城市化與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化耦合發(fā)展協(xié)調(diào)度測(cè)度研究

張文龍

摘要：城市化與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化的耦合是城市化子系統(tǒng)的四要素與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化子系統(tǒng)的五要素間各種關(guān)聯(lián)關(guān)系的總和。文章構(gòu)建出城市化子系統(tǒng)與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化子系統(tǒng)的測(cè)度指標(biāo)體系，基于熵值法和變異系數(shù)而選定城市化與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化耦合發(fā)展的協(xié)調(diào)度，并依據(jù)協(xié)調(diào)度數(shù)值的大小構(gòu)建起相應(yīng)的分類(lèi)體系以及其判別標(biāo)準(zhǔn)，并將理論成果應(yīng)用于廣東省佛山市的實(shí)踐。

關(guān)鍵詞：城市化；產(chǎn)業(yè)生態(tài)化；協(xié)調(diào)度；變異系數(shù)；佛山市

中圖分類(lèi)號(hào)：F26 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1005-913X（2016）09-0039-04

一、城市化與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化及其相互聞的耦合發(fā)展

城市化（Urbanization），亦被稱為城鎮(zhèn)化，是傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)社會(huì)向現(xiàn)代的工業(yè)社會(huì)逐步變遷過(guò)度和轉(zhuǎn)型過(guò)程中的一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，城市化的維度，至少包含著人口城市化（亦即人口的增長(zhǎng)）和空間城市化（亦即空間的擴(kuò)張）以及經(jīng)濟(jì)城市化（亦即經(jīng)濟(jì)的發(fā)展）和社會(huì)城市化（亦即社會(huì)生活水平的提高）等四個(gè)維度。

產(chǎn)業(yè)生態(tài)化（Industrial Ecologization）是產(chǎn)業(yè)發(fā)展過(guò)程中的一種高級(jí)的形態(tài)，在這種形態(tài)下，仿照自然生態(tài)系統(tǒng)而構(gòu)建產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，從而應(yīng)用類(lèi)似于自然生態(tài)系統(tǒng)中所存在的物質(zhì)和能量“閉路循環(huán)”的思路和模式，在對(duì)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)活動(dòng)進(jìn)行安排時(shí)，既要考慮到遵從產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)的本有規(guī)律，另外又要考慮到充分利用自然生態(tài)的運(yùn)行規(guī)律，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)的生態(tài)化，從而最大限度地實(shí)現(xiàn)資源物質(zhì)利用的循環(huán)化以及廢棄物排放的減少化，從而逐漸消弭生態(tài)環(huán)境的破壞，因而產(chǎn)業(yè)生態(tài)化的評(píng)價(jià)維度，主要從產(chǎn)業(yè)化水平和生態(tài)環(huán)境水平以及生態(tài)環(huán)境壓力和生態(tài)抗逆能力并考慮到生態(tài)效率等共五個(gè)維度進(jìn)行分析。

耦合（Coupling）是指兩個(gè)或以上的系統(tǒng)通過(guò)相互之間的作用而互相影響以至于最終它們會(huì)聯(lián)合起來(lái)而成為一個(gè)整體大系統(tǒng)的現(xiàn)象。而城市化與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化可以分別被視為一個(gè)地區(qū)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)大系統(tǒng)發(fā)展的過(guò)程中存在的兩個(gè)子系統(tǒng)，它們相互之間通過(guò)各自內(nèi)部的各種因素和耦合元素而相互作用和相互促進(jìn)以致相互妥協(xié)與協(xié)調(diào)，這其實(shí)就是城市化與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化之間的耦合聯(lián)動(dòng)關(guān)系。具體地說(shuō)，城市化與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化之間的耦合發(fā)展就是城市化的四個(gè)維度與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化的五個(gè)維度之間的各種關(guān)聯(lián)關(guān)系的總和。

二、基于變異系數(shù)的城市化與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化耦合發(fā)展協(xié)調(diào)度測(cè)度模型

