城镇化与城市绿地生态环境耦合协调状况研究——以中国西部典型城市为例

陈 涛，王玉阁

（云南大学 建筑与规划学院，昆明 650000）

随着城镇化的推进，城市产生的问题逐渐增多，负面效用不断积累，危害城市环境，对城市生态建设提出了更高的要求。城镇化与城市绿地生态环境之间联系密切，应促进两者的协调发展。

城镇化主要表现为农业人口转为非农业人口、生产要素向城市汇集、城市人口增加、城市规模不断扩增、城市用地向郊区扩展及城市数量不断增加，新城市不断出现。城市绿地生态环境则是对城市绿地结构与生态服务功能的综合反映，量化分析城市绿地的结构与功能，构建城市绿地生态效益综合评价指标体系，可揭示绿地系统在整个城市生态系统中的作用与功能。

近年来国内外学者主要从作用途径、影响因素、提升方法等方面研究城市绿地生态环境。较早研究城市绿地生态环境影响因子的学者采取多因素分析法，并结合地理信息系统给出预测和评价——现有的评价尚不精准而且概念性不强。[1]之后有学者指出，在建立城市绿地生态环境指标体系时，应考虑综合性和多元性。李锋从生态学的角度建立扬州市城市生态环境服务指标体系，强调城市生态环境指标体系的构建不能只考虑绿地。[2]胡艳琳从森林的角度出发，构建城市森林绿地生态系统评价指标体系，并结合多边形综合分析法分层次地进行评价。[3]张利华创新性地从城市绿地生态系统自身运转功能视角出发，综合考虑系统内各因素的协同作用，建立指标体系。[4]

国外学者对城镇化和城市绿地生态环境相互作用关系的研究相对较早，2003年有国外学者通过研究论证了城市活动的最优规模，如果超出该规模，便会对城市生态环境造成严重影响。[5]针对城镇化与城市绿地生态环境协调发展的方式及特征问题，Register提出城市建设和城市环境保护的具体措施，为城镇化与城市绿地生态环境协调发展的研究奠定基础。[6]此后，国内学者对两者影响关系进行研究，并总结出相应理论。马磊提出城镇化与工业污染之间的关系呈倒U型，城镇化的推进促使工业企业聚集，规模经济会减少工业污染的单位负效用。[7]唐志强以张掖市为案例指出，在没有外力干预时，城镇化的发展会使生态绿地环境恶化，但随着环境保护政策的出台，城镇化与城市生态环境耦合协调值急剧上升。[8]方创琳认为城市生态脆弱性与城市规模有关，往往城市规模越大，城市生态脆弱性越小，城镇化的发展会影响城市环境，而城市环境的变化又反作用于城镇化的发展。[9]

一、城镇化与城市绿地生态环境评价指标体系构建

建立城镇化与城市绿地生态环境相互关系的评价指标体系，涉及具体要素较多，必须遵循科学性、综合性、客观性、可获取性等原则。

（一）城镇化综合评价体系构建

城镇化的发展，体现为城镇经济活动增加，城镇人口愈加聚集，社会资源更加丰富，城镇空间不断扩张。因此，根据PESS（人口城市镇化—经济城镇化—社会城镇化—空间城镇化）模型，从城镇化角度选取相关指标，主要包括人口城镇化、经济城镇化、社会城镇化与空间城镇化四个一级指标，用以体现地区城镇化水平。

依据肖攀、苏静和范东雨的研究，经过筛选和添加，结合中国西部城市的实际情况，设定城镇化二级指标。[10-11]其中经济城镇化包括GDP增长率、人均GDP、非农产业占总GDP比重等4个二级指标；人口城镇化包括人口自然增长率、城镇人口占总人口比重、城市人口密度以及二、三产业就业人员占总人口的比重等4个二级指标；空间城镇化包括城市建设用地面积占市区面积比重、人均城市道路面积和建成区域面积等3个二级指标；社会城镇化包括每万人拥有卫生机构床数、每万人拥有汽车数量、城镇失业率和城镇居民恩格尔系数等4个二级指标。

