基于NLPCA-GSO可持续发展评价——以环渤海区域为例

区域可持续发展水平、发展的持续性和系统的协调性是区域可持续发展定量评价研究的三角构架,而在传统上基于各子系统主成分分析结果直接进行形色各异的加权计算对可持续发展评价而言是有待商榷的。提出了非线性主成分分析和施密特正交化(NLPCA-GSO)相耦合的方法评价区域的可持续发展水平来弥补传统方法的不足,并由此建立区域发展持续性模型和可持续发展系统协调度模型,再以环渤海区域为实证分析其2001—2010年的可持续发展状况。结果表明:基于NLPCA-GSO的可持续发展水平模型可以很好地弥补传统主成分分析及对各子系统结果的综合评价的不足;区域发展持续性模型、协调性模型和区域可持续系统变化的滤波分析形象地揭示区域可持续发展的实质和内涵;实证研究表明环渤海区域在研究时段内可持续发展水平有所上升,而环境子系统持续性的下降是引起区域发展持续性和系统协调度的变化的主要原因。研究结果可丰富区域可持续发展评价的方法学,也可为环渤海区域的可持续发展研究奠定基础。     

基于集对分析的京津冀区域可持续发展协调能力评价

区域发展的协调能力是区域可持续发展的重要表征之一。采用社会经济各相关部门的统计数据及资料,构建区域可持续发展评价指标和各级评价标准,利用集对分析中的同异反态势排序的协调发展评价模型实证分析了京津冀地区2000—2010年间的可持续发展协调能力。结果表明:(1)2000—2004年间北京和天津属于不协调发展,2006—2010年逐渐步入弱协调发展,但研究时段内河北省始终为不协调发展。(2)京、津和冀协调能力指数2010年相比2000年分别提高27.86%、8.87%和18.51%,各省域协调发展改善均不明显且步伐不一。(3)对京津冀区域各省域的发展提出了具体建议,但仍要加强各地区的合作和明确各自功能地位尤其重要。研究结果可以为京津冀整体规划的制定及实施提供科学依据和指导,也为环渤海经济圈可持续发展研究奠定了基础。     

Interaction characteristics and development pattern of sustainability system in BHR (Bohai Rim) and YRD (Yangtze River) regions,China

The well-run structure, function and dynamics of complex regional sustainability system are critical for maintaining regional sustainability stability, so exploring the interaction characteristics and development pattern of the system should be considerably significant. Based on the new comprehensive index system of sustainability system, the indices of social, economic and eco-environmental dimensions and nine thematic indices are firstly presented for BHR (Bohai Rim) and YRD (Yangtze River) regions during the period 2001–2010, and then the regional sustainability changes are further tracked by regional sustainability index (RSI) and regional coordination index (RCI). Furthermore, we mainly focus on the dynamic interaction characteristics and propose green development index (GDI) to reflect the development pattern of BHR and YRD from the perspective of taking all indicators into account. The study results show that: the average annual growth rates of the indices of social, economic and eco-environmental dimensions of the BHR region are 10.00%, 19.11% and 0.37% during the study period, while the ones of YRD region are 7.32%, 20.25% and 0.46%, respectively, demonstrating that economic progress is the fastest-improving pillar for RSI of the two regions; the standard deviations of the indices of three dimensions that can construct a triangle diagram and the amount of that failed to construct are both decreasing from 2001 to 2012, showing that the RCI of two regions have made some progresses; BHR have stayed in some positions where eco-environmental level gradually decreases (from 0.50 to 0.45) with the progression of socioeconomic situations (from 0.20 to 0.50), while BHR in a position where eco-environmental level gradually increases (from 0.53 to 0.57) with the progression of socioeconomic situations (from 0.25 to 0.55), revealing dynamic interaction characteristics, and then in their evolution trajectories, YRD has been principally at the intermediate sustainable development stage while BHR always at the potentially unsustainable one; the green social or economic development degree, associated with the uneven resource utilization and eco-environment occupancy among provinces, should contribute most to regional development pattern. The study guides a direction where the policy makers need to improve in regional sustainability management.     

