滇中城市群城镇化与资源环境承载力耦合协调研究

李 琛, 吴映梅, 高彬嫔

(云南师范大学 地理学部, 昆明 650500)

21世纪以来，中国城镇化进入城市群和都市圈时代，城镇化水平不断提升，城市群格局基本形成。2019年中国城镇化水平首次超过60%，高于世界平均水平，在改革和创新中走出了一条区域经济发展和产业布局紧密衔接的新型城镇化道路[1]。城市群作为国家新型城镇化的空间主体，在我国社会生产力空间布局中承担着增长极和战略支撑点的重要作用，但快速发展过程中造成的生态环境破坏、空间拓展无序等问题，对资源环境承载力造成了极大的挑战[2-3]。因此，揭示遵循自然规律的资源环境演变过程和遵循人文规律的城镇化发展过程的耦合机理，提出与资源环境承载力相协调的城市群可持续发展的整体优化方案，对实现新型城镇化建设和打造集约高效、健康可持续发展的城市群具有重要意义[4]。

在研究城镇化与资源环境协调关系问题上，学者们逐渐从城镇化与单一环境要素的关系探讨向综合环境要素与城镇化的关系研究转变，由静态机理分析转向时间序列的动态特征分析。1995年学者Grossman等[5]基于研究人均收入与环境指标的关系提出了城镇化与生态环境的环境库兹涅次假设(EKC)，即二者的发展关系呈倒“U”字型；Onafowora等[6]则利用ARDL边界测试方法对环境库兹涅次假设在巴西、中国、日本等国家进行实证分析，以此探索城镇发展与生态环境的关系；Rasoolimanesh等[7]梳理了城镇化协调发展的概念并提出发展中城镇的协调发展策略；Almeida等[8]则在驱动力—压力—状况—暴露—效应—干预的框架下(DPSEA)综合选取指标分析经济增长对环境的影响。国内对城镇化与资源环境的耦合协调研究主要集中于城镇化与资源环境耦合理论的构建[9]、相互作用机制[10]以及耦合协调发展的空间演变等[11]方面；并利用双曲线模型[12]、灰色关联模型[13]、耦合协调度模型[14]、脱钩分析模型[15]、结合MCR与电路理论方法[16]对生态环境建设与城镇化发展的发展规律、空间布局等进行研究。但总体上看，已有的研究存在两点不足，一是以国内城市群尺度的相关研究较少，且研究成果多集中于东部、中部等发展较好的城市群，对欠发达地区或者发展相对滞后的城市群的研究较少，亟需对边疆、高原山地地区城市群城镇化与资源环境耦合协调问题开展研究。二是鲜有对耦合协调度与城镇化、资源环境承载力三者之间空间相关性的研究，三者间的空间相关性是探索城市群城镇化与资源环境承载力协调发展的重要方面。中国现有的19个城市群中城镇化发展水平都存在较大差异，资源环境条件和所面临的发展问题更是复杂多样，导致二者出现不同的耦合协调特征，因此更加需要对每一个城市群结合自身特点进行研究[17]。

滇中城市群位于“一带一路”和长江经济带的交汇区域，是全国“两横三纵”城镇化战略格局的重要组成部分，是西部大开发的重点区域，也是云南省生态文明建设排头兵、面向南亚东南亚辐射中心的核心区，在国家开发开放格局中具有重要的战略地位。2009年云南省政府编制《云南省滇中城市经济圈区域协调发展规划(2009—2020年)》和2020年8月云南省政府印发《滇中城市群发展规划》中明确提出“构建适应资源环境承载能力的空间格局，发挥区位优势，构建改革开放新格局，开启边疆繁荣稳定新征程，建设面向南亚东南亚开放的门户城市群”。目前，滇中城市群处于城镇化快速发展阶段，是云南省新型城镇化的主体形态和现代化建设的重要载体，然而快速城镇化对区域资源环境承载力带来巨大压力，城镇化与资源环境协调发展的问题也越来越突出。本文以滇中城市群为例，研究2000—2018年城镇化与资源环境承载力及其耦合协调关系的时空演变特征，揭示城镇化与资源环境承载力协调发展的内在规律，以期对滇中城市群城镇化高质量发展提供思路，为其他同类城市群城镇化与资源环境协调发展提供借鉴，推动城市群可持续发展和区域经济高质量发展，对于丰富城市群城镇化与资源环境承载力研究具有一定的理论与实践意义。

