卞士語 張闖旺 張 勇

（宿州學院環(huán)境與測繪工程學院，安徽 宿州 234000）

0 引言

目前，我國經(jīng)濟發(fā)展由高速增長階段轉向高質量發(fā)展階段，實現(xiàn)經(jīng)濟高質量發(fā)展需要不同子系統(tǒng)之間的相互協(xié)調，這是未來我國實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要保障。目前專家學者對兩者相互協(xié)調的指標權重計算［1］、耦合協(xié)調模型［2-3］等做了大量的研究，研究區(qū)域范圍和研究內容側重點等各有差異，如熊永柱等提出了綜合協(xié)調度評價模型，對可持續(xù)發(fā)展綜合協(xié)調度進行評價［4］；李琪琛等從生態(tài)承載力方面切入，分析了經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境之間的協(xié)調發(fā)展狀況［5］。

皖北地區(qū)屬于安徽省北部區(qū)域，包含六個地級市，社會經(jīng)濟與安徽省南部區(qū)域相比較還有較大的提升空間，為解決皖北發(fā)展問題，本研究通過建立耦合度協(xié)調模型，分析不同子系統(tǒng)之間的關系來探討城市社會經(jīng)濟發(fā)展狀況，了解城市資源環(huán)境的變化規(guī)律。收集皖北地區(qū)2009—2019年的各項指標數(shù)據(jù)，采用全局熵值法并建立耦合度協(xié)調模型對環(huán)境、經(jīng)濟、資源三個子系統(tǒng)進行分析研究，完成對數(shù)據(jù)的處理分析，總結數(shù)據(jù)的分析結果和變化趨勢，獲得皖北地區(qū)社會經(jīng)濟與資源環(huán)境的發(fā)展歷程及各子系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。對皖北地區(qū)不同子系統(tǒng)之間的分析研究，獲得子系統(tǒng)之間相互關系特征，對皖北地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展具有一定的參考價值，有助于實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，完成經(jīng)濟結構模式的轉變。

1 研究方法

1.1 指標選取

在選擇評價指標時，既要堅持科學性、全面性、代表性等原則［6］，又要充分結合皖北地區(qū)的社會經(jīng)濟發(fā)展和資源環(huán)境的自身情況，指標體系分為目標層、準則層和指標層，其中經(jīng)濟子系統(tǒng)包含11項指標，環(huán)境子系統(tǒng)包含8項指標，資源子系統(tǒng)包含7項指標，具體見表1。

表1 皖北地區(qū)社會經(jīng)濟、資源、環(huán)境發(fā)展評價體系

1.2 數(shù)據(jù)收集

采用的數(shù)據(jù)均通過《安徽省統(tǒng)計年鑒》《蚌埠市統(tǒng)計年鑒》等城市統(tǒng)計年鑒查閱獲得。因統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫更新升級等原因，有部分數(shù)據(jù)缺失，針對缺失數(shù)據(jù)，采用SPSS軟件的回歸估計法進行填補。

1.3 數(shù)據(jù)的標準化

正向指標是代表向上或向前發(fā)展、增長的指標，這些指標值越大評價就越好；負向指標則是越小越好。為了統(tǒng)計比較結果，需要將數(shù)據(jù)進行標準化處理，選擇極差標準化法，計算公式如式（1）、式（2）。

正向指標：

負向指標：

式中：Xij為第j組數(shù)據(jù)中的第i個數(shù)值；Xj為第j組數(shù)據(jù)；minXj為第j組數(shù)據(jù)中的最小值；maxX j為第j組數(shù)據(jù)中的最大值。

1.4 全局熵權法計算權重

傳統(tǒng)的熵值法分析數(shù)據(jù)多用于二維數(shù)據(jù)的權重計算，本研究的數(shù)據(jù)具有多個年份和城市，選用傳統(tǒng)熵值法計算困難，得出的結果也有一定的誤差，因此選用全局熵值法，可以計算不同地區(qū)多個年份內多個指標的權重［7］。計算過程如下。

