长江经济带“经济交通环境”复合系统承载力预警
2019-12-31卢升荣
刘 瑶,卢升荣
(1.武汉商学院 工商管理学院,湖北 武汉 430056;2.湖北大学 商学院,湖北 武汉 430063)
1 引言
长江经济带横跨我国东中西三大区域,包括了上海、重庆等省市,该区域的人口数和国民生产总值均超过全国总量的40%,是我国综合实力最强、战略支撑作用最大的区域之一,目前,“生态优先、绿色发展”的理念已成为沿江地区的发展共识。长江经济带可以看作是由社会经济、交通资源、环境子系统相互作用所构成的一个动态开放的复合系统,从绿色发展的角度看,迫切需要研究各子系统及其组成的复合系统的承载力问题。
关于社会经济、资源、环境复合系统,国内外学者主要从协调度、可持续发展、资源环境系统承载力等角度进行了研究。路正南[1]、李华[2]等运用灰关联熵模型、ARIMA模型对经济和资源、环境之间的协调度进行预测。马玉秋[3]、Grossman[4]、Slesser.M[5]、范斐[6]等研究了资源与人口、经济及环境污染之间的相关性问题;李磊等[7]、Daniel[8]、施开放等[9]、焦宇等[10]、蒋惠园等[11]分别对水环境、旅游资源、水土资源、港口交通资源、综合交通资源与环境承载力进行了研究。可见,国内外对社会经济、交通资源、环境复合系统承载力方面的研究较少,对其承载力进行预警研究则更为鲜见。因此,本文将复合物元分析与关联熵理论相结合,构建社会经济、交通资源、环境复合系统承载力预警模型,以长江经济带“七省二市”为例,对其承载力预警状态进行实证研究。
2 指标体系构建及预警等级设定
2.1 指标体系构建
对社会经济、交通资源、环境复合系统承载力进行预警研究,首先需建立指标体系。基于科学性、完备性、客观性、数据可比性、数据可得性等原则,借鉴其他学者关于DPSIR[12]模型、PSR[13]模型及相关研究成果[14],本文选取了社会经济、交通资源、环境复合系统承载力预警的16 个指标(见表1)。表中指标类型“+”代表效益型指标(指标值越大越优),指标类型“-”代表成本型指标(指标值越小越优)。
表1 社会经济、交通资源、环境复合系统承载力预警指标体系
2.2 预警等级设定
设定预警等级是评判复合系统承载力预警状态的重要环节。本文将承载力划分为不可承载、弱不可承载、弱可承载、可承载、强承载五个等级,对应预警级别为巨警、重警、中警、轻警、无警,预警指数介于[0,10]之间,预警颜色、符号等信息见表2。本文借鉴《城市道路交通管理评价指标体系(说明)》(2012年版)及相关研究成果,对各指标预警区间进行了设定,见表3。
表2 预警等级设定
表3 各指标预警区间标准
需对各指标实际值进行适当处理,使其介于预警区间内。本文定义S1、S2、S3、S4为指标的预警区间临界值(S1>S2>S3>S4)。以效益型指标为例,指标值处理公式如下:
其中:xij为指标实际值,uij为处理结果。若uij<0则uij取0,若uij>10则uij取10。
3 承载力预警模型构建
3.1 关联熵
关联熵理论可用于确定指标权重。应用前需对指标值进行归一化处理,效益型、成本型指标归一化处理公式分别为:
效益型指标:
成本型指标:
其中,ξij为标准化指标,分别为第i项指标所对应的最大值和最小值。当时,有参考序列,则相应指标序列的关联系数为:
信息熵值为:
差异系数为:kj=1-Fj,则第j项指标所对应的权重系数为:
3.2 复合物元模型
物元R是用“事物M、特征C、量值u”三元组描述事物的基本元[15]:
假设事物M具有n个特征,分别记为各特征对应量值分别为u1,u2,...,un,则称Rn为n维物元。
若存在m个事物,每个事物都存在n个特征,uij代表第i个事物的第j个特征量值,则Rmn表示m个事物n维复合物元:
3.3 承载力预警模型
根据指标权重系数和复合物元模型,可计算预警度:
依据Vi所处的预警度区间,即可判断m个研究对象的预警状态。
4 实证研究
本文选取长江经济带“七省二市”(上海M1、江苏M2、湖北M3、安徽M4、湖南M5、江西M6、四川M7、重庆M8和云南M9),指标数据来源于2017年、2018年《中国统计年鉴》、《中国城市统计年鉴》以及环境统计年报和中国机动车污染防治年报等资料,并运用指标值处理公式对数据进行处理。同时,根据关联熵理论计算复合系统各指标权重以及子系统指标权重,结果见表4。
表4 数据处理及权重计算结果
根据表4和预警模型,可计算复合系统及各子系统承载力预警指数,结果见表5及图1。
表5 长江经济带各地区承载力预警情况
图1 长江经济带各地区承载力预警情况
由表5及图1可知,上海市、江苏省复合系统承载力综合预警级别为轻警,其余“六省一市”复合系统承载力综合预警级别为中警。社会经济子系统承载力方面,“七省二市”均为轻警,说明长江经济带社会经济发展态势良好。交通资源子系统承载力方面,上海市和江苏省为轻警,原因在于两地交通建设投资力度较大、已形成较成熟的运输网络;四川省、云南省为重警,原因在于两地交通基础设施建设严重不足;其余省市为中警,这些地区还应继续加大交通基础设施建设力度。生态环境子系统承载力方面,江苏省为轻警,其生态环境承载力情况良好;其余省市均为中警,这些地区交通污染较为严重或污染治理力度不足,需采取相应的政策措施。
5 结论
借鉴DPSIR、PSR模型及其他研究成果,选取社会经济、交通资源、环境三个子系统相关指标,构建社会经济-交通资源-环境复合系统承载力预警指标体系。运用关联熵计算复合系统及各子系统指标权重,建立承载力预警的复合物元模型。以长江经济带“七省二市”做实证研究,评判各地区复合系统及子系统承载力预警状态。评判结果具有明确的实际意义,能较好地反映各地区社会经济-交通资源-环境复合系统及子系统承载力实际状况,也可以为各地区制定政策措施应对承载力不足的各类问题指明方向。所构建的指标体系及模型,具有较强的实用性和操作性,对于实现社会经济-交通资源-环境协调、可持续发展具有指导意义。