低碳城市建设演化格局分析

基金项目:国家自然科学基金(41101039);杭州师范大学遥感与地球科学研究院开放基金(PDKF2011YG08);杭州师范大学科研随着全球生态环境问题的日益突出［1］，生态城市理论自诞生之日起，就受到了人们的广泛关注［2］，各类生态城市建设活动也在全球范围内不断涌现［3］。自从生态城市理论引入到我国以来，各种生态城市建设活动也是层出不穷。但生态城市毕竟还是一门年轻的理论，并不足以支撑当前如火如荼的生态城市建设活动［4］。因此，如何正确地认识和判读当前我国的生态城市建设活动，深入探讨其内部发展规律，不仅有助于更好地把握我国生态城市建设的进程，为生态城市建设的合理开展提供决策参考，还能为生态城市理论的完善提供数据和案例支持。目前，学界关于生态城市建设实践的研究多是集中在生态城市的具体建设模式［5，6］，评价指标体系构建［7，8］，存在的具体问题及其解决措施［9］，以及生态城市建设的规划设计方法［10，11］等方面，鲜见从全国尺度出发，系统而综合地剖析我国生态城市建设的时空演化状况，探讨其内部驱动机理的研究文献。因此，本文对我国的生态城市建设活动进行了全面的梳理，探讨了我国生态城市建设的时空演化规律，分析了其驱动机理，以期加深加深对我国生态城市建设状况的认识，更好地把握我国生态城市建设的进程，从而为生态城市建设的合理开展提供决策参考。1我国的生态城市建设活动本文通过对CNKI期刊网、维普期刊网、人民日报、人大复印资料等的搜索查询，以刊载过生态城市建设的相关论文为准，统计出截至2010年12月我国提出生态城市建设的城市共有360个。其中生态市134个，生态县226个。

2生态城市建设的时空演化格局

2.1空间分异利用Arcgis的空间聚类分析模块对各省生态城市密度数据进行分析，检查生态城市在空间上的分布是否具有集聚性。表1中高/低聚类分析的正态统计量Z值均大于正态分布函数在0.01水平下的临界值(1.96)，表明省域尺度上的生态城市分布存在着空间上明显的集聚(Clustering)现象［12］。即具有较高生态城市密度的省区相对地趋于和较高生态城市密度的省区相靠近;或者较低生态城市密度的省域相对地趋于和较低生态城市密度的省域相邻的空间联系结构。

2.2时空格局演化由于很难获取各地提出生态城市建设的确切时间，故本文拟根据国家环境保护部网站(sts．mep．gov．cn/)公布的历年国家级生态示范区名单作为替代，近似地分析我国各地生态城市建设的时空演进过程①。通过上述分析可知，(1)从时间维度上讲，生态示范区的空间展布经历了一个由离散———聚集———离散的倒U型演化过程。(2)空间分布方面，从总体上看，生态示范区的分布显示出了明显的空间差异。主要表现为东部地区明显多于西部地区;经济文化发达地区多于经济文化次发达地区;沿海地区高于内陆地区;城镇化水平高的地区多于城市化水平较低的地区。而且，从时间演化进程的角度看，生态示范区分布中的“胡焕庸”线表现的越来越明显。(3)从分布密度的角度上讲，生态示范区的创建数量与经济发达程度之间的相关度很高。江苏、天津、北京、浙江、上海这五个生态示范区密度最大的省和直辖市，也是我国经济最发达的地区;而内蒙古、新疆、、甘肃、青海这五个生态示范区最少的省份，则是我国经济欠发达的区域。据计算，生态示范区密度与各省人均GDP的相关系数达0.68。3生态城市建设的驱动机理分析3.1指标选择在广泛征询相关专家意见的基础上，按照系统完备性、动态发展性、可比可量性、可操作性等原则，选取与生态城市建设密切相关的生态、社会、经济指标，以深入分析生态城市建设的驱动机理(表3)。

