孫 濤,孫然好,陳利頂,2,*

1 中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心 城市與區(qū)域生態(tài)國家重點實驗室, 北京 100085 2 中國科學院大學,北京 100049

21世紀以來,中國城鎮(zhèn)化的規(guī)模和速度均位于世界前列,城鎮(zhèn)化進程和經(jīng)濟發(fā)展共同推動了中國社會發(fā)展和人民生活水平提高,城市群作為城鎮(zhèn)化的主體形態(tài),是中國推進新型城鎮(zhèn)化的重要組成部分[1]。隨著城市群數(shù)量和規(guī)模的不斷發(fā)展,城市群與區(qū)域生態(tài)環(huán)境的交互作用日益深刻。京津冀城市群地處華北平原,是我國的政治核心,也是主要經(jīng)濟核心之一,在我國城鎮(zhèn)化建設(shè)過程中具有示范意義[2]。京津冀城市群在發(fā)展過程中面臨越來越嚴峻的生態(tài)環(huán)境問題,如建設(shè)用地過度擴張、耕地流失、水資源短缺、大氣和土壤污染加劇等[3- 5],這些問題已經(jīng)影響到京津冀城市群的可持續(xù)發(fā)展,城市發(fā)展和生態(tài)環(huán)境相互脅迫的作用和機理亟待明確。

城鎮(zhèn)化過程與社會經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境的變化密切相關(guān)。社會經(jīng)濟要素和生態(tài)環(huán)境要素的變化可以衡量城鎮(zhèn)化的進程、水平和質(zhì)量。社會經(jīng)濟要素一般包括人口、經(jīng)濟、工業(yè)、社會、民生等指標,生態(tài)環(huán)境要素一般包括水資源、土地資源、氣象氣候、生態(tài)、能源、環(huán)境等方面[6]。城鎮(zhèn)化過程導致土地利用變化、水資源短缺、城市熱島、植被退化等生態(tài)環(huán)境問題,而生態(tài)環(huán)境則從地形、地下水、自然氣候等方面支撐或限制城鎮(zhèn)化的發(fā)展。在確定生態(tài)環(huán)境對城鎮(zhèn)化的影響方面,目前主要是綜合性研究較多,包括社會經(jīng)濟要素的演化對城鎮(zhèn)化過程的影響和生態(tài)環(huán)境綜合指標與城鎮(zhèn)化的聯(lián)系。主要研究方法是基于多要素的社會經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境要素指標體系,通過耦合模型得到城鎮(zhèn)化綜合指標和生態(tài)環(huán)境綜合指標的耦合度,判斷研究區(qū)城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系。主要研究內(nèi)容有社會經(jīng)濟要素分布的空間異質(zhì)性[7],基于人口素質(zhì)和政府作用等因素的城鎮(zhèn)化影響效應(yīng)[8]以及根據(jù)地區(qū)特征來選擇影響因素的實證研究[9]等。而城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系方面,主要集中在城鎮(zhèn)化發(fā)展趨勢理論推演[10]、城鎮(zhèn)化過程與生態(tài)環(huán)境要素時空分析[11- 12]和城鎮(zhèn)化綜合過程與生態(tài)環(huán)境綜合指標耦合度計算[6,13- 14]等方面。綜合評價研究明確了城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境的綜合關(guān)系,但不能明確具體哪些要素與城鎮(zhèn)化過程的關(guān)聯(lián)度更高,并且選擇不同的要素指標體系對評價結(jié)果具有一定影響。當前基于某一類別要素時的研究主要探討要素的時空特征和城鎮(zhèn)化發(fā)展對要素的影響,往往集中于土地、氣溫、植被等某一類生態(tài)環(huán)境要素,對不同類別的要素與城鎮(zhèn)化過程的關(guān)聯(lián)性則少有研究。主要研究內(nèi)容包括基于社會經(jīng)濟指標體系所反映的城鎮(zhèn)化Kuznets規(guī)律[15]、土地利用變化對城鎮(zhèn)化過程的表達[16]、城市熱環(huán)境特征及氣象要素變化規(guī)律[17]、能源、經(jīng)濟、排放與城鎮(zhèn)化進程的動態(tài)規(guī)律[18]、城市發(fā)展與水資源利用[19]、植被物候在城市-郊區(qū)的變化特征[20]、城鎮(zhèn)化過程對水質(zhì)的影響等[21]。

