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Avaliacao da saude do ecossistema urbano para cidades - ScienceDirect

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08/09/2020 Avaliação da saúde do ecossistema urbano para cidades chinesas típicas ao longo do Belt and Road - ScienceDirect
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Indicadores Ecológicos
Volume 101 , junho de 2019 , páginas 572-582
Artigos Originais
Avaliação da saúde do ecossistema urbano para cidades chinesas
típicas ao longo do Belt and Road
Meirong Su , Hong Xie , Wencong Yue , Lixiao Zhang , Zhifeng Yang , Shuhuan Chen 
Mostre mais
https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2019.01.070
luzes
É proposto um novo quadro de avaliação da saúde do ecossistema urbano (UEH).
A UEH é avaliada nas dimensões de estrutura, função, processo e desenvolvimento.
O modelo de elemento difuso de matéria é estabelecido para avaliar os estados
UEH.
São avaliados os estados de saúde de cidades chinesas típicas ao longo do 'B & R'.
São propostas sugestões para melhorar os estados de saúde de diferentes tipos de
cidades.
Resumo
Como nós sociais chave e motores de desenvolvimento, o status de várias cidades é importante para
a construção do “Cinturão Econômico da Rota da Seda” e da “Rota da Seda Marítima do Século 21”
(doravante denominada “B&R”). Para avaliar de forma abrangente o status das cidades ao longo do
P&R, o conceito de saúde do ecossistema urbano foi aplicado neste artigo, e uma estrutura de
avaliação inovadora de "estrutura-função-processo-desenvolvimento" foi proposta com base na
compreensão do conceito de ecossistema urbano saúde. Em seguida, indicadores de avaliação de
quatro camadas foram estabelecidos para refletir o estado de saúde dos ecossistemas urbanos.
Posteriormente, um modelo de elemento-matéria difuso foi construído para medir o estado de saúde
a b a , c d a b
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do ecossistema urbano, classificar os níveis de saúde e identificar os fatores limitantes. Um estudo
de caso foi realizado em 14 cidades chinesas típicas ao longo do B&R. A dinâmica temporal indicou
que os estados de saúde da maioria dessas cidades melhoraram gradativamente durante o período
de estudo. Com respeito às diferenças espaciais, os tipos de cidade podem ser classificados de alta a
baixa saúde na ordem de cidades costeiras inovadoras e abertas, cidades abertas no interior e
cidades com janelas abertas. Com base em uma análise mais aprofundada dos fatores limitantes,
sugestões para melhorar os níveis de saúde do ecossistema de cidades ao longo do “B & R” foram
propostas para os diferentes tipos de cidades.
Palavras-chave
Saúde do ecossistema urbano; The Belt and Road; Modelo de elemento de matéria;
Gradação de saúde; Estrutura-função-processo-desenvolvimento
1 . Introdução
Em 2013, o governo chinês propôs uma iniciativa estratégica para construir um “Cinturão
Econômico da Rota da Seda” e uma “Rota da Seda Marítima do Século 21” (doravante denominados
em conjunto B & R) ( NDRC et al., 2015 ). Como centro político, econômico e cultural de uma região
e até mesmo de um país ( Ma e Wang, 1984), as cidades, sem dúvida, desempenharão um papel
importante na construção do P&R, atuando como os principais nós sociais e motores de
desenvolvimento para toda a área. Conclui-se que os estados das cidades terão impactos
significativos no desenvolvimento do P&R. Como o entendimento abrangente das situações urbanas
nesta área é insuficiente, é necessário avaliar sistematicamente os estados dos ecossistemas das
cidades ao longo do B & R. Para tanto, a avaliação da saúde do ecossistema urbano é uma opção útil
devido à sua integridade ( Su et al., 2013 ).
O estudo da saúde do ecossistema urbano concentra-se principalmente no conceito de saúde do
ecossistema urbano e na estrutura e métodos de avaliação da saúde do ecossistema urbano ( van den
Bosch e Ode Sang, 2017 , Jenerette, 2018 ). O conceito de saúde do ecossistema urbano ainda não foi
formado de forma amplamente reconhecida ( Zhou e Wang, 2005 , Zeng et al., 2016 , Wang et al.,
2018 ), embora muitos estudos o tenham definido de uma forma que sintetize sua diferentes
aspectos. Por exemplo, Colin (1997)enfatizou a integridade de vários componentes da cidade e
apontou que a saúde dos ecossistemas urbanos inclui não apenas a integridade de ecossistemas
complexos, mas também a saúde dos residentes urbanos, incluindo a saúde social. Hancock (2000)
explicou o conceito de saúde urbana abordando as inter-relações entre economia, meio ambiente e
sociedade. Do ponto de vista da ecologia e da sociologia , Guo et al. (2002)afirmou que um
ecossistema urbano saudável não deve apenas manter a estrutura e função de um sistema racional,
mas também ter a capacidade de fornecer serviços ecossistêmicos (ou seja, benefícios) de forma
sustentável para os residentes urbanos. Correspondentemente, existem diferentes estruturas para
avaliação da saúde do ecossistema urbano, entre as quais duas são relativamente amplamente
utilizadas, especificamente as estruturas de vigor-organização-resiliência ( Costanza, 1992 , Xie e Pu,
https://www-sciencedirect.ez222.periodicos.capes.gov.br/science/article/pii/S1470160X19300470
https://www-sciencedirect.ez222.periodicos.capes.gov.br/science/article/pii/S1470160X19300871
https://www-sciencedirect.ez222.periodicos.capes.gov.br/topics/agricultural-and-biological-sciences/ecology
https://www-sciencedirect.ez222.periodicos.capes.gov.br/topics/agricultural-and-biological-sciences/sociology
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2017 , Kang et al., 2018 ) e pressão- resposta de estado ( Spiegel et al., 2001 , Sun et al., 2018 , Feng
et al., 2018 , Hu e Xu, 2019 , Xue et al., 2019 , Wang et al., 2019) A estrutura vigor-organização-
resiliência originou-se de avaliações de saúde para ecossistemas naturais, mas é um tanto incapaz de
refletir totalmente as características internas das cidades ( Yu et al., 2008 ). Embora tenha ampla
aplicação em muitos campos, a estrutura pressão-estado-resposta não é especializada o suficiente
para revelar a essência da saúde e da complexidade dos ecossistemas urbanos, embora enfatize a
interação entre os humanos e o meio ambiente.
