易騰云，趙宇豪,2，吳健生,2

（1.北京大學(xué)深圳研究生院 城市規(guī)劃與設(shè)計學(xué)院 城市人居環(huán)境科學(xué)與技術(shù)重點實驗室，廣東 深圳 518055；2.北京大學(xué) 城市與環(huán)境學(xué)院 地表過程與模擬教育部重點實驗室，北京 100871）

地球進(jìn)入人類世后，人類活動對環(huán)境的改造和影響力度愈發(fā)強(qiáng)烈[1]。在過去的40年中，中國社會和經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展導(dǎo)致城市化進(jìn)程突飛猛進(jìn)。1978—2019年間，城市化率從17.92%提高到了60.60%[2]。據(jù)聯(lián)合國估計，到2050年，全球?qū)⒂?8%的人口居住在城市中，而中國城市居住人口將增加2.55 億人[3]。然而，傳統(tǒng)城市化過度側(cè)重于發(fā)展速度，沒有協(xié)調(diào)城市化與生態(tài)環(huán)境之間的關(guān)系[4]，導(dǎo)致了諸如熱島效應(yīng)、生物多樣性喪失、大氣和噪聲污染等較為嚴(yán)峻的城市病[5-7]。盡管近年來環(huán)境保護(hù)強(qiáng)度與環(huán)境工程建設(shè)力度逐年加大，部分區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量有所改善，但在人口、市場和工業(yè)化三大生態(tài)壓力的約束下，我國總體環(huán)境污染水平仍在加重[8]。部分地區(qū)生態(tài)環(huán)境與城市化發(fā)展關(guān)系存在零和博弈，對資源的掠奪式侵占勢必造成生態(tài)環(huán)境破壞，導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)下降[9]，威脅區(qū)域生態(tài)安全和經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展[10]。

協(xié)調(diào)城市化與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系是城市化進(jìn)程中一個永恒的主題[11-12]，是國家城市經(jīng)濟(jì)工作的重點[13]，也是加快經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型和深入發(fā)展健康城市化的關(guān)鍵[5,14]。城市化與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系并不是簡單的“單邊影響”，二者之間存在著客觀且復(fù)雜的動態(tài)耦合關(guān)系[15]。即一方面城市化的發(fā)展必然會對其生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生正面或負(fù)面的影響，另一方面生態(tài)環(huán)境的改善與惡化也會對城市化進(jìn)程產(chǎn)生不同的作用。關(guān)于城市化與生態(tài)環(huán)境的耦合關(guān)系，國內(nèi)外已有較多研究[16-17]。國外研究起步較早，對其基礎(chǔ)理論的研究可追溯到1898年霍華德提出的“田園城市”理論[18]，而環(huán)境庫茲涅茨曲線[19]的提出引起了人們對環(huán)境質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)發(fā)展間關(guān)系的思考，隨著研究進(jìn)一步深入，系統(tǒng)耦合性理論開始應(yīng)用于生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域的分析[20-21]。國內(nèi)研究雖起步較晚，但發(fā)展迅速。理論研究方面，主要涉及城市化與生態(tài)環(huán)境耦合的規(guī)律性[15,22-23]等研究；方法技術(shù)層面，許多學(xué)者通過構(gòu)建耦合度模型[24]與耦合協(xié)調(diào)度模型[11,25]，計算耦合度與耦合協(xié)調(diào)度，并以此作為衡量城市化與生態(tài)環(huán)境耦合程度的定量指標(biāo)。

