中國省域綜合協(xié)調(diào)發(fā)展水平時空特征研究

葉萬軍

(吉林工程技術(shù)師范學(xué)院,吉林 長春 130011)

一、引 言

社會綜合協(xié)調(diào)發(fā)展是指經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、環(huán)境等社會要素相互依存、良性發(fā)展的狀態(tài)和過程。[1]伴隨著我國“創(chuàng)新型”國家建設(shè)進(jìn)程的加快，科技在社會發(fā)展中必將起到更加重要的作用。面對“新時代”的新要求，在省域社會綜合協(xié)調(diào)發(fā)展的研究中，應(yīng)將科技納入到經(jīng)濟(jì)、能源、環(huán)境同一可持續(xù)發(fā)展的框架中進(jìn)行綜合考量，充分了解社會綜合發(fā)展水平，全面認(rèn)識經(jīng)濟(jì)、能源、環(huán)境和科技四元系統(tǒng)之間的作用機(jī)理?？萍肌⒔?jīng)濟(jì)、能源、環(huán)境等作為社會綜合發(fā)展水平的重要指標(biāo)和有機(jī)系統(tǒng)，彼此之間相互作用、交互耦合，既存在“發(fā)展”和“衰退”兩種類型，同時還存在“協(xié)調(diào)”和“失調(diào)”兩種關(guān)系，單獨研究任何一種類型均不足以反映社會綜合發(fā)展水平；況且發(fā)展未必協(xié)調(diào)，協(xié)調(diào)未必發(fā)展，沒有協(xié)調(diào)的發(fā)展是無法長久的，沒有發(fā)展的協(xié)調(diào)也只能使社會綜合發(fā)展水平裹足不前。而省域社會綜合發(fā)展追求的是“協(xié)調(diào)”和“發(fā)展”的同步性。所以，本文在已有研究的基礎(chǔ)上，將協(xié)調(diào)度和發(fā)展度聯(lián)合建立耦合協(xié)調(diào)發(fā)展模型(耦合協(xié)調(diào)發(fā)展既是對“協(xié)調(diào)”的推廣和應(yīng)用，又是對“發(fā)展”的演化)，以耦合協(xié)調(diào)度來評價省域四元系統(tǒng)綜合協(xié)調(diào)發(fā)展程度。

當(dāng)前，國內(nèi)外學(xué)者對我國省域社會綜合發(fā)展水平的研究主要有定性和定量兩種方式。定性研究側(cè)重于省域經(jīng)濟(jì)社會協(xié)調(diào)發(fā)展內(nèi)涵、表現(xiàn)、實現(xiàn)條件和發(fā)展對策等[2，3]。定量研究主要分為三個層次：一是研究環(huán)境約束下經(jīng)濟(jì)增長數(shù)量和質(zhì)量的可持續(xù)性。最具代表性的研究是環(huán)境庫茲涅茨曲線。國內(nèi)外學(xué)者利用各種數(shù)據(jù)考證環(huán)境與經(jīng)濟(jì)增長之間是否存在倒 “U”型關(guān)系。最新研究表明，現(xiàn)有研究由于忽略了經(jīng)濟(jì)增長與環(huán)境污染之間的互動反饋機(jī)制，從而導(dǎo)致研究結(jié)論可能存在一定的局限性。二是研究能源約束下經(jīng)濟(jì)增長的可持續(xù)性。根據(jù)研究方法大致分成兩類：一類研究注重純理論的規(guī)范分析方法，以主流經(jīng)濟(jì)增長模型如羅伯特·索洛的 Solow Growth Mode、The Theory of Endogenous Growth為基礎(chǔ)，將能源引入到主流經(jīng)濟(jì)增長模型的框架下，用規(guī)范經(jīng)濟(jì)學(xué)的分析方法探討能源約束與經(jīng)濟(jì)增長之間的發(fā)展關(guān)系問題。另一類研究注重實證分析，大多采用計量經(jīng)濟(jì)學(xué)的分析方法，以國家或地區(qū)事實數(shù)據(jù)為依據(jù)進(jìn)行實證研究，分析能源消費與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系。但由于樣本、國別及研究方法不同，導(dǎo)致研究結(jié)論不盡相同。如 Ghali[4]、Mozumder[5]、 楊冠瓊[6]、寧澤逵[7]等。三是研究經(jīng)濟(jì)、能源、環(huán)境三個系統(tǒng)的可持續(xù)性。隨著一系列新發(fā)展理念的提出和完善，以及能源消耗、環(huán)境污染和經(jīng)濟(jì)增長三者之間矛盾的日益凸顯，學(xué)者們發(fā)現(xiàn)，應(yīng)將能源—經(jīng)濟(jì)、能源—環(huán)境、經(jīng)濟(jì)—環(huán)境二元關(guān)系的研究擴(kuò)大到三元關(guān)系的研究，以更好地研究經(jīng)濟(jì)增長的長期可持續(xù)性問題，更好地反映省域綜合發(fā)展水平。國內(nèi)外學(xué)者將能源、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)納入到同一可持續(xù)發(fā)展框架下，通過構(gòu)建指標(biāo)體系，從不同角度應(yīng)用多種方法對其協(xié)調(diào)或發(fā)展水平進(jìn)行了大量的分析評測。