①對于n個地區(qū)的p項指標，收集數(shù)據(jù)后可以得到T年的截面數(shù)據(jù)，將這T年的T張截面數(shù)據(jù)根據(jù)時間序列由小到大的順序排列，得到n T×p的全局評價矩陣，記作式（3）。

②對于全局評價矩陣X中數(shù)據(jù)進行標準化處理如式（4）。

③計算第j個指標下第i個地區(qū)在該指標下所占的比重，如式（5）。

④計算第j個指標的信息熵值，如式（6）。

其中k的計算公式為式（7）。

⑤計算第j個指標的差異系數(shù)，如式（8）。

⑥計算各指標的權重，如式（9）。

1.5 耦合協(xié)調度模型

耦合是指兩個或兩個以上的系統(tǒng)之間通過不同的作用方式聯(lián)系在一起，可以稱為關聯(lián)性［8-9］。耦合度是系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的相互作用程度，耦合強度分級標準見表2。耦合協(xié)調度可以表現(xiàn)系統(tǒng)之間關聯(lián)性的強弱，具體可以體現(xiàn)出系統(tǒng)之間是高水平促進還是低水平抑制，具體分級標準見表3。其中各子系統(tǒng)的計算公式如式（10）。

表2 耦合作用強度分級標準及作用階段

表3 耦合協(xié)調度分級標準及系統(tǒng)所處狀態(tài)

式中：u i為系統(tǒng)貢獻程度；wij為系統(tǒng)的各指標權重。

當為雙系統(tǒng)時，耦合度計算公式如式（11）。

當為三系統(tǒng)時，耦合度計算公式如式（12）。

耦合協(xié)調度計算公式如式（13）、式（14）。

當計算三個系統(tǒng)的耦合協(xié)調度時，公式如（15）。

式中：D為耦合協(xié)調度；T為綜合協(xié)調指數(shù)。將兩個系統(tǒng)視為同樣重要，則。當需要計算三個系統(tǒng)時，則。

2 結果與分析

2.1 經(jīng)濟子系統(tǒng)分析

經(jīng)濟子系統(tǒng)的發(fā)展大體上是一個穩(wěn)步增長的過程，但在這個過程中仍有波動存在。六個地級市的經(jīng)濟子系統(tǒng)在2009—2019年間均有不同幅度的增長，蚌埠市、宿州市、阜陽市、亳州市、淮南市和淮北市2019年的經(jīng)濟子系統(tǒng)相比2009年的增長率分別為356.60%、712.03%、612.06%、597.40%、149.37%和320.32%。

由增長率可知，宿州市、阜陽市和亳州市在這一時期發(fā)展迅速，實現(xiàn)了經(jīng)濟的快速發(fā)展。宿州市在2013—2019年開展多次招商引資工作，同時實施“縣域經(jīng)濟振興發(fā)展十大工程”“3111工程”和鼓勵戰(zhàn)略性新型產(chǎn)業(yè)等多種項目，不斷地改善產(chǎn)業(yè)結構和生產(chǎn)模式，推動經(jīng)濟的增長。阜陽市在“十三五”期間大力開展多項政策來實現(xiàn)經(jīng)濟的飛躍，房地產(chǎn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，工業(yè)穩(wěn)步增長，躋身于全省前列。與此同時，堅持對外開放的原則，直至2019年，進出口超千萬美元的企業(yè)有40家。亳州市自古有“藥都”之稱，基于城市的特色，大力發(fā)展制藥產(chǎn)業(yè)，建設中藥產(chǎn)業(yè)園；鼓勵民營企業(yè)發(fā)展，經(jīng)濟取得了巨大的突破。