生態(tài)紅線政策是國內(nèi)首創(chuàng)的具有中國特色的土地分離政策[26]，能夠協(xié)調(diào)城市化建設(shè)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)之間的關(guān)系。目前，我國對生態(tài)紅線的研究多集中在劃定的規(guī)章制度[27-28]和理論技術(shù)方面[29-31]。關(guān)于生態(tài)紅線影響評價的研究多為評價生態(tài)紅線對環(huán)境的單方面影響，如部分學(xué)者利用生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)來評價生態(tài)紅線劃分效果[32-33]、構(gòu)建生態(tài)安全格局[34-35]、尋求生態(tài)紅線與綠地的耦合關(guān)聯(lián)[36]、實現(xiàn)生態(tài)保護(hù)[37]、基于“雙評價”結(jié)果實現(xiàn)國土空間地域功能優(yōu)化[38]等，而對生態(tài)環(huán)境和城市化之間相互關(guān)系的影響研究較少?；诖?，研究以首批生態(tài)紅線試點城市深圳[39]為研究區(qū)，基于PSR 模型構(gòu)建生態(tài)環(huán)境與城市化水平綜合評價模型，探究生態(tài)紅線劃定前后城市化建設(shè)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)之間的關(guān)系；建立耦合度模型及耦合協(xié)調(diào)度模型，聚焦分析二者耦合協(xié)調(diào)關(guān)系對生態(tài)紅線劃定的響應(yīng)程度，旨在探討生態(tài)紅線劃定帶來的“經(jīng)濟(jì)—環(huán)境”耦合效應(yīng)，以期為當(dāng)?shù)爻鞘邪l(fā)展與管理提供理論基礎(chǔ)與政策依據(jù)。

1 研究區(qū)域與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

深圳市（113°46′～114°37′E，22°27′～22°52′N），別稱鵬城，位于廣東省的南部沿海地區(qū)，屬南亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，年均溫約23.1 ℃，多年均降雨量1 935.5 mm，總面積1 997.47 km2，2019年常住人口1 343.88 萬人，GDP 總量26 927.09 億元。作為中國設(shè)立的第一個經(jīng)濟(jì)特區(qū)，深圳市在城市發(fā)展的進(jìn)程中，創(chuàng)造了許多令世界矚目的“深圳速度”，其城市化進(jìn)程是我國城市發(fā)展的縮影。深圳城市化處于高水平狀態(tài)[40]，其生態(tài)文明建設(shè)逐年變好[41]，生態(tài)環(huán)境保護(hù)也卓有成效。具體表現(xiàn)為，其2019年森林覆蓋率40.2%，遠(yuǎn)高于全國23%的水平[2]；空氣質(zhì)量和水環(huán)境質(zhì)量位于全國前列，2019年年均PM2.5濃度為24 μg/m3，已達(dá)到世界衛(wèi)生組織第二階段標(biāo)準(zhǔn)，飲用水源水質(zhì)達(dá)標(biāo)率100%。

深圳市環(huán)境相關(guān)政策的制定時間相對較早，其于2005年劃定基本生態(tài)控制線[39]，如圖1所示，對生態(tài)環(huán)境的改善起到了一定的促進(jìn)作用[42]，但也存在管理“粗線條”、管理機(jī)制尚不成熟等問題。2013年，深圳市政府在保證之前劃定生態(tài)紅線內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)不被破壞的前提條件下，針對之前劃定的生態(tài)保護(hù)紅線的界線進(jìn)行了局部優(yōu)化調(diào)整。隨著國家對于生態(tài)環(huán)境的愈發(fā)重視，深圳市于2017年成立生態(tài)保護(hù)紅線劃定工作小組，并于2018年5月11日正式確定《深圳市生態(tài)保護(hù)紅線劃定工作方案》，開始進(jìn)行深圳市生態(tài)保護(hù)紅線劃定工作。生態(tài)紅線及其改進(jìn)政策的長期實施，有助于正確認(rèn)識深圳市生態(tài)紅線劃定前后城市化與生態(tài)環(huán)境保護(hù)之間的關(guān)系。因此，本研究選擇2005年、2013年、2018年3 個評價節(jié)點，評價生態(tài)紅線的劃分效果及影響，分析二者關(guān)系對生態(tài)紅線政策的響應(yīng)程度。

圖1 研究區(qū)示意圖

1.2 數(shù)據(jù)來源

選取2002—2018年17年間的生態(tài)環(huán)境及城市化相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。參考相關(guān)文獻(xiàn)[11,25,43]，運(yùn)用PSR（壓力—狀態(tài)—響應(yīng)）模型選取相應(yīng)指標(biāo)表征生態(tài)效應(yīng)，從經(jīng)濟(jì)、社會、人口、空間四個方面構(gòu)建城市化水平評價指標(biāo)體系，充分考慮深圳市的實際特征，選取具有代表性、可得可量化、相對全面的28 個指標(biāo)，具體數(shù)據(jù)來源如表1所示。除此之外，深圳市行政矢量邊界數(shù)據(jù)來源于中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)與數(shù)據(jù)中心，深圳市基本生態(tài)控制線矢量文件來源于深圳市政府。

