孙 淑 生，张 刘 卫
(武汉科技大学 管理学院，湖北 武汉 430080)
摘要：区域经济的快速发展也会对生态环境系统造成一定的破坏，如何协调区域经济与生态环境两者的关系成为区域可持续发展的首要任务。基于PSR模型，以湖北省为例建立了区域经济与生态环境系统的协调度分析指标体系，运用主成分分析法、静态协调度和动态协调度模型对湖北省2005～2014年10 a间两者的协调度进行分析。研究表明，2005～2010年间两者的协调发展趋势处于良好阶段，但2010～2014年间，整体处于不良趋势发展，两者的动态协调度趋势并非处于持续上升趋势，说明两者不完全处于协调发展轨迹上，生态环境的改善优化已难以满足区域发展的可持续发展需求。
关 键 词：PSR模型； 主成分分析法； 静态协调度； 动态协调度； 湖北省
区域经济的发展与生态环境系统间存在着对立统一的辩证关系，既相互联系又相互制约。区域经济的发展离不开生态系统中自然物质的供给，也对人类的居住环境造成了一定的破坏，反过来说区域经济的发展又为生态环境的改善优化创造了人力、物力、科学技术等有利条件。如何协调两者的关系，实现区域经济的可持续发展成为国内外学者研究的热点。国内外对于协调度的研究方法众多，主要有主成分分析法、熵值法、模糊评价分级法、负相关系数法、层次分析多元统计法、系统分析法等，运用的模型有PSR模型、灰色GM(1,1)模型、系统动力学模型等[1-5]。
湖北省位于长江中游、国家中部偏南，介于北纬29°05′～33°20′，东经108°21′～116°07′之间，东邻安徽，南与江西、湖南搭界，西接重庆，西北与陕西接壤，北有河南与之交界。湖北有着“九省通衢”、“千湖之省”的得天独厚的地理优势, 地理位置尤其重要，相应地生态系统也极其复杂。2015年湖北省GDP全国排名第八，同比增长8.9%，在保持区域经济快速稳定发展的同时，如何维护生态环境、避免生态系统的破坏，以及如何协调两者的关系对区域可持续发展尤显重要。在参考大量文献的基础上，尚未发现相关文献对湖北省区域经济与生态环境系统协调度的相关分析。本文在PSR(压力-状态-响应)模型的基础上，构建了区域经济与生态环境系统协调度的分析指标体系，将主成分分析法、静态协调度和动态协调度模型应用到湖北省2005～2014年10 a间区域经济与生态环境系统协调度的分析上，根据有关公式得出结果并对结果进行分析研究，从而可以判别区域经济发展是否呈良性发展的趋势，也为区域可持续发展相关工作提供一定借鉴意义。
1.1 评价指标体系
在PSR模型的基础上，结合以上概念和湖北省的地域特点，构建出区域经济和生态环境系统两个子指标体系，每个指标体系选取了9个指标。其中压力指标反映人们的生产建设给生态带来的负荷，状态指标是指在系统压力下，自然、经济和社会生态所呈现出来的一种现象，响应指标是指在居住环境受到生态变动的威胁时采取的具体保护与改善措施[6]，具体指标体系见表1。
1.2 数据来源
根据上述建立的协调度分析指标体系，运用相关方法对数据进行分析即可得出两者的协调度，其中每个指标所涉及到的数据都来源于《湖北统计年鉴》《湖北省环境状况公报》《中国统计年鉴》《中国城市统计年鉴》，《中国环境统计年鉴》。
表1 区域经济与生态环境系统协调度分析指标体系
系统类型指标单位正负项区域经济系统X压力城市化率X1%负人口自然增长率X2%负万元地区生产总值能耗X3吨标煤负状态生产总值X4亿元正第三产业产值比重X5%正城镇居民人均可支配收入X6元正固定资产投资额X7亿元正响应基础设施投资X8亿元正卫生机构床位数X9万张正生态环境系统Y压力规模以上的工业增加值Y1亿元负民用汽车拥有量Y2辆负规模以上的工业用电量Y3亿kW·h负状态工业废气排放量Y4万t负SO2含量Y5万t负空气质量优良天数比重Y6%正重点城市饮水达标率Y7%正响应建成区绿化覆盖面积Y8hm2正工业固体废物综合利用率Y9%正
1.3 协调度分析评价模型
1.3.1 综合水平测度值的计算
运用主成分分析法分别对区域经济与生态环境系统进行分析研究，得出各年份综合水平测度值。在分析前首先将负项指标正向化，采用对负项指标加负号的方法进行指标正向化，然后再将初始值标准化，避免量纲不统一所带来的影响，如公式(1)所示：
(1)
式中，i代表样本年份；j代表两个子系统指标；
其次，根据指标的标准化值求得各主成分得分，如式(2)所示：
(2)
式中，Fik代表i年份第k个主成分得分；Ck1,Ck2，…，Ckj为k个主成分在各个指标的载荷值。