Os métodos de avaliação da saúde do ecossistema urbano incluem principalmente seis tipos. O
primeiro tipo concentra-se em resolver o problema da incerteza, principalmente por métodos de
matemática difusa ( Guo et al., 2002 , Wu et al., 2018 ), análise de pares de conjuntos ( Su et al.,
2009 ), métodos de progressão de catástrofe ( Wei et al., 2008 , Su et al., 2011 ), e o método de
análise de elemento-matéria ( Jia e Zhang, 2011 , Du et al., 2012 , Gong et al., 2012 , Li e Li, 2014 ,
Yang et al., 2016 , Xie e Pu, 2017 , Chen et al., 2017) Por exemplo, a análise de pares de conjuntos foi
introduzida para descrever o nível de saúde do ecossistema urbano, calculando o grau aproximado
dos ecossistemas urbanos avaliados para o conjunto ideal, considerando as certezas e as incertezas
como um sistema integrado ( Su et al., 2009 ). O segundo tipo é o método de análise de decisão
multi-objetivo, que envolve principalmente a análise de componentes principais ( Lu et al., 2008 ) e
técnicas de preferência de pedido avaliando a similaridade com as soluções ideais( Zeng et al., 2016
). Este método pode medir a distância entre a solução ótima e uma solução inferior para a saúde do
ecossistema urbano avaliado. Ao combinar neuropsicologia, ciência cognitiva e métodos
matemáticos , o terceiro tipo, ométodo de rede neural ( Xiao et al., 2013 ), tem sido amplamente
utilizado no diagnóstico de ecossistemas urbanos e alerta precoce. O quarto tipo é o método de
análise do metabolismo do material, que se concentra principalmente na análise emergética ( Liu et
al., 2008 , Cheng e Cheng, 2018 ) e na análise do fluxo de material ( Shi e Yang, 2014 ). Com base na
ecologia de sistemas e energética, o método de análise emergética pode ser usado para contabilizar
vários fluxos ecológicos em uma unidade comum e, em seguida, calcular os indicadores de saúde do
ecossistema. O quinto tipo é a teoria de atributos ( Cheng, 1998 , Miao et al., 2015), que podem
identificar efetivamente os problemas do ecossistema urbano. O sexto tipo é o método da teoria do
sistema cinza, que se baseia na teoria do controle e é adequado para a avaliação da saúde do
ecossistema urbano com menos dados e pouca informação. Outros métodos que têm sido usados 
para avaliar os estados de saúde do ecossistema urbano incluem o modelo de autômato celular
estocástico ( Wu et al., 2010 ) e o modelo de fugacidade multimídia ( Song e Xu, 2011 ).
Embora esses métodos tenham adquirido resultados significativos para uma melhor compreensão
dos ecossistemas urbanos, muitas questões precisam de mais estudos para a avaliação da saúde do
ecossistema urbano. Essas questões incluem, por exemplo, o estabelecimento de uma estrutura de
avaliação racional para revelar cientificamente as características dos ecossistemas urbanos e
identificar com precisão os principais fatores limitantes e orientar o desenvolvimento de
regulamentações urbanas. Esses são os principais problemas que este estudo teve como objetivo
resolver. Primeiro, uma nova estrutura de avaliação da saúde do ecossistema urbano é proposta a
partir das quatro dimensões de estrutura, função, processo e desenvolvimento e um sistema de
índice correspondente é construído. Em seguida, o modelo de elemento-matéria difusa é introduzido
para avaliar o estado de saúde do ecossistema urbano; tem a vantagem de identificar gradualmente
os principais fatores de influência dos indicadores iniciais. Posteriormente, foi realizado um estudo
de caso para 14 cidades típicas ao longo do P&R, e os resultados foram utilizados para propor
medidas de melhoria do nível de saúde para diferentes tipos de cidades.
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(1)
(2)
(3)
2 . Metodologia
2.1 . Estrutura da avaliação da saúde do ecossistema urbano
Nós nos referimos a estudos existentes sobre ecossistemas urbanos e usamos nossa compreensão
das características-chave gerais de um sistema ( Zhou et al., 2015 ) para estabelecer uma nova
estrutura para avaliação da saúde do ecossistema urbano. Chamamos esse sistema de método
“estrutura-função-processo-desenvolvimento”. Conforme indicado na Fig. 1 , o conceito de saúde do
ecossistema urbano pode ser resumido como um estado de ecossistema urbano em bom
funcionamento. Este estado considera as características de estrutura razoável, funcionamento
perfeito, processo suave e desenvolvimento sustentável, incluindo tanto o status quo (incluindo o
desempenho externo e recursos internos) e o potencial futuro dos ecossistemas urbanos.
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Fig. 1 . Quadro de avaliação da saúde do ecossistema urbano (UEH).
A estrutura da avaliação da saúde do ecossistema urbano inclui tanto a situação atual (plano XY)
quanto o potencial de desenvolvimento futuro (eixo Z) dos ecossistemas urbanos. O status atual
considera tanto o desempenho externo (representado pela estrutura e função no eixo X) quanto a
característica interna (representada pelo processo no eixo Y) dos ecossistemas urbanos.
As quatro características podem ser explicadas da seguinte forma:
Estrutura razoável: o ecossistema urbano saudável deve ter proporções razoáveis entre seus
vários elementos constituintes para realizar uma simbiose harmoniosa . Como o ecossistema
urbano é um sistema complexo natureza-sociedade-economia, ele tem muitas estruturas únicas,
divididas principalmente em estrutura natural, estrutura social e estrutura econômica. Uma
estrutura razoável é a base de um ecossistema urbano saudável, e isso pode determinar o
desempenho da função, processo e desenvolvimento dos ecossistemas urbanos até certo ponto.
Função perfeita: um ecossistema urbano saudável deve ter a capacidade de manter sua própria
estrutura e padrão e fornecer às pessoas um serviço contínuo e perfeito. As funções do sistema
incluem principalmente função ecológica, função de produção e função de vida. Entre eles, a
função ecológica reflete a capacidade do ecossistema urbano de manter sua própria estrutura e
padrão e fornecer às pessoas os benefícios da melhoria ambiental e da proteção ecológica. A
função de produção reflete a capacidade do ecossistema urbano para a produtividade econômica,
e a função de vida reflete a capacidade do sistema de fornecer conveniência e melhorar as
condições de vida.
