（环境科学专业论文）城市环境与城市发展关系的定量研究——以大连市为例.pdf

a b s t r a c t c o o r d i n a t e di n t e g r a t e de n v i r o n m e n to fu r b a na n dd e v e l o p m e n to fu r b a ni st h e i m p o r t a n ta v e n u et h a t 伽t i e so u ts u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t t h i sp a p e rb a s e so nt h e e c o l o g i c a lt h e o r y , s u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n tt h e o r y , a n dt h ed o m e s t i ca n df o r e i g n r e s e a r c hr e s u l ta n dp r a c t i c a le x p e r i e n c eo nu r b a ne c o l o g i c a le n v k o n m e n t , t h et h e s i s , u s e sp r i n c i p a lc o m p o n e n ta n a l y s i sm e t h o d , f u z z ym a t h e m a t i c sa n df r a c t a lt h e o r y , t o q u a n t i t a t i v e l ya n a l y z ea n d a s s e s st h ee n v i r o n m e n to fu r b a na n dd e v e l o p m e n to fu r b a n a n dt h c i rc o o r d i n a t i o no ft h es y s t e m d e v e l o p m e n tt r e n da n dp o t e n t i a lf r o m1 9 9 6t o 2 0 0 5 i n d a l i a n t h er e s u l ts h o w st h a t ：t h es y n t h e s i z e dd e v e l o p m e n ti n d e xo fe n v i r o n m e n to f u r b a ns y s t e mw a sh i g h e rt h a nd e v e l o p m e n to fu r b a ns y s t e mi n l 9 9 6 a f t e r1 9 9 6 t h e r e s u l tw a s n v c 嫩s i n c e2 0 0 3 d e v e l o p m e n to fu r b a ns y s t e mh a st a k e nt h el e a d a n dt h e yw e n td o u b l ev o l u t e ；c o o r d i n a t i o no fe n v i r o n m e n ts y s t e mo fu r b a na n d d e v e l o p m e n ts y s t e mo fu r b a ni nd a l i a na td i f f e r e n tp e r i o d si sm u t a t i v e b u ta l li si n t h ec o o r d i n a t i v et h es c o p e ，a n dp r o c e e d sw a v e l i k e t h ehv a l n 铭o ft w os y 吼e m sm e 0 9 8 6 5a n d0 9 0 5 t h e yh a v et h ev e r ys t r o n gg r o w t ht r e n da n dp o t e n t i a l a n d e n v i r o n m e n to fu r b a ns y s t e mi sh i g h e rt h a nd e v e l o p m e n to fu r b a ns y s t e m i tp r o v e s t h a tt h es y n t h e s i z e dd e v e l o p m e n ti n d e xo fe n v i r o n m e n to fu r b a ns y s t e mw i l lc a t c hu p w i t hd e v e l o p m e n to fu r b a ns y s t e m t w os y s t e m sw i l lb eh a r m o m o u s t h ea n a l y s i s p r o