长三角地区生态环境与城化发展的区域分异性研究

发布时间：2016-09-18 08:47

  本文关键词：长三角地区生态环境与城市化发展的区域分异性研究，由笔耕文化传播整理发布。

第２４卷第７期　

２０１５年７月

长江流域资源与环境

ResourcesandEnvironmentintheYantzeBasing

Vol．２４No．７

　

Jul．２０１５

长三角地区生态环境与城市化

发展的区域分异性研究

３３３３?３３,潘　晨２,,贾文晓１,,,义白璐１,,象伟宁１,杨　芳１,刘　敏１,

)上海２华东师范大学上海市城市化生态过程与生态恢复重点室,上海２００２４１;３．００２４１

摘　要:城市群已成为全球竞争与国际分工的全新地域单元,评估和判断城市群生态环境质量及其与城市化发展的时空分异特征对实现区域可持续发展具有重要的现实意义.基于生态环境状况指数计算方法,对“十一五”期间(长三角地区生态环境质量的基本特征和时空格局进行定量分析.并以其２２００５~２０１０年)５个城市为研究单元,“对“人口—经济”视角下的城市化水平与区域生态环境的发展关系和区域分异进行探讨.结果显示:十一五”期间,长三角地区整体生态环境质量均属“良”空间分布大致以上海—苏锡常—南京为界,呈南高北低中间差的特征.浙江省和沪宁沿线的大部分城市生态环境质量有所改善,政策调控下的２０１０年较２００５年生态环境状况稳中有好,轨迹,发展类型以可持续型为主,而以苏北五市为代表的少数城市则表现为生态脆弱型.关键词:生态环境;评价;城市化;长三角地区:/DOI１０．１１８７０clzh２０１５０７００３jyyyj

()中图分类号:X１７１．１　　文献标识码:A　　文章编号:１００４Ｇ８２２７２０１５０７Ｇ１０９４Ｇ０８

污染物排放减少是其好转的主要原因.“十一五”期间长三角地区各城市生态环境与城市化发展呈现不同的发展

(华东师范大学生态与环境科学学院,上海２华东师范大学地理科学学院,１．００２４１;２．

　　生态环境状况是具体时间和空间范围内生态系

统的总体或部分生态环境因子的组合体对人类生存

]１

.城市化及社会经济持续发展的适宜程度的体现[

]９,１０

,的耦合协调度模型[进行协调度测度和协调发

]１１

.从研究对象来看,展类型判别[前人的研究大多

以行政区划为单元,从全国、省域和县域等层面分析区域生态环境状况和发展趋势,虽兼顾了整体性,但究相对缺乏.从研究内容来看,生态环境质量评估仍停留在对研究结果的客观描述上,缺少对构成区

１２]

,忽略了内部单元的时空异质性[且对城市群的研

进程在加速推进经济和社会发展的同时,对森林、河湖和海岸带等某一具体生态系统的破坏扩展到人类

]２~４

.中国已成为生态环境问题高生活的整个区域[

]５

,度集中且激化的敏感地区[但是对于过去一段时期

内区域生态环境的整体变化状况与发展趋势,社会大

]６

.快速众尤其是政界和学术界还存在着较大分歧[

１３]

;域生态环境质量的各要素及驱动力的深入剖析[

另一方面,城市化与生态环境协调耦合度模型虽能反映其综合状态及反馈机制,但对各地区城市化和生态环境的发展模式和空间分异性描述得不够直观.

长江三角洲地区(简称长三角地区)是我国综合实力最强的区域,然而,城市化与工业化进程的加快导致区域环境的生态调节和自我恢复能力大幅度下降,城市群内不断涌现的生态环境问题及其与城市化进程的不一致性,严重威胁着区域社会经济的可

]１４

(?,试行)的方法和标准[在５００m×５００m像元尺

城市化背景下的区域发展不应是单一片面的经济增

]７

,长,而是社会、经济与环境的协调与可持续发展[因

此准确客观地评估区域生态环境质量,研究其与城市化发展的关系模式和空间分异性,对于促进社会生产与人居环境的稳定和协调具有重要的现实意义.

