可持續發展視角下的綠色空間與城市發展耦合協調研究
——以南京市為例

翁有志

(南京曉莊學院 環境科學學院,江蘇 南京 211171)

近年來很多城市在建設、運行時暴露出諸多“城市病”問題,這些問題嚴重阻礙了城市的可持續發展。如何科學評估、提高城市可持續發展水平成為當下研究的熱點[1,2]。國內外學者在研究中發現,城市綠色空間是影響城市可持續發展的一個關鍵因素[3-5];而城市發展,特別是城市高質量發展對城市可持續發展也有著較大影響[6,7]?？梢娋G色空間與城市發展兩個維度的發展狀況,對城市可持續發展水平有顯著影響。

為更加科學的評價我國城市可持續發展水平、探尋未來城市可持續發展的實踐途徑,本文選取江蘇省南京市為研究對象,通過構建綠色空間與城市發展水平綜合評價指標體系,運用熵值法,并結合耦合度、耦合協調度模型對2006—2020年間南京市綠色空間與城市發展水平的耦合協調特征等進行分析與研究,以期客觀刻畫南京市可持續發展水平的特征及演變趨勢,進而為同類城市可持續發展實踐途徑的探索提供理論參考。

1 數據來源與研究方法

1.1 研究區概況

南京(31°14′—32°37′N,118°22′—119°14′E)市域面積6587.02 km2,是中國東部地區重要的中心城市。南京市作為江蘇省省會,近年來城市發展迅速;作為國家級園林生態城市,其綠色空間的發展水平也較高;南京市綠色空間與城市發展水平的耦合演進特征較為明顯,能較好地代表我國大中型城市可持續發展的演進歷程。因此,選取南京市為研究對象。

1.2 數據來源

本文以2006—2020年為研究時段,數據主要來自國家統計局《“雙三角洲”統計數據》《南京市統計年鑒(2006—2021年)》《江蘇省統計年鑒(2006—2021)》、南京市國民經濟和社會發展統計公報等國家、地方公開發布的統計資料,少數缺失數據用插值法補充處理。

1.3 研究方法

1.3.1 指標體系構建

城市可持續發展是一個人與自然交互作用的復合系統。為降低動態模擬難度,本文將城市可持續發展這一復合系統分解為兩個子系統,分別為綠色空間、城市發展。綠色空間為城市發展提供了重要的生態系統服務功能[8],前人研究已經證明城市生態系統的諸多福祉都由綠色空間提供[9,10],遵循科學性、數據可得性等基本原則,結合國內外對綠色空間評價指標體系的相關研究[11-13],本文從生態服務、社會服務兩方面確定評價綠色空間發展水平的量化指標。

綜合國內外學者對城市多角度量化評價的理解[14-16],同樣遵循科學性、數據可得性等基本原則,從經濟產業、環境衛生、社會文化、制度管理、創新程度五個方面確定14個指標對城市發展綜合水平進行具體的量化評價,最終形成城市可持續發展水平的評價指標體系(見表1)。

表1 城市可持續發展水平評價指標體系及指標權重

1.3.2 評價方法

參考其他學者對復雜系統耦合研究的理論及實踐成果[17-19],采用熵值法結合耦合度、耦合協調度模型,對南京市的可持續發展水平現狀及演進趨勢等進行研究。

首先,標準化處理歷年原始數據,消除數據間的量綱差異等:

正向指標:

(1)

負向指標:

(2)

數據均值化處理:

(3)

求取指標熵值信息:

(4)

求取指標權重:

(5)

(6)

(7)

式中,j是指標數量(j=1,2,3,…,m),i是年份(i=1,2,3,…,m),Gi是指某地區某年的綠色空間發展水平,Ui是指某地區某年的城市發展水平。

根據物理學中容量耦合的概念與系數模型,并借鑒其他學者相關研究成果[20,21],得到綠色空間與城市發展兩個子系統的耦合度模型,公式如下:

(8)

由于耦合度只能反映綠色空間與城市發展兩個子系統之間的相互依賴及制約程度,因此,本文進一步引入耦合協調度模型,測算上述兩個子系統耦合關系中良性耦合的程度,其具體計算公式如下:

(9)

