黄河流域（山东段）生态环境保护与经济高质量发展协调性研究.pdf

山东省是黄河流域唯一河海交汇区，是黄河下游生态保护和防洪减灾的主战场，对其开展生态环境保护与经济高质量发展协同效应研究具有重要意义。基于此，以黄河流域（山东段）9个地市为研究对象，分析 20102020 年当地生态环境保护与经济高质量发展协调性动态演化过程。结果表明：自山东省积极推进新旧动能转换先行区建设、开展生态文明及美丽乡村建设等以来，研究区域整体生态环境质量和经济高质量发展水平均有一定提升；对于生态环境保护与经济高质量发展的协调性，除济南市为良好协调发展水平外，其他区域多为初级和中级水平。因此，应充分发挥济南都市圈的带动作用，确保黄河流域（山东段）生态环境保护和经济高质量发展相协调。关键词：生态环境保护；经济高质量发展；协同性；黄河流域中图分类号：F124.5文献标志码：A文章编号：1674-7909-（2023）13-51-50引言2021年10月8日，中共中央、国务院正式发布了 黄河流域生态保护和高质量发展规划纲要，明确提出黄河流域“共同抓好大保护，协同推进大治理”的总目标 1。山东省作为连接京津冀与长江三角洲地区的桥梁纽带 2，是黄河下游生态保护的主战场，对其开展生态环境保护与经济高质量发展协同效应研究具有重要意义。自黄河流域生态保护和高质量发展上升为重大国家战略以来，相关学者对区域生态环境保护与经济高质量发展进行了深入研究。例如，杨慧芳等3运用熵值法和耦合协调度模型，对黄河流域“生态环境-经济高质量发展”的耦合效应进行了实证分析，研究发现各省协调度有短暂波动，提出应进一步提升区域“生态-经济”耦合协调发展水平。孙鑫等4研究了江苏省13个地级市生态环境和经济高质量发展的耦合协调度，结果表明江苏省各地级市生态环境与经济高质量发展的耦合协调度均处于上升状态，但各地级市之间有明显的差距。李鸿飞等5研究发现，黄河流域兰州段生态环境与高质量发展协调性有待加强，提出应充分考虑黄河流域整体性特征，坚持生态保护优先，同步推进产业专业化整合与转型升级，提升城市综合治理能力，在城乡融合发展的基础上优化城市功能结构布局，最终实现人居生态环境可持续发展。虽然诸多学者对生态环境保护与经济高质量发展协调性进行了理论及实证分析，但是目前对于生态环境保护与经济高质量发展的协调性评价指标体系构建及协调度测算尚未形成系统性理论。GEE（Google Earth Engine）平台可实现对区域地理数据的在线处理，图形运算效率较高，广泛应用于生态环境监测评价分析6。基于此，笔者基于GEE平台构建遥感生态指数（Risk-Screening Environmental Indicators，RSEI），对黄河流域（山东段）9个地市生态环境质量进行评价分析，并开展生态环境保护与经济高质量发展的协同效应分析，以期为进一步促进黄河流域生态环境保护和经济高质量发展提供一定的参考依据。1数据来源与研究方法1.1数据来源遥感图像数据为基于GEE平台筛选目标年份及基金项目：2022 年济南市哲学社会科学项目“山东省黄河流域生态环境保护与高质量发展协调性研究”（JNSK22C12）。作者简介：王玉霞（1985），女，硕士，讲师，研究方向：地理信息系统应用。51http:/2023年7月 第14卷 第13期其前后各1年的夏季（69月）数据。该数据产品已经过几何校正、辐射校正和大气校正，空间分辨率为30 m，时间分辨率为16 d。利用Landsat云掩膜算法去除有云像元，进而合成目标年份夏季最小云量影像。高程数据来自地理空间数据云平台（http:/）提供的ASTER GDEMV2 30 m分辨率数字高程模型（Digital Elevation Model，DEM），统计数据来自山东省统计服务平台（http:/ 山东统计年鉴，土地利用数据来自中国科学院资源环境科学数据中心（http:/ 影像和Landsat8/OLI 影像所对应的蓝波段、绿波段、红波段、近红外波段、短波红外1波段和短波红外2波段的反射率。