对特大城市群城市化与生态环境互动耦合效应进行理论分析的建议外文翻译资料

 2022-08-09 03:08

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对特大城市群城市化与生态环境互动耦合效应进行理论分析的建议

摘要：特大城市群是国家经济发展的战略核心区域和新型城市化的主要区域。它们在推动全球经济重心向中国转移方面也具有重要作用。然而，特大城市群的发展引发了资源与生态环境之间的交互胁迫。特大城市群的城市化和生态环境之间的相互耦合效应是未来十年地球系统科学领域的前沿和优先研究课题。本文对特大城市群城市化与生态环境的互动耦合机制和胁迫效应进行了系统的理论分析。详细分析了特大城市群的非线性耦合关系和人与自然要素之间的耦合特征。我们还研究了内部和外部因素之间的交互胁迫强度，以及受关键的内部和外部控制因素影响的特大城市群系统中的局部耦合和远程耦合的机制和模式。此外，我们提出了特大城市群城市化与生态环境的互动耦合理论。在此基础上，我们建立了多元素、多尺度、多场景、多模块、多智能体集成的时空动态耦合模型，为特大城市的可持续发展提供了智能决策支持系统。总体而言，我们的研究可以为解决特大城市群相关问题，保持特大城市群的可持续发展提供理论指导和方法支持。

关键词：特大城市聚集，城市化，生态环境，耦合作用，耦合理论，理论分析过程

特大城市群通常是指一个城市群，包括一个核心特大城市和至少三个大城市，作为特定区域的基本组成部分。构成特大型城市群的城市地理位置紧凑，经济联系紧密，在很大程度上依赖于交通、通讯等发达的基础设施网络。最终，超级城市群中的城市之间实现了高度的一体化（Fang等人，2010；Fang和Yu，2017）。目前，特大城市群的整合主要集中在区域产业发展、基础设施建设、区域市场建立、城乡统筹建设、环境保护与生态建设、社会发展与基本公共服务六个方面。在城市一体化方面，特大城市群不受行政区划的约束，将发展成为一个经济共同体和一个在行政法规、产业网络、城乡规划、交通网络、信息共享、金融、市场等方面利益共享的共同体，技术开发、环境保护和生态建设（Fang等人，2011a；Fang和Mao，2015）。因此，特大型城市群已进入工业化和城市化的高级阶段。当城市群面积大于5万平方公里，人口超过5000万，国民经济比重超过10%时，可以定义为特大城市群。我国目前正在形成“5 9 6”的城市群空间格局。五大城市群包括长三角、珠三角、京津冀、长江中游和成渝。这些集聚区占全国总面积的9.06%。他们的城市人口占中国总人口的45%。2013年，他们的国内生产总值（GDP）总和是中国GDP的一半。这些地区的固定资产投资占国内固定资产投资总额的60%，占外商对华投资总额的65%。

1特大城市群城市化与生态环境耦合效应研究的理论价值

特大城市群是国家经济发展的战略核心区域和新型城镇化的主要区域，对全球经济重心向中国转移起着重要作用（Fang，2014a）。然而，这些地区在发展过程中面临着资源与生态环境之间日益加剧的胁迫。为减少胁迫，提高城市发展质量，中国提出走资源与环境承载力相匹配的绿色、低碳、高效、集约的城市发展道路（Wang，2016；Tan，2017）。因此，研究大城市群城市化与生态环境的耦合机制及其相互作用的胁迫效应，不仅是未来十年地球系统科学的前沿和重点研究课题，而且也将满足提供重要科学依据的迫切需要系统制定特大城市群可持续发展国家战略的依据。