雖然國內(nèi)外學(xué)者針對能源、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境系統(tǒng)協(xié)調(diào)或發(fā)展問題的相關(guān)研究已取得大量的成果，但仍然存在進(jìn)一步改進(jìn)的空間：以往文獻(xiàn)并沒有考慮到科技系統(tǒng)在省域社會綜合發(fā)展中的重要作用[8-21]。此外，眾多文獻(xiàn)只是單一地考慮了各系統(tǒng)的協(xié)調(diào)關(guān)系(協(xié)調(diào)過程)，或者單一地考慮了各系統(tǒng)的發(fā)展關(guān)系(發(fā)展過程)，但協(xié)調(diào)過程和發(fā)展過程是系統(tǒng)發(fā)展的不同過程，反映的內(nèi)容也不盡相同。以各子系統(tǒng)間的發(fā)展過程為例，發(fā)展度模型能夠反映出各子系統(tǒng)橫向轉(zhuǎn)變過程(各子系統(tǒng)發(fā)展程度的橫向差異)和縱向轉(zhuǎn)變過程(各子系統(tǒng)從無到有的變化差異)，但是卻不能反映出各子系統(tǒng)間彼此的“和諧”程度，可能出現(xiàn)子系統(tǒng)評價值都較低、但發(fā)展度較高的現(xiàn)象。沒有協(xié)調(diào)的發(fā)展是不能長久的，沒有發(fā)展的協(xié)調(diào)是沒有前途的，因此應(yīng)將發(fā)展度和協(xié)調(diào)度評價模型聯(lián)合，建立耦合協(xié)調(diào)發(fā)展模型研究省域社會綜合發(fā)展水平。與此同時，省域之間由于發(fā)展水平、資源稟賦、地理位置等原因?qū)е陆?jīng)濟(jì)發(fā)展水平差距懸殊，能源利用效率也大相徑庭，環(huán)境治理程度更是千差萬別，而現(xiàn)有研究止步于測量結(jié)果的分析，忽略了省域間的空間交互效應(yīng)。

本文試圖從地理學(xué)的視角，應(yīng)用空間經(jīng)濟(jì)學(xué)的分析方法，利用中國29個省市(不含新疆和西藏)的數(shù)據(jù)資料，構(gòu)建指標(biāo)體系，建立發(fā)展度、協(xié)調(diào)度和耦合協(xié)調(diào)發(fā)展度模型，探討省域綜合協(xié)調(diào)發(fā)展水平，借助空間相關(guān)特性分析工具和非參數(shù)核密度模型深層次揭示我國省域科技、經(jīng)濟(jì)、能源、環(huán)境系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展度的地理空間布局與動態(tài)演進(jìn)機(jī)制，建立評判法則識別問題區(qū)域，以期增進(jìn)對當(dāng)前我國省域四元系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展格局、機(jī)理與問題的認(rèn)識。

