我国生态、环境、经济系统耦合协调测度方法综述

我国生态、环境、经济系统耦合协调测度方法综述
杨玉珍
【摘要】Coupling and coordinating ecology, environment and economy system are important paths to resolve problems of resource restriction and environment depravation. Coupling and coordinating methodologies of ecology, environment and economy systems are reviewed and evaluated in this paper. Methods used are classified into six categories as index addition and computation, variance and elasticity, system evolvement, system dynamics, data envelopment analysis, and structure equation model. The imperfect aspects in current study are pointed out.%实现生态、环境、经济系统的耦合与协调是应对资源约束、环境恶化等问题的重要路径.针对
我国生态、环境、经济系统耦合协调测度方法进行综述,将其分为指数加成及计量
分析法、变异系数和弹性系数法、模糊与灰色理论法、系统演化及系统动力学方法、数据包络分析法、结构方程模型法等类别,并指出当前研究有待完善之处.
【期刊名称】《科技管理研究》
【年(卷),期】2013(033)004
【总页数】4页(P236-239)
【关键词】生态经济学;综述;耦合;协调;方法测度
【作者】杨玉珍
【作者单位】河南师范大学经济与管理学院,河南新乡 453007
【正文语种】中文
【中图分类】F120.3
耦合(Coupling)原是物理学中的概念，指两个或两个以上的体系或运动之间通过
各种相互作用而彼此影响的现象。

协调(Coordinate)指各要素或主体和谐一致，
配合得当。

耦合是协调的前提。

生态环境与经济发展间耦合协调观的形成不是一蹴而就的，经历了传统的财富追求观、悲观的零增长论、乐观的经济发展论，直到
20 世纪80 年代初才形成了辩证的耦合协调观，即认为生态环境与经济发展并不
必然是矛盾体，它们之间的关系是可以调和的，最终应该形成协调一致、共同合作的结构与功能。

论文主要针对国内生态环境与经济耦合协调性测度进行综述，将耦合协调测度方法进行分类。

1 指数加成及计量分析法
指数综合加成法也称多变量综合评价方法，其基本思想是运用数理统计将多个指标转化为能够反映综合情况的总指标来评价。

具体步骤通常是构建各子系统的指标体系，然后利用主成分分析、因子分析、层次分析法等统计方法计算各子系统协调发展指数，按照子系统各自权重计算出综合指数(国内很多学者定义为协调度)。

例如:李华利用层次分析法确定了经济(D)、资源(R)、人口(P)、环境(E)子系统的权重(分别为30%、30%、20%、20%)，通过建立指标体系计算出各子系统协调水平，构建协调度函数为:C =0.3D +0.2P +0.3R +0.2E［1］。

张彩霞通过建立人口、环境、资源、社会、经济子系统的指标体系结构，测量了区域人口环境资源与发展(简称PERD)综合协调度［2］。

范士陈将持续发展能力视为城市化承载力、市场架构力
和新型工业化充盈力的合力，建立指标体系分别测度承载力、架构力、充盈力的综合发展水平，构筑了持续发展能力的耦合模型:C =αCM+βCN+ζCU，其中α，β，
ζ 是系数［3］。

计量分析方法层面，张子龙运用协整检验、Granger 因果检验和向量误差修正模
型等计量模型，通过分析人均GDP 与环境压力指标变量之间在时序维度上的因果关系和相互影响程度，阐述经济与环境系统的耦合关系及其动态特征［4］。

王远等以能源消费与经济增长间的“脱钩”、“复钩”模型和协整理论为基础，依据江苏省1990—2005 年能源消费和经济发展的相关数据，开展能源消费与经济增长
的耦合关系研究［5］。

薛冰以能值分析计算结果为基本依据，采用广义脉冲响应函数、结构分解分析等方法，研究了宁夏经济发展对环境压力以及生态环境对经济增长的反馈影响［6］。

周忠学等通过回归分析和相关分析法对1988—2004 年陕西土地资源利用变化与经济发展之间的耦合关系进行了分析［7］。

2 变异系数和弹性系数法
变异系数法，也即离散系数协调性测度，主要是运用数理统计中变异系数的概念和性质反映变异程度，从而求得子系统之间协调性指数。

杨士弘界定了协调度、发展度、协调发展度的概念，用变异系数法对环境与经济协调发展状况进行了定量评价，并根据评价值大小进行了协调度等级分类，其X、Y两系统间协调度及协调发展度计算公式分别为:C ={f(X)g(Y)/［f(X)+g(Y)/2］2 和，其中T 为综合评价指数，α，β 为待定权数，T =αf(x)+βg(y)［8］。

