本、有效數(shù)據(jù)不完備的情況，通用性較強(qiáng)，因此本研究采用灰度預(yù)測GM(1,1)模型，具體計(jì)算方法參見文獻(xiàn)[38]。

根據(jù)后驗(yàn)差比值來判定模型的預(yù)測精度：一般后驗(yàn)差比值小于0.35，則模型精度高；后驗(yàn)差比值小于0.5，說明模型精度合格；后驗(yàn)差比值小于0.65，說明模型精度基本合格；如果后驗(yàn)差比值大于0.65，則說明模型精度不合格。

2 結(jié)果分析

2.1 城鎮(zhèn)化與景觀生態(tài)安全的耦合協(xié)調(diào)分析

2.1.1 城鎮(zhèn)化與景觀生態(tài)安全格局的耦合協(xié)調(diào)度時(shí)序發(fā)展態(tài)勢

對數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)序分析，計(jì)算得到城鎮(zhèn)化與景觀生態(tài)安全不同等級D占比的變化趨勢（圖2）。珠三角地區(qū)城鎮(zhèn)化與景觀生態(tài)安全相互羈絆，在不同階段，二者之間互動耦合的協(xié)調(diào)程度存在差異。整體來看，2000—2010 年，珠三角地區(qū)城鎮(zhèn)化與景觀生態(tài)安全耦合協(xié)調(diào)度處于輕度失調(diào)和瀕臨失調(diào)狀態(tài)。其中，2000 年輕度失調(diào)狀態(tài)占比較高，不健康的發(fā)展?fàn)顩r促使各市加快轉(zhuǎn)型升級的探索。2000—2020 年，珠三角地區(qū)輕度失調(diào)占比從86%降至10%，而瀕臨失調(diào)狀態(tài)占比上升。其中，2010 年輕度失調(diào)和瀕臨失調(diào)狀態(tài)占比接近，說明該時(shí)期在進(jìn)行新型城鎮(zhèn)化發(fā)展的同時(shí)注重對生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，通過提升資源利用效率、改善人民生活方式來推動城鎮(zhèn)化，景觀生態(tài)安全問題得到改善；2010—2015年，瀕臨失調(diào)狀態(tài)占比明顯上升，勉強(qiáng)協(xié)調(diào)狀態(tài)占比也呈上升趨勢。總體來說，D逐年上升，反映出20 多年間珠三角地區(qū)城鎮(zhèn)化與景觀生態(tài)安全格局耦合協(xié)調(diào)度水平呈現(xiàn)平穩(wěn)上升的趨勢，景觀生態(tài)安全的發(fā)展也逐步推進(jìn)。

圖2 城鎮(zhèn)化與景觀生態(tài)安全格局的耦合協(xié)調(diào)度時(shí)序特征Fig.2 Temporal characteristics of coupling coordination degree between urban spatial expansion and landscape ecological security pattern

