基于PCA的京津冀城市群城市競爭力實證分析

■ 張素芳（鄭州大學商學院 鄭州 450001）

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基于PCA的京津冀城市群城市競爭力實證分析

■ 張素芳（鄭州大學商學院 鄭州 450001）

內容摘要：研究城市群城市競爭力具有重要的現實意義。京津冀是我國三大增長極（長三角、珠三角）之一，其發(fā)展影響著我國的經濟進步、政治穩(wěn)定等方面。基于此，本文對京津冀城市群城市競爭力進行實證分析，構建城市競爭力指標體系，運用SPSS21.0分析軟件，采用主成分分析法，對京津冀城市群13個城市的城市競爭力做具體的定量分析和綜合排序，依據定量分析的結果，提出提升城市競爭力的發(fā)展對策。

關鍵詞：京津冀 城市群 城市競爭力主成分分析法

京津冀城市群發(fā)展現狀分析

京津冀城市群是國家重點建設的五大國家城市群之一，包括北京市、天津市，以及河北省的石家莊市、張家口市、秦皇島市、唐山市、保定市、廊坊市、邢臺市、邯鄲市、衡水市、滄州市和承德市，共有13個城市。根據《中國城市統(tǒng)計年鑒2014》統(tǒng)計的數據可知，該城市群行政區(qū)域面積約21.7萬平方公里，占全國土地面積的4.5%；人口約9744.9萬人，占全國總人口的7.63%；GDP總值約62210.18億元，占全國GDP的9.89%；地方公共財政收入約7593.33億元，占全國公共財政收入的12.78%；社會消費品零售總額約23006.22億元，占全國的10%；綠地面積約14.22萬公頃，占全國綠地面積的7.2%。

京津冀城市群是我國現有城市群中經濟發(fā)展程度較高的地區(qū)，因此，協調發(fā)展京津冀城市群，提高其城市競爭力，對于我國經濟的發(fā)展具有重要的意義。筆者運用SWOT分析方法，來分析京津冀城市群的發(fā)展現狀：第一，從發(fā)展優(yōu)勢來看，京津冀城市群資源豐富，表現為煤、石油、天然氣等優(yōu)質的礦產資源以及不斷發(fā)展完善的旅游資源；交通運輸優(yōu)勢顯著，表現為其擁有貫穿東西南北的發(fā)達的公路系統(tǒng)和鐵路系統(tǒng)以及連接全世界的航空系統(tǒng)；天津濱海新區(qū)、河北曹妃甸開發(fā)區(qū)都擁有高科技研發(fā)中心，新興技術產業(yè)發(fā)展加快。第二，從發(fā)展劣勢來看，北京、天津、河北發(fā)展差距較大，京津兩市的經濟發(fā)展遠高于河北省，進而導致京津冀城市群的經濟發(fā)展水平相對落后于長三角和珠三角經濟區(qū)；經濟發(fā)展致使環(huán)境惡化，表現為沙塵暴問題、水資源破壞問題以及水土流失問題等；核心城市北京、天津的分工不明確，進而導致同質化競爭。第三，從發(fā)展機遇來看，中共中央政治局于2015年4月審議通過《京津冀協同發(fā)展規(guī)劃綱要》，將推動京津冀協同發(fā)展提升為重大國家戰(zhàn)略，這一國家層面的戰(zhàn)略將會為城市群的協調發(fā)展提供有利的環(huán)境；隨著互聯網+的提出，經濟全球化加速推進，可以突破各國家區(qū)域間的限制，開展交流與合作，學習國外的創(chuàng)新理念，并引進國外先進的科學技術，調整各城市間的分工，進而提升城市競爭力。第四，從發(fā)展威脅來看，北京、天津、河北為了更好地發(fā)展本地區(qū)的經濟，盡可能爭奪吸引外資的機會，各地區(qū)競爭變得越來越激烈；兩市一省內部城市之間的資源并沒有得到合理的利用，其發(fā)展形成惡性循環(huán)，為整個城市群的發(fā)展帶來了威脅。

城市競爭力評價指標體系構建與方法選擇

（一）指標體系的構建

城市競爭力是一個綜合性較強的概念，涉及的內容較多，不僅包括經濟方面，而且還包括社會方面、環(huán)境方面和科教方面，故建立合適的指標體系才能全面衡量一個城市的競爭力水平。筆者在構建指標體系時，根據京津冀城市群各城市的發(fā)展現狀，并結合指標體系建立的科學性、操作性強、具有可比性等原則，從不同方面選取12個核心和關鍵的指標，建立了城市競爭力評價指標體系（見圖1），盡可能全面地反映城市競爭力的實際水平。