v e st h a tt h eb e n i g ne n v i r o n m e n to fu r b a na n dd e v e l o p m e n to fu r b a ni n t e r a c tw e l l e n v i r o n m e n to fu r b a ns y s t e ma f f o r d sg o o di m p u l s et od e v e l o p m e n to fu r b a ns y s t e m d e v e l o p m e n to fu r b a ns y s t e ma f f o r d se n v i r o n m e n to fu r b a ns y s t e mt oc o n d i t i o no f e c o n o m ya n dc i v i l i z a t i o n c o m b i n et h er e a l i t i e sa n ds h o r t a g e si nr e c e n ty e a r st op r o p o s et h em a i n c o u n t e r m e a s u r et or e g i o n a ls u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t k e yw o r d s ：e n v i r o n m e n to fu r b a n ；d e v e l o p m e n to fu r b a n ；r s ：c o o r d i n a t i o n ； p r i n c i p a lc o m p o n e n ta n a l y s i s 城市环境与城市发展关系的定量研究以大连市为例 学位论文独创性声明 本人承诺：所呈交的学位论文是本人在导师指导下所取得的研究成果。论文中除特别 加以标注和致谢的地方外，不包含他人和其他机构已经撰写或发表过的研究成果，其他同 志的研究成果对本人的启示和所提供的帮助，均己在论文中做了明确的声明并表示谢意； 学位论文作者签名 纭伺鹪 日 五，口7 厂文 学位论文版权的使用授权书 本学位论文作者完全了解辽宁师范大学有关保留、使用学位论文的规定，及学校有权 保留并向国家有关部门或机构送交复印件或磁盘，允许论文被查阅和借阅。本文授权辽宁 师范火学，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库并进行检索，可以采用影印、 缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。保密的学位论文在解密后使用本授权书。 学位论文作者签名 旅鹏 褫丸 指导教师签名： 日 觌：，。j l j6 f 城市环境与城市发展关系的定量研究以大连市为例 第一章导论 城市是人类社会政治、经济、文化、科学教育的中心，经济活动和人口高 度密集。随着城市发展进程不断加快和长期以来人们对城市这种复合生态系统 认识不足，生态环境压力日益增加，以城市为中心的污染逐步加剧。一些经济 发达，人口稠密的大中城市的环境污染尤为突出。这些因素不近影响城市经济 社会的发展进程，而且对人们的身心健康造成了许多负面影响。面对这些危害， 人们开始逐步认识到环境与发展问题的重要性，开始分析城市环境污染的现状 及原因，提出环境污染治理的对策，从而实现城市环境与城市发展的协调统一、 良性循环、和谐发展。本文以大连市为例，在摸清大连市的城市环境和城市发 展的近十年情况的基础上，试对城市环境和城市发展的内在关系和发展潜力加 以研究，旨在推动大连城市的可持续发展。 1 1 城市生态环境保护在国内外的研究进展 1 1 1 城市环境保护在国外研究进展 2 0 世纪6 0 年代以来，随着世界城市化的迅速发展，伴随而来的一系列城市 生态环境问题的出现，将人类对城市生态环境的研究推上了一个新台阶，城市 生态学在理论、方法与实践上都面临新的突破。1 9 6 2 年美国学者r 卡森( r a c h e l c a r s o n ) 在其寂静的春天一书中，揭示了城市生态环境遭受破坏的情况，引 起广泛的关注1 1 4 l 。 1 9 7 1 年联合国教科文组织( u n e s c o ) 制订“人与生物圈( m a b ) ”研究计划， 把人类聚居地的生态环境研究列为重点项目之一，开展了城市与人类生态研究 课题，提出用人类生态学的理论和观点研究城市环境【3 】o2 0 世纪7 0 年代初，欧 洲罗马俱乐部发表增长的极限( m e a d o w s ，1 9 7 2 ) ，生命的蓝图( g o l d st o i t b ， 1 9 7 4 ) ；丹都斯l 米都斯( d e n n i sl m e a d o w s ) 、芭芭拉沃德( b a r b a r aw a r d ) 、勒内。 杜博斯( r e n ed u b o s ) 等的只有一个地球【】等为代表的著作，阐述了经济学 家和生态学家们对世界城市化、城市生态系统的兴趣，工业化与全球环境前景 的担忧，从而激起了人们系统研究，对城市生态的研究起到了极大的推动作用。 