2.1.2 城鎮(zhèn)化與景觀生態(tài)安全格局的耦合協(xié)調(diào)度時(shí)空分布特征

為了更加直觀地探究珠三角地區(qū)城鎮(zhèn)化與景觀生態(tài)安全耦合協(xié)調(diào)度的空間分異規(guī)律，采用圖譜法分析其時(shí)空演變特征。目前珠三角地區(qū)城鎮(zhèn)化與景觀生態(tài)安全相互羈絆，2000 年的D為0.305～0.436，2005 年為0.332～0.447，2010 年為0.357～0.489，2015年為0.381～0.531，2020 年為0.385～0.545（表6）。珠三角的D整體處于拮抗耦合，并且呈現(xiàn)緩慢波動上升的趨勢，其中有超過50%的城市處于輕度失調(diào)狀態(tài)。對5 個(gè)年份的對應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化分析（圖3）可知，2000 年廣州市處于瀕臨失調(diào)狀態(tài)，深圳市、珠海市、佛山市、江門市、肇慶市、惠州市、東莞市、中山市均處于輕度失調(diào)狀態(tài)。2005 年深圳市D提高至瀕臨失調(diào)狀態(tài)，除廣州市和深圳市之外其余城市仍處于輕度失調(diào)狀態(tài)。2010 年廣州市、深圳市、佛山市和江門市均為瀕臨失調(diào)狀態(tài)，其中，佛山市和江門市的D略微上升，由輕度失調(diào)轉(zhuǎn)為瀕臨失調(diào)狀態(tài)，肇慶市、惠州市、東莞市、中山市和珠海市仍處于輕度失調(diào)狀態(tài)。2015 年廣州市步入勉強(qiáng)協(xié)調(diào)階段，珠海市和惠州市從輕度失調(diào)轉(zhuǎn)為瀕臨失調(diào)狀態(tài)，中山市和肇慶市仍然處于輕度失調(diào)狀態(tài)。2020 年肇慶市的D有所改善，從輕度失調(diào)轉(zhuǎn)為瀕臨失調(diào)狀態(tài)。廣州市為勉強(qiáng)協(xié)調(diào)階段，深圳市、珠海市、佛山市、江門市、肇慶市、惠州市、東莞市為瀕臨失調(diào)狀態(tài)，中山市為輕度失調(diào)狀態(tài)。

表6 耦合協(xié)調(diào)度及相對發(fā)展度計(jì)算結(jié)果Table 6 Calculation results of coupling coordination degree and relative development degree

圖3 珠三角地區(qū)城鎮(zhèn)空間擴(kuò)展與景觀生態(tài)安全格局的耦合協(xié)調(diào)度時(shí)空格局Fig.3 Coupling coordination degree of urban spatial expansion and landscape ecological security pattern in the Pearl River Delta

從整體的空間格局來看，2000—2020 年的D分布規(guī)律是以省會城市廣州市為內(nèi)圈層，深圳市、江門市、佛山市為次外城市圈，東莞市、惠州市、肇慶市為外城市圈層，D由內(nèi)圈層向外圈層逐步提高。開發(fā)水平較高的城市（廣州市、深圳市）在協(xié)調(diào)發(fā)展上存在優(yōu)勢，耦合協(xié)調(diào)水平相對較高，而其他城市（肇慶市、江門市、惠州市）由于資源開發(fā)利用方式過于粗放、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)單一、接續(xù)替代產(chǎn)業(yè)支撐不足，使得新型城鎮(zhèn)化和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展對景觀生態(tài)環(huán)境的影響更加嚴(yán)重，從而導(dǎo)致D較低。珠三角城鎮(zhèn)化與景觀生態(tài)安全格局的協(xié)調(diào)性整體較差，大多數(shù)城市處于瀕臨失調(diào)水平，少部分城市處于勉強(qiáng)協(xié)調(diào)水平，表明珠三角主要城市城鎮(zhèn)化的發(fā)展與景觀生態(tài)安全的推進(jìn)并不同步，二者發(fā)展并不協(xié)調(diào)。