基于元指标理论的庆阳区域可持续发展研究

对庆阳各县(区)1990年以来区域可持续发展的时空演变规律及特征进行了综合研究。首先基于元指标理论,构建了庆阳县域可持续发展评价指标体系及综合评价模型,对庆阳各县(区)1990年以来的区域可持续发展状况进行了综合评价及分析。之后根据评价结果,使用重心位移分析法与GIS技术,对庆阳区域可持续发展的空间结构进行了分析。结果表明:1990—2008年,庆阳的区域可持续发展综合水平总体上是在逐渐增强,但这种增强的主要拉动力是经济的快速增长与社会的迅速进步,是以牺牲资源和环境为代价的,这必将最终导致区域可持续发展状况的全面恶化,目前西峰、庆城等部分县区的区域可持续发展综合水平在2005年后已经出现了下降的趋势;1990—2008年,庆阳区域可持续发展持续性重心总体上是向南移动,区域可持续发展协调性重心与综合水平重心的波动较大,反映出各县区的区域可持续发展状况总体上不均衡、不稳定。     

区域生态效率研究进展

作为指示可持续发展水平的重要指标,区域生态效率定量表征了区域发展过程中社会经济和生态环境的协调水平,能够为生态文明建设提供重要科学依据。在对生态效率概念内涵进行系统梳理的基础上,重点探讨了区域生态效率研究的近今进展：研究方法从单一比值到模型模拟、研究对象从静态评估到时空动态、研究内容从效率测度到机理认知。最后,提出区域生态效率研究的重点方向,即地理大数据的时空分析、多要素集成的模型研发、区域城市化的重点关注、面向可持续的区域管治等4个方面。     

我国农业系统可持续发展协调度分析

农业系统可持续协调发展作为一种发展理念已成为共识,受到我国政府高度重视。采用2004—2015年我国农业生产面板数据,运用熵值法、探索性空间数据分析等方法分析我国农业系统可持续发展协调度情况。研究结果表明:(1)2004—2015年我国各省(市、自治区)农业各子系统可持续能力之间协调度处于不稳定变动态势,且其协调度值较低。(2)从协调度分布来看,协调度处于"比较协调"和"协调"的省(市、自治区)主要分布在我国的东部和东南部地区,其余大多数省(市、自治区)农业各子系统可持续能力之间的协调度处于"不协调"。(3)从空间自相关性来看,各省(市、自治区)农业各子系统可持续能力之间协调度呈正的全局自相关性且相关程度逐渐增大,而大多数省(市、自治区)农业各子系统可持续能力之间协调度的局部自相关性不显著,且其农业各子系统可持续能力之间协调度空间极化不明显,处于较低水平均衡状态。从时空维度、空间相关性方面分析农业各子系统可持续能力之间协调度,为提高我国农业系统可持续发展水平提供政策建议。     

环杭州湾城市群生态环境与社会经济耦合协调关系及其影响因素

生态环境与社会经济之间的耦合协调关系是可持续发展关注的一个重点和热点。以环杭州湾城市群为研究对象,构建环杭州湾城市群生态环境与社会经济耦合协调度综合评价指标体系,借助ArcGIS软件,采用耦合协调度模型和Pearson相关分析,分析环杭州湾城市群在2000—2019年间生态环境、社会经济发展指数与耦合协调度的演变特征及其影响因素。结果表明：(1)2000—2019年间环杭州湾城市群的社会经济指数呈稳定上升趋势,生态环境指数呈先上下波动后逐年上升的变化趋势;(2)2000—2014年间环杭州湾城市群社会经济的发展速度大于生态环境的发展速度,2015—2019年间生态环境的发展速度大于社会经济发展速度;(3)2000—2019年,环杭州湾城市群生态环境和社会经济之间的耦合协调度从良好协调过度到了完美协调,其中,2000年上海和杭州的耦合协调度小于其它城市,2019年苏州是杭州湾城市群中唯一没有达到完美协调的城市;(4)人口密度、空气质量、工业废水排放量、工业固体废弃物是环杭州湾城市群生态环境与社会经济耦合协调度提高的主要阻碍因素。     

