1引言

经济－资源－环境(ERE)系统的发展关系到一个国家(或地区)社会经济可持续程度，目前国内外对ERE系统发展的研究已经统一到可持续发展研究这个大框架之下［1］。国外ERE系统协调发展研究起步较早，早在19世纪末期，英国学者E．Howard就在《明日的田园城市》中，企图用理性的规划方法来协调工业化、城市化与生态环境之间的发展问题［2］。英国经济学家KenllethE．Boulding(1966)首次将系统方法应用于经济与环境相关分析［3］。70年代初，Leontief发展了投入产出模型的应用，开创了环境经济研究的新领域［4～5］。继他的定量分析之后，美国著名环境经济学家Grossman和Krueger(1995)提出著名的环境库兹涅茨曲线(EKC)假设［6］。BrownM．T．和Ulg-iatiS．(1997)提出了能值可持续指标(ESI)［7］。整个研究集中于两条主线，一是ERE协调发展作用的理论研究，如环境经济学、资源经济学和生态经济学等学科理论体系的建立;二是ERE协调发展作用的计量方法研究，以数学模型和系统模拟为主，研究方法涉及层次分析法(AHP)、人工神经网络法(ANN)、模糊综合评判法(FSE)、灰色模型法(GM)、系统动力学法(SD)等，计量模型以通用平衡模型、环境经济决策与多目标规划模型、区域计划多方案模拟模型、生态模拟和经济优化综合模型、生态足迹模型、可持续性的晴雨表模型、城市可持续评价模型［8～12］等较具影响力。国内学者于20世纪70年代开始涉足ERE系统发展研究，多城市发展的生态环境效应、城市社会－经济－生态－环境系统协调发展、可持续－生态－健康城市等视角，主要集中在ERE系统发展的理论阐述、定量研究和实证分析三方面。理论研究上，毛汉英(1995)提出区域持续发展的人地关系理论［12］，王慧敏从复合系统角度研究了流域资源－环境－经济系统协调发展机理［13］，马世俊构建了城市－生态系统论，揭示社会、经济、自然三个亚系统的相互作用机制［14］。定量研究上，集中于环境—经济协调度模型［15］、面向协调管理的概念模型［16］、资源－社会模型［17］、可持续度模型［18］等。实证研究上，主要集中于国家、省区等大尺度［19］(涉及加拿大、中国及中国广西、青海、江苏、辽宁、新疆、重庆、吉林等省级行政区)，实例选择往往集中于资源环境脆弱的西部地区［20］、经济发展迅猛的东部沿海地区［21］，以及单个城市的小尺度［22］(武汉、鞍山、赤峰、唐山、成都等)空间范围，主要关注资源型城市的产业升级与续接，对于城镇群体中尺度空间的研究力度相对薄弱，仅限长三角、厦门湾、黄三角、苏锡常、珠三角等沿海发达城市群［23～24］。目前国内外对城市圈经济－资源－环境发展效应的可持续评价已成为热点［25］，但多停留于静态分析和定性评价，缺乏动态的定量评价研究。基于此，以武汉城市圈为例，采用层次分析法、相关分析法和主成分分析法，建立ERE系统的评价指标体系，定量分析武汉城市圈ERE复合系统发展的时空规律，为中国“两型”都市圈空间协调发展提供理论借鉴和实践指导。

2研究方法

2.1构建评价指标体系通过频度统计和专家征询，建立都市圈ERE复合系统基础评价指标体系，以《湖北奋斗40年(1990)》、《湖北改革开放30年(1978～2008)》、《湖北统计年鉴》(1990～2009)、《武汉城市圈统计公报》(2005～2009)、9市统计年鉴(2009)及国民经济和社会发展统计公报(2005～2009)等相关统计资料为数据源，采用直线型无量纲化方法对原始数据进行同度量处理，运用SPSS13.0数理统计软件，进行指标删减和归并及权重量化，建立ERE复合系统最终三级评价指标体系(表1)。

2.2ERE系统发展函数构建ERE复合系统发展函数和子系统发展函数:y=∑3i，j=1bj(∑9i，j=1cj(∑24i，j=1di×dj))(1)式(1)中，dj表示三级指标的权重，di表示三级指标第i个因子，cj表示三级指标的权重，bj表示一级指标的权重。输入经标准化无量纲处理后对应的武汉城市圈ERE复合系统发展的相关数据，进行综合加总，计算武汉城市圈经济、资源和环境发展指数值。