Processo suave: o processo suave refere-se à interação eficiente entre o ecossistema urbano e o
ambiente externo, bem como os subsistemas internos. A suavidade se manifesta principalmente
com o gerenciamento eficaz do ambiente e um alto grau de coordenação do sistema. A
coordenação entre os subsistemas e seus arredores pode ser adquirida quando o processo de
interação é suave e apoiado por uma estrutura razoável e funcionamento perfeito do ecossistema
urbano, bem como pela gestão ambiental oportuna e científica.
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(4) Desenvolvimento sustentável: O objetivo final da saúde do ecossistema urbano é realizar o
desenvolvimento sustentável do sistema. Somente quando a capacidade ecoambiental é levada
em consideração, o desenvolvimento sustentável pode ser melhor realizado enquanto a cidade
busca o desenvolvimento social e econômico.
2.2 . Sistema de índice para avaliação da saúde do ecossistema urbano
Guiado pela estrutura proposta de avaliação da saúde do ecossistema urbano, um sistema de índice
concreto foi estabelecido a partir das quatro dimensões de estrutura, função, processo e
desenvolvimento. O sistema de índice considera os princípios de seleção de índice (por exemplo,
integridade, comparabilidade, operabilidade, completude e dinâmica) e indicadores previamente
aplicados de saúde do ecossistema urbano ( Su et al., 2010 , Depietri et al., 2016 , Zeng et al. , 2016 ,
Phillis et al., 2017 , Schram-Bijkerk et al., 2018 ). Conforme mostrado na Tabela 1, o sistema de
índice é organizado em umaestrutura de quatro camadas, ou seja, objeto, critério, elemento e
indicador, resultando em um total de 33 indicadores dos quatro elementos, a saber, estrutura,
função, processo e desenvolvimento.
Tabela 1 . Indicadores para avaliação da saúde do ecossistema urbano.
Saúde do
ecossistema
urbano
Estrutura Estrutura
natural
X1: Taxa de cobertura florestal %
Estrutura social X2: Taxa de cobertura verde em área
construída
%
X3: taxa de desemprego urbano %
X4: número médio de alunos de graduação
por 10 habitantes
-
X5: A porcentagem da área construída em
relação à área total
%
X6: A porcentagem de funcionários da
indústria terciária
%
X7: Razão entre a renda familiar urbana
disponível anual e a renda familiar rural
-
Estrutura
econômica
X8: A porcentagem do valor de produção da
indústria terciária
%
X9: a proporção das exportações em relação
ao PIB
%
X10: A proporção do investimento em
ativos fixos em relação ao PIB
%
Objeto Critério Elementos Indicadores Unidade
4
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X11: A proporção do investimento
estrangeiro em relação ao PIB
%
Função Função
ecológica
X12: Área verde pública per capita m 
X13: boa taxa de qualidade do ar ambiente %
X14: valor médio de ruído dB
Função de
produção
X15: Valor da produção industrial bruta per
capita
10 yuan
X16: PIB per capita 10 yuan
Função viva X17: quantidade de médicos para cada 10 
pessoas
-
X18: A proporção das despesas com
educação em relação ao PIB
%
X19: Volume de livros da biblioteca per
capita
-
X20: quantidade de ônibus para cada 10 
pessoas
-
X21: Renda disponível per capita de
residentes urbanos
10 yuan
X22: área habitacional per capita m 
X23: coeficiente de Engle de residentes
urbanos
%
Processo Gestão
ambiental
X24: Taxa de tratamento de esgoto urbano %
X25: Taxa de tratamento de resíduos
domésticos
%
Coordenação do
sistema
X26: A proporção do investimento em
proteção ambiental em relação ao PIB
%
X27: Consumo de energia por 10 PIB t
X28: densidade populacional km 
X29: Taxa de crescimento do investimento
em ativos fixos
%
X30: Consumo de água por 10 PIB m 
Desenvolvimento Sustentabilidade X31: Taxa de crescimento do PIB per capita %
X32: Taxa de crescimento da segunda
indústria
%
Objeto Critério Elementos Indicadores Unidade
2
4
4
4
4
4
2
4
2
4 3
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X33: Taxa de crescimento da indústria
terciária
%
2.3 . Avaliação da saúde do ecossistema urbano usando o modelo de elementos de
matéria difusa
O modelo matéria-elemento fuzzy foi proposto por Cai (1994) , após um estudo da possibilidade e da
lei de desenvolvimento da extensão das coisas com um modelo formalizado. Por poder resolver
problemas complexos incompatíveis, o modelo de elemento-matéria fuzzy é adequado para
avaliação de múltiplos fatores ( Luo et al., 2008 ). Tem sido amplamente utilizado em campos como
tomada de decisão de sistema, avaliação de segurança ecológica e avaliação de risco ( Chen et al.,
2017 , Li et al., 2017 , Wang et al., 2019) Introduzimos o modelo de matéria-elemento difuso na
avaliação da saúde do ecossistema urbano de acordo com os quatro pontos correspondentes, ou seja,
o estado de saúde do ecossistema urbano é difuso, o índice de avaliação da saúde do ecossistema
urbano é multidimensional e complexo, os resultados de avaliações de índices individuais têm
incompatibilidade ( Yu et al., 2012 ), e a identificação dos principais fatores de influência camada
por camada pode satisfazer as demandas da avaliação da saúde do ecossistema urbano. O cálculo e
análise concretos incluem as quatro etapas descritas abaixo.
2.3.1 . Construindo um elemento de matéria difusa
O objeto de avaliação T (cidades avaliadas), o vetor próprio C (índice de avaliação) e o valor
característico v (valor do índice de avaliação) do modelo de análise de elemento de matéria
constituem juntos o elemento de matéria de saúde do ecossistema urbano . A matriz
matéria-elemento correspondente é expressa como
onde m é o número ordinal do objeto T e n é o número ordinal de seus recursos. Estes representam a
dimensão dos elementos da matéria.