2.2 城鎮(zhèn)化與景觀生態(tài)安全格局的相對發(fā)展空間分析

2000—2020 年珠三角地區(qū)的城市發(fā)展趨勢為新型城鎮(zhèn)化滯后型的城市逐漸減少，生態(tài)環(huán)境滯后型的城市逐漸增多，但新型城鎮(zhèn)化滯后型的城市多于生態(tài)環(huán)境滯后型（圖4）。具體來看，2000 年珠三角地區(qū)9 個(gè)城市皆為新型城鎮(zhèn)化滯后型。2005 年開始出現(xiàn)生態(tài)環(huán)境滯后型、生態(tài)環(huán)境和城鎮(zhèn)化二者同步發(fā)展的城市，其中廣州市為生態(tài)環(huán)境和城鎮(zhèn)化同步發(fā)展型，深圳市為生態(tài)環(huán)境滯后型，但新型城市化滯后型的城市仍占珠三角地區(qū)的7/9，為分布在珠三角西部地區(qū)和東北部的珠海市、佛山市、江門市、肇慶市、惠州市、東莞市和中山市，這些城市開發(fā)時(shí)間較晚、經(jīng)濟(jì)實(shí)力較弱，城鎮(zhèn)化發(fā)展速度緩慢，生態(tài)環(huán)境帶來的影響和壓力相對較小。2010 年，新型城鎮(zhèn)化滯后型的城市占比下降到了6/9，珠三角中部除了深圳市之外，廣州市、東莞市也各自從生態(tài)環(huán)境和城鎮(zhèn)化二者同步發(fā)展型、新型城鎮(zhèn)化滯后型轉(zhuǎn)為生態(tài)環(huán)境滯后型。2015 年，佛山市由新型城鎮(zhèn)化滯后型轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄬Πl(fā)展型，廣州市、東莞市、深圳市雖保持為生態(tài)環(huán)境滯后型，但其城鎮(zhèn)化指數(shù)均有不同程度上升，相對發(fā)展度數(shù)值變小，新型城鎮(zhèn)化滯后型的城市占總城市數(shù)量的5/9。2020 年，佛山市由相對發(fā)展型轉(zhuǎn)變?yōu)樯鷳B(tài)環(huán)境滯后型，珠三角地區(qū)4 個(gè)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)城市廣州市、佛山市、東莞市、深圳市都為生態(tài)環(huán)境滯后型。與之相對，珠三角地區(qū)的肇慶市、江門市、珠海市、中山市、惠州市在過去20 多年間一直為新型城鎮(zhèn)化滯后型城市，城鎮(zhèn)化發(fā)展在時(shí)間和空間上對生態(tài)環(huán)境影響和壓力相對較小，這5 個(gè)城市的城鎮(zhèn)化發(fā)展仍然滯后于生態(tài)環(huán)境。

圖4 珠三角地區(qū)新型城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境的相對發(fā)展類型空間分布Fig.4 Relative development types and spatial distribution of new urbanization and ecological environment in the Pearl River Delta

2.3 城鎮(zhèn)化與景觀生態(tài)安全耦合協(xié)調(diào)發(fā)展的驅(qū)動力

城鎮(zhèn)化與景觀生態(tài)安全的耦合協(xié)調(diào)發(fā)展受多種因素的相互影響。從多元回歸結(jié)果（表7）可知，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的回歸系數(shù)為0.032，且在1%水平下顯著，與D呈顯著正相關(guān)，說明城市經(jīng)濟(jì)實(shí)力的提升，有助于促進(jìn)新型城鎮(zhèn)化與景觀生態(tài)安全的耦合協(xié)調(diào)發(fā)展?？萍纪度胨降幕貧w系數(shù)為0.043，且在1%水平下顯著，與D呈顯著正相關(guān)，說明政府增加投入科教類的資金可以促進(jìn)科技進(jìn)步，從而推動珠三角實(shí)現(xiàn)城鎮(zhèn)化與景觀生態(tài)安全的耦合協(xié)調(diào)發(fā)展；同時(shí)，通過實(shí)行支持與鼓勵(lì)科技型人才和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策，提高各主體對環(huán)境治理的參與度，有效提高能源的使用效率，降低能源消耗，促進(jìn)環(huán)境污染治理能力改善和管理效率提高。對外開放程度的回歸系數(shù)為0.592，在1%水平下顯著，與D呈顯著正相關(guān)，說明擴(kuò)大對外開放以及利用外資，有助于促進(jìn)新型城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境的耦合協(xié)調(diào)發(fā)展。工業(yè)化水平與D未呈顯著的相關(guān)關(guān)系，對耦合協(xié)調(diào)發(fā)展的影響較小。環(huán)境治理水平的回歸系數(shù)為0.023，在1%水平下顯著，與D呈顯著正相關(guān)，說明對城鄉(xiāng)污水的處理有利于保護(hù)生態(tài)，防止污水流入各級河流破壞生物生存的環(huán)境，政府應(yīng)加快改造城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施，完善排污管網(wǎng)建設(shè)，推進(jìn)城鎮(zhèn)污水垃圾處理設(shè)施全覆蓋和穩(wěn)定達(dá)標(biāo)運(yùn)行。

