漢江生態(tài)經(jīng)濟帶城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)發(fā)展時空格局

方永恒,劉佳敏

(西安建筑科技大學(xué) 公共管理學(xué)院，陜西 西安 710055)

城鎮(zhèn)化系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)作為人地關(guān)系中的關(guān)鍵子系統(tǒng)，彼此之間的發(fā)展存在高度的關(guān)聯(lián)作用.2018年11月，國務(wù)院批復(fù)的《漢江生態(tài)經(jīng)濟帶發(fā)展規(guī)劃》中將協(xié)調(diào)漢江生態(tài)經(jīng)濟帶區(qū)域經(jīng)濟與生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展上升為國家重大戰(zhàn)略，意味著漢江生態(tài)經(jīng)濟帶不僅是生態(tài)環(huán)境保護的敏感區(qū)，也是新型城鎮(zhèn)化發(fā)展的重點戰(zhàn)略區(qū)，作為中西部地區(qū)重要的生態(tài)屏障，維護生物多樣性、強化水生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)是其主體功能.但是，在國家加快新型城鎮(zhèn)化建設(shè)要求下，漢江生態(tài)經(jīng)濟帶流域生態(tài)功能的維系與資源開發(fā)、加速工業(yè)經(jīng)濟增長之間的矛盾沖突愈演愈烈.漢江地區(qū)的生物多樣性持續(xù)降低,人地關(guān)系矛盾更加突出, 嚴(yán)重影響經(jīng)濟社會的和諧發(fā)展[1].如何兼顧“綠水青山”與“金山銀山”的發(fā)展已成為漢江生態(tài)經(jīng)濟帶亟需破解的難題之一.因此，探究漢江生態(tài)經(jīng)濟帶生態(tài)環(huán)境保護與經(jīng)濟發(fā)展的協(xié)調(diào)問題，是打造生態(tài)廊道，實現(xiàn)生態(tài)、經(jīng)濟、社會協(xié)調(diào)發(fā)展的重要基礎(chǔ).對生態(tài)經(jīng)濟帶區(qū)域城市的城鎮(zhèn)化建設(shè)水平與生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的耦合協(xié)調(diào)時空演化規(guī)律進行專題研究具有重要的理論價值和應(yīng)用價值.

國外學(xué)者為破解城市經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護之間的硬“約束”，多從測量方法、作用機理等方面探究城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)之間的關(guān)系.早在19世紀(jì)初期，Robert Owen和E·Howard[2]就基于生態(tài)環(huán)境治理理論闡述了城市化發(fā)展與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)之間的關(guān)系，提出的“田園城市”理念為后續(xù)研究奠定堅實基礎(chǔ).20世紀(jì)以來，學(xué)者們對于城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境關(guān)系的研究愈加體系化與科學(xué)化.OECD同UNEP[3]基于人類活動與環(huán)境關(guān)系的框架體系，提出測量環(huán)境指標(biāo)的“壓力—狀態(tài)—響應(yīng)”概念模型.Grossman等[4]發(fā)現(xiàn)城市生態(tài)環(huán)境隨著城市經(jīng)濟水平的提高，會呈現(xiàn)出倒“U”型的演變規(guī)律，因而提出著名的“環(huán)境庫茲涅茨”曲線(Environmental Kuznets Curve，EKC)假設(shè).此外，OECD[5]提出的“脫鉤理論”認(rèn)為，隨著社會經(jīng)濟發(fā)展進程的不斷推進，經(jīng)濟增長與環(huán)境壓力之間可能會出現(xiàn)背向發(fā)展的趨勢.而國內(nèi)學(xué)者關(guān)于城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境的研究，伴隨著20世紀(jì)末期“可持續(xù)發(fā)展”理念的提出而展開，學(xué)者們在社會生態(tài)學(xué)的基礎(chǔ)上，利用多種計量模型對多地區(qū)進行實證分析.具有典型代表的是馬世駿[6]等學(xué)者提出的“社會—經(jīng)濟—自然”復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)理論，為我國開展城鎮(zhèn)化-生態(tài)環(huán)境關(guān)系的相關(guān)研究奠定基礎(chǔ).21世紀(jì)初，方創(chuàng)琳團隊[7]通過研究分析城市化與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)之間交互耦合的作用機制問題、提出耦合系統(tǒng)運行的基本定律、演化主要階段等內(nèi)容[8]，極大地豐富與推進了我國在此相關(guān)領(lǐng)域的研究.隨后，學(xué)者們在相關(guān)理論研究基礎(chǔ)上，利用系統(tǒng)動力學(xué)模型[9]、耦合協(xié)調(diào)度模型[10]等定量方法與定性研究[11]辨析城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)發(fā)展之間的協(xié)調(diào)規(guī)律、作用機制等.并且研究多通過選取差異化樣本，呈現(xiàn)出從理論到實證、靜態(tài)到動態(tài)的演變趨勢，包括對西北地區(qū)[12]、中東部地區(qū)[13]、黃河三角洲地區(qū)[14]以及長江流域[15]等區(qū)域城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境之間的協(xié)調(diào)關(guān)系進行實證探討，基本涵蓋我國縣、市、省和城市群等多地域尺度.