1 研究区概况

滇中城市群位于我国西南部(22°59′34′′—27°3′19′′N, 100°43′7′′—104°49′40′′E)，是全国19个城市群中集边疆、民族、高原山区于一体的特色城市群。根据2020年云南省人民政府印发的《滇中城市群发展规划》，范围包括昆明市、曲靖市、玉溪市、楚雄州全境及红河州北部7个县区(蒙自市、个旧市、建水县、开远市、弥勒市、泸西县、石屏县)，共49个县市区。国土面积11.14万km2，2018年末常住人口2 127万人，地区生产总值1.02×104亿元，一二三产业分别占全省的28.3%，44.1%，61.6%，是云南省新型城镇化发展的核心区域。

2 数据来源与研究方法

2.1 数据来源

本文社会经济数据及年降水量来源于2000—2018年《云南省统计年鉴》、《中国县域统计年鉴》及《中国城市统计年鉴》，土地利用数据主要来源于Globeland 30全球地表覆被数据库(http:∥www.globallandcover.com)，植被指数、净第一生产力来源于中国科学院资源环境科学数据中心(http:∥www.resdc.cn)，DEM数据来源于地理空间数据云(http:∥www.gscloud.cn)，PM2.5数据来源于达尔豪斯大学大气成分分析组(http:∥fizz.phys.dal.ca/～atmos/martin/?page_id=140#V4.CH.03)，部分数据参考《滇中城市群规划》及各州县《国民经济和社会发展统计公告》。

2.2 指标体系构建及研究方法

2.2.1 指标体系 城镇化是人口、经济、社会、空间等各个方面的结构性的变化，特别是高质量的城镇化更是需要考虑多方面的因素。借鉴前人的研究结果[18-20]，结合地区实际情况，从人口、经济、社会、空间和资源、环境承载力6个方面构建滇中城市群城镇化及资源环境承载力指标体系(表1)。为便于数据分析，使不同的数据之间具有可比性和参考性，利用极差标准化法对所有变量数据进行处理，并利用客观赋权评价法——熵值法确定指标权重，计算城镇化综合指数和资源环境承载力综合指数计算公式如下[21]：

(1)

(2)

式中：UI为城镇化综合指数；RI为资源环境承载力指数,wi,ui分别为城镇化指标权重和标准化值；wj，uj分别为资源环境承载力指标权重和标准化值；n=49,为本文所研究的49个县市区。

表1 滇中城市群城镇化及资源环境承载力评价指标体系

2.2.2 研究方法

(1) 耦合协调度模型。耦合是在物理学中常用来描述各系统相互影响的程度，再利用耦合协调度模型，定量测度滇中城市群城镇化与资源环境承载力的协调程度，公式如下[22]：

(3)

(4)

式中:C为滇中城市群城镇化与资源环境承载力的耦合度；D为耦合协调度;T为城镇化与资源环境承载力的综合协调指数;α，β分别为城镇化和资源环境承载力的贡献程度,考虑到二者贡献度不分彼此,此处取α=β=0.5。将耦合协调度值划分为6个协调类型(表2)。

表2 城镇化与资源环境承载力耦合协调度分类标准

(2) 空间自相关模型。空间自相关是对空间单元属性值聚集程度的一种度量，目的是在空间上测度某区域属性值是否与其邻近区域存在相关性，包括全局空间自相关与局部空间自相关。本文利用GeoDa软件以49个县市区为分析空间单元，采用全局空间自相关模型(公式5)描述城镇化与资源环境承载力耦合协调度的整体分布状况，判断耦合协调度在空间上是否存在集聚性[23]；运用局域Getis-OrdG*指数法(公式6—7)描述城镇化与资源环境承载力耦合协调度高值聚集及低值聚集的空间集聚特征，运用双变量空间自相关(公式8)，分析耦合协调度、城镇化与资源环境承载力之间的空间相关性程度[24]。

(5)

(6)

(7)

(8)

