中国人口结构与资源环境耦合的灰色关联分析
王利香1，付云鹏2，臧洁3，郜健2
（1. 潍坊学院数学与信息科学学院山东潍坊261061；辽宁大学2. 经济学院，3. 信息学院，辽宁沈阳110036）
摘要： 以灰色关联系数为理论基础，通过构建人口结构与资源环境系统耦合的指标体系，利用灰色关联度模型对2013年中国内地31 个省市自治区的人口结构与资源环境2个系统的灰色关联度进行了测算分析．在此基础上，测算人口结构与资源环境的系统耦合度，并对各地区的人口结构与资源环境系统耦合类型的空间分布情况进行了分析．结果显示，人口结构各变量中与资源环境的关联度最大的是中等教育人口量和城镇人口数量，关联度最小的是文盲人口数量．
关键词： 人口结构；资源环境；灰色关联分析；耦合度
资源环境是人类生存发展的物质基础，人类活动对区域资源环境产生影响，资源环境各因素又反作用于人类，影响着人口的分布及其结构．人口结构是反映一定时点上、一定区域范围内的人口总体内部各种不同质的规定性的数量比例关系．关于人口因素对资源环境的影响许多学者从不同角度进行了大量的研究，研究成果主要集中于人口因素与资源环境耦合关系[1-3]和人口因素对资源环境的影响[4-10]．本文以灰色关联系数为理论基础，通过构建人口结构与资源环境系统耦合的指标体系分析人口结构与资源环境的关联程度，对2013年中国内地31 个省市自治区的人口结构与资源环境2个系统的灰色关联度进行了测算分析，揭示人口结构中各指标变量与资源环境各主要因素的灰色关联程度，在此基础上计算人口结构与资源环境的耦合度，并对人口结构与资源环境耦合的空间特征进行分析，揭示人口结构与资源环境耦合关系的空间特征．
1 指标体系
在遵循指标体系构建过程中科学性、系统性和可操作性等原则的基础上，从人口结构和资源环境2个方面，构建人口结构与资源环境耦合的指标体系（见表1）．
在儿科关注最多的是睡眠呼吸疾病，在儿童睡眠障碍中占7%～10%，儿童阻塞性睡眠呼吸暂停综合征（obstructive sleep apnea syndrome，OSAS）为2%，常于睡眠时因严重的打鼾、憋气、呼吸暂停产生反复发作的低氧血症和高碳酸血症，由此可导致一系列神经体液改变。轻者可造成精神不集中，智力发育落后，影响身体和精神的健康成长，重者可造成儿童睡眠时突然死亡。肥胖、哮喘和反复呼吸道感染的儿童更易患睡眠呼吸疾病，其发病率明显高于其他儿童。儿童睡眠障碍常被忽视，往往迁延数年。
1.4 统计学方法 采用SPSS 23.0软件进行统计学分析。计量资料以均数±标准差表示，组间比较采用t检验。计数资料以例(百分率)表示，比较采用χ2检验。以P<0.05为差异有统计学意义。
表1 人口结构与资源环境耦合系统指标体系
2 人口结构与资源环境的关联分析
人口结构与资源环境是一个发展变化的系统，灰色关联分析事实上是动态过程发展态势的量化分析．为系统地研究人口结构与资源环境之间的关联度和耦合度，在构建人口结构与资源环境耦合系统评价指标体系的基础上，利用灰色关联分析方法，通过计算变量间的关联度来揭示人口结构与资源环境的耦合机理与协调关系程度．
2.1 样本数据的标准化处理
第i 个人口结构变量与第j 个资源环境变量之间的关联程度为
2,…,26)，计算出来的14 × 26个关联度的数值可以构成一个14 × 26的矩阵 R=（γ ij）14×26．矩阵元素 γ ij表述的是第i 个人口结构因素与第j 个资源环境因素之间关联度的大小，取值在0～1 之间，越接近1 说明这2个因素间的关联性越大，系数越小说明2 个因素间的关联性越小．
2.2 灰色关联系数的计算
15～64 岁人口与资源环境的关联度为0.76，说明劳动年龄人口与资源环境的关系也较为密切，劳动年龄人口是主要的劳动者，如果充分就业，劳动年龄人口直接影响到经济发展和城市建设的各个方面．
其中：ξij (k)表示第k 个地区的第i 个人口结构变量与第j 个资源环境变量之间的关联系数；ρ 是分辨系数，取值在0～1 之间，分辨系数的作用在于提高关联系数之间差异的显著性，本文取ρ =0.5．
2.3 关联度的计算
由表2 可以看出，人口结构对资源环境的影响因素中，中等教育人口和城镇人口与资源环境的关联度最高，关联度都为0.77，说明受教育程度和城市化率与资源环境关系最为密切；文盲人口与与资源环境的关联度最低，关联度为0.72，这是因为新技术的开放、新产品的应用都需要高素质的人才，因此文盲人口与资源环境关系较弱．