2.2 資源子系統(tǒng)分析

資源子系統(tǒng)的總體發(fā)展趨勢是上升的，但存在一定的波動。從總體上看，資源子系統(tǒng)相比經(jīng)濟子系統(tǒng)增長幅度緩慢，是一個“下降—上升—下降”的過程。蚌埠市、宿州市、阜陽市、亳州市、淮南市和淮北市的增長率分別為164.90%、390.63%、311.41%、31.237%、159.07%和60.80%。皖北地區(qū)屬于平原地勢，淮南市、淮北市和宿州市擁有煤礦資源，但煤礦資源產(chǎn)量并不豐富，產(chǎn)業(yè)結構單一。皖北以農業(yè)為主，農業(yè)產(chǎn)值的占比大，并屬于泄洪區(qū)的一部分。每年夏季雨水增多，對皖北農業(yè)生產(chǎn)造成了重大的影響。以上各種因素推動了各市提出產(chǎn)業(yè)改革，如宿州市提出的“三變”改革、農業(yè)生產(chǎn)改革等。

2.3 環(huán)境子系統(tǒng)分析

環(huán)境子系統(tǒng)發(fā)展速度緩慢，尤其在2014—2016年這種現(xiàn)象更為顯著。在這一階段，皖北地區(qū)環(huán)境子系統(tǒng)發(fā)展速率放緩，相對上一年降低。與此同時，經(jīng)濟子系統(tǒng)的發(fā)展穩(wěn)步上漲，由此可見，這一時期的經(jīng)濟子系統(tǒng)與環(huán)境子系統(tǒng)出現(xiàn)了負相關的聯(lián)系。2016年之后，各市倡導改革產(chǎn)業(yè)結構，推動產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的一系列政策，環(huán)境子系統(tǒng)與經(jīng)濟子系統(tǒng)均穩(wěn)步上漲。工業(yè)生產(chǎn)勢必對環(huán)境產(chǎn)生一定的影響，如阜陽市在“十五”時期，始終堅持“經(jīng)濟是中心、工業(yè)是重點”的發(fā)展理念，不斷地提升工業(yè)化水平，阜陽市在2009—2019年，環(huán)境子系統(tǒng)下降了17.20%。除阜陽市外，其他城市環(huán)境子系統(tǒng)發(fā)展雖有所增長，但發(fā)展速度緩慢，增長率相比資源子系統(tǒng)和經(jīng)濟子系統(tǒng)不甚明顯。

2.4 經(jīng)濟-資源子系統(tǒng)關聯(lián)分析

對皖北地區(qū)進行耦合協(xié)調度計算，結果見圖1、圖2和圖3。從圖中可知，經(jīng)濟-資源系統(tǒng)耦合度的值均為0.880~0.999，均屬于高水平耦合作用階段，說明經(jīng)濟子系統(tǒng)與資源子系統(tǒng)關聯(lián)性較高。而經(jīng)濟-資源子系統(tǒng)耦合作用存在波動，在2001—2019年，各市均有多次增長和下降。宿州市在2009—2011年，耦合度下降了0.07，在此期間經(jīng)濟子系統(tǒng)發(fā)展迅速，資源子系統(tǒng)發(fā)展緩慢，經(jīng)濟的發(fā)展對資源的需求較小。亳州市在2009—2010年，資源子系統(tǒng)和經(jīng)濟子系統(tǒng)的發(fā)展協(xié)調增長，耦合度增長了0.097，兩系統(tǒng)之間的相互作用關系增強?；茨鲜性?014—2018年，經(jīng)歷了“下降—上升—下降—上升”的過程，淮南市的經(jīng)濟子系統(tǒng)和資源子系統(tǒng)在此時期內波動較大，資源子系統(tǒng)的發(fā)展高于經(jīng)濟子系統(tǒng)，使得兩系統(tǒng)的相互作用受到影響，存在波動。而其他城市，經(jīng)濟子系統(tǒng)和資源子系統(tǒng)發(fā)展相對一致，經(jīng)濟-資源系統(tǒng)耦合度變化幅度小，總體上趨于穩(wěn)定。經(jīng)濟-資源系統(tǒng)耦合協(xié)調度保持穩(wěn)定增長，皖北地區(qū)均由低水平耦合協(xié)調，發(fā)展為中水平耦合協(xié)調或較高水平耦合協(xié)調，由此體現(xiàn)經(jīng)濟子系統(tǒng)與資源子系統(tǒng)之間的相互作用與影響持續(xù)上升。