3 结果与分析

3.1 城镇化与资源环境承载力时空演变分析

根据滇中城市群城镇化与资源环境承载力评价指标体系及公式(1)—(2)，通过ArcGIS 10.8制作滇中城市群2000年、2010年和2018年49个县市区城镇化综合指数和资源环境承载力综合指数分布图(图1—2)。整体来看，滇中城市群2000年、2010年、2018年城镇化指数均值分别为0.149，0.197，0.359，整体呈现上升趋势。分阶段看，2000年滇中城市群城镇化综合指数偏低，18个县市区的城镇化综合指数处于0～0.1，21个县市区的城镇化综合指数处于0.1～0.2，在空间上形成了以昆明市老城区(五华区、西山区、官渡区和盘龙区)为中心的单核发展格局。2010年滇中城市群城镇化水平得到一定的发展，但总体发展缓慢；33个县市区城镇化综合指数处于0.1～0.2，15个县市区城镇化综合指数大于0.2，大部分区域的城镇化指数仍处于较低水平，在空间上逐渐形成了以昆明市老城区为中心，各州市市辖区为次中心的发展格局；2018年滇中城市群城镇化水平迅速发展，与2010年相比均有大幅增长。无县市区城镇化综合指数低于0.2，22个县市区的城镇化综合指数处于0.2～0.3，12个县市区城镇化综合指数高于0.4，各县区均得到了迅速的发展，大部分区域的城镇化综合指数发展为中高水平。在空间上形成了以“一主四副”的发展格局，构建成昆明主中心和曲靖、玉溪、楚雄、蒙自4个副中心，总体形成“中心引领、协同支撑”的空间格局。滇中城市群城镇化水平的迅速发展，一方面是由于2011年云南省人民政府正式批复同意《滇中城市群规划(2009—2030年)》，城市之间经济联系进一步得到加强，促使各城市协同发展；另一方面，随着2013年国家“一带一路”实施，滇中城市群面向南亚、东南亚开放的区位优势进一步凸显，迎来了快速发展的战略机遇期。

图1 滇中城市群城镇化时空格局演变

图2 滇中城市群资源环境承载力时空格局演变

滇中城市群2000年、2010年、2018年资源环境承载力指数均值分别为0.406，0.402，0.442，整体呈现先下降后上升的“U”型发展，这与大多数学者研究结果一致[25-26]。由图2可知，滇中城市群资源环境承载力空间分布的内部差异巨大，呈现出以“宣威市—新平县”东北—西南走向为分界的明显差异(以下简称宣新线)。在宣新线以南，资源环境承载力普遍较高，主要包括昆明市东南部、玉溪市大部分地区、曲靖市大部份地区以及红河州9个县市区；宣新线以北的区域资源环境承载力相对较低，主要包括昆明市中部和西部、楚雄州大部分地区，其中昆明市中部的老城区及其周围县区承载力明显低于其他区域；这是由于宣新线以南的地区海拔相对较低，坡度较缓，气候条件较好，形成良好生态环境，加之南盘江、红河以及滇池、抚仙湖、杞麓湖、异龙湖、星云湖、阳宗海等众多河流及高原湖泊分布，而海拔、坡度、水资源、森林覆被等都是影响资源环境承载力的重要自然地理要素，丰富的自然资源和优越的生态环境条件使宣新线以南的资源环境承载力与宣新线以北相比明显较高。

3.2 城镇化与资源环境承载力耦合协调时空演变分析

3.2.1 耦合协调度的空间格局演变 为进一步研究滇中城市群城镇化与资源环境耦合协调度水平随时间发展态势及空间演变特征，利用耦合协调度模型计算2000年、2010年、2018年滇中城市群城镇化与资源环境承载力耦合协调度，按照标准进行耦合协调类型分类后，借助 ArcGIS软件将其进行空间可视化，得出二者的耦合协调度空间分布图(图3)。

