生態(tài)足跡變化的動力機制及生態(tài)足跡模型改進研究.pdf

1、長時間序列的生態(tài)足跡研究，可以揭示區(qū)域生態(tài)足跡變化的特征、發(fā)展演化的動力機制和未來變化發(fā)展的趨勢。生態(tài)足跡變化的動力機制研究在于揭示生態(tài)足跡變化的原因、內部機制和基本過程，以預測其未來變化發(fā)展的趨勢。盡管近年來，國內外涌現出大量不同尺度和不同類型地區(qū)的生態(tài)足跡實證研究，但在一定程度上，以往的研究對生態(tài)足跡變化的動力機制，缺乏系統和客觀科學的解釋和分析，難以據此進一步反映未來的動態(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、和實踐指導的作用，有必要進一步深入地研究。而就生態(tài)足跡本身的改進研究而言，也可以嘗試采用新的研究思路，以彌補生態(tài)足跡生態(tài)偏向性的不足。
　　 因此，在加強對生態(tài)足跡本身研究的同時，有必要從生態(tài)足跡和社會經濟之間的內在關系入手，進一步展開深入的研究。本研究選擇新疆為典型案例，首先進行區(qū)域社會經濟和生態(tài)環(huán)境的協調分析，系統、綜合地評價區(qū)域社會經濟與資源環(huán)境協調發(fā)展的狀態(tài)和程度。在此背景之下，在對長時間序列的區(qū)域生態(tài)足跡進行計算與分析

3、的基礎上，從生態(tài)足跡與相關社會經濟因素的內在聯系出發(fā)，分析生態(tài)足跡與經濟增長之間的定量關系，深入研究生態(tài)足跡變化的動力機制，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經濟驅動力及其驅動機制分析，揭示生態(tài)足跡變化的原因、內部機制和基本過程。并以此為基礎，應用非線性科學方法對未來生態(tài)足跡動態(tài)發(fā)展趨勢進行科學的預測。最后，彌補生態(tài)足跡具有生態(tài)偏向性的不足，結合生態(tài)系統服務，將社會經濟系統全面納入到生態(tài)足跡的研究框架之中，在對區(qū)

4、域社會經濟與資源環(huán)境的協調發(fā)展進行綜合評價的背景之下，嘗試提出改進生態(tài)足跡模型的思路并加以應用。本文的研究成果，在理論上，提供一種生態(tài)足跡變化的內在機制及其改進方法的研究范式，完善和促進生態(tài)足跡理論與方法的發(fā)展；在實踐上，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。
　　 本文的主要研究內容和方法如下：
　　 (1)對區(qū)域社會經濟與資源環(huán)境的協調發(fā)展進行定量測度。引入集對分析(Set PairAnalysis，SP

5、A)理論和方法，將其與協調發(fā)展定量測度模型相結合，構建基于集對分析的耦合度及耦合協調度模型，來反映中國各省區(qū)社會經濟與資源環(huán)境協調發(fā)展的現狀，并進一步應用空間統計分析中的ESDA方法，檢測和探討了其空間自相關及集群效應。在此基礎上，對新疆社會經濟與資源環(huán)境協調發(fā)展態(tài)勢進行了定量測度與分析。
　　 (2)分析生態(tài)足跡與經濟增長之間的定量關系。綜合應用生態(tài)足跡理論、計量經濟學中的協整理論、誤差修正模型、Granger因果檢驗方法，研

6、究新疆自然資源消耗與經濟增長之間的長期均衡和短期波動關系，以及Granger因果關系。
　　 (3)進行生態(tài)足跡變化的社會經濟驅動力及機制研究。首先，對新疆生態(tài)足跡的主要社會經濟影響因子進行定量分析。通過應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)和灰色關聯熵法，進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。在此基礎上，

7、嘗試將環(huán)境研究領域的IPAT等式及其隨機形式STIRPAT模型引入到生態(tài)足跡變化與社會經濟發(fā)展關系的研究中，建立了新疆生態(tài)足跡與人口、人均GDP、城市化、產業(yè)結構和能源強度等之間的多元線性對數模型，并分別采取多元線性回歸、嶺回歸和PLS回歸方法進行擬合和相互印證，探討生態(tài)足跡變化的社會經濟驅動機制。
　　 (4)應用非線性科學方法實現對未來生態(tài)足跡動態(tài)發(fā)展趨勢的預測。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在關系出發(fā)，建

8、立起使用遺傳算法優(yōu)化的小波神經網絡--遺傳算法小波神經網絡，構建預測精度更高的人均生態(tài)足跡預測模型，以有效地展開對未來生態(tài)足跡動態(tài)發(fā)展趨勢的預測。
　　 (5)嘗試提出對傳統生態(tài)足跡模型的改進思路并加以應用。針對傳統生態(tài)足跡分析的缺陷，將生態(tài)足跡方法和生態(tài)系統服務方法相集成，把新疆社會經濟與資源環(huán)境系統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：對傳統的化石燃料足跡進行改進，并將傳統模型與改進模型的計算結果進行比較