縱觀國內(nèi)外學(xué)者對于城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境關(guān)系的研究，現(xiàn)有成果為探究如何實現(xiàn)城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境的良性互動與協(xié)調(diào)發(fā)展提供借鑒.但依然存在一些不足：從研究視角來看，多關(guān)注城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)發(fā)展關(guān)系，對于綜合測度地域之間的協(xié)調(diào)耦合與區(qū)域空間格局差異的研究還較為薄弱.從研究尺度來看，大多基于全國范圍、省域尺度或城市群，涉及長江經(jīng)濟帶、珠三角區(qū)域、黃河流域以及京津冀等重大戰(zhàn)略區(qū)域的發(fā)展，但是對于國家重大戰(zhàn)略發(fā)展規(guī)劃的漢江生態(tài)經(jīng)濟帶流域的研究相對不足.從研究內(nèi)容來看，主要探析某區(qū)域整體城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的發(fā)展問題，對比較不同地域之間城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)的空間格局、演化特征的研究分析相對不足.

基于此，以漢江生態(tài)經(jīng)濟帶為研究區(qū)域，通過指標(biāo)篩選構(gòu)建出漢江生態(tài)經(jīng)濟帶城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)發(fā)展的評價模型，繼而將耦合協(xié)調(diào)度作為統(tǒng)計量，利用空間分析軟件ArcGIS、GeoDa從時間維度、空間維度兩方面探究2009-2017年漢江生態(tài)經(jīng)濟帶城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系的時空特征與空間集聚效應(yīng)，厘清二者之間的作用機理與演變趨勢.為有效緩解漢江生態(tài)經(jīng)濟帶城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境發(fā)展的矛盾沖突、流域城市的社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展提供借鑒與參考.

1 研究區(qū)概況

漢江全長1 577 km，發(fā)源于陜西省境秦嶺南麓，流經(jīng)陜西、湖北兩省，在武漢市最終匯入長江.漢江流域是長江最大的支流，曾是我國西部高原地區(qū)進至中部、東部的五大走廊之一，現(xiàn)如今已成為連接長江經(jīng)濟帶與“一帶一路”的重要戰(zhàn)略通道.2018年11月國務(wù)院批復(fù)《漢江生態(tài)經(jīng)濟帶發(fā)展規(guī)劃》，規(guī)劃中指出合理開發(fā)、科學(xué)利用漢江流域內(nèi)的生態(tài)與經(jīng)濟資源，對于促進我國中部崛起與西部開發(fā)，推動區(qū)域協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展具有重大戰(zhàn)略意義，明確指出漢江生態(tài)經(jīng)濟帶的戰(zhàn)略定位為“國家戰(zhàn)略水資源保障區(qū)”“內(nèi)河流域保護開發(fā)示范區(qū)”“中西部聯(lián)動發(fā)展試驗區(qū)”與“長江流域綠色發(fā)展先行區(qū)”[16]，空間開發(fā)格局如圖1所示.