从耦合协调水平发展特征看，2000年、2010年、2018年滇中城市群城镇化与资源环境承载力的耦合协调度分别为0.482，0.519，0.621，城镇化与资源环境的耦合协调关系类型逐渐由失调衰退型改善为协调发展型。从耦合协调的空间分布来看，2000年，滇中城市群耦合协类型主要为濒临失调衰退型，共33个县市区，占滇中城市群的67%，主要分布于宣新线北部的楚雄、玉溪、曲靖和部分昆明县区；其次为勉强发展协调型，共15个县市区，主要分布于昆明市老城区及红河州大部分区域；中度失调衰退型县区有1个，为东川区；此时东川区因矿产资源枯竭、经济发展停滞而导致城市降级，城镇化与资源环境承载力明显失调。2010年，各县市区的城镇化与资源环境承载力耦合协调度都不同程度地得到了提高，大部分县市区都进入了协调发展型；其中新增2个中度协调发展型的县市区，分别为官渡区和麒麟区;勉强协调发展型的县市区数量最多，达到29个，占比59%；楚雄市和昆明市北部区域尽管耦合协调水平有一定上升，但仍保持濒临失调衰退型。2018年，滇中城市群城镇化与资源环境承载力的耦合协调度得到了迅速提高，所有县市区均进入了协调发展型，昆明市西山区、官渡区及曲靖市耦合协调度依然保持在首位，属于高度协调型；29个县市区迅速进入中度协调发展型；随着生态文明建设的推进，各区在城镇化发展的同时更注重与资源环境承载力的协调发展，积极进行区域生态环境修复治理，产业转型和发展绿色经济，使滇中城市群各县区耦合协调水平整体向好。

图3 滇中城市群耦合协调类型时空格局演变

从空间演变格局看，滇中城市群城镇化与资源环境承载力耦合协调度在空间上呈现“西北低、东南高”的分布格局，与“宣新线”所划分的资源环境承载力空间分布格局相符，具有明显的地域特征。随着新型城镇化的推进，滇中城市群城镇化与资源环境承载力耦合协调空间结构正逐渐优化，各县市区协调状态显著提升。2000—2018年，昆明市老城区始终处于耦合协调类别中较高的类型，其周围县市区以及各州市的市辖区耦合协调水平在昆明市老城区发展的带动下也得到了进一步的发展，整体耦合协调结构都在不断优化。

3.2.2 耦合协调度的空间分布模式 运用Geoda软件对2000年、2010年、2018年的滇中城市群耦合协调度进行空间自相关分析和高/低聚类模型分析，通过Moran′sI判断耦合协调度空间分布的集散程度(表3)，通过局域Getis-OrdG*指数法，在p≤0.05时确定高值聚集区和低值聚集区，具体识别出耦合协调度的空间分布格局(图4)。

表3 滇中城市群城镇化与资源环境承载力耦合协调度Moran′s I

图4 滇中城市群耦合协调度高低值聚类分布

从各年份的Moran′sI来看，滇中城市群耦合协调度的Moran′sI均大于0.42，并通过1%显著性检验，表明滇中城市群耦合协调度整体上呈显著正相关，在空间上表现为聚集分布，且相互存在影响。从Moran′sI变化来看，滇中城市群城镇化与资源环境承载力的耦合协调度的Moran′sI在不断的下降，表明空间自相关程度有所减弱，空间趋同性逐渐降低，城市群社会经济发展过程影响着耦合协调度的空间格局，并导致其空间分布由集聚向均匀过渡，使城市群耦合协调水平整体向区域协调发展，空间格局得到一定的优化。

从高低值聚类分布图来看，滇中城市群耦合协调度的空间分布呈现明显的空间异质性，存在两个高值聚集区和一个低值聚集区。其中，高值聚集区主要分布在滇中城市群中部和东南部，包括昆明市老城区、嵩明县和晋宁区、个旧市、开远市和蒙自市。低值聚集区主要分布在滇中城市群西北部的姚安县、牟定县、禄劝县、大姚县、永仁县、元谋县和东川区等县区。从高低值聚类空间演变来看，滇中城市群耦合协调度高低值聚集区空间分布稳定，各年变化较小，武定县的耦合协调度由2000年的不显著变为2018年的低值聚集区，个旧市的耦合协调度由2000年的不显著区逐渐变化为高值聚集区，嵩明县和官渡区的耦合协调度由2000年的高值集聚区变化为不显著区，其余县市区未发生改变。

3.2.3 耦合协调度的空间相关性 为更清楚地了解滇中城市群各县市区城镇化与资源环境承载力耦合协调度与其城镇化水平和资源环境承载力的空间相关情况，利用Geoda软件计算2000年、2010年、2018年耦合协调度与城镇化、资源环境承载力的双变量Moran′sI，利用双变量Moran′sI判断两者的空间相关程度(表4)。耦合协调度的提高需要城镇化与资源环境承载力的相互协调发展，利用城镇化与资源环境承载力双变量局部空间自相关，识别出其空间相关关系(图5)。