（二）研究方法

在對城市競爭力研究的過程中，可選的指標較多且有些指標彼此相關，盲目選擇多個指標會降低研究結果的準確性，而主成分分析法（PCA）是一種將原來的多個指標變量轉化為少數幾個綜合指標變量的統(tǒng)計方法，能夠起到降維的作用，且轉化形成的新的綜合指標既能消除彼此間的相關性，又能盡可能地反映相關的信息，較好地解決了指標彼此相關的問題。筆者對城市競爭力綜合得分的計算方法采用如下的公式：

其中，城市競爭力的綜合分值為F，第i個主成分的權重為Wi，第i個主成分的得分為Fi。

京津冀城市群城市競爭力實證分析

（一）原始數據標準化處理

在主成分分析法的基礎上，筆者所查找的京津冀城市群的14個城市的指標數據來源于《中國城市統(tǒng)計年鑒2014》。由于所選取的指標數據既包括絕對量又包括相對量，因此，直接對原始數據進行主成分分析，得到的分析結果會有很大的偏差，這就需要對初始的指標數據進行標準化處理，使原始數據處于同一尺度或數量等級，具有可比性。

針對本文的分析，筆者采用標準化方法（Z-scores）對原始數據進行處理：第i個樣本的第j個指標數據用Xij表示，假設樣本有m個，每個樣本包含的指標數據有n個，用如下公式對數據進行標準化處理：

X′ij=（Xij-Xj）/σj（若σij=0，令X′ij=0） （2）

數據經無量綱化變換后，均值為0，標準差為1。本文直接借助SPSS21.0統(tǒng)計軟件對數據進行主成分分析計算。

表1　KMO and Bartlett的檢驗

圖1　城市競爭力評價指標體系

表2　全部解釋方差

表3　旋轉后的載荷矩陣

（二）主成分的提取與解釋

由表1可知，KMO=0.604>0.6，Ba rtle tt的球形度檢驗值為209.591，P=0.000<0.001，說明選取的指標變量之間具有一定的相關性，因此，可以對指標數據采用因子分析法，并進一步完成主成分分析。

利用SPSS21.0對標準化后的數據進行主成分分析的結果如表2所示。在全部解釋方差表中，前3個主成分的特征根分別為7.553、1.478、1.277，均大于1；方差貢獻率分別為62.939%、12.320%、10.642%，累計方差貢獻率達到85.901% （>85%）。根據主成分選取個數的標準：通常應以累計方差貢獻率達到85%，可以選取前3個主成分代表原來的12個指標變量來反映京津冀城市群各城市間的競爭力。而載荷矩陣反映的是主成分與對應指標變量間的相關性，其中載荷值越小，其對應的主成分所反映的原始指標的信息量越少，相關性越差；反之越多，則相關性越好，根據旋轉后的載荷矩陣表（見表3），可將各因子定為經濟和基礎設施因子、對外流通因子和環(huán)境保護因子。

（三）城市競爭力的綜合評價分析

由城市競爭力綜合得分表可以看出，各城市綜合得分F有正值也有負值，若F>0，說明其城市競爭力綜合水平在京津冀城市群中城市競爭力平均水平之上；若F<0，說明其城市競爭力綜合水平在京津冀城市群中城市競爭力平均水平之下。其中北京市以2.587158848的綜合得分排名第一，河北省保定市的綜合得分最低，僅為-0.604846456，其他城市的綜合得分則在這兩者之間。且只有北京市、天津市和廊坊市這三個城市的綜合得分為正值，即河北省僅有一座城市的得分為正，說明與北京市、天津市的綜合發(fā)展水平相比，河北省的整體城市競爭力較弱。下面可以從三個方面對其做具體的分析：

首先，北京市的城市競爭力綜合得分遙遙領先于其他城市的綜合得分，主要原因是作為國家首都的北京市是我國的經濟中心，經濟發(fā)展較快，其不僅擁有四通八達的城市立體交通系統(tǒng)、豐富的旅游資源、國際化與現代化并存的商業(yè)與貿易中心，還是全國最大的科學技術研究基地和教育最發(fā)達的地區(qū)，并且與世界各國、各地區(qū)在文化、科技等方面的交流也非?；钴S。天津市則以0.645201939的得分位居第二，2014年三次產業(yè)結構比為1.3:49.4:49.3，其中第三產業(yè)增加值為7755.03億元，成為拉動經濟的主要產業(yè)，且投資結構不斷優(yōu)化，優(yōu)勢產業(yè)（如航空航天、生物醫(yī)藥等新興產業(yè)）也穩(wěn)步增長，交通體系也進一步完善，科技創(chuàng)新能力顯著提升，再加上濱海新區(qū)的開發(fā)等等，這些方面都能迅速帶動天津的發(fā)展，進而提升其城市競爭力。