綜合以上研究,城鎮(zhèn)化過程與生態(tài)環(huán)境要素的綜合關(guān)系研究已較為充分,針對水、土等要素也有部分研究,但是從生態(tài)環(huán)境的水、土、氣、生層面,哪些類別的要素在城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境的交互脅迫中起主要作用討論較少,即影響交互脅迫作用的關(guān)鍵要素尚不明確;針對要素的關(guān)聯(lián)度,城市和要素間是否存在顯著的交互作用仍需進一步確定,以上問題是判定城市和生態(tài)環(huán)境要素交互脅迫模式、進一步確定不同要素生態(tài)環(huán)境效應(yīng)的基礎(chǔ)。針對以上問題,本研究從影響城鎮(zhèn)化的關(guān)鍵要素入手,結(jié)合已有研究成果,基于生態(tài)環(huán)境要素與城鎮(zhèn)化過程的相關(guān)關(guān)系,重點研究不同類別的要素與城鎮(zhèn)化過程的關(guān)聯(lián)度,為進一步明確城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境的交互脅迫模式提供參考。

1 研究區(qū)與方法

1.1 研究區(qū)概況

京津冀城市群地處華北平原,地勢西北高東南低,位于113.45°—119.88°E,35.93—42.72°N之間,是中國的核心經(jīng)濟區(qū)和關(guān)鍵交通樞紐之一(圖1)。京津冀行政范圍包含北京、天津以及河北省全境,共13市。根據(jù)京津冀協(xié)同發(fā)展規(guī)劃,京津冀的空間布局劃分為4個功能區(qū):即中部核心功能區(qū)、東部濱海發(fā)展區(qū)、南部功能拓展區(qū)和西北部生態(tài)涵養(yǎng)區(qū)[22]。京津冀區(qū)域自然環(huán)境類別多樣,兼有高原、山地、丘陵、平原、湖泊以及海濱,自然資源豐富,動植物種類多樣,其生態(tài)環(huán)境的空間分布差異顯著,既可以提供多樣化的生態(tài)系統(tǒng)功能,亦具備良好的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值和科學研究價值。

圖1 京津冀研究區(qū)示意圖 Fig.1 Research area of Beijing-Tianjin-Hebei urban agglomeration

1.2 數(shù)據(jù)收集及標準化

城鎮(zhèn)化過程導致土地利用的變化,城市的發(fā)展對水資源的需求,對自然植被的的破壞以及對能源的利用強度也逐步增強,因此本研究從土地、水資源、生態(tài)資源、能源方面描述生態(tài)環(huán)境要素的變化,從人口和經(jīng)濟方面描述社會經(jīng)濟的變化。具體地,社會經(jīng)濟要素包括常住人口、城鎮(zhèn)人口、市級GDP總量和固定資產(chǎn)投資;土地要素包括建成區(qū)面積和公園綠地面積,能源要素包括用電總量和居民用電總量,水資源要素包括用水總量和生活用水,生態(tài)要素包括歸一化植被指數(shù)。

本研究時間范圍為2000—2015年,社會經(jīng)濟、水、土地等統(tǒng)計數(shù)據(jù)來自京津冀各省市的《經(jīng)濟統(tǒng)計年鑒》、《中國城市統(tǒng)計年鑒》等。數(shù)據(jù)在收集時統(tǒng)一了量綱單位,保證其絕對值可比。本研究使用城鎮(zhèn)化率衡量城鎮(zhèn)化的發(fā)展過程,基于城鎮(zhèn)人口與常住人口的比值法得到[23]。本研究使用MODIS MOD13A3 v6月度植被指數(shù)產(chǎn)品作為NDVI數(shù)據(jù)源,并且根據(jù)產(chǎn)品手冊提取了最高質(zhì)量的像元,其余像元使用ArcGIS 軟件進行掩膜處理。研究對處理后的月度NDVI產(chǎn)品進行算數(shù)平均得到年度平均值。

