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环境与发展是社会发展的永恒话题。实施可持续发展必然将依托某一具体区域，区域可持续发展作为理论研究和实证研究的纽带，一直是可持续发展研究领域的难点和热点。目前，国内外对区域可持续发展研究仍处于研究阶段，如何定量的对可持续发展进行科学评价分析，还没有一套被广泛接受的方法或模型。本文首先对区域可持续发展理论和生态要素论进行综述，通过收集天津市的基础资料，对其可持续发展现状进行简要的分析；然后，基于生态要素分别构建了DPSIR模型和生态效率DEA模型，并结合天津市2001-2010年十年间的数据，分别运用主成分分析和数据包络方法对DPSIR模型和生态效率DEA模型进行测算；最后，根据测算结果对天津市可持续发展能力进行分析评价。主要研究内容包括：1.对生态要素和可持续发展理论及其评价方法进行综述，提出了本文所研究的生态要素的概念，对区域可持续发展的研究范围进行界定以确定研究对象和研究重点，并综述和总结了国内外区域可持续发展评价指标体系。在此基础之上，根据天津市1996-2010年15年期间社会、经济、资源等方面的实际数据，分别从人口、社会、经济、生态要素等四个子系统对天津市可持续发展现状进行研究分析，找出其可持续发展的有利因素和不利因素。2.本文将生态要素引入DPSIR模型，从低碳角度出发构建包含5个系统层、31个基础指标的天津市低碳经济可持续发展评价指标体系，然后运用主成分分析法确定指标体系中各指标权重，采用线性加权法计算2001—2010年天津市低碳经济可持续发展水平综合指数值UESDI，并结合相关评价标准得出天津市低碳经济发展等级，结果表明近十年来天津市基本处于高碳经济发展，其可持续发展能力较弱。3.将生态要素引入DEA模型，结合生态要素效率的特点，构建了环境、资源两个层面包含能源消耗总量、用水总量、建设用地面积、就业人员总数、废水排放量、固体废弃物等基础指标的生态要素可持续发展评价指标体系，根据2006-2010年全国20个省、市地区的面板数据，运用C2R、BC2以及SE-DEA模型测算包括天津在内的全国20个省、市地区的生态效率值，结果发现天津市生态效率值排名偏低，其可持续发展能力较弱。