高質(zhì)量發(fā)展下的中國(guó)經(jīng)濟(jì)—科技—環(huán)境—社會(huì)系統(tǒng)耦合研究

張 策，蓋 美，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）

當(dāng)前，我國(guó)經(jīng)濟(jì)已由高速增長(zhǎng)階段轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展階段，高質(zhì)量發(fā)展需要在深刻認(rèn)識(shí)我國(guó)社會(huì)主要矛盾變化的基礎(chǔ)上，注重和發(fā)掘發(fā)展的活力和創(chuàng)新力，實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)、各要素的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，促進(jìn)更深層次、更高水平的發(fā)展［1］。近年，國(guó)內(nèi)外學(xué)者越來越關(guān)注經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的高質(zhì)量和持續(xù)性，探究發(fā)展下的復(fù)合系統(tǒng)耦合機(jī)理成為各領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。①指標(biāo)體系的構(gòu)建。在國(guó)外相關(guān)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系［2－5］的探討中，學(xué)者們認(rèn)為高質(zhì)量增長(zhǎng)應(yīng)當(dāng)是社會(huì)友好型的增長(zhǎng)，而國(guó)內(nèi)學(xué)者主要從多元尺度構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系視角出發(fā)，剖析高質(zhì)量發(fā)展的本質(zhì)。如，馬茹、羅暉、王宏偉等［6］通過建立高質(zhì)量供給、高質(zhì)量需求、發(fā)展效率、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和對(duì)外開放5個(gè)維度的指標(biāo)體系研究了我國(guó)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展總體態(tài)勢(shì)；李金昌、史龍梅、徐靄婷［7］以社會(huì)主要矛盾為出發(fā)點(diǎn)，從經(jīng)濟(jì)活力、創(chuàng)新效率、綠色發(fā)展、人民生活、社會(huì)和諧5個(gè)方面構(gòu)建了高質(zhì)量發(fā)展評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。②復(fù)合系統(tǒng)耦合研究。王育寶、陸揚(yáng)、王瑋華［8］從產(chǎn)業(yè)綠色轉(zhuǎn)型角度入手，探索了高質(zhì)量發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)的耦合機(jī)理；華堅(jiān)、胡金昕［9］運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)分析對(duì)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展和科技創(chuàng)新二元系統(tǒng)進(jìn)行了協(xié)調(diào)性評(píng)價(jià)；謝國(guó)根、蔣詩泉、趙春艷［10］從社會(huì)福利角度出發(fā)，測(cè)度了社會(huì)發(fā)展與城鎮(zhèn)化、社會(huì)治理之間的協(xié)調(diào)性。還有學(xué)者［11－14］深入分析了某一區(qū)域的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境等多元系統(tǒng)的耦合機(jī)制。③影響因素分析。在高質(zhì)量發(fā)展影響因素的研究中［15－17］，現(xiàn)階段從復(fù)合系統(tǒng)協(xié)調(diào)性出發(fā)探討影響高質(zhì)量發(fā)展因素的成果不多。綜觀現(xiàn)有研究，當(dāng)前關(guān)于高質(zhì)量發(fā)展大多僅進(jìn)行水平測(cè)度，側(cè)重區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展、科技創(chuàng)新、環(huán)境保護(hù)、社會(huì)協(xié)調(diào)單一方面獨(dú)立分析，對(duì)復(fù)合系統(tǒng)的耦合研究較少，且缺乏對(duì)影響因素的探討。本文運(yùn)用耦合模型分析和空間計(jì)量方法測(cè)算分析了我國(guó)31個(gè)省份2001—2017年的“經(jīng)濟(jì)—科技—環(huán)境—社會(huì)”四元系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)水平，揭示其時(shí)空演變規(guī)律、空間相關(guān)性和影響因素，旨在為推進(jìn)我國(guó)高質(zhì)量發(fā)展提供參考。