其次，河北省僅有廊坊市的城市綜合得分為正，其值為0.141363795，主要是因為廊坊市的環(huán)境保護意識較強，2013年建成區(qū)綠化覆蓋率和生活垃圾無害化處理率分別達到44.15%（河北省最高）和98.9%，這說明環(huán)境競爭力也會使城市競爭力處于有利位置。而其他城市的綜合得分均為負值，2014年河北省的第三產業(yè)增加值占比僅為37.2%，遠低于北京市和天津市的比重，雖然河北省在對外投資、引進技術等方面都有所增加，但其增加幅度較小，其城市整體競爭力較弱。其中省會城市石家莊市的綜合得分為-0.27709603，排名僅為第9，2013年其生活垃圾無害化處理率僅為73.54%，僅這一指標就嚴重降低了其城市競爭力?？傊粋€城市在發(fā)展經濟時，要摒棄為了經濟發(fā)展、先污染后治理的思想，一定要在發(fā)展的同時，注重保護環(huán)境，這才有利于提升城市競爭力。

最后，雖然北京市的經濟競爭力處于絕對優(yōu)勢，但對于整體發(fā)展而言，其內部結構卻不合理。北京的交通體系雖然非常完善，但由于人流量大，其人均城市道路面積最低（2013年僅為7.72平方米）；北京市為了追求經濟的高速發(fā)展，引入了一些高耗能、高污染的大型企業(yè)，進而導致其環(huán)境污染加重，霧霾天氣較多，如果北京市在以后的發(fā)展中只注重經濟增長而忽視環(huán)境保護，會嚴重影響北京的可持續(xù)發(fā)展，進一步削弱其整體城市競爭力。而河北省亦如此，內部結構也不合理，與其他方面的競爭力相比，其經濟競爭力處于較弱的地位，這進一步阻礙了該省各城市的經濟發(fā)展，降低其城市競爭力。可見，京津冀城市群的各城市之間在經濟、環(huán)境方面的發(fā)展存在不平衡性，只有協調經濟、環(huán)境的發(fā)展，才能消除該城市群內部結構不合理的威脅，促進其和諧發(fā)展，提升其城市競爭力。

提升京津冀城市群城市競爭力的政策建議

（一）明確北京功能定位，疏解其非首都功能

習近平總書記提出，北京是全國科技創(chuàng)新中心、國際交往中心、政治中心和文化中心，堅持和強化這四個中心的核心功能，實施科技北京、綠色北京和人文北京戰(zhàn)略，進而把北京建設成享譽國際的首都城市。然而從實際發(fā)展情況來看，北京不僅發(fā)揮這四大核心功能的作用，而且還承擔了更多其他的非核心功能，致使北京發(fā)展速度變慢。要想使北京的發(fā)展走的更遠，就必須要將北京的一些優(yōu)質資源配置到天津和河北的建設中，使這些資源在實際運用中產生更大的效用。要疏解北京的非首都功能，首先要控制北京市的人口規(guī)模，原因是北京是首都城市，機遇較多，會吸引越來越多的人涌入北京，超過北京的實際人口承載力，這就需要加強北京的戶籍管理，進而控制人口規(guī)模。其次要調整北京經濟發(fā)展的產業(yè)結構，這就要求實現產業(yè)轉移，把與北京經濟發(fā)展功能不相適應的基礎產業(yè)轉移到天津和河北，不僅疏解了北京的非首都功能，而且也加快了天津和河北的發(fā)展，縮小兩市一省的發(fā)展差距，提升城市競爭力。

