生态文明阈值和绿值二步测度：指标—指数耦合链方法
2017-10-24张智光
摘要 拟破解生态文明测度和评价的现存难题：在指标选取方面，评价目标模糊，指标筛选的主观性强，缺乏结构化方法，导致指标泛化，与一般环境经济评价混淆；在测度标尺方面，无法确定生态文明阈值，对不同文明阶段用同一把尺子去衡量，导致一些非生态文明区域的排名反而靠前；在应用价值方面，综合指标值失去生态经济意义，只是一个抽象的排名数字，导致测度结果不便于理解和运用。为此，依据文明演化的共生理论创立指标-指数耦合链方法，用以导出生态文明测度的阈值和绿值二步指数。依次运用扎根理论法、PSIR及SEM结构模型、足迹家族法、LotkaVolterra模型等工具，构建从生态文明的指标体系到二步指数的结构化耦合链。全过程始终聚焦生态文明的本质属性——产业与生态的互利共生性：以定性科学属性为出发点，以人与自然复合系统的结构模型为纽带，以生态文明阈值和绿值二步指数定量模型为归宿点。其中，阈值用产业受力指数、生态受力指数和共生度指数3项指数进行衡量，合称为阈值指数；而绿值用1项综合反映区域产业与生态的总量、共生程度和均衡程度的绿值指数进行衡量。据此进行区域生态文明的二步测度。第一步，基于阈值指数的阶段或资格判定：通过产业与生态的共生性，考量被测区域是否进入生态文明门槛，“未入门”区域处于哪一个文明阶段。第二步，基于绿值指数的水平判定：通过产业与生态的互利共生程度，考量“入门”区域的生态文明水平。研究表明，指标-指数耦合链方法不仅可以有效克服单纯指标体系综合法或指数函数法的缺陷和难点，而且能够将两者的长处结合起来。如此，不仅能够避免生态文明测度结果与物质文明“成正比”的弊端，而且能够通过从生态文明二步指数回溯至指标体系的逆向解耦，分析出导致生态文明问题的根本原因，便于提出切中肯綮的对策。
关键词 生态文明测度；评价指标；生态文明指数；共生理论；LotkaVolterra模型
中图分类号 F062.2文献标识码 A文章编号 1002-2104（2017）09-0212-13DOI：10.12062/cpre.20170448
全球气候与环境问题的严峻性使得生态文明建设受到国际社会的高度重视。作为负责任大国，党的“十七大”和“十八大”以来所确立的生态文明建设战略，既体现了中国未来的新发展观，也是对国际社会的庄严承诺。而要“做实”生态文明建设，首先必须了解其发展现状和问题，了解我国及其各地区生态文明的发展阶段和水平：哪些区域还处于传统工业文明时期？哪些进入了新工业文明阶段？哪些已跨进了生态文明的“门槛”？而“入门”后的发展水平如何？全国的总体情况如何？……为此，需要有一套科学的评价、测度和分析方法，这样才能准确掌握我国生态文明建设的时间演进和空间格局的特点、规律、问题和原因，才能据此制定出科学的决策，才能采取有效的监管和控制措施。而从现有文献可以看出，目前的研究成果还不能很好地回答这一组亟待解决的问题。本文试图从生态文明测度方法上解决其中几个关键难题。
1 文献回顾
1.1 国内外相关研究的现状分析
剔除中方在国内外举办的国际会议和中国出版的英文期刊等载体的论文后，国际生态文明研究的论文很少。而在这些为数不多的论文中，大多数是中国学者的贡献[1]，或者是国内外学者介绍中国生态文明建设的文章[2]，或者是探究生态与文明之间关系的论文[3]，而严格意义上的“國外相关研究”极少[4]。至于“生态文明评价”的论文就更是中国学者的天下了[5]。