基于系统演化视角的可持续性评价方法

可持续发展水平的衡量是可持续发展研究的重要内容,它可以为政府的可持续发展决策提供重要的科学依据。现有的可持续性评价方法可分为指标列举法、流量分析法和系统分析法。前两类方法应用广泛,但理论基础较为薄弱,在指标的选取、标准化和赋权等方面存在一定的缺陷。基于系统运行机理的系统分析法尚不多见,但能弥补前两种方法的部分不足,Ulanowicz于2009年提出的演化模型是此类方法的代表。该模型从系统演化角度出发,以网络流为研究对象,以信息论为手段,指出系统的可持续性是系统上升性(效率)和恢复力平衡的结果,并提出了可持续性评价指标R。回顾了现有研究方法的优缺点。介绍了从演化视角分析可持续性的原理和数学模型,可持续发展的阈值范围以及该方法的应用案例。总结了该方法的应用步骤及尚需解决的问题。     

渤海沿岸湿地生物多样性变化特征

全球气候变化和人类活动干扰的加强,对全球生物多样性造成了前所未有的干扰和破坏。近年来随着我国东部沿海的人口经济快速增长、资源需求进一步增大,生物多样性保护面临着巨大的挑战,进而影响地区经济和生态环境的可持续发展。在区域尺度上评估我国滨海湿地生态系统生物多样性空间格局及其变化特征,对于科学认识和合理保护滨海湿地生态系统生物多样性,和制定生态环境保护决策具有十分重要的意义。以渤海沿岸湿地生态系统生物多样性为研究对象,通过InVEST模型,和物种丰富度指数,评价了该地区生物多样性现状及其变化。结果表明:(1)渤海沿岸湿地生态系统主要以水库坑塘为主,其次为草本沼泽。在2000—2010年期间,渤海沿岸湿地生态系统总面积几乎不变,主要为草本沼泽和水库坑塘之间的转换。(2)湿地生物多样性较高的区域主要分布在辽东湾中部、渤海湾东南部和莱州湾西北部。由于城市化进展的加快,人类活动的干扰加强,近10年来,渤海沿岸湿地生境质量逐渐降低,生物多样性呈退化趋势。频繁的人类活动对该地区湿地生物多样性产生巨大的负面影响,应多建立自然保护区加以保护。(3)生物多样性变化热点区主要分布在渤海湾东南部和莱州湾西北部。冷点区域主要集中在渤海湾的中北部。在渤海湾东南部和莱州湾西北部的变化热点区内,生物多样性呈改善趋势,说明有效的生态系统转换和湿地保护区的建立,可以实现发展与保护共存,达到了双赢的效果。     

城市可持续发展新型定量研究方法进展

城市体现了集约化的发展方式,以仅占陆地3%的面积承载了世界一多半的人口,因此城市是人类社会可持续发展的主阵地,城市可持续发展是区域可持续发展的重要实践。研究试图从可持续发展的基本内涵着手,聚焦于城市尺度的研究,梳理了相关理论和概念演变历程,着重对新型定量方法——评价指标体系法、复杂系统建模、资源环境可持续性探索等进行综述。研究发现指标体系法常用于传统的城市可持续发展评估,大多是针对表象的分析,隔离了系统内部的组织关联,对系统机理探索不够。资源环境对人类社会的发展起到基础支撑作用,从资源环境可持续性出发研究可持续发展诞生了一些较为创新的方法,但研究集中在描述人类对自然的压力和影响,而对于自然对人类的反馈以及人对自然的积极改造探索不足,也很难直接表达系统整体的可持续性。弹性思维和复杂系统科学近年来被多次用于解释城市运行的灰箱模型,但研究稍浅。研究提出可将弹性思维和复杂系统科学结合起来,借助数据科学和计算科学的新兴方法,分析城市的可持续发展,深入探索可持续性的科学表达和深层机理,为解决复杂的城市问题提供科学指导,为城市可持续发展提供理论依据。     