（二）城市绿地生态环境综合评价体系构建

由于城市快速发展所带来的负面效应的积累，城市生态系统服务功能逐渐降低，人们越来越重视城市生态环境质量。构建城市绿地生态效益综合评价指标体系，可揭示绿地系统在整个城市生态系统中的作用与功能。以社会—经济—自然复合生态系统为理论框架，[12]建立测度城市绿地生态环境的指标体系，从城市绿地生态结构和城市生态压力两个方面进行评价。经过筛选优化，并结合中国西部城市绿地生态环境特点拟定二级指标。[13-14]其中城市绿地生态结构主要包括森林覆盖率、人均公园绿地面积、绿化覆盖率等3个二级指标。城市生态压力主要包括万元GDP能耗变化率、单位GDP固体废弃物产生量、单位GDP工业废水排放量和单位GDP二氧化硫排放量等4个二级指标。

二、城镇化与城市绿地生态环境耦合关系实证研究

（一）研究区域、年份及数据

本文选取西部地区重庆及各省会城市作为案例城市，由于拉萨和西宁的部分指标数据缺失，故研究案例城市为重庆、成都、昆明、贵阳、西安、兰州、乌鲁木齐、银川、呼和浩特、南宁等10个城市。其典型性主要体现在三个方面：1）城市之间行政级别有一定梯度。重庆作为直辖市，是中国西部地区唯一一个省级城市，成都及西安为副省级城市，昆明、贵阳、兰州、乌鲁木齐、银川、呼和浩特和南宁为地级市。2）各城市间经济发展水平存在差异。成都、昆明和贵阳是西南地区三个具有代表性的省会城市，城市间的经济社会发展水平差异较大，成都居首，昆明其次，贵阳经济社会发展水平最低。西安、乌鲁木齐和兰州是西北地区经济发展相对较好的省会城市，西安的经济社会发展水平远高于乌鲁木齐和兰州。3）各城市间地理位置差异明显。其中，西南地区包括重庆、成都、昆明、贵阳和南宁，余下5个城市位于西北地区。

十八大以来我国更加强调生态文明建设的重要性，提出生态环境保护是功在当代、利在千秋的事业，更加重视城市生态环境的保护和建设。本文以“十二五”计划和“十三五”计划的起点和终点为时间节点，选取2010年、2015年及2018年为时间点，研究“十二五”至“十三五”期间城市城镇化与城市绿地生态协调发展情况。

本文基于各城市及其所属省份的《统计年鉴》和案例年份的《国民经济和社会发展统计公报》《环境质量公报》、政府工作年度报告等相关统计数据和资料，依据城镇化与城市绿地生态环境指标体系，对10个城市的相关数据进行查找和整理，得出原始数据。

（二）数据标准化

各项指标原始数据因单位不同，无法进行比较，必须对数据进行标准化处理。本文采用极值法对数据进行标准化处理。

（三）权重确定

权重的大小直接反映出该指标对整体评价内容的影响程度，指标权重设定是否合理直接决定评价结果是否准确。本文采用变异系数法计算指标权重。变异系数法计算公式为，Vn表示第n项指标的变异系数；σn表示第n项指标的标准差；表示第n项指标的平均值。某一指标的变异系数在全部指标变异系数和中占的比值为该指标的权重，公式为。通过对案例年份指标权重计算，取各年份指标权重平均值作为最终权重，城镇化与城市绿地生态环境指标体系各指标权重如表1：

表1 城镇化与城市绿地生态环境评价指标权重表

如表1所示，在城镇化指标体系中，城镇失业率与城镇居民恩格尔系数为负向指标，其余指标均为正项指标。其中GDP增长率、城市人口密度以及建成区域面积这3项指标在城镇化综合评价指标体系中位列前三位，权重分别为0.129、0.321、0.152。而非农产业占GDP比重、城镇人口占总人口比重和城镇居民人均可支配收入等3项指标对城镇化的综合评价影响较小，权重分别为0.003 2、0.021 1、0.021 4。对于经济城镇化、人口城镇化、空间城镇化和社会城镇化这4项一级指标来说，人口城镇化的权重最高，为0.423 3，社会城镇化权重最低，为0.120 3。一个城市的发展离不开居住其中的居民，这也印证了人口城镇化的重要性。