美国、日本等国家首先开始城市生态区域分析，把城市作为一个生态系统，由 城市环境与城市发展关系的定量研究以大连市为例 社会学、生态学、环境科学等进行多学科进行综合研究。美国著名生态规划学 家i l 麦克哈格( h a lm c h r g ，1 9 6 9 ) 在设计结合自然中运用生态学原理，研 究大自然的特征，充分结合自然进行设计，并创造了科学的生态设计方法，此 后，1 9 7 8 年西蒙兹( j 0 s i m o n d s ) 在大地景观一环境规划指南中进一步完善 了麦克哈格的生态规划方法，对城市规划、景观规划和建筑学产生了重大影响 p 姗。1 9 7 3 年日本的中野尊正等编著的城市生态学一书，系统阐述了城市 化对自然环境的影响以及城市绿化、城市环境污染及防治等【1 1 以3 1 。 进入2 0 世纪8 0 年代，城市生态研究更是发展的相当迅速。1 9 8 7 年由以挪 威首相布伦特兰夫人为首的联合国世界环境与发展委员会所作的。我们共同的 未来”报告中正式明确提出可持续发展观。同年美国生态学家理查德瑞杰斯 ( r i c h a u dr e 班e o 在其生态城市：贝克莱( e c o c i t y ：b e r k o l y ) 提出了所期望的 理想的生态城市应具有的六点特征，并于1 9 9 0 年提出了“生态结构革命”的倡 议，并提出了生态城市建设的十项计划。 1 9 9 2 年6 月3 日至1 4 日，联合国在巴西的首都里约热内卢召开了具有划时 代意义的。人类环境与发展大会”。这次会议将环境问题定格为2 1 世纪人类面 i 临的巨大挑战，并就实施可持续发展战略达成一致。其中人类居住区及城市的 可持续发展，给城市生态环境问题研究注入了新的血液，成为当代城市生态环 境问题研究的重要动向和热点。1 9 9 5 年1 月和5 月召开了“可持续城市”系列 研讨会，就城市可持续发展问题进行了深入讨论；1 9 9 6 年6 月在土耳其召开的 “联合国人居环境大会”是对城市可持续发展研究的全面检阅，大量的可持续 发展城市生态环境研究论文在大会上讨论和宣讲。1 9 9 7 年6 月2 5 日至2 9 日在 德国莱比锡召开了国际城市生态学术讨论会，内容涉及了城市生态环境的各个 方面。城市生态环境已成为城市可持续发展及制定2 1 世纪议程的科学基础。 在城市生态环境评价指标体系的研究中，许多国际机构( 如联合国可持续 发展委员会、世界银行、亚太经社理事会等) 、非政府组织( 环境问题科学委员 会、世界自然资源保护同盟等) 以及一些国家( 英国、荷兰、北欧、加拿大等) 都开展了可持续发展指标体系研究工作，提出了各自的指标体系。按照指标浓 缩信息的程度，大致可以划分为以下不同的类型1 1 4 l ： ( 1 ) 单个指标。单个指标系列侧重于对基本情况的描述，以指标的大型列表 或菜单为特征，每个指标对数据的综合程度较低，故指标数量较多。如联合国 可持续发展委员会( u n c s d ) 的指标体系有1 3 4 个指标，目前引用较广泛。由于 城市环境与城市发展关系的定量研究以大连市为例 此类指标数目过多，在评价可持续发展进程与决策时存在一定困难。 ( 2 ) 专题指标。专题指标是选择具有代表性的专题领域制定出相应的指标。 目前，一些国家根据环境政策行为涉及的主要问题建立起较小型的专题指标系 列，在每个专题中对有关信息做出一定程度的综合分析。典型代表有荷兰、北 欧和加拿大等的指标体系。 ( 3 ) 系统化指标。系统化指标是指在一个确定的研究框架中，对大量有关信 息加以综合与集成，从而形成一个具有明确含义的指标。系统化指标对于信息 的集合程度最高，类似于指数。但是，它并不是对低层次的同类指标进行简单 加权所得出的，而是根据目标，针对一个复杂系统，识别出潜在的问题加以分 析。 1 1 2 城市环境保护在国内研究进展 我国在2 0 世纪6 0 年代环境科学尚处于萌芽状态，2 0 世纪7 0 年代初，联合 国教科文组织拟订“人与生物圈计划”，我国参加了该项研究。1 9 7 8 年城市生态 环境问题研究正式列入我国科技长远发展计划，许多学科开始从不同领域研究 城市生态环境，对城市生态学研究在理论方面进行了有益的探索。 2 0 世纪8 0 年代以来，我国科学工作者在理论和实践中，提出了不少有开创 性的理论和方法。1 9 8 1 年我国著名生态环境学家马世骏教授结合中国实际情况， 提出以人类与环境关系为主导的社会经济自然复合生态系统思想【蜘。 这对城市生态环境研究起到了极大的推动作用，在近二十年来已经渗透到各种 规划和决策程序中。王如松进一步在城市生态学领域发展了这种思想，提出城 市生态系统的自然、社会、经济结构与生产、生活还原功能的结构体系，用生 态系统优化原理、控制论方法和泛目标规划方法研究城市生态【1 6 1 。从自然生态 系统到城市复合生态系统的提出，标志着城市生态学理论的新突破，也是生态 学发展史上的一次新综合，为城市生态环境问题研究奠定了理论和方法基础。 1 9 8 7 年1 0 月在北京召开了“城市及城郊生态研究及其在城市规划、发展中的应 用”国际学术讨论会，它标志着我国城市生态学研究己进人蓬勃发展时期。