可持续生态学

可持续生态学系用生态学原理和方法解决自然与社会经济协调发展问题,或者说生态学不断将人类及其社会经济活动纳入研究范畴而形成的自然科学与社会科学的交叉学科。40年来,我国在可持续生态学研究和实践领域取得了丰硕的成果,一是提出了"社会-经济-自然"复合生态系统理论;二是构建了适应中国国情的可持续发展评价指标体系;三是推进实施了国家可持续发展战略,并在不同时空尺度进行了试点示范;四是将可持续发展的区域生态安全格局和生态风险管理理论与方法应用于城市与区域发展规划中,并利用生态补偿机制推进跨域的生态安全格局建设;五是为国家生态文明建设规划纲要的出台提供了重要的科学支撑,有力地推进了生态文明建设战略的实施;六是系统地研究了全球气候变化对中国生态系统的影响,科学评估了气候变化的现状、趋势及其影响,提出了气候变化的生态适应对策;七是不断推进国家和地方层面的生态省、生态市、生态县建设,创建了不同层次和规模的可持续发展实验区、国家可持续发展议程创新示范区、生态农业试点示范县、生态工业示范园区等。本文从宏观生态学与可持续发展、生态城市与可持续发展、生态产业与可持续发展三个方面评述可持续性生态学的研究进展。可持续生态学的重点研究内容随着时代发展而不断更新,生态文明建设、生态安全格局构建、落实联合国2030可持续发展目标、应对全球环境变化、新型城市化和工业化对生态系统的影响等是当前和未来一段时间的研究热点。     

基于组合评价法的湖南省农业可持续发展区域分异

从农业资源与环境、农业生产与经济、农业人口与社会3个评价维度构建了区域农业可持续发展指标体系, 运用主成分分析法、熵值法、模糊Borda法、因子分析法及聚类分析法和GIS技术, 通过组合评价方法定量研究湖南省农业可持续发展区域分异现状。结果表明: 湖南省农业可持续发展在区域上总体呈现出不平衡的发展状态, 农业可持续发展综合水平以长株潭城市群为核心, 由东至西递减; 农业人口与社会可持续发展水平南北低中部高, 东部强西部弱; 农业生产与经济可持续发展水平围绕湘北洞庭湖农业区和湘南农业综合区向外围递减; 农业资源与环境可持续发展水平表现为一横两纵优势带和南北两个落后圈。     

Urgency,development stage and coordination degree analysis to support differentiation management of water pollution emission control and economic development in the eastern coastal area of China

The eastern coastal areas of China have high-density population, developed society and economy, and large water pollution emissions. How to reduce water pollution and realize the coordinated development of the economy and environment has become the national focus. Effective environmental policies should consider regional differences in development stage and sustainability performance. Here, we first analyzed the water pollution emissions intensity of the eastern coastal areas of China and the urgency of emissions reduction using 8-year environmental statistics from 2003 to 2010. We characterized development stages of the eastern coastal areas based on the relationships between water pollution emissions intensity and economic development. Further, we built a coordination degree index of economic development and water environment protection as a measure of sustainability. Results show that water pollution emissions intensity decreases as the economy grows from 2003 to 2010. The less-developed regions have a better coordination degree than some more-developed regions, especially those most-developed ones (e.g., Shanghai show more pressures on long-term sustainability than Hebei). The less-developed regions should take advantage of economic growth to invest more advanced environment protection technologies. The more-developed regions need to upgrade its economic structures and municipal infrastructures. Overall, the study provided a comprehensive approach to understand regional difference in development stage and sustainability performance in the eastern coastal region of China as well as the need of different environmental policies to reduce water pollution emissions.     