協(xié)調(diào)度是測(cè)度一個(gè)系統(tǒng)由無(wú)序狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橛行驙顟B(tài)的一種趨勢(shì)，是對(duì)系統(tǒng)在其發(fā)展變化過(guò)程中所屬內(nèi)部的多個(gè)子系統(tǒng)或者多個(gè)要素之間和諧程度的定量的度量。協(xié)調(diào)度測(cè)度模型的核心內(nèi)容包括測(cè)度指標(biāo)體系、功效函數(shù)和協(xié)調(diào)度測(cè)度函數(shù)三大部分。

（一）城市化與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化耦合發(fā)展測(cè)度指標(biāo)體系

城市化與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化耦合發(fā)展測(cè)度的指標(biāo)體系的篩選，應(yīng)該符合科學(xué)性的原則、完備性的原則和獨(dú)立性的原則以及動(dòng)態(tài)性的原則和可操作性的原則。據(jù)此分別考慮人口城市化和經(jīng)濟(jì)城市化以及社會(huì)城市化和空間城市化四個(gè)維度而共選用24個(gè)指標(biāo)來(lái)建立起城市化的測(cè)度指標(biāo)體系，通過(guò)借鑒吸收中國(guó)科學(xué)院可持續(xù)發(fā)展研究組的有關(guān)科學(xué)研究成果，并結(jié)合考慮到生態(tài)效率的內(nèi)涵和測(cè)度需要，分別考慮產(chǎn)業(yè)化水平和生態(tài)環(huán)境水平、生態(tài)環(huán)境壓力以及生態(tài)抗逆能力和生態(tài)效率五個(gè)維度共選用27個(gè)指標(biāo)來(lái)建立起產(chǎn)業(yè)生態(tài)化的測(cè)度指標(biāo)體系。具體如表1和表2所示。

（二）功效函數(shù)

以決策論的視角來(lái)看，因?yàn)槌鞘谢酉到y(tǒng)和產(chǎn)業(yè)生態(tài)化子系統(tǒng)都由多個(gè)要素構(gòu)成，若將系統(tǒng)中的每一個(gè)要素的發(fā)展變化對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的發(fā)展變化的貢獻(xiàn)看成為整個(gè)系統(tǒng)發(fā)展變化的一個(gè)具體的子目標(biāo)，則城市化與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化的耦合發(fā)展其實(shí)可以被當(dāng)作為一個(gè)多目標(biāo)系統(tǒng)決策的問(wèn)題。

而功效函數(shù)即為描述功效系數(shù)U_i與其具體的子目標(biāo)g_i（x）（i=1，2，…，M）之間的關(guān)系的函數(shù)，亦即U_t=G_i[g_i（x）]（i=1，2，…，M）。若設(shè)定總功效函數(shù)為K=K（U₁，U₂，…，U_M）（其中0≤K≤1），則可將之用以呈現(xiàn)出該系統(tǒng)的總體功能，其中的K值愈是大，則說(shuō)明這個(gè)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)度愈發(fā)高，協(xié)調(diào)性愈發(fā)好。

若將城市化與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化耦合大系統(tǒng)中的第i個(gè)子系統(tǒng)的第f個(gè)測(cè)度指標(biāo)用記號(hào)表示為u_ij（i=1，2；j=1，2，…，n），而其具體數(shù)值則為x_ij（i=1，2；j=1，2，…，n），又假設(shè)將該系統(tǒng)的穩(wěn)定的臨界點(diǎn)上的測(cè)度指標(biāo)的上限值表記為α_ij，下限值表記為β_ij，則城市化與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化耦合大系統(tǒng)的測(cè)度指標(biāo)對(duì)該系統(tǒng)的有序性的功效函數(shù)可用如下的方式來(lái)表示：