其实在世界范围内，中国是生态文明研究的发源地和中心。尽管国内外学者最初提出“生态文明”一词的时间可以追溯到20世纪70—80年代，但最早研究生态文明的论文是我国学者于1990年发表的[6]，而且我国在20世纪90年代初，就已出版了有关生态文明的著作[7]，均早于国外学者。学界公认的国外最早正式研究生态文明的学者是美国南新罕布什尔大学的教授Roy Morrison。他于1995年在“Ecological Democracy”一书中提出了生态文明（ecological civilization）的概念，并将生态文明作为工业文明（industrial civilization）之后的一种文明形态[8]。2006年，Roy Morrison又出版了“Eco Civilization 2140”一书，描绘了未来22世纪的生态文明[9]。但遗憾的是，这些很有意义的探讨并没有引起国外学术界的积极响应。而在中国大地上，生态文明的研究与实践则开展得如火如荼。
我国最早研究“生态文明评价”的论文发表于2007年[10]，至今已有300多篇相关学术论文和学位论文问世（检索关键词包含生态文明的评价、测度、测评、监测、评估、考核和指标等。并剔除新闻报道类文章，以及把生态文明作为“附属品”而进行环境、生态、政绩、科技、教育和影响因素等评价的论文）。近年来呈快速上升势头，仅2016年就有90余篇相关论文发表。此外，从2009年开始，北京林业大学生态文明研究中心等研究机构每年都发布中国省级生态文明建设评价报告[11-12]。从评价范围看，生态文明评价的对象涵盖了国家[13]、省域[14-15]、市域[16-17]、县域[18]、示范区[19]、工矿企业[20]、农业[21]、林业[22]、水域[23]、草原[24]等。从应用层面看，生态文明评价指标体系的研究成果已应用于各级政府的实际管理之中[25]。2008 年以来，贵阳市、杭州市、南京市和国家环保部等先后颁布了生态文明建设指标体系或目标体系。
从评价方法看，总体上大都采用了指标体系综合法（简称指标法），生态文明指数的研究比较薄弱。具体来说，为解决指标体系的构建、权重的确定、综合评价值计算等问题，研究者们采用了各种不同的方法，如模糊综合评价法[27]、层次分析法AHP[16]、灰色关联度分析法[28]、模糊灰色统计法[29]、熵值法[30]、聚类分析法[31]、因子分析法[31]、主成分分析法[13-14]、全局主成分分析法GPCA[15]、数据包络分析法DEA[32]、非期望产出的SBM模型[17]、投影寻踪法[23]、TOPSIS法[33]、粗糙集模型[34]、突变模型[34]等。以及这些方法的多种组合，如层次分析和熵值耦合模型[35]、非线性主成分聚类分析法[36]、DEA与SBM模型[17]、粗糙集与突变模型[34]等。endprint
尽管国外学者没有专门研究生态文明测度或评价，但是他们在生态环境与可持续发展等领域的评价方法对我国学者的相关研究产生了较大的影响[26，37]。例如，PSR模型[38]、DPSIR模型[39]、DPSEEA模型[40]、HDI人类发展指数[41]、HSDI人类可持续发展指数[42]、生态足迹法[43]、足迹家族法[44]等。其中不乏具有生态经济意义的测度指数，如生态足迹和足迹家族等，为生态文明测度的指数函数法（简称指数法）的研究奠定了基础。
在将“足迹”指数法应用于生态文明测度时，由于生态足迹不能涵盖生态文明所涉及的范围，因此研究者采用了足迹家族方法。但是在求取综合指数时，又回到了指标法的老路：对生态足迹、碳足迹和水足迹等进行无量纲化处理，并综合成“生态文明指数”，结果还是抹去了原来足迹家族的生态经济意义[37]。还有一些研究虽然采用了“生态文明指数”一词，但实际上就是综合指标值[26]。总之，现有研究并没有构建出具有生态经济意义的生态文明指数函数，本质上还是采用了指标法，而不是真正意义上指数法。
1.2 国内外相关研究的问题及动态分析
