武漢城市圈城市化與人居環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展研究*

錢(qián) 坤，金 艷，陳 志

(1．武漢紡織大學(xué) 環(huán)境工程學(xué)院，湖北 武漢 430200;2．湖北科技學(xué)院 資源環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，湖北 咸寧 437100)

20世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)的城市化進(jìn)入加速階段，城市化帶動(dòng)了工業(yè)化和信息化的發(fā)展，促進(jìn)了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，同時(shí)，由于城市人口的激劇增加和城市規(guī)模的外延擴(kuò)張，帶來(lái)了城市住房緊張、交通堵塞、空氣污染嚴(yán)重、生態(tài)環(huán)境惡化、城市基礎(chǔ)設(shè)施超負(fù)荷運(yùn)行等一系列問(wèn)題。城市居民的人居環(huán)境受到了嚴(yán)重破壞，城市人居環(huán)境問(wèn)題越來(lái)越受到人們的普遍關(guān)注。提高人居環(huán)境質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)人居環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展是城市化進(jìn)程的目標(biāo)，如何協(xié)調(diào)城市化和人居環(huán)境的發(fā)展，促進(jìn)城市人居環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展顯得尤為重要。

國(guó)外人居環(huán)境研究源于19世紀(jì)末20世紀(jì)初，20世紀(jì)50年代，C．A．Doxiadis創(chuàng)辦了《Ekistics》雜志，人類(lèi)聚居學(xué)開(kāi)始了系統(tǒng)的研究。迄今為止，國(guó)外學(xué)者對(duì)城市人居環(huán)境的研究積累了大量的成果。我國(guó)人居環(huán)境研究相對(duì)滯后，1993年吳良鏞等人在西方人類(lèi)聚居學(xué)理論的啟發(fā)下，創(chuàng)立了人居環(huán)境科學(xué)，從此我國(guó)關(guān)于人居環(huán)境理論的系統(tǒng)研究也不斷地開(kāi)展起來(lái)。國(guó)內(nèi)學(xué)者在人居環(huán)境理論上進(jìn)行了探討，而且對(duì)城市人居環(huán)境評(píng)價(jià)、城市人居環(huán)境與城市化及經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展等問(wèn)題也進(jìn)行了較深入的研究。

2007年12月14 日，武漢城市圈被正式批準(zhǔn)為“兩型社會(huì)”建設(shè)綜合配套改革試驗(yàn)區(qū)，它是以武漢為圓心，與黃石、鄂州、黃岡、孝感、咸寧、仙桃、潛江和天門(mén)8個(gè)城市構(gòu)成的“1+8”區(qū)域經(jīng)濟(jì)聯(lián)合體，它是湖北經(jīng)濟(jì)發(fā)展的核心區(qū)域，也是中部崛起的重要戰(zhàn)略支點(diǎn)，現(xiàn)已成為湖北省經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的快速增長(zhǎng)極。隨著武漢城市圈城市化水平的不斷提高，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展較為迅速，但城市化水平與人居環(huán)境之間的矛盾日益突出，城市化與人居環(huán)境協(xié)調(diào)還有待進(jìn)一步改善。本文擬以武漢城市圈為研究區(qū)域，探討本區(qū)域城市化與人居環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顩r和揭示兩者協(xié)調(diào)發(fā)展規(guī)律，為促進(jìn)人居環(huán)境科學(xué)發(fā)展和城市可持續(xù)發(fā)展的管理與決策提供參考。

