2002-2011年中國(guó)城市化發(fā)展水平擬合分析及發(fā)展預(yù)測(cè)

孫浩楠 黃麗娜

(武漢大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430079)

1.引言

城市化指隨著一個(gè)國(guó)家或地區(qū)社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展、科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步以及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，其社會(huì)由以農(nóng)業(yè)為主的傳統(tǒng)鄉(xiāng)村型社會(huì)向以工業(yè)(第二產(chǎn)業(yè))和服務(wù)業(yè)(第三產(chǎn)業(yè))等非農(nóng)業(yè)為主的現(xiàn)代城市型社會(huì)逐漸轉(zhuǎn)變的歷史過程。中國(guó)正經(jīng)歷高速城市化進(jìn)程，改革開放以來，特別是社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制基本框架確立以后，城市作為區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的中心，其地位和作用得到了前所未有的認(rèn)識(shí)和重視，城市化與城市發(fā)展空前活躍。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)城市發(fā)展隨時(shí)間的演化過程開展了大量研究。1966年，聯(lián)合國(guó)人居署提出城市發(fā)展包括五個(gè)維度，即:住房、社會(huì)發(fā)展與消除貧困狀況、經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r、環(huán)境管理和城市管治。在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建了以基礎(chǔ)設(shè)施、廢物處理、健康、教育和城市生產(chǎn)力為主題的城市發(fā)展指標(biāo)體系［1］。關(guān)于城市化發(fā)展進(jìn)程的分析方法和模型也相繼提出，如主成分分析法［2］、聚類分析法［3］、熵值法［4］等。王桂新和沈建法采用極差標(biāo)準(zhǔn)化和均方差決策法評(píng)價(jià)中國(guó)1997年223 個(gè)地級(jí)以上城市發(fā)展綜合競(jìng)爭(zhēng)力［5］。諾瑟姆(Ray.M.Northam)把世界各國(guó)城市化發(fā)展進(jìn)程的軌跡概括為一條被拉長(zhǎng)的S 型曲線［6］。饒會(huì)林對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的S 型曲線進(jìn)行了改進(jìn)，提出了雙S 型曲線。李迅等用時(shí)間趨勢(shì)外推法分析了1980—1998年我國(guó)城市化發(fā)展的軌跡，以時(shí)間為橫坐標(biāo)軸，以城市化水平為縱坐標(biāo)軸，將80年代以來各年份的城市化水平落到圖上［7］。借鑒前人的研究方法，本文基于人口、經(jīng)濟(jì)、城市建設(shè)、人民生活、環(huán)境構(gòu)建城市化水平綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，在此基礎(chǔ)上利用線性、時(shí)間序列、Logistics 曲線模型對(duì)我國(guó)2002年至2011年城市化水平進(jìn)行趨勢(shì)擬合，以此探討我國(guó)城市化水平未來的發(fā)展方向。

2.研究數(shù)據(jù)與分析方法

(1)數(shù)據(jù)來源

本文所用數(shù)據(jù)資料取自《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》、國(guó)家統(tǒng)計(jì)局網(wǎng)站，缺失數(shù)據(jù)采用線性插值方式補(bǔ)充。

我國(guó)城市化水平整體空間差異如圖1 所示。整體而言，我國(guó)地級(jí)城市東多西少?；诎朔较蜻B通性進(jìn)行地級(jí)市數(shù)量的空間相關(guān)分析可知，全局Moran’s I 值為正，即各省地級(jí)市數(shù)量與地理位置呈現(xiàn)全局正相關(guān)。局部得到地級(jí)市的高—高與低—低聚集區(qū)域，由此初步判斷:我國(guó)城市主要以上海、南京、杭州為中心的長(zhǎng)江三角洲城市群，廣州、深圳為中心的珠江三角洲城市群，這些地區(qū)的城市化水平明顯高于我國(guó)中西部。