生态足迹分析应用于区域可持续发展生态评估的缺陷

可持续发展的生态评估是当前国际生态经济学与可持续发展研究的前沿问题之一,生态足迹从生物生产的角度可以定量评估一个国家或地区发展的生态持续性程度,是近年来发展迅速的一种生物物理量衡量方法。尽管生态足迹分析具有指标指示意义明确、评估结果全球可比与模型方法简便、资料易获取、可操作性强等优点,但在理论方法上仍存在不足之处。综合国内外区域生态足迹分析的最新进展,生态足迹分析应用于区域可持续发展生态评估的理论缺陷主要表现为以下6点：①弱可持续性评价,难以完整反映系统的可持续性状态;②静态模型,缺乏预测功能;③长时间序列生态足迹研究的合理性有待商榷;④全球平均生产力的相对性,导致评估结果的非绝对性;⑤过于强调土地的数量,而忽略土地的质量;⑥假定各类生物生产性土地类型的空间互斥性,忽视兼业性。     

The role of common local indicators in regional sustainability assessment

Sustainable development indicators (SDIs) are one of the most frequently used tools to assess sustainable development from an international to a local scale, supporting evaluation and reporting purposes. Indicators can also be particularly useful in addressing the growing need for interaction at regional and local scale in sustainability initiatives and assuring that regional assessments reflect community values, concerns and hopes. The main goal of this research is to develop a conceptual framework for common local sustainability indicators within a regional context, one that is supported by a participative approach and allows interaction between local and regional scales. Other major goals were to design the regional profile on local SDI initiatives and develop a set of common local indicators for the Algarve region – the most southerly region of Portugal. The framework is mainly supported on common strategic goals, objectives, targets, features and resources and on the existing regional and local SDI sets. A regional survey involving all municipalities was conducted to obtain data on local SDI initiatives and the regional profile was defined. By testing the framework in the Algarve, a proposed set of common local indicators was developed and presented in the survey for local authority evaluation. The main findings reveal that, despite the fact that there are still few local SDI initiatives in the Algarve region, the majority of municipalities surveyed fully agree on the importance of developing a minimum common local indicator set for the region. The role and usefulness of the proposed framework were demonstrated in the selection of 20 common local indicators for local–regional scale interaction in the Algarve. Establishing a set of common indicators on a local spatial scale can contribute to providing a coherent assessment framework, by preventing the duplication of effort, allowing local sustainability benchmarking and enhancing the analyses of asymmetries within a region.     

陕北安塞县生态与经济系统耦合协调发展

协调生态环境与社会经济的均衡发展,是实现县域可持续发展的重要因素。以延安市安塞县为对象,基于社会经济与生态环境的数据,构建安塞县社会经济系统与生态环境系统的指标体系,利用熵权法计算社会-经济-环境综合评价指数,在此基础上利用耦合协调度模型、剪刀差方法和耦合度模型分析了社会经济系统与生态环境系统的耦合协调状态、发展速度差异以及耦合度演变趋势。结果表明:1996—2013年间,安塞县社会经济系统综合评价指数稳定上升,自然生态系统综合水平呈现波动下降趋势,前者发展速度总体上快于后者;耦合协调度指数由0.33增长至0.59,反映了该区域社会经济与生态环境的关系不断改善,较好地实现了二者的协调;剪刀差在0. 032水平范围内波动上升,说明二者发展趋势之间的差异逐渐增大;安塞县社会经济与生态环境的耦合度分布于45°β90°范围内,二者处于协调发展阶段,耦合度β表现为先下降后上升,说明经济与环境之间的矛盾开始显露。研究表明,安塞县应着力加强生态建设的固基和推进作用,缓解社会经济和生态环境的矛盾,实现二者的协调发展。     

Deriving sustainability measures using statistical data: A case study from the Eisenwurzen, Austria

Within the past two decades sustainability has become a key term in emphasizing and understanding relationships between economic progress and the protection of the environment. One key difficulty is in the definition of sustainability indicators based on information at different spatial and temporal scales. In this paper we formalize statistical models for the assessment of sustainability impact indicators using a public data source provided by the Austrian government. Our application example is the Eisenwurzen region in Austria, an old and famous mining area within the Alps. The total area covers 5.743 km² and includes 99 municipalities. In our study we define 15 impact indicators covering economic, social and environmental impacts. For each of the impact indicators we develop response functions using the available public data sources. The results suggest that the available data are an important source for deriving sustainable impact indicators within specific regions. The presented approach may serve as diagnostic tool to provide insights into the regional drivers for assessing sustainability indicators.     

