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城镇化与生态环境耦合动态模拟理论及方法

的研究进展

一、概述

随着全球化和工业化的快速推进，城镇化已成为人类社会发展的

重要驱动力。伴随着城镇化的进程，生态环境问题也日益凸显，对人

类社会和经济的可持续发展构成了严重威胁。如何协调城镇化与生态

环境的关系，实现二者的耦合发展，已成为当前研究的热点和难点。

城镇化与生态环境之间的耦合关系是一个复杂的非线性交互过

程，涉及到人口迁移、土地利用、能源消耗、环境污染等多个方面。

为了更好地理解和预测这一过程的动态变化，需要借助先进的理论和

方法进行深入研究。本文旨在综述城镇化与生态环境耦合动态模拟的

理论、方法与应用进展，以期为未来的研究提供参考和借鉴。

动态模拟作为当前研究的重要趋势，其理论和方法不断完善和发

展。基于系统科学理论与跨尺度耦合理论，城镇化与生态环境耦合系

统被揭示为一个非线性的、具有高低阶多重反馈的开放的复杂巨系统。

动态模拟技术也趋向多元化、精细化、智能化和集成化，其中SD、

人工智能和土地系统模型等技术手段在动态模拟中发挥了重要作用。

在应用层面，城镇化与生态环境耦合动态模拟研究已经取得了显

著的进展。通过多类型案例区、多要素以及近远程与跨区域的研究，

揭示了城镇化与生态环境耦合关系的复杂性和动态性。当前研究仍存

在一些不足，如理论发展与整合不足、方法集成与数据共享力度滞后、

耦合关系链条和主控要素的动态特征未被完整揭示等。

针对这些不足，未来的研究应以理论为根基，推动复杂系统理论、

跨尺度耦合理论等新理论的发展，实现人文—自然综合交叉研究。同

时，以方法为支撑，推动技术整合和数据共享，研发动态模拟集成技

术链，开发智能化人机交互决策支持平台。在应用方面，应基于模拟

整合完整揭示城市群等重点地区的近远程关系链条和主控要素的动

态演化模式，为区域可持续城镇化提供决策支持。

城镇化与生态环境耦合动态模拟理论及方法的研究进展对于推

动人类社会和经济的可持续发展具有重要意义。未来的研究需要在理

论、方法和应用层面不断创新和完善，为实现城镇化与生态环境的协

调发展提供有力支撑。

1.城镇化与生态环境耦合的重要性

城镇化与生态环境之间的耦合关系具有极其重要的意义，尤其在

全球化和社会经济重构的新时代背景下。随着人口向城市聚集，城镇

化的进程加速，对生态环境的影响日益显著。这种影响表现在多个方

面，既有积极的推动作用，也有潜在的挑战。

城镇化对生态环境产生了积极作用。农民转移就业、进城创业，

大量的人口涌入城市，这在一定程度上减轻了农业用地的压力，保护

了农村生态环境。同时，城市基础设施的建设和改善，提高了资源的

利用效率和生产力水平，从而减少了环境污染的程度。城市的经济活

动和文化交流等方面的丰富多样性，也为社会发展提供了良好的土壤。

城镇化也对生态环境带来了挑战。大量的人口流入城市，增加了

城市面积和建筑用地的需求，导致城市扩张和土地资源的消耗，对生

态环境造成了一定的破坏。城市化过程中带来的机动车辆增加、大量

建筑产生的废水和固体废弃物等，排放和处理不当，也会给环境造成

污染。过度的人口集中和城市化，还可能对水资源、空气质量、生物

多样性等方面造成负面影响。

研究城镇化与生态环境的耦合关系，理解它们之间的动态交互过

程，对于实现区域可持续城镇化具有重要的理论和实践意义。这需要

我们基于系统科学理论与跨尺度耦合理论，深入揭示城镇化与生态环

境耦合系统的本质，探索其动态模拟的理论、方法与应用，从而为区

域可持续城镇化提供决策支持。

2.国内外研究现状及其意义

城镇化与生态环境耦合动态模拟是当前全球变化与可持续发展

领域的重要研究议题。随着人类对自然环境干预程度的不断加深，城

镇化进程与生态环境之间的相互作用日益显著，引起了国内外学者的

广泛关注。

在国外，城镇化与生态环境关系的研究起步较早，涵盖了多个学

科领域。早期研究主要关注城镇化对生态环境造成的污染和生态系统

压力，随后转向对城镇化与生态环境相互影响关系的深入探讨。特别

是在环境库兹涅茨假定（EKC）的框架下，学者们对城镇化与生态环

境之间的倒“U”型或“S”型关系进行了大量的实证研究。这些研究

不仅为理解城镇化与生态环境关系的动态演变提供了理论基础，也为

政策制定提供了科学依据。

与此同时，国内对城镇化与生态环境耦合关系的研究也逐渐兴起。

特别是在