2.3.2 . Determinar o domínio clássico, domínio nodal e critérios de classificação
O domínio clássico da matriz matéria-elemento da saúde do ecossistema urbano é definido por
Onde é o elemento-matéria do domínio clássico; é a classificação da saúde do ecossistema
urbano do j- ésimo nível de avaliação; Ci é um autovetor ( i = 1, 2, ... , n ); e é o alcance 
da classificação j correspondente ao primeiro i autovetor, ou seja, o domínio clássico. O domínio
clássico da matriz matéria-elemento complexa pode ser expresso como
Objeto Critério Elementos Indicadores Unidade
(1)
(2)
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A matriz de matéria-elemento de domínio de nó da saúde do ecossistema urbano pode ser expressa
como
Onde é um elemento-matéria de domínio nodal e é o intervalo de magnitude da
característica C do elemento-matéria do domínio do nó.
Antes de determinar os campos clássico e nodal, precisamos determinar os critérios de saúde para
cada indicador. Nós nos referimos a pesquisas relevantes existentes em saúde do ecossistema
urbano ( Zhao e Chai, 2015 ) e dividimos o nível de saúde do ecossistema urbano em cinco graus, 1-
5, que correspondem aos estados de doente, insalubre, sub-saudável, saudável e muito saudável,
nessa ordem. O domínio clássico específico e os padrões de domínio nodal são fornecidos na Tabela
2 .
Tabela 2 . Padrões de classificação para indicadores de avaliação da saúde do ecossistema urbano.
Saúde do
ecossistema
urbano
Taxa de cobertura florestal 60 47 34 25 10 (0,60]
Taxa de cobertura verde
em área construída
80 50 40 30 20 (0,80]
Taxa de desemprego
urbano
1,2 3 3,6 4,8 10 (0,10]
Número médio de alunos
de graduação por 10 
habitantes
1000 660 450 250 100 (0,1000]
A porcentagem da área
construída em relação à
área total
50 30 20 10 6 (0,50]
(3)
(4)
i
Objeto Indicadores Muito
saudável
Saudável Sub-
saudável
Pouco
saudável
Doente Domínio
do nó
4
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A porcentagem de
funcionários da indústria
terciária
70 50 30 20 18 (0,70]
Proporção entre a renda
familiar anual disponível
urbana e a renda familiar
rural
0,87 1,31 1,74 2,18 15 (0,15]
A porcentagem do valor da
produção da indústria
terciária
80 60 50 40 30 (0,80]
A proporção da
exportação em relação ao
PIB
80 60 40 30 15 (0,80]
A proporção do
investimento em ativos
fixos em relação ao PIB
110 70 40 25 18 (0,75]
A proporção do
investimento estrangeiro
em relação ao PIB
5,2 2,9 2 1,6 1,1 (0,5,2]
Área verde pública per
capita
15,69 13,08 10,19 7,95 6,36 (0,15,69]
Boa taxa de qualidade do
ar ambiente
100 80 60 40 20 (0,100]
Valor médio de ruído 47 53 56 70 120 (35.120]
Valor da produção
industrial bruta per capita
25 10 5 3 1,4 (0,8,25]
PIB per capita 20 16 11 6 3 (0,1,10]
Quantidade de médicos a
cada 10 pessoas
49 30 20 10 2,5 (0,49]
A proporção das despesas
com educação emrelação
ao PIB
4 3,2 2,4 1,4 0,8 (0,4]
Volume de livros da
biblioteca per capita
5 3,5 2,2 1,3 0,4 (0,5]
Quantidade de ônibus de
cada 10 pessoas
40 30 20 10 5 (0,40]
Objeto Indicadores Muito
saudável
Saudável Sub-
saudável
Pouco
saudável
Doente Domínio
do nó
4
4
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Renda disponível per
capita de residentes
urbanos
5 4 3 2,1 1,11 (0,8,5]
Área habitacional per
capita
40 32 25 20 17 (5,40]
Coeficiente de Engle de
residentes urbanos
20 35 45 54,5 59 (5,59]
Taxa de tratamento de
esgoto urbano
100 82,77 74,83 49,59 39,67 (20.100]
Taxa de tratamento de
resíduos domésticos
100 95 85 75 70 (20.100]
A proporção do
investimento em proteção
ambiental em relação ao
PIB
6 4 2,4 1,2 0,4 (0,6]
Consumo de energia por
10 PIB
0,6 1,4 1,6 1.8 4 (0,4]
Densidade populacional 500 750 1500 2700 3500 (400.3500]
Taxa de crescimento do
investimento em ativos
fixos
50 40 30 20 10 (0,50]
Consumo de água por 10 
PIB
50 75 125 225 300 (0,300]
Taxa de crescimento do
PIB per capita
30 24 18 12 6 (0,30]
Taxa de crescimento da
segunda indústria
40 24 18 12 6 (-10,40]
Taxa de crescimento da
indústria terciária
30 20 15 10 5 (-8,30]
2.3.3 . Determinar a função de associação e o grau de correlação
Onde é o grau de correlação do índice i com o grau de saúde j .
Objeto Indicadores Muito
saudável
Saudável Sub-
saudável
Pouco
saudável
Doente Domínio
do nó
4
4
(5)
(6)
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(uma)
(b)
Nas fórmulas (6) - (9), é a distância entre e , é a distância entre e ,
e é o valor real do índice i.
2.3.4 . Calculando o grau de correlação abrangente e determinando o grau de saúde
O grau de correlação abrangente de objeto para o grau de saúde do
ecossistema j é
onde w é o peso do índice i . E se , o índice i da cidade avaliada pertence ao grau j
em termos de saúde do ecossistema urbano. E se , o objeto avaliado pertence
ao grau de saúde j .
O peso de cada índice foi calculado objetivamente pelo método do peso da entropia. Este método usa
o princípio de que os indicadores que diferem mais amplamente entre os vários esquemas (cidades
avaliadas) receberão pesos maiores porque contêm mais informações e, portanto, têm uma
capacidade de resolução mais forte entre os esquemas. O cálculo concreto dos pesos indicadores com
base no método de peso de entropia é descrito abaixo.
Padronização de dados
Para eliminar a influência causada por diferentes unidades, características e ordens de magnitude de
cada indicador, os dados originais devem ser padronizados primeiro:
Onde é o valor original do índice j no ano i , é o valor máximo do índice j no período de
estudo, é o valor mínimo do índice no período de estudo, e é o valor normalizado.
