李子珺，付迎春

粵港澳大灣區(qū)城市群多維時(shí)空協(xié)調(diào)發(fā)展

李子珺1,2，付迎春2

(1.密歇根大學(xué) 環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展學(xué)院，安娜堡 密歇根州 48109；2.華南師范大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)院，廣州 510631）

本文基于時(shí)空權(quán)重矩陣的復(fù)雜時(shí)空系統(tǒng)協(xié)調(diào)度評(píng)價(jià)模型，分析2005-2014年粵港澳大灣區(qū)生態(tài)、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)度的時(shí)空變化特征，借助時(shí)空掃描方法分析其聚類模式。運(yùn)用環(huán)境庫(kù)茲涅茨曲線的理論，進(jìn)行粵港澳大灣區(qū)各地區(qū)人均GDP和未利用固體廢物率時(shí)間變化趨勢(shì)線擬合。探究發(fā)現(xiàn)：1）在研究時(shí)段的近10年中，研究區(qū)生態(tài)發(fā)展水平呈現(xiàn)出高頻次的“集中與分散”交替特征；社會(huì)發(fā)展水平呈現(xiàn)出低頻次的“集中與分散”；經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平呈現(xiàn)出隨時(shí)間均衡發(fā)展的“集中”特征；發(fā)展穩(wěn)定型城市主要位于粵港澳大灣區(qū)的東部和西南部。2）多維度綜合協(xié)調(diào)度穩(wěn)定性較單個(gè)維度更優(yōu)越。生態(tài)協(xié)調(diào)度聚類于以廣州、香港和深圳為焦點(diǎn)的輻射區(qū)；社會(huì)協(xié)調(diào)度聚類于深圳、香港輻射區(qū)；經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)度空間聚類高度重合于香港、澳門、深圳和廣州覆蓋范圍；而綜合系統(tǒng)協(xié)調(diào)度與三維度覆蓋區(qū)域范圍高度近似。3）在該研究時(shí)段內(nèi)，廣州、深圳、香港、澳門四地呈現(xiàn)出“倒U型”曲線特征，說(shuō)明這四個(gè)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境質(zhì)量呈現(xiàn)出正向互動(dòng)關(guān)系。

城市群；復(fù)雜時(shí)空系統(tǒng)協(xié)調(diào)度評(píng)價(jià)模型；時(shí)空聚類模式；環(huán)境庫(kù)茲涅茨曲線；粵港澳大灣區(qū)

大灣區(qū)，在地理概念上，是指由一個(gè)海灣或相連的若干海灣、港灣或鄰近島嶼共同構(gòu)成的區(qū)域，由強(qiáng)大的都會(huì)群與港口群以及相互連接的高效交通系統(tǒng)等空間要素構(gòu)成[1]。該區(qū)域常常具有良好的自然生態(tài)環(huán)境和突出的經(jīng)濟(jì)地理區(qū)位[2]。近年來(lái)，關(guān)于粵港澳大灣區(qū)的研究增加迅速。生態(tài)方面的理論研究主要為發(fā)展現(xiàn)狀、發(fā)展策略方面的探討；社會(huì)方面的研究主要偏向于不同社會(huì)體制下社會(huì)、文化的融合，社會(huì)制度，社會(huì)福利等的研究；經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面的研究較多，主要包括區(qū)域發(fā)展政策、經(jīng)濟(jì)指數(shù)等。隨著人類活動(dòng)日益增強(qiáng)，自然系統(tǒng)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)已相互滲透[3]，因此本文立足于生態(tài)-社會(huì)-經(jīng)濟(jì)綜合指標(biāo)，突出三大系統(tǒng)彼此的協(xié)調(diào)性，分析粵港澳大灣區(qū)生態(tài)、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，并提出相應(yīng)的建議。