以往关于城市化和生态环境作用关系的研究大多呈现两种方式:一是认为城市化是导致生态环境变化的中间变量,将其作为单个指标纳入生态环境

８]

;质量评价体系[二是通过建立城市化与生态环境

持续性.本研究基于?生态环境状况评价技术规范

收稿日期:修回日期:２０１４Ｇ０７Ｇ２１;２０１４Ｇ１０Ｇ２３

);)基金项目:国家自然科学基金项目(教育部哲学社会科学研究重大课题攻关项目(４１４７１０９６,４１２０１０９２１１JZD０２８,:作者简介:杨　芳(女,硕士研究生,主要研究方向为生态环境遥感．１９９０~　)EＧmailfananf．rann＠gmail．comgygy:?通讯作者EＧmailmliu＠re．ecnu．edu．cn

等:长三角地区生态环境与城市化发展的区域分异性研究　第７期　　　　　杨　芳,

)度上定量评估“十一五”期间(长三角地２００５~２０１０区生态环境质量及其时空分布特征.并以其２５个城市为研究单元,分析其“人口—经济”视角下的城市化水平与生态环境发展模式及空间分异性.研究结果可加深对区域生态环境与城市化进程的认识,为大规模城市化背景下区域规划、生态建设与环境管理提供理论依据.

１０９５

的１共涵盖“两省一市”６个城市为核心区,２５个城人口,创造了占全国２０??８％的国内生产总值

[１６~１８]

(,城市化水平高达６是我国城镇GDP)４??７％,分布密度最高、经济发展最具活力的地区之一,也是化进程中,长三角地区已逐渐成为新的生态脆弱性区域之一:区域内７长５％以上的湖泊呈富营养化,生物资源大量１万km２形成巨大的地面沉降地带,

２０,２１]

.同时,消耗,总生态足迹近十年持续上升[跨

]２２

,盾激化严重[威胁着长三角地区的可持续发展

.

]１９

.然而,世界第六大城市群[在快速城市化和工业

市.长三角地区以占全国２??２％的土地和１１??７％的

１　研究区概况

长三角地区地处亚热带中北部、我国东部沿海地区与长江流域的结合部,覆盖上海市、浙江省和江

]１５

,苏省全境[以包含上海、南京和杭州等城市在内

期过度开采地下水导致苏锡常和杭嘉湖平原范围近

区域生态环境问题及其累积效应使诸多环境利益矛

50°

E°N

40°30°°N

°N

20°°N

Fi．１　LocationofStudreainThisStudgyAy

图１　研究区域地理位置

２　研究方法与数据

２．１　研究方法

２．１．１　生态环境状况指数

子即河流长度、湖泊面积和水资源量都赋予权重.由于水网形态与分布格局主要受自然地理位置的影

２３]

,响,在较短时期内通常维持其自然的形态[因此

/将３个因子的权重分别设置为１已有研３.另外,,)呈负相关izedDifferenceVeetationIndexNDVIg

[３]

,关系,因此,本NDVI越高则土地退化程度越低１研究采用长三角地区年N来DVI最大值(NDVImax)表征土地退化指数.EI及各分指数具体计算方法２．１．２　生态环境与城市化发展模式判定

区域尤其是城市群的生态环境—经济—城市化如表１所示.

,)dexPLI５个分指数构成生态环境状况指数(EcoＧ

,),评估长三角地区生态环境质量.loicalIndexEIg

?除WD规范?中其它４个指数的计算均采用分I外,

权重.为使各指数保持统一,避免区域生态环境状况的简单叠加,本研究将构成水网密度指数的三因

,)、土地退化指数(IndexWDILandDeterioration

,)和环境质量指数(IndexLDIPollutionLoadInＧ

,)、植被覆盖指数(danceIndexBAIVeetationCovＧg,)、水网密度指数(erIndexVCIWaterＧnetDensity

(),简称?规范?选取生物丰度指数(BioloicAbunＧg

?(/环境状况评价技术规范(试行)HJT１９２－２００６)

基于国家环境保护总局于２生态００６年颁布的?

究表明土地退化程度与归一化植被指数(NormalＧ

]８

.以人口迁移、系统存在着动态的交互耦合关系[

经济增长和资源开发等为主体的城市化进程对生态环境造成不同程度的扰动,生态环境则通过宜居环境和投资环境等对城市发展规模和空间结构优化产

２４~２６]

.城市化发展生约束,加快或延滞城市化进程[

１０９６

长江流域资源与环境

系模式如表２所示.