Determinação de peso
Para um sistema incerto, se a variável aleatória X representa a característica do estado, a variável
aleatória discreta X = { x , x , … , x } ( n ≥ 2 ) e a probabilidade de cada valor x é P = { p , p ,
… , p } ( 0 ≤ p ≤ 1, i = 1,2,…, n, ∑p = 1 ) , então a entropia de informação deste sistema pode ser
expressa como . Então, a entropia de informação dos n- ésimos índices de avaliação
para o m- ésimo objeto de avaliação é
Onde , m é o ano específico avaliado e n é o número total de indicadores. Então, o peso
W do indicador m base na entropia de informação é expresso da seguinte forma:
(7)
(8)
(9)
(10)
i
(11)
1 2 n i 1 2
n i i
(12)
r r com
(13)
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que satisfaz , .
Além da avaliação em toda a escala do ecossistema urbano, também podemos avaliar cada dimensão
(ou seja, estrutura, função, processo ou desenvolvimento) e cada indicador usando o mesmo
procedimento de cálculo. Assim, podemos identificar com precisão os principais fatores limitantes
da saúde do ecossistema urbano, camada por camada.
2.4 . Área de estudo
De acordo com o planejamento da B&R ( NDRC et al., 2015 ), tentamos escolher cidades típicas
cobrindo várias regiões e rotas da B&R, por exemplo, área noroeste, área nordeste, área sudoeste,
área costeira e área interior. Após avaliar a disponibilidade de dados, 14 cidades centrais ao longo do
B&R ( Fig. 2 ) foram selecionadas, e estas podem ser classificadas em três grupos ( Tabela 3 ), ou
seja, cidade costeira inovadora e aberta, cidade com janela aberta e cidade aberta no interior .
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Fig. 2 . Cidades selecionadas ao longo do Cinturão e da Estrada planejados.
Tabela 3 . Classificação das cidades avaliadas.
A cidade costeira
inovadora e aberta
Shenzhen (SZ), Xangai (SH), Fuzhou (FZ),
Qingdao (QD), Guangzhou (GZ)
Alto grau de abertura e nível de
desenvolvimento econômico
A cidade de janela
aberta
Pequim (BJ), Urumqi (UR), Kunming (KM),
Changchun (CC)
Vantagem de localização única
A cidade aberta do
interior
Wuhan (WH), Chongqing (CQ), Zhengzhou
(ZZ), Hefei (HF), Xi'an (XA)
Riqueza de recursos humanos e
minerais e forte base industrial
3 . Resultados e discussão
3.1 . Status geral da saúde do ecossistema urbano
Comparamos os estados de saúde do ecossistema urbano de durante 14 cidades durante 2006–2015.
Conforme mostrado na Fig. 3 , Xangai, Shenzhen, Wuhan e Hefei exibiram níveis de saúde do
ecossistema urbano relativamente mais altos; Urumqi, Changchun, Guangzhou, Qingdao e
Zhengzhou exibiram níveis de saúde relativamente mais baixos; e as outras cidades exibiam níveis
intermediários. Geralmente, as cidades com maior urbanização e desenvolvimento econômico
acelerado (como Xangai e Shenzhen) desfrutaram de níveis de saúde do ecossistema mais elevados
do que cidades com desenvolvimento econômico mais lento (como Changchun e Urumqi). A possível
Tipos Cita envolvida Características
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razão é que cidades com uma economia bem desenvolvida são capazes de enfatizar e melhorar a
qualidade ambiental urbana e diversas funções de serviço.
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Fig. 3 . Nível de saúde do ecossistema urbano de 14 cidades durante 2006–2015. As classes 1, 2, 3, 4
e 5, respectivamente, correspondem a doente, não saudável, sub-saudável, saudável e muito
saudável.
Em termos de localização espacial, conforme mostrado na Fig. 4 , a maioria das cidades costeiras
(como Xangai e Shenzhen) eram superiores à maioria das cidades do interior (como Chongqing e
Zhengzhou), cidades do nordeste (como Changchun) e cidades do noroeste (como Urumqi e Xi'an).
Embora cidades costeiras, como Guangzhou e Qingdao, tivessem níveis de saúde do ecossistema
relativamente mais baixos durante todo o período, a melhoria nas tendências de saúde era mais
óbvia do que em outras cidades.
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Fig. 4 . Distribuição espacial dos níveis de saúde do ecossistema urbano de 14 cidades. Ascolunas
mais altas representam níveis mais altos de saúde do ecossistema urbano.
3.2 . Análise dinâmica da saúde do ecossistema urbano
3.2.1 . Tendência de mudança geral da saúde do ecossistema urbano
De acordo com as tendências gerais de mudança do estado de saúde do ecossistema urbano, todo o
período de estudo pode ser dividido em três estágios, conforme mostrado na Fig. 5 . O primeiro
estágio foi 2006–2009, quando o nível de saúde da maioria das cidades era menor que o grau 3, ou
seja, a maioria das cidades era sub-saudável ou pior. O segundo estágio foi 2010-2012, quando o
nível de saúde da maioria das cidades aumentou e mais cidades estavam melhores do que saudáveis 
(nota 4). E o terceiro estágio foi 2013–2015, quando o nível de saúde de algumas cidades aumentou
continuamente e mais cidades alcançaram o nível muito saudável (nota 5).
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Fig. 5 . Mudança do estado de saúde do ecossistema urbano de 14 cidades em diferentes estágios. As
classes 1, 2, 3, 4 e 5, respectivamente, correspondem a doente, não saudável, sub-saudável, saudável
e muito saudável.
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No geral, as tendências de mudança da saúde do ecossistema urbano incluíram três tipos: 1)
aumento gradual, incluindo Shenzhen, Qingdao, Wuhan, Chongqing e Hefei; 2) desenvolvimento
estável, incluindo Urumqi, Changchun, Zhengzhou e Guangzhou; e 3) flutuação, como Kunming,
Fuzhou e Xi'an.