在城市绿地生态环境的综合评价指标体系中，单位GDP固体废弃物产生量、单位GDP工业废水排放量、单位GDP二氧化硫排放量、万元GDP能耗变化率等4项指标为负向指标。在权重数值比较中，单位GDP二氧化硫排放量和单位GDP固体废弃物产生量权重较大，绿化覆盖率和人均公园绿地两项指标权重较小。城市绿地生态结构和绿地生态压力两个一级指标权重较大，绿地生态压力权重为0.824 6，远大于城市绿地生态结构的0.175 4，说明城市内部产业发展产生的污染会严重影响城市生态环境。

（四）定量分析

1.城镇化与城市绿地生态环境综合评价计算

结合标准化后数据和权重，线性加权求和便可以得到各案例城市城镇化与城市绿地生态环境指标体系的综合评价值，计算公式为

其中F为综合评价值；Xnm为第m年第n项指标的标准化数值；Wn为第n项指标的权重。具体计算结果如表2、表3所示：

表2 2010年、2015年和2018年西部典型城市城镇化综合评价数值表

表3 2010年、2015年和2018年西部地区典型城市城市绿地生态环境综合评价数值表

2.城镇化与城市生态环境耦合度计算

耦合度是指双方作用的程度强弱，耦合度越大，两者关系越密切，耦合度越小，两者独立性越强。本文研究的是城镇化与城市绿地生态环境之间的协调发展关系，运用耦合模型进行实证分析，可以一定程度上量化两者的协调关系。对于两个研究变量的耦合度计算公式可以简化为

F1为城镇化综合评价值；F2为城市绿地生态环境综合评价值；C为耦合度值。C在0～1之间，C越趋近于1，两个系统之间的耦合状态越好，C越趋近于0，两个系统之间的耦合状态越差。

表4 2010年、2015年和2018年西部地区典型城市城镇化与城市绿地生态环境耦合度数值C表

3.城镇化与城市生态环境耦合协调度计算

耦合度是指两者相互作用的程度强弱，是不区分良性或劣性的，而耦合协调度是指相关指标相互作用中良性耦合程度的大小，体现了协调状况的好坏，可以表征各指标之间是在高水平上相互促进还是低水平上相互制约。耦合协调度计算公式为

其中F=αF1+βF2；D表示耦合协调度值；C为耦合度值；F1为城镇化综合评价值；F2为城市绿地生态环境综合评价值；F表示总体评价值。通常假设城镇化与城市绿地生态环境之间相互影响作用同等重要，故将α与β分别赋值为0.5。10个城市的城镇化与城市绿地生态环境耦合协调度数值如表5所示：

表5 2010年、2015年和2018年西部地区典型城市城镇化与城市绿地生态环境耦合协调度数值D表

（五）计算结果分析

1.城镇化水平与城市绿地生态环境评价结果分析

1）城镇化水平

重庆、兰州和呼和浩特的城镇化综合评价值逐年下降，但兰州评价值远高于其他9个城市，而重庆由2010年的第二名降至2018年的第六名，呼和浩特由2010年的第八名下降到2015年和2018年的最后一名，评价值稳定在0.15左右。10个城市中昆明、贵阳、乌鲁木齐和南宁的评价值逐年增加。而成都、西安和银川在2010年至2015年城镇化综合评价值都呈现下降态势，2015年至2018年，各城市城镇化综合评价值大幅增加，且数值大于2010年，均稳定在0.4左右。

兰州城镇化综合评价值远高于其他城市的主要原因在于其人口密度远高于其他城市，是其他城市的10倍左右。作为黄河上游最大的工业城市，因地形所限，带来城镇人口高度集聚，兰州高人口密度对其经济的发展是一把双刃剑。

重庆在GDP增长率、城市人口密度等7个指标上排名靠后，致综合评价值不高，主要因为其人口基数大，农村人口占比较高；地区经济发展不均衡，重庆东部地区部分发展较慢的地区拉低了重庆市总体发展水平。成都、昆明、贵阳、乌鲁木齐和南宁，这5个城市的城镇化综合评价值均在一定程度上增长，说明城市政府实施的系列发展政策极大促进了城市的发展。