表1 評價指標(biāo)體系數(shù)據(jù)來源及權(quán)重表

2 研究方法

首先建立生態(tài)環(huán)境與城市化關(guān)系對生態(tài)紅線響應(yīng)的評價指標(biāo)體系，將其標(biāo)準(zhǔn)化后通過層次分析法、熵值法、變異系數(shù)法組合賦權(quán)；其次通過構(gòu)建綜合評價模型、耦合協(xié)調(diào)度模型等方法，判斷近20年來研究區(qū)生態(tài)環(huán)境與城市化的關(guān)系；最后構(gòu)建分段線性回歸模型以評價生態(tài)環(huán)境與城市化協(xié)調(diào)關(guān)系對生態(tài)紅線的響應(yīng)關(guān)系。

2.1 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化

采用極差標(biāo)準(zhǔn)化將數(shù)據(jù)統(tǒng)一映射到[0,1]區(qū)間上。由于評價體系指標(biāo)存在兩種數(shù)據(jù)類型，其中，正向指標(biāo)數(shù)值越大，評價結(jié)果越好，而負(fù)向指標(biāo)則相反，因此采用不同的方式進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，具體方法如下：

式中：xij表示第i項指標(biāo)在第j年的數(shù)據(jù)值，表示第i項指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化之后的值，xmin表示第i項指標(biāo)在2002—2018年的最小值，xmax表示第i項指標(biāo)在2002—2018年的最大值。

2.2 指標(biāo)賦權(quán)

將生態(tài)環(huán)境綜合評價體系和城市化綜合評價體系分別分為要素層、準(zhǔn)則層和基礎(chǔ)指標(biāo)層三個層次，結(jié)合層次分析法、熵值法與變異系數(shù)法進(jìn)行主客觀組合賦權(quán)。

（1）層次分析法。層次分析法（AHP 法）[44]將各元素分解成要素、準(zhǔn)則、方案等不同的結(jié)構(gòu)層次，并進(jìn)行定性與定量分析，是一種主觀賦權(quán)法。其中，要素層通常只有一個對象，從準(zhǔn)則層開始，對從屬于上一層每個因素的同一層因素以“1～9”的比較尺度構(gòu)造成對的比較矩陣，直到最下層。然后對每個矩陣計算最大特征根及特征向量，利用一致性指標(biāo)、隨機(jī)一致性指標(biāo)和一致性比率進(jìn)行一致性檢驗，若檢驗通過，則將歸一化的特征向量定為權(quán)向量，若不通過則需要重新構(gòu)造矩陣。

（2）熵值法。熵值法[43]是指用來判斷某指標(biāo)離散程度的一種客觀賦權(quán)方法。若離散程度越大，則該指標(biāo)對綜合評價的影響程度越大，因此，可以利用信息熵計算各指標(biāo)的權(quán)重。假設(shè)存在m個評價指標(biāo)，n個評價對象。Pij表示第i項指標(biāo)下第j個方案占該指標(biāo)的比重，ei表示第i項指標(biāo)的熵值，gi表示差異系數(shù)，具體計算公式如下：

其中，k與樣本數(shù)m有關(guān)，一般令k=1/lnm。

（3）變異系數(shù)法。變異系數(shù)法[45]直接利用各項指標(biāo)數(shù)據(jù)通過計算得到權(quán)重，屬于客觀賦權(quán)法，具體計算公式如下：

式中：Vi表示第i項指標(biāo)的變異系數(shù)；σi表示第i項指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)差；表示第i項指標(biāo)的平均數(shù)；m為指標(biāo)的個數(shù)；Wi指第i項指標(biāo)的權(quán)重。

（4）最終權(quán)重確定。準(zhǔn)則層與基礎(chǔ)指標(biāo)層分別使用三種賦權(quán)方法的均值來確定組合權(quán)重，最終每個基礎(chǔ)指標(biāo)層的總層次排序評價指標(biāo)權(quán)重由要素層權(quán)重、準(zhǔn)則層組合權(quán)重與基礎(chǔ)指標(biāo)層組合權(quán)重相乘得到，結(jié)果已列于表1中。

2.3 生態(tài)環(huán)境—城市化協(xié)調(diào)關(guān)系模型

（1）綜合評價模型。在計算指標(biāo)權(quán)重的基礎(chǔ)上，運(yùn)用線性加權(quán)求和的方法分別得到2002—2018年深圳市生態(tài)環(huán)境和城市化水平的綜合評價值：