本研究對數(shù)據(jù)進行了標準化,去除了數(shù)據(jù)量綱,保證數(shù)據(jù)間的可比性。研究采用Z-score法進行處理[24],核心公式如下(公式1):

(1)

式中,x為數(shù)據(jù)值,X表示某一類別整個數(shù)據(jù)集,mean(X)和std(X)分別表示該數(shù)據(jù)集的算數(shù)平均值和標準差。Z-score表示原始數(shù)據(jù)偏離均值的距離長短,而該距離度量的標準是標準差。

1.3 數(shù)據(jù)分析方法

1.3.1 灰色關(guān)聯(lián)分析

本研究通過灰色關(guān)聯(lián)分析得到不同要素對城鎮(zhèn)化率的影響?；疑P(guān)聯(lián)分析以要素數(shù)據(jù)列作為依據(jù),從數(shù)據(jù)列形態(tài)來研究要素間的幾何對應(yīng)關(guān)系,用關(guān)聯(lián)度排序來確定要素間關(guān)系的強弱[25]。結(jié)合本研究數(shù)據(jù),方法基本步驟如下:

(1)確定數(shù)據(jù)的參考序列和比較序列,本研究以城鎮(zhèn)化率作為參考序列x0,其余要素作為比較序列xi(i=1,2,3,…,n)

(2)數(shù)據(jù)的無量綱處理。

(3)分別求取參考序列和比較序列之間的差值,進一步求取差值列中的最大值、最小值(二級差),再計算二級差序列中的最大值和最小值:

Δ0,i(k)=x0(k)-xi(k)
maxi(k)=max (x0(k)-xi(k))
mini(k)=min (x0(k)-xi(k))
maxji=maxi(k)
minji=mini(k)

(2)

其中,公式2表示參考數(shù)列和比較數(shù)列的差值列Δ0,i(k),公式4—5為差值列的最大值maxi(k)和最小值mini(k),公式5—6進一步計算了前式序列中的最大值maxji和最小值minji。

(4)關(guān)聯(lián)系數(shù)計算

(3)

式中,基于最大值和最小值,結(jié)合比較數(shù)列進行關(guān)聯(lián)系數(shù)計算,根據(jù)其他研究結(jié)論[26],對ρ取值0.5,得到關(guān)聯(lián)系數(shù)矩陣。

(5)關(guān)聯(lián)度計算

(4)

式中,對關(guān)聯(lián)系數(shù)矩陣進一步優(yōu)化,對數(shù)據(jù)列xi的關(guān)聯(lián)系數(shù)矩陣求取算數(shù)平均值,得到每個要素類別i的關(guān)聯(lián)度γ0,i。

(6)關(guān)聯(lián)度排序

對各類別要素的關(guān)聯(lián)度進行排序,得到各要素i對城鎮(zhèn)化率的影響。

1.3.2 方差分析

基于關(guān)聯(lián)分析結(jié)果,本研究采用方差分析法進行要素與城市的交互作用分析。方差分析(ANOVA)用于兩個及兩個以上樣本均數(shù)差別的顯著性檢驗,是廣泛應(yīng)用的統(tǒng)計分析方法[27],其基本思想是通過分析不同來源的誤差(隨機誤差和實驗誤差)對總變異的貢獻大小確定不同因素對研究結(jié)果的影響。本研究使用單因素方差分析以及交互作用模塊進行要素間顯著性對比以及要素和城市的交互作用分析,要素顯著性對比采用Fisher-LSD方法。方差分析計算過程復雜,本研究使用SPSS實現(xiàn),其原理概述如下:

