区域产业生态化耦合度评价模型

一、区域产业生态化耦合度评价模型

(一)耦合评价的理论基础

耦合是指两个(或两个以上)系统或运动形式通过各种相互作用而彼此影响的现象。区域经济是建立在各级生态城市子系统基础之上的大系统，内涵十分广泛，涉及经济、社会、文化、环境等多个方面。从产业系统的组成个体———企业的角度来看，它与生物有机体一样均是具有一定内部结构并能维持生命活动的组织，在生产过程之中或以后都需要使用资源。产业生态系统是由具有类似生物有机体属性的产业组织系统和环境系统组成，组织系统包括利用基本环境要素生产产品的行为以及回收利用产业活动残余物的行为，环境系统则是支持该系统存在的自然环境和社会环境的总和。生态城市的兴衰也影响产业生态系统的发展，良好的生态城市体系将有助于产业的优化发展。因此，生态城市发展水平与产业生态化进程存在着天然的耦合关系，综合反映了两者之间的双向刺激状态及相互作用机制，而区域经济与产业生态化则是人地耦合关系最突出的案例。

(二)耦合评价的模型设计

区域产业生态化的耦合程度的评价包括耦合度的评价和耦合协调度的评价两个部分。

1．耦合度评价

耦合度评价可分为三步:

第一步:判断功效函数。设变量u_i(i=1，2，…，m)是区域经济产生生态化系统序参量，u_ij为第i个序参量的第j个指标，其值为X_ij(j=l，2，…，n)。α_ij，β_ij是系统稳定临界点上序参量的上、下限值。当X_ij为越大越好型，即所谓正指标时，对系统的功效贡献为正;当X_ij为越小越好型，即所谓逆指标时，对系统的功效贡献为负。因而区域经济产业生态化系统对系统有序的功效系数u_ij可表示为:

式中:u_ij为变量X_ij对系统的功效贡献大小。按式(1)构造的功效系数具有如下特点:u_ij反映了各指标达到目标的满意程度，u_ij趋近0为最不满意，u_ij趋近1为最满意，所以0≤u_ij≤1。

第二步:确定序参量的总贡献值。由于区域经济与生态产业处于两个不同而又相互作用的子系统，对子系统及其各次级子系统内各个序参量的总贡献，可通过集成方法来实现，在实际部门中一般采用几何平均法及线性加权和法:

式中:u_ij为子系统对总系统有序度的贡献，λ_ij为各个序参量的权重，具体可以利用层次分析法予以确定。

第三步:耦合度计算。借鉴物理学中的容量耦合概念及其容量耦合系数模型，推广得到多个系统(或要素)相互作用耦合度模型，即:

本次研究仅有两个子系统，因此可以直接得到区域经济与产业生态化的耦合度函数，可以表示为:

由公式可知，耦合度值C∈［0，1］。从定性与定量相结合的思路出发，可将这一区间划分为六个阶段:①当C=1时，耦合度最大，表明区域经济和产业生态化之间的关系处于最为和谐的程度，各系统之间或系统内部各要素之间达到良性共振耦合，系统将趋向新的有序结构。②当C=0时，耦合度极小，表明区域经济和产业生态化之间没有任何关联，各系统之间或系统内部各要素之间处于无关状态，系统将向无序发展;③当0＜C≤0．3时，区域经济竞争力与产业生态化水平处于较低水平的耦合阶段，经济建设水平和生态产业发展均处于初级发展阶段;④当0．3＜C≤0．5时，区域经济竞争力与产业生态化水平处于颉颃时期，经济建设水平有所提升，生态产业化有所前进，未来发展潜力较大，处于快速发展阶段;⑤当0．5＜C≤0．8时，区域经济竞争力与产业生态化水平进入良性耦合阶段，经济建设水平和生态产业化水平都得到了快速的提升，标志着系统步入了高速发展阶段;⑥当0．8＜C≤1．0时，区域经济竞争力与产业生态化水平相得益彰、互相促进，经济建设水平和生态产业化水平达到最佳点，系统间的统一功能体基本形成，它们共同步入高水平耦合阶段。