協(xié)調(diào)本來(lái)的意思是指“和諧一致，配合得當(dāng)”，它描述了系統(tǒng)內(nèi)部各要素彼此間的良性關(guān)系。李晅煜[4]提出用定量的方法來(lái)表示系統(tǒng)協(xié)調(diào)，即是采用一定的定量化方法或數(shù)學(xué)模型來(lái)反映系統(tǒng)協(xié)調(diào)程度或狀態(tài)。王輝[5]則指出協(xié)調(diào)度理論已成為研究區(qū)域經(jīng)濟(jì)進(jìn)程與環(huán)境生態(tài)保護(hù)質(zhì)量耦合程度的有效理論。目前的研究已經(jīng)由研究區(qū)域單個(gè)系統(tǒng)發(fā)展?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)向?yàn)樘骄坑啥鄠€(gè)彼此相互作用的子系統(tǒng)構(gòu)成的復(fù)雜系統(tǒng)內(nèi)部子系統(tǒng)間的耦合協(xié)調(diào)狀況[6]。本文在參照前人學(xué)者研究成果的基礎(chǔ)上，采用復(fù)雜時(shí)空系統(tǒng)協(xié)調(diào)度模型[7]，以綜合考察生態(tài)、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的時(shí)空影響。正如大衛(wèi)?哈維指出，社會(huì)的問(wèn)題可以通過(guò)“時(shí)間-空間修復(fù)”來(lái)描述和表達(dá)[8]。借鑒學(xué)者們[6,9-12]已有研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合粵港澳大灣區(qū)數(shù)據(jù)，采用復(fù)雜時(shí)空協(xié)調(diào)度模型的時(shí)空權(quán)重矩陣對(duì)社會(huì)、生態(tài)與經(jīng)濟(jì)進(jìn)行時(shí)空耦合分析，其中社會(huì)包含人口、教育、醫(yī)療的典型指標(biāo)，生態(tài)則突出城市生態(tài)環(huán)境指標(biāo)，經(jīng)濟(jì)包含GDP與地區(qū)產(chǎn)業(yè)指標(biāo)，再運(yùn)用時(shí)空掃描方法考察其時(shí)空聚類模式，探索粵港澳地區(qū)的生態(tài)社會(huì)經(jīng)濟(jì)耦合特征。

1 研究區(qū)域、方法與數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 研究區(qū)域

粵港澳大灣區(qū)是指由廣州、佛山、肇慶、深圳、東莞、惠州、珠海、中山、江門9市和香港、澳門2個(gè)特別行政區(qū)形成的城市群,它是繼美國(guó)舊金山大灣區(qū)、美國(guó)紐約大灣區(qū)、日本東京大灣區(qū)之后，世界第四大灣區(qū)[13]，是中國(guó)建設(shè)世界級(jí)城市群和參與國(guó)際社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)的突出空間載體。2017年數(shù)據(jù)指出，粵港澳大灣區(qū)面積約5 600 km2，人口規(guī)模約6 670萬(wàn)，GDP總額為1.36萬(wàn)億美元，GDP在全國(guó)占比為10.8%，第三產(chǎn)業(yè)占比62.2%，擁有世界百?gòu)?qiáng)大學(xué)4所；2015年的數(shù)據(jù)也顯示香港人均壽命居世界首位，醫(yī)療條件優(yōu)越。從經(jīng)濟(jì)體量和發(fā)展條件上看，建設(shè)全球一流灣區(qū)和林立于世界的城市群，粵港澳大灣區(qū)已經(jīng)具備一定的基礎(chǔ)[14]。

1.2 研究方法

1.2.1 復(fù)雜時(shí)空協(xié)調(diào)度評(píng)價(jià)模型 本文在復(fù)雜系統(tǒng)協(xié)調(diào)度評(píng)價(jià)模型的基本理念上，以熵值法—反距離加權(quán)法為基礎(chǔ)構(gòu)建時(shí)空權(quán)重矩陣，將生態(tài)、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)體系與復(fù)雜系統(tǒng)協(xié)調(diào)度評(píng)價(jià)模型相結(jié)合，進(jìn)而建立復(fù)雜時(shí)空系統(tǒng)協(xié)調(diào)度模型。采用熵值法求取時(shí)間權(quán)重，反距離權(quán)重矩陣求取空間權(quán)重[15]。熵值法為客觀賦權(quán)方法，直接采用決策矩陣包含的信息計(jì)算權(quán)重，不引入決策人主觀的判斷，在決策和評(píng)價(jià)里具有應(yīng)用前景[16]。首先將原始數(shù)據(jù)依據(jù)最大值標(biāo)準(zhǔn)化方法進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理后，求出時(shí)間權(quán)重；然后進(jìn)行灣區(qū)復(fù)雜時(shí)空協(xié)調(diào)度評(píng)價(jià)模型的構(gòu)建和參數(shù)化分析。

