湖南省城市韌性測(cè)度及時(shí)空演變分析

覃事婭 尤昊宇 劉 丹 郄苗苗

（長(zhǎng)沙理工大學(xué)建筑學(xué)院,湖南 長(zhǎng)沙 410076）

0 概述

城市作為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要載體，是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)。我國(guó)在城市化發(fā)展過程中出現(xiàn)的許多城市病癥，包括環(huán)境污染、資源浪費(fèi)、交通擁擠、建筑密集等慢性積累問題和洪澇、干旱、地震、滑坡以及新型冠狀病毒等緊急突發(fā)事件，都在威脅著城市的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和可持續(xù)發(fā)展。如何增強(qiáng)城市抵御災(zāi)害及遭遇災(zāi)害后自我恢復(fù)的能力，成為維護(hù)城市持續(xù)健康發(fā)展的重要課題之一。因此，研究城市韌性測(cè)度及韌性提升措施顯得尤為重要。

20世紀(jì)90年代末，美國(guó)學(xué)者M(jìn)ileti首次將韌性思維引入城市規(guī)劃領(lǐng)域[1]；Brenkert與Gallopin認(rèn)為城市韌性應(yīng)包含暴露性、敏感性、脆弱性、響應(yīng)能力與適應(yīng)能力[2-3]；在此基礎(chǔ)上，Cutte等提出基于位置的社區(qū)自然災(zāi)害韌性評(píng)價(jià)框架，包括生態(tài)、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、制度、基礎(chǔ)設(shè)施和社區(qū)能力六個(gè)主要領(lǐng)域的29個(gè)指標(biāo)[4]；FoxLent C等結(jié)合定性和定量方法，構(gòu)建韌性矩陣框架，評(píng)估紐約洛克威半島沿海社區(qū)遭受颶風(fēng)“桑迪”后的應(yīng)變能力[5]；Dorbritz綜合前人研究，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)分析提出了韌性量化方法[6]。

2005年，中國(guó)學(xué)者將“韌性”概念引入城市研究領(lǐng)域。李彤玥等闡述了韌性城市理論的緣起和發(fā)展脈絡(luò)，概述了國(guó)外主要韌性城市研究框架，對(duì)我國(guó)韌性城市研究帶來借鑒與啟示的作用[7-9]；鄒祖鈺等從不同角度構(gòu)建了韌性城市評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并對(duì)案例城市的韌性能力進(jìn)行評(píng)價(jià)，進(jìn)一步提出韌性城市規(guī)劃對(duì)策[10-13]；隨著學(xué)科的發(fā)展與融合，研究城市韌性的手段日益增多——彭翀、張恩嘉、吳宇彤分別借助Gephi社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析、Entropy-Topsis區(qū)域發(fā)展韌性評(píng)估模型、對(duì)抗性交叉效率DEA模型與Malmquist指數(shù)方法對(duì)案例城市群的城市韌性水平與發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了研究[14-16]。

雖然眾多學(xué)者對(duì)城市韌性進(jìn)行了個(gè)案研究，取得了一些成果，但其研究尺度范圍過窄，雖有從城市層面向區(qū)域、城市群等層面擴(kuò)展的趨勢(shì)，但涉及區(qū)域韌性的研究還不多，區(qū)域尺度的韌性時(shí)空演變研究也相對(duì)薄弱。鑒于此，本文基于Arcgis技術(shù)手段，綜合運(yùn)用熵權(quán)法、全局自相關(guān)法、局部自相關(guān)法等，對(duì)2010—2019湖南省14個(gè)地州市城市韌性進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)其時(shí)間、空間上的城市韌性差異進(jìn)行分析，并提出提升城市韌性、協(xié)調(diào)城市發(fā)展的有效途徑，為實(shí)現(xiàn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)、社會(huì)與生態(tài)環(huán)境效益多贏目標(biāo)提供參考借鑒。

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1 研究范圍及數(shù)據(jù)來源

本次研究范圍是湖南省14個(gè)地州市，包括13個(gè)地級(jí)市、1個(gè)自治州。研究所采用的相關(guān)數(shù)據(jù)主要來源于《湖南省統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》、湖南省各市州的統(tǒng)計(jì)年鑒，以及湖南省氣象、林業(yè)、水務(wù)等各級(jí)政府職能相關(guān)部門網(wǎng)站。研究采集的數(shù)據(jù)涉及的時(shí)間范圍為2010—2019年連續(xù)十年。

1.2 研究方法

1.2.1 指標(biāo)體系構(gòu)建

參考國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究成果[17-20]，結(jié)合湖南省實(shí)際和發(fā)展情況，根據(jù)系統(tǒng)性、科學(xué)性、動(dòng)態(tài)性、地域性、可操作性原則，從生態(tài)韌性、工程韌性、經(jīng)濟(jì)韌性、社會(huì)韌性4個(gè)維度選擇38個(gè)指標(biāo)，構(gòu)建湖南省城市韌性綜合測(cè)度指標(biāo)體系（見表1）。其中，生態(tài)韌性指標(biāo)主要體現(xiàn)城市生態(tài)環(huán)境建設(shè)水平、自然資源豐富度和環(huán)境保護(hù)力度；工程韌性指標(biāo)主要體現(xiàn)城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)完善程度，以及基礎(chǔ)設(shè)施所提供服務(wù)的完備程度；經(jīng)濟(jì)韌性指標(biāo)主要體現(xiàn)城市經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的平衡性和穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平及其保障能力、經(jīng)濟(jì)發(fā)展?jié)摿?；社?huì)韌性指標(biāo)主要體現(xiàn)人民生活狀態(tài)、社會(huì)基本保障制度、社會(huì)整體文化教育發(fā)展水平和社會(huì)穩(wěn)定運(yùn)行的能力。