二、評價指標(biāo)體系和數(shù)據(jù)處理

(一)評價指標(biāo)體系

中國省域綜合協(xié)調(diào)水平評測建立在科技、經(jīng)濟(jì)、能源、環(huán)境四元系統(tǒng)發(fā)展度水平評測和四元系統(tǒng)協(xié)調(diào)度水平評測的基礎(chǔ)上。四元系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)水平是四元系統(tǒng)綜合作用的結(jié)果，因此針對省域綜合協(xié)調(diào)水平的評價指標(biāo)必須涵蓋科技、經(jīng)濟(jì)、能源和環(huán)境四個子系統(tǒng)。本文采用四個層級的評價體系來評價中國省域綜合協(xié)調(diào)發(fā)展水平：一級指標(biāo)為耦合協(xié)調(diào)發(fā)展度；2個二級指標(biāo)分別為發(fā)展度和協(xié)調(diào)度；4個三級指標(biāo)分別為經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)、能源子系統(tǒng)、環(huán)境子系統(tǒng)和科技子系統(tǒng)；8個四級指標(biāo)分別為勞動者報酬(正向)、居民消費(逆向)、能源生產(chǎn)總量(正向)、能源消費總量(逆向)、環(huán)保投資(正向)、治理“三廢”費用(逆向)、技術(shù)市場成交額(正向)、科技支出費用(逆向)。指標(biāo)的選取充分考慮了投入(生產(chǎn))和產(chǎn)出(消費)的關(guān)系，而且不是用單一指標(biāo)代替整個子系統(tǒng)。需要說明的是，能源生產(chǎn)和消費總量包含了煤、油和天然氣三種能源，本文根據(jù)發(fā)熱量指標(biāo)統(tǒng)一折算成“標(biāo)準(zhǔn)煤”治理；“三廢”費用指標(biāo)包含了治理污水、廢氣中二氧化硫和固體廢物的費用，該費用標(biāo)準(zhǔn)借鑒了國家的《排污費征收標(biāo)準(zhǔn)管理辦法》相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，通過加權(quán)求和得到總費用。指標(biāo)數(shù)據(jù)均來自《中國統(tǒng)計年鑒》、《中國能源統(tǒng)計年鑒》和《中國科技統(tǒng)計年鑒》。

(二)模型和數(shù)據(jù)處理

1.正向和逆向指標(biāo)的歸一化標(biāo)準(zhǔn)化。由于本文涉及到正向指標(biāo)(代表向上或向前發(fā)展、增長的指標(biāo)，指標(biāo)值越大越好，反之越小越不好)和逆向指標(biāo)(指數(shù)值越小越好的指標(biāo)，如能源消費總量等)，同時各個四級指標(biāo)的量綱也不相同，本文選擇采用極差化方法對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化及歸一化處理。[12,16]

其中xmax,xmin分別代表最大值和最小值，x為樣本的具體指標(biāo)， x′為標(biāo)準(zhǔn)化后的指標(biāo)。

2.協(xié)調(diào)度模型的確定。設(shè)X、Y、Z和T分別代表經(jīng)濟(jì)、能源、環(huán)境和科技四個子系統(tǒng)的三級指標(biāo)。本文仿效三元系統(tǒng)協(xié)調(diào)度模型[16]，經(jīng)數(shù)學(xué)推導(dǎo)，建立如下四元系統(tǒng)協(xié)調(diào)度模型：

