Journal of Geo-information Science >
Multi-scenario Evaluation of County-scale Development Potential based on Shared Socioeconomic Pathways and Dynamic Simulation Approach
Received date: 2021-08-31
Revised date: 2021-11-02
Online published: 2022-06-25
Supported by
National Key Research and Development Program of China(2018YFD1100801)
Copyright
As a key issue of sustainable development, scientific assessment of sustainable development potential at county scale provides a solid support for policy making of regional planning. The existing studies have mostly evaluated development potentials of counties using the aggregation of multi-dimensional indicators based on actual development conditions, but rarely focused on the evolution of development potentials in future. Here, we construct an indicator system for the evaluation of sustainable development potential at county scale based on the 2030 Sustainable Development Goals (SDGs), and project the changes in evaluation indicators based on the integration of System Dynamics model (SD) and Future Land Use Simulation model (FLUS). The Zhaoyuan City in Shandong Province, one of China's top 100 economic counties and famous of its gold mining, was selected as a case study to explore the potential of its transition from the mining-dependent to the sustainable development mode. To examine the impacts of different development modes on sustainable development potentials of the study area, we designed five simulation scenarios based on multiple Shared Socioeconomic Pathways (SSPs), i.e., business-as-usual scenario, SSP1, SSP2, SSP3, and SSP5, and performed the evaluation under different pathways from a simulation perspective. The results show that: (1) A majority of indicators on economic and social dimensions are likely to be improved under all scenarios, while ecological indicators, e.g. carbon sequestration, forest, grass, water shape index, and number of forest, grass, and water patches, will be significantly declined; (2) The changing rate of development potentials during the period of 2018-2030 will be less than that from 2009 to 2018 due to the development transition from extensive to the high-quality mode; (3) Compared with the year of 2018, the development potential on average in 2030 under SSP1 and SSP2 scenarios will be increased by 17.36% and 9.8%, respectively, while those under SSP3 and SSP5 will be decreased by 0.5% and 4.20%, respectively. The SSP1 can maximize the development sustainability of the study area, but SSP5 may exert significantly negative impact; (4) future development of Zhaoyuan City should focus on the promotion of SSP1 scenario and cope with backward indicators such as the labor force proportion in different industries, aging population, and carbon sequestration. Overall, we aim to clarify the mapping relationship between 2030 Sustainable Development Goals and development potentials at county scale and provide a comprehensive evaluation framework for development potentials under multiple simulation scenarios. Our work is expected to provide scientific guidance for development policy making and high-quality development transition of Zhaoyuan City.