圖1 漢江生態(tài)經(jīng)濟帶空間開發(fā)格局示意圖Fig.1 Schematic diagram of the spatial development pattern of the Hanjiang Ecological Economic Zone

漢江生態(tài)經(jīng)濟帶有著良好的區(qū)位優(yōu)勢與資源稟賦，空間規(guī)劃范圍由湖北、陜西、河南三省漢江流域構(gòu)成，重點城市主要包括17個省份，規(guī)劃面積共19.16萬km2，如表1所示.第六次全國人口普查數(shù)據(jù)顯示，漢江經(jīng)濟帶常住人口中15～64歲人口比重高達74.5%，高于全國平均水平的1.7%，僅湖北省漢江流域的GDP占全省的41.51%，大量的勞動人口流入與經(jīng)濟增長助推漢江生態(tài)經(jīng)濟帶新型城鎮(zhèn)化建設(shè)的步伐.但是，持續(xù)的開發(fā)與資源利用導(dǎo)致近年來漢江流域下游流量調(diào)水后減少26.9%，流域內(nèi)的生態(tài)環(huán)境逐步惡化，2017年國家環(huán)境保護督察組就表明漢江流域存在資源過度開發(fā)而破壞生態(tài)環(huán)境的警告.基于此，本文將重點探究漢江生態(tài)經(jīng)濟帶城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展問題，考慮到省市數(shù)據(jù)公開的完整性，最終選取南陽市、洛陽市、三門峽市、駐馬店市、十堰市、襄樊(襄陽)市、荊門市、隨州市、孝感市、武漢市、漢中市、安康市與商洛市13個省份作為基本研究單元.相關(guān)社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)來源于2010-2018年《中國統(tǒng)計年鑒》《中國城市統(tǒng)計年鑒》與各地市《國民經(jīng)濟與社會發(fā)展統(tǒng)計公報》，部分生態(tài)環(huán)境相關(guān)數(shù)據(jù)來自各省市環(huán)境質(zhì)量報告書.

表1 漢江生態(tài)經(jīng)濟帶規(guī)劃范圍Tab.1 Planning scope of the Hanjiang Ecological Economic Zone

2 指標(biāo)體系構(gòu)建與研究方法

2.1 指標(biāo)體系構(gòu)建

基于前學(xué)者研究成果，構(gòu)建適合測量漢江經(jīng)濟帶城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境發(fā)展的評價指標(biāo)體系.城鎮(zhèn)化發(fā)展不僅是人口與經(jīng)濟的集聚，也是空間擴張的過程.其中，經(jīng)濟條件是基礎(chǔ)，人口增長、地域空間擴張是表現(xiàn)，居民生活質(zhì)量水平的提高是最終目標(biāo)[17].因此，從經(jīng)濟城鎮(zhèn)化、人口城鎮(zhèn)化、空間城鎮(zhèn)化和社會城鎮(zhèn)化四方面測量城鎮(zhèn)化發(fā)展水平，并用相對應(yīng)的具體指標(biāo)表征.生態(tài)環(huán)境方面的準(zhǔn)則設(shè)定根據(jù)PSR概念框架，即“壓力-狀態(tài)-響應(yīng)”(Pressure-State- Response)模型，對應(yīng)生態(tài)環(huán)境壓力、生態(tài)環(huán)境狀態(tài)和生態(tài)環(huán)境響應(yīng)三方面，同樣，每個方面用不同的具體指標(biāo)來表征.最后，結(jié)合漢江生態(tài)經(jīng)濟帶城鎮(zhèn)化和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的現(xiàn)實狀況，借鑒學(xué)者們研究所形成的經(jīng)典復(fù)合生態(tài)理論[18]、生態(tài)文明評價指標(biāo)體系[19]等，選取7個指標(biāo)層與25個準(zhǔn)則層構(gòu)建評價指標(biāo)體系，詳見表2所示.

表2 城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)指標(biāo)體系Tab.2 Index system of urbanization and ecological environment system

2.2 研究方法

(1)數(shù)據(jù)無量綱化處理

測量城鎮(zhèn)化發(fā)展水平與生態(tài)環(huán)境狀態(tài)指標(biāo)之間的數(shù)值量綱不統(tǒng)一，數(shù)值之間的可比性較差，為消除量綱差異及異方差，需要對指標(biāo)數(shù)據(jù)進行無量綱化處理.針對正向和負(fù)向指標(biāo)功效的屬性，采用不同的方法對指標(biāo)進行處理，使得指標(biāo)取值范圍為[0,1].計算公式如式(1)與式(2)所示.

若Xij為正向指標(biāo)，則

Zij=(Xij-Xminj)/(Xmaxj-Xminj)

(1)

若Xij為負(fù)向指標(biāo)，則

Zij=(Xmaxj-Xij)/(Xmaxj-Xminj)

(2)

其中，Zij為數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)化后的無量綱化指標(biāo)值，Xij(i=1,2…m；j=1,2…n) 表示第i年第j項指標(biāo)的初始值，Xmaxj與Xminj為歷年來j項指標(biāo)的最大值與最小值.