(1)建立檢驗假設(shè);

H0:多個樣本總體均值相等:

μ1=μ2=μ3=…=μk

H1:多個樣本總體均值不相等或不全等。

(5)

(6)

若k個樣本來自同一總體,則總體均值等于所有樣本個體之和除以總體數(shù)量,即:

(7)

因此,組間的方差估計為

(8)

組內(nèi)的方差估計為(nT-k)為自由度,指取值不受限制的變量個數(shù)。通常記做df=n-k。其中n為樣本數(shù)量,k為被限制的條件數(shù)或變量個數(shù):

(9)

(2)計算檢驗統(tǒng)計量的F分布:

(10)

(3)基于F分布確定P值并作出推斷結(jié)果,檢驗水準為0.05,表明對假設(shè)的置信區(qū)間為95%,如果P<0.05,則拒絕H0假設(shè),表明樣本組間存在差異。

2 結(jié)果

2.1 要素與城鎮(zhèn)化的相關(guān)性分析

要素與城鎮(zhèn)化的正負相關(guān)性直接影響關(guān)聯(lián)分析的可靠性,明確要素和城鎮(zhèn)化的相關(guān)關(guān)系是進行關(guān)聯(lián)分析的基礎(chǔ)。相關(guān)分析中,城鎮(zhèn)化率為因變量,各類別要素為自變量。從圖2看到,除水資源要素和生態(tài)要素外,其余要素與城鎮(zhèn)化率均呈指數(shù)關(guān)系。NDVI變化與城鎮(zhèn)化率線性相關(guān),而水資源與城鎮(zhèn)化率的關(guān)系較為模糊。從相關(guān)性上,城鎮(zhèn)化率與GDP、固定資產(chǎn)投資等社會經(jīng)濟要素相關(guān)性較高,擬合系數(shù)R2在0.85以上,并且RMSE<0.38,離散度較小。其次是與能源要素的相關(guān)性較好,與用電總量和城鄉(xiāng)居民用電的擬合系數(shù)大于0.82,RMSE<0.42。與建成區(qū)面積和公園綠地面積的擬合系數(shù)大于0.79,RMSE<0.46。與NDVI的擬合系數(shù)較低,僅為0.43,RMSE=0.76,離散度較大。相關(guān)性最差的是水資源要素,與生活用水和用水總量的R2均小于0.15,并且RMSE>0.97,該類別要素的離散度最大。

圖2 城鎮(zhèn)化率與社會經(jīng)濟及生態(tài)環(huán)境要素的相關(guān)關(guān)系Fig.2 Correlation between urbanization ratio and factors固定資產(chǎn)與GDP趨勢類似未列出,每個要素均包含2000—2015年在13個地市的數(shù)據(jù)

2.2 要素與城鎮(zhèn)化的關(guān)聯(lián)度分布

為了進一步確定各類要素對城鎮(zhèn)化率的影響,本研究使用灰色關(guān)聯(lián)分析方法對要素關(guān)聯(lián)度進行計算和排名 (圖3)并統(tǒng)計了值域和方差(表1)。圖3顯示要素類別間和要素類別內(nèi)部,與城鎮(zhèn)化率的關(guān)聯(lián)度都存在不同程度的差異。具體地,在土地方面,建成區(qū)面積關(guān)聯(lián)度整體較高,城市間差異小;公園綠地面積比建成區(qū)面積關(guān)聯(lián)度整體偏小,城市間差異較大,這表明京津冀地區(qū)各城市對城鎮(zhèn)化過程中的綠地面積建設(shè)有較大差異;能源方面,居民用電和用電總量均有較高的關(guān)聯(lián)度,其中居民用電分布更加離散,表明用電總量對城鎮(zhèn)化的表征意義更強。但是圖中顯示邯鄲的用電總量關(guān)聯(lián)度較弱,經(jīng)檢查是由于邯鄲地區(qū)數(shù)據(jù)量偏少所致。水資源要素方面,關(guān)聯(lián)度整體低于能源和土地要素,并且用水總量的關(guān)聯(lián)度整體較生活用水高,表明用水總量能更好地描述京津冀地區(qū)城鎮(zhèn)化過程;社會經(jīng)濟要素方面,關(guān)聯(lián)度整體較高,但是承德在常住人口方面關(guān)聯(lián)度較低,經(jīng)檢查是由于承德行政區(qū)劃變動導致的人口統(tǒng)計變化所致。值得注意的是滄州地區(qū)社會經(jīng)濟要素與城鎮(zhèn)化的關(guān)聯(lián)性均不高。生態(tài)要素方面,關(guān)聯(lián)度均處于0.75以上,分布也較為集中,表明NDVI可以較好地表達區(qū)域植被與城鎮(zhèn)化過程的關(guān)系。