距離衰減的涵義是在交互的空間當(dāng)中，事物交互的強(qiáng)度依照距離的增長(zhǎng)而相應(yīng)地減弱。本文用距離衰減函數(shù)來(lái)構(gòu)建11個(gè)市的反距離權(quán)重矩陣，公式如下所示：

W=e(4)

式中，、分別指任意兩個(gè)地級(jí)市；

則定義為：

式中，表示各地級(jí)市間距離的平均值。本文根據(jù)鐘水映[17]等的文獻(xiàn)，將賦予0.5，并由式(5)反推出參數(shù)的值。由上述過(guò)程計(jì)算的空間權(quán)重矩陣，為使各行元素的和為1，進(jìn)行行隨機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化處理[18]。

上述過(guò)程中，熵值法算得各地級(jí)市時(shí)間維度上的權(quán)重，求得時(shí)間權(quán)重矩陣；后借助距離衰減函數(shù)求得空間反距離權(quán)重矩陣，以求將空間信息壓縮。因?yàn)榭煞中栽跁r(shí)間權(quán)重矩陣以及空間反距離權(quán)重矩陣中存在[19]，所以此處通過(guò)將時(shí)間權(quán)重矩陣與空間權(quán)重矩陣結(jié)合，建立各地級(jí)市在不同指標(biāo)上的時(shí)空權(quán)重矩陣，公式表達(dá)如下：

W=W×W(6)

式中，W為時(shí)空權(quán)重矩陣，W表示時(shí)間權(quán)重矩陣，經(jīng)式(1)-(3)計(jì)算求出；W表示空間反距離權(quán)重矩陣，可根據(jù)式(4)計(jì)算求出。

本文設(shè)“生態(tài)-社會(huì)-經(jīng)濟(jì)”綜合系統(tǒng)由生態(tài)子系統(tǒng)、社會(huì)子系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)(1，2，3)構(gòu)成，用1、2、3表示各子系統(tǒng)的實(shí)際發(fā)展水平，分別為各自組成要素的函數(shù)，經(jīng)各子系統(tǒng)的指標(biāo)與時(shí)空權(quán)重矩陣乘積求和得到，而綜合系統(tǒng)發(fā)展水平表示為*,具體形式如下：

式中，W表示各子系統(tǒng)相對(duì)于總體復(fù)雜時(shí)空系統(tǒng)的重要性權(quán)重，是將式(6)各子系統(tǒng)中各含有指標(biāo)的時(shí)空權(quán)重相加而得。

將各系統(tǒng)在時(shí)刻的發(fā)展速度表示為此時(shí)刻的偏導(dǎo)數(shù)：

綜合系統(tǒng)整體的發(fā)展速度協(xié)調(diào)度將定義為：

2.2.2 時(shí)空聚類分析 本文借助SaTScan v9.4.4 軟件中的前瞻性時(shí)空重排（prospective space-time analyses）掃描統(tǒng)計(jì)模型進(jìn)行探索分析。此模型是Kulldorff[20]提出的一種時(shí)空掃描模型，它在考慮了時(shí)間因素的同時(shí)也考慮了空間因素，并用不同的時(shí)空半徑對(duì)研究區(qū)域進(jìn)行動(dòng)態(tài)性掃描，探測(cè)預(yù)定特征的時(shí)空聚集區(qū)域。

2.3 數(shù)據(jù)來(lái)源

本文采集的數(shù)據(jù)主要參考如下。廣東省9市數(shù)據(jù)中地均GDP密度通過(guò)相關(guān)指標(biāo)計(jì)算得到。由于數(shù)據(jù)可獲性的局限，其中個(gè)別城市部分年份的全市建成區(qū)綠化覆蓋率、工業(yè)固體廢物綜合利用率等指標(biāo)數(shù)據(jù)無(wú)法獲取，本文采用相鄰年份進(jìn)行插值補(bǔ)齊。香港和澳門地均GDP、固體廢料綜合利用率、全市綠化覆蓋率由相關(guān)指標(biāo)計(jì)算得到，具體如表1。