表4　城市競爭力綜合得分和排名

（二）加快實現“三個一體化”，推動京津冀平衡發(fā)展

京津冀城市群各城市在交通、要素市場、公共服務方面存在很大差異，北京、天津兩市由于其獨特的優(yōu)勢，其三方面的發(fā)展都達最高水平，而河北省的發(fā)展則由于其優(yōu)勢不突出，其發(fā)展水平則比較落后。因此，要推動京津冀協同發(fā)展，就必須要實現“三個一體化”?！叭齻€一體化”是指交通一體化、要素市場一體化和公共服務一體化，張占斌指出：“有了一體化，三地才能在發(fā)展條件上達到大體平衡，產業(yè)轉移就會具備更加便利的條件，人、財、物才能充分流動起來”。根據北京、天津、河北的發(fā)展需要，現首要完善發(fā)展其交通運輸網，實現交通一體化。河北省各城市城市競爭力較弱，最主要的原因就是交通不便捷，各城市之間缺乏互聯互通，如果加強該省的交通設施建設，改變路徑設計發(fā)展的理念，進而改變京津冀交通網絡以北京為單中心的布局，并盡快實現區(qū)域（包括北京、天津、石家莊、保定、張家口和廊坊）的公交一卡通服務，這不僅可以滿足本省的發(fā)展需要（如交通便利，會吸引越來越多的人到本省旅游，進而促進旅游業(yè)的發(fā)展），而且還能夠吸引外資，加快其基礎設施的建設。在實現交通一體化的過程中，也要加快完善要素市場和公共服務的一體化，即突破體制機制障礙，加強建設城市群內要素統(tǒng)一市場，促進生產要素的自由流動，實現要素市場一體化；并要進一步加強科教支出以及醫(yī)療支出，完善教育、科技創(chuàng)新和醫(yī)療體制，加強建設城市群內的教育統(tǒng)一性和先進的醫(yī)療保障體系，最終各城市能夠共享教育和醫(yī)療資源，實現公共服務一體化。

（三）推進生態(tài)文明建設，提高環(huán)境競爭力

京津冀城市群經濟發(fā)展速度過快，在發(fā)展的過程中不可避免地對環(huán)境造成了一定的影響，尤其是北京嚴重的霧霾問題和城市群內跨行政區(qū)的流域水污染問題。要解決這些為了經濟發(fā)展而帶來的污染問題，第一，不能僅僅依靠北京、天津等單個城市獨自解決所造成的污染，要依靠所有相關的城市共同參與到環(huán)境治理的行動中，只有如此，才能找到真正的污染源，進而從源頭上控制污染，然后最終徹底解決污染問題，最終環(huán)境治理才能取得理想的效果。第二，統(tǒng)籌考慮京津冀城市群的資源環(huán)境承載力、大氣環(huán)境容量度等環(huán)境制約因素，制定城市群空氣質量達標目標，使城市群內經濟與資源環(huán)境承載力協調發(fā)展。第三，環(huán)境治理需投入大量的資金，而這更需要各城市政府加大對環(huán)保資金的投入力度，有效發(fā)揮科技創(chuàng)新的優(yōu)勢，降低科研費用，并進一步降低資源消耗和環(huán)境污染程度，使群內各城市走出一條保護環(huán)境的綠色經濟發(fā)展之路，進而推動環(huán)保一體化快速發(fā)展。

（四）加大創(chuàng)新投入，提升城市群發(fā)展質量

目前，京津冀城市群的發(fā)展已經上升到國家戰(zhàn)略的高度，與國家推動的其他城市群發(fā)展相比，該城市群的城鎮(zhèn)化水平最高，經濟實力也比較雄厚。在新型城鎮(zhèn)化的背景下，各城市堅持推進以人為本的城鎮(zhèn)化，促進其發(fā)展，進而提升城市群整體的發(fā)展質量。為實現這一目標，各城市需要實施創(chuàng)新驅動戰(zhàn)略，加大對創(chuàng)新的投入。首先，要在土地管理方面加快創(chuàng)新步伐，在各城市發(fā)展的過程中，雖然城市人口規(guī)模和用地規(guī)模都在不斷擴大，但人口城鎮(zhèn)化的速度明顯過快，而土地城鎮(zhèn)化的速度卻較慢，這就需要各城市政府進一步拓展城市空間，即征收城郊的農用地，將其轉變?yōu)榻ㄔO用地，以滿足越來越多的城鎮(zhèn)人口的需要，進一步實現新增城鎮(zhèn)面積與新增人口相協調。其次，要在基礎設施建設方面加快創(chuàng)新步伐，目前，京津冀城市群是聯系緊密且發(fā)展較快的一個經濟區(qū)，但是其基礎設施建設卻不能實現互聯互通，原因是各城市地方政府僅負責本地區(qū)基礎設施的建設，沒有考慮其他相鄰地區(qū)的基礎設施建設，進而影響整個城市群基礎設施效益的提高，這就需要各城市在建設的過程中，把京津冀城市群看作一個整體，從整體出發(fā)考慮，進而實現效益的最大化。最后，要在社會保障方面加快創(chuàng)新步伐，北京、天津和河北省之間的社會保障制度有很大差別，因而需要該城市群逐步實現這兩市一省的社會保障流轉，改善其社會保障制度，使省市之間的社會保障統(tǒng)籌發(fā)展。

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中圖分類號：◆F293

文獻標識碼：A