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自然资源遥感  2021, Vol. 33 Issue (4): 162-172    DOI: 10.6046/zrzyyg.2020423
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京杭大运河沿线地区城市化与生态环境耦合协调关系研究
孟丹1,2,3(), 刘玲童1,2,3, 宫辉力1,2,3, 李小娟1,2,3, 蒋博武1,2,3
1.首都师范大学资源环境与旅游学院,北京 100048
2.北京市城市环境过程与数字模拟国家重点实验室培育基地,北京 100048
3.水资源安全北京实验室,北京 100048
Coupling and coordination relationships between urbanization and ecological environment along the Beijing-Hangzhou Grand Canal
MENG Dan1,2,3(), LIU Lingtong1,2,3, GONG Huili1,2,3, LI Xiaojuan1,2,3, JIANG Bowu1,2,3
1. College of Resources Environment and Tourism, Capital Normal University, Beijing 100048, China
2. Base of the State Key Laboratory of Urban Environmental Process and Digital Modeling, Beijing 100048, China
3. Beijing Laboratory of Water Resources Security, Beijing 100048, China
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摘要 

以京杭大运河沿线地区城市为研究对象,运用夜间灯光数据和Landsat数据分别建立表征城市化水平的夜间灯光指数和表征生态环境质量的遥感生态指数,研究京杭大运河沿线地区城市1992—2018年的城市化及生态环境变迁; 运用耦合协调度模型及其分类原则判定两者协同发展格局,为京杭大运河沿线地区城市与生态环境协调发展提供科学依据和决策支持。结果表明: ①京杭大运河沿线地区城市发展水平具有空间不平衡性,呈现出南北高,中部低的空间格局,1992—2018年京杭大运河沿线地区高城市化水平的城市逐年增多,1992—2002年为城市化缓慢发展阶段,2002—2013年为城市化进程加速阶段,2013—2018年为城市化稳步提升阶段; ②1992—2018年京杭大运河沿线地区遥感生态指数均大于0.4,表明京杭大运河沿线地区生态环境均较好,1992—2002年京杭大运河沿线地区生态环境状况相对稳定,2002—2007年生态环境质量提升,2007—2018年生态环境质量有所下降; ③1992—2018年京杭大运河沿线地区城市化与生态环境系统耦合协调度先上升后下降,协同发展类型整体上逐渐由城市化滞后演变为生态环境滞后,生态环境质量需要进一步提高。大运河沿线地区在发展经济的同时,也应加大对生态环境的保护。
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孟丹
刘玲童
宫辉力
李小娟
蒋博武
关键词 ： 京杭大运河,  城市化,  生态环境,  耦合协调    
Abstract：

This paper aims to study the coupling and coordination relationships between the urbanization and ecological environment in the areas along the Beijing-Hangzhou Grand Canal from 1992 to 2018. To this end, it builds the remote sensing ecological index (RSEI) based on Landsat data to characterize the quality of the ecological environment and establishes the compounded night light index (CNLI) based on DMSP/OLS and NPP/VIIRS nighttime light (NTL) data to characterize the urbanization level. Meanwhile, it determines the coordinated development pattern between the urbanization and ecological environment in the area by applying a coupling and coordination degree model and its classification principles. The results are as follows. ① The urban development level along the Beijing-Hangzhou Grand Canal is characterized by spatial imbalance. It is high in the southern and northern areas but low in the middle areas. During 1992—2018, the number of cities with a high urbanization level increased year by year. The periods from 1992 to 2002, from 2002 to 2013, and from 2013 to 2018 witnessed the slow development, the accelerated development, and the steady improvement of urbanization, respectively. ② During 1992—2018, the RSEI values were all greater than 0.4, indicating a high-quality ecological environment. The ecological environment in the areas along the canal was relatively stable from 1992 to 2002, improved from 2002 to 2007, and deteriorated from 2007 to 2018 to a certain degree. ③ During 1992—2018, the coupling and coordination degree between urbanization and the ecological environment increased first and then decreased. In terms of the coordinated development type, urbanization lagged behind the ecological environment firstly and then the latter gradually lagged behind the former, indicating that the quality of the ecological environment needs further improving. That is, it is necessary to strengthen the protection of the ecological environment while developing the economy along the Beijing-Hangzhou Grand Canal.
Key words： Beijing-Hangzhou Grand Canal    urbanization    eco-environment    coupling coordination
收稿日期: 2020-12-31      出版日期: 2021-12-23
ZTFLH:  TP79  
基金资助:国家重点研发计划子课题“河流、河口污染的溯源与治理规划”(2017YFC0406004)
作者简介: 孟丹(1980-),女,博士,副教授,主要从事资源环境遥感应用方面的教学与科研工作。Email: mengdan@cnu.edu.cn。
引用本文:   
孟丹, 刘玲童, 宫辉力, 李小娟, 蒋博武. 京杭大运河沿线地区城市化与生态环境耦合协调关系研究[J]. 自然资源遥感, 2021, 33(4): 162-172.