表1 數(shù)據(jù)來(lái)源

Tab.1 Data sources

3 結(jié)果與分析

3.1 “生態(tài)-社會(huì)-經(jīng)濟(jì)”綜合測(cè)度分析

從目前世界灣區(qū)發(fā)展的現(xiàn)狀出發(fā)，突出社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)的協(xié)同共進(jìn)和可持續(xù)發(fā)展，灣區(qū)發(fā)展水平的提高不僅是城市人口的增長(zhǎng)、面積的擴(kuò)展，同是經(jīng)濟(jì)效益的升級(jí)、產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型，有更多社會(huì)資源投入到教育、醫(yī)療等公共生活服務(wù)，并且兼顧灣區(qū)土地資源與生態(tài)建設(shè)，優(yōu)化灣區(qū)人居環(huán)境。

因此在考慮指標(biāo)選取的科學(xué)性、多維性、可得性、可操作性、統(tǒng)一性等原則的基礎(chǔ)上，綜合粵港澳間存在差異的統(tǒng)計(jì)方式，在社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)系統(tǒng)指標(biāo)構(gòu)建中多采用具有代表性的相關(guān)指標(biāo)。研究最終選取9個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)粵港澳大灣區(qū)生態(tài)、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展水平進(jìn)行綜合測(cè)度，將3個(gè)維度綜合評(píng)價(jià)體系（表2）與時(shí)空權(quán)重矩陣結(jié)合，最終得到粵港澳大灣區(qū)三個(gè)維度協(xié)調(diào)發(fā)展水平。

表2 區(qū)域“生態(tài)-社會(huì)-經(jīng)濟(jì)”發(fā)展綜合評(píng)價(jià)體系

Tab.2 Comprehensive Ecology-Society-Economy Evaluation System

評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，2005-2014年社會(huì)，研究區(qū)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)3個(gè)維度及綜合系統(tǒng)發(fā)展水平都呈現(xiàn)出上升趨勢(shì)，其中經(jīng)濟(jì)上升速度較平穩(wěn)，生態(tài)發(fā)展水平呈現(xiàn)波動(dòng)趨勢(shì)，社會(huì)發(fā)展水平在平穩(wěn)中總體處于上升趨勢(shì)，略微有波動(dòng)。在時(shí)序上，經(jīng)濟(jì)維度趨向集中，生態(tài)維度呈現(xiàn)集中—分散—集中變化趨勢(shì)，社會(huì)維度呈現(xiàn)集中變化趨勢(shì)。從各維度相似性來(lái)看，經(jīng)濟(jì)維度特征獨(dú)立，社會(huì)、生態(tài)維度具有一定相似性，這種相似性是否也在空間以及時(shí)空綜合角度上表現(xiàn)出一定的類似特征。因此后文對(duì)其中不同特征的時(shí)空協(xié)調(diào)度及相應(yīng)區(qū)域時(shí)空聚類模式進(jìn)行更深入地分析。

依據(jù)數(shù)據(jù)特征及粵港澳大灣區(qū)在3個(gè)維度上發(fā)展的差異性，對(duì)生態(tài)-社會(huì)-經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展類型進(jìn)行劃分（表3）。參照不同等級(jí)，不同年份里各地級(jí)市的3個(gè)維度協(xié)調(diào)發(fā)展等級(jí)分布如圖1所示。綜合粵港澳大灣區(qū)城市在不同年份的協(xié)調(diào)度發(fā)展統(tǒng)計(jì)，生態(tài)-社會(huì)-經(jīng)濟(jì)3個(gè)維度均聚集在1 級(jí)，其次為2 級(jí)，3、4級(jí)占比極低，未出現(xiàn)5級(jí)。表明粵港澳大灣區(qū)各區(qū)域各系統(tǒng)總體發(fā)展較為協(xié)調(diào)。

表3 生態(tài)、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)度類型

Tab.3 Ecology, society, economy coordination types

圖1 2006-2014年粵港澳大灣區(qū)各城市生態(tài)，社會(huì)，經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)度等級(jí)占比