一、研究方法

1．指標(biāo)體系的構(gòu)建

城市化是指人口、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和生活方式等由農(nóng)業(yè)化逐步轉(zhuǎn)為非農(nóng)業(yè)化性質(zhì)的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，城市化是一個(gè)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步的綜合體現(xiàn)。城市人居環(huán)境指城市中各種維護(hù)人類(lèi)活動(dòng)所需的物質(zhì)和非物質(zhì)結(jié)構(gòu)的有機(jī)結(jié)合體，包括城市居民的居住和活動(dòng)的有形空間和貫穿于其中的人口、資源、環(huán)境、社會(huì)政策和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的各個(gè)方面。城市人居環(huán)境發(fā)展與城市化進(jìn)程和城市可持續(xù)發(fā)展關(guān)系密切。城市化過(guò)程是城市發(fā)展建設(shè)的過(guò)程，也是人居環(huán)境發(fā)展建設(shè)的過(guò)程。人居環(huán)境狀況是城市化的具體體現(xiàn)，同時(shí)又是城市化進(jìn)一步發(fā)展的基礎(chǔ)。城市化持續(xù)健康有序的發(fā)展與城市人居環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展互為條件和結(jié)果。

城市化系統(tǒng)與人居環(huán)境系統(tǒng)分屬兩個(gè)不同的系統(tǒng)，但又同屬社會(huì)經(jīng)濟(jì)巨系統(tǒng)，它們之間存在著互動(dòng)耦合關(guān)系，使兩個(gè)系統(tǒng)的各要素之間形成相互作用、相互影響、相互滲透的復(fù)雜關(guān)系。

鑒于以上兩個(gè)系統(tǒng)的復(fù)雜性，為揭示兩者之間的協(xié)調(diào)性，遵循指標(biāo)選取的科學(xué)性、代表性、層次性、可操作性、動(dòng)態(tài)性等原則，參考已有的研究成果，通過(guò)篩選得到城市化與人居環(huán)境綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。城市化綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)包括經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、人口、生活方式和環(huán)境四個(gè)方面的9項(xiàng)指標(biāo)，人居環(huán)境綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)包括居住環(huán)境、生態(tài)環(huán)境、公共服務(wù)設(shè)施和精神文化四個(gè)方面的11項(xiàng)指標(biāo)(見(jiàn)表1)。

表1 城市化和人居環(huán)境綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2．?dāng)?shù)據(jù)來(lái)源與指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化

本文中的原始數(shù)據(jù)來(lái)源于湖北省統(tǒng)計(jì)年鑒(1999－2008)、武漢城市圈各市統(tǒng)計(jì)年鑒(1999－2008)等。

為消除原始指標(biāo)量綱不同造成的數(shù)據(jù)間的屏蔽效應(yīng)，有必要對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，考慮到以下研究方法的特點(diǎn)，本文采用標(biāo)準(zhǔn)差標(biāo)準(zhǔn)化的方法，其公式為：

式中，i=1，2，．．．，n;j=1，2，．．．，m。i是指第 i年的指標(biāo)，j是指第j項(xiàng)的指標(biāo)，x'ij為原始指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值，xij為指標(biāo)原始值，Sj為原始指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)差，j為原始指標(biāo)平均值。

3．城市化綜合指數(shù)與人居環(huán)境綜合指數(shù)的測(cè)算

為了克服多指標(biāo)變量間信息重疊及人為確定指標(biāo)權(quán)重的主觀性，本文運(yùn)用主成分分析法來(lái)測(cè)算區(qū)域城市化綜合指數(shù)與人居環(huán)境綜合指數(shù)。利用統(tǒng)計(jì)分析軟件SPSS19．0對(duì)武漢城市圈各市的城市化與人居環(huán)境指標(biāo)分別進(jìn)行主成分分析，按特征值大于1的原則提取主成份，把多指標(biāo)轉(zhuǎn)化為少數(shù)幾個(gè)綜合指標(biāo)，從而起到降維的作用。具體方法是：

首先，進(jìn)行原始指標(biāo)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化，如前所述;

其次，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化Z陣求出相關(guān)系數(shù)矩陣，解樣本相關(guān)矩陣R的特征方程得若干個(gè)特征根，并將標(biāo)準(zhǔn)化后的指標(biāo)變量轉(zhuǎn)換為主成分。

最后，對(duì)m個(gè)主成分進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，即對(duì)m個(gè)主成分進(jìn)行加權(quán)求和，權(quán)數(shù)為每個(gè)主成分的方差貢獻(xiàn)率，求出因子的綜合得分即城市化或人居環(huán)境的綜合指數(shù)，其公式為：

