環(huán)渤海地區(qū)城市發(fā)展效率空間格局分析

曹錫頂，孟 雪，韓增林,b

(遼寧師范大學(xué)a.地理科學(xué)學(xué)院；b.海洋經(jīng)濟(jì)與可持續(xù)發(fā)展研究中心，遼寧 大連 116029)

城市是人類(lèi)依托物質(zhì)資源進(jìn)行生產(chǎn)生活的集聚空間。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入新常態(tài)，城鎮(zhèn)化也進(jìn)入了城鎮(zhèn)化加速階段和城市病發(fā)作階段的疊加期，城市的用水資源、用地資源、能源資源供給不足[1-3]，生態(tài)環(huán)境問(wèn)題突出。我國(guó)“十三五”規(guī)劃提出,“實(shí)施能源和水資源消耗、建設(shè)用地等總量和強(qiáng)度雙控行動(dòng)”。粗放式的城市發(fā)展模式應(yīng)從根本上改變，科學(xué)合理地配置城市資源，提高城市資源利用效率勢(shì)在必行。環(huán)渤海地區(qū)工業(yè)密集，以重化工業(yè)為主，能源消耗量大[4]、人口集聚度高[5]、水資源短缺[6]，加之近年工業(yè)化和城鎮(zhèn)化加速發(fā)展，資源短缺問(wèn)題，環(huán)境污染問(wèn)題有增無(wú)減。因此，解決城市資源矛盾，合理測(cè)度城市發(fā)展效率，是落實(shí)《京津冀協(xié)同發(fā)展規(guī)劃綱要》和加強(qiáng)環(huán)渤海地區(qū)經(jīng)濟(jì)協(xié)作，促進(jìn)區(qū)域協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者多采用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析(DEA)，從不同空間尺度[7-12]、城市的土地利用[13-15]、城市的產(chǎn)業(yè)發(fā)展[16]等方面進(jìn)行了城市效率的測(cè)度，但對(duì)城市效率空間演化分析研究較少。傳統(tǒng)DEA模型方法通常屬于徑向、角度的，在評(píng)價(jià)效率的過(guò)程中無(wú)法對(duì)非期望產(chǎn)出進(jìn)行有效處理，沒(méi)有嚴(yán)格考慮投入產(chǎn)出的松弛性問(wèn)題。Tone提出的SBM模型基于松弛變量的非徑向、非角度，可以很好解決處理非期望產(chǎn)出的問(wèn)題[17]，并得到較好應(yīng)用，如能源生態(tài)效率[18]、水資源利用效率[19]、農(nóng)業(yè)生態(tài)效率[20,21]、科技資源配置效率[22]、環(huán)境效率[23,24]、土地利用效率[13]、海洋經(jīng)濟(jì)效率[25]、公路運(yùn)輸效率[26]等。標(biāo)準(zhǔn)差橢圓與以往地理空間方法研究不同，它更加側(cè)重于揭示地理要素空間分布的全局特征，并在不同尺度的區(qū)位格局[27-29]、碳排放[30]、航空貨運(yùn)[31]、海洋經(jīng)濟(jì)效率[32]等方面得到較好應(yīng)用。在概念界定方面，狄乾斌等將城市發(fā)展效率概念界定為：一定的生產(chǎn)技術(shù)條件下，開(kāi)發(fā)利用城市資源從事生產(chǎn)性活動(dòng)過(guò)程中，投入要素創(chuàng)造的產(chǎn)出(包括期望產(chǎn)出和非期望產(chǎn)出)價(jià)值量與總投入價(jià)值量的比值，反映了城市投入要素資源的有效配置和利用效率[33]?；谝陨涎芯砍晒疚牟捎没诜瞧谕a(chǎn)出的SBM模型測(cè)度環(huán)渤海地區(qū)44個(gè)城市的城市發(fā)展效率，并采用標(biāo)準(zhǔn)差橢圓方法以空間可視化的方式刻畫(huà)環(huán)渤海地區(qū)城市發(fā)展效率時(shí)空格局特征。

1 區(qū)域概況與研究方法

1.1 區(qū)域概況

環(huán)渤海地區(qū)是我國(guó)華北、東北、西北三大區(qū)域結(jié)合部，環(huán)抱著渤海灣和黃海部分海岸，擁有40個(gè)港口，是我國(guó)交通網(wǎng)絡(luò)最為密集的區(qū)域之一，也是最大的工業(yè)密集區(qū)，現(xiàn)已成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的第三大增長(zhǎng)極，先后設(shè)立天津?yàn)I海新區(qū)、遼寧沿海經(jīng)濟(jì)帶、山東半島藍(lán)色新區(qū)、西海岸新區(qū)和遼寧金普新區(qū)。盡管環(huán)渤海地區(qū)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)快速，但是這種快速增長(zhǎng)是依賴于資源消耗和環(huán)境污染而實(shí)現(xiàn)的，粗放式經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)趨同、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)重復(fù)、生態(tài)環(huán)境惡化和城鄉(xiāng)體系發(fā)展失衡等問(wèn)題突出，嚴(yán)重制約了環(huán)渤海地區(qū)城市經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。