對(duì)于正的功效指標(biāo)來(lái)說(shuō)，其指標(biāo)數(shù)值愈大，則對(duì)該系統(tǒng)的正貢獻(xiàn)將愈大，有： 對(duì)于負(fù)的功效指標(biāo)來(lái)說(shuō)，其指標(biāo)數(shù)值愈大，則對(duì)該系統(tǒng)的負(fù)貢獻(xiàn)將愈大，有：

在上面的式子中，U（u_ij）表示該系統(tǒng)的測(cè)度指標(biāo)u_ij對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的有序性的功效函數(shù)，并用U（u_ij）的值的大小來(lái)反映和表征該系統(tǒng)的測(cè)度指標(biāo)數(shù)值相對(duì)于目標(biāo)數(shù)值的滿意程度，若取值為U（u_ij）=0，則表示為最不滿意，而若取值為U（u_ij）=1，則表示為最滿意，因此，總有0≤U（u_ij）≤1。

基于上述的城市化與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化耦合大系統(tǒng)的測(cè)度指標(biāo)對(duì)該系統(tǒng)的有序性的功效函數(shù)的計(jì)算公式，我們可以更進(jìn)一步地通過(guò)采用數(shù)學(xué)集成的方法（比如加權(quán)算術(shù)平均的方法）來(lái)分別計(jì)算而獲得城市化子系統(tǒng)、產(chǎn)業(yè)生態(tài)化子系統(tǒng)以及整個(gè)城市化與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化耦合大系統(tǒng)內(nèi)部的各個(gè)測(cè)度指標(biāo)對(duì)該系統(tǒng)的有序性的總功效函數(shù)，假若分別用X和Y以及K來(lái)表示，我們可以有：

在上式中，用來(lái)ω_1j表示城市化子系統(tǒng)中各個(gè)測(cè)度指標(biāo)u_1j的權(quán)重，用ω_2j來(lái)表示產(chǎn)業(yè)生態(tài)化子系統(tǒng)中各個(gè)測(cè)度指標(biāo)u_2j的權(quán)重；而用α和β來(lái)分別表示城市化子系統(tǒng)和產(chǎn)業(yè)生態(tài)化子系統(tǒng)的發(fā)展變化對(duì)整個(gè)城市化與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化耦合大系統(tǒng)發(fā)展變化的影響程度的權(quán)重。

（三）基于改進(jìn)的熵值法的測(cè)度指標(biāo)權(quán)重決策

測(cè)度指標(biāo)體系中所采用的指標(biāo)的權(quán)重一般意即該指標(biāo)在整個(gè)測(cè)度指標(biāo)體系中所占有的比重。本文采用改進(jìn)的熵值法來(lái)進(jìn)行權(quán)重決策。

1.熵值法（Entropy Method）賦權(quán)的基本原理

信息論的創(chuàng)始人、美國(guó)數(shù)學(xué)家克勞德·香農(nóng)（Claude Elwood Shannon，1916-2001）提出信息熵（Information Entropy）的概念：H（X）=-∑[p（x_i）lnp（x_i）]，其中的H（X）亦被命名為“平均信息量”，p（x_i）為x_i出現(xiàn)的概率，0≤p（x_i）≤1，且有∑p（x_i）=1。因此，我們有：H（X）≥0，其表征的是該系統(tǒng)中的隨機(jī)變量x_i的無(wú)約束的程度。信息熵H（X）愈大，說(shuō)明該系統(tǒng)的無(wú)序程度愈高，亦即愈混亂，故而該信息的效用值會(huì)愈??；反過(guò)來(lái)，若信息熵H（X）愈小，則說(shuō)明該系統(tǒng)的無(wú)序程度愈低，亦即愈有序，故而該信息的效用值會(huì)愈大。

由此，借用信息熵這個(gè)理論工具，我們可以依據(jù)各個(gè)測(cè)度指標(biāo)各個(gè)年度的指標(biāo)值的變異程度來(lái)對(duì)該測(cè)度指標(biāo)進(jìn)行賦權(quán)，從而為多指標(biāo)的綜合評(píng)價(jià)提供科學(xué)的依據(jù)。