式中，W為因子的綜合得分，λj為各因子方差貢獻(xiàn)率，wj為各因子得分。

4．協(xié)調(diào)度模型與類(lèi)型判別

協(xié)調(diào)是指系統(tǒng)組成要素之間在發(fā)展演化過(guò)程中彼此的和諧一致，發(fā)展是指系統(tǒng)組成要素從小到大、從簡(jiǎn)單到復(fù)雜、從低級(jí)到高級(jí)、從無(wú)序到有序的變化過(guò)程。由此可知，協(xié)調(diào)是系統(tǒng)要素間良好的關(guān)聯(lián)，而發(fā)展是系統(tǒng)整體的演化過(guò)程。城市化與人居環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展是指在人口非農(nóng)所占比重和第二、三產(chǎn)業(yè)比重逐漸增加以及生活水平不斷提高等的經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中，人們?cè)诰幼　⑿l(wèi)生、教育和文化環(huán)境等方面與其和諧的情況。城市化與人居環(huán)境發(fā)展的協(xié)調(diào)度是指在經(jīng)濟(jì)發(fā)展不同階段城市化發(fā)展與人居環(huán)境質(zhì)量之間的耦合程度，它是度量系統(tǒng)之間或系統(tǒng)內(nèi)部之間協(xié)調(diào)狀況好壞的定量指標(biāo)，具體體現(xiàn)在以時(shí)空為參照系的城市化與經(jīng)濟(jì)發(fā)展相互作用的界面特征。

協(xié)調(diào)度是度量系統(tǒng)中之間耦合協(xié)調(diào)狀況好壞程度的定量模型，它可以定量描述城市化與人居環(huán)境之間的協(xié)調(diào)程度，其公式為：

式中，M為城市化與人居環(huán)境的協(xié)調(diào)度;X為城市化綜合指數(shù);Y為人居環(huán)境綜合指數(shù)。M的值由變量X、Y共同決定，當(dāng) X ＞0、Y ＞0且 X=Y，M 的值最大，為1．414;反之，當(dāng)X＜0、Y＜0且X=Y，則M的值最小，為－1．414;其他任何情形介于二者之間，所以，－1．414≤M≤1．414。根據(jù)M、X、Y的值，可將協(xié)調(diào)度分為以下幾種類(lèi)型(見(jiàn)表2)。

表2 城市化和人居環(huán)境協(xié)調(diào)度分類(lèi)及特征

二、計(jì)算結(jié)果與分析

利用1999－2008年武漢城市圈各市的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，根據(jù)以上算法，測(cè)算城市化綜合指數(shù)、人居環(huán)境綜合指數(shù)，推算得出武漢城市圈9個(gè)城市1999－2008年城市化與人居環(huán)境的協(xié)調(diào)度(見(jiàn)表3)，并繪制出協(xié)調(diào)度變化趨勢(shì)圖(見(jiàn)圖1)。

表3 武漢城市圈9個(gè)城市城市化與人居環(huán)境協(xié)調(diào)度(1999－2008)

圖1 武漢城市圈9個(gè)城市城市化與人居環(huán)境協(xié)調(diào)度變化趨勢(shì)(1999－2008)