1 研究理論與指標(biāo)構(gòu)建

1.1 四元系統(tǒng)耦合機(jī)制分析

在高質(zhì)量發(fā)展的背景下，“經(jīng)濟(jì)—科技—環(huán)境—社會(huì)”成為一個(gè)相互聯(lián)系的動(dòng)態(tài)復(fù)雜系統(tǒng)（圖1）。高效經(jīng)濟(jì)發(fā)展［18，19］需要持續(xù)追求不同經(jīng)濟(jì)質(zhì)態(tài)條件下的更高質(zhì)量目標(biāo)，而經(jīng)濟(jì)發(fā)展與資源環(huán)境之間的關(guān)系［20－22］符合環(huán)境庫茲涅茨曲線假說。高質(zhì)量發(fā)展本質(zhì)上是強(qiáng)可持續(xù)發(fā)展，推進(jìn)高質(zhì)量發(fā)展和建設(shè)美麗中國(guó)必須重視人—地協(xié)調(diào)問題，必然要求促進(jìn)人民福祉的提升［23］。實(shí)現(xiàn)社會(huì)系統(tǒng)文明進(jìn)步是高質(zhì)量發(fā)展的最終追求，社會(huì)子系統(tǒng)突出體現(xiàn)五大發(fā)展理念中“協(xié)調(diào)”與“共享”兩大方面，并對(duì)其他子系統(tǒng)產(chǎn)生反構(gòu)作用，穩(wěn)定的社會(huì)環(huán)境為經(jīng)濟(jì)、科技、生態(tài)環(huán)境良好發(fā)展提供保障和助力，倒逼發(fā)展過程中兼顧公平與協(xié)調(diào)。綜上，只有把“經(jīng)濟(jì)—科技—環(huán)境—社會(huì)”四元系統(tǒng)納入到同一框架才能全面綜合地評(píng)價(jià)我國(guó)高質(zhì)量發(fā)展水平，進(jìn)而推進(jìn)區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展。

圖1 高質(zhì)量發(fā)展系統(tǒng)耦合機(jī)制分析

1.2 指標(biāo)體系構(gòu)建及數(shù)據(jù)來源

本文以十九大報(bào)告和近年國(guó)務(wù)院政府工作報(bào)告作為重要的理論基礎(chǔ)，借鑒國(guó)內(nèi)外學(xué)者們的研究經(jīng)驗(yàn)［27，28］，構(gòu)建高質(zhì)量發(fā)展耦合協(xié)調(diào)評(píng)價(jià)體系（圖2），并運(yùn)用改進(jìn)的熵權(quán)—TOPSIS法［25］對(duì)我國(guó)31個(gè)省份（由于數(shù)據(jù)收集原因，因此未包含香港與澳門特別行政區(qū)、臺(tái)灣地區(qū)）的四元系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)度，所用數(shù)據(jù)來自歷年《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國(guó)科技統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國(guó)環(huán)境統(tǒng)計(jì)年鑒》和各省份的統(tǒng)計(jì)年鑒和統(tǒng)計(jì)公報(bào)，部分缺失數(shù)據(jù)采用線性擬合法進(jìn)行估算。

圖2 高質(zhì)量發(fā)展耦合協(xié)調(diào)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2 研究方法

2.1 耦合協(xié)調(diào)模型

本文首先將高質(zhì)量發(fā)展背景下的綜合系統(tǒng)劃分為經(jīng)濟(jì)、科技、環(huán)境、社會(huì)4個(gè)子系統(tǒng)，分別定義為X、Y、Z、T，然后建立四元系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)模型［24，25］。耦合度D為：

本文將高質(zhì)量發(fā)展的四元耦合協(xié)調(diào)類型進(jìn)行劃分，具體如表1所示。

表1 耦合協(xié)調(diào)度等級(jí)對(duì)照表

2.2 空間自相關(guān)

空間自相關(guān)分析包括全局空間自相關(guān)和局部空間自相關(guān)。全局空間自相關(guān)分析計(jì)算公式為：

式中，n為研究對(duì)象數(shù)目；xi為某省份的耦合度值；wij為二元鄰接空間權(quán)重矩陣。

由于全局自相關(guān)無法反映局部集聚特征，因此需要再進(jìn)行局部空間相關(guān)性分析。局部空間自相關(guān)計(jì)算公式為：

2.3 障礙度模型

障礙度模型［26］通過指標(biāo)偏離度和因子貢獻(xiàn)率來計(jì)算障礙度值，并依據(jù)數(shù)值高低來判斷影響系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展的障礙因子。

式中，Qi為障礙因子；Fi為因子貢獻(xiàn)度；Ii為指標(biāo)偏離度。

3 結(jié)果及分析

3.1 子系統(tǒng)時(shí)序分析

本文以2001年、2009年、2017年為重要時(shí)間節(jié)點(diǎn)，引入核密度函數(shù)模型［29］逐一分析各子系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)演化規(guī)律。從圖3可見，研究時(shí)段內(nèi)主峰向?qū)挿逍伟l(fā)展，分化趨勢(shì)減弱，各省份經(jīng)濟(jì)發(fā)展均值由0.078提高到0.149，極差增長(zhǎng)了0.297。東部地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平領(lǐng)跑全國(guó)，廣東省經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)得分均值為0.290；中部六省經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)得分均處于全國(guó)平均水平；西部地區(qū)省份經(jīng)濟(jì)實(shí)力層面的人均GDP和發(fā)展率過低、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)差，發(fā)展依然落后。