(2)指標(biāo)體系

借鑒侯學(xué)英的研究［8］，本文針對(duì)對(duì)中國(guó)城市化水平進(jìn)行擬合和預(yù)測(cè)構(gòu)建了人口、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、基礎(chǔ)建設(shè)、生活構(gòu)建三級(jí)指標(biāo)體系(表1)。其中人口體現(xiàn)了農(nóng)村人口向城市人口轉(zhuǎn)變的過程;經(jīng)濟(jì)發(fā)展從經(jīng)濟(jì)總量、對(duì)外貿(mào)易、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)三個(gè)方面做出評(píng)估與預(yù)測(cè);城市建設(shè)與生活表現(xiàn)城市化過程中居民生活的改變;采用污水治理達(dá)標(biāo)率對(duì)城市化給環(huán)境帶來的影響做出評(píng)價(jià)。

(3)城市化發(fā)展擬合模型

本研究使用簡(jiǎn)單線性回歸與時(shí)間序列對(duì)全國(guó)城市化水平發(fā)展指數(shù)進(jìn)行擬合及預(yù)測(cè)，并比較兩者的誤差率，評(píng)估模型的優(yōu)良;從五個(gè)主題中各選取一個(gè)指標(biāo)，應(yīng)用Logistics 曲線進(jìn)行擬合，進(jìn)而對(duì)未來城市發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)。

圖1 我國(guó)城市化整體差異(左圖為各省地級(jí)市數(shù)量分級(jí)統(tǒng)計(jì)，右圖為各省地級(jí)市數(shù)量空間相關(guān)性表示)

3.城市化水平定量評(píng)價(jià)

本研究采用的城市發(fā)展水平指標(biāo)體系涉及人口、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、城市建設(shè)和生活5 個(gè)主題12 個(gè)要素23 個(gè)指標(biāo)因子(見表1)。考慮到指標(biāo)之間存在一定相關(guān)性，首先通過相關(guān)分析方法對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行簡(jiǎn)化。城市化水平定量評(píng)價(jià)的具體步驟如下:

1)對(duì)城市化水平指標(biāo)因子進(jìn)行相關(guān)分析，選取相關(guān)性較小的指標(biāo)。

2)進(jìn)行因子分析，根據(jù)特征根的值大于1 的原則，選取主因子，得到各個(gè)主因子的特征根以及貢獻(xiàn)率，建立因子載荷矩陣。

3)取各個(gè)主因子的權(quán)重等于各個(gè)主因子的貢獻(xiàn)率與累計(jì)貢獻(xiàn)率的比值，計(jì)算求得2002年至2011年三個(gè)主因子的得分。

4)求解權(quán)重向量和因子得分矩陣叉積得到全國(guó)城市化發(fā)展水平發(fā)展指數(shù)(見表2)，擬合2002年至2011年間中國(guó)城市化水平發(fā)展指數(shù)的變化趨勢(shì)(見圖2)。

表1 指標(biāo)體系

表2 2002年—2011年城市化水平發(fā)展指數(shù)

圖2 2002—2010年城市化水平發(fā)展指數(shù)柱狀圖

4.城市化發(fā)展水平擬合及預(yù)測(cè)

4.1 城市化指數(shù)擬合

本文采用簡(jiǎn)單線性回歸和時(shí)間序列方法，對(duì)全國(guó)城市化水平發(fā)展指數(shù)進(jìn)行擬合及預(yù)測(cè)，比較兩者的誤差率，得到最優(yōu)模型，以此預(yù)測(cè)2012年以及2013年的城市化水平發(fā)展指數(shù)［9］。線性擬合R2為0.9793，擬合程度較好，故中國(guó)在2002年至2011年十年間城市化水平的發(fā)展趨勢(shì)基本可以用線性模型進(jìn)行擬合。對(duì)比線性擬合，時(shí)間序列擬合誤差率更低均小于10%，擬合結(jié)果更為可信［10］。在此基礎(chǔ)上對(duì)2012年、2013年的城市化指數(shù)進(jìn)行預(yù)測(cè)(圖3)，采用時(shí)間序列對(duì)2012年與2013年城市化指數(shù)的預(yù)測(cè)更符合城市化指數(shù)變化的趨勢(shì)［11］。