式中：F表示深圳市生態(tài)環(huán)境與城市化水平的綜合評價值；表示第i項指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值；Wi表示第i項指標(biāo)的權(quán)重值。

（2）耦合度模型。耦合關(guān)系是指某兩個事物之間存在的相互作用、相互影響和相互協(xié)調(diào)的關(guān)系，耦合度模型[46]強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)內(nèi)部多個要素的良性協(xié)調(diào)，具有綜合性。因此，利用耦合度模型可以更好地對生態(tài)環(huán)境與城市化之間的協(xié)調(diào)關(guān)系進(jìn)行數(shù)學(xué)實證測算，公式如下：

式中：F1(x)表示生態(tài)環(huán)境綜合評價值，F(xiàn)2(x)表示城市化水平綜合評價值，C為耦合度，取值范圍為[0,1]，C越接近于1，說明系統(tǒng)間的耦合度越大，耦合狀態(tài)愈佳；C越接近0，說明系統(tǒng)間的耦合度越小，各指標(biāo)無關(guān)且無序發(fā)展。參考已有研究[47-49]將耦合度分為五個階段（表2）。

表2 耦合度模型評判標(biāo)準(zhǔn)

（3）耦合協(xié)調(diào)度模型。利用耦合度模型可以反映生態(tài)環(huán)境與城市化協(xié)調(diào)關(guān)系的耦合程度，但是無法判別不同年限耦合效應(yīng)的優(yōu)劣程度，即無法判別生態(tài)環(huán)境及城市化水平的綜合指數(shù)大小，故引入耦合協(xié)調(diào)度模型[50]，公式如下：

式中：C為耦合度，D為耦合協(xié)調(diào)度，T為耦合協(xié)調(diào)發(fā)展水平的綜合評價指數(shù)，α、β分別為生態(tài)環(huán)境與城市化水平的權(quán)重，一般認(rèn)為生態(tài)環(huán)境友好與城市化發(fā)展同等重要，故一般情況下α=β=0.5。D值偏大，則說明生態(tài)環(huán)境與城市化水平處于良性共振階段，即生態(tài)環(huán)境良好，城市化發(fā)展水平較高，且二者協(xié)調(diào)發(fā)展。為將生態(tài)環(huán)境與城市化的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系量化表示，在之前研究[49,51-53]的基礎(chǔ)上歸類并改進(jìn)，將耦合協(xié)調(diào)度分為六個等級，并根據(jù)生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)（F1）與城市化綜合指數(shù)（F2）之間的關(guān)系，將耦合協(xié)調(diào)發(fā)展類型進(jìn)行進(jìn)一步劃分，具體見表3。

表3 耦合協(xié)調(diào)度模型評判標(biāo)準(zhǔn)

2.4 分段線性回歸模型

分段線性回歸（piecewise linear regression）模型的主要思路是引入虛擬變量，用虛擬變量估計不同數(shù)量水平的解釋變量對被解釋變量的影響，拐點前后解釋變量與被解釋變量之間線性關(guān)系不同。本文將其應(yīng)用于生態(tài)紅線劃定前后對生態(tài)環(huán)境與城市化的關(guān)系影響，深圳市于2005年劃定基本生態(tài)控制線，于2013年實現(xiàn)基本生態(tài)控制線精細(xì)化，于2018年5月重新劃定生態(tài)紅線，由于研究時段截至2018年，因此剔除2018年5月的轉(zhuǎn)折點。以2005年、2013年兩個轉(zhuǎn)折點為依據(jù)，在區(qū)間[2005,2013]以及[2013,2018]內(nèi)分別尋找使損失函數(shù)值達(dá)到最小的拐點t1、t2，再分別引入兩個虛擬變量D1和D2，建立生態(tài)環(huán)境與城市化耦合協(xié)調(diào)度與時間的分段回歸模型，計算公式如下：