呼和浩特由于地理和历史原因，城市经济发展较慢，基础设施不完善，常住人口较少，导致城市经济活动不景气，延缓了城市的发展。

2）城市绿地生态环境水平

西安的城市绿地生态环境综合评价值一直保持在0.9左右，水平较高。西安作为全国宜居城市，生态环境优良，同时也进一步加强了生态环境保护、城市污染治理等各项工作。重庆2010年城市绿地生态环境综合评价值最低，经过近8年的发展，跃升至第二位，维持在0.8左右。成都、昆明、乌鲁木齐和南宁4个城市的生态环境评价值近几年较为稳定，维持在0.7左右。8年间，以上6个城市生态环境综合评价值的变化，体现了各市对生态环境保护的逐渐重视。

银川和呼和浩特的城市绿地生态综合评价值逐年下降，8年间下降0.2左右。贵阳的城市绿地生态综合评价值呈现了先下降而后上升的趋势，2015年综合评价值由2010年的0.708 5跌至0.317 7，下降幅度较大，2018年又上升至0.552 7，但仍低于2010年的水平。在研究期内，兰州生态环境评价值出现下降，说明其城市生态环境改善不明显，甚至出现生态环境恶化的现象。从具体指标分析，在权重较大的几项指标中，即单位生产总值的废弃物排放量指标表现均较差，直接导致了兰州城市绿地生态环境综合评价值较低，反映出兰州作为重要的工业城市，污染较为严重。兰化、兰炼等大企业的日排污量巨大，再加之兰州位于盆地，两山夹一沟，空气不易流通，致使其生态环境水平较差。2015年，贵阳市的城市绿地生态环境综合评价值大幅下降，从具体指标看，单位GDP产生的三废最多，生态环境压力较大。昆明市在7个二级指标中均表现十分优异，波动幅度较小，说明昆明市在生态环境保护、绿色发展等方面不断进步。

2.耦合度评价结果分析

现有文献对两个变量间耦合类型划分较为一致，[15-17]以现有研究成果结合上述案例城市城镇化与城市绿地生态环境之间的耦合度计算结果，根据C值取值区间将耦合类型分为5种，C=0，无关状态；0＜C≤0.3，低水平耦合阶段；0.3＜C≤0.5，拮抗阶段；0.5＜C≤0.8，磨合阶段；0.8＜C≤1，高水平耦合阶段。

根据计算结果，2015年贵阳的耦合度值最高，接近于1，说明贵阳的城镇化与城市绿地生态环境耦合程度较强，基本达到优质的良性共振耦合状态。乌鲁木齐由2010年的磨合阶段优化至2015年和2018年的高水平耦合阶段。呼和浩特的耦合度值总体水平最低，处于磨合阶段，其余城市在调查的3个年份的耦合度值均高于0.8，其中成都、昆明、兰州耦合度值较稳定。西安和银川两个城市的耦合度值相对较低。

3.耦合协调度分析

为了更具体地计算中国西部城市城镇化与城市绿地生态环境之间的协调发展关系，依据已有研究，将二者的协调发展类型细分为3大特征7个等级，[18]如表6所示：

表6 城镇化与城市绿地生态环境耦合协调度状态表

由表6可见10个城市的耦合协调发展类型，案例年份的城镇化与城市绿地生态环境耦合协调值在0.387 0～0.566 9之间。10个城市主要属于中度失调衰退、轻度失调衰退和勉强协调发展3种类型。但中度失调衰退仅出现3次，且耦合协调值接近0.4。综合来看，10个城市在3个年份中主要在轻度失调衰退与勉强协调发展两种类型之间变化。2018年，兰州由2010年、2015年的勉强协调降至中度失调衰退，其中的原因主要是工业三废排放相对较多，城市生态压力较大，城市绿地生态环境综合评价值下降。

通过对比表5及表6，可以更加直观地判断各市的耦合协调类型，对比表格数据可以看出，绝大多数的城市在绝大多数时间里属于城镇化滞后状态，尽管这些城市拥有良好的生态环境，但是城镇化建设仍然存在许多弊端，因此城镇化综合水平得分相对较低，表现为城镇化滞后型的轻度失调衰退特征。