Meta-performance evaluation of sustainability indicators

There are many different kinds of frameworks for evaluating environmental and sustainability performance at the organizational level (profit or not-for-profit, private or public), sectoral level (e.g. industry, transport, agriculture and tourism), and local, regional or country levels. Despite the diversity of methods and tools to measure sustainable development, indicators are one of the approaches most used. However, these tools do not usually include evaluation of the performance measurement instrument itself. The main objective of this research is to develop a conceptual framework to design and assess the effectiveness of the sustainability indicators themselves. To put the proposed tool into practice, a set of key good-practice factors and meta-performance evaluation indicators is proposed for adoption in a national case study—the national sustainable development indicators system, SIDS Portugal, and the usefulness of this methodology is demonstrated. This approach aims to evaluate how appropriate a set of sustainability indicators is and allow an evaluation of overall performance-monitoring activities and results. Stakeholder involvement is an essential component of the proposed framework. The tool developed could support continuous improvement in the performance of ongoing sustainability indicator initiatives, allowing greater guidance, objectivity and transparency in sustainability assessment processes.     

珠三角地区科技创新与生态环境的耦合协调发展研究

探究科技创新与生态环境之间的耦合协调关系,是当前我国高质量发展过程中亟待解决的关键问题。通过探讨科技创新与生态环境的耦合协调机制,构建两者的综合评价指标体系,借助物理学耦合协调度模型定量测算2007-2018年珠三角地区科技创新与生态环境的耦合协调度,并对其时空演化特征进行探讨分析。结果表明:珠三角各市的科技创新综合指数与生态环境综合指数均呈现不断上升的趋势,且两者耦合度、耦合协调度也呈现出由低水平向高水平的演进特征。在空间分布上,珠三角地区科技创新与生态环境的耦合协调度呈现出以珠江入海口城市"广深佛莞"为中心,向两侧递减的空间格局。在作用类型上,珠三角多数城市在2007年的科技创新能力起到明显地滞后作用,但随着时间的推移,城市创新能力不断增强,与生态环境之间达到基本协调,甚至高级协调水平;而肇庆市发展相对缓慢,仍处于"基本失调-科技创新受阻型"。以区域高质量发展为引领,通过加大创新要素投入、控制污染物排放、合理布局生态用地等方法提高生态创新,有助于未来珠三角实现科技创新与生态环境协调可持续发展。     

基于灰水足迹的中国城市水资源可持续利用综合评价

随着城市化的快速发展，中国城市水资源面临着水资源短缺与水环境恶化等挑战，因此加强城市水资源可持续利用对于中国可持续发展具有重要意义。基于灰水足迹核算对2016年中国地级市水资源可持续利用情况进行综合评价。研究结果表明：（1）中国城市灰水足迹水平差异大，平均值为23.40×10⁸ m³，主要集中在20.00×10⁸ m³以下。中国城市农业源灰水足迹比例占比主要在70%以上，工业源比例占比主要在20%以下，而生活源比例占比在40%以下；（2）全国灰水经济生产率在12.45-857.31元/m³范围内，地区差异明显。33%城市灰水足迹荷载系数均大于1，全国地级市灰水足迹荷载系数平均值为1.16，城市水资源利用已对水环境产生污染压力，用水不可持续；（3）城市水资源开发率与灰水足迹荷载系数呈一定程度的正相关关系，说明了城市发展对水资源利用的"量"和"质"的压力作用具有一定的协同关系；（4）水资源可持续利用程度呈现大型城市 > 特大型城市 > 超大型城市 > 中小型城市，城市发展一定程度上有助于水资源的可持续利用，但发展规模过大可能会造成用水高产而护水低效的现象。因地制宜的实行水资源循环经济发展模式以及适时纳入灰水足迹核算与管理体系，是当前城市化大背景下实现水资源可持续利用的重要途径。