表7 二元系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度的回歸結(jié)果Table 7 Regression results of coupling coordination degree of binary systems

2.4 基于灰度預(yù)測模型的耦合協(xié)調(diào)度預(yù)測

為進(jìn)一步了解珠三角地區(qū)景觀生態(tài)安全與城鎮(zhèn)化耦合協(xié)調(diào)度在未來20 年的變化情況，以各市2000—2020 年的耦合協(xié)調(diào)度數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，構(gòu)建GM(1,1)灰色預(yù)測模型，并進(jìn)行精確度檢驗(yàn)。由表8 可知，各市預(yù)測模型均滿足“高”的精度等級，說明模型預(yù)測結(jié)果的擬合效果和模型精度較好。2020—2040 年的D預(yù)測值如圖5 所示，未來20 年珠三角9 市的D延續(xù)2000—2020 年的發(fā)展趨勢，仍保持增長態(tài)勢，到2040 年廣州市、深圳市、惠州市達(dá)到優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)，佛山市、珠海市達(dá)到良好協(xié)調(diào)，江門市、肇慶市、東莞市達(dá)到中級協(xié)調(diào)，中山市達(dá)到初級協(xié)調(diào)。但珠三角地區(qū)D的整體年均增長率略有下降，由2000—2020 年的6.49%下降至2020—2040 年的6.25%。

表8 珠三角地區(qū)各城市GM(1,1)預(yù)測模型精確度檢驗(yàn)結(jié)果Table 8 Precision verification results of GM(1,1) forecasting model of cities in the Pearl River Delta

圖5 2020—2040 年珠三角各城市耦合協(xié)調(diào)度預(yù)測Fig.5 Prediction of coupling coordination degree of cities in the Pearl River Delta from 2020 to 2040

從各市角度分析，2 個(gè)系統(tǒng)D呈現(xiàn)“中間高、四周低”的空間分布格局并未被打破。除江門市外，位于珠三角中部的廣州市、深圳市、惠州市、佛山市和珠海市分別進(jìn)入優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)和良好協(xié)調(diào)階段，江門市、肇慶市、東莞市進(jìn)入中級協(xié)調(diào)，中山市僅進(jìn)入初級協(xié)調(diào)階段，未能向更高等級發(fā)展。綜上所述，未來20 年珠三角城鎮(zhèn)化與景觀生態(tài)安全耦合將繼續(xù)向著協(xié)調(diào)同步、有序發(fā)展的方向前進(jìn)，但提升速度有所放緩，達(dá)到最終的優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)仍需較長時(shí)間，同時(shí)城市間的差異仍然存在。未來發(fā)展中，各市應(yīng)當(dāng)勇于挑戰(zhàn)自身的局限，努力實(shí)現(xiàn)城鎮(zhèn)化建設(shè)與景觀生態(tài)安全的有機(jī)結(jié)合，以達(dá)到更高的整體水平。在新發(fā)展理念引領(lǐng)指導(dǎo)之下，轉(zhuǎn)變城市發(fā)展模式，走創(chuàng)新綠色發(fā)展道路，深入推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級轉(zhuǎn)型，促進(jìn)城鎮(zhèn)化和景觀生態(tài)持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展。