最后根据主成分贡献率和得分计算系统各年份的综合水平测度值，如式(3)所示：
(3)
式中，Fi代表每个年份的综合水平测度值，n代表选取主成分的个数，ak代表第k个主成分的贡献率即权重。
1.3.2 协调度模型[7]
协调度是用来衡量系统之间或系统内部要素之间在发展过程中协调程度的定量指标，用来分析两个系 统的协调关系及协调程度，本文将模糊数学中的隶属度概念应用到两个系统的协调度分析上，主要因为其能非常直观地反映出两者的协调发展规律。将由上述公式求得的各系统综合发展评价值进行相互线性回归拟合，得到两个回归拟合方程，将综合水平测度值代入拟合方程可得每个综合水平测度值的回归值，再利用公式(4)即可求得各系统第i年份的协调值。
U(x/y)=exp[-(Fx-
(4)
式中，x和y代表两个系统，其中U(x/y)代表X系统的协调值，Fx和
从系统的协调度状态来看，本文用静态协调度来反映某一时点的协调度，用动态协调度来反映某一期间的协调度所呈现的趋势。
静态协调度的表达式如式(5)：
CS(x/y)={min[U(x/y),U(y/x)]}/
{max[U(x/y),U(y/x)]}
(5)
式中,Cs(x/y)代表两者的静态协调度值，U(x/y)和U(y/x)分别代表X和Y系统各自的协调度值，从(5)式可以看出，U(x/y),U(y/x)两者之间相差越小，表明协调度越好。
动态协调度的公式如式(6)所示：
(6)
式中，i代表要进行求取动态协调度的年份，T为代表进行求值的年份与初始年份的间隔年数，i年份的动态协调度为i年份和其之前的静态协调度平均值，t=0,1，…，T-1，则Cs(i)，Cs(i-1)，…，Cs(i-T+2)，Cs(i-T+1)分别为两个系统在i时期到(i-T+1)期间各年份的静态协调度，设Cd(i2)≥Cd(i1),则表示两者的协调发展关系呈良好发展趋势。
1.3.3 协调度分析判别标准
静态协调度是反映系统之间某一时点上协调程度大小的定量指标，其范围取[0,1],其值越趋近与于1，表示系统协调度越好，当该值取1时表示协调度最佳，反之当该值趋于0时，表示协调度越差，当等于零时，表示协调度最差。具体分级为：当静态协调度为0～0.2时，严重失调；0.2～0.4时，中度失调；0.4～0.6时，勉强失调；0.6～0.8时，中度协调；0.8～1.0时，优质协调[7-8]。
2.1 主成分分析法
在进行主成分分析之前，先分别对两个系统的指标体系数据做相关检验，运用SPSS 23.0软件分析，由运行结果可知，两个系统的KMO检验值分别为0.626和0.622，Bartlett检验结果显著性平均值小于0.05，一般KMO值大于0.5和Bartlett检验值小于0.05就适合进行主成分分析，由分析结果可知，本指标体系可以做主成分分析。由运行结果可得提取的主成分及其特征值、贡献率、累积贡献率，具体结果见表2。由表2可以看出，两个系统的第一、第二主成分累积贡献率已达到88.697%和96.634%，根据累积贡献率大于80%即可的原则，取其前两个主成分即可。
表2 区域经济和生态环境主成分分析结果
系统主成分特征根贡献率/%累积贡献率/%区域经济Z(x)17．81586．83386．833Z(x)20．8829．80296．634Z(x)30．2192．43899．072生态环境Z(x)46．59273．24173．241Z(x)51．39115．45788．697Z(x)60．5496．10394．800
2.2 综合水平测度值的计算与分析
依照提取的前两个主成分的相关数据，再由式(2)，(3)计算区域经济和生态环境两个系统的综合水平测度值F(x)和F(y)，具体结果见表3。在Excel表格中绘制两者的综合水平测度值，详见图1所示。对F(x)和F(y)详细分析，可知其有两个重要的特征：① 综合水平测度值所研究的是该年份综合水平在所评期间的相对水平，而非绝对水平，故其测度值有正有负。其测度值为正，表明该年份的综合水平高于所测度期间的相对水平且其值越大则系统的综合水平越高。反之则正好相反。② 由相关分析可知，区域经济发展与生态环境优化改善同样重要，由此可以得知当F(x)>F(y)时，区域经济的发展效率高于生态环境的改善优化；当F(x)=F(y)时，生态环境的改善满足经济发展的需求；当F(x)F(y)时，生态环境的改善优化已不能完全满足区域经济的发展需求。