1.1城市化与大城市群生态环境的互动耦合效应是未来十年地球系统科学的前沿研究

基于对国际前沿研究的分析，城市化与生态环境耦合效应的研究是未来十年地球系统科学和可持续性科学的关键研究课题（Kates等人，2001；Clark，2007；Reid等人，2010）。这是因为全球城市化的加速正在对周围的生态环境造成实际或潜在的威胁。早在1991年，世界卫生组织（WHO）就确定了当今世界面临的两大问题，包括自然环境恶化和城市环境生活质量迅速下降，城市化对全球环境变化的重要影响及其对人类生存的潜在威胁。1995年，联合国助理秘书长沃利·恩杜在《一个城市化的世界》中发出警告：“城市化可能为未来提供前所未有的光明前景，但也可能是一场前所未有的灾难的丧钟，我们的未来取决于我们现在所做的事情。”（Fang等人，2008年；Habitat U，1996年）。2005年，全球环境变化国际人类层面方案制定了“城市化和全球环境变化”研究计划。这是全球变化研究的核心项目，重点研究通过时空尺度的交叉、时空尺度的比较和决策者与公众的沟通，加强城市化与全球环境变化的耦合关系。2012年发布的“未来地球”计划是一项为期10年的国际研究计划，旨在帮助社会应对全球变化的挑战，获取关键知识，探索全球可持续转型的机遇。本项目将城市化视为地球表面最为剧烈的人类活动，城市化的门槛、风险和临界点是前沿研究课题。2014年4月，美国国家科学院国家研究委员会（NRC）的地球科学新研究机会委员会（NROEC）在其出版物《地球科学新研究机会》（New Research Opportunities In the Earth Sciences）中强调了未来十年7个高度优先的地球科学研究领域。第六个研究课题是“水文生态系统对自然和人为变化的耦合响应”。委员会认为，人类正在通过农业活动和城市化改变陆地生态系统（CNROES，2014年），国家科学基金会，2014年）。2014年11月，全球可持续性科技联盟发布了“未来地球2025愿景”。建设健康、富有弹性和生产力的城市是“未来地球”研究计划中提出的8个主要重点挑战之一。

1.2特大城市群是我国参与全球竞争和国际分工的新的区域单位，对全球经济重心向中国转移具有重要作用

在全球城市化和经济全球化进程加快的今天，城市群的快速扩张已成为不可阻挡的趋势。城市群具有足够的产业聚集性和经济规模，参与全球分工、竞争、沟通与合作，形成强大的经济共同体和未来共享的共同体。根据联合国的预测，到2050年，全球城市人口比例将超过总人口的75%。同时，世界上最大的40个大都会地区，占据了地球表面很小的面积，预计将包含世界人口的18%。这些领域还将参与全球66%的经济活动，约占技术创新的85%。此外，在最新的《世界城市报告》中指出，世界大都市地区正在逐步扩大，甚至成为超级大都市地区和超级城市群。可见，在全球化和信息化时代，特大城市群、中国进入世界的枢纽和世界进入中国的门户，对中国的国际竞争力产生重大影响，并将影响21世纪全球政治经济的新格局。与世界上最发达的巨型城市群相比，如美国东北部的大西洋沿岸地区、美国的大湖区、欧洲西北部、日本的太平洋沿岸地区和英国的伦敦群，发展水平，而我国特大城市群的资源环境保护程度相对较低。中国特大城市群也是雾霾污染和其他环境污染物最严重的地区。这是由于区域经济总量低于最发达的特大城市群，环境污染严重，生态问题严重。因此，有必要从国际视角揭示我国特大城市群城市化与生态环境的互动促进与胁迫关系。随后，将为资源和生态环境保护在健康高效集聚区发展中提供科学支撑。

1.3特大城市群是我国新型城镇化的“主城区”，是国内经济发展的“核心区”

在国家战略需求方面，2013年12月召开的第一次中央城镇化工作会议和2014年3月发布的《国家新型城镇化规划（2014-2020年）》均提出，城市群是推进新型城镇化的主要区域。“十一五”（2006-2010）和“十二五”（2011-2015）规划都强调，城市群是推进新型城镇化的主要区域。党的十七大、十八大十年来把城市群作为新的经济增长核心，明确提出要在科学规划的基础上确定城市群的规模和布局与资源环境承载力相匹配。在《国家新型城镇化规划（2014-2020）》中，城市群被提到了50次。据统计，目前中国城市群的总面积仅占全国总面积的20%。然而，全国60%的人口、80%的经济总量、70%的固定资产投资和98%的外资都集中在这些地区。长三角、珠三角、京津冀、长江中游、成渝五大国家级特大城市群仅占总面积的9.05%，城市人口占总人口的45%，全国经济总量的50%，外资的60%。因此，特大城市群是中国新型城市化的主要区域和国内经济发展的核心区域，因此，这些区域将决定中国新型城市化的未来，并引领中国经济发展（Fang，2014b）。