LI Fuxiang , LIU Dianfeng , KONG Xuesong , LIU Yaolin . Multi-scenario Evaluation of County-scale Development Potential based on Shared Socioeconomic Pathways and Dynamic Simulation Approach[J]. Journal of Geo-information Science, 2022 , 24(4) : 684 -697 . DOI: 10.12082/dqxxkx.2022.210523
表1 县域可持续发展潜力评估指标体系Tab. 1 Indicator system for sustainable development potential evaluation at county scale |
目标层 | 准则层 | 指标层 | 属性 | 对应SDGs |
---|---|---|---|---|
经济 发展 | 人均经济增长 | 人均GDP年增长率/% | 适中型 | SDG8 |
农业生产 | 人均农林牧渔产值/(万元/人) | 正向型 | SDG8 | |
非农经济发展 | 二三产业增加值占GDP比重/% | 正向型 | SDG9 | |
生产性就业 | 二三产业劳动力占总人口比重/% | 正向型 | SDG8 | |
经济发展投资 | 二三产业固定资产投资占GDP比重/% | 正向型 | SDG8 | |
居民 福祉 | 城乡发展 | 城镇化率/% | 适中型 | SDG11 |
人口活力 | 人口老龄化程度/% | 负向型 | SDG11 | |
生活空间 | 城市人均用地/(km2/万人) | 适中型 | SDG11 | |
乡村人均用地/(km2/万人) | 适中型 | SDG11 | ||
建设用地聚集指数(AI) | 正向型 | SDG11 | ||
生态 可持续 | 土地生产要素 | 人均耕地面积/(km2/人) | 正向型 | SDG15 |
可持续管理森林 | 林地面积比重年变化率/% | 适中型 | SDG15 | |
水生态可持续 | 水域面积比重年变化率/% | 适中型 | SDG6 | |
草地可持续 | 草地面积比重年变化率/% | 适中型 | SDG15 | |
生物多样性保护 | 碳固持/(t/hm2) | 正向型 | SDG13 | |
林草水域斑块数量(NP) | 负向型 | SDG15 | ||
林草水域形状指数(LSI) | 正向型 | SDG15 | ||
香农多样性指数(SHDI) | 正向型 | SDG15 |
表2 不同模拟情景的参数设置Tab. 2 Parameters setting under different simulation scenarios (%) |
参数 | SSP1 | SSP2 | SSP3 | SSP5 | BAU |
---|---|---|---|---|---|
GDP增长率 | 7.50 | 6.00 | 4.50 | 9.00 | 6.79 |
城镇化增长率 | 2.00 | 1.50 | 1.00 | 2.00 | 1.25 |
城镇人口变化率 | 0.60 | 0.40 | 0.20 | 0.30 | 0.22 |
农村人口变化率 | -0.50 | -0.30 | -0.10 | -0.20 | -0.41 |
固定资产投资增长率 | 7.00 | 5.00 | 3.00 | 8.00 | 7.00 |
表3 各指标上限值、下限值确定Tab. 3 Each indicator upper limit value, the lower limit value is determined |
指标 | 上限值 | 下限值 | 参考来源 |
---|---|---|---|
人均GDP年增长率/% | 7.00 | 7.00 | 2018年中国评估报告[40] |
人均农林牧渔产值/(万元/人) | 2.97 | 0.00 | Xu等[11] |
二三产业增加值占GDP比重/% | 95.00 | 57.00 | 2018年中国评估报告 |
二三产业劳动力占总人口比重/% | 73.60 | 28.70 | SDG指数和指示板[41] |
二三产业固定资产投资占GDP比重/% | 71.72 | 46.85 | 2018年中国评估报告 |
城镇化率/% | 70.00 | 70.00 | 曹祺文等[31] |
人口老龄化程度/% | 16.10 | 30.00 | 2018年中国评估报告 |
城市人均用地/(km2/万人) | 2.50 | 2.50 | SDG指数和指示板 |
乡村人均用地/(km2/万人) | 3.50 | 3.50 | SDG指数和指示板 |
建设用地聚集指数(AI) | 84.74 | 82.70 | 前五的平均值、倒数2.5%位置值 |
人均耕地面积/(km2/人) | 3.10 | 1.50 | 2018年中国评估报告 |
林地面积比重年变化率/% | 0.10 | -2.00 | SDG指数和指示板 |
水域面积比重年变化率/% | 0.10 | -2.00 | SDG指数和指示板 |
草地面积比重年变化率/% | 0.10 | -2.00 | SDG指数和指示板 |
碳固持/(t/hm2) | 107.75 | 107.00 | 前五的平均值、倒数2.5%位置值 |
林草水域斑块数量(NP) | 9913.00 | 10 609.00 | 前五的平均值、倒数2.5%位置值 |
林草水域形状指数(LSI) | 154.73 | 153.50 | 前五的平均值、倒数2.5%位置值 |
香农多样性指数(SHDI) | 1.07 | 1.01 | 前五的平均值、倒数2.5%位置值 |
表4 主要数据及其来源Tab. 4 Data and sources in this study |
数据类别 | 数据名称 | 时间/年 | 数据来源 | 数据用途 |
---|---|---|---|---|
土地利用 | 土地利用数据 | 2009—2018 | 招远市自然资源和规划局 | SD、FLUS 模型的输入和验证数据及指标计算 |
社会经济 | 总人口、城乡人口 | 2009—2018 | 招远市自然资源和规划局 | SD模型构建及指标计算 |
农林牧渔产值 | 2009—2018 | |||
固定资产投资 | 2009—2018 | |||
GDP、一二三产业增加值 | 2009—2018 | |||
一二三产业劳动力 | 2009—2018 | |||
自然环境 | DEM | 2018 | 地理空间数据云平台[44] | FLUS模型输入数据 |
基础地理信息 | 铁路、省道、国道、高速公路、城镇中心位置 | 2018 | OpenStreetMap[45] | FLUS模型输入数据 |
表5 不同情景下2030年各指标预测结果Tab. 5 Projects of individual indicators in 2030 under different scenarios |