重庆在调查的3个年份中一直处在轻度失调衰退和勉强协调发展中，由2010年的城镇化与城市绿地生态环境同步协调发展类型转变为城镇化滞后，说明2010—2015年重庆的城市生态环境优化快于城镇化的发展。重庆城镇化发展与城市生态环境发展不协调的原因在于城镇化水平低于城市绿地生态环境发展水平，城镇化系统中，人均GDP、非农产业占GDP比重、城镇人口占比以及每万人拥有汽车数量等指标排名靠后，由于重庆人口规模大，农村人口众多，人口转移困难以及渝东北、渝东南等地区发展极为缓慢等原因导致其城镇化发展速度缓慢，而其森林覆盖率等绿色环保指标一直保持在较高水平。

成都在调查的3个年份中变化幅度较大，耦合协调度值出现先下降后上升的趋势。2018年成都市虽然处于勉强发展状态，但城镇化滞后于城市绿地生态环境发展。成都市在绿化覆盖率以及工业三废排放量等指标上表现良好，但受制于区位条件，工业基础薄弱，经济持续发展的动力不足，导致城镇化发展较慢。根据发展趋势预测，今后一段时间内，成都市还将处于勉强协调发展类型。

昆明和南宁一直属于轻度失调衰退—城镇化滞后类型，耦合协调度值略有上升，说明其城镇化与城市绿地生态环境逐渐协调发展，但城镇化建设的速度慢于城市绿地生态建设速度。以深化滇池保护治理为代表的一系列政策充分展示出当地政府对城市生态环境治理的决心。

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贵阳2010年和2018年均属轻度失调衰退—城镇化滞后类型，2015年为中度失调衰退—城镇化与城市绿地生态环境同步，说明2015年贵阳市城市绿地生态环境较差，具体体现为城市工业三废排放量激增，城市生态环境压力增大，导致城市生态环境评价值下降。贵阳市一直处于失调衰退的状态，表明城镇化与城市绿地生态环境难以协调，城镇化总体滞后于城市绿地生态环境状况。

2010年至2018年间，西安基本稳定在勉强协调发展状态，城镇化与城市绿地生态基本相互协调发展，但同样出现城镇化滞后的问题。西安的城市生态环境综合评价值一直领先于其他城市，森林覆盖率、建成区域绿化率、单位GDP排污等指标得分均远高于其他城市。虽然近几年西安市的城镇化水平不断提升，但距离与城市生态环境相适应的城镇化水平还有一定差距。

兰州在几年间耦合协调发展类型不断变化，从勉强协调发展降至中度失调衰退，城镇化与城市绿地生态环境发展愈发不协调。兰州市城镇化与城市绿地生态环境在未来几年的耦合协调类型可能在轻度失调衰退和中度失调衰退间徘徊，其中兰州市的城市生态绿地评价值不断下降，说明城市绿地生态环境逐渐恶化，为防止其城镇化与城市绿地生态环境向严重失调衰退发展，需采取措施予以保护。

乌鲁木齐在研究年份中耦合协调值不断增加，由轻度失调衰退升至勉强协调发展，但一直处于城镇化落后状态。由于地理区位原因，乌鲁木齐的经济基础较弱，产业结构单一，难以带动城市快速发展。如要维持乌鲁木齐的城镇化与城市绿地生态环境之间的勉强协调发展关系，需要城市政府采取措施优化城市经济环境。

银川与呼和浩特的变化情况相似，两市3个年份中都处于城镇化滞后的状况，协调发展情况也有不同程度的下滑，银川市由勉强协调发展下降为轻度失调衰退，呼和浩特由轻度失调衰退下降为中度失调衰退，相较于城市绿地生态环境而言，城镇化问题更多地影响着城市发展。

4.西北地区城市与西南地区城市实证结果对比分析

从案例城市实证结果看，西南地区城市的城镇化综合评价值略低于西北地区城市，但绿地生态环境的综合评价值略高于西北地区城市。从城镇化与城市绿地生态环境协调发展情况看，西南地区城市也优于西北地区城市。

