Spatiotemporal differentiation and influencing factors of the coupling and coordinated development of new urbanization and ecological environment in the Yellow River Basin

Jianji ZHAO; Yan LIU; Yakun ZHU; Shengli QIN; Yanhua WANG; Changhong MIAO

doi:10.18402/resci.2020.01.16

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Resources Science
Vol. 42, Issue 1, 159 (2020)

Spatiotemporal differentiation and influencing factors of the coupling and coordinated development of new urbanization and ecological environment in the Yellow River Basin

Jianji ZHAO^{1、1、2、2}, Yan LIU^1、1, Yakun ZHU^1、1, Shengli QIN^1、1, Yanhua WANG^{1、1、2、2、*}, and Changhong MIAO^{1、1、2、2}

Author Affiliations

¹Key Research Institute of Yellow River Civilization and Sustainable Development & Collaborative Innovation Center on Yellow River Civilization of Henan Province, Henan University, Kaifeng 475001, China;

¹河南大学黄河文明与可持续发展研究中心暨黄河文明协同创新中心,开封 475001

²College of Environment and Planning, Henan University, Kaifeng 475000, China

²河南大学环境与规划学院,开封 475000

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DOI: 10.18402/resci.2020.01.16 Cite this Article

Jianji ZHAO, Yan LIU, Yakun ZHU, Shengli QIN, Yanhua WANG, Changhong MIAO. Spatiotemporal differentiation and influencing factors of the coupling and coordinated development of new urbanization and ecological environment in the Yellow River Basin[J]. Resources Science, 2020, 42(1): 159 Copy Citation Text

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Fig. 1. 新型城镇化与生态环境耦合协调度的时序特征Figure 1

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Fig. 2. 黄河流域新型城镇化与生态环境耦合度时空格局Figure 2

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Fig. 3. 黄河流域新型城镇化与生态环境耦合协调度时空格局Figure 3

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Fig. 4. 黄河流域新型城镇化与生态环境的相对发展类型空间分布Figure 4

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目标层（一级指标）	系统层（二级指标）	准则层（三级指标）	单位	指标功效
新型城镇化	城镇化水平	常住人口城镇化率	%	+
		城市建成区占比	%	+
		二三产业就业人员占总就业人数的比重	%	+
		人均社会消费品零售额	元/人	+
		城镇登记失业率	%	-
	公共服务水平	每千人口医疗卫生机构床位数	张/千人	+
		每百人公共图书馆藏书	册/百人	+
		城市用水普及率	%	+
		社会保障支出占财政支出比重	%	+
		教育支出占财政支出比重	%	+
	基础设施水平	每万人拥有公共汽车	辆/万人	+
		人均城市道路面积	m²	+
		人均公园绿地面积	m²	+
		人均城市建成区面积	m²	+
		互联网宽带接入用户数	户	+
生态环境	生态环境水平	建成区绿化覆盖率	%	+
	生态环境水平	人均耕地面积	hm²/人	+
	资源环境利用	单位土地生产总值	元/km²	+
		单位GDP能耗	tce/万元	-
		人均污水排放量	t/人	-
		人均废气排放量	t/人	-
		人均能源消费	tce/人	-
		清洁能源（天然气）普及率	%	+
		人均日生活用水量	升/日	-
	资源环境保护	生活垃圾无害化处理率	%	+
		污水处理厂日处理能力	万m³/日	+
		污水处理厂集中处理率	%	+
		固体废物综合利用率	%	+

Table 2.