其中R為耦合協調度,C為耦合度,T為綠色空間與城市發展綜合水平協調指數,α、β為待定系數,參考其他學者相關研究[22],本文認為綠色空間與城市發展在城市可持續發展系統中的地位同樣重要,因此取α=β=0.5。

2 南京市綠色空間與城市發展綜合水平評價結果分析

2.1 一級指標評價結果分析

根據公式(1)—(5)通過計算得出各一級指標權重(表1)。根據計算結果可知:較為重要的一級指標分別為:公園個數、風景名勝區游人量、園林綠地面積。上述三個指標指向綠色空間具備的社會功能,由此可知,如果要對南京市綠色空間發展綜合水平進行提升,必須更加重視加強綠色空間的社會服務功能。

評價南京市城市發展綜合水平選定的14個一級指標中,所有指標的得分差別更加細微,盡管差別細微,但專利申請量、旅客運輸總量、環境保護投資三個指標在十四個指標中依然有著微弱的領先優勢,由此可見,未來南京市如果要進一步推動城市發展,首先,需做到經濟、環境、社會、制度等方面的全面發展。其次,在注重全方位發展的同時,可以將科技創新、經濟發展及環境保護作為全面發展中的重點發展對象,通過重點發展、全局共進的發展模式能進一步提升南京市城市發展水平。

2.2 子系統發展水平評價結果分析

從圖1中可以看出,2006—2020年間,南京市的綠色空間、城市發展水平及兩者協調程度在過去十五年間有一定的起伏變化,但整體呈上升趨勢。

綠色空間發展指數從2006年的0.0967上升至2020年的0.9849,年均增長率為18.03%,較高的增長率說明十五年間南京市綠色空間的建設與發展呈現不斷加強的態勢。特別是2011年、2015年南京市綠色空間發展指數提升尤為顯著。究其原因,可能與2011年南京市為迎接國際青年奧林匹克運動會開展大規模城市美化、綠化建設及2015年南京擦亮“文化與綠色”兩大品牌的行政主導政策有關。至2020年,該指數為0.9849接近于1,這說明目前南京市的綠色空間發展綜合水平已經趨于完美。

圖1 2006—2020年南京市綠色空間、城市發展指數及兩者協調指數變化情況

在2006—2020年間,南京市城市發展指數同綠色空間發展綜合水平指數呈總體上升趨勢。南京市城市發展指數從0.0454升至0.8889,年均增長率為23.67%,高增長率說明十五年間南京市城市發展的勢頭強勁。2011年后,南京市城市發展指數雖高卻始終低于綠色空間發展指數,這說明從2011年開始,南京市各種城市建設主導策略皆傾向于加強生態文明建設,從而導致綠色空間較高水平的發展。

2006—2020年間南京市綠色空間與城市發展協調指數的動態變化總體呈上升趨勢,期間略有起伏,這個動態變化過程與綠色空間、城市發展指數的動態變化情況基本一致,這說明綠色空間發展、城市發展兩個子系統耦合關系中良性耦合的協調程度顯著,兩者已形成良性的互相促進關系。

3 南京市綠色空間與城市發展耦合度及耦合協調度評價結果分析

3.1 耦合度評價結果分析

參考其他學者相關研究成果[23],本文同樣將耦合度C值劃分為四個階段:低水平耦合階段(0.000.80)。

南京市的綠色空間與城市發展始終保持互相促進、共同進步的發展態勢。近年來城市的快速發展帶來了經濟的高速發展,而高水平的經濟發展則成為綠色空間發展的物質保障與支持;而綠色空間的發展有利于城市生態環境質量的提升,高品質的生態環境又有利于促進城市高質量的發展,南京市通過城市環境綜合整治等系列操作,使得南京市的綠色空間與城市發展的良性互動進一步加強。

表2 2006—2020年南京市綠色空間-城市發展系統耦合度指數

3.2 耦合協調度評價結果分析

參考已有研究成果[24],將耦合協調度分為十個等級,用于分析2006—2020年間南京市耦合協調情況,具體劃分情況見表3。

表3 耦合協調度等級劃分標準

2006—2020年間南京市綠色空間與城市發展兩個子系統的耦合協調程度大致可分為三個時期(表4)。

失調期:2006—2010年期間,兩者的耦合協調程度處于失調狀態,究其成因,與該時期南京市城市發展迅猛,但綠色空間的建設與發展滯后有關。特別是2009、2010兩年,城市發展處于快速擴張狀態,其擴張速度遠超綠色空間的建設速度。