圖3 2002-2011年我國(guó)城市化指數(shù)擬合對(duì)比圖(左為線性擬合，右為時(shí)間序列擬合)

4.2 子系統(tǒng)擬合及預(yù)測(cè)

五個(gè)主題中與城市化水平發(fā)展指數(shù)相關(guān)性最大的指標(biāo)為非農(nóng)業(yè)人口比例、外商直接投資、人均綠地面積、居民人均用電量、工業(yè)廢水達(dá)標(biāo)率五個(gè)指標(biāo)，選用這五個(gè)指標(biāo)應(yīng)用Logistic曲線進(jìn)行擬合，通過誤差率和相關(guān)系數(shù)R2評(píng)價(jià)模型的優(yōu)良［12］。

利用最小二乘法計(jì)算出系數(shù)A、B 分別在K 的值為0.8和1 時(shí)的初始值，得到K=1 時(shí)擬合效果較好，故采用K=1時(shí)系數(shù)A、B 的初始值;以此進(jìn)行Logistic 曲線擬合(見圖4)，并比較誤差率(見表3)與相關(guān)系數(shù)R2。

圖8 城市化水平發(fā)展子系統(tǒng)擬合及預(yù)測(cè)曲線

表3 子系統(tǒng)擬合誤差率

總的來講，對(duì)比實(shí)際值擬合結(jié)果誤差率均在10%以內(nèi)，可以證明，子系統(tǒng)城市化趨勢(shì)基本符合Logistic 曲線模型。非農(nóng)業(yè)人口比例曲線擬合效果最差，實(shí)際利用外資額與居民人均用電量這兩項(xiàng)指標(biāo)擬合效果最好，污水達(dá)標(biāo)率與人均綠地面積的擬合效果較好。

4.3 結(jié)果分析

根據(jù)擬合結(jié)果可以看出我國(guó)經(jīng)濟(jì)與工業(yè)城市化速度最快，經(jīng)濟(jì)的高速城市化歸功于改革開放以來我國(guó)與其他國(guó)家經(jīng)濟(jì)交流的日益增加。工業(yè)發(fā)展與經(jīng)濟(jì)城市化是相輔相成的，由經(jīng)濟(jì)與工業(yè)的城市化趨勢(shì)呈現(xiàn)的一致性，說明高速的經(jīng)濟(jì)與工業(yè)城市化是有一定的關(guān)聯(lián)的。人口城市化遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后于經(jīng)濟(jì)與工業(yè)城市化，生活水平與環(huán)境的城市化時(shí)間發(fā)展的趨勢(shì)基本呈現(xiàn)線性。由此看出，我國(guó)城市化發(fā)展仍存在諸多問題，如城市擴(kuò)張的同時(shí)帶來的資源過度開發(fā)、人口素質(zhì)的滯后等。

在未來一段時(shí)間內(nèi)，我國(guó)城市化進(jìn)程將基本符合線性趨勢(shì)。人口向城市的轉(zhuǎn)變可能還是會(huì)滯后于以S 型曲線初級(jí)階段速度發(fā)展的經(jīng)濟(jì)與工業(yè)城市化，環(huán)境治理和人民生活水平提高還是會(huì)以滯后于經(jīng)濟(jì)和工業(yè)城市化的速度進(jìn)行。

5.小結(jié)

中國(guó)的城市化水平在近20年間迅速提高。然而，通過對(duì)2002-2011年中國(guó)城市化水平進(jìn)行定量分析和時(shí)序擬合表明:我國(guó)城市化發(fā)展并不均衡，人口城市化滯后于經(jīng)濟(jì)發(fā)展與居民生活水平，城市化同時(shí)帶來的環(huán)境問題還沒有被充分重視。在發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時(shí)，兼顧城鎮(zhèn)與鄉(xiāng)村的發(fā)展、人民生活水平的提高以及環(huán)境質(zhì)量的保護(hù)，是推進(jìn)我國(guó)城市化全面協(xié)調(diào)發(fā)展必須面對(duì)的挑戰(zhàn)。

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