依據(jù)前人研究成果，粵港澳大灣區(qū)各地區(qū)生態(tài)、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)度等級(jí)的時(shí)序變化趨勢(shì)可劃分為三類特征：穩(wěn)定型、波動(dòng)型、交叉型。穩(wěn)定型指示生態(tài)-社會(huì)-經(jīng)濟(jì)時(shí)序協(xié)調(diào)等級(jí)始終處于一種穩(wěn)定狀態(tài)，或由一種穩(wěn)定狀態(tài)過(guò)渡到另一穩(wěn)定狀態(tài)，抑或僅有一個(gè)異常年份的曲線特征。波動(dòng)型指示生態(tài)-社會(huì)-經(jīng)濟(jì)時(shí)序協(xié)調(diào)等級(jí)先升（將）后降（升）或者處于一種不穩(wěn)定的變換狀態(tài)，抑或具有類似狀態(tài)的曲線特征。交叉型指示前期穩(wěn)定型（波動(dòng)型）與后期波動(dòng)型（穩(wěn)定型）的曲線特征。

圖2展現(xiàn)了11個(gè)地區(qū)3個(gè)系統(tǒng)協(xié)調(diào)度等級(jí)的時(shí)序變化情況。從不同維度和綜合系統(tǒng)看出，交叉型城市居多，各維度城市集中的地區(qū)特征相對(duì)明顯，不同維度和綜合系統(tǒng)穩(wěn)定型城市主要為深圳、香港。經(jīng)濟(jì)波動(dòng)型城市主要為廣州和澳門，表明兩地經(jīng)濟(jì)增加速率較快，后期出現(xiàn)波動(dòng)現(xiàn)象；社會(huì)維度的穩(wěn)定型城市則是粵港澳大灣區(qū)的大部分城市，表明其協(xié)調(diào)度在粵港澳區(qū)域上相對(duì)統(tǒng)一；生態(tài)維度的協(xié)調(diào)性穩(wěn)定型位于深圳和香港，表明其變化較為平穩(wěn)，發(fā)展?fàn)顩r起伏相對(duì)較??；廣州、佛山、江門、中山一線則為交叉型，表明其生態(tài)協(xié)調(diào)發(fā)展程度不穩(wěn)定，出現(xiàn)上升下降交替現(xiàn)象，肇慶、惠州、珠海、東莞、澳門則為波動(dòng)型，表明該時(shí)段該區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)協(xié)調(diào)度變化呈現(xiàn)波動(dòng)狀態(tài)，發(fā)展?fàn)顟B(tài)不穩(wěn)定。

圖2 生態(tài)、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展協(xié)調(diào)度時(shí)序變化趨勢(shì)分布

依據(jù)上述分析，粵港澳大灣區(qū)各城市3個(gè)維度具有明顯的區(qū)域分布特征，且深圳、香港具有較高的穩(wěn)定性；這種高穩(wěn)定性的協(xié)調(diào)發(fā)展可容納更多元的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)，進(jìn)而發(fā)展為更高層次的經(jīng)濟(jì)形態(tài)，對(duì)周邊形成巨大的輻射效應(yīng)；而粵港澳大灣區(qū)本身處于機(jī)遇戰(zhàn)略地位，面臨諸多機(jī)遇和挑戰(zhàn)，處于波動(dòng)型或交叉型的城市系統(tǒng)狀態(tài)。綜合系統(tǒng)考察其他3個(gè)子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)度情況，各類型城市分布表現(xiàn)并不統(tǒng)一。這說(shuō)明在一定的空間范圍內(nèi)，不同城市生態(tài)、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)度時(shí)序變化一定程度上顯現(xiàn)出相似特征，而相同時(shí)間范圍在空間上存在集聚特征，它很可能表示出一個(gè)區(qū)域的時(shí)空聚類模式。

3.2 時(shí)空協(xié)調(diào)度聚類模式分析

依據(jù)本文數(shù)據(jù)特征，前瞻性時(shí)空重排掃描統(tǒng)計(jì)量模型（Space-time prospective analyses）無(wú)法對(duì)小數(shù)位數(shù)進(jìn)行有效分析，為保證數(shù)據(jù)精度，將2006-2014年3個(gè)子系統(tǒng)和綜合系統(tǒng)協(xié)調(diào)度水平值擴(kuò)大1萬(wàn)倍，該模型無(wú)需數(shù)據(jù)，需要的文件數(shù)據(jù)為3個(gè)維度和綜合協(xié)調(diào)度數(shù)據(jù)文件、粵港澳大灣區(qū)地理坐標(biāo)文件。本文把最小時(shí)間周期設(shè)為研究時(shí)段的50%，蒙特卡洛模型次數(shù)為999，以1年為單位，時(shí)空聚類結(jié)果統(tǒng)計(jì)顯著性檢驗(yàn)水平為<0.001。計(jì)算得出的結(jié)果用shapefile格式輸出并導(dǎo)入ArcGIS軟件進(jìn)行進(jìn)一步可視化顯示。