1.2 非期望產(chǎn)出的SBM模型

DEA是一種多輸入多輸出的分析方法，即要素投入與產(chǎn)出之間的相對(duì)效率評(píng)價(jià)的系統(tǒng)分析方法[34]。傳統(tǒng)的DEA模型多基于投入或產(chǎn)出角度徑向計(jì)算，對(duì)投入或產(chǎn)出的松弛性問(wèn)題考慮不充分，容易高估評(píng)價(jià)單元的生產(chǎn)率[21]。Tone提出將松弛變量引入目標(biāo)函數(shù)中的基于松弛測(cè)度的DEA模型，其非徑向、非角度的特性避免了徑向和角度帶來(lái)的偏差，并提出了解決當(dāng)存在非期望產(chǎn)出時(shí)的SBM模型[17]。非期望產(chǎn)出時(shí)的SBM模型具體公式本文與相關(guān)文獻(xiàn)相同[24]。

1.3 標(biāo)準(zhǔn)差橢圓

標(biāo)準(zhǔn)差橢圓(SDE)最早由Lefever提出[35]，從重心角度，橢圓的展布范圍、密集度、趨勢(shì)方向和形狀上能夠精確測(cè)量經(jīng)濟(jì)要素空間差異與分析經(jīng)濟(jì)要素空間分布[35-37]。本文采用標(biāo)準(zhǔn)差橢圓基于環(huán)渤海地區(qū)44個(gè)城市的空間區(qū)位，用該城市對(duì)應(yīng)的城市發(fā)展效率值表示相應(yīng)的權(quán)重，表現(xiàn)各經(jīng)濟(jì)要素的空間分布狀況。計(jì)算公式如下[38]：

(1)

方位角：

(2)

(3)

(4)

1.4 指標(biāo)選取與數(shù)據(jù)來(lái)源

依據(jù)DEA模型投入產(chǎn)出效率指標(biāo)宜少原則[39](一般要求指標(biāo)數(shù)量(投入指標(biāo)+產(chǎn)出指標(biāo))≤1/3個(gè)評(píng)價(jià)單元個(gè)數(shù))，本文在狄乾斌等[40]研究基礎(chǔ)上，構(gòu)建了城市發(fā)展效率投入產(chǎn)出指標(biāo)體系(表1)。環(huán)渤海地區(qū)是重要的能源基地，在能源要素投入選取能源消費(fèi)總量(萬(wàn)t/ace)為代表指標(biāo)。需要說(shuō)明的是，城市經(jīng)濟(jì)的投資對(duì)產(chǎn)出的影響不僅基于當(dāng)期投資，還基于以往投資所形成的資本存量，因此采用資本存量衡量資本要素的投入。資本存量的計(jì)算采用永續(xù)盤(pán)存法進(jìn)行估算。關(guān)于以價(jià)格為單位的原始數(shù)據(jù)，為消除價(jià)格因素的影響需進(jìn)行數(shù)值平減，但由于缺少具體城市經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)的平減指數(shù)，通常使用各省市的GDP平減指數(shù)進(jìn)行數(shù)值平減。選取2005—2016年環(huán)渤海地區(qū)44個(gè)城市作為城市發(fā)展效率評(píng)價(jià)單元，樣本數(shù)據(jù)來(lái)源2006—2017年《中國(guó)城市統(tǒng)計(jì)年鑒》和《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》、2005—2016年《中國(guó)城市建設(shè)統(tǒng)計(jì)年鑒》、各地區(qū)城市歷年統(tǒng)計(jì)年鑒和環(huán)境質(zhì)量公報(bào)等。

表1 城市發(fā)展效率投入產(chǎn)出指標(biāo)體系[40]