2.3ERE系统因子分析运用SPSS13.0对无量纲数据进行主成分分析，经济、资源和环境子系统评价指标数据通过KMO检验(分别为0.617和0.684)和Bartlett球形检验(显著性均为0.000)，提取各子系统主因子，建立经济、资源和环境子系统回归方程。3武汉城市圈ERE系统发展的时序特征3.1经济系统的发展特征

3.1.1产业水平变动特征武汉城市圈产业水平在1978～2009年期间呈现上升的趋势，可以分为两大阶段:1978～1990年缓慢上升阶段和1991～2009年迅猛增长阶段(图1)。表明进入90年代，市场经济逐步活跃、市场机制不断完善、生产水平日益提升，武汉城市圈的产业均值和产业总值都得到显著发展，2009年核心武汉市GDP更是进入全国5000亿城市俱乐部，成为全国重要中心城市，奠定中部核心城市地位。3.1.2部门结构变动特征部门结构变动趋势与产业水平变动趋势十分相似，也可以分为两个阶段:1978～1990年缓慢上升阶段;1991～2009年迅猛增长阶段(图1)。可见，随着产业水平的不断提升，部门结构也随着不断转换升级。

3.1.3产业效益变动特征产业效益总体呈上升发展趋势，但是曲线起伏变化较大，可以划分为三个发展阶段:1978～1982年的起飞阶段，指标值较小但曲线增幅明显;1983～1991的平稳发展阶段，指标值逐渐变大但增幅不明显;1992～2009年的稳定上升阶段，指标值直线上升(图1)。3.1.4经济子系统发展特征32年里，整个经济系统保持指数增长速度，经济发展水平、产业结构和经济效益持续增长，由期初的不足0.5迅猛增长到期末的4.03，整个圈域经济处于高速运行中。

3.2资源系统的发展特征

3.2.1资源耗用变动特征1978～2009年，武汉城市圈资源耗用总体上是稳步上升的发展态势，具体可以分为三个发展阶段:第一阶段(1978～1990年)为起步发展阶段，指标值较小但是发展增幅比较明显;第二阶段(1991～2002年)为稳定发展阶段，指标值增幅不大，曲线较为平稳;第三阶段(2003～2009年)为稳步上升期，指标值上升幅度大，曲线上升，到2007年时间段又趋于平稳(图1)。

3.2.2资源生产变动特征资源生产在1978～2009年期间总体呈现出上升的态势，但是波动幅度较大，主要分为三个阶段:1978～1996年为稳步上升阶段，1997～2002年为回荡下降阶段，2003～2009年为波动上升阶段(图1)。

3.2.3资源条件变动特征资源条件在这32年期间总体上呈现下降趋势，主要可以分为两个阶段:1978～2002年是逐步下降阶段，2003～2009年是缓慢上升阶段(图1)。

3.2.4资源子系统发展特征32年间，资源子系统波动变化明显，整体上呈先上升、再下降、后上升的倒S型曲线，大体可以分为三个阶段:缓慢上升阶段(1978～1997年)、快速下降阶段(1998～2002年)和迅速抬升阶段(2003～2009年)。

3.3环境系统的发展特征

3.3.1环境水平变动特征1978～2009年，武汉城市圈环境水平发展总体是上升状态，主要分为两个发展阶段:1978～1998年稳步上升阶段和1999～2009年波动上升阶段。这在一定程度上与“经济增长困境理论”不相符，武汉城市圈社会经济的增长与繁荣并没有伴随着资源的不断枯竭和生态环境的日益恶化，而是呈现一种波动变化的态势(图1)。

3.3.2环境压力变动特征环境压力波动幅度较大，起伏变化明显:1978～2009年，环境压力呈现急剧上升，后快速下降态势，主要分为三个阶段:1978～1994年为迅猛上升阶段、1995～1999年为急剧下降阶段和2000～2009年为稳步发展阶段(图1)。

3.3.3环境抗逆变动特征1978～2009年，环境抗逆指数值呈现出平稳增长的态势，经济发展的生态环境负效应日益突出，环境治理和投入力度不断增加(图1)。
3.3.4环境子系统发展特征32年间，环境子系统整体上呈指数率快速发展，除了在1999年出现一定程度下滑外，整个时间序列均保持较高增长速度和较大增长幅度，环境水平、环保投入和环境治理力度不断提高，整个环境系统呈良性发展态势。4武汉城市圈ERE系统发展的空间特征4.1经济系统的空间结构