(2)熵值法求權(quán)重

熵值法通過利用測量指標(biāo)值之間的差異程度確定系數(shù)，在確定權(quán)重系數(shù)的過程中，能夠避免由于主觀因素導(dǎo)致的偏差，進而客觀地反映出各級指標(biāo)在指標(biāo)體系的重要性[20].指標(biāo)權(quán)重計算步驟如式(3)～(7)所示：

Step3：信息熵的冗余度(偏差值)：aj=1-hj(5)，aj值越大，表示該項指標(biāo)在評價體系中越重要；

最后，通過得到的各項指標(biāo)權(quán)重，計算綜合評價發(fā)展指數(shù)為

(7)

其中，U1、U2分別代表城鎮(zhèn)化系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的綜合發(fā)展指數(shù).

(3)耦合協(xié)調(diào)度計算

借鑒物理學(xué)容量耦合模型，定量測算漢江生態(tài)經(jīng)濟帶目標(biāo)城市的城鎮(zhèn)化-生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)耦合程度，最終以數(shù)值形式更加直觀的表現(xiàn)出兩者的相互影響程度，耦合度值越大代表系統(tǒng)發(fā)展越有序，反之亦然.耦合度函數(shù)如式(8)所示.

(8)

但是，耦合度C作為一個中性變量，只能表示兩者之間的關(guān)系強弱，很難反映出系統(tǒng)內(nèi)部之間的協(xié)調(diào)狀況及發(fā)展水平.因此，構(gòu)建耦合協(xié)調(diào)度模型，進一步體現(xiàn)出系統(tǒng)協(xié)調(diào)耦合的優(yōu)劣程度.計算公式如式(9)所示.

(9)

其中，D表示協(xié)調(diào)耦合度，T代表目標(biāo)城市城鎮(zhèn)化系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的綜合協(xié)調(diào)指數(shù).D越大，系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)耦合狀況越好，反之亦然.α與β為待定系數(shù)，反映各系統(tǒng)對協(xié)調(diào)效應(yīng)的貢獻水平，考慮城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境同等重要，故取α=β=0.5.協(xié)調(diào)度揭示出系統(tǒng)i時刻的協(xié)調(diào)程度和發(fā)展水平，借鑒相關(guān)文獻[21]，評價漢江生態(tài)經(jīng)濟帶城市化與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度等級設(shè)定如表3所示：

表3 系統(tǒng)耦合度、協(xié)調(diào)度劃分等級及類型Tab.3 Classification level and type of system coupling degree and coordination degree

(4)空間自相關(guān)模型

空間自相關(guān)有效地呈現(xiàn)出研究系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)部分的空間格局特征，主要分為全局自相關(guān)與局部自相關(guān)分析.全局自相關(guān)通常用GlobalMoran′sI指數(shù)和Getis-OrdGeneralG指數(shù)表示，用以描述系統(tǒng)要素在空間整體內(nèi)的關(guān)聯(lián)程度[22].計算公式分別如式(10)～(11)所示.

(10)

(11)

全局自相關(guān)指數(shù)取值范圍為[-1，1]，正相關(guān)時指數(shù)大于0，數(shù)值越大，空間分布相關(guān)性越顯著，即空間聚集分布現(xiàn)象越明顯；反之亦然，當(dāng)數(shù)值趨近于0時，代表空間分布呈隨機狀態(tài).

(12)

3 城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)時空分異特征

3.1 耦合協(xié)調(diào)時序分析

根據(jù)耦合協(xié)調(diào)度的具體計算方法(公式(8)和公式(9))，對13個樣本城市的數(shù)據(jù)進行分析，得到2009-2017年漢江生態(tài)經(jīng)濟帶流域重要城市城鎮(zhèn)化系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顩r，如表4所示.