3.2.2 . Análise da saúde do ecossistema urbano em diferentes estágios
Analisamos ainda as mudanças concretas da saúde do ecossistema urbano a partir das quatro
dimensões de estrutura, função, processo e desenvolvimento (ver Tabela 4 ), usando o último ano de
cada etapa, especificamente, 2009, 2012 e 2015, como o ponto para comparação. Isso mostrou que o
desempenho da estrutura e do desenvolvimento na maioria das cidades foi mais fraco do que o da
função e do processo durante o período de estudo. A estrutura de muitas cidades sempre esteve
doente, enquanto o desempenho em 2012 foi relativamente melhor. A situação da estrutura social
foi especialmente ruim durante todo o período, entre os quais os fatores limitantes foram
principalmente o número médio de alunos de graduação por 10 habitantes (X4), taxa de cobertura
verde em áreas construídas(X2), e a relação entre a renda familiar urbana disponível anual e a renda
familiar rural (X7). A estrutura econômica da maioria das cidades melhorou durante o período de
estudo, enquanto a de Changchun e Urumqi ainda estava doente, mesmo no estágio avançado,
enquanto a condição da proporção das exportações em relação ao produto interno bruto (PIB) (X9)
era fraca. Em termos de desenvolvimento do sistema, o seu estado de saúde era fraco, embora tenha
melhorado continuamente em 2012. Além disso, verificou-se que as cidades com níveis econômicos
mais elevados tendem a ter um desempenho fraco em termos de desenvolvimento do sistema, com a
possível razão é que a longo prazo a saturação econômica diminuiu sua sustentabilidade em certo
grau quando comparada com outras cidades com níveis econômicos mais baixos.
Tabela 4 . Análise da saúde do ecossistema urbano em anos típicos de diferentes estágios.
Estrutura Oito cidades
estavam doentes,
sendo sete
cidades com
estrutura social
doente e cinco
cidades com
estrutura
econômica
doente.
Quatro cidades
estavam doentes,
enquanto seis
cidades tinham
uma estrutura
social doente e
duas cidades
tinham uma
estrutura
econômica doente.
Seis cidades
estavam doentes,
onde seis cidades
tinham uma
estrutura social
doente e duas
cidades tinham
uma estrutura
econômica
doente.
X4 (número médio de alunos de
graduação por 10 habitantes),
X5 (a porcentagem da área
construída em relação à área
total), X7 (proporção da renda
familiar urbana disponível anual
para a renda familiar rural) e X9
(a proporção de exportação para
o PIB)
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Critério 2009 2012 2015 Fator limitante
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Função A maioria das
cidades teve um
bom desempenho,
exceto que a
função vital de
Qingdao e a
função de
produção de
Pequim e
Kunming eram
ruins.
A maioria das
cidades teve um
bom desempenho,
exceto pela função
vital doentia de
Qingdao.
Todas as cidades
tiveram um bom
desempenho.
X15 (valor da produção industrial
bruta per capita), X16 (PIB per
capita), X17 (quantidade de
médicos para cada 10 pessoas) e
X20 (quantidade de ônibus para
cada 10 pessoas)
Processo Quatro cidades
estavam doentes,
mas havia seis
cidades doentes
no nível de
coordenação do
sistema.
Três cidades
estavam doentes,
mas havia cinco
cidades doentes
no nível de
coordenação do
sistema.
Apenas uma
cidade estava
doente, mas
havia quatro
cidades no nível
de coordenação
do sistema.
X26 (a proporção do
investimento em proteção
ambiental em relação ao PIB) e
X28 (densidade populacional)
Desenvolvimento Três cidades
ficaram doentes.
Apenas uma
cidade estava
doente.
Quatro cidades
ficaram doentes.
X32 (taxa de crescimento da
segunda indústria)
Em contraste, o estado de saúde da função e do processo melhorou gradualmente durante o período
de estudo. A função melhorou muito, especialmente em estágios posteriores. Deve-se notar que a
função da maioria das cidades era sub-saudável (nota 3), embora nenhuma estivesse doente, o que
implica que são necessárias medidas para melhorar ainda mais a função, por exemplo, serviços
públicos. Com relação ao processo, a maioria das cidades estava acima do nível saudável. No
entanto, o investimento em proteção ambiental ainda precisa ser fortalecido e a pressão
populacional precisa ser mitigada.
3.3 . Análise das características da saúde do ecossistema urbano
3.3.1 . Características da saúde do ecossistema urbano em 2015
A situação da saúde do ecossistema urbano em 2015 foi analisada mais detalhadamente para melhor
compreender o estado de saúde atual. Conforme indicado na Fig. 6 , o estado de saúde de cinco
cidades (Hefei, Pequim, Wuhan, Shenzhen e Xangai) atingiu um nível muito saudável, enquanto
quatro cidades (Qingdao, Guangzhou, Zhengzhou e Kunming) eram insalubres e três cidades (
Urumqi, Changchun e Fuzhou) estavam doentes. Embora os níveis de saúde da maioria das cidades
tenham aumentado em comparação com os de 2009 e 2012, eles ainda precisam de melhorias. Para
Critério 2009 2012 2015 Fator limitante
4
4
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melhor orientar a melhoria da saúde, as características da saúde do ecossistema urbano foram
analisadas a partir das quatro dimensões de estrutura, função,processo e desenvolvimento.
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Fig. 6 . Estado de saúde do ecossistema urbano de 14 cidades em 2015. As classes 1, 2, 3, 4 e 5,
respectivamente, correspondem a doente, insalubre, sub-saudável, saudável e muito saudável.
No geral, os níveis de função e processo de saúde eram mais elevados do que os de estrutura e
desenvolvimento. Sete, cinco, duas e quatro cidades tiveram um desempenho relativamente fraco
em estrutura, função, processo e desenvolvimento, respectivamente; em outras palavras, seus níveis
de saúde eram mais baixos do que o grau insalubre. Verificou-se que a estrutura é o fator essencial
para a saúde do ecossistema urbano. Cidades sem uma boa estrutura geralmente tiveram um
desempenho fraco no desenvolvimento sustentável, mesmo quando a função e o processo eram
transitáveis.
A estrutura foi influenciada principalmente pela estrutura social e natural. Os principais fatores
limitantes foram o número médio de alunos de graduação por 10 habitantes (X4), a relação entre a
renda familiar urbana disponível anual e a renda familiar rural (X7) e a taxa de cobertura verde em
áreas construídas (X2). Estes revelam os problemas de baixo nível de educação, desenvolvimento
desigual entre as áreas urbanas e rurais e espaços verdes inadequados.