对现有成果进行分析和比较可见，国内外相关研究的重点主要聚焦在指标体系的构建，以及如何将众多的指标合成为一个综合指标值。因而近年来，生态文明评价指标的设计不断趋于全面，涵盖了社会、经济、资源、能源、环境、制度、文化等诸多方面[45-46]，而且指标计量模型也不断升级。这些成果为本文的研究奠定了良好的基础。但由于这些研究在根本上都没有摆脱饱受许多学者诟病的指标体系法的架构，因此难以通过改进指标及其综合算法克服指标法的“痼疾”，需要“另辟蹊径”才能避免以下几方面的现存问题。
（1）在指标选取方面，评价目标模糊，主观性强，缺乏结构化方法，导致指标泛化，与一般环境经济评价混淆。现有研究在指标筛选上，要么主观性较强[46-47]，要么按已有文献中的出现频次来筛选[18]，缺乏结构化的科学方法[48]。在众多的研究中，高质量的成果往往占少数，因此出现频次高的指标未必合理。同时，“指标体系的目标定位不准确”[47]，缺乏对生态文明本质的准确把握[49]。致使指标庞杂而重叠[47]，与环境保护、可持续协调发展、低碳绿色经济、绿色GDP核算等评价相混淆[49]。
（2）在测度标尺方面，无法确定生态文明阈值，对不同文明阶段用同一把尺子去衡量，导致一些非生态文明区域的排名反而靠前。生态文明是一种优于农业文明、传统工业文明、新工业文明等阶段的新型文明形态。因此首先要判断被测区域（全国或地区）是否迈进了生态文明的“门槛”，而后才能考量其生态文明发展水平。而在现有方法下，由于“各指标目标值确定有困难”[48]，因而无法界定生态文明的阈值，只好对所有区域都用“生态文明尺子”去衡量，这显然是不合理的[48-49]。用社会经济与生态环境等多方面的指标构成的“大拼盘”，经过加权求和等方式进行综合后，不仅无法反映出生态文明的本质属性——产业与生态的共生关系[50]，而且易造成经济、生态等各类指标相互冲抵。犹如把白菜和黄金统一称重、统一定价，必然造成“生态文明水平与GDP成正比……北京、上海、广东、浙江、江苏、天津等经济较发达地区生态文明排名相对靠前”[48]。其实，经济特别发达但是生态很糟糕，或者经济十分落后却保持着原始生态的地区，都还没有进入生态文明阶段。这种生态文明测度的结果不仅没有意义，而且会造成误导。
（3）在应用价值方面，综合指标值失去了生态经济意义，只是一个抽象的排名数字，导致测度结果不便于理解和运用。现有研究“多将关注点集中于各评价对象的得分及排名上，缺乏对生态文明发展规律，生态文明建设驱动因素、机制等的深入挖掘和探析”[48]。传统的指标法无法构建具有生态经济意义、能够反映产业与生态共生性的生态文明指数，难以满足生态文明建设的实际需求[51]，无法从生态文明机制上深究其问题与原因，进而提出更加“管用的”对策建议。
以上三方面是不少专家均有共鸣的生态文明测度研究的“致命软肋”，以至于有的专家甚至认为此类测度研究不属于“科学问题”。其实，任何一个在理论和应用上亟待解决的难题都是科学问题，只是我们还没有找到更加完善的科学方法。为此，本文拟创立指标-指数耦合链方法，放弃单纯的指标体系综合法或指数函数法，以及构建单一“生态文明指数”的思路，创建生态文明阈值和绿值二步指数，以便针对性地解决上述问题。
2 属性要素与指标体系的耦合：基于PSIR和SEM方法
2.1 系统构成与理论分析
本文的研究对象是区域生态文明的测度，其中“区域”主要指全国和省域范围，其测度方法也可推广至其他区域（如市域、县域、水域、林区等）的生态文明测度。为克服上述单纯的指标体系法的缺陷，以及单纯的指数法难以实现的瓶颈，本文的总体研究思路是以生态文明的本质属性为依据，构建一种从评价指标体系到生态文明指数的耦合链。