2.原始數(shù)據(jù)指標(biāo)值的標(biāo)準(zhǔn)化

對(duì)于不同的測(cè)度指標(biāo)x_j（j=1，2，…，n），其原始數(shù)據(jù)值的量綱不完全相同，難以統(tǒng)一處理，由此，需要對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行量綱的統(tǒng)一化處理，亦即對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。

式中的n表示協(xié)調(diào)度的層次系數(shù)，一般取值為n=2；而對(duì)于K=αX+βY式中的α和β，我們認(rèn)為在整個(gè)城市化與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化耦合大系統(tǒng)中，城市化子系統(tǒng)X和產(chǎn)業(yè)生態(tài)化子系統(tǒng)Y擁有同樣的重要性，因而取值α=β=0.5。根據(jù)上述公式，我們可以知道：協(xié)調(diào)度0≤C_t≤1，其值愈大，表示城市化與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化耦合發(fā)展的協(xié)調(diào)性愈好，反之，則表示其協(xié)調(diào)性愈差。

三、城市化與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化耦合發(fā)展分類(lèi)體系及其判別標(biāo)準(zhǔn)

因?yàn)镃_t協(xié)調(diào)度的值愈大，表示城市化與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化耦合發(fā)展的協(xié)調(diào)性愈好，其值愈小，就表示其發(fā)展的協(xié)調(diào)性愈差。因此，依據(jù)協(xié)調(diào)度C_t值的大小，我們應(yīng)用均勻分布函數(shù)的方法，可對(duì)城市化與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化耦合發(fā)展的協(xié)調(diào)性劃分為7個(gè)不同的等級(jí)，如下表3所示：

依據(jù)協(xié)調(diào)度C_t值的大小，我們將城市化與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化耦合發(fā)展協(xié)調(diào)性7個(gè)不同的等級(jí)歸集為3個(gè)大類(lèi)。又因?yàn)槌鞘谢c產(chǎn)業(yè)生態(tài)化的協(xié)調(diào)發(fā)展不僅意味著整個(gè)城市化與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化耦合大系統(tǒng)的K值和協(xié)調(diào)度C_t值要比較大，而且要求城市化子系統(tǒng)的X與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化子系統(tǒng)的Y之間的差異程度比較小，因此，若X和Y之間的差異不大于0.1，則將二者視為同步的發(fā)展，而若X和Y之間的差異大于0.1，則將二者視為不同步的發(fā)展，由此城市化子系統(tǒng)的X與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化子系統(tǒng)的Y之間的對(duì)比關(guān)系可以分為3個(gè)基本類(lèi)型，因此，綜合起來(lái)，可以將城市化與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化耦合發(fā)展細(xì)化地分為21個(gè)基本類(lèi)型。如表4所示。

四、廣東省佛山市城市化與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化耦合發(fā)展的協(xié)調(diào)度研究

按照前文建立起來(lái)的城市化測(cè)度指標(biāo)體系和產(chǎn)業(yè)生態(tài)化測(cè)度指標(biāo)體系，收集廣東省佛山市的相關(guān)數(shù)據(jù)。借助SPSS 13.0 for Windows和Microsoft Office Excel 2003軟件，依照改進(jìn)的熵值法的操作流程，計(jì)算各個(gè)測(cè)度指標(biāo)的權(quán)重，按照協(xié)調(diào)度測(cè)度模型，分別統(tǒng)計(jì)出廣東省佛山市2002-2007年的城市化綜合指標(biāo)值及其產(chǎn)業(yè)生態(tài)化綜合指標(biāo)值以及城市化與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化耦合發(fā)展的協(xié)調(diào)度，并據(jù)此判斷廣東省佛山市城市化與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化耦合發(fā)展的類(lèi)型，結(jié)果如表5所示。