式中：y表示生態(tài)環(huán)境與城市化的耦合協(xié)調(diào)度；x表示年份，u為常數(shù)項。

3 結(jié)果與分析

3.1 綜合評價模型結(jié)果分析

由圖2a 可知，2002—2018年，深圳市生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)總體呈曲折上升的態(tài)勢，該指數(shù)從2002年的0.21上升到2018年的0.29，在2016年達(dá)到最高值0.34。生態(tài)環(huán)境壓力、狀態(tài)和響應(yīng)三者的綜合指數(shù)曲線在這17年間相繼最高，交替成為影響深圳市整體生態(tài)環(huán)境的主導(dǎo)因素。其中，生態(tài)環(huán)境壓力綜合指數(shù)曲線逐年攀升，總體接近于“S”型曲線，這表明雖然深圳市的生態(tài)壓力制約逐年增強(qiáng)，但環(huán)境壓力增長的速度有所減緩，生態(tài)環(huán)境壓力逐漸得到緩解控制。為判斷生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)對生態(tài)紅線劃定的響應(yīng)情況，發(fā)現(xiàn)在研究期內(nèi)，深圳市第一次劃定基本生態(tài)控制線后的時期是其生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)增長最快的時間段。同時，深圳市對于生態(tài)環(huán)境的政策調(diào)控也體現(xiàn)在生態(tài)環(huán)境響應(yīng)曲線上，該曲線持續(xù)上升。但各年份間，生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)波動明顯，且上升趨勢放緩，說明生態(tài)環(huán)境建設(shè)政策的實施力度和穩(wěn)定性有待進(jìn)一步提升。

由圖2b 可知，2002—2018年，深圳市城市化綜合指數(shù)增長態(tài)勢明顯。近年來深圳市城市化不斷發(fā)展，城市化綜合指數(shù)由2002年的0.11 上升到2018年的0.37。自2004年實現(xiàn)全部人口城市化后，深圳市經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，成為極具經(jīng)濟(jì)競爭力的城市，總體城市化進(jìn)程也逐漸加快。其中，經(jīng)濟(jì)城市化、社會城市化與人口城市化曲線均呈上升趨勢，說明深圳市經(jīng)濟(jì)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移卓有成效，社會進(jìn)步明顯，人民生活質(zhì)量有所提升；而空間城市化曲線則呈現(xiàn)倒“U”型曲線，于2010年后不斷下降，這是因為深圳市地域狹小，日益增長的人口空間需求矛盾也逐步擴(kuò)大。

圖2 2002—2018年深圳市生態(tài)環(huán)境與城市化水平綜合指數(shù)變化圖

總體而言，近20年來，深圳市生態(tài)環(huán)境改善明顯，城市化水平不斷提高。生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)顯著提升，這與深圳市重視生態(tài)環(huán)境發(fā)展的基本理念有關(guān)，深圳全市有近一半的土地被劃定在基本控制線以內(nèi)，在國家當(dāng)前十分重視生態(tài)環(huán)境發(fā)展的大政策下，其生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展協(xié)同進(jìn)步。

3.2 耦合協(xié)調(diào)度分析

3.2.1 耦合度模型結(jié)果分析

根據(jù)耦合度模型，計算2002—2018年深圳市生態(tài)環(huán)境與城市化水平的耦合度，繪制生態(tài)環(huán)境與城市化耦合度變化趨勢曲線，如圖3所示。

圖3 深圳市生態(tài)環(huán)境與城市化耦合度變化趨勢圖

從評價結(jié)果來看，深圳市17年間的耦合度均處于[0.900,1)區(qū)間內(nèi)，變化曲線由波動中上升走向平穩(wěn)上升，2002—2008年部分年間耦合度急劇下降，此時城市化所帶來的破壞超過生態(tài)環(huán)境的自我修復(fù)力，但迅速得到調(diào)整。說明：其一，研究時段內(nèi)，深圳市生態(tài)環(huán)境與城市化的耦合關(guān)系一直處于高水平耦合階段，生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)與城市化系統(tǒng)逐步有序化發(fā)展。其二，生態(tài)環(huán)境的保護(hù)與城市化進(jìn)程相互作用、相互制約，而耦合度曲線的短暫波動在某種程度上反映了這種作用和制約現(xiàn)象。其三，從生態(tài)紅線的劃定與調(diào)整的時間線來看待生態(tài)紅線對生態(tài)環(huán)境與城市化的耦合度的影響，第一次劃定基本生態(tài)控制線后，生態(tài)環(huán)境與城市化的耦合度迅速增加，而后出現(xiàn)短暫下降，但下降后的耦合度水平仍然比劃定生態(tài)紅線前的耦合度水平要高，說明生態(tài)紅線的劃定在一定程度上促進(jìn)了生態(tài)環(huán)境與城市化的有序發(fā)展，使得二者關(guān)系相互促進(jìn)。總體而言，研究時段內(nèi)，深圳市生態(tài)環(huán)境與城市化發(fā)展水平一直處于高水平耦合階段，二者協(xié)調(diào)良好，有序發(fā)展。