评价指标体系，说到底是用来衡量一个系统实现其目标的程度，因此这些指标必须要能反映测度对象的目标及其本质属性。根据人类文明演化的共生理论，生态文明的目标就是实现人与自然的互利共生，其本质属性就是在一个区域内产业与生态的互利共生[50]。因此生态文明测度的对象系统是一个人与自然的复合系统。该复合系统由产业子系统SI、生态子系统SE和人类文明子系统SH等核心部分组成。其中，SI和SE又构成了产业-生态共生系统SIE；人类文明子系统SH调节着产业子系统SI与生态子系统SE的共生关系；而资源与环境支撑系统SC并不是一个独立的子系统，它是各子系统赖以生存并与之融合的支撑系统。例如，生态子系统就是在自然界一定空间内生物与环境构成的统一体。
在人类文明子系统SH的作用下，不同文明阶段的产业子系统SI与生态子系统SE具有不同的共生关系[50]。在原始文明阶段，SI与SE的共生关系是从生态偏利共生到生態强利，而原始采猎产业则十分弱小。起初几乎没有产业可言，因而生态获利而产业无害（即生态偏利）；随着采猎业的出现，产业的发展受到了恶劣的原始生态条件的制约。在农业文明阶段，SI与SE的共生关系从产业受限到产业受阻，农业逐步发展起来；尽管生态总体上仍然获利，但获利程度逐渐降低。在传统工业文明阶段，SI与SE的共生关系从产业偏害和相互竞争（互害），到产业寄生和捕食；同时生态从无害，逐步走向受害程度的不断加重。在新工业文明阶段，生态受害的程度逐步减轻，而产业仍保持获利状态。在生态文明阶段，从产业偏利共生（而生态则无害，即达到生态文明的门槛）发展为产业与生态互利共生。这些现有研究成果为生态文明测度研究提供了良好的理论依据。endprint
2.2 运用扎根理论构建定性理论框架和属性要素集
扎根理论（grounded theory，GT）是由哥伦比亚大学的Anselm Strauss和Barney Glaser两位学者于20世纪60年代共同开发的一种定性研究方法。其基本思路是运用系统化的程序，就某一课题进行实际调研和资料收集，从原始资料中寻找出能够反映该事物或现象本质的核心概念，通过对这些概念的开放性编码（open coding）、主轴性编码（axial coding）和选择性编码（selective coding），不断进行概念的归纳、归类、浓缩、建立联系和整合，最终建构出关于这一课题的理论框架。这一研究方法非常适合生态文明测度最初的理论分析和定性研究，能够极大地避免主观随意性和偏离目标的盲目性。
运用扎根理论，首先通过文献检索和实际调研梳理描述人类文明的社会科学属性（如认识属性、产业属性等）和自然科学属性（如生命进化与科技发展的关系属性、生态安全属性等）的关键词。对这些关键词进行分析、比较和规范化，形成开放性的一级编码。然后，以人与自然复合系统的基本构成作为主轴，对一级编码进行更加深入的类属分析，形成主轴性二级编码。最后，运用文明演化的共生理论，将二级编码纳入区域文明本质属性的科学体系，以产业与生态的共生性作为核心类属，进行统领性的关联分析，形成选择性三级编码，进而构建出生态文明测度的定性理论框架和属性要素集。
2.3 构建PSIR结构模型，形成指标要素集
根据上面得出的生态文明测度的定性理论框架，对国内外学者在构建环境经济指标体系时常用的PSR（压力-状态-响应，pressure-state-response）、DSR（驱动-状态-响应，driver-state-response）、DPSIR（驱动-压力-状态-影响-响应，driver-pressure-state-impact-response）、DPSEEA（驱动力-压力-状态-暴露-影响-响应，driving force-pressure-state-exposure-effect-action）等分析框架进行比较和综合。根据上面得到的生态文明测度的定性理论框架，提出适合区域文明测度的PSIR（压力-状态-影响-响应，pressure-state-impact-response）结构模型框架。再根据前面用扎根理论获得的属性要素集，构建PSIR结构模型的各子结构模型：产业压力子结构SI-P、资源与环境状态子结构SC-S、生态影响子结构SE-I、生态文明响应子结构SH-R（包含绿色产业响应SHI-R和生态建设响应SHE-R）。然后对各子结构中的指标要素集进行分析，考虑各指标的定量化、简洁性、数据可获性和类属的吻合性等原则，进行指标要素的调整和优化，从而形成整体的PSIR结构模型。