由表3、圖1并結(jié)合綜合指數(shù)可知，(1)武漢城市圈城市化與人居環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展可分為兩個(gè)階段，1999－2005年為欠協(xié)調(diào)時(shí)期，協(xié)調(diào)度多為負(fù)值。武漢城市圈整體城市化不斷提高，其中潛江、黃石、天門(mén)、鄂州4個(gè)城市的城市化快速發(fā)展，9個(gè)城市人居環(huán)境均處于比較穩(wěn)定的狀態(tài)，相比城市化發(fā)展嚴(yán)重滯后，協(xié)調(diào)度以Ⅲ類(lèi)為主。2006－2008年為基本協(xié)調(diào)時(shí)期，協(xié)調(diào)度多為正值。武漢城市圈城市化快速提高，且高于人居環(huán)境水平，城市化水平的快速提高帶動(dòng)了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人居環(huán)境在一定程度上也得到改善，武漢城市圈整體發(fā)展趨于優(yōu)化，協(xié)調(diào)度以Ⅱ類(lèi)為主。(2)武漢城市圈9個(gè)城市城市化與人居環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展存在著較大的區(qū)域差異性。從協(xié)調(diào)度的變動(dòng)趨勢(shì)來(lái)看，可將9個(gè)城市分為四種類(lèi)型，其一是武漢市，屬平穩(wěn)、協(xié)調(diào)型，協(xié)調(diào)度10年間各年的協(xié)調(diào)度值均在1．35以上，平均值接近1．4，各年協(xié)調(diào)度均為協(xié)調(diào)Ⅰ類(lèi)，且變化幅度小，最大值為1．413，最小值為1．365，變化幅度僅0．048，說(shuō)明武漢市這10年間城市化與人居環(huán)境較為協(xié)調(diào)，表現(xiàn)了中心城市協(xié)調(diào)發(fā)展的示范作用;其次是黃石、鄂州、天門(mén)、潛江、仙桃等市，屬快速增長(zhǎng)、協(xié)調(diào)優(yōu)化型，協(xié)調(diào)度10年間各年的協(xié)調(diào)度值增長(zhǎng)較快，增幅較大，協(xié)調(diào)度從1999年的－1．0左右經(jīng)五年左右時(shí)間上升為正值，至2008年為1．0左右，協(xié)調(diào)度類(lèi)型由失調(diào)或不協(xié)調(diào)Ⅵ類(lèi)，優(yōu)化至基本協(xié)調(diào)或協(xié)調(diào)Ⅰ類(lèi)，表明這5個(gè)城市的城市化與人居環(huán)境協(xié)調(diào)關(guān)系得到改善;其三是黃岡市和孝感市，屬緩慢增長(zhǎng)、協(xié)調(diào)改善型，協(xié)調(diào)度10年間各年的協(xié)調(diào)度值增長(zhǎng)緩慢，增幅不大，協(xié)調(diào)度從1999年的－1．4左右經(jīng)過(guò)十年左右時(shí)間上升至2008年的0．0左右。協(xié)調(diào)度類(lèi)型由失調(diào)或不協(xié)調(diào)Ⅵ類(lèi)，優(yōu)化至基本協(xié)調(diào)或弱協(xié)調(diào)Ⅱ類(lèi)，這兩個(gè)城市的城市化與人居環(huán)境協(xié)調(diào)關(guān)系還有待進(jìn)一步改善。其四是咸寧市，屬平穩(wěn)、不協(xié)調(diào)型，協(xié)調(diào)度10年間各年的協(xié)調(diào)度值均在－1．1以下，平均值接近 －1．3，各年協(xié)調(diào)度均為不協(xié)調(diào)Ⅵ類(lèi)，且增長(zhǎng)幅度小，最大值為 －1．120，最小值為－1．390，增長(zhǎng)幅度僅0．26，說(shuō)明咸寧市這10年間城市化與人居環(huán)境關(guān)系不協(xié)調(diào)，協(xié)調(diào)兩者關(guān)系的任務(wù)最為艱巨。(3)從2008年的協(xié)調(diào)度來(lái)看，武漢、黃石、鄂州、仙桃、潛江和天門(mén)等市的協(xié)調(diào)度為正值，且在1．0左右，協(xié)調(diào)度為協(xié)調(diào)Ⅰ或Ⅱ類(lèi)，城市化水平和人居環(huán)境水平很高;孝感市和黃岡市的協(xié)調(diào)度在0．0左右，協(xié)調(diào)度為欠協(xié)調(diào)Ⅰ或Ⅱ類(lèi)，協(xié)調(diào)性較弱;咸寧市的協(xié)調(diào)度為負(fù)值，協(xié)調(diào)度為不協(xié)調(diào)Ⅵ類(lèi)，城市化與人居環(huán)境均較差，但城市化高于人居環(huán)境，說(shuō)明該市的教育投入和支出、公共服務(wù)設(shè)施等還不夠。