张晓东将经济与环境协调度定义为。

张福
庆等借鉴物理学中容量耦合系数模型，推广得到多个系统耦合度模型
Cn={(u1·u2Λum)/［∏(ui+uj)］}1/n，实证分析了鄱阳湖生态经济区产业生态耦
合度［10］。

张青峰等用变异系数法对黄土高原各县域生态与经济系统协调发展
状况进行了研究，将黄土高原生态经济系统之间的相互作用分为严重失调发展、轻度失调发展、低水平协调发展、高水平良好协调发展四个阶段［11］。

柴莎莎等
建立了山西省经济增长与环境污染水平二者之间的耦合发展度模型［12］。

汪波、方丽给出了基于变异系数的另一个协调度公式:C =1-S/Y，其中S为标准差，Y 是
子系统综合评价值的平均数［13］。

张佰瑞构筑了资源、环境、经济、社会系统
指标体系，测算了“十一五”期间我国31 个省级行政单位以及全国与四大区域的协调发展系数［14］。

叶敏强、张世英运用空间描述的方法定义了区域经济社会
资源环境(ESRE)系统两两之间及四个子系统间的协调度，这一协调度的本质也是对于变异或者距离的刻画，其中X、Y 两两子系统的静态协调发展测算为:，式中
IX(t)、IY(t)为两子系统发展度，IXY(t)为两子系统发展的平均水平，α1，α2为权值，四个子系统公式为:。

弹性系数法的基本思想是用微分法反映序列时间或空间的动态变化。

在纵向时间序列的比对维度上，寇晓东等综合考虑系统随时间的动态变化，将系统协调度划分为绝对协调度和相对协调度，其中绝对协调度的计算公式为:，其中为ti时刻子系统j 的有序度为初始时刻t0时子系统j 的有序度。

此方法可用以测度相对于考察基期
系统协调度的特征及变化趋势。

相对协调度公式为:ccr=)为t 时刻子系统j 的有序度，为t+1 时刻子系统j 的有序度。

此公式反映并比对了系统逐年的协调度特征
和变化趋势［16］。

横向系统之间比对上，赵涛等将能源、经济、环境(3E)各系统协调度定义为:，其中，表示3E 系统整体的发展速度，是3E 系统内各子系统的发展速度，i =1，2，3，则3E 系统整体协调度为:。

叶民强运用弹性分析方法描述两系统之间的协调关系，即，通过描述X 系统综合评价值受Y 系统综合评价值变化
的影响程度来描述X、Y 两系统运行中的协调性［15］。

3 模糊及灰色理论法
曾珍香等认为协调发展内涵明确，但外延不清，故协调发展本身属于模糊概念，同时系统的协调发展状况处于从协调到不协调、再到协调的动态变化中，所以，系统的协调发展指数更适合用模糊数学中的隶属度进行描述，计算公式为:。

其中，x′
为协调值，x 为观察值或实际值，则两子系统相互间的状态协调度可定义为。

μ1
与μ2的值越接近，则两子系统相互协调程度越高;相反，μ1与μ2的值差别越大，
则两子系统相互协调程度越低［18-19］。

刘晶等用模糊数学的方法计算出重庆北碚区作为试验区成立以来经济、社会和资源环境的协调发展度［20］;于瑞峰、齐
二石运用模糊数学中贴近度的概念定义协调系数，具体采用相对海明距离(Hamning)来测度协调系数，即:ω(A，B)=1-c［δ(A，B)］a，其中A，B 是论域
U 上的模糊子集，a，c 是恰当选取的参数，δ(A，B)。

刘艳清根据区域人口、资源、环境与经济发展系统的特征及协调发展的含义，利用灰色系统理论的建模方法，建立区域人口、资源、环境、经济系统发展协调度模型:，其中:N 和N0分别表示某区域当年与参考年的总人口，G 和G0分别表示当
年与参考年的国内生产总值，Mi和Mi0分别表示某资源的开采量与储存量，p 和p0分别表示某种污染物当年实际浓度与国家标准允许浓度，mj和mj0为某种不
可再生资源的当年消耗量与存储量，a、b、λ 等均为权系数，且a +b =1［22］。

陈静、曾珍香等通过指标综合发展水平值的计算，应用灰色系统理论中的GM(1，N)模型建立了社会、经济、资源、环境之间的动态协调发展模型:，其中，系数b 反映各指标对系统协调发展的作用，是原始数列初值化，为累加生成数列［23］。