關(guān)聯(lián)度極值和方差分布體現(xiàn)要素的穩(wěn)定性,本研究結(jié)合絕對值和穩(wěn)定性來綜合評價要素對城鎮(zhèn)化過程的影響。如表2所示,關(guān)聯(lián)度值域和方差最小的要素是建成區(qū)面積,分別僅為0.055和0.0004,表明該要素在京津冀的各個地市中對城鎮(zhèn)化的影響不僅高,并且穩(wěn)定。值域及方差最大的是常住人口,其值分別為0.383和0.0107,結(jié)合較高的關(guān)聯(lián)度極大值(0.92),表明常住人口要素雖然對京津冀部分地區(qū)的影響較大,但承德和滄州的影響而不穩(wěn)定。從關(guān)聯(lián)度極值上看,生活用水極大值最低(0.787),說明生活用水對城鎮(zhèn)化率的影響整體偏低。需要指出的是,雖然NDVI的關(guān)聯(lián)度極大值為0.847,低于建成區(qū)面積、用電總量以及固定資產(chǎn)等要素,但方差僅為0.0009,在穩(wěn)定性上僅次于建成區(qū)面積,說明本研究中NDVI雖然在關(guān)聯(lián)度上處于中等水平,但穩(wěn)定性好,優(yōu)于相同關(guān)聯(lián)度水平的固定資產(chǎn)、用水總量和公園綠地要素。

根據(jù)關(guān)聯(lián)度結(jié)果,公園綠地、用水總量以及生活用水要素在京津冀所有地市上穩(wěn)定性較弱。常住人口在承德和滄州結(jié)果偏低,GDP總量和固定資產(chǎn)要素在滄州偏低,城鎮(zhèn)化過程在使用相應(yīng)的關(guān)聯(lián)度或穩(wěn)定性較低的要素描述時需要對數(shù)據(jù)的連續(xù)性和完整性進行檢查。研究分別按照絕對值和穩(wěn)定性對要素關(guān)聯(lián)度進行了排名:首先,按照關(guān)聯(lián)度最大值由大到小排名為:城鄉(xiāng)居民用電>常住人口>建成區(qū)面積>用電總量>GDP總量>固定資產(chǎn)>公園綠地>NDVI>用水總量>生活用水;按照方差從大到小排名為:常住人口>固定資產(chǎn)>生活用水>用水總量>GDP總量>用電總量>公園綠地>城鄉(xiāng)居民用電>NDVI>建成區(qū)面積。

圖3 灰色關(guān)聯(lián)分析結(jié)果Fig.3 Results of grey relation analysis in 13 cities

要素名稱Factor name最小值Min最大值Max極值差Range方差Variance建成區(qū)面積Built area0.8560.9110.0550.0004公園綠地Park area0.6210.8480.2270.0035城鄉(xiāng)居民用電Citizen electricity0.7760.9270.1510.0013用電總量Total electricity0.650.9040.2540.0037用水總量Total water0.5970.8170.220.0048生活用水Household water0.5560.7870.2310.0052常住人口Permanent population0.5370.920.3830.0107國內(nèi)生產(chǎn)總值GDP0.6110.8980.2870.0043固定資產(chǎn)Fixed assets0.5380.8750.3370.0067歸一化植被指數(shù)NDVI0.7520.8470.0950.0009