西南地区多为山地，地势起伏大，很大程度上制约了城市交通和经济产业的发展，从而客观上影响了城镇化的推进。而西北地区地势则相对平坦，便于城市交通等基础设施建设。

西南地区动植物资源较丰富，森林覆盖率高，但由于地形、气候和人为因素的影响，生态脆弱。西北地区部分区域荒漠化严重，不适宜森林和灌木生长，只适宜草类植物品种。这些因素均导致两个区域生态环境差异性较大。

三、研究结论及对策

（一）研究结论

本研究表明，10个案例城市的城镇化与城市绿地生态环境之间的耦合状况存在一定差异，但总体差异不大。具体表现为：

大多数城市的城镇化发展与城市绿地生态环境较为协调，耦合协调值总体略有提升，耦合协调类型不断优化。

除兰州市外的其他9个城市，大部分年份都处于城镇化发展滞后于城市绿地生态环境的状态。一方面说明大多数城市政府对生态环境保护更加重视，居民生态保护意识不断提高，生态环境不断优化；另一方面说明大多数城市的城镇化发展滞后，城市生态环境尚能容纳转移人口，城镇化水平还具有较大提升空间。

在10个案例城市中，兰州是城镇化发展与城市绿地生态环境协调度下滑最严重的城市，2018年呈现中度失调状态，也呈现城市绿地生态环境滞后的状况。兰州市自然地理条件较差，绿地数量较少，水土流失严重，自然地理位置导致城市污染气体难以消散，加之人口密度较大，城市中污染排放量较大的企业较多，致使城市环境恶劣。

绝大部分案例城市在3个年份的耦合度值均介于0.8～1.0之间，达到高水平耦合阶段。其中，贵阳市最近两个案例年度的耦合度值最高，分别为0.999 97和0.965 70，接近于1，说明贵阳市的耦合水平基本达到优质的良性共振耦合状态。

（二）对策建议

十八大以来，我国进一步强调城市生态环境对城市发展的重要性，“绿水青山就是金山银山”的发展理念深入人心，经过多年的治理，我国大部分城市环境质量大幅提升。因此，下文针对10个案例城市提出协调发展的政策建议，同时为其他城市加强城镇化与城市生态环境协调发展提供参考借鉴。

处于中度失调衰退的城市——兰州、呼和浩特。兰州的城市绿地生态环境滞后于城镇化，城市人口超出了城市绿地生态环境承载力，经济增长依赖于资源的高消耗，传统重工业企业贡献较大，为改善城市绿地生态环境，兰州一方面应优化城镇化，转变城市发展理念，优化城市发展方式，推动新型城镇化发展；另一方面应加强循环经济，加快生态治理速度，加快新区建设，将部分政府职能迁出，保证市内人口数量处在健康合理范围内。坚决杜绝用牺牲城市生态绿地环境的办法促进城镇化水平提高，通过城市中产生污染较大的企业外迁等措施减少城市污染排放，改善城市水土保持工程，建设城市防护林，退耕还林，通过实施生态环境建设工程改善城市生态环境。[19]呼和浩特属于城镇化滞后于城市绿地生态环境状况，城市内各区经济发展不均衡，基础设施建设不完善、城市公共交通设施不完备，严重影响城镇化的发展。城市政府应采取措施加强基础设施建设，发展绿色交通工具、用天然气代替煤和汽油，促进各区之间协同发展。

处于轻度失调发展的城市有昆明、贵阳、银川和南宁，其城镇化发展滞后，但是这些城市的生态环境较好，可以容纳更多城市人口，承载更多城市经济行为。城市政府应加大对基础设施建设投入，尤其是城市交通运输设施建设；推进服务业的发展，增强旅游行业带动力，因地制宜地发展各市的特色经济；推动城市走绿色发展的城镇化之路，加强城市绿地生态环境保护意识，坚持城市生态环境治理，保证城镇化与城市绿地生态环境协调发展。

处于勉强协调发展的城市有重庆、成都、西安和乌鲁木齐，城镇化与城市绿地生态环境协调发展势头良好。4市应根据本市实际情况，整合科技资源，推进产业升级，优先发展高新产业和现代服务业，减少城市污染物的排放；提升城市聚集功能，加快城市产业向多元化发展；通过建设以工商业、高新产业、服务业为主体的发展模式，减少城市绿地生态环境污染的同时提升城市的核心竞争力。