Com relação ao funcionamento, melhorou muito em 2015, quando problemas anteriores de tráfego
insatisfatório e serviço médico de saúde, bem como grandes pressões habitacionais, foram
efetivamente mitigados. As notas de 2015 refletem a melhoria do padrão de vida dos residentes
porque os serviços públicos urbanos foram fortalecidos.
Com relação ao processo, também houve melhora em 2015 em relação às etapas anteriores, quando
o número de cidades doentes diminuiu. Uma elevada consciência da proteção ambiental, tanto do
público quanto do governo, contribuiu. Os principais fatores limitantes foram a proporção do
investimento em proteção ambiental em relação ao PIB (X26) e a densidade populacional (X28).
Isso implica que o grau de coordenação do sistema precisa ser melhorado, fortalecendo a proteção
ambiental e aliviando a pressão populacional.
Quando se trata de desenvolvimento de sistema, o estado de saúde de muitas cidades diminuiu em
2015, quando comparado com o de anos anteriores. Isso nos lembra de prestar atenção ao
desenvolvimento urbano de longo prazo, além do desempenho atual.
3.3.2 . Análise das características da saúde do ecossistema urbano para diferentes tipos
de cidades
Para orientar a melhoria da saúde de forma mais clara, as características da saúde do ecossistema
urbano foram analisadas sob a ótica de diferentes tipos de cidades. Conforme indicado na Fig. 7 , o
nível de saúde das cidades costeiras inovadoras e abertas foi geralmente relativamente mais alto,
enquanto o das cidades com janelas abertas foi relativamente mais baixo durante o período de
estudo; o nível de saúde das cidades abertas do interior era médio. A razão pode ser que as cidades
4
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costeiras abertas inovadoras, com economias bem desenvolvidas, têm recursos e fundos suficientes
para melhorar a infraestrutura urbana e a qualidade de vida humana.
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Fig. 7 . Estado de saúde do ecossistema urbano de diferentes tipos de cidades. As classes 1, 2, 3, 4 e
5, respectivamente, correspondem a doente, não saudável, sub-saudável, saudável e muito saudável.
Entre as cidades costeiras inovadoras e abertas, os níveis de saúde de Shenzhen e Xangai foram os
mais altos, enquanto os de Guangzhou e Qingdao foram os mais baixos e os de Fuzhou flutuaram. O
principal fator limitante para Guangzhou, Qingdao e Fuzhou era a proporção limitada de área
construída (X5), que causa a distribuição desigual de vários recursos. O principal fator limitante
para Shenzhen e Xangai foi a densidade populacional excessiva (X28). Para melhorar o estado de
saúde das cidades abertas e inovadoras, sugere-se equilibrar a alocação espacial dos recursos
socioeconômicos e diminuir moderadamente a pressão da população, otimizando a estrutura
industrial e promovendo ainda mais a modernização industrial.
Para as cidades abertas no interior, os níveis de saúde de Wuhan e Hefei foram relativamente mais
altos quando comparados com os de Chongqing, Xi'an e Zhengzhou. Os principais fatores limitantes
para Wuhan e Hefei foram a diferença de renda urbano-rural (X7) e o investimento em proteção
ambiental inadequado (X26). Os principais fatores limitantes para Chongqing, Xi'an e Zhengzhou
foram espaço verde insuficiente (X2), investimento em proteção ambiental inadequado (X26) e
baixa abertura econômica (X9). Para melhorar o estado de saúde das cidades abertas do interior,
sugerimos fortalecer a proteção ambiental e a construção de infraestrutura verde urbana e aumentar
a conexão econômica internacional por meio da futura construção de B&R.
Em termos de cidades com janela aberta, os níveis gerais de saúde eram mais baixos do que os de
outros tipos de cidades, e os níveis de saúde de Urumqi e Changchun eram especialmente baixos.
Em termos concretos, os fatores limitantes para Urumqi se concentraram nas dimensões de
estrutura e função. Os fatores estruturais limitantes incluíram uma estrutura natural irracional -
baixa taxa de cobertura florestal (X) e baixa taxa de cobertura verde (X2); estrutura social - nível de
educação limitado (X4) e baixa proporção de ensino superiorfuncionários da indústria (X6); e
estrutura econômica - investimento estrangeiro limitado (X11). O principal fator limitante funcional
era a função viva de conveniência para o tráfego público (X20). Os fatores limitantes para
Changchun incluíam três aspectos de estrutura, função e processo. As estruturas irracionais
incluíam estrutura natural - baixa taxa de cobertura verde (X2); estrutura social - nível de educação
limitado (X4) e grande disparidade de renda urbano-rural (X7); e estrutura econômica - exportações
limitadas (X9). Os fatores limitantes da função incluíram área verde pública insuficiente (X12) e
conveniência de baixo tráfego público (X20). A dimensão do processo foi dominada principalmente
por investimentos inadequados em proteção ambiental (X26). Além disso, Kunming e Pequim
apresentam níveis de saúde relativamente altos. Entre eles, o problema em Pequim é que a base
populacional é muito grande, o que leva a um índice baixo para muitas estruturas sociais, enquanto
o fator limitante em Kunming é a diferença entre as rendas disponíveis per capita das áreas rurais e
urbanas. Ambas as cidades precisam se concentrar na equidade social. Para melhorar o nível de
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saúde das cidades de janela aberta, sugere-se cultivar estruturas mais razoáveis para os ecossistemas
urbanos, fortalecendo a construção de infraestrutura verde, desenvolvendo indústrias de alta
tecnologia e aumentando a competitividade do comércio internacional, durante o qual a vantagem
geográfica de - as cidades da janela devem ser totalmente utilizadas. Além disso, a função urbanae a
eqüidade social precisam ser melhoradas por meio do fortalecimento dos serviços públicos de
cultura, assistência médica e transporte. enquanto o fator limitante em Kunming é a diferença entre
as rendas disponíveis per capita das áreas rurais e urbanas. Ambas as cidades precisam se
concentrar na equidade social. Para melhorar o nível de saúde das cidades de janela aberta, sugere-
se cultivar estruturas mais razoáveis para os ecossistemas urbanos, fortalecendo a construção de
infraestrutura verde, desenvolvendo indústrias de alta tecnologia e aumentando a competitividade
do comércio internacional, durante o qual a vantagem geográfica de - as cidades da janela devem ser
totalmente utilizadas. Além disso, a função urbana e a eqüidade social precisam ser melhoradas por
meio do fortalecimento dos serviços públicos de cultura, assistência médica e transporte. enquanto o
fator limitante em Kunming é a diferença entre as rendas disponíveis per capita das áreas rurais e
urbanas. Ambas as cidades precisam se concentrar na equidade social. Para melhorar o nível de
saúde das cidades de janela aberta, sugere-se cultivar estruturas mais razoáveis para os ecossistemas
urbanos, fortalecendo a construção de infraestrutura verde, desenvolvendo indústrias de alta
tecnologia e aumentando a competitividade do comércio internacional, durante o qual a vantagem
geográfica de - as cidades da janela devem ser totalmente utilizadas. Além disso, a função urbana e a
eqüidade social precisam ser melhoradas por meio do fortalecimento dos serviços públicos de
cultura, assistência médica e transporte. sugere-se cultivar estruturas mais razoáveis para os
ecossistemas urbanos, fortalecendo a construção de infraestrutura verde, desenvolvendo indústrias
de alta tecnologia e aumentando a competitividade do comércio internacional, durante o qual a
vantagem geográfica das cidades de janela aberta deve ser totalmente aproveitada. Além disso, a
função urbana e a eqüidade social precisam ser melhoradas por meio do fortalecimento dos serviços
públicos de cultura, assistência médica e transporte. sugere-se cultivar estruturas mais razoáveis 
para os ecossistemas urbanos, fortalecendo a construção de infraestrutura verde, desenvolvendo
indústrias de alta tecnologia e aumentando a competitividade do comércio internacional, durante o
qual a vantagem geográfica das cidades de janela aberta deve ser totalmente aproveitada. Além
disso, a função urbana e a eqüidade social precisam ser melhoradas por meio do fortalecimento dos
serviços públicos de cultura, assistência médica e transporte.