1 9 8 8 年城市环境与城市生态创刊，它是我国惟一的城市生态与环境的专业刊物， 它的出版发行对我国城市生态学的发展起到了很大的推动作用。 2 0 世纪8 0 年代中期以来，随着生态城市作为可持续发展的理想模式提出以 城市环境与城市发展关系的定量研究以大连市为例 来，我国许多学者从不同的方面先后开展了城市可持续发展及生态城市等方面 的研究与探索，王树功等提出了城市可持续发展的对策旧；杨芸等提出了城市 可持续发展的生态支持系统理论i ”】；刘岩等提出了城市可持续发展所具有的特 定内涵i l i 等。 2 0 世纪9 0 年代以后，生态城市作为人类理想的聚居形式和人类为之奋斗的 目标，己成为我国当代城市生态环境研究新的热点，国内进行了许多该方面的 研究。如黄光宇提出了创建生态城市的十条评判标准【驯：宋永昌等从城市生态 系统结构、功能、协调度三个方面构建了生态城市的指标体系，提出了生态城 市的评价方法【2 1 】；盛学良等对生态城市评价指标体系的建立进行了分析研究l 复】 等等。 到目前为止，国内城市可持续发展评价研究还处于起步阶段，并没有形成 一套成熟的评价方法。国家统计局统计科学研究所和中国2 1 世纪议程管理 中心尝试建立一套国家级的可持续发展指标体系，其总体结构是将可持续发展 的指标体系分成经济、社会、人口、资源、环境和科教8 个子系统。在每一个 子系统内，分别根据不同的侧重点建立描述性指标，共计8 3 个指标；国家计委 国土开发与地区经济研究所按照社会发展、经济发展、资源和环境4 个领域分 别列举了重点指标，还应用e c c o ( e v o l u t i o n o f c a p i t a lc r e a t i o no p t i o n s ) 方法模拟 运行，产生出一系列非货币指标，从总体上构成可持续发展的指标体系【川。一 些学者也用层次分析法作了一些尝试。海热提涂尔逊把城市发展各要素综合为 “发展持续度”、“发展协调度”、“发展水平”三个指标，最后目标为“发展满 意度”，来综合评定城市可持续发展，并应用到乌鲁木齐城市可持续发展研究中 2 4 1 ；吴林娣等和杨贤智等把评价城市可持续发展的指标归纳为“经济指数”、“社 会指数”和“环境指数”，并最终合并为“综合指数”( “协调度”) ，同时应用 该方法把上海与国际上的大城市来比较【2 5 啪l ；罗税等利用自然生态系统、经济 系统和社会生活文化生活三个复合指标评价了城市生态系统的发展水平i 明：曹 慧等以发展水平、发展力度和发展协调度为准则，建立了南京市城市生态系统 可持续发展评价指标体系【冽；盛学良等运用专家咨询等方法，从1 0 0 多个有关 指标中筛选出4 4 个主要指标，分6 组( 社会进步、经济发展、科技教育、资源条 件、生态环境、人口与生活1 ，构建反映生态城市建设进程的指标体系，并提出 各指标因子的量化评价标准值1 2 9 】；罗上华等以浦东新区为例，提出一种面向规 划与管理的城市环境保护与生态建设指标体系i 圳。以往研究者们一直是侧重于 4 城市环境与城市发展关系的定量研究以大连市为例 解决城市发展中的关键问题环境，较缺乏对城市可持续性的调查与研究。 这些指标体系尽管对经济、社会方面内容有所体现，但主要是以描述性的环境 指标为主体，同可持续发展的相关性还不够，难以满足综合决策和公众参与的 要求。 综上所述，国内外城市生态环境研究表现出明显的多元化倾向，我国城市 生态环境研究起步较晚，特别是把城市作为一个社会经济自然复合系 统进行城市区域的综合性分析研究，仅仅是开始，对于各地区城市的可持续发 展和生态城市的系统规划及生态功能的研究还刚刚起步，在可持续发展指标体 系的研究还存在着理论与实践脱离、缺乏可操作性、资料来源的缺口和统计口 径等诸多期待解决的问题，有待今后从理论、方法和指标体系上进一步提高和 完善。 1 2 研究背景及意义 1 2 1 研究背景 1 9 9 r 7 年我国城市化水平达到3 0 ，进入了城市化快速发展的新时期截，至 1 9 9 9 年上半年，城市数量已高达6 6 8 个。估计到2 0 1 0 年，城市化水平将达4 2 6 。 因而2 1 世纪上半叶将是我国城市大发展时期，城市化伴随着工业化与现代化加 速。城市愈益成为社会的焦点，然而在其炫耀的繁荣和成就下，我国城市人口 的激增、城市规模的膨胀给城市发展带来了一系列社会问题，城市环境质量差； 能源消耗量大；造成对自然资源的掠夺；空气、水、垃圾和噪音污染己破坏了 城市生态平；公共绿地缺乏，水土流失、城市酸雨现象等等。我国大中城市大 气污染严重，全国5 0 0 多座城市的大气质量均达不到国家和世界卫生组织规定 的大气质量标准。即使广州、上海较好的城市在世界上也属于大气污染比较严 重的城市。北京、沈阳、太原被列为“世界十大污染城市”。 因此，为了实现城市的可持续发展必须协调好城市环境与城市发展之间的 关系，使呈现良性发展。现在随着“十一五计划”的实施，我国政府强调了以 人为本的科学发展观，协调发展成为今后城市建设的主题，如何科学的对一个 城市环境与城市发展的协调程度进行评价，存在研究的必要。本文基于以上背 景对大连城市环境与城市发展的协调程度以及发展潜力进行了定量化分析。 城市环境与城市发展关系的定量研究以大连市为例 1 2 2 立论意义 随着城市发展水平的不断提升，城市生态环境对城市发展的影响愈来愈突 显出来，并将为城市未来发展中的决定性要素。