2.3 影響城鎮(zhèn)化的關(guān)鍵要素提取

城鎮(zhèn)化過程的復合性導致部分要素間有較強聯(lián)系,研究基于要素關(guān)聯(lián)度結(jié)果,通過評價要素間的差異區(qū)別要素的同質(zhì)性,在此基礎(chǔ)上對要素進行合并,從而得到影響城鎮(zhèn)化過程的關(guān)鍵要素。研究使用單因素方差分析方法,基于3種統(tǒng)計分析軟件對數(shù)據(jù)相互印證(SPSS, EXCEL以及Origin pro),確保統(tǒng)計結(jié)果可靠。

表2顯示了兩兩要素間的差異顯著性水平。其中建成區(qū)面積和公園綠地面積差異顯著,用電總量和居民用電差異不顯著,用水總量和生活用水差異不顯著,常住人口、GDP總量以及固定資產(chǎn)兩兩之間差異不顯著。而在不同要素類別之間,差異顯著增強,例如居民用電和公園綠地,用水總量和用電總量,常住人口和生活用水差異均為顯著。NDVI與社會經(jīng)濟要素的差異均不顯著,除用電總量外,與其余要素差異顯著。如果要素間差異不顯著,則說明所選要素本質(zhì)上含義類同,可以合并使用;如果差異顯著,則二者的含義不同,需要分別使用。通過對類別內(nèi)差異不顯著的要素進行合并,將原有的10個要素縮減為6個,如表3。

表2 要素兩兩差異顯著性檢驗

其中1表示差異性顯著,0表示差異不顯著

表3 合并后要素描述統(tǒng)計

合并后要素的關(guān)聯(lián)度排名比合并前更加體現(xiàn)了類別之間的差異性(表3)。例如,建成區(qū)面積的均值最大,標準差和RMSE最小;用水總量的均值最小,RMSE和標準差均處于較大的水平。從合并后關(guān)聯(lián)度均值、標準差和RMSE綜合對比下,得到合并后要素對城鎮(zhèn)化過程的影響排名:建成區(qū)面積>用電量>NDVI>社會經(jīng)濟>公園綠地>用水量。這一排名排除了同質(zhì)要素,更清晰地代表了不同類別要素對城鎮(zhèn)化過程的影響。這一排名顯然與要素穩(wěn)定性排名更加接近,這說明在識別關(guān)鍵影響要素的過程中,僅從絕對值的分布判定要素的影響大小是不全面的,要素關(guān)聯(lián)度的穩(wěn)定性與關(guān)聯(lián)度真實排名更加相關(guān)。

2.4 城市與要素的交互作用判定

針對要素關(guān)聯(lián)度排名后的分布情況,研究進一步計算了要素和城市的交互作用(表4)。表中P值越小表明交互作用關(guān)系越顯著。結(jié)果表明研究所選擇的要素存在極顯著差異(P遠小于0.05),說明各類要素不僅可以代表各自類別,并且要素間具有良好的正交性。不同城市間關(guān)聯(lián)度也存在顯著差異(P=0.00665),即不同城市要素的影響不盡相同。最后,城市和要素的交互作用也呈現(xiàn)出顯著的結(jié)果(P=0.00361),說明要素貢獻的關(guān)聯(lián)度變化不僅與要素有關(guān),同時還與城市類型有關(guān),即關(guān)聯(lián)度的分布受到要素和城市特征的共同影響。