指标 | 2009年 | 2018年 | BAU | SSP1 | SSP2 | SSP3 | SSP5 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
人均GDP年增长率/% | 15.00 | 6.00 | 6.36 | 6.98 | 5.66 | 4.31 | 8.26 |
人均农林牧渔产值/(万元/人) | 0.63 | 1.40 | 3.50 | 3.75 | 3.14 | 2.62 | 4.44 |
二三产业增加值占GDP比重/% | 93.26 | 93.56 | 94.78 | 95.29 | 94.90 | 93.37 | 97.78 |
二三产业劳动力占总人口比重/% | 36.49 | 40.42 | 47.30 | 46.27 | 46.15 | 46.01 | 46.09 |
二三产业固定资产投资占GDP比重/% | 56.15 | 64.44 | 70.01 | 66.71 | 61.08 | 57.54 | 61.27 |
城镇化率/% | 33.64 | 44.01 | 45.88 | 47.28 | 46.09 | 44.90 | 45.49 |
人口老龄化程度/% | 18.49 | 26.40 | 37.70 | 37.12 | 37.06 | 36.98 | 37.02 |
城市人均用地/(km2/万人) | 2.96 | 2.80 | 2.72 | 2.72 | 2.74 | 2.77 | 2.81 |
乡村人均用地/(km2/万人) | 2.78 | 3.97 | 3.85 | 3.80 | 3.83 | 3.84 | 4.00 |
建设用地聚集指数 | 82.71 | 82.89 | 84.93 | 85.07 | 84.7 | 84.46 | 84.43 |
人均耕地面积/(km2/人) | 1.64 | 1.64 | 1.60 | 1.57 | 1.58 | 1.58 | 1.55 |
林地面积比重年变化率/% | -0.14 | -0.13 | -0.13 | -0.13 | -0.11 | -0.11 | -0.15 |
水域面积比重年变化率/% | 0.00 | 0.00 | -0.01 | -0.01 | -0.01 | -0.01 | -0.02 |
草地面积比重年变化率/% | -0.02 | -0.01 | -0.04 | -0.04 | -0.03 | -0.02 | -0.05 |
碳固持/(t/hm2) | 107.39 | 107.82 | 107.75 | 107.69 | 107.78 | 107.81 | 107.61 |
林草水域斑块数量 | 8793.00 | 9162.00 | 10 541.00 | 10 478.00 | 10 637.00 | 10 591.00 | 10 609.00 |
林草水域形状指数 | 153.50 | 154.94 | 154.61 | 154.55 | 154.74 | 154.82 | 153.77 |
香农多样性指数 | 1.01 | 1.03 | 1.07 | 1.07 | 1.06 | 1.06 | 1.06 |
4.4 多情景县域发展潜力 |
表6 不同情景下2030年各指标及综合发展潜力评估结果Tab. 6 Scores of individual indicator and their aggregations in 2030 under different scenarios |
指标 | 2009年 | 2018年 | BAU | SSP1 | SSP2 | SSP3 | SSP5 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
人均GDP年增长率/% | 0.00 | 87.50 | 92.50 | 100.00 | 83.75 | 66.25 | 83.75 |
人均农林牧渔产值/(万元/人) | 20.39 | 40.23 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 88.14 | 100.00 |
二三产业增加值占GDP比重/% | 95.05 | 95.04 | 99.43 | 100.00 | 99.72 | 95.72 | 100.00 |
二三产业劳动力占总人口比重/% | 17.34 | 24.11 | 41.44 | 40.13 | 38.88 | 38.55 | 38.72 |
二三产业固投占GDP比重/% | 37.39 | 70.82 | 85.39 | 73.84 | 57.22 | 42.97 | 58.00 |
城镇化率/% | 0.00 | 25.51 | 33.66 | 49.51 | 37.22 | 32.95 | 34.59 |
人口老龄化程度/% | 82.81 | 15.90 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
城市人均用地/(km2/万人) | 0.00 | 35.13 | 52.31 | 51.58 | 47.26 | 40.21 | 32.89 |
乡村人均用地/(km2/万人) | 0.00 | 34.60 | 52.11 | 58.31 | 54.76 | 52.59 | 30.71 |
建设用地聚集指数 | 0.00 | 9.05 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 86.20 | 85.15 |
人均耕地面积/(km2/人) | 8.52 | 8.65 | 6.12 | 4.36 | 4.85 | 5.17 | 3.22 |
林地面积比重年变化率/% | 88.57 | 88.82 | 89.03 | 89.08 | 89.81 | 90.21 | 87.90 |
水域面积比重年变化率/% | 95.15 | 95.08 | 94.63 | 94.62 | 94.73 | 94.79 | 94.50 |
草地面积比重年变化率/% | 94.46 | 94.54 | 93.54 | 93.52 | 93.88 | 94.10 | 92.96 |
碳固持/(t/hm2) | 58.14 | 74.01 | 72.20 | 77.38 | 48.50 | 30.82 | 0.00 |
林草水域斑块数量 | 100.00 | 100.00 | 9.77 | 18.82 | 0.00 | 2.59 | 0.00 |
林草水域形状指数 | 0.00 | 100.00 | 88.53 | 85.70 | 84.33 | 54.41 | 22.18 |
香农多样性指数 | 0.00 | 45.86 | 100.00 | 100.00 | 89.32 | 80.64 | 80.06 |
综合潜力分值 | 38.37 | 59.49 | 68.75 | 69.82 | 65.32 | 59.19 | 56.99 |
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