圖3 經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)演變規(guī)律

從圖4可見，各省份科技子系統(tǒng)的發(fā)展水平差異最大，研究期內(nèi)極差由0.11增加到0.48，變異系數(shù)由0.7增加至0.9。2001年低值區(qū)主峰尖銳，兩極分化嚴(yán)重；2009年主峰稍向左移；2017年中值區(qū)省份顯著增加，兩極分化進(jìn)一步加大。東部地區(qū)憑借人才和政策優(yōu)勢(shì)，自主創(chuàng)新實(shí)力強(qiáng)，得分均高于全國(guó)平均水平；西部地區(qū)在研發(fā)人才、經(jīng)費(fèi)、強(qiáng)度等科技投入方面與發(fā)達(dá)地區(qū)仍有較大差距，R＆D項(xiàng)目數(shù)和經(jīng)費(fèi)內(nèi)部支出過低，且增長(zhǎng)緩慢。

圖4 科技子系統(tǒng)演變規(guī)律

從圖5可見，環(huán)境子系統(tǒng)密度曲線整體右移，波峰明顯上升，形狀從寬峰形發(fā)展為尖峰形，表明大多數(shù)省份生態(tài)質(zhì)量持續(xù)提高、省份間差異縮小。研究時(shí)段內(nèi)，評(píng)價(jià)均值由0.29提高到0.35，變異系數(shù)由0.17下降至0.07，得分顯著提升的背后是由于近年來我國(guó)社會(huì)主義生態(tài)文明建設(shè)的有效實(shí)踐。

圖5 環(huán)境子系統(tǒng)演變規(guī)律

從圖6可見，社會(huì)子系統(tǒng)的均值由0.27提高到0.45，增長(zhǎng)最顯著。2001年社會(huì)子系統(tǒng)得分曲線在低值區(qū)主峰強(qiáng)度很高；2009年曲線呈現(xiàn)為右側(cè)拖著長(zhǎng)帶尾的單峰，發(fā)展中等的城市流向高值區(qū)；2017年曲線位置進(jìn)一步向右移動(dòng)，兩極分化明顯。其中，北上廣作為我國(guó)最具影響力的三大城市，城市公共服務(wù)和精神領(lǐng)域發(fā)展最好；中、西部地區(qū)在公共服務(wù)和協(xié)調(diào)穩(wěn)定兩方面的數(shù)據(jù)與其他地區(qū)相比較差，城鎮(zhèn)化水平低于50%，尤以云貴兩省最為落后。

圖6 社會(huì)子系統(tǒng)演變規(guī)律

3.2 四元系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展耦合度分析

2001—2017年間我國(guó)高質(zhì)量發(fā)展的“經(jīng)濟(jì)—科技—環(huán)境—社會(huì)”四元系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度處于0.365—0.460之間，初步實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)良好發(fā)展，但是發(fā)展度和協(xié)調(diào)度仍然偏低，高質(zhì)量發(fā)展水平具有巨大的提升空間（表2）。研究階段內(nèi)，全國(guó)四元協(xié)調(diào)耦合度極差從0.166上升到0.301，四元系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展仍存在部分結(jié)構(gòu)及體制性問題。

表2 2001—2017年我國(guó)高質(zhì)量發(fā)展耦合協(xié)調(diào)度

樣本期末，各區(qū)間省市的耦合度按東、中、西三地區(qū)匯總見表3。

表3 31個(gè)省份耦合度分類及分布

本文選取研究時(shí)段中的2001年、2009年和2017年作為重要拐點(diǎn)年，依托ArcGIS10.2來研究高質(zhì)量發(fā)展背景下“經(jīng)濟(jì)—科技—環(huán)境—社會(huì)”四元系統(tǒng)水平空間演化特征（圖7）。

