長江經濟帶“經濟交通環境”復合系統承載力預警

劉 瑤，盧升榮

（1.武漢商學院 工商管理學院，湖北 武漢 430056；2.湖北大學 商學院，湖北 武漢 430063）

1 引言

長江經濟帶橫跨我國東中西三大區域，包括了上海、重慶等省市，該區域的人口數和國民生產總值均超過全國總量的40%，是我國綜合實力最強、戰略支撐作用最大的區域之一，目前，“生態優先、綠色發展”的理念已成為沿江地區的發展共識。長江經濟帶可以看作是由社會經濟、交通資源、環境子系統相互作用所構成的一個動態開放的復合系統，從綠色發展的角度看，迫切需要研究各子系統及其組成的復合系統的承載力問題。

關于社會經濟、資源、環境復合系統，國內外學者主要從協調度、可持續發展、資源環境系統承載力等角度進行了研究。路正南[1]、李華[2]等運用灰關聯熵模型、ARIMA模型對經濟和資源、環境之間的協調度進行預測。馬玉秋[3]、Grossman[4]、Slesser.M[5]、范斐[6]等研究了資源與人口、經濟及環境污染之間的相關性問題；李磊等[7]、Daniel[8]、施開放等[9]、焦宇等[10]、蔣惠園等[11]分別對水環境、旅游資源、水土資源、港口交通資源、綜合交通資源與環境承載力進行了研究。可見，國內外對社會經濟、交通資源、環境復合系統承載力方面的研究較少，對其承載力進行預警研究則更為鮮見。因此，本文將復合物元分析與關聯熵理論相結合，構建社會經濟、交通資源、環境復合系統承載力預警模型，以長江經濟帶“七省二市”為例，對其承載力預警狀態進行實證研究。

2 指標體系構建及預警等級設定

2.1 指標體系構建

對社會經濟、交通資源、環境復合系統承載力進行預警研究，首先需建立指標體系。基于科學性、完備性、客觀性、數據可比性、數據可得性等原則，借鑒其他學者關于DPSIR[12]模型、PSR[13]模型及相關研究成果[14]，本文選取了社會經濟、交通資源、環境復合系統承載力預警的16 個指標（見表1）。表中指標類型“+”代表效益型指標（指標值越大越優），指標類型“-”代表成本型指標（指標值越小越優）。

表1 社會經濟、交通資源、環境復合系統承載力預警指標體系

2.2 預警等級設定

設定預警等級是評判復合系統承載力預警狀態的重要環節。本文將承載力劃分為不可承載、弱不可承載、弱可承載、可承載、強承載五個等級，對應預警級別為巨警、重警、中警、輕警、無警，預警指數介于[0,10]之間，預警顏色、符號等信息見表2。本文借鑒《城市道路交通管理評價指標體系（說明）》（2012年版）及相關研究成果，對各指標預警區間進行了設定，見表3。

表2 預警等級設定

表3 各指標預警區間標準

需對各指標實際值進行適當處理，使其介于預警區間內。本文定義S1、S2、S3、S4為指標的預警區間臨界值（S1＞S2＞S3＞S4）。以效益型指標為例，指標值處理公式如下：

其中：xij為指標實際值，uij為處理結果。若uij＜0則uij取0，若uij＞10則uij取10。

3 承載力預警模型構建

3.1 關聯熵

關聯熵理論可用于確定指標權重。應用前需對指標值進行歸一化處理，效益型、成本型指標歸一化處理公式分別為：

效益型指標：

成本型指標：

其中，ξij為標準化指標，分別為第i項指標所對應的最大值和最小值。當時，有參考序列，則相應指標序列的關聯系數為：

信息熵值為：

差異系數為：kj=1-Fj，則第j項指標所對應的權重系數為：

3.2 復合物元模型

物元R是用“事物M、特征C、量值u”三元組描述事物的基本元[15]：

假設事物M具有n個特征，分別記為各特征對應量值分別為u1,u2,...,un，則稱Rn為n維物元。

若存在m個事物，每個事物都存在n個特征，uij代表第i個事物的第j個特征量值，則Rmn表示m個事物n維復合物元：

3.3 承載力預警模型

根據指標權重系數和復合物元模型，可計算預警度：

依據Vi所處的預警度區間，即可判斷m個研究對象的預警狀態。

4 實證研究

本文選取長江經濟帶“七省二市”（上海M1、江蘇M2、湖北M3、安徽M4、湖南M5、江西M6、四川M7、重慶M8和云南M9），指標數據來源于2017年、2018年《中國統計年鑒》、《中國城市統計年鑒》以及環境統計年報和中國機動車污染防治年報等資料，并運用指標值處理公式對數據進行處理。同時，根據關聯熵理論計算復合系統各指標權重以及子系統指標權重，結果見表4。

表4 數據處理及權重計算結果

根據表4和預警模型，可計算復合系統及各子系統承載力預警指數，結果見表5及圖1。

表5 長江經濟帶各地區承載力預警情況

圖1 長江經濟帶各地區承載力預警情況

由表5及圖1可知，上海市、江蘇省復合系統承載力綜合預警級別為輕警，其余“六省一市”復合系統承載力綜合預警級別為中警。社會經濟子系統承載力方面，“七省二市”均為輕警，說明長江經濟帶社會經濟發展態勢良好。交通資源子系統承載力方面，上海市和江蘇省為輕警，原因在于兩地交通建設投資力度較大、已形成較成熟的運輸網絡；四川省、云南省為重警，原因在于兩地交通基礎設施建設嚴重不足；其余省市為中警，這些地區還應繼續加大交通基礎設施建設力度。生態環境子系統承載力方面，江蘇省為輕警，其生態環境承載力情況良好；其余省市均為中警，這些地區交通污染較為嚴重或污染治理力度不足，需采取相應的政策措施。

5 結論

借鑒DPSIR、PSR模型及其他研究成果，選取社會經濟、交通資源、環境三個子系統相關指標，構建社會經濟-交通資源-環境復合系統承載力預警指標體系。運用關聯熵計算復合系統及各子系統指標權重，建立承載力預警的復合物元模型。以長江經濟帶“七省二市”做實證研究，評判各地區復合系統及子系統承載力預警狀態。評判結果具有明確的實際意義，能較好地反映各地區社會經濟-交通資源-環境復合系統及子系統承載力實際狀況，也可以為各地區制定政策措施應對承載力不足的各類問題指明方向。所構建的指標體系及模型，具有較強的實用性和操作性，對于實現社會經濟-交通資源-環境協調、可持續發展具有指導意義。