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

（1）珠三角城鎮(zhèn)化與景觀生態(tài)安全的耦合協(xié)調(diào)度在2000—2020 年呈現(xiàn)緩慢波動上升的趨勢，但仍處于拮抗耦合階段。受經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)、政策支撐、地理區(qū)位影響，各城市的耦合協(xié)調(diào)度空間差異明顯，以廣州市為內(nèi)圈層，深圳市、江門市、佛山市為次外城市圈，東莞市、惠州市、肇慶市為外城市圈層，耦合協(xié)調(diào)度在空間上呈由內(nèi)圈層向外圈層逐步提高的趨勢。

（2）珠三角經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡，城鎮(zhèn)開發(fā)建設(shè)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)不能同步發(fā)展，普遍呈現(xiàn)出新型城鎮(zhèn)化滯后型或者生態(tài)環(huán)境滯后型的狀態(tài)。景觀生態(tài)狀況不樂觀，生態(tài)環(huán)境滯后型的城市逐漸增多，尚未全面形成良好的協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顟B(tài)。

（3）珠三角城鎮(zhèn)化與景觀生態(tài)安全耦合在未來20 年將繼續(xù)向著協(xié)調(diào)同步、有序發(fā)展的方向前進(jìn)，但提升速度有所放緩，耦合協(xié)調(diào)度呈現(xiàn)出持續(xù)上升的態(tài)勢。到2040 年，珠三角各市均達(dá)到中級協(xié)調(diào)以上，其中廣州市、深圳市、惠州市達(dá)到優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)階段，不同城市耦合協(xié)調(diào)水平存在空間差異。

（4）對外開放程度、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、科技投入水平是影響協(xié)調(diào)發(fā)展的重要驅(qū)動力，但其他因素也不容忽視。城鎮(zhèn)化與景觀生態(tài)安全的協(xié)調(diào)發(fā)展是不同的驅(qū)動力因素如經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型、工業(yè)開發(fā)與環(huán)境治理、科技創(chuàng)新和政策調(diào)控與保障共同作用的結(jié)果，應(yīng)根據(jù)各市目前耦合狀況分別制定國土空間生態(tài)修復(fù)方案。

3.2 建議

城鎮(zhèn)的可持續(xù)發(fā)展受多種因素影響，研究城鎮(zhèn)化與景觀生態(tài)安全的耦合協(xié)調(diào)機(jī)制應(yīng)在復(fù)雜的系統(tǒng)間找到關(guān)鍵因素，以此找到解決對策。從驅(qū)動力的視角分析城鎮(zhèn)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展模式，制定國土空間生態(tài)修復(fù)政策，為城鎮(zhèn)可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)；模擬預(yù)測城鎮(zhèn)化與景觀生態(tài)安全的發(fā)展趨勢，并在方法技術(shù)上有一定的創(chuàng)新性。由于珠三角地區(qū)為我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展地區(qū)，發(fā)展進(jìn)程區(qū)別于其他地區(qū)，因此其城鎮(zhèn)化與景觀生態(tài)安全的耦合協(xié)調(diào)水平較為特殊，在宏觀層面上缺乏普適性，后續(xù)研究中應(yīng)該構(gòu)建更符合普遍發(fā)展規(guī)律的評價(jià)指標(biāo)。本文基于市域尺度，選取珠三角地區(qū)9 市20 多年數(shù)據(jù)，能從一定程度上揭示不同發(fā)展階段的城鎮(zhèn)對于協(xié)調(diào)發(fā)展的驅(qū)動因素。但由于數(shù)據(jù)有限，未能對耦合協(xié)調(diào)機(jī)制進(jìn)行更深入的探討，未來可使用縣域尺度進(jìn)行研究。此外，在未來20 年關(guān)于城鎮(zhèn)化與景觀生態(tài)安全耦合協(xié)調(diào)度變化情況分析方面，進(jìn)一步對原始數(shù)據(jù)序列的光滑度進(jìn)行改進(jìn)，建立更優(yōu)的預(yù)測模型，完成更精確的預(yù)測，使研究結(jié)果更科學(xué)、有效。