其中0< C′≤1，該數(shù)值越大，代表協(xié)調(diào)度水平越高。

3.發(fā)展度模型的確定。仿效三元系統(tǒng)的發(fā)展度模型[16]，四元系統(tǒng)發(fā)展度模型可以表示為：

G(X,Y,Z,T)=αX+βY+γZ+λT

其中α，β，γ，λ為待定系數(shù)，假定科技子系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)、能源子系統(tǒng)、環(huán)境子系統(tǒng)對四元系統(tǒng)整體發(fā)展具有相同作用，即：

α=β=γ=λ=1/4

4.耦合協(xié)調(diào)發(fā)展度模型的確定。協(xié)調(diào)和發(fā)展不能顧此失彼，要齊頭并進(jìn)。為此，引入科技—經(jīng)濟(jì)—能源—環(huán)境耦合協(xié)調(diào)發(fā)展度系數(shù)D，結(jié)合四元系統(tǒng)協(xié)調(diào)度模型和四元系統(tǒng)發(fā)展度模型，仿效三元系統(tǒng)[16]，四元系統(tǒng)協(xié)調(diào)耦合度系數(shù)D表示為：

5.空間特性分析。為了研究發(fā)展度、協(xié)調(diào)度和耦合度的空間分布特性，本文引入了全局空間自相關(guān)分析方法，全局空間自相關(guān)常用Moran′s I 指標(biāo)來衡量，可以用下式表示：

6．動態(tài)演化規(guī)律。為了研究我國經(jīng)濟(jì)—能源—環(huán)境—科技系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展關(guān)系的演化規(guī)律，其是趨于改善還是趨于惡化，區(qū)域之間差異是在縮小還是在擴(kuò)大，本文引入非參數(shù)核密度函數(shù)模型對系統(tǒng)協(xié)調(diào)水平空間差異的演進(jìn)軌跡和特征進(jìn)行深入分析。該方法不需要預(yù)先確定變量間的函數(shù)關(guān)系，從而避免了其他方法的主觀性。[17]

設(shè)x為一個隨機(jī)變量，其密度函數(shù)f(x)未知，設(shè)x1,x2,…,xn為x的樣本值，可從經(jīng)驗分布函數(shù)Fn(x)導(dǎo)出核密度分布函數(shù)fn(x) 。

其中，n為樣本數(shù)目，I(x)為指針函數(shù)，當(dāng)x為真時，I(x)=1；當(dāng)x為假時，I(x)=0。

本文取核函數(shù)為均勻核，核密度估計可以表示為:

其中，K為核函數(shù),h為帶寬，代表的是平滑程度。

三、結(jié)果與討論

表1給出了2007～2015年各個省市經(jīng)濟(jì)—能源—環(huán)境—科技四元系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展度評價結(jié)果(限于篇幅，只給出9年平均值)。從表1可以看出，我國大陸29個省市(鑒于數(shù)據(jù)缺失，不含新疆和西藏)協(xié)調(diào)度類型可以分成四種。第一種：中級協(xié)調(diào)發(fā)展類型，包含廣東、北京、上海、江蘇和浙江5個省市；第二種：初級協(xié)調(diào)發(fā)展類型，包含山東和天津2個省市；第三種：勉強(qiáng)協(xié)調(diào)類型，包含福建、湖北、黑龍江、湖南、陜西、安徽、河南、四川、遼寧、內(nèi)蒙古、吉林、廣西、河北、山西、江西、重慶、云南17個省市；第四：瀕臨失調(diào)衰退類型，包含甘肅、貴州、寧夏、海南和青海5省市。

