生態(tài)足跡變化的動(dòng)力機(jī)制及生態(tài)足跡模型改進(jìn)研究.pdf

1、長時(shí)間序列的生態(tài)足跡研究，可以揭示區(qū)域生態(tài)足跡變化的特征、發(fā)展演化的動(dòng)力機(jī)制和未來變化發(fā)展的趨勢。生態(tài)足跡變化的動(dòng)力機(jī)制研究在于揭示生態(tài)足跡變化的原因、內(nèi)部機(jī)制和基本過程，以預(yù)測其未來變化發(fā)展的趨勢。盡管近年來，國內(nèi)外涌現(xiàn)出大量不同尺度和不同類型地區(qū)的生態(tài)足跡實(shí)證研究，但在一定程度上，以往的研究對生態(tài)足跡變化的動(dòng)力機(jī)制，缺乏系統(tǒng)和客觀科學(xué)的解釋和分析，難以據(jù)此進(jìn)一步反映未來的動(dòng)態(tài)可持續(xù)性趨勢，從而影響了生態(tài)足跡對區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的政策制定

2、和實(shí)踐指導(dǎo)的作用，有必要進(jìn)一步深入地研究。而就生態(tài)足跡本身的改進(jìn)研究而言，也可以嘗試采用新的研究思路，以彌補(bǔ)生態(tài)足跡生態(tài)偏向性的不足。
　　 因此，在加強(qiáng)對生態(tài)足跡本身研究的同時(shí)，有必要從生態(tài)足跡和社會(huì)經(jīng)濟(jì)之間的內(nèi)在關(guān)系入手，進(jìn)一步展開深入的研究。本研究選擇新疆為典型案例，首先進(jìn)行區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)分析，系統(tǒng)、綜合地評價(jià)區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)與資源環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的狀態(tài)和程度。在此背景之下，在對長時(shí)間序列的區(qū)域生態(tài)足跡進(jìn)行計(jì)算與分析

3、的基礎(chǔ)上，從生態(tài)足跡與相關(guān)社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素的內(nèi)在聯(lián)系出發(fā)，分析生態(tài)足跡與經(jīng)濟(jì)增長之間的定量關(guān)系，深入研究生態(tài)足跡變化的動(dòng)力機(jī)制，包括生態(tài)足跡主要影響因子的定量分析、生態(tài)足跡變化的主要社會(huì)經(jīng)濟(jì)驅(qū)動(dòng)力及其驅(qū)動(dòng)機(jī)制分析，揭示生態(tài)足跡變化的原因、內(nèi)部機(jī)制和基本過程。并以此為基礎(chǔ)，應(yīng)用非線性科學(xué)方法對未來生態(tài)足跡動(dòng)態(tài)發(fā)展趨勢進(jìn)行科學(xué)的預(yù)測。最后，彌補(bǔ)生態(tài)足跡具有生態(tài)偏向性的不足，結(jié)合生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，將社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)全面納入到生態(tài)足跡的研究框架之中，在對區(qū)

4、域社會(huì)經(jīng)濟(jì)與資源環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展進(jìn)行綜合評價(jià)的背景之下，嘗試提出改進(jìn)生態(tài)足跡模型的思路并加以應(yīng)用。本文的研究成果，在理論上，提供一種生態(tài)足跡變化的內(nèi)在機(jī)制及其改進(jìn)方法的研究范式，完善和促進(jìn)生態(tài)足跡理論與方法的發(fā)展；在實(shí)踐上，對制定區(qū)域可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略起到一定的參考和借鑒作用。
　　 本文的主要研究內(nèi)容和方法如下：
　　 (1)對區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)與資源環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展進(jìn)行定量測度。引入集對分析(Set PairAnalysis，SP

5、A)理論和方法，將其與協(xié)調(diào)發(fā)展定量測度模型相結(jié)合，構(gòu)建基于集對分析的耦合度及耦合協(xié)調(diào)度模型，來反映中國各省區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)與資源環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的現(xiàn)狀，并進(jìn)一步應(yīng)用空間統(tǒng)計(jì)分析中的ESDA方法，檢測和探討了其空間自相關(guān)及集群效應(yīng)。在此基礎(chǔ)上，對新疆社會(huì)經(jīng)濟(jì)與資源環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展態(tài)勢進(jìn)行了定量測度與分析。
　　 (2)分析生態(tài)足跡與經(jīng)濟(jì)增長之間的定量關(guān)系。綜合應(yīng)用生態(tài)足跡理論、計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)中的協(xié)整理論、誤差修正模型、Granger因果檢驗(yàn)方法，研

6、究新疆自然資源消耗與經(jīng)濟(jì)增長之間的長期均衡和短期波動(dòng)關(guān)系，以及Granger因果關(guān)系。
　　 (3)進(jìn)行生態(tài)足跡變化的社會(huì)經(jīng)濟(jì)驅(qū)動(dòng)力及機(jī)制研究。首先，對新疆生態(tài)足跡的主要社會(huì)經(jīng)濟(jì)影響因子進(jìn)行定量分析。通過應(yīng)用兩種具有代表性的、定量化因子篩選分析方法，即偏最小二乘法(partial least squares，PLS)和灰色關(guān)聯(lián)熵法，進(jìn)行比較分析和相互印證，以揭示影響生態(tài)足跡的各種因素的重要性程度，并篩選出最主要因素。在此基礎(chǔ)上，

7、嘗試將環(huán)境研究領(lǐng)域的IPAT等式及其隨機(jī)形式STIRPAT模型引入到生態(tài)足跡變化與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展關(guān)系的研究中，建立了新疆生態(tài)足跡與人口、人均GDP、城市化、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源強(qiáng)度等之間的多元線性對數(shù)模型，并分別采取多元線性回歸、嶺回歸和PLS回歸方法進(jìn)行擬合和相互印證，探討生態(tài)足跡變化的社會(huì)經(jīng)濟(jì)驅(qū)動(dòng)機(jī)制。
　　 (4)應(yīng)用非線性科學(xué)方法實(shí)現(xiàn)對未來生態(tài)足跡動(dòng)態(tài)發(fā)展趨勢的預(yù)測。從分析新疆人均生態(tài)足跡值與其主要影響因子之間的內(nèi)在關(guān)系出發(fā)，建

8、立起使用遺傳算法優(yōu)化的小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)--遺傳算法小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建預(yù)測精度更高的人均生態(tài)足跡預(yù)測模型，以有效地展開對未來生態(tài)足跡動(dòng)態(tài)發(fā)展趨勢的預(yù)測。
　　 (5)嘗試提出對傳統(tǒng)生態(tài)足跡模型的改進(jìn)思路并加以應(yīng)用。針對傳統(tǒng)生態(tài)足跡分析的缺陷，將生態(tài)足跡方法和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)方法相集成，把新疆社會(huì)經(jīng)濟(jì)與資源環(huán)境系統(tǒng)各因素全面地納入到生態(tài)足跡框架之中；增加一類污染吸納土地：對傳統(tǒng)的化石燃料足跡進(jìn)行改進(jìn)，并將傳統(tǒng)模型與改進(jìn)模型的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較