2.4 建立SEM结构方程模型，确定指标体系和权重
一般认为，以上PSIR结构模型已经得到了比较合理的生态文明测度指标体系[26]。但实际上，这只是用定性方法得到的初步指标框架，存在较大的主观性，而且指标权重还没有确定。进一步分析可见，在PSIR结构模型中，每一个子结构的指标要素都是一些显变量，分别描述相应隐变量的特征。例如，子结构SI-P的产业隐变量I可以由单位GDP能耗、木材消耗量、水资源消耗量、CO2排放量、固体废弃物排放量、COD排放量等显变量指标进行描述；子结构SC-S的环境隐变量C可以由森林覆盖率、人均绿地面积、人均水资源占有量、水体质量达标率、空气质量达标率、土壤质量达标率等显变量指标进行描述；子结构SE-I的生态隐变量E可以由生物多样性、生态林面积、人工混交林比重、湿地面积、自然保护区面积、文物保护单位数等显变量指标进行描述；子结构SHI-R的绿色产业隐变量HI可以由第三产业占GDP比重、营林业产值、清洁能源使用率、三废重复利用率、环境保护产业产值等显变量指标进行描述；子结构SHE-R的生态建设隐变量HE可以由污水处理率、垃圾无害化处理率、空气质量监控覆盖率、生态文明教育普及率、人工造林面积等显变量指标进行描述。这样，PSIR结构模型实际上构成了SEM结构方程模型的理论框架。
理论和实证研究均表明[52]，运用SEM方法，可以对由PSIR結构模型定性确定的指标要素（初步的指标体系）进行定量实证检验，一方面可以优化指标要素的构成，另一方面可以定量地确定指标权重，从而得到更加科学的指标体系（即SEM的隐变量和显变量体系）。根据这一思路，在时间和省域两个维度上收集指标要素集的面板数据，运用SEM结构方程模型建模方法，进行各变量相互影响系数的估计和模型检验。根据检验结果，返回去修正PSIR结构模型及其指标要素，直至通过模型检验，进而确定最终的生态文明测度SEM结构方程模型。这样就得到了经过定量检验的更为科学的生态文明测度指标体系，以及各隐变量和显变量变量之间的相关系数。
限于篇幅，将上述生态文明测度的定性理论框架、PSIR结构模型和SEM结构方程模型的具体分析和建模过程略之，并把这些模型集成在一起用图1表示。图1中，显变量指标对各隐变量的作用系数λxi，正好反映了各指标的重要性，由此可以确定该指标的权重系数：
式中，wXi为隐变量X（隐变量I、C、E、HI、HE之一）的第i个指标的权重系数；λxi是由SEM方法得到的第i个指标与隐变量X之间的相关系数。
3 指标体系与基本特征指数的耦合：基于足迹家族方法
确定了指标体系及其权重后，就可以由这些指标值测算出各隐变量数值，以及生态文明测度的各项基本特征指数值。但如果运用传统的指标体系法进行指标综合，不仅会导致各综合值失去其生态经济意义，而且不同指标的标准化处理和求和过程还会降低各类综合值之间的可比性，不利于产业与生态共生关系的分析。为此，我们根据足迹家族方法来克服这一缺陷。endprint