一个城市的生态环境决定并制 约其城市发展的质量及未来趋势。良好的城市生态环境与城市发展存在着良性 互动关系：城市的生态环境对城市的发展具有鲜明、持久的推动力，而良好的 城市发展为城市环境提供了有力的经济与文化素质支持。 大连市是中国北方最具有活力和最开放的城市之一，是辽中南城市群的两 大中心城市之一，具有得天独厚的地理区位优势、环境资源。无论是在东北地 区、环渤海经济区还是在整个东北亚经济圈，都占有重要经济地位。因此，研 究城市环境情况与城市发展情况的关系显得尤为重要。【3 l 】 1 3 主要研究内容、方法和路线 1 3 1 主要研究内容及其之间的关系 ( 1 ) 对大连城市环境和城市发展情况组成成分进行现状分析，找出大连建设 生态城市的有利因子和限制因子。 ( 2 ) 分析大连市现状，建立大连城市环境指标体系和城市发展评价指标体系。 ( 3 ) 对1 9 9 6 年2 0 0 5 年大连城市环境指标体系和城市发展评价指标体系 进行评价和比较分析。 ( 4 ) 对大连城市环境指标体系和城市发展指标体系进行协调程度分析。 ( 5 ) 对大连城市环境指标体系和城市发展指标体系的发展潜力进行分析。 ( 6 ) 提出走大连城市可持续发展路线的对策。 研究内容之间的关系如图1 所示： 6 城市环境与城市发展关系的定量研究以大连市为例 1 3 2 研究方法和路线 图i 研究内容之间的关系图 f 罂1t h e 叫蚯蛐o f s m d yc o n l e “ 本研究采用的研究方法有：系统分析，统计分析，比较分析，定性与定量 研究相结合。 主要采用的数学方法主要有主成分分析法、协调度分析法和分形理论分析 法，并借助统计软件s p s s1 1 0f o rw m d o w s 和e x c e l ，进行数据的处理与计算和 图形的制作。 研究路线如图2 所示： 城市环境与城市发展关系的定量研究以大连市为例 确定研究对象和主题 查阅文献、收集各类统计数据资料 分析现状和构建指标体系 城市环境体系 li城市发展体系 对两体系的发展方向、协调程度 和发展潜力进行定性和定量分析 结果分析 为走可持续发展道路提供对策 1 4 相关理论基础研究 1 4 1 协调发展的理论研究 图2 研究线路图 f i g 2t h e1 i n eo fs t u d y 1 4 1 1 协调度和协调发展的内涵 普遍认为协调发展就是区域p r e d 系统( 即人口、资源、环境、经济和社 会系统) 中诸要素和谐的、合理的、使总效益最优的发展。“协调”指的是两种 或两种以上系统或系统要素之j b 】一种良性的相互联系，是系统之间或系统内要 8 城市环境与城市发展关系的定量研究以大连市为例 素之间配合得当和谐一致、良性循环的关系。而“协调发展”则指的是系统或 系统内要素之间在和谐一致、配合得当、良性循环的基础上，由低级到高级、 由简单到复杂、由无序到有序的总体深化过程，它是一种强调整体性、综合性 和内生性的发展聚合，是多系统或要素在协调这一有益的约束和规定之下的综 合发展。当前对协调发展的定义研究根据侧重点大致可分为以下几种：( 1 ) 侧 重于社会属性；( 2 ) 侧重于世代伦理；( 3 ) 侧重于约束性。以人为中心的观点 突出人的生理需要，将满足人类现在和将来的需求放在第一位；伦理学观点认 为持续性就是强调非人类为中心的自然系统自下而上的发展；经济与环境协调 发展的约束性观点认为无限制的经济与人口增长，使得环境支持能力的不确定 性与风险性不断增加，生产与环境协调发展受到自我约束和外部因素的约束。 有关协调发展的定义虽然附表述不一，但其本质核心却是唯一的，即协调 发展是自然环境与人类使用的一种平衡，是环境系统与经济系统之间的动态平 衡，在上述核心思想的指导下，一般认为协调发展包括三层含义【3 2 】：一是协调 发展附表现出“共同发展、可持续发展”的涵义，二是协调发展的观点更重要 的体现了“相互促进”的含义；三是协调发展并不意味着! 平等发展”。 据上所述，“协调度”就是度量系统或要素之间协调状况好坏程度的定量指 标。区域人居环境与经济的协调度，即是某区域人居环境系统与经济系统之间 协调状况的度量。区域人居环境与经济协调发展度就是度量区域人居环境与经 济协调发展水平高低的定量指标，它能表征区域人居环境与经济整体功能或发 展水平的大小。 1 4 1 2 协调发展的定量化研究 定量化研究是指通过协调发展的指标体系，并计算描述协调发展程度的指 标数值的大小来判断协调度的方法。目前定量研究方法大致可归为数学模型法 和系统模拟方法两大类。也有人把目前的研究方法分为三类1 3 3 】。第一种观点主 张建立一种评价体系，即以现有统计资料和数据为基础，按协调发展思想重新 构筑一个层次结构清晰的评价系统，此观点对能否恰当地反映协调发展尚存疑 问；第二种观点是对传统的g d p 、g n p 和n 1 等指标作重要修正，重新构筑一 些新指标；第三种观点主张重新构筑一种从总体上描述人口、经济、社会、资 源、环境五大系统之间相互联系的、综合的可持续发展指标体系，以取代现行 城市环境与城市发展关系的定量研究以大连市为例 的g d p 、g n p 指标体系。