张晓东等运用灰色系统GM(1，1)模型对90 年代我国省级区域的经济与环境协调
度进行了计算，并预测了我国2005—2010 年区域协调度［24］。

毕其格等运用
灰色关联分析方法求的灰色关联系数矩阵，得到系统耦合的关联度模型，进而用两系统关联系数的联乘得到耦合度［25］。

4 系统演化及系统动力学方法
乔标等借助于系统论中系统演化的思想来分析复合系统的动态演变及耦合状态，建立两两系统之间的动态耦合模型，其演化方程为:为xi的非线性函数。

首先保证运
动稳定性，后将其在原点附近按泰勒级数展开，略去高次项，得到近似表达:，由
此系统变化过程的一般函数可得:和f，a，b 为对应权重，x，y 为系统的元素，则复合系统R1与R2的演化式:。

式中A、B 表示内外环境影响下两子系统的演化状
态，VA、VB分别为自身与外界条件影响下两子系统的演化速度。

因此，两子系统的耦合关系可以通过整个系统的演化速度V 来反映，VA、VB的演化轨迹投影在
二维平面上形成的VA、VB的夹角α 则为耦合度，可通过反正切值求得夹角，并
根据α 的取值确定整个系统的演化状态与耦合度［26］。

王继军等运用近似模型
对陕西省纸坊沟流域1938—2008 年这70 年来农业生态经济系统耦合度进行了
测度［27］。

吕晓等对塔里木河流域农用地生态经济系统耦合发展进行了评价分
析［28］。

系统动力学(SD)是认识和解决复杂巨系统演化与发展问题的综合性、交叉学科，
提供了分析研究非线性复杂系统的建模分析方法，真正实现定性与定量、系统思考与主观分析、归纳综合与演绎推理的结合。

闫军印运用系统动力学方法分别建立了经济发展子系统、矿产资源开发子系统、生态环境子系统仿真模型，在此基础上对河北省矿产资源开发生态经济系统进了了SD 仿真实证研究［29］。

5 数据包络分析法
樊华通过确定评价单元、选取输入输出指标，运用数据包络分析法(DEA)的C2R
模型，以子系统s1 的各指标作为输入、子系统s2 的各指标作为输出，计算出s1 对s2 的协调度;同理以s2 子系统的各指标作为输入，s1 子系统的各指标作为输出，测出s2 对s1 的协调度;后用隶属度公式计算出两系统相互之间的协调度［30］。

穆东定义系统间或系统内部要素间的“协同有效”为DEA 评价中的技术有效，发展有效为规模有效，系统“协同发展的综合效度”则为DEA 评价单元的综合有效，且进一步指出系统A 对系统B 的协同度即是DEA 规划式中分母为系统A 的输入，分子为系统B 的输出，A 系统对B、C 系统的协同度是分子用B、C 系统的输出组合表示，分母为系统A 的输入，A、B、C 三系统协同度he(A、B，C)是以B、C
间的协同度he(B，C)为权重对he(A/B，C)进行加权平均得到(发展效度类同)［31］。

柯健等选取了反映环境投入、资源投入的输入指标和反映经济状况的输
出指标，利用DEA 理论及最优分割聚类法横向评价了2003 年我国各地区资源、
环境与经济的协调发展状况［32］。

武玉英等综合选取了反映能源、环境、经济、社会系统的输入输出指标对北京1994—2003 年10 年间的协调发展能力进行了
评价［33］。

6 结构方程模型法
王继军等认为农业生态经济系统耦合是一个复杂的过程，是潜变量与潜变量、潜变量与可测变量及可测变量之间相互作用的结果，结构方程模型的建立很好地描述了这一复杂关系，选定了耦合关系研究的5 个潜变量及12 个可测变量，通过建立测量方程、结构方程模型，运用AMOS7.0 探讨了陕北黄土丘陵区及其各个区域农
业生态经济系统的耦合关系及差异［34］。

苏鑫等基于2008 年吴起县农户调查
资料，利用结构方程模型对吴起县农业生态经济系统耦合关系进行了分析［35］。

7 小结
国内生态环境与经济社会耦合协调的测度研究为推进生态、环境、经济、社会系统的持续发展提供了重要的方法论指导，但也有待完善之处。

首先，对两两系统之间的耦合度、协调度研究较多，对多系统研究较少，即使考虑了多个系统之间的相互影响，在实际操作中也往往以两两系统间的研究进行替代;其次，存在概念的简单
置换及研究方法的重叠，比如将协调度、关联度测量方法直接用于耦合度测度，缺乏认真比对与分析。

在今后的研究过程中需要对经济学、管理学、系统科学领域耦合以及协同发展的机理、模型进行梳理，寻求更加翔实、科学的耦合、协调、协同研究方法。

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