湿度（WET）使用缨帽变换的湿度分量代表 RSEI中反映植被和土壤水分变化的湿度指标，基于LandsatTM和OLI数据进行WET提取的计算方法为WETTM=0.031 5B+0.202 0G+0.310 2R+0.159 0NIR-0.680 6SWIR1-0.610 9SWIR2（4）WETOLI=0.151 1B+0.197 3G+0.328 3R+0.340 7NIR-0.711 7SWIR1-0.455 9SWIR2（5）绿度采用归一化植被指数（NDVI）来反映，计算公式为NDVI=NIR-RNIR+R（6）热度（LST）采用由辐射传输方程法计算得到的陆地表面温度来代表9，计算公式为LST=T/1+（T/）ln-273.15（7）式（7）中：T 为传感器处温度值，为地表比辐射率。1.2.2RSEI模型构建为了消除指标之间量纲和取值范围差异的影响，需要对各指标进行归一化处理，使各指标取值范围为0，1。归一化方法为NIi=（Ii-Imin）/（Imax-Imin）（8）式（8）中：NTi是指 4 个指标因子（绿度、热度、干度、湿度）中某一个的归一化指数，Ii是生态因子指数，Imax是指标最大值，Imin是指标最小值。之后利用主成分分析方法对归一化后的4个指标进行分析，得到初始生态指数，表达式为RSEI0=1-PC1（NINDVI，NIWET，NILST，NINDBSI）（9）式（9）中：RSEI0为初始遥感生态指数，PC1为第一主成分，NINDVI、NIWET、NILST、NINDBSI为归一化处理后的指标。1.3经济高质量发展水平测度熵值法是一种客观的赋权方法，可以较好地避免指标赋权的主观性，计算所得各指标的权重具有比较高的可靠性10。笔者利用该方法对研究区各市经济高质量发展水平进行测算，具体计算步骤如下。1.3.1原始数据标准化处理笔者选取的指标有正、负取向之分，且指标之间的量纲不同，所以采用极差法对数据进行标准化处理，计算公式为Zij=xij-minxjmax xj-min xj，正向指标（10）Zij=max xj-xijmax xj-min xj，负向指标（11）式（10）和式（11）中：Zij为原始数据标准化后的数据矩阵，xij为原始数据矩阵，maxxj和minxj分别表示j项指标的最大值和最小值。1.3.2各指标信息熵计算信息熵计算公式为Ej=-1lnni=1mPijlnPij（12）Pij=Ziji=1mZij（13）1.3.3各指标权重计算权重计算公式为Qj=1-Ejj=1n（1-Ej）（14）1.3.4经济高质量发展综合评价值计算综合评价值计算公式为U=j=1nQjZij（15）52http:/1.4生态环境与经济高质量发展协调度测算耦合协调度模型主要用于分析各系统或要素间相互作用的程度。笔者采用耦合协调度来反映生态环境保护与经济高质量发展相互作用的程度，并对区域间的协调差异性进行评价分析，计算公式如下11。令生态环境质量评价值为A1、经济高质量发展综合评价值为A2，计算两者的离差系数Cv，计算公式为Cv=（A1-A2）（A1+A2）22=1-C（16）C=4A1A2（A1+A2）2（17）式（16）和式（17）中：C为耦合度。令T为两大系统之间的发展度、和分别为两个系统的权重（该研究中生态环境保护与经济高质量发展的重要程度相同，故令=0.5），则两个系统间的耦合协调度（D）计算公式为T=A1+A2（18）D=CT（19）2结果与分析2.1生态环境质量变化分析第一主成分（PC1）信息表如表 1所示。由表 1可知，2010、2015、2020年黄河流域（山东段）PC1的贡献率均在85%以上，说明PC1集成了NDVI、WET、LST和NDBSI的主要特征，可以用于创建RSEI。从单个指标情况来看，各年份的NDVI值和WET值均为正值，是促进生态环境正向变化的主要指标；NDBSI值和LST值均为负值，是导致生态环境退化的主要因素。为更加直观地展示RSEI空间分布特征，分区统计各市RSEI均值，如图1所示。由图1可知，20102015年黄河流域（山东段）生态环境质量降低趋势较为明显，尤其是淄博市、济宁市、东营市、滨州市、菏泽市等。结合土地利用类型转移面积分析可知，20102015年黄河流域（山东段）新增建设用地占新增土地利用面积的50%以上，主要来源为耕地，说明该时期研究区域城镇化建设较快，建设用地迅速扩张占用大量耕地资源，导致生态环境恶化。20152020年，黄河流域（山东段）生态环境有一定的改善，生态环境质量提升较明显的区域是东营市、淄博市、德州市、济宁市等。这主要与近年来山东省推行新旧动能转换、开展生态文明建设与美丽乡村建设及推进黄河流域高质量发展等密切相关。