3.2研究数据

(1)中国主干公路、铁路、河流、湖泊、行政界限等矢量数据皆来源于国家基础地理信息系统(nfgis．nsdi．gov．cn/)和国家科技基础条件平台建设项目:地球系统科学数据共享网(www．geodata．cn);(2)干燥指数的计算公式为:D=F/C。式中，D代表干燥指数，F代表1961～1990年的平均年降水量，C代表1961～1990年的平均年累计气温。数据来源于中国科学院地理科学与资源研究所人地系统主题数据库(原中国自然资源数据库，www．data．ac．cn/)。(3)气候生产潜力数据来源于国家科技基础条件平台建设项目:地球系统科学数据共享网(www．geodata．cn)。(4)地形地貌数据来源于GLCN提供的90m×90mSRTM数据。(5)NDVI数据。本研究所采用的遥感数据为NOAA/AVHRRNDVI时间序列数据，时间范围覆盖了2006年5～10月植被生长季。数据来源于美国GIMMS工作组(glcf．umiacs．umd．edu/data/gimms/index．Shtml)。NDVI数据的处理方法采用国际通用的最大合成法［13－16］;每年的NDVI值由各月NDVIi求平均值获得，以避免某些极端月份数值的影响［17］。(6)分省的社会经济发展数据来自于《中国统计年鉴》。为避免单一年份中各项指标数据的偶然性，本文所用的皆是对2006～2008年数据进行等权加和平均后得来的数据。

3.3模型构建模型构建的步骤如下:(1)采用半升/降梯形模糊隶属度函数模型［18］对基础数据进行无量纲化和同趋化处理;(2)利用因子分析法对原始变量进行降维处理，将众多子变量合成为7个综合变量，以消除各变量间的多重共线性;(3)以这7个综合变量为解释变量，以各省提出生态城市建设的城市数量为被解释变量，采用普通最小二乘法(OLS)进行多元逐步线性回归，通过不断剔除不显著的解释变量，建立如下计量模型:Y=－10.295+0.635X1+0.377X2－0.019X3式中，Y为各省提出生态城市建设的城市数量，X1为城市规模因子，X2为城市经济因子，X3为城市生态因子。从表4中可以看出，模型拟合度较好，全部通过了F检验和多重共线性检验，城市生态因子通过了置信水平为90%的t检验，城市规模因子和城市经济因子通过了置信水平为95%的t检验。

3.4驱动因子分析

3.4.1城市规模从模型运行的结果可知，城市规模的大小是影响生态城市建设决策的首要因素。统计数据亦能证明这样的关系(表5)。城市规模对开展生态城市建设的驱动机理主要表现在三个方面:一是城市的规模大，往往意味着该城市拥有较为雄厚的社会、经济、科技等资源，能够为生态城市的建设提供强有力的保障;第二，城市是一个不完整的生态系统，也是一个人类活动最为密集的区域。不少国家和地区的历史发展经验表明，城市化的过程，往往也伴随着资源的高消耗和环境质量下降、生态破坏等过程。因此，城市规模越大，就越需要通过生态城市的建设，来缓解紧张的人地关系;第三，生态城市是城市发展历程中产生的高级城市形态［19，20］，是城市发展到一定历史阶段的必然产物。城市的规模较大，往往意味着这个城市已经走过了长期的历史演化过程，向生态城市演进的时机更为成熟，转化更为自然。这三个原因，分别从充分条件、必要条件和历史必然性三个方面，解释了城市规模越大，越倾向于开展生态城市建设的客观现象。

3.4.2城市经济城市的经济发展状况是开展生态城市建设的第二大影响因素。城市经济越发达，越倾向于开展生态城市建设。从统计数据中亦可看出二者之间的相关性(表6)。城市经济状况对开展生态城市建设的驱动机理与城市规模有相似之处。一方面，城市的经济越发达，越能够为生态城市建设提供必要的资金支持;另一方面，经济发展常常需要消耗大量的自然资源，也难免对生态环境造成破坏，因而也有开展生态城市建设的需求。但是，二者的驱动机理也并非完全相同。其区别主要有二:一是在生态城市建设能力方面，与庞大的城市规模相比，发达的城市经济往往能更为直接和有效地支持生态城市建设。这是因为城市规模大，并不一定就意味着具备发达的社会经济实力。二是在生态转型需求方面，相对于较大的城市经济规模，庞大的城市人口规模给区域生态环境带来的压力往往更为直接和显著，社会公众对于改善城市生态环境的要求也更迫切。这是因为某些经济形态，如高科技、金融产业等，它们的经济收益很高，但对环境的压力和资源的损耗却比较小，生态转型的需求也相对较小。