后两种观点比较接近于协调发展的本质，其根本目的 都是在于通过研究环境对于经济发展的约束，调节经济增长的模式，达到经济 环境的一种动态平衡，但资料难于获得，试验和推行成本很高。 1 4 1 3 协调发展的相关研究 1 4 1 3 1 可持续发展研究 可持续发展( s u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n o 是一种新的关于发展的战略思想，可持 续发展这一思想的酝酿、形成和发展经历了相当长的过程，是人类实践和科学 技术高度发展的产物，是人类以沉痛的代价换取来的认识成果。 有关可持续发展的定义很多，不同国家和不同学者对可持续发展概念的理 解不同，其中挪威首相布伦特兰夫人( g r oh a r l e nb r u n d l a n d ) 为首的世界环境与发 展委员会( w e c d ) 提出的定义，被国际社会所普遍接受，这个定义是“所谓可持 续发展，是既满足当代人的需要又不对后代人的满足其需要的能力构成危害的 发展”。对于可持续发展的概念，可从三个层次进行理解：从高层次上讲。着眼 于人类与整个大自然界，是“人天”之间的关系：从中层次上讲，着眼于地 球和地球上的人类，是“人一地”之间的关系；从低层次上讲，可持续发展是 资源、环境、经济和社会的协调发展，是在资源和环境得到合理的持续利用、 保护的条件下，取得最大的经济效益和社会效益。低层次的可持续发展理解是 着眼于区域，重点在于“人一人”之间的关系，这个层次上的概念具有可操作 性。可概括为三大特征：生态持续、经济持续和社会持续。 可持续发展与其说是一种理论定义，倒不如说这是给予更高层次、更为长 远、整体的战略地位看待人类生存、发展与自然之间关系的新的主张和理想， 它是二十一世纪中国发展的基本国策。事实上，它贯穿于人类社会的各个方面， 以人为中心，经济持续是条件，环境( 生态) 持续是基础，社会持续是目的，构成 一个三维结构复合系统，这和城市人居环境建设和城市规划的最终目标社 会、经济、环境三个效益的统一是一致的。这是寻求城市人居环境建设、城市 规划和可持续发展结合的基础。 经济与环境协调是实现可持续发展的重要手段，是可持续发展的基本要求。 可持续发展的核心是人与自然的和谐，发展与资源环境的协调。经济与环境的 协调发展理论是该理论的核心内容。它一般定义为既满足当代人的需要又不危 1 0 城市环境与城市发展关系的定量研究以大连市为例 害后代人满足其需要的能力，既符合局部人口利益又符合全球人口利益的发展。 也可定义为环境、社会、经济综合集成的均衡发展。它应包括经济、人类、环 境与技术四个方面的内容，并不局限于经济发展，是社会、经济、自然环境的 协调发展，涉及人口、经济、能源、野生动物保护、生物多样性等各个方面。 它可以概括为三个方面的实质：一是针对人类与自然界之间的关系的共同进化 思想；二是针对人类自身世代关系的世代伦理思想；三是针对经济发展的效率 与公平目标的兼容。目前可持续发展研究主要着眼于可持续发展的定量化研究、 区域可持续发展研究、城市可持续发展研究、消费可持续发展研究、可持续发 展对策研究、人口可持续发展研究等【3 5 】。 1 4 1 3 2 系统协调发展的“新三论” 纵观系统科学的发展历程，随着控制论、信息论、系统论在各个领域的广 泛应用，近三十年，有产生了耗散结构理论、协同论和超循环理论，他们首先 是应用于数学、物理、化学等领域对物质系统的解释，随后在生物、医学、天 文等方面得到应用，并在经济、历史、城市规划等系统得到广泛应用，被人们 称为“新三论”。“新三论”在研究具体问题时，主要采用的是系统分析方法， 即首先建立解决问题的物理模型，进行定性分析，按需要进一步建立数学模型， 进行定量描述。在整个研究过程中，不是对个别事物的分析，而是对整个系统 的分析。此外它还不局限于某一具体的学科。 其一是耗散结构理论。耗散结构理论是由以普里高津为首的布鲁塞尔学派 创立的。该理论是从热力学中产生并被严格证明的，但其思想和方法在物理、 化学、乃至社会、经济领域被广泛借用。耗散结构理论把各种宏观系统分为孤 立系统、封闭系统和开放系统。把与外界环境既惟有物质交换又没有能量交换 的系统称为孤立系统；与外界仅有能量交换而无物质交换的系统称为封闭系统； 与外界既有能量交换又有物质交换的系统称为开放系统。该理论解释了宏观系 统运动的规律性，只要系统是开放的，必然会与外界发生物质、能量和信息的 交换这种交换使系统的熵不断的减少，从而导致系统由无序化为有序。耗散结 构理论是研究耗散结构的性质、稳定和演变规律的科学，又被称为非平衡系统 的自组织理论。 其二是协同学。协同学是德国功勋科学家哈肯( h h a k e n ) 提出的可以广泛 应用的现代横断科学。协同学一词的词根源于希腊文，它表示协同工作。哈肯 在深入研究激光和其他非平衡系统的过程中发现，许多不同领域中有序结构的 1 1 城市环境与城市发展关系的定量研究一以大连市为例 形成具有普遍规律和共同特征，并且这种变化的类似性服从相同或相似的数学 方程。由此，哈肯概括出协同学。它研究一个由大量子系统以复杂的方式相互 作用所构成的复合系统：在一定条件下，子系统间通过非线性作用产生协同现 象和相干效应，使系统形成有一定功能的空间、时间或时空的自组织结构，这 类从无序状态过渡到有序状态的现象，它们的相变和功能服从相同的基本原理。 