2.2经济高质量发展水平特征分析为合理地对区域经济高质量发展水平进行评价，在参考其他学者研究成果的基础上，结合研究区发展特征，综合选取经济活力、科技创新、环境、人民生活和社会协调5个维度构建高质量发展评价体系，并在每个维度下细分多个子指标，具体评价指标体系如表2所示。从 山东统计年鉴 获取相关年份统计数据，并利表1第一主成分（PC1）信息表年份201020152020NDVI0.322 70.987 00.927 8WET0.530 80.115 50.358 4LST-0.224 5-0.100 5-0.200 4NDBSI-0.750 7-0.311 5-0.403 0贡献率/%85.8096.0984.540.00.10.20.30.40.50.60.70.8RSEI 均值 2010年 2015年 2020年 济南市 淄博市 东营市 济宁市 泰安市 德州市 聊城市 滨州市 菏泽市 城市 图12010、2015、2020年黄河流域（山东段）各市RSEI均值王玉霞，等黄河流域（山东段）生态环境保护与经济高质量发展协调性研究53http:/2023年7月 第14卷 第13期用熵值法计算研究区域各市经济高质量发展水平值，结果如表3所示。由表3可知，除菏泽市外，2015年其他地市高质量发展水平比2010年均有一定提升。这主要是因为受山东省经济发展宏观政策影响，2010年研究区域经济迈向快速推进阶段；2015年以后，山东省产业结构发生历史性转变，经济向高质量发展方向迈进，高新技术产业逐渐成为当地经济发展的支柱，经济高质量发展水平进一步提升。2020 年，除鲁西北的聊城市、滨州市、德州市经济高质量发展水平有一定降低外，其余城市经济高质量发展水平相对稳定。其主要原因是鲁西北区域产业结构不合理、高新技术产业发展动力不足。2.3生态环境保护与经济高质量发展水平协同效应分析分析生态环境保护与经济高质量发展的耦合协调效应，可以更加明确区域经济发展和生态环境保护情况，进而为城市发展提供决策依据。2.3.1相关性分析利用SPSS软件分析测度研究区域各地市生态环境保护与经济高质量发展之间的关联性，结果得出2010、2015、2020年的相关系数分别为0.668、0.615和0.640，说明两者存在较强的相关性。2.3.2耦合协调性分析采用耦合度模型，基于RSEI和经济高质量发展水平值分别计算了 2010、2015、2020 年黄河流域（山东段）各地市生态环境保护与经济高质量发展的耦合协调度值，结果如表4所示。参考相关学者建立的耦合协调度分级评价标准12，判断黄河流域（山东段）各地市生态环境保护与经济高质量发展协调性比较稳定，多为初级和中级协调性，且中东部城市发展协调性高于西部各城市。其中，处于良好协调发展水平的仅有济南市，这主要得益于济南市持续聚焦绿色低碳高质表2经济高质量发展评价指标体系一级指标经济活力科技创新环境方面人民生活社会协调二级指标生产总值增长率第三产业增加占比外贸依存度实用外资金额占比科技支出在生产总值中的占比万人专利拥有量万元工业增加废水排量固体废物利用率单位生产总值能耗绿化率人均收入水平医疗保险参保比例每百人图书馆藏书医疗资源城乡居民收入比失业率工资分配比例城镇化指标性质+-+-+依据综合反映地区的经济发展水平、产业结构和对外开放水平反映科技发展的投入、创新活力和科研产出质量对生态环境污染、生态环境质量和资源利用程度3个方面进行测评，综合反映区域环境质量从物质、文化、生活保障方面来对人们的生活质量做出评价可客观反映城乡发展协调水平表32010、2015、2020年黄河流域（山东段）各地市高质量发展水平值城市济南市淄博市东营市济宁市泰安市德州市聊城市滨州市菏泽市2010年0.591 90.561 50.610 20.406 00.463 00.298 40.299 80.443 60.407 72015年0.798 70.692 30.604 90.533 20.575 90.469 50.367 80.572 00.294 02020年0.742 10.530 60.619 20.533 10.562 90.394 50.291 50.388 40.380 554http:/量发展，坚持科技赋能、创新驱动发展；东营市、淄博市、济宁市和泰安市发展较为稳定，为中级协调发展水平；滨州市、德州市、聊城市、菏泽市为初级协调发展水平。