3.2.2 耦合協(xié)調(diào)度模型結(jié)果分析

耦合協(xié)調(diào)度模型是為了判斷子系統(tǒng)耦合發(fā)展水平的高低而確定的基本模型，根據(jù)耦合協(xié)調(diào)度模型計算深圳市2002—2018年生態(tài)環(huán)境與城市化的耦合協(xié)調(diào)度，根據(jù)結(jié)果繪制變化曲線圖，如圖4所示。

圖4 深圳市生態(tài)環(huán)境與城市化耦合協(xié)調(diào)度變化趨勢圖

從模型結(jié)果來分析，深圳市生態(tài)環(huán)境與城市化的耦合協(xié)調(diào)度曲線處于不斷向上攀升的狀態(tài)，但城市化水平的發(fā)展在較長時間內(nèi)跟不上生態(tài)環(huán)境水平。2002—2005年第一階段內(nèi)，耦合協(xié)調(diào)度處于[0.5,0.6)范圍內(nèi)，處于勉強(qiáng)協(xié)調(diào)階段，此時城市化水平還較低；在第一次劃定基本生態(tài)控制線后，耦合協(xié)調(diào)度曲線斜率明顯增大，處于城市化滯后的輕度協(xié)調(diào)發(fā)展型；到第三階段，耦合協(xié)調(diào)度增長趨勢變緩，以2016年為分水嶺，2013—2015年屬于城市化滯后的輕度協(xié)調(diào)發(fā)展階段，2016年屬于城市化滯后的良好協(xié)調(diào)發(fā)展型，2017年至第三階段結(jié)束，處于生態(tài)環(huán)境滯后的輕度協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顟B(tài)，這一階段城市化進(jìn)程發(fā)展迅速；第四階段，城市化綜合指數(shù)仍然大于生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)，此時耦合協(xié)調(diào)度值略大于0.8，因此處于生態(tài)環(huán)境滯后的良好協(xié)調(diào)發(fā)展型。總體而言，深圳市生態(tài)環(huán)境與城市化耦合協(xié)調(diào)度呈“S”型發(fā)展曲線，生態(tài)環(huán)境與城市化的關(guān)系整體協(xié)調(diào)性在不斷增強(qiáng)，但近兩三年生態(tài)環(huán)境整體狀況略微跟不上城市化發(fā)展水平，需要得到進(jìn)一步關(guān)注和重視。

綜上，2002—2018年，深圳市城市化建設(shè)力度的不斷加大，生態(tài)環(huán)境保護(hù)建設(shè)強(qiáng)度同步增強(qiáng)，二者的耦合協(xié)調(diào)度逐漸提高，耦合關(guān)系也向優(yōu)質(zhì)方向發(fā)展，大體從勉強(qiáng)協(xié)調(diào)型向輕度協(xié)調(diào)型，再向良好協(xié)調(diào)型發(fā)展。生態(tài)紅線的劃定使得生態(tài)環(huán)境與城市化的關(guān)系趨于協(xié)調(diào)化，耦合協(xié)調(diào)度增長速度加快，對生態(tài)環(huán)境與城市化的關(guān)系產(chǎn)生了積極影響，深圳市城市化水平滯后的現(xiàn)狀正在逐步得到改善。但是在未來一段時間內(nèi)，仍然需要持續(xù)協(xié)調(diào)不斷增長的生態(tài)環(huán)境壓力與有限的生態(tài)環(huán)境承載力之間的矛盾，人口密度過高導(dǎo)致的資源環(huán)境約束緊張將成為影響深圳市未來發(fā)展的重大因素。