由表3和图1可知，区域经济环境综合水平测度值呈相反的趋势，区域经济的测度值从2005年的-8.338 8增加到2014年的9.942 1，整体呈现稳步上升的趋势，并在2010年达到该期间平均发展水平，表明湖北省近十年来区域经济以其独特的地理优势保持快速发展。区域生态环境系统变化趋势则与其完全相反。区域环境的综合测度值从2005年的6.937 9下降到2014年的-7.517 7，表明湖北省的整体生态环境处于持续恶劣阶段。2005～2006年基本保持着良好的发展趋势。2007～2014年后的生态环境状况越来越差，呈不良趋势发展，并在2010年其测度值为负值，在此之后一直到2014年其测度值一直为负值，且呈不断下降趋势，整体生态状况不容乐观。虽然湖北省最近几年为了促进经济健康持续发展，也着力改善环境状况，如工业固体废物综合利用率和绿地面积都持续增加，但生态环境改善优化远远满足不了区域经济的快速发展要求，也说明生态环境的破坏程度大于其改善优化程度。这也表明湖北省在经济快速发展中要着力加强生态建设和保护的力度。
表3 区域发展与生态环境系统综合发展评价值
年份区域经济F(x)生态环境F(y)年份区域经济F(x)生态环境F(y)2005-8．33886．937920100．9959-1．43592006-7．52686．381620113．2474-2．17502007-6．19733．566020126．4371-3．24072008-4．57652．150620138．4383-5．43922009-2．42050．772420149．9421-7．5177
图1 区域经济与生态环境综合发展评价值趋势
图2 区域经济和生态环境系统静态和动态协调度趋势
2.3 协调度测量与分析
根据以上得出的综合水平测度值，运用协调度公式，计算出动态协调度和静态协调度并绘制两者的趋势图，由表4和图2可知，首先从整体上看，区域经济的协调度呈上升和下降趋势，从图中可以看出，2010年是一个分水岭，2005～2010年静态协调度稳步上升，从勉强协调到优质协调，主要原因是：湖北省这几年来自始至终都贯彻“打基础，管长远”的策略，全力打造促进中部地区崛起的重要战略支点，为全省经济跨越式发展谋求绝对优势，快速崛起蓄势待发。区域经济的稳步发展给生态环境带来了的压力相对较小，生态环境的改善优化基本能维持区域经济的发展，从而使社会经济与生态环境相对和谐。2010～2014年，静态协调度呈逐渐下降趋势，从优质协调到勉强协调，可以看出生态环境持续恶化情况比较严重，主要原因为：这5 a来是湖北省快速发展的5 a，也是湖北省弯道超越，跨越崛起的5 a，区域发展、交通建设、产业发展、社会发展都取得显著性成果，当然也对生态环境形成了巨大威胁，如工业废气和固体废物的排放量超标，SO2含量无显著下降等，这也使得区域PM2.5严重超标，雾霾严重，尽管湖北省做了一定的生态建设工作，但是整体的生态改善优化措施仍无法完全满足日益增长的经济发展的需求。
表4 区域经济与生态环境的静态和动态协调度
年份静态协调度Cs协调度动态协调度Cd20050．5945勉强失调0．594520060．6244中度协调0．609420070．6935中度协调0．637520080．7679中度协调0．670120090．8737优质协调0．710820100．9325优质协调0．747720110．8222优质协调0．758420120．6878中度协调0．749620130．6030中度协调0．733320140．5432勉强协调0．7143
从动态协调度来看，区域经济与生态环境的动态协调度在这10 a来并不完全处于一直上升的趋势，这也表明两者并不完全处于协调的发展轨迹上。2010年以前，区域经济与生态环境动态协调度呈现缓慢增长的趋势，即区域经济在增长的期间，并未对生态环境造成明显的破坏，虽生态环境在不断恶化，但仍能满足区域经济发展的需求，整体趋势还没有呈不良发展趋势。但在2010年以后，动态协调度趋势图呈现缓慢下降规律，虽然不是很明显，但整体协调度已呈不良发展趋势，说明此时区域经济发展已取得显著性成果，当然在此之间，湖北省的生态环境状况也有所改善，但仍无法满足经济发展的需求。
本文基于PSR模型，以湖北省为例建立了区域经济与生态环境系统的协调度分析指标体系，运用主成分分析法、静态协调度和动态协调度模型对湖北省2005～2014年间两者的协调度进行分析。研究表明两者的静态协调度呈上升下降趋势，2005～2010年间其协调发展趋势处于良好阶段，但2010～2014年间整体处于不良发展趋势，两者的动态协调度并非处于持续上升趋势，说明两者不总是处于协调发展轨迹上，生态环境的改善优化已难以满足区域发展的可持续发展需求。