MENG Dan, LIU Lingtong, GONG Huili, LI Xiaojuan, JIANG Bowu. Coupling and coordination relationships between urbanization and ecological environment along the Beijing-Hangzhou Grand Canal. Remote Sensing for Natural Resources, 2021, 33(4): 162-172.
链接本文:  
https://www.gtzyyg.com/CN/10.6046/zrzyyg.2020423      或      https://www.gtzyyg.com/CN/Y2021/V33/I4/162
Fig.1  研究区域和范围示意图
数据 时间 获取途径
Landsat TM 1992年、1997年、2002年、2007年 地理空间数据云http: //www.gscloud.cn/
Landsat OLI 2013年、2018年
DMSP/OLS 1992年、1997年、2002年、2007年、2012年、2013年 美国国家海洋和大气管理局https: //www.ngdc.noaa.gov
NPP/VIIRS 2012年、2013年、2018年
建成区数据 2018年 中国城市基本土地利用类别测绘http: //data.ess.tsinghua.edu.cn/
统计数据 2018年 2018年沿线城市统计年鉴
Tab.1  研究数据列表
综合
类别		 协调度水平 亚类
别		 系统指数值对比 子类别 类型
协调
发展		 0.8<D≤1 高度
协调		 G(y)-F(x)>0.1 城市化滞后 Ⅴ1
|G(y)-F(x)|≤0.1 系统均衡发展 Ⅴ2
G(y)-F(x)<-0.1 生态环境滞后 Ⅴ3
转型
发展		 0.6<D≤0.8 中度
协调		 G(y)-F(x)>0.1 城市化滞后 Ⅳ1
|G(y)-F(x)|≤0.1 系统均衡发展 Ⅳ2
G(y)-F(x)<-0.1 生态环境滞后 Ⅳ3
0.4<D≤0.6 濒临
失调		 G(y)-F(x)>0.1 城市化滞后 Ⅲ1
|G(y)-F(x)|≤0.1 系统均衡发展 Ⅲ2
G(y)-F(x)<-0.1 生态环境滞后 Ⅲ3
不协
调发
展		 0.2<D≤0.4 中度
失调		 G(y)-F(x)>0.1 城市化滞后 Ⅱ1
|G(y)-F(x)|≤0.1 系统均衡发展 Ⅱ2
G(y)-F(x)<-0.1 生态环境滞后 Ⅱ3
0<D≤0.2 严重
失调		 G(y)-F(x)>0.1 城市化滞后 Ⅰ1
|G(y)-F(x)|≤0.1 系统均衡发展 Ⅰ2
G(y)-F(x)<-0.1 生态环境滞后 Ⅰ3
Tab.2  城市化与生态环境耦合协调类型划分原则
Fig.2  1992—2018年夜间灯光强度图
城市 非农人
口比例		 第二三产业
占GDP比重		 建成区
比重		 城市化综
合指数		 建成区灯
光指数
0.4 0.4 0.2
北京 0.86 0.99 0.24 0.79 0.86
天津 0.83 0.99 0.26 0.78 0.81
廊坊 0.59 0.90 0.26 0.65 0.60
沧州 0.52 0.92 0.2 0.62 0.41
德州 0.56 0.91 0.13 0.61 0.53
聊城 0.60 0.90 0.16 0.63 0.42
济南 0.72 0.96 0.21 0.71 0.70
泰安 0.61 0.92 0.11 0.63 0.59
济宁 0.59 0.90 0.11 0.62 0.63
枣庄 0.6 0.93 0.13 0.64 0.61
徐州 0.65 0.90 0.14 0.65 0.59
宿迁 0.60 0.89 0.13 0.62 0.58
淮安 0.63 0.90 0.12 0.64 0.63
扬州 0.67 0.95 0.17 0.68 0.76
镇江 0.71 0.97 0.22 0.72 0.79
常州 0.89 0.98 0.36 0.82 0.85
无锡 0.76 0.99 0.47 0.79 0.90
苏州 0.76 0.99 0.42 0.78 0.92
嘉兴 0.59 0.97 0.39 0.70 0.76
杭州 0.78 0.98 0.11 0.73 0.87
Tab.3  2018年各城市城市化综合指数表
Fig.3  1992—2018年城市化水平空间演变图
Fig.4  1992—2018年RSEI图
指标 1992年 1997年 2002年 2007年 2013年 2018年
平均值 0.62 0.59 0.60 0.73 0.63 0.63
标准差 0.24 0.32 0.24 0.25 0.29 0.29
Tab.4  1992—2018年研究区整体生态环境评价结果
Fig.5  1992—2018年研究区城市尺度生态环境质量空间演变图
Fig.6  1992—2018年各城市城市化与生态环境协调度图
Fig.7  1992—2018年城市化与生态环境耦合协调类型演变图
Fig.8  1992—2018年城市化与生态环境耦合协调子类型演变图
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