2．耦合协调度评价

耦合度作为反映区域经济与生态产业耦合程度的重要指标，对判别相互间耦合作用的强度以及作用的时序区间，预警二者发展秩序等具有十分重要的意义。然而，耦合度在有些情况下却很难反映出区域经济生长速率与生态产业建设的整体“功效”与“协同”效应，特别是在多个区域对比研究的情况下，耦合度计算的上下限一般取自各个区域的基准年数和发展规划数，单纯依靠耦合度判别有可能产生误导，因为每个区域的城市化水平与产业生态化水平都有其交错、动态和不平衡的特性。为此，非常有必要构造区域经济与生态产业耦合协调度模型，其算法可表示为:

式中:D为耦合协调度;C为耦合度;T为区域经济与生态产业综合调和指数，反映区域经济与产业生态化的整体协同效应或贡献;a、b为待定系数。在实际应用中，最好使T∈(0，1)，这样可以保证D∈(0，1)，以便于使用。根据相关研究成果和本次研究的实际情况，我们将耦合协调度划分为四个层次:①0＜D≤0．4时，为低度协调的耦合，表明区域经济与产业生态化的整体协同效应或贡献率较低，主要有三种情况:一是区域经济和产业生态化的发展水平都很低，二是区域经济发展水平低而产业生态化特别是环境保护质量较高，三是区域经济发展水平高而产业生态化特别是环境保护质量很差，以上三种情况都将导致低度协调的耦合;②0．4＜D≤0．5时，为中度协调的耦合，表明区域经济与产业生态化的整体协同效应或贡献率处于中等程度;③0．5＜D≤0．8时，为高度协调的耦合，表明区域经济与产业生态化的整体协同效应或贡献率达到了较高的程度;④0．8＜D＜1．0时，为极度协调耦合，表明区域经济与产业生态化的整体协同效应或贡献率达到了极高的程度，区域经济和产业生态化本身的发展水平都很高，相互促进，协调共生。

(三)耦合评价的指标体系

1．指标体系构建

为满足科学性、完备性和可操作性的原则，我们分别采用频度统计法、理论分析法、专家咨询法对指标进行设置和筛选。在指标选择上主要经过了三个轮次:第一轮是频度统计分析，主要依据CNKI数据库对1999—2009年有关区域经济竞争力、城市化水平、产业生态化以及循环经济等相关研究文献的指标体系，分别进行统计考察，选择最为大家接受的相关指标。第二轮是理论分析，具体分析本研究的区域经济和产业生态化两个关键词，适当考虑本研究的独特要求，初步筛选出相关的指标。第三轮是数据搜集及反馈，根据已经构建的指标体系，查询相关统计年鉴资料，对不能查询的相关指标再进行调整，并将调整后的指标发送专家咨询，最后总结出可以全部量化的指标体系。根据以上指标选择的方法，我们最终构建了四层次的区域经济产业生态化耦合度评价指标体系(见图1)。

2．序参量上下限的确定

首先考虑序参量在模型中的实际意义，当指标的值越大越好时，表明功效为正向性质;反之则为负功效性质。据此，逐一考察各指标后，可以确定万元GDP能耗、万元GDP工业废水排放量、万元GDP工业固体废物产生量、万元GDP工业废气排放量、万元GDP二氧化硫排放量、万元GDP烟尘排放量、万元GDP工业粉尘排放量七项指标均为负向性质。具体序参量取值于《江西省统计年鉴》(2004－2008)，以指标在某年份的最大值为上限，以最小值为下限。

3．指标权重的确立

为正确评判各指标的功能效用，本研究采取了层次分析法和德尔菲法以确定各指标的权重，首先是构建两两比较矩阵，然后由各专家独立打分评判各指标的相对重要性，而后综合所有专家意见取平均值，最终确立各指标的相对权重值(见图1中各指标括号内的数值)。耦合将各子系统置于同等重要的地位，因此将区域经济竞争力和产业生态化水平两个准则层层次的权重等同赋予0．50的权重。

图1　区域经济产业生态化耦合度评价指标休系