3.3 分段線性回歸模型分析

生態(tài)紅線政策從實施到產(chǎn)生突變效果需要一定的時間要求，這其中管控措施與力度、政策執(zhí)行的力度、穩(wěn)定性與難易程度都會對這種效果產(chǎn)生影響，亦即生態(tài)紅線對生態(tài)環(huán)境與城市化關(guān)系的影響具有滯后性。隨著時間的流逝，政策的影響效應(yīng)也會發(fā)生變化，再次下達(dá)類似政策命令時，由于邊際效應(yīng)的影響，其效果也有所不同。為了探究這種政策效應(yīng)，利用MATLAB 軟件，將兩個拐點控制在[2005,2013]與[2013,2018]范圍內(nèi)，實現(xiàn)分段回歸模型的最優(yōu)化，此時的拐點即為生態(tài)紅線產(chǎn)生效果的時間點。

運(yùn)用局部線性回歸的方法，將數(shù)據(jù)集分別在[2005,2013]和[2013,2018]內(nèi)進(jìn)行計算，損失函數(shù)值達(dá)到最小時結(jié)束演算，并將拐點值取整。由圖5可知，在第一次劃定基本生態(tài)控制線約5年后，生態(tài)環(huán)境與城市化耦合協(xié)調(diào)度的變化規(guī)律發(fā)生明顯改變；基本生態(tài)控制線實現(xiàn)精細(xì)化約1年后對生態(tài)環(huán)境與城市化耦合協(xié)調(diào)度產(chǎn)生較明顯的影響；分段線性回歸模型的斜率不斷減小，生態(tài)紅線政策實施的穩(wěn)定性和實施力度需要增強(qiáng)。

圖5 分段線性回歸模型優(yōu)化結(jié)果

4 討論與結(jié)論

4.1 討論

以深圳市生態(tài)紅線的劃分與調(diào)整為時間節(jié)點，研究生態(tài)環(huán)境與城市化的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系對生態(tài)紅線劃定的響應(yīng)，可以看出生態(tài)紅線劃定對生態(tài)環(huán)境與城市化的協(xié)調(diào)關(guān)系產(chǎn)生了積極影響，其促進(jìn)深圳市的生態(tài)環(huán)境水平與城市化水平趨于良好，也使得二者趨于協(xié)調(diào)有序發(fā)展，但仍有一些問題需要進(jìn)一步關(guān)注。

首先，深圳市生態(tài)環(huán)境與城市化總體水平呈協(xié)同上升的趨勢，這與多數(shù)研究成果一致[48,54-55]。研究時段內(nèi)耦合度模型與耦合協(xié)調(diào)度模型均大致呈現(xiàn)為“S”型曲線，生態(tài)環(huán)境與城市化協(xié)調(diào)關(guān)系越來越好，且生態(tài)環(huán)境與城市化處于較良好水平耦合階段，表明深圳市生態(tài)環(huán)境與城市化的關(guān)系趨于協(xié)調(diào)有序發(fā)展且耦合水平較高，這與其他研究的結(jié)果相似[54,56-57]。

其次，以分段線性回歸模型探究生態(tài)環(huán)境與城市化對生態(tài)紅線劃定的響應(yīng)有待進(jìn)一步改進(jìn)。分段線性回歸模型結(jié)果顯示，在2010年與2014年產(chǎn)生突變點，而該突變點并非指生態(tài)環(huán)境改善、城市化速率加快或二者耦合協(xié)調(diào)度響應(yīng)的時間點，是指耦合協(xié)調(diào)度結(jié)果對生態(tài)紅線的響應(yīng)產(chǎn)生明顯變化的節(jié)點。值得一提的是，即使是加入新的政策刺激后，后兩段回歸模型斜率依然有變小的趨勢，這可能是邊際效應(yīng)的結(jié)果，亦可能與政策的管控實施力度相關(guān)。同時，從實驗結(jié)果來看，分段線性回歸模型的前兩段擬合情況較好，擬合系數(shù)較高，分別為0.89、0.75，結(jié)果具有一定的科學(xué)性，但是較少的數(shù)據(jù)可能會帶來一定的不確定性，下一步還需要結(jié)合其他方法來對結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步的驗證。