圖7 31個(gè)省份高質(zhì)量發(fā)展耦合度空間演化

2001年，我國(guó)經(jīng)濟(jì)剛剛走出低谷，追求經(jīng)濟(jì)發(fā)展而忽視生態(tài)文明建設(shè)，因此大部分地區(qū)處于不可接受區(qū)間，四元系統(tǒng)協(xié)調(diào)性失衡。2009年，東部和中部地區(qū)部分省份轉(zhuǎn)為可接受區(qū)間，但中部和西部大部分省份仍處于失調(diào)狀態(tài)。十八大召開后，我國(guó)關(guān)于經(jīng)濟(jì)、科技、環(huán)境、社會(huì)各領(lǐng)域追求高效、協(xié)調(diào)、穩(wěn)定的發(fā)展，2017年絕大多數(shù)省份耦合度顯著提升，系統(tǒng)間趨于協(xié)調(diào)，東部地區(qū)四元系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展最為迅速且優(yōu)于其他兩個(gè)地區(qū)。屆時(shí)，全國(guó)耦合協(xié)調(diào)水平的不可接受區(qū)間、過渡區(qū)間界限大致與中國(guó)主要地理界線——胡煥庸線走向基本一致，呈東北—西南走向。

3.3 空間關(guān)聯(lián)效應(yīng)分析

首先，采用全局自相關(guān)性［30］描述耦合度的整體分布（圖8）。2001—2017年全局莫蘭指數(shù)值均大于0，且P值小于0.01，全國(guó)高質(zhì)量發(fā)展系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度有較為明顯的空間依賴性。全局莫蘭指數(shù)值變化總體呈波動(dòng)上升趨勢(shì)。如圖8所示，波動(dòng)趨勢(shì)呈現(xiàn)每十年一次“W”型上升，其中2001—2010莫蘭指數(shù)值在0.279—0.388區(qū)間，波動(dòng)范圍較大；2010之后波動(dòng)范圍稍減弱；2014年后全局莫蘭指數(shù)值實(shí)現(xiàn)穩(wěn)步增長(zhǎng)增幅且達(dá)到新的峰值，2017年達(dá)到0.400。

圖8 全局自相關(guān)變化趨勢(shì)

本文在全局自相關(guān)的基礎(chǔ)上，計(jì)算局部莫蘭統(tǒng)計(jì)量以研究局部空間聚集情況，由于篇幅限制，本文只作出2001年、2009年、2017年的LISA集聚圖（圖9）。

截至2017年，高耦合水平省份數(shù)量不斷增多，主要位于東部沿海與長(zhǎng)江沿線，低耦合集聚區(qū)中心逐漸向西北轉(zhuǎn)移。①H—H關(guān)聯(lián)區(qū)。長(zhǎng)三角地區(qū)憑借優(yōu)越的區(qū)位且作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的核心城市群，“經(jīng)濟(jì)—科技—環(huán)境—社會(huì)”四元系統(tǒng)耦合水平在2001年、2009年、2017年都存在以江蘇省、上海市為中心的顯著高耦合協(xié)調(diào)水平集聚區(qū)。2017年，受到其輻射帶動(dòng)作用，以江蘇、上海為中心的顯著高耦合協(xié)調(diào)水平集聚區(qū)有所擴(kuò)大，形成以江蘇、上海、安徽、福建4省份H—H耦合協(xié)調(diào)水平集聚區(qū)。②H—L關(guān)聯(lián)區(qū)。2001、2017兩年都出現(xiàn)以四川、重慶為中心形成H—L耦合協(xié)調(diào)水平集聚區(qū)，由于川渝地區(qū)經(jīng)濟(jì)和科技兩個(gè)子系統(tǒng)的水平處于全國(guó)平均水平以上，因此其協(xié)調(diào)度和發(fā)展度與周圍耦合度低、增速慢的省份之間差距逐漸拉大。③L—H關(guān)聯(lián)區(qū)。由于珠三角地區(qū)和長(zhǎng)三角地區(qū)發(fā)展度和協(xié)調(diào)度在全國(guó)都處于領(lǐng)先水平，而相較周圍高水平發(fā)展省份而言，安徽、江西、福建3個(gè)省份子系統(tǒng)發(fā)展短板明顯，四元系統(tǒng)耦合度較低，呈現(xiàn)低高聚類。④L—L關(guān)聯(lián)區(qū)。低耦合水平聚集區(qū)的范圍一直在我國(guó)西部地區(qū)徘徊，西北地區(qū)普遍發(fā)展基礎(chǔ)薄弱，沒有高水平省份的引領(lǐng)和帶動(dòng)，處在發(fā)展中心的邊緣地區(qū)，各子系統(tǒng)得分較低，發(fā)展度和耦合度也較落后，各省區(qū)耦合度僅處于0.2—0.3區(qū)間，主要以新疆、甘肅為中心形成低耦合水平聚集區(qū)。

3.4 障礙因子診斷

通過全國(guó)各省子系統(tǒng)的歷年平均障礙度變化趨勢(shì)圖（圖10）可見，除了社會(huì)子系統(tǒng)的曲線下降顯著外，其他3個(gè)子系統(tǒng)障礙度整體呈現(xiàn)波動(dòng)上升趨勢(shì)，科技子系統(tǒng)和經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)始終成為影響絕大部分省份高質(zhì)量發(fā)展系統(tǒng)協(xié)調(diào)的最大阻礙。