由于涉及的样本众多，样本间量纲不同，为消除量纲的影响，在计算相关系数之前需要对样本进行标准化处理．对于人口结构系列变量 xi(k)，取
其中：i =1,2,…,14；k = 1，2,…,31．对于资源环境系列变量 y j(k)，取
其中： j=1,2,…，26；k =1,2,…,31．
LC-20AD型HPLC仪（包括DGU-20A3R脱气机、LC-20AD溶液输送单元、SIL-20A自动进样器、CTO-20A柱温箱、LC-Solution色谱工作站）、LCMS-8030型HPLC-质谱（MS）仪、AUW220D型十万分之一电子分析天平均购自日本Shimadzu公司；KQ5200DE型数控超声波清洗器（昆山市超声仪器有限公司）；DHG-9140A型电热恒温鼓风干燥箱（巩义市予华仪器有限责任公司）；CS-700型高速多功能粉碎机（永康市天祺盛世工贸有限公司）。
对矩阵R 中的元素按行求平均值可以得到人口结构的第i 个因素与资源环境的平均关联度，即
对矩阵中的元素按列求平均值可以得到资源环境的第j 个因素与人口结构的平均关联度，即
目前中小河流治理缺乏对河流系统性作用的重视。中小河流治理应遵循自然演变规律，该弯则弯，设计多样化的水流结构及河道形状，尽可能采取复式断面，并尽量利用植物根系的锚固作用进行整治，为河流沿岸动植物生存提供栖息地，同时也为河流系统间能量流动提供基础平台，为河流水质自然净化提供基础保障。
2.4 系统耦合度的计算
人口结构与资源环境系统的整体耦合度为0.75，属于较高关联的水平，说明人口结构与资源环境存在内在的相互影响和相互制约的关系．人口结构与资源环境的关联度中年龄结构、性别结构、城乡结构与资源环境关联度最高，关联度为0.76，其次是教育结构和产业结构关联度为0.74；资源环境与人口结构的关联度中社会环境与人口结构的关联度最高，关联度为0.78，其次是社会资源和自然资源，最小的是自然环境．
2.5 计算结果及分析
以2013年中国内地31 个地区的数据为样本，对人口结构与资源环境系统的关联系数和关联度进行测算，结果见表2．
表2 2013年中国人口结构与资源环境耦合的关联系数和关联度
计算出来的关联系数较小，信息比较分散，不便于比较，为此需要将各个样本的关联系数集中为一个数值．将不同样本数据的关联系数求平均值得到变量之间的关联度．
灰色关联系数是关联度和耦合度计算的基础，灰色关联系数用于描述人口结构的某一个变量与资源环境的某一个变量之间的相互关联程度．灰色关联系数的计算公式为
第一产业就业人口、第二产业就业人口和第三产业就业人口与资源环境的关联度分别为0.73，0.76，0.75，说明第二产业仍然是我国国民经济的支撑力量，第二产业中的工业生产过程中产生大量的废物排放对环境造成负面的影响，第二产业就业人口与第二产业产值有直接的关系，因此第二产业就业人口与资源环境关系密切．第一产业占整个国民经济的比重呈下降趋势，第一产业对国民经济的功效较小，因此对资源环境的影响也较小．
资源环境对人口结构也起到不容忽视的作用，资源环境分布和优劣直接影响到人口的分布和就业人口的区域选择．资源环境各变量与人口结构的关联度最大的是卫生机构床位数，关联度为0.87；其次是高等学校在校学生数、建成区面积、医疗卫生机构数和地区生产总值，关联度为0.82．可见，在资源环境各因素中医疗卫生条件、高等教育情况、城市建设和经济发展水平是与人口结构关系最为密切的因素．关联度最小的是环境污染治理投资占GDP 比重和生活垃圾无害化处理率，关联度分别为0.65 和0.57，说明城市环境治理状况与人口结构的关系相对较弱．
为进一步描述人口结构与资源环境的系统耦合情况，采用
计算系统耦合度．
3 空间差异分析
根据系统耦合度公式，计算得到各个地区人口结构与资源环境的耦合度（见表3）．
科学统筹流域与区域、防洪与排涝、防洪和供水需求，精细调度保安全。在保障防洪安全方面，强化预警，科学研判，“菲特”台风强降雨影响期间，通过预排预泄、错峰调度等措施，充分发挥太湖调蓄作用，努力化解防洪与排涝的矛盾；在供水安全保障方面，针对历史罕见的连续高温气象干旱，主动服务，科学实施引江济太水资源调度，为抗旱保供水、控藻保度夏和维持河网适宜水位作出了积极贡献；经过充分论证和多方协调，太湖警戒水位复核调整方案得到国家防总批复。
表3 各个地区人口结构与资源环境的耦合度