足迹家族（footprint family）一词最早由Giljum与Stoeglehner于2008年同时提出，拟对各类“足迹”进行整合。2012年，Galli等人对足迹家族概念进行了比较完整的阐述，将其定义为由生态足迹（包含生物足迹和能源足迹等）、碳足迹和水足迹三类变量构成的指标集合，并进行了应用研究[44]。我国学者在将足迹家族方法用于生态文明测度时，又扩展了足迹家族的成员，如增加了社会足迹（可以用人类发展指数HDI表示）[37]。在本文中，根据图1模型，将足迹家族成员确定为5类：生物足迹BF、能源足迹EF、碳足迹CF、水足迹WF、人文足迹HF，简称BECWH足迹。根据生态足迹和足迹家族理论，通过计算人类所需的维持一个区域人口和生物的生存所需要的，或能够容纳各类排放废物、具有生物生产力的地域面积，来衡量人类和其他生物在BECWH足迹上对生物圈的需求——本文中称为广义生态足迹，或BECWH需求。同时，通过计算一个区域所能提供给人类和其他生物在BECWH足迹上的生态生产性土地的面积，来表征该区域生态容量的大小——本文中称为广义生态承载力，或BECWH供给。当BECWH需求大于供给时，称为广义生态赤字；反之，则是广义生态盈余。
根据图1模型，运用足迹家族方法，可以实现生态文明测度指标体系与基本特征指数的耦合（见表1）。在PSIR-SEM模型中，产业压力子结构SI-P和生态影响子
结构SE-I是BECWH足迹的需求方。为了不重复计算，生态文明响应对产业、生态、资源与环境的作用，统一转换成生态承载力的增量。因此，资源与环境状态子结构SC-S和生态文明响应子结构SH-R是BECWH足迹的供给方，两者均可分解为对产业子系统的供给和对生态子系统的供给。
表1给出了生态文明测度指标体系与基本特征指数的耦合步骤。首先，通过数据收集获取PSIRSEM模型中各子结构的显变量指标值；其次，将这些指标值转化为BECWH需求与供给面积；再次，利用式（1）的指标权重系数wXi，将各子结构的各项足迹面积进行加权求和，得到相应的隐变量的测度值；最后由隐变量值得出生态文明测度的4项基本特征指数，即产业水平指数I（k）、生态水平指数E（k）、产业环境容量指数CI（k）、生态环境容量指数CE（k）。其中，k表示年份。
4 基本特征指数与生态文明指数的耦合：基于L-V共生模型
4.1 模型的构建与求解
如前所述，产业-生态共生系统SIE中的产业子系统SI与生态子系统SE的生存和发展依赖于共同的资源与环境系统SC，因此产业与生态子系统具有资源性竞争特性。可见，该复合系统在原理上符合由美国生态学家A. J. Lotka和意大利数学家V. Volterra构建的两物种种群的种间共生关系的微分方程动态系统模型（LotkaVolterra模型，简称L-V模型）所描述的系统规律。
据此，我们可以构建产业-生态共生系统共生关系的微分方程动态系统模型：
式中，I（t）为某区域内产业子系统SI的产业水平指数；E（t）为生态子系统SE的生态水平指数；CI（k）和CE（k） 分别产业与生态子系统所依赖的资源与环境系统SC的环境容量指数；rI（k）>0为第k年产业水平增长率；rE（k） >0为第k年生态水平增长率；α（k）为生态对产业的竞争系数；β（k）为产业对生态的竞争系数；t为第k年附近的连续时间变量。式（2）中，竞争系数α（k）和β（k）是两个关键的参数，它们反映了产业与生态的共生关系。为求解竞争系数，对式（2）中的连续变量I（t）和E（t）在t=k处进行离散化处理：
现以产业水平指数I（k）为例，分析产业水平增长率系数φI（k）的含义。由于rI（k）>0，故I′（t）>0，I（t）曲线如图2所示，t为k附近的连续时间变量。当I″（t）>0时（曲线a），I（k）的增长率递增，由式（6）可知φI（k）>0。当I″（t）<0时（曲线b），I（k）的增长率递减，由式（6）可知φI（k）<0。当I″（t）=0时（曲线c），I（k）的增长率为常数，由式（6）可知φI（k）=0。可见，产业水平增长率系数φI（k）反映了产业水平指数I（k）的增长率rI（k）的变化情况。同理，生态水平增长率系数φE（k）也有类似的含义。
在具体测算产业和生态水平增长率系数时，为消除φI （k）和φE （k）的随机性，需建立I（k）和E（k）的非线性回归模型，从而得到光滑的变化曲线，由此计算出各年份较为准确的φI（k）和φE（k）系数值。