圖10 各省市子系統(tǒng)障礙度變化趨勢(shì)

進(jìn)一步計(jì)算要素層的障礙度，以障礙度≥10%為原則確定其主要障礙因子［31］。從圖11可見，2017年全國(guó)各省份要素層的障礙度表對(duì)外開放、產(chǎn)出成效、環(huán)境承載力、基礎(chǔ)設(shè)施仍是絕大部分省市高質(zhì)量協(xié)調(diào)發(fā)展的主要障礙因子。對(duì)外開放要素層的平均障礙度為12.03%，成為嚴(yán)重制約著我國(guó)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量強(qiáng)國(guó)建設(shè)的主要因子?？萍籍a(chǎn)出方面，技術(shù)市場(chǎng)成交額、規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)新產(chǎn)品產(chǎn)值阻礙作用最大。環(huán)境子系統(tǒng)中環(huán)境承載力方面受到“人均水資源量”和“人均森林面積”兩項(xiàng)指標(biāo)的限制，我國(guó)資源的過度消耗與環(huán)境污染的加劇的問題對(duì)絕大部分省市來說依舊嚴(yán)峻，需要對(duì)生態(tài)資源進(jìn)行合理規(guī)劃和使用。另外，由于發(fā)展水平的差距，影響各省份的主要障礙因子也存在顯著差異：發(fā)展較好的省份，其強(qiáng)大的經(jīng)濟(jì)實(shí)力為企業(yè)創(chuàng)新和社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施的完善提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，但在社會(huì)公平、生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域存在短板；經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)城市，最大優(yōu)勢(shì)在于未受過分破壞的良好生態(tài)環(huán)境，但經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步方面存在明顯不足。本文探討的重點(diǎn)是各省市四元系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)，其中復(fù)合系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)水平高的省份，在經(jīng)濟(jì)體量、科技能力和社會(huì)公共服務(wù)要素層的障礙度普遍低于其他地區(qū)。

圖11 2017年全國(guó)各省份高質(zhì)量發(fā)展要素層因子障礙度

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

本文運(yùn)用耦合協(xié)調(diào)度模型、空間自相關(guān)和障礙度模型探索了我國(guó)31個(gè)省份高質(zhì)量發(fā)展四元系統(tǒng)的時(shí)空演化特征并分析其影響因素，得到以下主要結(jié)論：①研究期內(nèi)，全國(guó)高質(zhì)量發(fā)展四元系統(tǒng)耦合度總體呈上升趨勢(shì)，協(xié)調(diào)水平由東部沿海向中、西部梯度遞減。②從空間關(guān)聯(lián)度看，高質(zhì)量發(fā)展的四元系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度有較明顯的空間依賴性，呈空間正向集聚關(guān)系，在東南沿海形成較穩(wěn)定的集聚中心，低耦合集聚中心轉(zhuǎn)向西北。③從障礙因子診斷看，經(jīng)濟(jì)和科技子系統(tǒng)始終作為影響大部分省份協(xié)調(diào)發(fā)展的主要障礙。

4.2 建議

各省份需在明確自身發(fā)展短板的基礎(chǔ)上有效推進(jìn)地區(qū)高質(zhì)量發(fā)展。系統(tǒng)協(xié)調(diào)水平較低的省份首先要注重提高發(fā)展實(shí)力，并通過新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換和跨地區(qū)合作等方式實(shí)現(xiàn)地區(qū)協(xié)調(diào)水平提高；協(xié)調(diào)水平較好的省份應(yīng)加速發(fā)展新經(jīng)濟(jì)，利用好大數(shù)據(jù)平臺(tái)，促進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)＋經(jīng)濟(jì)”的落實(shí)，提高高質(zhì)量發(fā)展的可持續(xù)性。各省份應(yīng)抓住發(fā)展機(jī)遇，全面深化國(guó)際合作，借助新時(shí)代的重大發(fā)展機(jī)遇，實(shí)現(xiàn)地區(qū)高質(zhì)量發(fā)展與“一帶一路”聯(lián)動(dòng)，推動(dòng)貿(mào)易與對(duì)外投資一體化發(fā)展，推進(jìn)企業(yè)有效開展對(duì)外貿(mào)易和產(chǎn)能合作，提高高質(zhì)量發(fā)展水平和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的高質(zhì)量發(fā)展。