第２４卷　

的不同区域与阶段,生态环境对其响应特征及规律

]２７２８]并不一致.本文基于方创琳等[和高乐华等[提

“十一五”期间长三角地区各城市生态环境与城市化令V变化率,e表示经济(GDP)Veco表示生态环境质量变化率,三者的关Vu表示城市化水平变化率,

出的生态环境—经济—城市化耦合协调关系,探讨进程和经济发展之间的相互作用关系及发展模式.

２．２　数据来源与处理

本研究涉及的数据包括长三角地区２００５年和)数据、土地利２０１０年两期归一化植被指数(NDVI用/覆盖(数据、基础地理信息数据(包括行LUCC)具体信息及来源如表３所示.

政区划数据、水网分布图)及社会经济统计数据等,

表１　生态环境状况指数及其分指数计算方法

Tab．１　CalculationMethodofEIandItsSubＧindexes

指数名称BAIVCI

计算公式

/区域面积A１×(０．３５×林地＋０．２１×草地＋０．２８×水域湿地＋０．１１×耕地＋０．０４×建筑用地＋０．０１×未利用地)

/区域面积A２×(０．３８×林地＋０．３４×草地＋０．１９×耕地＋０．０７×建筑用地＋０．０２×未利用地)

WDILDIPLIEI

///近海)面积/区域面积＋１１３×A３×河流长度/区域面积＋１３×A４×湖库(３×A５×水资源量/区域面积

A９×NDVI１００max×

/区域面积)０．４×(１００－A６×SO＋０．４×(１００－A７×COD排放量/区域年平均降雨量)＋０．２×(１００－A８×固体废弃２排放量

物排放量/区域面积)

０．２５×BAI＋０．２×VCI＋０．２×WDI＋０．２×LDI＋０．１５×PLI

A实际值－Amin

注:计算方法为:A１~A９为各因子的归一化系数,A＝．

Ama－Axmin

表２　生态环境与城市化发展模式

/)/生态环境质量经济增长城市化水平(VeVeco

)变化率()变化率()变化率(VecoVeVuVu

＞０＞０＞０＜０＞０＜０＜０＜０

＞０＞０＜０＞０＜０＜０＞０＜０

＞０＜０＞０＞０＜０＞０＜０＜０

＞１＜１＜０＜０＜０＞０＞０＞０＜０

Tab．２　DevelomentalPatternsofEcoＧenvironmentandUrbanizationp

发展模式经济型强可持续型生态型强可持续型

社会滞后型经济滞后型生态脆弱型经济社会滞后型生态经济滞后型生态社会滞后型非可持续型

状态描述

生态环境保持较好,经济增长较快,城市化水平提高,

且经济增长率高于生态环境改善速度

生态环境保持较好,经济增长较快,城市化水平提高,且生态环境改善程度高于经济增长速度

生态环境保持较好,经济增长较快,且对生态环境的胁迫作用不强,但城市化进程滞后生态环境状况较好,城市化进程加快,且对生态环境的胁迫作用不强,但经济增长落后生态环境恶化,经济和城市化发展对城市生态环境的胁迫作用较强

生态环境状况改善,但经济水平与城市化进程滞后城市化发展较快,但生态环境恶化,经济水平倒退经济增长较快,但生态环境恶化,城市化进程滞后经济和城市化进程滞后,同时生态环境恶化加剧

序号

１２３４５６７８

表３　研究数据来源及描述

Tab．３　DataSourcesandDescritionsinThisStudpy

数据类型遥感数据基础地理

数据

数据名称

)MODIS植被指数数据(MOD１３A１

数据格式栅格类型栅格类型矢量类型矢量类型属性数据属性数据属性数据属性数据属性数据

美国国家航天局(NASA)