4.2 生态文明阈值指数函数模型的构建
根据LotkaVolterra模型的原理[53]，在竞争的过程中，如果竞争系数α（k）>CI（k）/CE（k），則产业受到生态的抑制，产业受力为负；如果竞争系数α（k） 在式（9）和式（10）基础上，可以构建产业-生态共生系统的共生度指数S（k）： 由式（11）可知，S（k）的值域为[-2，2]。S（k）的数值越大越说明共生状态越好，趋于互利共生状态；越小则共生状态越差，趋于互害（竞争）状态。将产业受力指数SI（k）、生态受力指数SE（k）和共生度指数S（k）三者合起来称为生态文明阈值指数，用以共同判定某区域是否进入了生态文明阶段。 5 生态文明测度的二步判定 5.1 基于阈值指数的阶段判定 根据以上特征指数和阈值指数函数模型可以对现有的定性理论 “产业-生态共生空间的椭圆演化模型”[50]进行定量化描述。分别将产业受力指数SI（k）和生态受力指数SE（k）作为该二维共生空间的横坐标和纵坐标（图3）。由SI（k）、SE（k）和S（k）的不同数值及其生态经济含义，可以将图3划分为若干扇区。其中，第一象限为生态文明区，第二象限为原始文明和农业文明区，第三象限和部分第四象限为传统工业文明区，第四象限的另一部分为新工业文明区。由此可见，正向横坐标为生态文明阈值，达到了生态文明的浅绿文明阶段。此时共生属性为产业偏利共生——生态受力指数为0，而产业受力指数大于0，即产业的发展对生态既无害也无益。越过阈值，就进入了生态文明的深绿文明阶段，产业与生态实现了互利共生。
根据文明演化的共生空间理论[50]和图3，可以给出表2所示的区域文明阶段测度的阈值指数判据规则。据此，可以首先判断某区域是否达到或越过生态文明阈值。如果正好达到阈值条件（产业偏利共生），则表明该区域刚刚进入生态文明的门槛，达到了浅绿生态文明阶段；如果满足了互利共生条件，则进入了深绿生态文明阶段；如果没有达到生态文明阈值，则需要根据3个阈值指数判定其具体属于哪一个文明阶段。
5.2 基于绿值指数的水平判定
對于已进入生态文明阶段的各区域，虽然在“资格”上已经达到了深绿文明阶段，但它们发展水平并不一致，“绿色程度”是有差异的。有的处于初级阶段，刚脱离浅绿文明，生态文明的“资格”还不太稳定，有的则比较成熟和稳定。为了进一步测度各区域生态文明的综合发展水平，即绿色文明的程度，需要综合衡量产业和生态的总量、共生程度和均衡程度等因素，构建如下指数，以测定其“绿值”：
式中，Gi（k）为区域生态文明的绿值指数；下标i表示区域，i=1，2，…，n；k表示年份，k=1，2，…，m；G～i（k）为区域产业与生态的可比总量；σi（k）和τi（k）分别为区域产业与生态的共生系数和均衡系数；ai为区域总面积。由式（12）可见，绿值指数Gi（k）的主干部分G～i（k）是区域i在单位面积下（为使不同区域具有可比性）的产业水平指数Ii（t）和生态水平指数Ei（t）之和，再除以各区域和各年份的均值（用以压缩其值域范围）。由式（13）可见，σi（k）将区域共生度指数Si（k）转化为[0，1]区间内的标准化系数，体现了产业与生态的绿色共生程度；τi（k）反映了区域内产业与生态的差异程度或均衡程度，其值域范围为[0，1]，数值越大说明差异性越小、均衡性越好。
根据式（12）和式（13），不仅可以对已进入生态文明阶段的各区域进行绿值指数Gi（k）的综合排序，而且还可以对产业与生态发展水平的总量G～i（k）、共生程度σi（k）和均衡程度τi（k）三方面分别进行单项排序与分析，从而得到更有价值的测度结果。
6 指标-指数耦合链的集成化技术路线
