江苏沿海地区生态足迹空间模拟及其与社会经济耦合关系研究

Ecological footprint (EF) method, as one of the methodologies to quantitatively evaluate the quality of sustainable development, has been developed and continuously improved during the last two decades. However, the current EF method still has some inherent drawbacks which deserve further improvements. The up to date research on EF has limitations of ecological bias and the lack of sufficient or systematic analysis on the coupling relationship between EF and socio-economy which needs in-depth exploration. Additionally, recent research on the variation of space distribution of EF in small and specific regions is inadequate. This project will choose the Jiangsu coastal region as the study area, and the socio-economy will be taken into consideration in the theoretical framework of EF study to compensate for the defects of ecological bias of EF method. First, a modified EF model will be proposed, which employs ecosystem services and spatial information technologies. Second, characeteristics of temporal and spatial distribution of EF in the region will be analyzed. Third, based on GIS technology, the regional footprint distribution will be precisely simulated quantatively on the scale of spatial granularity. Then quantitative research of the coupling relationship between EF and socio-economy factors to forecast the future regional EF trends will be implemented. The causes, inherent mechanisms and process of regional EF change will be studied in depth. The research will present valid, plausible results and sound advices for policy decision making in regional sustainable development.

生态足迹作为国际可持续发展定量研究中的一个重要理论方法，近二十年来不断地发展完善。但是传统的生态足迹模型有待改进，区域生态足迹的空间差异性研究有待深入开展，生态足迹变化与社会经济的耦合关系在一定程度上还缺乏系统和科学的分析。本项目以江苏沿海地区为研究对象，弥补生态足迹具有生态偏向性的不足，将社会经济系统全面纳入到生态足迹的研究框架之中，综合应用空间信息技术，结合生态系统服务，改进传统的生态足迹模型，分析区域生态足迹的时空差异特征，基于空间粒度水平对区域生态足迹空间分布进行定量模拟，以深入研究其空间差异性。在此基础上，进行生态足迹与社会经济耦合关系的定量研究，揭示区域生态足迹变化的原因、内部机制和基本过程，预测其未来变化发展的趋势，提出促进区域生态经济协调发展的政策建议等，为区域可持续发展提供有益的参考。

生态足迹作为区域可持续发展状态定量评价的有效工具，其理论方法和计算模型逐步得到发展。但是传统的生态足迹模型有待改进，区域生态足迹的空间差异性、生态足迹变化与社会经济的定量耦合关系等研究有待深入开展。本课题在省域空间尺度下，综合应用空间信息技术，构建基于植被净初级生产力(NPP)的“省公顷”生态足迹模型，从实现对生态足迹动态均衡因子和产量因子的本地化调整，改进化石能源足迹的计算方法，增加污染足迹等方面完善传统模型的一些欠缺之处。选取江苏沿海地区的南通为典型区域，应用省公顷生态足迹模型测度生态足迹的时序变化，进行生态足迹与社会经济耦合关系的定量研究，揭示区域生态足迹变化的原因、内部机制和基本过程。应用GIS技术，基于公里格网对区域生态足迹的空间分布进行定量模拟，并应用遗传小波神经网络模型对区域生态足迹进行动态预测。研究表明省公顷模型结果提高了生态足迹的精度及其时空敏感性，更为符合区域实际情况。基于公里格网的生态足迹空间模拟精度较高，可深入分析其空间差异性。建立的非线性预测模型能够比较准确反映未来人均生态足迹的变化趋势。最后提出促进区域生态和社会经济协调发展的政策建议等，为未来区域可持续发展提供参考。