2.5 資源-環(huán)境子系統(tǒng)關聯(lián)分析

從圖1、圖2和圖3可知，資源-環(huán)境子系統(tǒng)耦合度平穩(wěn)增長。除宿州市外，其他城市皆處于高水平耦合作用階段，宿州市由磨合階段發(fā)展為高水平耦合作用階段。皖北各城市的增長曲線趨同，變化幅度較小。2009—2010年，資源-環(huán)境增減變化顯著，而在2012—2018年間，是一條近乎平行于坐標軸的線段，說明此階段資源子系統(tǒng)和環(huán)境子系統(tǒng)相互作用始終保持一致。資源-環(huán)境子系統(tǒng)耦合協(xié)調度變化曲折，2011年，宿州市耦合協(xié)調度下降明顯，由中水平耦合協(xié)調下降為低水平耦合協(xié)調，此階段，環(huán)境與資源子系統(tǒng)的相互作用關系減弱。

2.6 經(jīng)濟—環(huán)境子系統(tǒng)關聯(lián)分析

由圖1、圖2和圖3可知，在2009—2019年，皖北地區(qū)經(jīng)濟-環(huán)境子系統(tǒng)均屬于高水平耦合作用階段。宿州市的經(jīng)濟-環(huán)境系統(tǒng)變化幅度較大，在2009—2012年，經(jīng)濟子系統(tǒng)和環(huán)境子系統(tǒng)發(fā)展波動幅度大，系統(tǒng)的相互影響在此期間也發(fā)生了改變，主要體現(xiàn)為“上升—下降—上升”的過程，耦合協(xié)調度也由0.38降為0.27，從中水平耦合協(xié)調降為低水平耦合協(xié)調；2012年之后，宿州市與其他城市趨于一致，平穩(wěn)增長。

2.7 經(jīng)濟-環(huán)境-資源子系統(tǒng)分析

由圖1、圖2和圖3可知，蚌埠市在2009—2019年，經(jīng)濟-環(huán)境-資源子系統(tǒng)耦合度呈現(xiàn)為“緩慢下降—快速上升—緩慢上升—快速下降—快速上升—緩慢下降—快速下降”。蚌埠市經(jīng)濟子系統(tǒng)、環(huán)境子系統(tǒng)和資源子系統(tǒng)發(fā)展不均衡，差異顯著。2014年，資源子系統(tǒng)和經(jīng)濟子系統(tǒng)發(fā)展遠高于環(huán)境子系統(tǒng)，經(jīng)濟-環(huán)境-資源子系統(tǒng)耦合度值為0.73，屬于磨合階段，耦合協(xié)調度為0.36，為中水平耦合協(xié)調；2019年，環(huán)境子系統(tǒng)發(fā)展相對2018年顯著下降，而資源和經(jīng)濟子系統(tǒng)顯著增長，耦合度值為0.48，屬于拮抗階段，經(jīng)濟和資源子系統(tǒng)的發(fā)展與環(huán)境子系統(tǒng)的發(fā)展存在負相關，說明資源和經(jīng)濟子系統(tǒng)的發(fā)展依托于環(huán)境。2011年，宿州市經(jīng)濟-環(huán)境-資源子系統(tǒng)耦合度有所下降，此時期，與蚌埠市類似，資源與經(jīng)濟子系統(tǒng)迅速發(fā)展，環(huán)境子系統(tǒng)急劇下降，資源與經(jīng)濟子系統(tǒng)的發(fā)展以消耗環(huán)境為代價。