由圖3可以看出，生態(tài)維度協(xié)調(diào)度時(shí)空聚類范圍主要分布在廣州、東莞、深圳和香港，覆蓋到澳門、惠州和佛山的部分區(qū)域，其中以廣州為中心的聚類范圍大于以香港為中心的聚類區(qū)域；社會(huì)維度協(xié)調(diào)度時(shí)空聚類范圍以深圳和香港為聚類中心，主要分布于粵港澳大灣區(qū)東南部；經(jīng)濟(jì)維度協(xié)調(diào)度時(shí)空聚類范圍主要分布于深圳、香港和廣州；綜合系統(tǒng)協(xié)調(diào)度時(shí)空聚類范圍以深圳、香港、廣州為中心，覆蓋了東莞、惠州及佛山。

圖3 粵港澳大灣區(qū)生態(tài)、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)度時(shí)空聚類圖

從3個(gè)維度和綜合系統(tǒng)時(shí)空聚類輻射的范圍分析，綜合>生態(tài)>經(jīng)濟(jì)>社會(huì)維度，說(shuō)明綜合系統(tǒng)的輻射能力最強(qiáng)，社會(huì)維度的輻射能力最弱。3個(gè)維度及綜合系統(tǒng)聚類既有時(shí)空分異特征，整體又明顯表現(xiàn)出多個(gè)時(shí)空聚集區(qū)相重疊，表明各維度及綜合系統(tǒng)時(shí)空協(xié)調(diào)度的聚類特征十分明顯。3個(gè)維度及綜合系統(tǒng)的聚類主要集中在以廣州、香港、深圳為中心的輻射區(qū)域，表明這些城市的發(fā)展水平較為超前，而較少覆蓋到江門和肇慶區(qū)域，說(shuō)明這是發(fā)展存在差距的區(qū)域。綜合系統(tǒng)的輻射能力大于其他單個(gè)維度，表明粵港澳大灣區(qū)的生態(tài)、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平較為統(tǒng)一綜合。而社會(huì)城市化輻射能力顯得相對(duì)不足，表明城市的教育和醫(yī)療仍是需要迫切提升的重點(diǎn)。

3.3 環(huán)境庫(kù)茲涅茨曲線分析

經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境質(zhì)量的相互作用關(guān)系不言而喻，本文依據(jù)此前收集到的指標(biāo)當(dāng)中的數(shù)據(jù)，對(duì)粵港澳大灣區(qū)經(jīng)濟(jì)環(huán)境耦合作出進(jìn)一步探討。經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和環(huán)境質(zhì)量影響的研究中較具代表性的是環(huán)境庫(kù)茲涅茨曲線（Environmental Kuznets curve，EKC）。該曲線是Grossman[21]在分析環(huán)境效應(yīng)中提出的，認(rèn)為環(huán)境污染和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)在較長(zhǎng)時(shí)期其關(guān)系呈現(xiàn)倒Ｕ形，在某一臨界值之前，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)趨向于增加環(huán)境壓力；而過(guò)了轉(zhuǎn)折點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)便傾向于減輕環(huán)境壓力。本文利用已收集到的數(shù)據(jù)，即2005-2014年粵港澳大灣區(qū)11個(gè)地區(qū)的人均GDP代表EKC曲線中經(jīng)濟(jì)發(fā)展指標(biāo)，用未利用固體廢物率代表環(huán)境污染，進(jìn)行各市數(shù)據(jù)的趨勢(shì)線多項(xiàng)式擬合（圖4）。

從圖中可以把11市的經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)和環(huán)境污染數(shù)據(jù)擬合曲線分為以下4類：“倒U型”曲線、“U型”曲線、“N型”曲線、“倒N型”曲線。

