山东省城市区域经济和生态环境灰色关联分析

房 静

(山东师范大学 地理与环境学院，山东 济南 250014)

1 引言

自改革开放以来，山东省区域经济发展态势极佳，该省经济总量在全国范围内名列前茅，城乡融合发展进度和城镇化水平的一直稳步提高，极大推进了山东省精神文明建设和文化底蕴提升。在山东省区域经济不断发展的过程中，依靠工业等高耗能、高污染的粗放式的“旧动能”产业为山东省的生态环境带来了极大的挑战。在注重绿色生态环境改善，绿水青山才能实现经济持续发展的新时代背景下，通过研究山东省区域经济与生态环境的关联程度，找出两个研究对象的优劣势因素，为下一步实现两者协同发展，进一步进行省级城市规划提供参考。

纵观国内学者对区域经济和生态环境的相关研究发现，一方面研究的角度有所侧重，另一方面，研究方法也不尽相同。晋艺波等人认为保护生态环境，依靠生态文明建设，加强旅游产业发展，最终实现区域经济、旅游发展、生态保护三者的统一协调[1]。卢燕基于生态审计的视角，分析生态审计现状存在问题对区域经济发展的影响，并在此基础上提出相应改进意见[2]。徐雪峰立足生态茶叶开发状况，结合可持续发展要求，探索了生态茶叶资源环境与区域经济的良性发展路径[3]。曾辉通过构建评价指标体系，从县域角度研究株洲市经济绿色发展水平大幅度提升，但研究区内部经济绿色发展水平差异较大[4]。张红丽等人利用全国30多个省域数据构建经济、科技、农业现代化、生态环境评价指标体系，通过耦合协调度模型测算全国省域范围之间的耦合程度和差异大小[5]。丁浩等人通过构建耦合协调度模型和灰色关联模型对山东省区域经济以及所处生态环境进行了耦合分析和时空演变分析[6]。王羽等人在生态文明建设背景下，构建经济社会和资源环境评价体系，利用耦合协调度模型对两者协调程度进行分析并提出改进建议[7]。王彦发利用区域协调理论中的协调度模型对新疆农业资源环境和区域经济是否协调进行研究，研究发展研究区两者协调程度处于良好水平，但经济发展相对落后且区域间协调发展程度差异大[8]。

综上所述，近几年对区域经济和生态环境的研究侧重有所不同，使用的方法大多是构建耦合协调度模型和评价体系的多因素综合评价模型，对于单纯区域经济发展和区域内生态环境的关联程度研究很少，研究方法也略显单一。本文以整个山东省17个地市2018年界面数据为依据，通过构建区域经济和生态环境评价指标体系，利用灰色关联度模型研究区域经济指标和每个生态环境指标之间的影响程度，找出影响两个研究对象的优劣势因素，为两者进一步的协调发展提供参考。

2 研究区概况及数据来源

2.1 研究区概况

山东省由17个地市组成(研究时点为2018年)，占地面积共15.79×104km2。山东半岛蓝色经济区、省会城市群经济圈、黄河三角洲高效生态经济区等共同促进了山东省的区域经济发展和生态环境建设。但随着山东省经济的不断高速发展，生态环境问题日益突出。因此，利用灰色关联度模型研究山东省区域经济和生态环境各因素之间的关联程度，对更好地实现两者协调发展具有重要意义。

2.2 数据来源

本文研究的2018年山东省各地市的区域经济数据、生态环境数据均来自《山东省2019年统计年鉴》《山东省社会发展统计公报》。

3 研究方法及指标体系构建

3.1 指标体系构建

指标体系的构建在借鉴前面学者相关研究的基础上[9～11]，考虑所选指标要具有科学性和现实性，也要考虑指标的代表性和可获取性，综合前人研究经验和指标的合理性，共选取区域经济指标9个，生态环境指标7个。

区域经济反映了研究区的经济在研究时点的发展水平。将整个山东省所有地级市作为研究对象，从经济发展实力、经济发展活力、经济生活水平来反映研究区的区域发展整体水平。国内生产总值、公共财政收入、社会消费品零售总额代表着国家、政府、社会实际的经济实力；第二产业增加值和第三产业增加值代表了山东省城市转型升级带动二、三产业的发展对山东省经济水平的贡献，外商直接投资额代表着山东省对外招商引资的吸引力，这三个指标一定程度上代表着山东省区域经济的增长活力；人均GDP、城镇居民人均可支配收入、邮电业务总量直接或间接地代表了山东省人民经济生活水平(表1)。

生态环境主要反映研究区在研究时点的生态环境状况，本文选择了环境污染和污染治理代表整个山东省在2018年的生态环境情况。工业废水排放量、工业SO2排放量和工业烟粉尘排放量可直观说明山东省的水污染、空气污染状况；建成区绿化覆盖率和人均公园绿地面积主要反映山东省的生态绿化情况，工业固体废物处置利用率和危险废物处置利用率则代表了山东省的污染处理能力(表1)。