对此，哈肯基于普适的概率论和信息论，引入序参量、相变、绝热消去原理和 役使远离等一些基本概念，总结出一定的操作方法，定义了三个研究层次，并 给出某些数学方程和若干具体结果，从而形成了一门新兴的应用广泛的科学。 协同学的特点在于它是基于现代数理科学，是一种可以定量描述的系统理论。 协同学中除了很多概念和耗散结构理论是一致的以外，还指出平衡的结构 不一定是无序结构，不远离平衡态也可以出现有序结构。当子系统之间没有形 成协同时，系统呈现不出整体性质，系统是无序的。当子系统之间形成协同时 系统就呈现出一定的有序结构。另外，协同学还提出了用于简化模型的序参量 和支配原则。协同学对于建立方程模型、进行稳定性分析、描述系统演化行为 和阐明自组织机制等方面，都有严格的分析和论证，较一般系统论和耗散结构 理论的定量化程度要高。 运用协同学的观点，系统协调度可定义为系统发展过程中序参量之间的协 同作用的强弱程度。它体现了系统由无序走向有序的趋势。因为系统在协同的 前提下走向有序，并不取决系统现状与平衡态的距离，而是取决于系统序参量 之间的“协同作用”。 其三是超循环理论。艾根在快速化学反应的研究中，通过对生物体内化学 反应和生物分子演化的研究，创立了具有普遍意义的超循环理论。超循环理论 认为，只有通过复杂的循环和所谓超循环，才有可能实现蛋白质和核酸的相互 作用，艾根把超循环的概念推广到疑难整个自然界的演化行为，认为自然界的 各种现象都是通过超循环的形式进化和发展的。 超循环理论对系统内各子系统之间的复杂相互作用、竞争和协同，在整体 上是以循环的形式表现出来的观点，有利于系统的建模方法和过程，可以集中 精力研究系统的宏观演化行为。 城市环境与城市发展关系的定量研究以大连市为例 1 4 1 4 协调发展的对策研究 协调发展对策是协调发展实现的手段和研究协调发展的目的。目前协调发 展的对策研究大致可分为两类：一类是通过定性分析找出矛盾并提出对策：一 类是根据定量分析结果找出矛盾并提出对策。其相应的对策可分为宏观对策和 微观对策两类。而从对策的内容看则可分为经济对策、环境对策、社会对策和 资源对策。从对策的形式看又有国家方针政策、法律法规、规划设计、技术及 宣传教育。但是当前协调发展的对策尚处于理论上较空洞的研究，缺乏具体的 行动方案和措施，可操作性差。因此，有必要研究具体的法律、规章，落实政 府及企业部门的具体责任使协调发展的对策研究走向具体化、可操作化。 1 4 1 5 协调发展理论研究趋势 经上述协调发展理论及相关理论研究分析，我们认为以下几个突出的研究 方向将成为今后协调发展研究的趋势。 ( 1 ) 深入研究协调发展指标体系的框架、模型建立、指标的设备和筛选方 法，从经济、社会、人口、资源、环境和科技各个方面制定一套规范、科学、 通用的指标体系。 ( 2 ) 充分考虑生态经济规划的分析方法，提高生态经济规划的指导性和可 操作性，使生态经济规划能被决策者接受并具有较高的实际应用价值。 ( 3 ) 协调发展的对策研究将走向具体化。当前协调发展对策尚处于理论上 较空洞的研究，缺乏具体的行动方案和措施，因此有必要研究具体的法律、规 章，研究如何落实政府及企业部门的具体责任。 ( 4 ) 随着环境承载力定量化、环境要素承载力及其相互影响、环境承载力 价值等的深入研究，环境承载力理论研究将趋向成熟，对协调发展实践将更具 指导性。 ( 5 ) 可持续发展的理论与方法体系逐步建成，随着指标体系与量化模型的 完善，其量化研究方法将走向成熟。同时可持续发展战略的落实工作将逐渐细 化，在实践中更能推动社会、经济与环境的协调发展。l 驯 城市环境与城市发展关系的定量研究以大连市为例 1 4 2 分形理论 分形理论由法国著名数学家曼德尔布罗特m b m a n d e l b r o t ) 在7 0 年代中期 创立。它是近年在国际上兴起的非线性科学中的前沿数学工具，主要研究和揭 示复杂的自然和社会现象中所隐藏着的有规律性、层次性和标度不变性，是一 门横跨自然科学、社会科学和思维科学的新学科，被称之为继突变论、协同学、 耗散结构和混沌学后的又一探索复杂性对象的新方法。目前已在许多领域取得 辉煌成果。人们普遍认为，自从分形科学诞生以后，就再也不能用老眼光看世 界了。分形概念和原理可升华为种方法分形论。它为人们通过部分推及 整体、从有限中认识无限提供了新的指导。国际国内已召开多次关于分兀理论 与社会学、哲学问题的研讨会，一股分形热潮正席卷整个科学界。 所谓“分形”，指英文f r a c t a l ”，原意是“破碎的、极不规则的”，实际是指 其组成部分以某种方式与整体相似的形( s h a p e ) ，或者是指在很宽的尺度范围内， 无特征尺度却有自相似性或自仿射性的一种现象。因此，分形的外表结构极为 复杂和无规，但内部却是有规可寻的。描述分形特征的定量参数是分维( 劬c t a l d i m e n s i o n ) 。它除具有通常的欧几里德维数( 点维、直线一维、平面二维、立体 三维) 的内涵外，还包含着刻划客体复杂程度和不规则性的深刻意义，将经 典维数进行了连续化拓展，即可以取分数维，如2 ，4 维、1 5 维等。分维是研究 分形所必需的最少信息量。