表4 耦合协调度、城镇化及资源环境承载力双变量Moran′s I

图5 城镇化与资源环境承载力双变量局部空间自相关

从耦合协调度与城镇化、资源环境承载力的双变量空间自相关来看，2000—2018年耦合协调度-城镇化双变量Moran′sI持续下降，从2000年的0.345下降至2018年的0.310；2000—2018年耦合协调度-资源环境承载力双变量Moran′sI也呈下降趋势，由2000年的0.170下降至2018年的0.102。表明耦合协调度与城镇化和资源环境承载力的空间相关程度在不断降低，但是耦合协调度-资源环境承载力的空间相关程度始终低于耦合协调度-城镇化的空间相关程度，并随着时间的变化，两者的差距逐渐拉大，反映出资源环境承载力与耦合协调度间的空间依赖性较差，因此更需要重视资源环境承载力的提高；在耦合协调度与城镇化、资源环境承载力的空间相关程度中，耦合协调度-城镇化的空间相关程度一直处于主导地位。

从城镇化与资源环境承载力的双变量空间自相关来看，2000—2018年城镇化-资源环境承载力双变量Moran′sI小于0，说明城镇化与资源环境承载力之间存在空间负相关关系，且二者的空间负相关性不断增强，由2000年的-0.069下降为2018年的-0.211，表明城镇化水平相对较高的区域，资源环境承载力明显较低，滇中城市群快速城镇化不断消耗区域资源环境承载力，导致城镇化与资源环境承载力的空间差异增大，二者存在明显空间异质性。滇中城市群的协调发展需要城镇化与资源环境承载力的不断提高，通过城镇化与资源环境承载力双变量局部空间自相关识别出差异显著的区域(图6)。城镇化与资源环境承载力双变量局部空间自相关分为4种关系，分别为高城镇化-高承载力型、高城镇化-低承载力型、低城镇化-高承载力型和低城镇化-低承载力型。其中，高城镇化-高承载力型区域较为稳定，主要分布在个旧市、开远市和弥勒市，个旧市和开远市是云南省著名的工业基地，也是滇南中心城市群的最主要组成部分，是衔接滇中城市群的云南省次区域城市群，城镇化与资源环境承载力均处于优势地位；弥勒市作为以生态为核心的发展理念打造全国一流特色小镇，使其城镇化与资源环境承载力得到进一步的协调发展。高城镇化-低承载力地区为昆明市西山区、五华区、盘龙区、官渡区和东川区，其中会泽县2010年后转变为低城镇化-低承载力地区；造成这样分布的原因为该区域是滇中城市群的核心区域，城镇化及城市经济发展较快，人口密度相对较大，城镇体系发达，对资源的占用与生态环境破坏现象更为严重，导致了区域资源环境承载力较低。低城镇化-低承载力型区域主要分布在滇中城市群北部的富民县、嵩明县、寻甸县、东川区、会泽县，其中东川区、禄劝县、寻甸县、会泽县在2019年前均为国家级贫困县，富民县、嵩明县也均为贫困县，经济水平落后于滇中城市群其他地区，在产业发展过程中技术发展较为缓慢，造成资源的利用率和环境治理能力较低，使城镇化水平和资源环境承载力的发展受到限制。低城镇化-高承载力型区域变化较为明显，主要分布于滇中城市群东南部，其中陆良县、师宗县、泸西县保持稳定，华宁县转为不显著区，元江县转入低城镇化-高承载力型区，石林县和建水县则波动变化，这是由于这些区域均为资源环境承载力较高的区域，通过开发优越资源环境，使得在各时期的城镇化水平发生明显变化，从而使低城镇化-高承载力型类型发生改变。

4 结论与建议

4.1 结 论

(1) 2000—2018年滇中城市群城镇化水平整体呈现上升趋势，城镇化指数均值由0.149升至0.359，在空间上由昆明市辖区的“单核心”发展逐渐转变为“一主四副”的发展格局。资源环境承载力水平整体呈现先下降后上升的“U”型发展，资源环境承载力指数各年均值分别为0.406，0.402，0.442，其空间分布的内部差异巨大，呈现出以“宣威市-新平县”(宣新线)东北-西南走向为分界的明显差异，宣新线以南区域，资源环境承载力较高；宣新线以北区域，资源环境承载力较低。