表4 漢江生態(tài)經(jīng)濟帶城鎮(zhèn)化系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)整體發(fā)展情況Tab.4 The overall development of the urbanization system and ecological environment system of the Hanjiang Ecological Economic Belt

根據(jù)表4計算結(jié)果顯示，漢江生態(tài)經(jīng)帶研究單元的各指標(biāo)指數(shù)在時間范圍內(nèi)呈現(xiàn)出上升的發(fā)展態(tài)勢，但發(fā)展水平整體較低.(1)從城鎮(zhèn)化指數(shù)來看，發(fā)展態(tài)勢良好，增長較快；說明在國家政策大力推動下，漢江生態(tài)經(jīng)濟帶流域區(qū)域產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展較好，經(jīng)濟結(jié)構(gòu)優(yōu)化，人民生活水平有所改善.但與全國平均水平相比，城鎮(zhèn)化指數(shù)依然較低.(2)從生態(tài)環(huán)境指數(shù)看，呈現(xiàn)出穩(wěn)定發(fā)展的趨勢，增長幅度小，表4中可以看出，漢江生態(tài)經(jīng)濟帶生態(tài)環(huán)境指數(shù)始終在0.2上下浮動，2016年明顯上升，2017年又突然回落.且與城鎮(zhèn)化進程相比，發(fā)展程度落后，2010年之后與城鎮(zhèn)化系統(tǒng)發(fā)展差距愈發(fā)明顯，說明漢江生態(tài)經(jīng)濟帶流域的生態(tài)環(huán)境問題嚴(yán)重，并未得到充分重視.生態(tài)保護作為經(jīng)濟帶規(guī)劃的重點工作，在發(fā)展規(guī)模經(jīng)濟的同時必須強調(diào)綠色生態(tài)的發(fā)展.(3)從綜合發(fā)展指數(shù)來看，發(fā)展態(tài)勢與生態(tài)環(huán)境發(fā)展趨勢相同，在城鎮(zhèn)化水平的帶動下2009-2016年不斷上升，2016年節(jié)點處出現(xiàn)最高值，2017年又逐漸下降.(4)表4中耦合度始終位于0.5之下，漢江生態(tài)經(jīng)濟帶城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顟B(tài)一直處于拮抗時期.生態(tài)環(huán)境壓力隨著城鎮(zhèn)化發(fā)展水平的不斷提升而增大，系統(tǒng)的耦合程度逐漸下降.(5)從兩者的耦合協(xié)調(diào)水平來看，經(jīng)歷了中度失調(diào)-輕度失調(diào)-瀕臨失調(diào)的演變歷程.雙方系統(tǒng)協(xié)調(diào)耦合程度始終處于失調(diào)狀態(tài).(6)從相對發(fā)展類型來看，2009-2010年為城鎮(zhèn)化滯后性，2011-2017年均為生態(tài)環(huán)境滯后性.加速發(fā)展城鎮(zhèn)化背景下，生態(tài)環(huán)境改善受到一定程度的影響，追求社會經(jīng)濟效率的同時忽視了對區(qū)域生態(tài)環(huán)境的保護.

3.2 耦合協(xié)調(diào)空間分析

為進一步探究漢江生態(tài)經(jīng)濟帶流域城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r，基于ArcGIS軟件繪制2010年、2013年、2015年和2017年四個時間結(jié)點的耦合協(xié)調(diào)度空間演變分布圖，如圖2所示.總體而言，漢江生態(tài)經(jīng)濟帶流域城市的城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度逐年上升，但部分城市偶有回落；根據(jù)指標(biāo)數(shù)值分類等級來看，屬于中度失調(diào)—初級協(xié)調(diào)的演變歷程.陜西省自2013年開始，基本保持在勉強失調(diào)階段；河南省2009-2017年呈現(xiàn)出穩(wěn)步增長的變化歷程，從中度失調(diào)發(fā)展至初級協(xié)調(diào)階段；湖北省的研究城市總體上發(fā)展穩(wěn)定，個別城市如武漢市在2017年出現(xiàn)回落現(xiàn)象，耦合協(xié)調(diào)度有所下降.如圖2(a)中，2010年漢江生態(tài)經(jīng)濟帶城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)指數(shù)位于0.00～0.399之間，大部分屬于中度失調(diào)水平.其中河南省各區(qū)域水平較穩(wěn)定，而湖北省荊門市、陜西省商洛市為嚴(yán)重失調(diào).如圖2(b)中，2013年漢江生態(tài)經(jīng)濟帶城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)指數(shù)位于0.200～0.599之間，大部分為輕度失調(diào)階段.其中河南省整體耦合協(xié)調(diào)水平較低表現(xiàn)為中度失調(diào)水平，其中南陽市耦合協(xié)調(diào)指數(shù)有點下降；陜西省各地市發(fā)展較快，綜合耦合協(xié)調(diào)度高于湖北省與河南省，荊門市嚴(yán)重失調(diào)現(xiàn)象消失，整體提升至勉強失調(diào)水平；湖北省各市發(fā)展也較穩(wěn)定，總體而言各地市的耦合協(xié)調(diào)等級均提升至另一層次.如圖2(c)中，2015年漢江生態(tài)經(jīng)濟帶城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)指數(shù)位于0.300～0.699之間.河南省除三門峽市之外，其余城市城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)指數(shù)均逐漸增加，發(fā)展至勉強協(xié)調(diào)階段；陜西省漢中市耦合協(xié)調(diào)指數(shù)下降，商洛市與安康市指數(shù)不變不明顯；湖北省從整體上看發(fā)展較穩(wěn)定，耦合協(xié)調(diào)指數(shù)變化不明顯.如圖2(d)中，2017年漢江生態(tài)經(jīng)濟帶城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)指數(shù)最高，位于0.300～0.699之間，整體在初級協(xié)調(diào)的水平.河南省內(nèi)的四個地市均處于勉強協(xié)調(diào)和初級協(xié)調(diào)等級上，都已跨越失調(diào)階段；陜西省漢中市與商洛市耦合協(xié)調(diào)等級較高，而安康市發(fā)展指數(shù)有所下降；湖北省除武漢市外，十堰市、襄樊市、荊門市、隨州市與孝感市耦合協(xié)調(diào)情況都有所改善.