对以上研究过程进行集成化整合，可以归纳出图4所示的生态文明阈值和绿值二步指数测度的技术路线。由图4可见，本文提出的结构化耦合链方法以生态文明本质属性的定性描述为出发点，以产业-生态共生系统的结构模型为纽带，以PSIR结构模型耦合、SEM耦合、足迹家族与权重耦合、L-V模型共生耦合为4层耦合工具，经过多次反馈修正，最终以阈值与绿值指数的定量模型为归宿，以此对区域生态文明的发展阶段和水平进行二步科学测度。对于未超过生态文明阈值的区域，仅确定其所属的文明阶段，不再进行第二步的生态文明水平测度；而对已达到深绿文明的区域，需进行生态文明水平的测度和排序。通过二步测度，可以在人类文明演进的“全景视域”下，分析我国生态文明时间演进与空间格局的规律，发现其中的问题，并通过生态文明指数向指标体系的逆向解耦回溯，发现产生问题的原因，据此提出切中实际要点的对策建议。
7 结语
本文通过结构化指标—指数耦合链方法，实现了生态文明阈值和绿值二步指数的测度。它与生态文明测度的传统指标法以及设想中的单纯指数法相比，具有突出的特色与优势，有效破解了生态文明测度中的几项关键技术难题。①在测度视域上，本文从人类文明演进的“全景视域”，考虑生态文明和非生态文明阶段的本质差异，能准确识别被测区域处于哪一个文明阶段，从而克服了传统方法无法区分不同文明阶段的局限性。②在测度标尺上，传统方法属于一步测度，用同一标尺衡量不同文明阶段；而本文采用二步测度，用不同标尺分别测度文明“阶段”和生态文明“水平”，避免“把白菜和黄金统一称重、统一定价”的不合理做法。③在判定标准上，传统方法对产业与生态等指标通过加权求和等方法合成为综合评价值，以此作为唯一判定标准，导致非生态文明区域仍会得到较高的测度值；本文采用了生态文明二步指数的判定标准。第一步通过阈值指数给出阶段判定标准，判断某一区域是否进入生态文明阶段；第二部通过绿值指数，判断“入门”区域的生态文明水平。这样可以紧扣生态文明的本质属性，分别将产业与生态的互利共生性及其水平作为生态文明“门槛”和“高度”的判定标准，解决了生态文明“阶段定性”和“水平定量”的科学计量难题，有效避免了生态文明测度结果与物质文明“成正比”的弊端。④在技术路线上，本文将指标法和指数法相结合（图4），既克服了指标法偏离生态
文明本质属性、主观性强、综合指标失去生态经济意义等缺陷，又解决了指数法在指数构建和原因分析上的难题。另外，本文用SEM方法对指标体系进行定量检验和优化，
并确定权重，克服了主观性，同时用足迹家族法解决了标准化处理过程导致产业与生态指标可比性降低的问题。⑤在结果的意义上，传统的测度结果通常是0—1之间的数值，只有相对意义，抹去了原指标的生态经济意义；而本文给出的系列指数实现了具有生态经济意义的“生态文明指数”的设想。其中，阈值指数能够反映产业与生态共生关系和文明属性，绿值指数能够反映产业与生态总量、共生程度、均衡程度和生态文明水平：而基本特征指数能够反映足迹家族的供求关系。⑥在理论贡献上，本文对生态文明的定性理论模型“人类文明的共生空间演化理论”及其“产业—生态共生空间的椭圆演化模型”[50]进行了定量化分析，使该理论在科学性和实证性两方面得到有力支撑，从而为人类文明各阶段的判定提供了结构化的科学方法，并在四个象限中更好地诠释了产业与生态的相互作用机理，以及人类文明演进的规律，进一步发展和深化了环境库兹涅茨理论[50]。
目前，本课题组已将阈值和绿值二步指数测度的指标-指数耦合链方法初步运用于我国省域生态文明测度的实证研究，结果表明本文成果在实际应用中具有良好的有效性。由于实证研究部分篇幅庞大，我们将分几个专题另文论述，本文仅对生态文明测度的耦合链方法建立、生态文明阈值和绿值测度模型构建以及相关算法的推导等进行方法论方面的研究。endprint
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