提升期:2011—2018年間,南京市的綠色空間、城市發展的耦合協調度指數不斷提高,兩者逐漸步入協調狀態。協調度指數從2011年的0.5997勉強協調階段,一路爬升至2018年的0.7801進入中級協調階段。期間在2014年協調度指數出現小幅震蕩,但依然處于協調階段并沒有降至失調階段。上述現象表明:2011后,南京市開始積極落實國家發展生態文明建設的號召與要求,大力推進城市綠色空間的建設工作。

協調期:2019—2020年間,兩者的協調度指數并沒有大幅變化,這期間耦合協調度指數增幅較小,但該階段協調度指數均處于較高階段,在此階段城市綠色空間與城市發展高度協調,兩者互相促進、互相成就,可以預見,未來兩者的耦合協調程度將繼續提升。

至2020年,兩個子系統的耦合協調程度已經無限接近優質協調階段,但還未達到優質協調階段。按照當前的發展趨勢,只要南京市繼續保持綠色空間及城市發展水平的提升態勢,兩者間的耦合協調狀況必將步入優質協調的理想狀態。

4 結論與建議

4.1 主要結論

(1) 2006—2020年間,南京市的綠色空間、城市發展水平及兩者的協調程度均隨著時間的推移,呈總體上升趨勢。較高的增長率說明研究時段內南京市綠色空間的建設與發展正在趨于完善;2006年南京市城市發展指數還處于發展水平不高的狀態,至2020年該指數已經接近滿分狀態,說明至此時南京市的城市發展十分迅速;綠色空間與城市發展之間的協調指數從2006年的0.0725升至2020年的0.7387,說明南京市的可持續發展水平也在不斷提升。

(2) 2006—2020年間,南京市綠色空間、城市發展的耦合度指數均值始終處于高水平耦合階段(C>0.80),且從2007年開始耦合度始終高于0.98。較高的耦合度說明南京市的綠色空間與城市發展存在的關聯性極強,兩者互相促進、共同進步。

(3) 2006—2020年間,南京市綠色空間、城市發展的耦合協調程度整體呈顯著上升趨勢。大致可分為三個階段:2006—2010年的失調狀態;2011—2018年的協調狀態;2019—2020年間步入良好協調狀態。目前離優質協調階段還有一定的距離,后續綠色空間與城市發展仍需加強互動,以期達到優質協調狀態。

4.2 策略建議

根據南京市2006—2020年間綠色空間與城市發展的耦合特征等,結合當前我國城市可持續發展的實踐目標,提出以下發展策略及優化建議。

基于南京市綠色空間發展現狀及未來趨勢,可以看出:綠色空間發展已有一定基礎的城市,如南京、杭州等,只要繼續保持現有的綠色空間建設投入力度,就能給城市可持續發展帶來積極的促進作用。未來此類城市綠色空間的高質量發展不再單純取決于綠地面積的大小,主要取決于綠色空間服務城市社會生活能力的高低,如,綠色空間具備的科學教育、文化社交等功能帶來的積極社會效益對城市可持續發展影響較大。因此,在其發展實踐中,可以結合城市人口活動強度的空間分布情況對綠色空間發展進行優先級分區發展建設;將重點區域圍繞社會活動的需求,將該綠色空間精品化、高效化建設;基于城市綠色空間的稀缺性,未來的城市綠色空間發展也應更加側重于提升單位綠地面積的生態能效等。

從南京市的城市發展狀態來看,實現全面發展是與南京市同級別城市未來可持續發展取得成功的關鍵所在。其中科技創新、產業經濟及環境保護三個方面能否完善發展對全局有著較大的影響,具體而言,城市需要進一步加強科技創新在城市發展中的作用,優化城市產業經濟結構模式,加強改善人居環境,加強環保措施等。

從南京市可持續發展水平的演變情況可知,當城市的綠色空間與城市發展的耦合協調度步入優質協調等級時,城市實現可持續發展是必然的結果。因此,與南京同類的城市只要確保綠色空間與城市發展始終處于良性耦合、優質協調狀態,終能實現城市的可持續發展。