1.4特大城市群具有高密度聚集、高速度扩张、高强度污染、高风险的特点，是受城市和生态环境重大问题“影响最严重”的地区，其发展对资源和环境构成了重大威胁

从现实问题看，在长期粗放型经济发展模式的背景下，特大城市群是我国当前和未来经济发展最活跃、潜力最大的地区。相反，它们也是极其敏感的地区，受到高度集中和加剧的生态环境问题的严重影响。据现有统计，我国集聚区工业废水排放量、工业废气排放量和工业固体废物产生量均超过国内总量的67%。综上所述，城市群虽然占国内经济总产出的75%以上，但也产生了75%以上的污染总产出，造成了城市群环境的超载。大面积雾霾污染频繁覆盖东部沿海和东北地区所有城市群，反映了城市群环境污染的新问题（Liu等人，2017）。特别是特大型城市群呈现出“四高四低”的问题，已成为城市和生态环境问题突出的敏感和问题区域。“四高”是指不可持续的高密度聚集、高速扩张、高强度污染和高风险威胁（Wu等人，2015；Chauvin等人，2017）。“四低”是指资源和环境保护水平低、发展水平低、紧凑程度低、投入产出效率低（Fang等人，2008年；Fang和Guan，2011年；Fang和Liu，2011年）。在城市群的选择和培育过程中，对资源和生态环境承载力的漠视是一个长期存在的问题。同时，一些城市问题亟待解决，如规划和扩建不科学，纳入不符合纳入标准的城市，简单地将城市分组形成集聚区（Fang，2015）。

1.5特大城市群城市化与生态环境互动耦合效应研究尚处于起步阶段，迫切需要满足国家的需要

从目前国内外对城市化与生态环境互动耦合机制、城市化对城市群资源环境保护的影响等方面的研究综述来看，很明显，目前的研究重点是高密度聚集群所引发的资源和生态问题（Fang等人，2016）。此外，研究高密度集聚区与资源环境相互作用的理论研究也逐渐受到研究者的关注。同时，在部分地区开展了高密度集聚区对生态环境的影响及其系统规律的实地研究（Hummel等人，2013；Cao 等人，2017）。此外，旨在量化高密度聚集区资源环境承载力的定量研究才刚刚起步。最后，产业集群与城市群生态环境协调发展的研究逐渐引起研究者的兴趣。然而，纵观目前对城市群的研究，主要集中在城市群的空间扩展、经济发展、空间结构和形态等方面。城市群中城市化与生态环境的耦合机制，以及保护资源与环境动态的系统性法规等方面的研究还不多见。此外，这些研究的深度还不够（Liu等人，2007年）。

1.6特大型城市群的发展由于其极端的复杂性，无法在单一学科内进行研究，因此迫切需要跨学科的研究，将人文地理学的研究推向一个新的高度

在学科发展方面，随着全球化的兴起，特大城市和特大城市群已成为城市地理学研究的热点。随着城市化进程的加快，传统的城市地理学还不足以揭示超大城市群的跨城市、跨边界、跨领域、跨学科甚至跨国家特征。城市的基本功能已经超越了传统的社会经济功能，开始更加频繁地与生态环境相互作用。一系列完整的城市规划案例，在“负规划”原则的基础上，采取切实可行的策略，对资源和生态环境承载力进行优先排序。总的来说，人文地理学作为一门学科的发展，迫切需要一个新的理论框架来指导和满足城市发展的新需求。

2特大城市群城市化与生态环境互动耦合效应的理论分析

在理论分析方面，如何运用遥感、地理信息系统（GIS）和传感器网络等先进手段，识别特大城市群城市化与生态环境互动胁迫的关键控制因素（Kramer等人，2017年）？我们如何定量地描述相互强迫的非线性耦合关系以及所有自然和人类元素之间的耦合状态？如何识别大城市群中的内外部要素，进一步定量揭示大城市群中受胁迫

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