圖1 2009年皖北地區(qū)耦合協(xié)調度指標

圖2 2014年皖北地區(qū)耦合協(xié)調度指標

圖3 2019年皖北地區(qū)耦合協(xié)調度指標

2.8 皖北地區(qū)社會經(jīng)濟與資源環(huán)境耦合協(xié)調度空間分析

通過ArcGIS軟件并根據(jù)六個地級市數(shù)據(jù)劃分耦合協(xié)調度，具體結果見圖4。從圖4中可知，2009年除亳州市和淮南市為中水平耦合協(xié)調區(qū)域外，其他四個市均為低水平耦合協(xié)調區(qū)域；2014年六個地級市均為中水平耦合協(xié)調區(qū)域；2019年除蚌埠市外都為高水平耦合協(xié)調區(qū)域。

圖4 2009—2019年皖北地區(qū)耦合協(xié)調度空間分布（該圖基于自然資源部標準地圖服務網(wǎng)站下載的審圖號：GS（2019）1822號的標準地圖制作，底圖無修改。）

2009年，皖北地區(qū)社會經(jīng)濟與資源環(huán)境的耦合協(xié)調度主要為低水平和中水平耦合協(xié)調。亳州市和淮南市為中水平耦合協(xié)調區(qū)域，分布在中心地區(qū)；其余四個市為低水平耦合區(qū)域分布在周圍。2009年耦合協(xié)調度呈現(xiàn)中間高、外圍低的分布特征。2014年，除亳州市和淮南市水平不變外，其余四個市均上升為中水平耦合協(xié)調區(qū)域。皖北地區(qū)耦合協(xié)調度呈現(xiàn)相同水平，分布均勻。2019年，皖北地區(qū)社會經(jīng)濟與資源環(huán)境耦合協(xié)調度有大幅度提升。除蚌埠市外，另外五個地級市均處于高水平耦合協(xié)調區(qū)域。皖北地區(qū)耦合協(xié)調度分布特征以亳州為中心集中分布。

3 結論

本研究運用耦合協(xié)調度理論，對皖北地區(qū)2009—2019年社會經(jīng)濟與資源環(huán)境協(xié)調度進行空間特異特征的分析，主要得出以下結論。

①2009—2019年，皖北地區(qū)經(jīng)濟和資源子系統(tǒng)均有增長，經(jīng)濟子系統(tǒng)相對其他子系統(tǒng)增長更為顯著。除阜陽市外，環(huán)境子系統(tǒng)均有增長，但增長緩慢，是所有子系統(tǒng)中增長幅度最小的。

②2009—2019年，環(huán)境子系統(tǒng)變化波動大，受經(jīng)濟、資源子系統(tǒng)制約，提高環(huán)境系統(tǒng)發(fā)展水平，對實現(xiàn)高質量的經(jīng)濟發(fā)展有著重要的意義。資源系統(tǒng)的總體發(fā)展趨勢是上升的，但帶有一定的波動性，與經(jīng)濟系統(tǒng)協(xié)同發(fā)展。

③皖北地區(qū)經(jīng)濟與資源環(huán)境系統(tǒng)之間存在較強的耦合協(xié)調性。2009—2019年，皖北地區(qū)耦合協(xié)調度逐年增加。這表明皖北地區(qū)重視產(chǎn)業(yè)結構轉型，在發(fā)展經(jīng)濟的同時，應重視資源環(huán)境的保護，大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，實現(xiàn)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展。

④從空間分布特征來看，耦合協(xié)調度的分布特征以亳州市為中心集中分布。因此，皖北地區(qū)在今后的發(fā)展中要充分利用亳州市的輻射帶動作用，調整產(chǎn)業(yè)結構，充分發(fā)揮各地區(qū)的優(yōu)勢，實現(xiàn)經(jīng)濟綠色可持續(xù)發(fā)展。