表4 要素與城市的顯著性及交互作用

3 討論

本研究基于相關(guān)關(guān)系和灰色關(guān)聯(lián)分析方法評價了水資源、土地、生態(tài)、能源以及社會經(jīng)濟要素與城鎮(zhèn)化過程的聯(lián)系。首先,在相關(guān)關(guān)系上,NDVI和水資源要素與城鎮(zhèn)化率的相關(guān)性都不高,可能由于本文的NDVI是取區(qū)域均值,這一范圍比城鎮(zhèn)化過程發(fā)生的主要范圍大,因此相關(guān)性較低。水資源方面,用水總量和生活用水雖然有一定的趨勢,但受到京津冀各地區(qū)水資源總量限制和節(jié)水政策影響,導致水資源要素波動性很大,很難與平滑的城鎮(zhèn)化率匹配,因此相關(guān)性較差。

其次,同一要素的關(guān)聯(lián)分析結(jié)果在城市間具有顯著差異,主要與地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展水平、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、自然環(huán)境等有關(guān)。例如,公園綠地的時空變化與各個城市發(fā)展水平、各個城市對綠地建設(shè)的重視程度有密切關(guān)系,隨城市發(fā)展表現(xiàn)出較強的異質(zhì)性;而要素類別內(nèi),總量要素(例如用水總量,用電總量)比細分要素與城鎮(zhèn)化率的關(guān)聯(lián)度高,說明總量要素在關(guān)鍵要素的研究上需要重點考慮。用水量方面,河北省缺水情況較為嚴重,地區(qū)水資源不平衡顯著[28],導致其水資源要素關(guān)聯(lián)度明顯小于北京和天津。人口方面,秦皇島常住人口與承德、滄州關(guān)聯(lián)度差異很大,表明秦皇島地區(qū)人口結(jié)構(gòu)以及增長均比較穩(wěn)定,并且行政區(qū)劃在研究時間段內(nèi)變化很小。承德由于行政區(qū)劃變動影響人口統(tǒng)計數(shù)據(jù)導致常住人口要素影響不穩(wěn)定。本研究發(fā)現(xiàn)城市和各類要素在關(guān)聯(lián)度上存在顯著的交互作用。同一要素對城鎮(zhèn)化的貢獻可能在城市間具有差異,因此要素和城市間的交互作用強弱和交互作用的模式需要進一步研究。

4 結(jié)論

針對城鎮(zhèn)化過程與生態(tài)環(huán)境要素交互脅迫作用的關(guān)鍵影響因子尚不明確的問題,本研究基于相關(guān)關(guān)系和灰色關(guān)聯(lián)分析法從水、土、能源等方面初步識別了關(guān)鍵影響因子,對關(guān)聯(lián)度進行了排名和穩(wěn)定性檢驗,基于方差分析明確了生態(tài)環(huán)境要素和城市交互脅迫作用的顯著性。研究得到以下主要結(jié)論:(1)要素對城鎮(zhèn)化過程的影響排名依次為建成區(qū)面積、用電量、NDVI、社會經(jīng)濟、公園綠地、用水量;(2)僅考慮關(guān)聯(lián)度的關(guān)鍵要素識別存在缺陷,本研究證明關(guān)鍵要素排名與關(guān)聯(lián)度的穩(wěn)定性更加相關(guān);(3)同類要素間同質(zhì)化較強,不同類別要素間同質(zhì)化較弱。(4)城市和生態(tài)環(huán)境要素的交互作用非常顯著。本文初步明確了與城鎮(zhèn)化過程相關(guān)的不同類別要素的影響,但是目前選擇的生態(tài)環(huán)境要素偏少,應(yīng)該從類別上和要素數(shù)量上進行更加全面的評估,部分要素資料的收集具有一定困難,需要從更多資料中總結(jié)。另外本文對行政區(qū)劃變動引起的要素異常變化尚未考慮,因此需要更加深入理解要素特性、在更多尺度基礎(chǔ)上對研究方法和研究結(jié)論進一步驗證。本研究對研究城鎮(zhèn)化過程的生態(tài)機理、城鎮(zhèn)化過程與生態(tài)環(huán)境間的相互關(guān)系等工作提供參考。