分维d q 的类型在理论上有无穷多种( q 一一，、1 , 0 、 1 ，、+ c o ) ，每种分维都有其描述对象和自身的含义。 分形理论，是在“分形”概念的基础上升华和发展起来的。分形的外表结 构极为复杂，但其内部结构是有规律可寻的。譬如，连绵起伏的地表形态，复 杂的气候过程、水文过程以及许多社会经济现象等都是分形理论的研究对 象。分形的类别有自然分形、时间分形、社会分形、经济分形、思维分形等。 1 4 城市环境与城市发展关系的定量研究以大连市为例 第二章城市环境和城市发展指标体系的确立 2 1 指标体系选取原则 由于城市环境系统是一个复杂的动态过程，影响因素较多，而城市发展系 统也受诸多因素制约，所以为了综合地反映城市环境与城市发展的关系，需要 分别建立两个包含各自主要影响因素的综合性指标。 2 1 1 城市环境指标体系构建原则 ( 1 ) 客观科学性。城市环境系统是由多种要素组合而成的，评价指标体系的设 计必须建立在科学的基础上，客观真实地反映城市环境系统的特征。同时还要体 现数据来源的可靠性以及资料处理方式的科学性。 ( 2 ) 系统整体性。城市环境系统是十分复杂的，每个因子之间既相互独立， 又相互制约。应确定相应的评价层次，从宏观到微观层层深入，形成一个完整 的评价系统。 ( 3 ) 针对性原则。评价指标体系的选择要针对城市环境的特点，真实地反 映城市环境的综合水平，从而使评价结果具有真实性，可靠性。 ( 4 ) 可操作性。城市环境系统中各个因子所起的作用是不同的，选择影响城 市环境系统的主要因子，忽略次要因子，以便于对城市环境系统进行有效评价。 ( 5 ) 全面性原则。测度所选择的指标应尽可能覆盖城市环境的方方面面， 避免遗漏。p 7 j 2 1 2 城市发展指标体系构建原则 ( 1 ) 科学性原则。由于评价城市发展指标体系包括诸多指标，而各指标之间 又存在着一定的相关性，必然存在着指标间信息重复的问题；同时，评价指标 体系的指标也不可能完全包括所要反映的信息内容，也必然存在着指标间信息 的遗漏。为了保证所设计的指标体系的科学性，应当尽量减少信息的重叠和遗 漏。 ( 2 ) 通用性原则。目前采用复合指标法测算城市化水平时普遍存在一个问题， 城市环境与城市发展关系的定量研究以大连市为例 即所选用的指标比较多，且与具体的地域结合比较紧，通用性较差。所以，城 市发展水平评价指标体系的建立应具有通用性。 ( 3 ) 全面性原则。城市发展系统的内涵不仅表现为城市人v i 比重不断提高， 城市规模的扩大以及产业结构的转变，而且还体现在居民消费水平不断提高， 城市文明不断发展，人的整体素质不断提高和人的全面发展等。建立指标体系 时应全面充分地考虑各个方面的因素，使该指标体系能够真正反映区域城市发 展水平。 ( 4 ) 可操作性原则。指标体系所包括的不同类型的指标，有的虽然在理论上 有非常强的解释力，但是指标的数据在现实生活中却难以获得。因此，评价指 标体系的建立应便于实际应用，指标一方面需要能反映问题，同时也便于收集， 有可实现性。 ( 5 ) 可比性原则。评价指标体系的建立应具有横向可比性，即不同区域之问 能够进行比较时才有意义。在指标的选择上，应选择共有的指标涵义，考虑结 果在地区间横向指标的可比性，保证指标体系目标的实现。 2 2 指标选取 城市环境系统是一个相对动态的、复杂的系统，本文参照大连市城市环境 综合定量考核结果和大连市生态环境保护“十一五”规划指标，将大连城市环 境系统分为大气、水、废弃物、噪声、环境建设五个子系统复合而成。 城市发展体系从表象上看是多方面的，如从形态上看，表现为城市地域的 扩大，形态的变化，交通系统的不断完善，城市人口的增多；从经济角度看， 城市发展表现为资本在城市的聚集，城市功能的增强，市场的繁荣；从社会现 象来看，城市发展表现为城市文化的不断升华，社会的安定团结等。城市发展 既是上述现象动态变化的过程，又是这种变化的结果。因此，本文分别从城 市建设、交通、经济、人口、社会五个方面选取了指标组成了城市发展系统。 根须上述原则，所建立的具体系统体系如图3 ： 城市环境与城市发展关系的定量研究以大连市为例 图3 城市综合环境系统城市发展系统 p i g 3t h eu i b e n v i m n m c mi n t e g r a t e dm a m l g e m ts y s t e ma n d u r b a nd e v e l o p m c - ms y s t e m 1 7 城市环境与城市发展关系的定量研究以大连市为例 第三章城市环境系统和城市发展系统的复合性分析方法 3 1 综合发展评价指数分析方法 为了消除由变量的量纲不同所造成的影响，在进行s p s s 软件中的主成分分 析前，对各个指标进行规格化处理。对越大越优和越小越优的指标分别采用公 式( 1 ) 、( 2 ) 兰 ( 1 ) v 知+ 勘 r - 1 一兰一 ( 2 ) v 知+ 知 将标准化处理后的数据利用s p s s 软件进行主成分分析，得到相关矩阵的特 征根，各指标的贡献率、累计贡献率。凡累计贡献率大于8 5 的前k 个成分已基 本反映了原变量的主要信息。因此，选取前k 个指标作为主成分。将标准化后 的原始数据代入公式( 3 ) 中，