表1 2007～2015年各省市耦合協(xié)調(diào)發(fā)展度、排名和類型

圖1給出了基于Kernel密度函數(shù)得到的29個省市協(xié)調(diào)發(fā)展耦合度演變趨勢?？梢钥闯?，2007年曲線存在明顯的“雙峰”，表明2007年29個省市耦合度指標(biāo)存在一定的“兩極分化”現(xiàn)象，多數(shù)省市處于低耦合度水平。2011年低耦合度區(qū)域的峰型發(fā)生變化，左側(cè)肩部隱約出現(xiàn)了一個更低值的小峰，主峰向右明顯移動，表明低耦合區(qū)省份發(fā)生分化，多數(shù)省份開始向高耦合區(qū)省份靠攏。2015年高耦合區(qū)域的峰逐漸消失，曲線基本呈現(xiàn)了右側(cè)略有“凸起”的單峰，表明29個省市耦合度水平趨于平均，地區(qū)差異減小。

由于耦合度是協(xié)調(diào)度和發(fā)展度兩個二級指標(biāo)相互耦合作用的結(jié)果，直接受限于協(xié)調(diào)度和發(fā)展度兩個指標(biāo)。圖2和圖3分別給出了基于Kernel密度函數(shù)計算得到的協(xié)調(diào)度和發(fā)展度演變規(guī)律。從圖2可以看出，曲線存在明顯的“雙峰”，表明29個省市協(xié)調(diào)度指標(biāo)也存在“兩極分化”，但是與圖1中耦合度指標(biāo)趨勢有一點重要的區(qū)別——高值區(qū)峰強(qiáng)明顯占優(yōu)，表明多數(shù)省市協(xié)調(diào)度發(fā)展水平較好，而少數(shù)省市協(xié)調(diào)度水平較低；由于“雙峰”的半縫寬較寬，表明高協(xié)調(diào)省份和低協(xié)調(diào)省份內(nèi)部也存在一定差距。2011年相比2007年高值峰的強(qiáng)度明顯增強(qiáng)，半縫寬減少，表明高協(xié)調(diào)度省份數(shù)量有所增加，內(nèi)部差異也在減?。欢椭捣宓姆逦幌蛴野l(fā)生明顯移動，表明低協(xié)調(diào)度省份整體水平得到大幅度提升。2015年高值峰的半縫寬有增大趨勢，表明高協(xié)調(diào)度省份內(nèi)部差距加大，低值峰也演變成更加“尖銳”的“高斯峰”，表明低協(xié)調(diào)度省份內(nèi)部差距減小。通過比較圖1和圖2還可以看出，我國29個省市協(xié)調(diào)度水平較高，而耦合度水平較低，表明協(xié)調(diào)度不是構(gòu)成我國省域經(jīng)濟(jì)—能源—環(huán)境—科技系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展的“短板”。

圖3 發(fā)展度演變規(guī)律 圖4 發(fā)展度、協(xié)調(diào)度和耦合度全局空間自相關(guān)特性

通過比較圖3發(fā)展度演變規(guī)律和圖1耦合度演變趨勢可以看出，曲線規(guī)律趨勢相似，主要不同在于2011年的發(fā)展度曲線線形相對簡單，低值峰左側(cè)并未出現(xiàn)更低的小峰，同時峰位未發(fā)生明顯的移動。此外，通過比較圖1和圖3峰值位置可以發(fā)現(xiàn)，發(fā)展度整體水平明顯比耦合度偏低。因此，目前我國29個省市經(jīng)濟(jì)—能源—環(huán)境—科技四元系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展水平不高的主要原因是“發(fā)展度”短板效應(yīng)造成的。

圖4 給出了29個省市發(fā)展度、協(xié)調(diào)度和耦合度全局空間自相關(guān)指標(biāo)變化規(guī)律。三個指標(biāo)數(shù)值均為正值，表明在空間上存在一定的“聚集”特性，也就是水平高的省市其周邊省市的水平也較高(例如東部地區(qū)相關(guān)省份)，水平低的省市其周邊省市的水平也較低(例如西北相鄰省市)。從圖4還可以明顯看出，耦合度空間相關(guān)特性和發(fā)展度空間相關(guān)特性數(shù)值和變化趨勢都極其相似，而與協(xié)調(diào)度空間特性差異較大，表明我國大陸29個省市經(jīng)濟(jì)—能源—環(huán)境—科技四元系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展耦合度的空間分布特征主要由四元系統(tǒng)發(fā)展度空間相關(guān)特性所決定。