綜上所述，漢江生態(tài)經(jīng)濟帶流域城市城鎮(zhèn)化系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)之間的耦合協(xié)調(diào)水平總體上呈上升趨勢，但耦合協(xié)調(diào)度依然較低，最高僅達到初級協(xié)調(diào)的水平.其中，個別城市由于資源利用方式單一、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型方式不恰當(dāng)?shù)龋^分追求經(jīng)濟效益而忽視了對生態(tài)環(huán)境的保護問題，導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境發(fā)展滯后于城鎮(zhèn)化進程，出現(xiàn)協(xié)調(diào)度回落現(xiàn)象，最終影響區(qū)域城鎮(zhèn)化系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的綜合發(fā)展.

圖2 漢江生態(tài)經(jīng)濟帶城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合 協(xié)調(diào)度空間格局演變Fig.2 Evolution of the spatial pattern of the coupling and coordination of urbanization and ecological environment in the Hanjiangeco-Economic Zone

3.3 空間自相關(guān)分析

通過Geoda軟件平臺計算得到漢江生態(tài)經(jīng)濟帶13個主要城市的城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)莫蘭指數(shù)值，匯總結(jié)果如表5所示.根據(jù)表5中數(shù)據(jù)顯示，研究單元四個年份的莫蘭指數(shù)都為正，且P值小于0.1通過顯著性檢驗，Z值顯示均服從正態(tài)分布.莫蘭指數(shù)在2010-2017年期間先下降后上升，總體上由0.573提升至0.741，表明漢江生態(tài)經(jīng)濟帶城鎮(zhèn)化系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)存在顯著的空間相關(guān)性，即目標(biāo)城市耦合協(xié)調(diào)度在空間內(nèi)部存在明顯集聚性.

表5 漢江生態(tài)經(jīng)濟帶Moran指數(shù)匯總表Tab.5 Summarytable of moran index of Hanjiang Ecological Economic Belt

為更加細(xì)致刻畫出研究區(qū)域單元內(nèi)部城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)的空間分異特征，基于Moran指數(shù)散點圖構(gòu)建LISA散點圖，如圖3所示.

圖3 漢江生態(tài)經(jīng)濟帶城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合 協(xié)調(diào)度LISA散點圖Fig.3 LISA scatter diagram of the coupling and coordination degree of urbanization and ecological environment in the Hanjiang Ecological Economic Zone