4 . Conclusões
Como nós-chave e motores de crescimento, o desenvolvimento saudável das cidades é significativo
para a construção do B&R. Para avaliar sistematicamente os estados das cidades ao longo do P&R, o
conceito de saúde do ecossistema urbano foi aplicado neste estudo, que escolheu 14 cidades chinesas
típicas como casos de estudo. Com base na nova estrutura de avaliação de “estrutura-função-
processo-desenvolvimento” e seus indicadores associados, o estado de saúde do ecossistema urbano
foi avaliado e classificado por meio de um modelo de análise de elementos de matéria difusa, que
pode identificar gradualmente os fatores-chave camada por camada.
Os resultados da avaliação da saúde do ecossistema urbano investigaram várias diferenças. Em
termos de dinâmica temporal, os estados de saúde da maioria das cidades melhoraram
gradativamente durante o período de estudo, o que nos dá mais confiança no futuro do
desenvolvimento urbano ao longo do P&R. No que diz respeito às diferenças espaciais, constatou-se
que os níveis de saúde diferiram entre as cidades nas diferentes áreas; ou seja, os estados de saúde
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Cai, 1994
da maioria das cidades costeiras eram melhores do que os das cidades localizadas no interior, no
nordeste e no noroeste. Também foi verificado que diferentes tipos de cidades apresentam diferentes
níveis de saúde; ou seja, os níveis de saúde de alto a baixo foram aqueles de cidades costeiras
inovadoras e abertas, cidades abertas no interior e cidades com janelas abertas. Com relação às
características de saúde,
Para melhorar os estados de saúde do ecossistema das cidades ao longo do B&R, as diferenças
reveladas devem ser totalmente consideradas e gerenciadas de acordo com o tipo de cidade. Em
termos de cidades costeiras inovadoras e abertas, sugere-se equilibrar a distribuição espacial dos
recursos socioeconômicos e diminuir moderadamente a pressão populacional, promovendo a
atualização da indústria e melhorando o comércio inovador, tirando vantagem econômica do Delta
do Rio Yangtze.e Delta do Rio das Pérolas. Para melhorar o estado de saúde das cidades abertas no
interior, sugere-se melhorar ainda mais a construção urbana nos aspectos de proteção ambiental e
infraestrutura verde, e fortalecer a conexão econômica externa, aumentando a cooperação
internacional robusta. Com relação às cidades de janela aberta, sugere-se que sua competitividade
poderia ser melhorada por meio da formação de uma estrutura mais razoável, provendo serviços
mais abrangentes e fazendo uso total de sua vantagem geográfica para desenvolver indústrias
competitivas de alta tecnologia para o comércio internacional.
Embora uma nova estrutura de avaliação da saúde do ecossistema urbano tenha sido estabelecida
neste artigo e um estudo de caso inicial tenha sido conduzido para cidades típicas ao longo do B & R,
muito trabalho precisa ser feito no futuro. 1) Os indicadores de avaliação da saúde dos ecossistemas
urbanos precisam ser suplementados e modificados, especialmente para o processo e o
desenvolvimento, com o avanço da compreensão dos ecossistemas urbanos. 2) Padrões de avaliação
razoáveis para a saúde do ecossistema urbano precisam ser mais discutidos, levando em
consideração a dinâmica dos ecossistemas urbanos e os julgamentos de valor humano sobre os
ecossistemas urbanos. 3) Com dados suficientes sobre mais cidades ao longo do B&R, esperamos
obter um melhor entendimento do B&R e fornecer sugestões mais úteis para sua construção.
Agradecimentos
Este trabalho foi apoiado pelo National Key Research Program of China (Grant No.
2016YFC0502800 ), o Projeto de Consultoria da Academia Chinesa de Engenharia (No. 2017-XY-
23), a National Natural Science Foundation of China (No. 71673027 ), a Fundação de Ciência
Natural para Jovens Acadêmicos Ilustres da Província de Guangdong (nº 2017A030306032 ),
GDUPS (2017) e a Fundação de Pesquisa Científica para Talentos de Alto Nível e Equipe de Inovação
na Universidade de Tecnologia de Dongguan (nº KCYKYQD2016001 ). Agradecemos a Bryan
Schmidt de Liwen Bianji, Edanz Editing China (www.liwenbianji.cn/ac ), para editar o texto em
inglês de um rascunho deste manuscrito. Agradecemos sinceramente a grande ajuda do editor e os
comentários construtivos dos revisores.
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