四、結(jié)論與對策建議

綜上，我國大陸29個省市經(jīng)濟(jì)—能源—環(huán)境—科技四元系統(tǒng)協(xié)調(diào)度較好，但是發(fā)展度普遍較低，導(dǎo)致協(xié)調(diào)和發(fā)展的耦合度不高，尤其是西部一些省市已經(jīng)處于“瀕臨失調(diào)衰退”的類型。從發(fā)展度、協(xié)調(diào)度和耦合度演變規(guī)律可以看出，三個指標(biāo)均存在一定的兩極分化，但是總體而言，低水平省市有大幅度提升，使得省際差異總體呈現(xiàn)縮小態(tài)勢;三個指標(biāo)在地理空間上存在一定的“聚集”特性，這種“聚集”特性隨時間呈現(xiàn)“震蕩”，還沒有出現(xiàn)減弱征兆。針對以上問題，本文提出我國經(jīng)濟(jì)—能源—環(huán)境—科技四元系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展對策建議：

第一，我國絕大多數(shù)省市，尤其是西部省市，當(dāng)前首先要致力于謀發(fā)展。早在2000年前后，黨中央部署實施了西部大開發(fā)戰(zhàn)略，經(jīng)過近20年的努力，西部地區(qū)的發(fā)展取得了輝煌的成就，GDP等指標(biāo)增速明顯高于全國平均水平；2008年，其增幅就已經(jīng)超過了東部地區(qū)。但是，由于西部省市發(fā)展基礎(chǔ)薄弱，整個經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展水平要趕上進(jìn)而超越東部地區(qū)還需經(jīng)過艱苦的努力，這些省市目前的首要任務(wù)還是要謀經(jīng)濟(jì)發(fā)展。由于這些省市絕大多數(shù)位于“一帶一路”沿線，因此應(yīng)最大限度地融入“一帶一路”建設(shè)，抓住機(jī)遇，利用國家“一帶一路”優(yōu)惠政策著力提升經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)指標(biāo)。

第二，對于發(fā)展度處于“初級協(xié)調(diào)發(fā)展”和“勉強(qiáng)協(xié)調(diào)發(fā)展”的省市，應(yīng)把“謀發(fā)展”的著眼點放在“能源”和“科技”方面。要使“能源”和“科技”系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展，最有效的方法是利用科技的正面驅(qū)動作用，不斷提高清潔能源發(fā)展比重，同時不斷提升煤炭等化石能源的利用效率。由于科技是一把“雙刃劍”，一旦出現(xiàn)偏差，就會對能源和環(huán)境等造成嚴(yán)重破壞，所以必須把握好“度”，發(fā)揮科技在人類社會發(fā)展中的積極作用。

第三，目前我國各個省市之間還存在一定的差距，這是發(fā)展過程中不可避免的。我國政府一直十分重視區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展問題，先后制定了沿海港口城市開放開發(fā)戰(zhàn)略、西部大開發(fā)戰(zhàn)略、東北老工業(yè)基地振興戰(zhàn)略和中部崛起戰(zhàn)略，包括正在推進(jìn)的“一帶一路”國際合作，對于促進(jìn)區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展、縮小地區(qū)差異發(fā)揮了重要的作用。我們相信，經(jīng)過不懈的努力，我國地區(qū)之間的差距必定會不斷縮小。鑒于各個省市之間社會發(fā)展空間上存在“聚集”特性，筆者認(rèn)為，可以利用這種“高高聚集”地區(qū)的示范作用，不斷向“低低聚集”地區(qū)輻射，從而達(dá)到既消除空間“聚集”特性又縮小省市差距的目的。