綜上，下一步的工作可以從以下三個方面展開：首先，從實驗結(jié)果來看，生態(tài)紅線劃定前后對比較為明顯，結(jié)果具有一定的可靠性，但影響生態(tài)環(huán)境與城市化關(guān)系的因素并非只有劃定生態(tài)紅線這一項政策，還有自身的發(fā)展與其他因素的干擾，其內(nèi)部各個子系統(tǒng)之間的交互作用十分復(fù)雜[58]。尋找對照組組成面板數(shù)據(jù)來剔除這種干擾，是下一步研究需要深入分析的內(nèi)容。其次，由于數(shù)據(jù)以整個深圳市為尺度獲取，且部分選取指標(biāo)屬于社會經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，難以進(jìn)行數(shù)據(jù)空間化，因此未從空間層面對結(jié)果進(jìn)行分析對比，在后續(xù)研究中，需要進(jìn)一步探究如何將上述數(shù)據(jù)進(jìn)行空間表達(dá)與分析。此外，僅對深圳市開展研究，無法在同一套標(biāo)準(zhǔn)下與其他城市進(jìn)行橫向?qū)Ρ?。在未來開展橫向?qū)Ρ确治觯酝粯?biāo)準(zhǔn)探究深圳市生態(tài)環(huán)境與城市化水平在粵港澳大灣區(qū)乃至全國的水平，是下一步工作的重點。

4.2 結(jié)論

以2002—2018年為研究時段，構(gòu)建生態(tài)環(huán)境與城市化關(guān)系對生態(tài)紅線劃定響應(yīng)的指標(biāo)體系，建立生態(tài)環(huán)境與城市化水平綜合評價模型、耦合度模型以及耦合協(xié)調(diào)度模型以評價生態(tài)環(huán)境與城市化的協(xié)調(diào)關(guān)系，分析二者協(xié)調(diào)關(guān)系隨生態(tài)紅線劃定所產(chǎn)生的時序變化表現(xiàn)，并利用分段線性回歸模型擬合生態(tài)環(huán)境與城市化耦合協(xié)調(diào)度隨時間的發(fā)展?fàn)顩r，分析評價二者關(guān)系對生態(tài)紅線劃定的響應(yīng)效果，同時探究了生態(tài)紅線劃定所產(chǎn)生的時滯效應(yīng)，主要結(jié)論如下：

（1）研究期內(nèi)，深圳市生態(tài)環(huán)境水平總體呈良性發(fā)展，城市化進(jìn)程不斷加快。生態(tài)環(huán)境對生態(tài)紅線劃定的響應(yīng)較大，第一次劃定基本生態(tài)控制線后，生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)上升明顯。城市化方面，深圳市目前城市化水平較高，生態(tài)紅線的劃定通過規(guī)范建設(shè)區(qū)與建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，在一定程度上促進(jìn)了城市化的發(fā)展。

（2）深圳市生態(tài)環(huán)境與城市化耦合協(xié)調(diào)度數(shù)值越來越高，耦合關(guān)系也向優(yōu)質(zhì)方向發(fā)展，大體從勉強(qiáng)協(xié)調(diào)型向輕度協(xié)調(diào)型，再向良好協(xié)調(diào)型發(fā)展，二者趨向于協(xié)同發(fā)展。但隨著深圳市城市化進(jìn)程的加快，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量產(chǎn)生波動性變化。發(fā)展初期，城市化進(jìn)程緩慢，并沒有對生態(tài)環(huán)境構(gòu)成威脅。2016年后，伴隨發(fā)展速度的提升，生態(tài)環(huán)境的污染程度逐步擴(kuò)大。故而，深圳市之后的發(fā)展重點仍然是繼續(xù)加大對生態(tài)環(huán)境監(jiān)管與治理的力度，完善環(huán)保基礎(chǔ)設(shè)施，加大節(jié)能環(huán)保資金投入，提高城市化發(fā)展質(zhì)量。

（3）深圳市生態(tài)環(huán)境與城市化耦合協(xié)調(diào)度對生態(tài)紅線劃定的響應(yīng)效果較明顯，生態(tài)紅線的劃定對促進(jìn)生態(tài)環(huán)境與城市化協(xié)調(diào)發(fā)展起到了積極作用，但是這種影響受到邊際效應(yīng)的影響，在政策持續(xù)實施后影響作用逐漸變小，使得二者耦合協(xié)調(diào)度增大的趨勢變緩，同時還具有時滯效應(yīng)，生態(tài)控制線劃定約5年后耦合協(xié)調(diào)度曲線發(fā)生明顯變化，生態(tài)紅線實現(xiàn)精細(xì)化管理后約滯后1年產(chǎn)生影響。