(2) 2000—2018年滇中城市群城镇化与资源环境承载力协调水平不断上升，耦合协调度均值由0.482上升至0.621；在空间上呈现“西北低、东南高”的格局，与“宣新线”所划分的资源环境承载力空间分布格局一致，具有明显的地域特征；且耦合协调度Moran′sI均大于0.42，表现出较强的空间集聚性与稳定性特征，形成两个高值聚集区和一个低值聚集区，高值聚集区主要分布在滇中城市群中部的昆明市老城区、嵩明县和晋宁区和滇中城市群东南部的个旧市、开远市和蒙自市。低值聚集区主要分布在滇中城市群西北部的姚安县、牟定县、禄劝县、大姚县、永仁县、元谋县和东川区。

(3) 2000—2018年滇中城市群耦合协调度与城镇化水平、资源环境承载力的空间相关程度均较强，但呈现下降的趋势，其中，城镇化在耦合协调发展中占主导作用。城镇化与资源环境承载力存在空间负相关关系，二者双变量Moran′sI由-0.069降为-0.211，表明城镇化与资源环境承载力的空间差异增大；通过有针对性的提高在空间相关关系中较弱的一方，进而实现滇中城市群城镇化与资源环境承载力耦合协调的发展。

4.2 建 议

整体而言，尽管滇中城市群城镇化水平和耦合协调度在不断提高，但依旧存在高耦合协调度和低耦合协调度空间上的明显分异、城镇化与资源环境承载力空间相关性为负、分布差异较大、城镇化与资源环境承载力不匹配等区域发展中的突出矛盾，某种程度上反映了我国西部山地、边疆等城市发展过程中的“共性问题”。结合研究区城镇化与资源环境承载力耦合协调时空演变特征，坚持生态优先、绿色发展，针对滇中城市群耦合协调关系改善提出以下3点建议：

(1) 针对城镇化与资源环境承载力相匹配区域，一方面，高城镇化-高承载力型区域要继续维护生态环境良好态势，有效改善资源利用方式，依托其城镇化与资源环境承载水平均较高的优势，积极打造云南省绿色高质量发展的“三张牌”即“绿色能源”“绿色食品”“健康生活目的地”。另一方面低城镇化-低承载力型区域应以保护和修复生态环境、保持水土和维护生物多样性为首要任务，限制城镇开发活动，科学合理利用资源，不断提升各产业资源配置效率，避免低效的城镇经济活动造成资源环境承载力的下降。

(2) 针对城镇化与资源环境承载力不匹配区域，一方面，高城镇化-低承载力型区域在快速城镇化进程中忽视了对资源环境承载力的负面作用，应积极改变粗放型的城镇化发展模式，将生态优先理念全面融入城镇化发展，开展生态系统综合整治和自然修复工作，通过高新产业、生物医药和大健康、新材料、数字经济等产业促进城镇化与资源环境承载力的协调发展。另一方面，低城镇化-高承载力型区域应保证资源环境承载力不受破坏的基础上，依托良好的自然生态环境及资源，积极承接国际国内产业转移，开发多元特色产业，提高城镇化水平，缩小各县区间的差距。

(3) 针对城镇化-承载力空间相关关系不显著的区域，明确城镇化在耦合协调发展中的主导作用，在协调好资源环境承载力的情况下有效提升城市群城镇化水平，以“一主四副”的城镇化格局为基础，增强城市群中心及副中心的集聚及辐射带动作用，发挥滇中城市群民族、边疆、高原山地和旅游资源丰富的优势，发挥不同县区的特色产业优势，实现互利互补的发展格局，从而高效推进滇中城市群的可持续发展。

本文基于滇中城市群多个历史时段数据对城镇化和资源环境承载力的耦合协调空间演变特征进行分析，同时对三者之间的空间相关性进行探讨，分析了三者空间演变中存在的差异特征，试图揭示滇中城市群发展过程中存在的问题，但限于历史获取资料的不足，未能对耦合协调的影响因素进行探讨，这将是未来研究的方向。