数据来源

LUCC数据

２００５年数据来自中国科学院资源环境科学数据中心,２０１０年数据来自华东

师范大学上海市城市化生态过程与生态恢复重点实验室国家基础地理信息中心

(/上海市、江苏省、浙江省)统计年鉴２００６２０１１/水资源公报２００５２０１０国家基础地理信息中心

行政区划数据水网分布图

国内生产总值(GDP)城市化水平b

统计数据a

化学需氧量(年排放量SOCOD)２、固体废物排放量

降水量、水资源总量

(上海市、江苏省、浙江省)统计年鉴２０１０年中国城市化率调查报告白皮书,

/２００６２０１１/环境状况公报２２０１０年固体废物污染防治信息公告、００５２０１０/环境状况公报２００５２０１０

注:本文城市化水平为非农人口占总人口比重．a统计数据收集自上海市和其它２４个地级市数据;b参考２０１０年中国城市化率调查报告白皮书,

等:长三角地区生态环境与城市化发展的区域分异性研究　第７期　　　　　杨　芳,

　　其中,２００５年和２０１０年NDVImax基于相应年

份中分辨率成像光谱仪(植被指数产品MODIS)

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１０９７

()通过最大值合成法获得.土地利用分MOD１３A１

类体系采用中国科学院资源环境科学数据中心提供的土地利用一级分类,包括耕地、林地、草地、水域、LUCC数据来自中国科学院资源环境科学数据中心,２０１０年LUCC数据由华东师范大学上海市城市化生态过程与生态恢复重点实验室研究团队解译获

２９]

.其中２城乡建筑用地和未利用地６大类[００５年

/图２　长三角地区２００５２０１０年生态环境状况分级面积比重Fi．２　AreaProortionforEachClassificationofEcoＧgpenvironmentalQualitintheYRDUAin２００５and２０１０y

平相对较高,资源消耗量与污染物排量大.南部浙得,具体解译方法如周翔等[３０]所示,将分类结果与(对应时相的高分辨率影像进行对比,总体精度

精度要求和进一步分析需要OverallAccuracy)

高于８５％.,可满足地物分类的(研究采用的栅格数据三角地区行政区划边界裁剪后直接参与网格化计算如植被指数数据)和矢量数据(如水网数据),经长与分析.为实现属性数据(如水资源量及污染物排放数据)空间化,将统计数据赋值于对应行政单元的矢量图层属性.本研究网格计算尺度为所有指数均转换成正向指标,即值５越００高m×

示对生态环境状况的贡献越好００m,

.

,表　结果与讨论

．１　长三角地区生态环境质量分布特征与时空分析．１．１２　长三角地区生态环境质量总体特征

００５年和２０１０年长三角地区生态环境质量属~８６??１和０~８９为“??良０之间,”.与全国平均水平相比５６E??I值分别介于

均值０和５７??,３长三,其角地区的生态环境质量处于中偏上水平,主要可归因于其地理位置及经济技术发展水平.长三角地区分布于秦岭—淮河以南,水热充沛,自然条件优

越[３１

]上保障了较高的环境污染治理能力;同时其较发达的经济和技术水平在一定程度[６]

间,长三角地区总体生态环境状况稳.“中有十一五好,”期

年生态环境质量为“良”、“较差”和“差”的区域面积２０１０较境质量为２００５年分别下降“优”和“一般３??”８的区域范围扩大％、０??８％和０??３％,,生态环．１．２　长三角地区生态环境质量空间分布特征

).其中“优”

的增幅最为显著,达到４??３％(

图２长三角地区生态环境质量存在明显的空间分异性(图北低中间差的特征３),大致以上海.分界带内的上海—苏锡常—南京为界、苏州,、呈南高无锡和南京等城市生态环境质量相对较差,这些城市地处长江沿岸,受高速经济发展带的辐射影响,工业化水江省生态环境质量普遍优于北部江苏省,这得益于浙江６０??５％的森林覆盖率、丰富的水资源量及较低的环境污染负荷.从城市单元来看,浙江省丽水市生态环境质量最优,和金华等城市次之７７??９和８０??６.浙江省中南部的衢州２００５年和２０１０年EI值分别高达,生态环境质量较稳定、温州,、台州于７０~７５之间,名列前五位.江苏省各城市EI值介苏州市最差３８??８~４９??,０江苏北部,整体生(态简称苏北环境状况)的淮安和宿迁两“一般”其E中I值为,以市相对较好.分界带内的上海市生态环境质量最差,EI值仅为具体说来３,０分界带内的城市生态环境质量主要

,与丽水市的差值达４３??９~４６??１.