我們可以發(fā)現(xiàn)：

1.基于協(xié)調(diào)度發(fā)展變化的角度。總體上來(lái)說(shuō)，廣東省佛山市城市化與產(chǎn)業(yè)化耦合發(fā)展的協(xié)調(diào)度愈來(lái)愈高。若分階段來(lái)研究，我們發(fā)現(xiàn)，佛山市城市化與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化的發(fā)展大致可以劃分為3個(gè)小的階段：在2002-2003年的階段處于失調(diào)衰退類(lèi)型狀態(tài)，在2004-2005年的階段則過(guò)渡到勉強(qiáng)協(xié)調(diào)發(fā)展類(lèi)型的狀態(tài)，而到2006-2007年的階段則開(kāi)始進(jìn)入到協(xié)調(diào)發(fā)展類(lèi)型的狀態(tài)。

2.基于城市化與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化發(fā)展變化的角度?？傮w上來(lái)說(shuō)，廣東省佛山市城市化與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化的發(fā)展亦都呈現(xiàn)出上升的勢(shì)頭。尤其是其城市化的進(jìn)程，更呈現(xiàn)出強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭，每年都有大的推進(jìn)。但在產(chǎn)業(yè)生態(tài)化的進(jìn)程方面，則出現(xiàn)了一些周折。在2002-2007的6年時(shí)間里，佛山市的產(chǎn)業(yè)生態(tài)化程度提高0.39，而同期的城市化程度提高0.44，高于產(chǎn)業(yè)生態(tài)化程度13%，據(jù)此可見(jiàn)，在這期間，佛山市的城市化進(jìn)程快于其產(chǎn)業(yè)生態(tài)化進(jìn)程，但總體上來(lái)看，其城市化進(jìn)程與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化進(jìn)程基本上還是同步發(fā)展的。

研究廣東省佛山市經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的歷史，我們可以發(fā)現(xiàn)，上述的分析結(jié)果基本符合客觀現(xiàn)實(shí)。

2002年12月，廣東省佛山市的行政區(qū)劃調(diào)整申請(qǐng)獲得國(guó)務(wù)院的批準(zhǔn)。撤銷(xiāo)原來(lái)的佛山轄區(qū)的城區(qū)、石灣區(qū)以及縣級(jí)的南海市、順德市和三水市以及高明市，新設(shè)立佛山市的禪城區(qū)、南海區(qū)、順德區(qū)和三水區(qū)以及高明區(qū)五個(gè)區(qū)。這符合佛山市的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的客觀需求，也有利于科學(xué)地制定佛山市的城市發(fā)展規(guī)劃，加快佛山市的城市化進(jìn)程。同時(shí)，廣東省委、省政府也根據(jù)全省的形勢(shì)和佛山的狀態(tài)，規(guī)劃將佛山市建設(shè)成為廣東省除廣州市和深圳市之外的第三大城市，并且要率先基本地實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化?；诖?，佛山市的城市化進(jìn)程和發(fā)展走上了新的快車(chē)道。與此同時(shí)，佛山市也特別注意加強(qiáng)城市環(huán)境保護(hù)和改善城市生態(tài)環(huán)境。佛山市嚴(yán)格限制傳統(tǒng)的陶瓷、印染、電鍍等高污染產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，要求逐步地撤離佛山市中心城區(qū)以及人口密集區(qū)。同時(shí)，將園林綠化當(dāng)作城市化建設(shè)當(dāng)中重要的組成部分。佛山市在2001-2002年期間基本控制住工業(yè)污染，在2003-2006年期間有更進(jìn)一步的改善，空氣環(huán)境質(zhì)量功能區(qū)方面全部達(dá)標(biāo)，并進(jìn)而在2007年成功地通過(guò)當(dāng)時(shí)的國(guó)家環(huán)?？偩值摹皠?chuàng)建國(guó)家環(huán)境保護(hù)模范城市”的考核和驗(yàn)收。由此我們可知，佛山市城市化與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化的確是一直在不斷地進(jìn)步和發(fā)展的，與我們進(jìn)行的數(shù)據(jù)測(cè)度基本相符。

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