三、結(jié)論與對(duì)策

(1)武漢城市圈城市化與人居環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展可分為兩個(gè)階段，1999－2005年為欠協(xié)調(diào)時(shí)期，2006－2008年為基本協(xié)調(diào)時(shí)期，城市化水平的快速提高，人居環(huán)境在一定程度上也得到改善，武漢城市圈整體發(fā)展趨于優(yōu)化。

(2)武漢城市圈9個(gè)城市城市化與人居環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展存在著較大的區(qū)域差異性。從協(xié)調(diào)度的變動(dòng)趨勢(shì)來(lái)看，可將9個(gè)城市分為四種類(lèi)型。武漢市屬平穩(wěn)、協(xié)調(diào)型，黃石、鄂州、天門(mén)、潛江、仙桃，屬快速增長(zhǎng)、協(xié)調(diào)優(yōu)化型，黃岡、孝感，屬緩慢、協(xié)調(diào)改善型，咸寧，屬平穩(wěn)、不協(xié)調(diào)型。

(3)從2008年的協(xié)調(diào)度來(lái)看，可將9個(gè)城市分為三種類(lèi)型。武漢、黃石、鄂州、仙桃、潛江和天門(mén)的協(xié)調(diào)度為協(xié)調(diào)Ⅰ或Ⅱ類(lèi)，孝感、黃岡的協(xié)調(diào)度為欠協(xié)調(diào)Ⅰ或Ⅱ類(lèi)，咸寧市的協(xié)調(diào)度為不協(xié)調(diào)Ⅵ類(lèi)。

(4)針對(duì)武漢城市圈9個(gè)城市城市化與人居環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的特征，應(yīng)采取相應(yīng)的對(duì)策。武漢市城市化和人居環(huán)境均處于很高的水平，城市化的發(fā)展帶動(dòng)了人們生活、教育和文化方面的發(fā)展。應(yīng)繼續(xù)保持現(xiàn)有發(fā)展規(guī)模的基礎(chǔ)上，更好實(shí)現(xiàn)城市化和人居環(huán)境協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展，同時(shí)其發(fā)展經(jīng)驗(yàn)也值得武漢城市圈其他城市借鑒;黃石市和鄂州市的城市化和人居環(huán)境都處于較高的水平，但人居環(huán)境建設(shè)稍落后于城市化水平，應(yīng)加強(qiáng)教育、衛(wèi)生、公共設(shè)施等方面的建設(shè)，適應(yīng)城市化發(fā)展進(jìn)程;仙桃、咸寧、天門(mén)、孝感、潛江和黃岡等市的城市化水平較低，人居環(huán)境水平較低，應(yīng)采取調(diào)整地域布局、改革戶(hù)籍制度等措施，提高城市化水平。

［1］吳良鏞．人居環(huán)境科學(xué)導(dǎo)論［M］．北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2001．

［2］祁新華，程煜，陳烈，等．國(guó)外人居環(huán)境研究回顧與展望［J］．世界地理研究，2007，16(2)：17 ～24．

［3］陳志，劉耀彬，楊益明．區(qū)域城市化水平地域差異及影響因素的灰色關(guān)聯(lián)分析—以湖北省為例［J］．世界地理研究，2003，12(3)：51 ～58．

［4］劉頌，劉濱誼．城市人居環(huán)境可持續(xù)發(fā)展評(píng)價(jià)指標(biāo)體系研究［J］．城市規(guī)劃匯刊，1999，(5)：35 ～37，14．

［5］李雪銘，張春花，張馨，等．城市化與城市人居環(huán)境關(guān)系的定量研究—以大連市為例［J］．中國(guó)人口·資源與環(huán)境，2004，14(1)：91 ～96．

［6］師謙友，范化冬，張敏娜，等．西安城市化進(jìn)程與人居環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展研究［J］．西北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2008，38(4)：673 ～679．