区域经济与生态环境系统协调发展还是不容乐观，城市化率、GDP、第三产业比重、固定资产的投资额的不断增加致使区域经济综合水平测度值逐年增加，但规模以上企业的用电量、工业废气废物的排放量、民用汽车的不断增加使得生态系统综合水平测度值不断下降，虽然湖北省近几年积极开展生态建设工作，但从协调度发展趋势来看，生态环境的改善已不能完全满足区域经济的可持续发展。
综上所述给出以下建议：① 湖北经济发展应长期坚持走绿色节能环保路线，并加大执行力度。② 重点扶持低碳产业，优化产业结构，做好产业转型准备的相关工作。③ 规划好区域城市规划布局，增加建成区绿地面积的比重，使生产生活和谐发展。④ 增加环境污染的防范措施，引进国外先进的科学技术，加强污水废气的处理工作，尽量避免环境污染，防范于未然。
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(编辑：赵凤超)
SUN Shusheng ZHANG Liuwei
(School of Management, Wuhan University of Science and Technology, Wuhan 430010, China)
Abstract: The rapid development of regional economy caused destruction to the eco-environmental system and how to coordinate the relationship between regional economy and eco-environmental system becomes a primary task for regional sustainable development. Based on PSR model, an index system of economy and eco-environment coordination analysis of Hubei Province is established. By Principal Component Analysis, the economy and eco-environmental coordination of Hubei Province for the ten years from 2005 to 2014 was analyzed by static and dynamic coordination models. The analysis showed that in the analysis period, the static coordination manifested a upward trend from 2005 to 2010 but a downward trend from 2010 to 2014; the dynamic coordination was not on a rising tendency, indicating that the economy and eco-environment were not always in the coordinated development track, the improvement of eco-environment has been too difficult to meet the requirement of regional development.
Key words: PSR model; Principal Component Analysis; static coordination; dynamic coordination; Hubei Province
中图法分类号：X171
文献标志码： A
DOI:10.16232/j.cnki.1001-4179.2017.17.004
收稿日期：2016-05-26；
修回日期：2016-07-27
作者简介：孙淑生，男，教授，主要从事物流系统优化与管理及工程项目管理方面的研究。E-mail:sun1368@126.com
文章编号：1001-4179(2017)17-0016-04
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