黄河流域新型城镇化与生态环境耦合协调度评价体系

地理模型	计算公式	模型释义	意义
最小-最大标准化	$\begin{array}{l} y_{ij} = \frac{(X_{ij} - X_{ij \min})}{(X_{ij \max} - X_{ij \min})} 正指标 \\ y_{ij} = \frac{(X_{ij \max} - X_{ij})}{(X_{ij \max} - X_{ij \min})} 逆指标 \end{array}$	y_ij为标准值;X_ij_max、X_ij_min为系统i指标j的最大和最小值; X_ij为系统i指标j的值	消除数据间屏蔽效应和量纲差异
熵权法求权重	$p_{ij} = \frac{y_{ij}}{\overset{n}{\sum_{i = 1}} y_{ij}}$ $E_{j} = - \ln {(n)}^{- 1} \overset{n}{\sum_{i = 1}} p_{ij} \ln p_{ij}$ $w_{i} = \frac{1 - E_{i}}{n - \sum E_{i}}$	w_i为各指标权重; $p_{ij}$ 为第i个城市j指标的比重; $E_{j}$ 为j指标的信息熵	客观确定指标权重
综合发展指数	$U_{1} = \overset{m}{\sum_{i = 1}} w_{i} y_{ij}$ $U_{2} = \overset{n}{\sum_{i = 1}} w_{i} y_{ij}$	U₁、U₂分别代表各子系统的综合功效;n和m均为地级市的个数	获得子系统的综合效益
耦合度	$C = n {[\frac{u_{1} u_{2} \dots u_{n}}{\prod (u_{i} + u_{j})}]}^{\frac{1}{n}}$	C为耦合度; $u_{i}$ 、 $u_{j}$ 、 $u_{n}$ 分别表示第i、j、n个子系统的综合发展指数	0≤ C ≤1。C≤ 0.3,低水平耦合;0.3<C ≤ 0.5,拮抗状态;0.5<C ≤0.8,磨合状态;0.8<C ≤1,高水平耦合
耦合协调度	$T = a U_{1} + b U_{2}$ $D = \sqrt[]{C \times T}$	D为协调度;T为耦合协调发展水平指数;a=b=0.5	0≤ D ≤1。D ≤0.3,低度协调;0.3<D ≤ 0.5中度协调;0.5<D ≤0.8,高度协调;0.8<D ≤1,高度协调
相对发展模型	$β = U_{2} / U_{1}$	β为相对发展度,U₁、U₂为城镇化和生态环境综合发展指数	0<β≤ 0.9,生态环境滞后于城镇化,0.9<β ≤1.1,二者同步发展,β>1.1,城镇化滞后于生态环境

Table 3.

研究方法及指标

年份	新型城镇化指数（U₁）	生态环境评价指数（U₂）	系统综合发展指数（T）	耦合度（C）	耦合协调度（D）	耦合协调等级	耦合阶段
2005	0.1437	0.1134	0.2571	0.4879	0.3526	拮抗中度	拮抗
2006	0.1395	0.1226	0.2621	0.4930	0.3578	磨合中度	磨合
2007	0.1451	0.1149	0.2600	0.4937	0.3569	磨合中度	磨合
2008	0.1223	0.0924	0.2147	0.4464	0.3083	拮抗中度	拮抗
2009	0.1604	0.1057	0.2660	0.4918	0.3602	拮抗中度	拮抗
2010	0.1574	0.1155	0.2729	0.5032	0.3693	拮抗中度	拮抗
2011	0.1670	0.1161	0.2831	0.5117	0.3793	拮抗中度	拮抗
2012	0.1593	0.1042	0.2635	0.4895	0.3577	拮抗中度	拮抗
2013	0.1536	0.1025	0.2562	0.4832	0.3504	拮抗中度	拮抗
2014	0.1456	0.0987	0.2443	0.4722	0.3382	拮抗中度	拮抗
2015	0.1484	0.0894	0.2379	0.4605	0.3295	拮抗中度	拮抗
2016	0.1331	0.0714	0.2044	0.4192	0.2908	拮抗中度	拮抗

Table 4.

2005—2016年黄河流域新型城镇化与生态环境耦合协调指标

	变量名称	变量符号	变量说明	单位
被解释变量	耦合协调度	D	耦合协调度模型计算结果
解释变量	对外开放程度	open	人均实际利用外资	美元/人
	经济发展水平	pgdp	人均GDP	元/人
	工业化水平	indu	第二产业增加值占GDP的比重	%
	科技投入	tech	科学技术支出占财政支出的比重	%
	政府能力	gov	地区财政支出占GDP的比重	%
	城市建设资金投入	bui	城市建设维护资金支出	万元

Table 5.

耦合协调度动力因素表

	全样本		黄河上游省份		黄河中下游省份
变量	系数	P值	系数	P值	系数	P值
open	-0.0443	0.006***	0.0591	0.051*	-0.0333	0.094*
pgdp	0.3210	0.000***	0.0594	0.121	0.4591	0.000***
indu	-0.0650	0.000***	0.0082	0.635	-0.1333	0.000***
tech	0.0424	0.000***	-0.0259	0.051**	0.0583	0.000***
gov	0.0820	0.000***	0.0562	0.017**	0.0980	0.036*
bui	0.1029	0.000***	0.1052	0.000***	0.0858	0.000***
cons	0.2870	0.000***	0.3125	0.000***	0.2904	0.000***

Table 6.

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