3.4.3城市生态从模型的运行结果来看，城市内部的生态环境状况对开展生态城市建设有微弱的负面影响。从表面上看，这样的结果似乎不太合乎情理。事实上，良好的生态环境状况对于开展生态城市建设既有积极影响，也有消极的影响。(1)消极影响:一是经济支撑力不足。虽然不排除某些城市在发展过程中花大力气保护区域的生态环境，最终实现了经济发展与生态环境保护的双赢;但从城市发展的总体历史趋势来看，经济发展往往难以避免对生态环境的破坏。因此，从另一个角度上讲，如果一个城市的生态环境状况非常好，那么这个城市的社会经济发展水平往往不会太高。经济发展的滞后，也将导致地方政府不愿意或无力投入大量资金开展生态城市建设。二是社会需求不足。由于城市已经拥有了良好的生态环境，因此，公众对于推动本城市的生态化发展与转型的社会需求也远不如生态环境状况恶劣的城市。进而导致开展生态城市建设的社会动力和公众参与热情不足。(2)积极影响:一是建设成本较小。良好的生态环境本底，往往意味着不需要进行大规模的环境治理和污染企业的搬迁安置。较低的建设成本，使得地方政府能够较为轻松地开展生态城市建设。二是城市形象的宣传与塑造。利用生态城市建设的契机，可以向外界大力宣传城市良好的生态环境，展示政府的可持续发展理念，进而塑造良好的城市形象，提升城市品位，为城市的长远发展打下基础。综上，由于城市的生态环境状况对于生态城市建设的开展既有积极作用，也有消极作用，导致城市生态环境状况对生态城市建设的综合影响比较微弱。

3.4.4其他因素根据模型运行的结果，也可以进一步分析和阐释其他因子的影响机理。(1)区域生态背景因子的不显著表明，属于各种地域类型，具有不同生态背景的各个城市都广泛地开展了生态城市建设。众所周知，我国疆域辽阔，不同区域间的自然生态环境条件千差万别，要求所有的城市类型在开展生态城市建设时都简单套用国家环保部的一套标准，无疑是不够合理的。因此，通过地域类型划分，进而因地制宜地开展生态城市建设，是生态城市理论研究和建设实践中的重要任务。(2)城市社会因子的不显著表明，在当前的生态城市建设决策中，社会公众对开展生态城市建设的影响力还不够明显，生态城市建设更多的还只是一种政府行为。这也是在今后的生态城市建设过程中需要完善和改进的地方。(3)模型的拟合程度并不太高，说明除了本指标体系所选的指标外，还有其他因素影响这生态城市建设活动的开展，如政治制度、管理机制、领导层的偏好等。这些因素难以量化和评价，但它们对生态城市建设的开展也具有不可忽视的影响。

4结论

本文通过对我国拟建生态城市相关案例数据的收集和整理，分析了我国生态城市建设的时空演化格局，探讨了其内在驱动机理，主要结论如下:(1)对我国360个拟建生态城市的时空演化格局分析表明，从时间维度上讲，我国生态城市建设的空间展布经历了一个由离散———聚集———离散的倒U型演化过程;从空间维度上看，我国拟建生态城市的空间分布显示出较强的地域分异特征和聚集现象;从分布密度上讲，开展生态城市建设的数量与经济发达程度之间具有较强的相关性。(2)对我国生态城市建设驱动机理的分析表明，第一，城市规模的大小是影响生态城市建设决策的首要因素。城市规模越大，越倾向于开展生态城市的建设。第二，城市的经济发展状况是开展生态城市建设的第二大影响因素。城市经济越发达，越倾向于开展生态城市建设。第三，城市内部的生态环境状况对于开展生态城市建设的影响比较微弱，这表明在地方政府是否开展生态城市建设的决策过程中，本市生态环境状况的优劣程度并不是其考虑的重点。