3结论与建议3.1结论黄河流域（山东段）生态环境质量研究显示，20102015年黄河流域（山东段）生态环境质量降低较为明显，主要是原因是该时期城镇化建设占用大量耕地资源，导致生态环境恶化；20152020年黄河流域（山东段）生态环境质量有一定的改善，主要与近年来山东省推进新旧动能转换先行区建设、开展生态文明建设与美丽乡村建设及推进黄河流域高质量发展等密切相关。黄河流域（山东段）经济高质量发展水平测定结果显示，2010年研究区域各地市经济高质量发展水平整体偏低，2020年提升显著，主要是由于2015年以后当地产业结构发生历史性转变，高新技术产业逐渐成为当地经济发展的支柱，从而使经济高质量发展水平进一步提升。黄河流域（山东段）生态环境保护与经济高质量发展协调效应分析结果显示，研究区域中东部城市发展协调性高于西部，其中处于良好协调发展水平的仅有济南市，东营市、淄博市、济宁市和泰安市发展较为稳定（为中级协调发展水平），滨州市、德州市、聊城市、菏泽市为初级协调发展水平。3.2建议为进一步提升黄河流域（山东段）生态环境保护与经济高质量发展的协调性，建议采取以下措施：充分发挥济南城市经济圈的辐射带动作用，进一步加强区域联动，整体提升黄河流域（山东段）各地市生态环境保护与经济高质量发展的协调性；在保护生态环境的基础上，深入挖掘各地市资源禀赋，进行产业的专业化整合与转型升级，发展特色产业，如生态旅游业、特色农产品加工业等。参考文献：1 任保平.黄河流域生态环境保护与高质量发展的耦合协调 J.人民论坛学术前沿，2022（6）：91-96.2 张红武，张罗号，景唤，等.山东对黄河流域生态保护和高质量发展的作用不可替代 J.水利水电技术，2021（1）：1-21.3 杨慧芳，张合林.黄河流域生态保护与经济高质量发展耦合协调关系评价J.统计与决策，2022（11）：114-119.4 孙鑫，姚正海.生态环境与经济高质量发展的耦合协调度分析：以江苏省 13 个地级市为例 J.中国物价，2022（8）：55-57.5 李鸿飞，何颖茹，毕晓莉.黄河流域兰州段生态环境与高质量发展耦合协调关系研究 J.干旱区地理，2022（4）：1244-1253.6HUANG H P，CHEN W，ZHANG Y，et al.Analysis of ecological quality in Lhasa MetropolitanArea during 1990 2017 based on remote sensing andGoogle Earth Engine platformJ.Journal of Geographical Sciences，2021（2）：265-280.7 徐涵秋.城市遥感生态指数的创建及其应用J.生态学报，2013（24）：7853-7862.8YUAN B，FU L，ZOU Y，et al.Spatiotemporal change detection of ecological quality and the associated affecting factors in Dongting Lake Basin，basedon RSEI J.Journal of Cleaner Production，2021（增刊1）：126995.9 杨坤士，卢远，翁月梅，等.Google Earth Engine 平台支持下的南流江流域生态环境质量动态监 测J.农 业 资 源 与 环 境 学 报，2021（6）：1112-1121.10 金昌东，张宝雷，康洁铭.经济高质量发展水平及其耦合协调性研究：基于山东省 17地市面板数据 J.生态经济，2021（7）：65-72.11 昌晶亮，余洪.大湘西地区旅游与城镇化耦合发展研究 J.经济地理，2016（6）：204-208.12 师博，范丹娜.黄河中上游西北地区生态环境保护与城市经济高质量发展耦合协调研究 J.宁夏社会科学，2022（4）：126-135.表42010、2015、2020年黄河流域（山东段）各市耦合协调度值城市东营市德州市济南市淄博市聊城市泰安市济宁市菏泽市滨州市2010年0.7580.6010.8070.7720.6120.7390.6980.6740.7132015年0.7330.6720.8670.7540.6530.7780.6960.5830.7312020年0.7910.7040.8500.7690.6160.7520.7660.6810.679王玉霞，等黄河流域（山东段）生态环境保护与经济高质量发展协调性研究55