表现为受环境污染物负荷和土地利用类型的制约.以上海市为例,其能源结构以煤为主,工程性减排的空间有限,造成其资源消耗和污染排放居高不下.虽然“十一五”期间上海市主要污染物排放量削减率均高于长三角地区平均水平(状况公报另一方面２００５/,２城镇用地的逐年扩张使不透水层地０１０),数据来自上海市环境但其PLI值仍远低于其它城市.表景观不断占据城市绿地和水体,使得整个分界带与江苏省全境的BAI和VCI值均不高于和水体的斑块大小、形状和组合方式对改善局部或

４０,

绿地区域生态环境具有重要的作用[

３２]

苏北和苏中地区的.分态短期内无明显变动EI值受限于,因此,界由带于以河北网的形.苏中和苏北地区水资源量较WDI的差异性主要来自WDI

各市水资源量的变化浙南相差２０３０５~１２０倍(数据来自江苏省和浙江省水资源公报/０１０),WDI值为域的低值区.此外,苏北作为华东地区重要的经济２??６~８??９,处于全区增长极,带来大量的工业“三废”排放,徐州市OD的总排放量与南京相当,远超除上海和苏州以SO２和

外的其他城市(数据来自报)２０１０年其PLI值仅２０１０年徐州市环境状况公,于上海市和苏州市.

６４??８,生态环境质量仅优浙江省生态环境质量分布自西南向东北呈阶梯

５３３３０３C

１０９８

长江流域资源与环境

第２４卷　

2005??

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20~35????35~55??????????

55~75????????75~100??

图Fig．３　Distributio３no　长三角地区fEcoＧenviron２０m０e５n/t状倾斜,与地形分布极其吻合.即以丽水、衢州为主的西南山区生态环境质量最优,两市森林覆盖率分

别高达８０??８％[３３]

和市森林资源公报),与此相关的７１??５％(数据来自数均维持在８０以上;其次,丽B水A和I、衢VC２州I０１和０年衢州

两市LDSI指

OD和固体废物的排放量仅占长三角地区总量O２的

、

０％１０(数据来自丽水市和衢州市环境状况公报),因此PLI值较高,

生态环境质量没有受到环境２００５/污染负荷的冲减.地处中东部丘陵地区的温州、台州和金华等城市生态环境质量次之,这些城市植被资源虽不如山区丰富,但东部沿海受梅雨、台风及地形等因素影响,年降水量充沛,温台两市达上,两市水资源总量均超百亿立方米,约占长三角地２０００mm以区总量的报２００５/２０２１００％),(W数据来自温州市和台州市水资源公DI值较高.北部杭嘉湖平原和宁绍平原源相对较少EI值相对最低,该区虽然水网密布但植被资,森林覆盖率仅占省第３,２??６％(数据来自浙江经济发展轴线上６次森林资源清查报告)且其地处沪杭和杭甬,因而环境污染物排放量相对较高,

导致和．１．３B　A长三角地区生态环境质量时间变化特征

I、VCI、WDILDI值普遍低于上述地区.

分级图“十一五(图４)”显示长三角地区期间长三角地区生态环境状况变化度但整体生态环境状况正逐步改善EI值波动幅度较小,

.生态环境质量空间变化状况两极分化,苏中地区生态环境质量基本稳定,苏北地区呈现恶化的态势,苏中以南的大部分区域则逐渐好转.明显和显著变好的区域占全区面2010??

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０年生态环境状况分布图

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intheYRDUAin２００５and２０１０????????

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图４　长三角地区Fig．４　Vari２Ba０t０ei５－２０１０年生态环境状况变化度分级图

townDeen２eg

r０e０e５aofEnd２Ii０n１t０

heYRDUA积的环境质量变差的区域占区域总面积的９??８％,主要分布于浙江省和沪宁沿线.生态分布于苏北地区,以徐州市和连云港市的恶化趋势１２??９％,集中最为突出.

依据?规范?中的２５个城市可划分为３类EI变化度分级,

长三角地区:(微变好”级,包括上海、杭州１、)

衢州变化度为、金华、２温州~５,、属苏州“稍、南通、丽水、绍兴、嘉兴十市.其中上海的EI值增幅

alQ２０１C３２３

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