注：城市廢水包括工業(yè)廢水和城市生活污水；城市生活非期望產(chǎn)出包括生活污水和城市生活垃圾清運(yùn)量。

2 城市發(fā)展效率測(cè)算與空間演化分析

2.1 城市發(fā)展效率結(jié)果分析

基于前人研究結(jié)果[41]，本文將城市發(fā)展效率等級(jí)劃分為：效率最高(p=1)、效率良好(0.8≤p≤1)、效率中等(0.6≤p≤0.8)和效率無(wú)效(p≤0.6)4個(gè)等級(jí)進(jìn)行分析(圖1)。由圖1可知，環(huán)渤海地區(qū)44個(gè)地級(jí)市城市發(fā)展效率整體水平較高且波動(dòng)幅度大，呈波動(dòng)上升態(tài)勢(shì)。2005—2007年城市發(fā)展效率值逐漸上升，這是由于2001年申奧成功，對(duì)北京及周邊地區(qū)的重化工業(yè)及污染產(chǎn)業(yè)進(jìn)行環(huán)境整改，在2005年研究初期的城市發(fā)展效率水平就已經(jīng)達(dá)到0.734(效率中等)；2009年下降到最低值0.726(效率中等)，這是由于金融危機(jī)造成的經(jīng)濟(jì)波動(dòng)，環(huán)渤海地區(qū)較為密集的進(jìn)出口企業(yè)受到國(guó)際市場(chǎng)的沖擊影響較明顯；2010—2013年再次逐漸上升，一方面“拉動(dòng)內(nèi)需”等宏觀手段激發(fā)經(jīng)濟(jì)活力，另一方面金融危機(jī)促使抵抗金融風(fēng)暴能力較弱的傳統(tǒng)型、低技術(shù)、高耗能企業(yè)倒閉，緩解了污染排放問(wèn)題，使非期望產(chǎn)出減少；2014年和2015年呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，這是由于近年“散亂污”企業(yè)違法復(fù)產(chǎn)，最明顯的污染現(xiàn)象是霧霾天氣現(xiàn)象嚴(yán)重；2016年發(fā)展態(tài)勢(shì)有上升趨勢(shì)。由圖2可知，環(huán)渤海44個(gè)城市中，平均值效率最高的城市有4個(gè)，占總數(shù)的9.09%，平均值效率良好的城市有13個(gè)，占總數(shù)的29.55%，平均值效率中等的城市有23個(gè)，占總數(shù)的52.27%，平均值效率無(wú)效的城市有4個(gè)，占總數(shù)的9.09%，其中城市發(fā)展效率值較低的城市主要分布于河北省與山東省的交界處。綜上所述，環(huán)渤海地區(qū)效率中等城市占比最高，效率最高城市占比最低，整體上未達(dá)到理想狀態(tài)，提升潛力較大，應(yīng)關(guān)注效率無(wú)效城市的發(fā)展，加強(qiáng)河北省和山東省的省際合作。

圖1 環(huán)渤海地區(qū)城市發(fā)展效率值變化趨勢(shì)

圖2 環(huán)渤海地區(qū)城市發(fā)展效率空間格局特征

2.2 城市發(fā)展效率空間演化分析

2005—2016年環(huán)渤海地區(qū)城市發(fā)展效率空間分布格局見(jiàn)圖3。

圖3 環(huán)渤海城市發(fā)展效率空間分異格局

02005—2016年環(huán)渤海地區(qū)城市發(fā)展效率空間分布總體呈現(xiàn)南(偏西)—北(偏東)的空間格局。分布在標(biāo)準(zhǔn)差橢圓內(nèi)部的城市是發(fā)展效率主體，可看出沿海城市在環(huán)渤海地區(qū)城市發(fā)展效率中占主體地位。綜合來(lái)看，環(huán)渤海城市發(fā)展效率空間格局演化特征明顯，主要向南偏西移動(dòng)，空間分布呈現(xiàn)擴(kuò)大的趨勢(shì)。本文從重心變化、橢圓范圍、分布形狀、分布方向4個(gè)方面進(jìn)行城市發(fā)展效率空間變化差異分析。

2005—2016年環(huán)渤海地區(qū)城市發(fā)展效率重心空間位移分布見(jiàn)圖4。城市發(fā)展效率的重心集中分布在渤海上，各時(shí)期的重心在118.54°—119.09°E、36.48°—38.53°N之間變動(dòng)，重心集中分布在渤海的西南部，近兩年逐漸靠近河北省東部地區(qū)。

圖4 2005—2016年環(huán)渤海地區(qū)城市發(fā)展效率重心空間位移

環(huán)渤海地區(qū)城市發(fā)展效率空間分布范圍在2005—2007年呈現(xiàn)擴(kuò)大的趨勢(shì)，2008—2014年波動(dòng)中呈現(xiàn)縮小的趨勢(shì)，2015—2016年又呈現(xiàn)擴(kuò)大的趨勢(shì)，2005—2016年的整體波動(dòng)范圍在300065.03—313107.06km2。結(jié)果表明，2005—2007年標(biāo)準(zhǔn)差橢圓外部城市對(duì)環(huán)渤海地區(qū)城市發(fā)展效率的拉動(dòng)作用大于標(biāo)準(zhǔn)差橢圓內(nèi)部城市，2008—2014年標(biāo)準(zhǔn)差橢圓內(nèi)部城市對(duì)環(huán)渤海地區(qū)城市發(fā)展效率的拉動(dòng)作用大于標(biāo)準(zhǔn)差橢圓外部城市，2015—2016年標(biāo)準(zhǔn)差橢圓外部城市的拉動(dòng)作用顯著。