可以看出，漢江生態(tài)經(jīng)濟帶城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境的耦合協(xié)調(diào)內(nèi)部存在空間自相關(guān)的城市主要漢中市、安康市、商洛市、洛陽市、三門峽市、武漢市、孝感市、荊門市、十堰市與襄樊市，駐馬店市、南陽市、隨州市不存在空間相關(guān)性；其中，高集聚城市主要集中在陜西省與湖北省部分城市，且HH型的城市逐年增多，LL型城市數(shù)量不斷減少.表現(xiàn)為：(1)2010年漢江生態(tài)經(jīng)濟帶中僅有三門峽市表現(xiàn)為HH集聚，荊門市與襄樊市表現(xiàn)為LL集聚，其余城市均表現(xiàn)不顯著如圖3(a)；(2)2013年漢江生態(tài)經(jīng)濟帶中陜西省樣本城市與湖北省武漢市、襄樊市均出現(xiàn)HH集聚，洛陽市和三門峽市轉(zhuǎn)為LL集聚.隨后，存在空間相關(guān)性的城市不斷向周邊城市輻射影響力如圖3(b)；(3)2015年漢江生態(tài)經(jīng)濟帶中變化較為明顯的是襄樊市出現(xiàn)HL集聚，十堰市表現(xiàn)為LL集聚；增加的HH集聚效應(yīng)城市為荊門市、洛陽市如圖3(c)；(4)2017年漢江生態(tài)經(jīng)濟帶中HH集聚效應(yīng)城市明顯增加，城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)空間集聚效應(yīng)在城市之間影響力不斷增強，并且呈現(xiàn)出明顯的地區(qū)集聚現(xiàn)象如圖3(d).

總體而言，漢江生態(tài)經(jīng)濟帶城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)空間集聚效應(yīng)主要集中在經(jīng)濟較發(fā)達區(qū)域，并且可以在周邊形成HH集聚的溢出效應(yīng)，即城鎮(zhèn)化水平高、生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀良好的城市能夠?qū)χ車鞘挟a(chǎn)生輻射作用，帶動區(qū)域整體發(fā)展；而耦合協(xié)調(diào)度低的城市，空間集聚現(xiàn)象不顯著也無法對周邊區(qū)域產(chǎn)生影響.研究單元城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的集聚現(xiàn)象，表明漢江生態(tài)經(jīng)濟帶在協(xié)調(diào)城鎮(zhèn)化與生態(tài)保護的關(guān)系過程中存在明顯的空間效應(yīng)，更加強調(diào)要充分發(fā)揮核心區(qū)域的輻射功能.

4 結(jié)論

選取2009-2017年漢江生態(tài)經(jīng)濟帶13個城市的發(fā)展數(shù)據(jù)進行實證分析，構(gòu)建城鎮(zhèn)化系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)模型，從時間、空間維度探析耦合協(xié)調(diào)發(fā)展程度動態(tài)演變規(guī)律.并基于Moran指數(shù)刻畫出區(qū)域發(fā)展的空間集聚相關(guān)性，探求不同城市耦合協(xié)調(diào)發(fā)展程度的空間分異特征，進而有針對性的提出優(yōu)化措施，主要結(jié)論如下：

(1)從時序變遷角度來看，2009-2017年漢江生態(tài)經(jīng)濟帶流域城市的城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)程度總體呈穩(wěn)中上升趨勢，但區(qū)域整體發(fā)展水平較低，耦合協(xié)調(diào)等級大部分依然屬于失調(diào)類型；且自2011年后均表現(xiàn)為生態(tài)環(huán)境滯后型，表明生態(tài)環(huán)境問題始終是影響漢江生態(tài)經(jīng)濟帶發(fā)展的主要短板;

(2)從空間變遷角度來看，陜西省、河南省與湖北省漢江生態(tài)經(jīng)濟帶區(qū)域的耦合協(xié)調(diào)程度存在差距，中心區(qū)域耦合協(xié)調(diào)水平略高于邊緣區(qū)域.其中，安康市的失調(diào)水平與襄樊市、洛陽市的初級協(xié)調(diào)水平差異明顯；規(guī)劃范圍內(nèi)發(fā)展水平較高的武漢市在2017年出現(xiàn)回落現(xiàn)象，區(qū)域發(fā)展總體上落后于全國發(fā)達地區(qū);

(3)從空間自相關(guān)分析結(jié)果來看，漢江經(jīng)濟帶城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境要素的耦合協(xié)調(diào)程度存在顯著的空間正相關(guān)性與集聚性，且空間效應(yīng)逐年增強.根據(jù)局部莫蘭指數(shù)圖，漢江生態(tài)經(jīng)濟帶HH集聚現(xiàn)象主要出現(xiàn)在陜西省、湖北省部分中心城市，而駐馬店市、南陽市、隨州市則不存在空間相關(guān)性，耦合協(xié)調(diào)屬性相似的區(qū)域在局部空間上存在集聚現(xiàn)象.