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
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1、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
2、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,
3、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
4、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
5、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
6、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
7、)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)
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
9、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
10、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
11、: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
12、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
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