4.1.1主因子提取利用SPSS13.0因子分析模块，构建原始指标相关性矩阵，经正交旋转，提取3个主因子，归纳为:经济效益(由地区总产值(因子载荷0.978)、人均利税(因子载荷0.955)、社会保障支出(因子载荷0.984)构成)、经济结构(由地区产值增长率(因子载荷0.884)、就业率(因子载荷－0.793)、第一产业从业人数比重(因子载荷0.764)构成)、农业水平(仅第一产业比重(因子载荷0.862))其累计贡献率为90.468%。

4.1.2因子得分3个因子斜交旋转后，由回归法计算出因子得分，以各因子的因子贡献率占3个因子累积方差贡献率的比重作为权重进行加权计算，得到经济子系统综合得分以及主成分值。Fecn=(50.594×F1+23.629×F2+16.245×F3)/90.468(1)

4.1.3经济系统主因子的空间分异图2经济系统发展空间分布(1)经济效益因子（2）经济结构因子（3）农业水平因子（4）经济系统发展图例图例图例图例－1－0.413－3012－1-0.21.53－3012(1)经济效益:武汉占据绝对优势，呈现“一城独大”格局经济效益因子得分最高的是武汉市，潜江、仙桃、鄂州、天门次之;黄石、黄冈、咸宁、孝感排在后面，处于第三集团(图2(1))。(2)经济结构:差距突出，形成三大等级板块整个武汉城市圈经济结构失衡，差距明显，分为三大板块:第一档为武汉和咸宁，第二档为黄冈、黄石、孝感，第三档为鄂州、天门、仙桃和潜江(图2(2))。(3)农业水平:整体不优，等级差异明显农业整体水平不高，大部分城市第一产业从业比重较低，内部差距仍然突出，武汉地处核心，得分最高;黄石、鄂州、潜江处于第二档次;黄冈、孝感、仙桃、天门、咸宁处在第三档次(图2(3))。

4.1.4经济系统整体的空间结构(1)经济发展水平城际差异明显，武汉独大，形成三大等级板块整个武汉城市圈的整体水平不高，仅为0.05，武汉得分最高，远高于平均水平;鄂州、黄石、黄冈、孝感、咸宁五市次之，仙桃、潜江、天门三市最低。形成以武汉为核心的等级板块结构:核心板块———武汉，华中地区的经济、社会、文化、金融中心和湖北省的政治中心，九省通衢，交通发达，科教发达，经济富有活力，其人均地区生产总值、农村居民人均纯收入等各项经济社会指标均位于武汉城市圈首位，城市经济发展综合实力强，产业结构优(“三二一”)。东部板块———鄂州、黄石、黄冈、孝感、咸宁五市，产业结构基本以第二产业为主，自然资源与劳动力资源丰富，但其资本、技术等生产要素相对武汉贫乏，与武汉相比，其经济发展水平存在一定的差距。西部板块———仙桃、潜江、天门三市，第一产业相对较发达，二、三产业发展比较薄弱，工业化水平不高，经济发展综合实力弱(图2(4))。(2)经济发展水平受区域交通条件影响显著，形成两条城际产业经济带城际经济发展指数受区域交通条件影响显著，表现为:交通网络越密集，其经济发展水平越高。整个圈域经济发展水平较高城市集中于京广铁路(京珠高速)和沪蓉高速沿线，产业经济高度依赖于主干交通线，形成两条城际产业经济带。

4.2资源环境系统的空间配置

4.2.1主因子提取利用SPSS13.0因子分析模块，构建原始指标相关性矩阵，经正交旋转，提取3个主因子，归纳为:赋存水平(包括供水总量、全年用电量、人口密度、园林绿地面积、烟尘排放量、污染治理投入、人均生活用电量、绿化覆盖率、工业废水排放量等)、利用治理(包括地区人均绿地面积、人均家庭生活用水量、工业固废综合利用率、二氧化硫去硫率等)、土地资源(包含土地面积(因子载荷－0.834)和人均占有耕地资源(因子载荷0.741))。

4.2.2因子得分进行斜交旋转后，由回归法计算出因子得分，以各因子的因子贡献率占3个因子的累积方差贡献率的比重作为权重进行加权计算，得到资源环境系统综合得分以及主成分值。Fres－env=(48.352×F1+23.842×F2+13.509×F3)/85.703(2)