“倒U型”曲線有廣州、深圳、香港和澳門。說(shuō)明在研究時(shí)段前期，經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)的加大規(guī)模經(jīng)濟(jì)活動(dòng)和對(duì)土地等資源的需求量、廢物排放加大和廢物回收利用效率未能及時(shí)提高，經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面效應(yīng)。而在EKC理論中的轉(zhuǎn)折點(diǎn)后，經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境質(zhì)量的正面效應(yīng)有明顯體現(xiàn)，即經(jīng)濟(jì)發(fā)展是通過(guò)科學(xué)技術(shù)方面的進(jìn)步以及結(jié)構(gòu)效應(yīng)減少污染排放，節(jié)約環(huán)境資源，從而改善環(huán)境質(zhì)量的。

“U型”曲線有惠州市，說(shuō)明經(jīng)濟(jì)發(fā)展到一定水平后，通過(guò)環(huán)境技術(shù)提升等方式，固體廢物利用效率有所提高，所以在一段時(shí)間內(nèi)呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，但是由于更大規(guī)模發(fā)展的經(jīng)濟(jì)需求，經(jīng)濟(jì)發(fā)展可能產(chǎn)生的固體廢物量在上升，而經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、發(fā)展方式、技術(shù)水平、政策保證等環(huán)節(jié)未能加緊提升到一個(gè)更高的層次，使得經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境污染呈現(xiàn)負(fù)面效應(yīng)，即在這段時(shí)期內(nèi)，惠州市的環(huán)境污染仍有增加趨勢(shì)，應(yīng)當(dāng)加緊協(xié)調(diào)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境治污的關(guān)系。

“N型”曲線有東莞和中山市，說(shuō)明經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平和環(huán)境污染強(qiáng)度的關(guān)系呈現(xiàn)“N型”特征，兩地出現(xiàn)拐點(diǎn)的位置不同，但都反應(yīng)出，區(qū)域在經(jīng)過(guò)了短暫的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展與環(huán)境治污雙贏后又開(kāi)始出現(xiàn)“兩難”境地，環(huán)境污染“再次上升”的趨勢(shì)明顯，究其原因可能在于地方政府對(duì)單純追求GDP、環(huán)保政策執(zhí)行的弱化及公民環(huán)保意識(shí)的缺失。說(shuō)明環(huán)境問(wèn)題不可以在經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)過(guò)程里自發(fā)得到改善。隨著經(jīng)濟(jì)水平的增加又能夠產(chǎn)生治污技術(shù)效應(yīng)，促進(jìn)環(huán)保技術(shù)革新，緩解環(huán)境的污染程度。

“倒N型”曲線有珠海、佛山、江門、肇慶，即在經(jīng)濟(jì)的發(fā)展過(guò)程中，環(huán)境污染由下降變?yōu)樯仙笥殖霈F(xiàn)下降趨勢(shì)，這表明環(huán)境惡化仍有上升趨勢(shì)，即環(huán)境質(zhì)量處于波動(dòng)狀態(tài)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)仍存在矛盾，因此協(xié)調(diào)兩者發(fā)展的意識(shí)、政策、研究需進(jìn)一步跟上。

4 結(jié)論

本文采用復(fù)雜時(shí)空系統(tǒng)協(xié)調(diào)度評(píng)價(jià)模型和時(shí)空掃描方法研究生態(tài)、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和綜合系統(tǒng)協(xié)調(diào)度及相應(yīng)聚類模式問(wèn)題，得出主要結(jié)論如下：

1)復(fù)雜時(shí)空系統(tǒng)協(xié)調(diào)度評(píng)價(jià)模型揭示了生態(tài)、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)不同維度協(xié)調(diào)度在時(shí)空上的變化特征。結(jié)合粵港澳大灣區(qū)空間上的集聚性進(jìn)行推斷，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平完全不同于其他2個(gè)維度的時(shí)序變化特征，表現(xiàn)為偏離聚類核心區(qū)的趨向，生態(tài)和社會(huì)發(fā)展水平相似的時(shí)序變化特征表現(xiàn)在趨同的時(shí)空聚類區(qū)域。