由表3可以看出，人口结构与资源环境系统耦合度最高的地区是西藏自治区，耦合度为0.853 3，其次是宁夏回族自治区（0.849 3）和青海省（0.849 2），说明这些地区的人口结构指标与资源环境指标变化规律比较接近，系统耦合度较高．耦合度最低的地区是河南省，耦合度为0.606 5，其次是四川省（0.643 0）和山东省（0.666 9），说明这些地区的人口结构与资源环境系统存在相关关系，但是耦合度不高，人口结构变量与资源环境变量变化规律不是十分一致．
根据耦合度数值将耦合度划分为5种类型：（1）弱耦合型，耦合度在0.5 以下；（2）较弱耦合型，耦合度在0.5～0.7 之间；（3）中等耦合型，耦合度在0.7～0.75 之间；（4）较强耦合型，耦合度在0.75～0.8之间；（5）强耦合型，耦合度在0.8 以上．按照划分标准较弱耦合型地区包括安徽省、江苏省、河北省、湖南省、山东省、四川省和河南省7 个地区；中等耦合型包括广西壮族自治区、辽宁省、贵州省、湖北省、北京市、江西省、云南省、山西省、广东省和浙江省10 个地区；较强耦合型包括甘肃省、黑龙江省、重庆市、内蒙古自治区、福建省、上海市和陕西省7 个地区；强耦合型包括西藏自治区、宁夏回族自治区、青海省、吉林省、海南省、天津市和新疆维吾尔自治区7 个地区．
从本次奇异变化的特征看，与地震前兆异常有一定的相似性(魏庆汝，2000)。另外，汶川地震前，全国地热台网的256口观测井，有40口观测到了疑似异常，震前陡降异常有15口，占异常总数的37.5%。这类异常出现时间与地震发生时间相差多为几天至几十天。虽然兰考豫11井水温、水位突降形态与某些疑似前兆异常类似，但此异常已持续长达一年，期间并没有对应的地震发生。因此，此异常为地震前兆异常的可能性很小。
4 结论
本研究通过构建人口结构与资源环境系统耦合的指标体系，利用灰色关联度模型测算了人口结构各变量与资源环境的关联度，在此基础上测算了人口结构与资源环境的系统耦合度．并对各地区的人口结构与资源环境的系统耦合度进行了测算和分类．结果显示，人口结构各变量与资源环境的关联度从大到小的顺序是城镇人口、15～64 岁人口、男性人口、女性人口、第二产业就业人口、0～14 岁人口、65 岁及以上人口、受初等教育人口、第三产业就业人口、乡村人口、受高等教育、第一产业就业人口和文盲人口，说明人口结构变量中与资源环境关系最为密切的是城镇人口和受中等教育人口，最小的是文盲人口；资源环境各变量与人口结构的关联度从大到小的顺序是卫生机构床位数、高等学校在校学生数、建成区面积、地区生产总值、每万人医疗卫生机构数、工业废水排放总量、城市道路、供电总量、每百万人公共交通车辆运营数、城市污水日处理能力、每百万人拥有高等学校数、SO2排放量、城市登记失业率、每百万人拥有公共图书馆业机构数、供水总量、绿地面积、教育经费占财政支出比重、工业固体废物产生量、农村居民家庭恩格尔系数、供气总量、城镇居民家庭恩格尔系数、森林覆盖率、R&D 人员数、自然资源保护区占辖区面积比重、环境污染治理投资占GDP 比重和生活垃圾无害化处理率，说明资源环境变量中与人口结构关系最密切的是卫生机构床位数，最弱的是生活垃圾无害化处理率．人口结构与资源环境的系统耦合度为0.75．耦合度的地区差异明显，数值在0.606 5～0.853 3 之间．经济欠发达的西部地区和北部地区人口结构与资源环境耦合度较高，经济较发达地区人口结构与资源环境耦合度反而不高．这是因为经济发达地区人口众多、人口流动频繁、人口密度大，经济发展同时对资源环境压力也较大，没有实现人口结构与资源环境协调发展．
参考文献：
[1]吴文恒，牛叔文，郭晓东．中国人口与资源环境耦合的演进分析[J]．自然资源学报，2006，21（11）：853-861
[2]阿里木江 阿不来提，娜迪拉 阿不都热苏力，吐热尼古丽 阿木提．新疆人口、经济、资源、环境和谐发展的时空分析[J]．干旱区资源与环境，2012，25（12）：20-26
[3]童玉芬，刘长安．北京市人口、经济和环境关系的协调度评价[J]．人口与发展，2013，19（1）：44-51
[4]李楠，邵凯，王前进．中国人口结构对碳排放量影响研究[J]．中国人口 资源与环境，2011，21（6）：19-23
[5]曲如晓，江铨．人口规模、结构对区域碳排放的影响研究——基于中国省级面板数据的经验分析[J]．人口与经济，2012（2）：10-17
[6]王芳，周兴．人口结构、城镇化与碳排放——基于跨国面板数据的实证研究[J]．中国人口科学，2012（2）：47-56
[7]付云鹏，马树才，宋琪．中国区域碳排放强度的空间计量分析[J]．统计研究，2015（6）：67-73