2005—2016年環(huán)渤海地區(qū)城市發(fā)展效率標(biāo)準(zhǔn)差橢圓形狀變化呈現(xiàn)短軸和長(zhǎng)軸波動(dòng)增長(zhǎng)(圖5)。其中，短軸的標(biāo)準(zhǔn)差與長(zhǎng)軸的標(biāo)準(zhǔn)差比值變化較小，橢圓的空間分布形狀變化較小。從2005—2016年環(huán)渤海地區(qū)城市發(fā)展效率標(biāo)準(zhǔn)差橢圓分布方向來(lái)看(圖6)，標(biāo)準(zhǔn)差橢圓的方位角呈波動(dòng)上升的趨勢(shì)。其中，2005—2012年波動(dòng)下降，方位角由2005年的35.78°縮小到2012年的33.77°，表明整體呈東北—西南格局；2013—2016年緩慢上升，方位角由2013年的33.9°擴(kuò)大到2016年的34.53°。

圖5 2005—2016年環(huán)渤海地區(qū)城市發(fā)展效率標(biāo)準(zhǔn)差橢圓長(zhǎng)短軸變化

圖6 2005—2016年環(huán)渤海地區(qū)城市發(fā)展效率空間分布方位角變化

綜上所述，2005—2008年城市發(fā)展效率重心主要由唐山市、天津市向河北省東南部偏移，主要原因可能是2006年河北省提出“沿海經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展強(qiáng)省”戰(zhàn)略，并于2007年建立渤海新區(qū)新型工業(yè)化基地，發(fā)展海洋潛力，帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)跨越式發(fā)展。結(jié)合圖3可知，2008年后受金融危機(jī)的影響，各省市都采取了多項(xiàng)措施以保持經(jīng)濟(jì)平穩(wěn)增長(zhǎng)，其中遼東半島形成港陸聯(lián)動(dòng)的發(fā)展格局，以大連和沈陽(yáng)為發(fā)展核心，拉動(dòng)環(huán)渤海地區(qū)的城市發(fā)展效率在2009年向東北方向偏移。2010—2015年城市發(fā)展效率重心不斷向山東半島移動(dòng)，主要原因可能是山東抓住“海洋強(qiáng)國(guó)”重要機(jī)遇，統(tǒng)籌發(fā)展，將山東半島藍(lán)色經(jīng)濟(jì)區(qū)、黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)、膠東半島高端產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)和魯南臨港產(chǎn)業(yè)帶有機(jī)結(jié)合，由沿海帶動(dòng)內(nèi)陸深化改革。國(guó)家戰(zhàn)略的扶持和地方政府的積極發(fā)展，不斷帶動(dòng)城市發(fā)展效率的提高，提高環(huán)渤海整體發(fā)展水平。2016年城市發(fā)展重心貼近河北東部地區(qū)，主要原因可能是京津冀協(xié)同發(fā)展戰(zhàn)略實(shí)施的拉動(dòng)作用。隨著國(guó)家戰(zhàn)略的扶持和地方政府的積極響應(yīng)，有利于提高環(huán)渤海地區(qū)的城市發(fā)展效率和城市整體發(fā)展水平。

3結(jié)論

環(huán)渤海地區(qū)城市發(fā)展效率整體水平較高且波動(dòng)幅度大，效率中等城市占比最高，效率最高城市占比最低，整體上未達(dá)到理想狀態(tài)，提升潛力較大，因此應(yīng)關(guān)注效率無(wú)效城市的發(fā)展，加強(qiáng)河北省和山東省的省際合作；環(huán)渤海城市發(fā)展效率空間格局演化特征明顯，主要向南偏西移動(dòng)，且空間分布范圍呈現(xiàn)擴(kuò)大的趨勢(shì)，沿海城市在環(huán)渤海地區(qū)城市發(fā)展效率中占主體地位；環(huán)渤海地區(qū)城市發(fā)展效率重心主要位于渤海，環(huán)渤海地區(qū)城市發(fā)展效率空間分布范圍由擴(kuò)大到縮小再擴(kuò)大的分布，近幾年標(biāo)準(zhǔn)差橢圓內(nèi)部城市對(duì)環(huán)渤海地區(qū)城市發(fā)展效率的拉動(dòng)作用大于標(biāo)準(zhǔn)差橢圓外部城市；環(huán)渤海地區(qū)城市發(fā)展效率的方位角呈波動(dòng)上升的趨勢(shì)。