2)粵港澳大灣區(qū)11個(gè)城市在研究時(shí)段內(nèi)，3個(gè)維度及綜合系統(tǒng)發(fā)展水平協(xié)調(diào)度等級(jí)分布中,優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)等級(jí)占比為社會(huì)＞經(jīng)濟(jì)＞生態(tài)。協(xié)調(diào)度穩(wěn)定型城市占比較少，大多數(shù)城市屬于波動(dòng)型和交叉型。說(shuō)明協(xié)調(diào)度等級(jí)在時(shí)間和空間上呈現(xiàn)不同變化規(guī)律。

3)復(fù)雜時(shí)空系統(tǒng)協(xié)調(diào)度評(píng)價(jià)模型中時(shí)序與空間特征顯示3個(gè)維度的協(xié)調(diào)度聚類都沒(méi)有較大偏離，說(shuō)明粵港澳大灣區(qū)的發(fā)展差距仍較為突出；綜合系統(tǒng)協(xié)調(diào)度聚類區(qū)域涵蓋了3個(gè)維度協(xié)調(diào)聚類模式，這表明綜合系統(tǒng)的發(fā)展偏向于多維度的協(xié)調(diào)發(fā)展。

通過(guò)運(yùn)用環(huán)境庫(kù)茲涅茨曲線的理論，粵港澳大灣區(qū)11個(gè)地區(qū)里，只有廣州、深圳、香港、澳門4個(gè)市的人均GDP和未利用固體廢物率關(guān)系曲線呈現(xiàn)“倒U型”，雖然拐點(diǎn)出現(xiàn)的時(shí)間不同，但是可以說(shuō)明兩者之間已經(jīng)呈現(xiàn)正向的耦合關(guān)系，即經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)到一定水平時(shí)，環(huán)保意識(shí)增強(qiáng)、環(huán)境科技水平提升、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)、政策適度合理性等積極因素已經(jīng)發(fā)揮作用，并且對(duì)環(huán)境有相應(yīng)的改善。而其他七個(gè)地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境污染還存在“雙贏”或“兩難”境地，環(huán)境污染出現(xiàn)“二次上升”趨勢(shì)。

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The Multidimensional Space-Time Coordinated Development of Urban Agglomerations in the Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area

LI Zijun1,2, FU Yingchun2

(1. School for Environment and Sustainability, University of Michigan，Ann Arbor Michigan 48109，USA; 2. School of Geography, South China Normal University，Guangzhou 510631，China)

Based on the evaluation model of complex space-time system coordination of space-time weight matrix, this paper analyzed the spatial and temporal change characteristics of ecological, social and economic coordination the Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area from 2005 to 2014, and analyzed the clustering pattern by means of space-time scanning method. Using the theory of the environmental Kuznets curve, the trend line of per capita GDP and unused solid waste rate time change sited in the regions of Guangdong, Hong Kong, Macao. The exploration found that: 1) In the last 10 years of the research period, the development level of 3 dimensions has the following timing characteristics: the level of ecological development shows the alternating characteristics of "concentration and dispersion" of high frequency, the level of social development shows the "concentration and dispersion" of low frequency, and the level of economic development shows the "concentration" characteristic of balanced development over time. The development of stable cities is mainly located in the eastern and south-west of the Greater Bay Area of Guangdong, Hong Kong and Macao. 2) The stability of multi-dimensional comprehensive coordination is superior to that of a single dimension. Ecological coordination is clustered in radiation areas with Guangzhou, Hong Kong and Shenzhen as the focus, social coordination is clustered in Shenzhen, Hong Kong radiation zones, economic coordination spatial clustering is highly integrated with the coverage of Hong Kong, Macau, Shenzhen and Guangzhou, and the comprehensive system coordination is highly similar to the three-dimensional coverage area. 3) During the research period, Guangzhou, Shenzhen, Hong Kong and Macao showed the characteristics of the "inverted U-shaped" curve, indicating that the economic development and environmental quality of the four regions showed a positive interaction.

the Guangdong-Hong Kong-Macao Great Bay Area；complex space-time system coordination evaluation model；space-time clustering model；environmental Kuznets curve

F207；

A

2019-09-01；

2019-11-01

李子珺（1995-）， 女， 漢族，云南昆明人， 研究生， 主要從事地理信息研究。 E-mail: zijunli@umich.edu