表1 山东省城市区域经济和生态环境指标体系

3.2 灰色关联分析

灰色关联分析方法是基于灰色关联度模型进行定量分析的方法，数据序列曲线越接近，则表示研究对象两者之间的关联程度越深，反之越浅[12]。灰色关联度模型可以清楚的计算两个研究对象各因素之间的关联程度，每一个关联度都可以用一个准确的数字表示，直观科学[13]。关联度具体计算步骤如下。

(1)确定数据序列。一般情况下，参考数列由因变量组成，用yo={yo(1),yo(2),…yo(k)}，比较数列由自变量组成，用xi={xi(1),xi(2),…xo(i)}。在本文的研究中，将区域经济的各项指标作为比较数列，生态环境的各项指标作为参考数列。

(2)对数据数列进行标准化处理。对比较数列和参考数列归一化处理，将极差标准化法用于实现指标的无量纲化。

对于正向指标，采用公式(1)标准化：

(1)

对于逆向指标，采用公式(2)标准化：

(2)

(3)求△min△max。求参考数列yo与各比较数列xi之间的差数列：△oi=|zyo-zxi|，再从计算出的差数列中找出最小值min|zyo-zxi|和最大值max|xyo-zxi|，最后从得出的最大值差数列和最小值差数列中，分别取出最小值minmin|zyo-zxi|和最大值maxmax|zyo-zxi|，并将其分别记为△min和△max。

(4)计算关联度系数:

(3)

式(3)中σoi为关联度系数；ρ为分辨系数，引入分辨系数以减少由最大差数列的绝对值引起的失真，ρ的取值范围[0,1]，本文ρ取0.5。

(5)计算关联度。关联度：关联系数的平均值。

3.3 优劣势分析

根据关联程度，形成关联矩阵。每列代表参考数列生态环境的各因素对比较数列区域经济的某一个因素的影响程度，每行代表比较数列区域经济的各因素对参考数列生态环境的某一个因素的影响程度。通过行与列各因素之间的比较，区分优劣势因素，为下一步制定城市规划决策提供参考[14]。

4 结果与分析

4.1 省域尺度

根据山东省17地市区域经济和生态环境相关指标因素，通过计算得出山东省的灰色关联矩阵：

通过此山东省灰色关联矩阵R可以得出：元素R57=0.84最大，表明区域经济中经济生活水平的人均GDP与生态环境中污染治理的人均公园绿地面积关系最密切，即在整个省域范围内，人均GDP与人均公园绿地面积关联程度最高，可以理解为人民生活水平的提高会对周边环境有更高的改善需求，政府可通过增加人均公园绿地面积美化生活环境以满足人民的需求；反之，人均公园绿地面积的增加美化生态，创造更好的生活生产条件，提高居民生活生产的质量，间接地增加人均GDP。

根据矩阵行列数据的比较，得出如下结果。

(1)区域经济的9个指标与生态环境发展关系比较密切，但密切程度不同：第8列数值(均值0.64)>第4列和第7列数值(均值0.62)>第1列和第3列数值(均值0.61)>第5列和第9列数值(均值0.60)>第2列数值(均值0.59)>第6列数值(均值0.55)。结果表明，城镇居民人均可支配收入、第二产业增加值、人均GDP、国内生产总值GDP、社会消费品零售总额与生态环境发展之间的关系均密切。具体的说：①城镇居民人均可支配收入提高与人均GDP的增长，使得一方面，政府更加关注居民生活质量，进而加强整个区域的生态环境建设；另一方面，居民自身具备能力去购买绿植、树木装点庭院和社区，改善社区公共区域的环境，进一步提升该区域的生态环境水平。②国内生产总值GDP和社会消费品零售总额的提高表示国家、社会经济水平整体提升，为国家进一步加强生态建设，美化生态环境提供了物质基础。③第二产业增加值提高表明我国在第二产业上经济发展潜力大，是进一步提高国家经济水平的内在潜力，也是促进生态环境建设的物质基础之一。

(2)生态环境的7个指标与区域经济发展的关系不同：第5行数值(均值0.71)>第4行数值(均值0.65)>第2行和第3行数值(均值0.61)>第1行数值(均值0.59)>第6行数值(均值0.54)>第7行数值(均值0.53)。结果表明：人均公园绿地面积、建成区绿化覆盖率、工业SO2排放量、工业烟粉尘排放量与区域经济发展均密切相关。具体来说：①人均公园绿地面积增加和建成区绿化覆盖率提高表明，研究区的生态环境得到了改善和提高。这为区域生产生活、经济发展提供了良好的空间载体。②工业二氧化硫和工业烟粉尘的排放对促进区域经济发展具有制约作用。排放量增多导致生态环境变差，进一步阻碍区域经济发展。