[8]陈中伟．新型城镇化背景下农村人口、资源与环境困境分析[J]．生态经济，2016，32（11）：92-97
[9]王晓鹏，丁生喜．青海省重点开发区人口资源环境承载力评价研究[J]．数学的实践与认识，2016，46（6）：14-22
[10]付云鹏，马树才．中国区域资源环境承载力的时空特征研究[J]．经济问题探索，2015（9）：96-103
Grey correlation analysis of coupling between population structure and resource environment in China
WANG Li-xiang1，FU Yun-peng2，ZANG Jie3，GAO Jian2
（1.School of Mathematics and Information Science，Weifang University，Weifang 261061，China；2.School of Economics，3.School of Information，Liaoning University，Shenyang 110036，China）
Abstract： Bases on the theory of grey correlation coefficient，constructes the indexsystem of coupling between population structure and resources environment．Calculates the grey correlation degree of population structure and resources and environment in 31 regions of China mainland in 2013 by using the grey correlation degree model．On this basis，the system coupling degree between population structure and resources and environment is calculated，and the spatial distribution of the system coupling type between population structure and resources and environment in different regions is analyzed．The results shows that population of secondary education and the urban population has the greatest correlation with resources and environment，and the illiterate population has the smallest correlation.
Key words： population structure；resource environment；grey correlation analysis；coupling degree
中图分类号： O29∶X24
文献标识码： A
doi： 10.3969/j.issn.1007-9831.2019.06.007
文章编号： 1007-9831（2019）06-0026-05
收稿日期： 2019-03-01
基金项目： 潍坊学院青年项目（2014Z09）——扩展原理的推广及应用；辽宁省社会科学规划基金项目（L17BTJ001）——制造业与服务业协调发展的统计分析研究；辽宁省教育科学“十三五”规划课题（JG18DB225）——辽宁省高等教育财政投入对技能溢价的影响研究；辽宁省经济社会发展课题（2019lslktwzz001）——辽宁省现代服务业与先进制造业融合发展的对策研究；辽宁省经济社会发展课题（2019lslktqn-023）——面向“互联网+”的辽宁装备制造业智慧创造转型方案及关键技术研究
作者简介： 王利香（1978-），女，山东潍坊人，讲师，硕士，从事模糊数学研究．E-mail：wlxmary@163.com.
标签：人口结构论文; 资源环境论文; 灰色关联分析论文; 耦合度论文; 潍坊学院数学与信息科学学院论文; 辽宁大学经济学院论文; 辽宁大学信息学院论文;