粤港澳大湾区城市社会-生态系统健康评估：基于SDGs的多尺度耦合协调模型与空间治理策略

本研究针对快速城市化背景下社会-生态失衡问题，以粤港澳大湾区(GBA)为案例区，构建改进耦合协调度模型(CCDM )，结合多尺度地理加权回归(MGWR)和基于Agent的元胞自动机(ABM&CA)模拟，揭示城市健康(UH)的"核心-边缘"空间分异规律，提出分区治理方案，为区域可持续发展提供量化依据。

　　

在全球城市化进程加速的背景下，城市作为社会-生态系统的核心载体，正面临生态退化与环境压力的双重挑战。粤港澳大湾区作为中国经济发展的重要引擎，其高强度的人类活动与脆弱的生态承载力之间的矛盾日益凸显。如何量化评估城市健康(Urban Health, UH)状态，揭示社会经济发展与生态环境保护的耦合关系，成为实现区域可持续发展的关键科学问题。

传统研究多局限于单一尺度或子系统分析，且常用的耦合协调度模型(CCD)存在对低维系统过度评价的缺陷。针对这些瓶颈，研究人员创新性地构建了改进耦合协调度模型(CCD_M
)，通过引入平均绝对偏差(MAD)优化评价体系，并结合多尺度地理加权回归(MGWR)和基于Agent的元胞自动机(ABM&CA)模拟技术，建立了"宏观-中观-微观"三级分析框架。研究数据涵盖2000-2023年夜间灯光、遥感生态指数等多元数据集，空间分辨率统一为1000m×1000m。

关键技术方法包括：(1)改进耦合协调度模型(CCD_M
)构建，通过对比传统CCD与新模型在多元系统下的表现；(2)多尺度空间分析，采用Sen+Mann-Kendall趋势检测方法，在城、县、镇三级尺度解析UH时空特征；(3)空间异质性建模，运用MGWR识别主导因子；(4)情景模拟，通过ABM&CA耦合模型预测生态优先(EP)、自然演化(NE)和社会优先(SP)三种发展情景下的UH演变。

研究结果揭示：
4.1 时空分析
粤港澳大湾区呈现典型的"核心-边缘"结构：核心区(Belt 1)表现为"高社会-低生态"特征，CCD_M
值较高但存在"空心化"现象；边缘区(Belt 2)呈"低社会-高生态"格局，CCD_M
值仅0.03-0.20。镇级尺度成功捕捉全部3×3种理论情景，其中39.8%区域呈现Society(/)&Ecology(+)的协调发展模式。

4.2 空间异质性与情景模拟
MGWR分析显示地形(Dem)对生态有正向效应(空间占比34.09%)，而土地利用强度(LU)和人口密度(Pop)呈负相关。情景模拟表明：自然演化(NE)情景下，2043年耦合协调度达峰值但伴随生态持续退化；社会优先(SP)情景将导致2034年生态阈值突破；生态优先(EP)虽能维持生态稳定，但会抑制社会发展。验证结果显示预测精度达80.71%(R²
=0.849)。

讨论部分指出：
5.2 模型创新性
CCD_M
在低维系统(如二元系统)中较传统CCD降低过度评价达34%，当系统维度增至10时差异缩小至<0.24。控制实验证实NPP、EVI等替代指标与原始结果高度一致(R²

0.737)。

5.4 空间治理建议
提出差异化策略：(1)边缘区优先发展绿色产业；(2)广深核心区实施生态红线管控；(3)过渡带建立生态补偿机制；(4)港澳珠海岸带强化跨境生态保护。镇级尺度分析显示最优空间变差系数(VC=0.231)和相对变差(RV=0.861)。

该研究通过多尺度耦合评价框架，首次系统揭示粤港澳大湾区UH的空间分异规律，提出的CCD_M
模型为城市健康评估提供新方法，分区治理方案对落实联合国可持续发展目标(SDGs)具有重要实践价值。未来研究需进一步纳入社会公平、跨境治理等难以量化的指标，以完善城市复杂系统的综合评价体系。