4.2 省会城市群经济圈尺度

行列数据的比较分析可以更好地解释区域经济和生态环境之间的密切关系。在此基础上，研究以济南市为核心的泰安、淄博、莱芜、德州、聊城、滨州等周边城市组成的省会城市群经济圈，为下一步该区域经济与生态环境协调发展提供借鉴，进一步发挥省会城市群经济圈改革先行、转型升级、构建生态文明的作用。

通过计算省会城市群经济圈区域经济与生态环境的关联度，形成以下关联矩阵：

与R相比，Rshcsqjjq中最大的元素未发生改变，但较之R其表现出不同的特征。

(1)第1列至第5、9列数值(均值0.62，0.60 ，0.63，0.63，0.61，0.61 )略微变大，第6、7、8列数值(均值0.54 、0.61 、0.61 )略微变小。这显示了省会城市群经济圈的GDP、公共财政收入、社会消费品零售总额、第二产业增加值、第三产业增加值和邮电业务总量对生态环境发展产生的影响较之整个山东省的影响是加强的，但外商直接投资额、人均GDP、城镇居民人均可支配收入对生态环境发展的影响较之整个山东省是减弱的。究其原因，省会城市群经济圈内农业发展悠久、实力雄厚，工业种类齐全，商贸、物流、金融、信息等服务业发展速度较快，2018年济南市二、三产业占GDP比重高达96.53%，该区域的经济实力和潜力对生态环境的影响明显；但经济生活水平较之全省处于中等偏下水平，整体对生态环境的影响较弱。

(2)第1、3、5行数值(均值0.60 、0.64 、0.74)略微变大，第2、4、6、7行数值(均值0.59 、0.64、0.52、0.52)略微变小。由此可见，省会城市群经济圈的工业废水排放、工业烟粉尘排放和人均公园绿地面积对该区域经济的影响程度较之整个山东省更大，但工业二氧化硫排放、建成区绿化覆盖率、工业固体废物处置利用率、危险废物处置利用率对该区域经济的影响程度较之整个山东省更小。分析原因，省会城市群经济圈依靠“高耗能、高污染”产业发展区域经济较之全省比重大。因此，工业废水排放和工业烟粉尘排放对此区域生态环境影响更大；但省会城市群经济圈的新型和新兴产业发展、科技创新水平较之山东省整体水平发展不足，故科学治理污染物水平较低。

5 结论与建议

5.1 结论

(1)山东省城市区域经济与生态环境之间存在着较强关联，但密切程度不同。区域经济各因素对生态环境影响的关联度为0.64、0.62、0.62、0.61、0.61、0.60、0.60、0.59、0.55，由大到小依次是人均可支配收入、第二产业增加值、人均GDP、国内生产总值GDP、社会消费品零售总额、第三产业增加值、邮电业务总量、公共财政收入和外商直接投资额；生态环境各因素与区域经济发展的关联度为0.71、0.65、0.61、0.61、0.59、0.54、0.53，由大到小为人均公园绿地面积、建成区绿化覆盖率、工业SO2排放量、工业烟粉尘排放量、工业废水排放量、工业固体废物处置利用率和危险废物处置利用率。

(2)对于省会城市群经济圈，国内生产总值、公共财政收入、社会消费品零售总额、第二产业增加值、第三产业增加值和邮电业务总量对城市生态环境发展作用加强，但外商直接投资额、人均GDP和城镇居民人均可支配收入对生态环境发展作用减弱；省会城市群经济圈的工业废水排放量、工业烟粉尘排放量和人均公园绿地面积对该区域经济影响增强，但工业SO2排放量、建成区绿化覆盖率、工业固体废物处置利用率和危险废物处置利用率对该区域经济影响减弱。

5.2 建议

城市区域经济与生态环境协调发展主要体现在城市经济发展水平越高，生态环境建设的物质基础越强，可以更好地发挥生态环境的作用；反之，生态环境效益越好，就越能为城市区域经济的进一步发展提供更好的生产生活条件，促进该区域的经济发展，同时改善居民生活条件。

研究表明,山东省城市的区域经济和生态环境之间关联程度高，其关联程度高意味着两者的协调性良好。这有利于进行山东省生态文明建设下的进一步城市规划。山东省省会城市群经济圈的区域经济和生态环境发展虽然关联程度高，但表现出不同的特征，这与其自身的区位、政治、经济区位条件有关，应充分发挥省会城市群经济圈济南市的核心城市的带动作用，调整该区域的产业结构，用“新动能”代替“旧动能”，大力发展新型和新兴技术产业，加大科技创新技术引进；同时，加强生态文明和谐区的建设，大力取缔和整治污染企业，注重绿化美化环境，为人民提创造“青山绿水”生活环境，省会城市群经济圈良好发展将带动整个山东省的区域经济发展和生态环境建设。