4.2.3资源环境系统主因子的空间分异图3资源环境系统发展空间分布（1）赋存水平因子（2）利用治理因子（3）土地资源因子（4）资源环境系统图例图例图例图例－1－0.503－1－0.503－1－0.503－1－0.503(1)赋存水平城际差异明显，形成四大集团武汉城市圈资源环境水平城际差异显著，形成四大板块:第一集团，圈域核心———武汉市;第二集团，东部的黄冈、鄂州和黄石;第三集团，中西部的孝感、仙桃和咸宁;第四集团，潜江和天门(图3(1))。(2)资源利用和环境治理存在空间分异，分为三个档次资源利用和环境治理因子得分可以分为三个档次:武汉和潜江得分最高，资源利用水平和环境治理投入都处于领先地位，为第一集团;仙桃、鄂州、天门和咸宁得分次之，处于第二集团;黄石、黄冈、孝感得分最低(图3(2))。(3)土地资源得分区域差异显著，各市土地约束强度不一城际土地资源得分值差异较大，各市面临的土地资源和人均耕地存量不一，可以划分为三档:第一档为黄石和潜江，第二档为武汉、黄冈、天门和仙桃，第三档为咸宁、鄂州和孝感(图3(3))。

4.2.4资源环境系统空间配置城市资源环境发展水平受经济发展方式影响显著，呈现四大发展态:资源环境好—经济发展型、资源环境好—经济滞后型、资源环境差—经济发展型、资源环境差—经济滞后型(图4(4))。(1)资源环境好—经济发展型:武汉。武汉经济社会发展水平好，产业结构层次较高，第二、三产业较发达，产业技术升级不断加快，资源环境保护意识不断提高，支撑能力不断提升，资源环境发展的风险规范和自消除转移机制不断增强，经济发展呈现集约型发展态。(2)资源环境好—经济滞后型:天门、潜江、仙桃。天门、潜江和仙桃三市地处江汉平原，在传统农业主导下，二、三产业发展缺乏强劲拉动力，经济发展相对落后，城市基础设施薄弱，投资环境差，吸引资金能力弱，污染型工业少，环境污染、生态恶化和资源衰竭等问题没有充分显现，表现出良好的资源环境发展状态。(3)资源环境差—经济发展型:孝感、黄冈、咸宁。孝感、黄冈、咸宁三市发展情况类似，经济发展速度较快，重工业等资本密集型行业投资规模较大，资源能源消耗大，工业“三废”污染重，资源环境发展水平落后。(4)资源环境差—经济滞后型:鄂州、黄石。鄂州、黄石产业重型化明显，钢铁、冶炼和矿产加工业等重化工业较发达，主要以大规模的资源开发、增加资源的投入来推动经济的增长，长期矿产资源开发造成十分严重的环境污染和生态破坏，其工业增加值能耗高，排放污染规模大，大气、水域和土地污染严重，表现出粗放型经济增长方式和恶化型的资源环境发展水平。

5结论

(1)武汉城市圈经济子系统一直处于上升态势，其中产业水平与部门结构变动分为缓慢上升和迅猛增长两个阶段，产业效益曲线波动较大，可分为起飞、平稳发展和稳定上升三个阶段。(2)武汉城市圈资源子系统波动变化明显，整体上呈先上升、再下降、后上升的倒S型曲线，大体可以分为:缓慢上升、快速下降、迅速抬升三个阶段。资源耗用与资源生产总体上呈现出稳步上升的发展态势，但是资源生产波动幅度较大，资源条件在这32年期间总体上呈下降趋势。(3)武汉城市圈环境子系统整体上呈指数律快速发展，除了在1999年出现一定程度下滑外，整个时间序列均保持较高增长速度和较大增长幅度。环境水平和环境抗逆总体是上升状态，环境压力波动幅度较大，起伏变化明显。(4)武汉城市圈经济子系统发展城际差异明显，武汉市整体水平较高，处于核心地位，表现出以武汉为中心的等级“圈层结构”和“板块结构”的复合结构。(5)武汉城市圈资源环境系统发展在空间上具有不对应性，受经济发展、历史基础、自然条件和政策体制影响，形成四大发展态:资源环境好—经济发展型、资源环境好—经济滞后型、资源环境差—经济发展型、资源环境差—经济滞后型。

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