1.2.2 熵權(quán)法與專家打分法

本研究采用熵權(quán)法與專家打分法相結(jié)合來確定指標(biāo)權(quán)重。首先對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，按照熵權(quán)法與專家打分法1 :1的比例確定最終指標(biāo)權(quán)重（見表1），再通過加權(quán)求和求得湖南省城市綜合韌性指數(shù)。具體計(jì)算步驟如下。

表1 城市韌性綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系表

數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理：構(gòu)建原始數(shù)據(jù)矩陣，共有n個(gè)樣本。

其中，Sij為第i年第j項(xiàng)指標(biāo)的數(shù)值的標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)果，Xij為第i年第j項(xiàng)指標(biāo)的數(shù)值，Xjmax、Xjmin分別為第j項(xiàng)指標(biāo)的最大值和最小值。

其中，k為調(diào)節(jié)系數(shù)，。

其中，w'j為專家打分法得到的第j項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重。

2 湖南省城市韌性測(cè)度與時(shí)空演變分析

2.1 湖南省城市韌性測(cè)度

基于上文構(gòu)建的湖南省城市韌性綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，通過對(duì)數(shù)據(jù)的綜合測(cè)算，得到2010—2019年湖南省城市綜合韌性及各子系統(tǒng)韌性指數(shù)值，具體見表2，其變化趨勢(shì)如圖1所示。

2.2 湖南省城市韌性時(shí)間變化分析

由表2和圖1可見，2010—2019年，湖南省城市綜合韌性指數(shù)從0.310提高到了0.759，從較低韌性提升到較高韌性，整體呈上升趨勢(shì)。其中在2011年出現(xiàn)下降，這與子系統(tǒng)中生態(tài)韌性指數(shù)的波動(dòng)有較大關(guān)系。生態(tài)韌性在2011年和2013年分別出現(xiàn)低值，是因受年降水量低、空氣質(zhì)量差的影響，湖南省全省出現(xiàn)春夏連旱、霧霾嚴(yán)重現(xiàn)象，對(duì)城市生態(tài)韌性造成較大影響。

表2 湖南省城市韌性指數(shù)表

圖1 湖南省城市韌性指數(shù)圖

2.3 湖南省城市韌性空間分異分析

為進(jìn)一步了解湖南省各城市間韌性空間分布差異，同時(shí)避免由于研究時(shí)間連續(xù)導(dǎo)致結(jié)果過于冗雜，本研究采用梯度分析方法選取2010年、2015年和2019年三個(gè)年份湖南省各城市綜合韌性指數(shù)，利用ArcGIS技術(shù)進(jìn)行可視化處理，運(yùn)用自然間斷點(diǎn)分級(jí)法將各年份湖南省城市韌性劃分為高度韌性、較高韌性、較低韌性及低度韌性，較為直觀地展示了湖南省各地州市綜合韌性空間分布情況，如表2所示。

由表2可見，2010—2019年間，湖南省城市韌性整體水平較低，城市韌性指數(shù)較高值均位于“長(zhǎng)株潭”城市群及周邊地區(qū)，高度韌性城市只有長(zhǎng)沙市。

圖2 湖南省城市韌性空間分布示意圖

2010年，湖南省高度韌性和較高韌性城市主要集中在湖南省東部，其中長(zhǎng)沙市為高度韌性；較低韌性地區(qū)集中在湖南省中部和北部；低度韌性地區(qū)集中在湖南省西部，城市韌性指數(shù)最低的地區(qū)為湘西州，整體呈現(xiàn)出東部高西部低的梯度化分布態(tài)勢(shì)。2015年，高度韌性和較高韌性地區(qū)仍集中在“長(zhǎng)株潭”城市群，其中長(zhǎng)沙市為高度韌性地區(qū)，岳陽市從2010年的較高韌性降為較低韌性，這與岳陽市洞庭湖區(qū)生態(tài)環(huán)境變化有較大關(guān)聯(lián)；較低韌性地區(qū)主要分布在湖南省東南部和東北部及西部，其中西部的湘西州和南部的永州在2010—2015年期間韌性得到了較大提升，這與地方政府加大工業(yè)環(huán)境整治、積極建設(shè)道路設(shè)施及完善社會(huì)保障措施相關(guān)；低度韌性地區(qū)主要分布在湖南省中部，張家界市、常德市和婁底市，從2010年的較低韌性降為低度韌性，主要原因在于全年降水量降低、空氣質(zhì)量相對(duì)較差帶來的生態(tài)環(huán)境問題，以及基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與人口增長(zhǎng)不匹配帶來的城市工程問題。2019年，高度韌性和較高韌性地區(qū)仍位于“長(zhǎng)株潭”城市群，其中長(zhǎng)沙市為高度韌性地區(qū)；較低韌性地區(qū)整體占比較大，從低度韌性提升為較低韌性的城市數(shù)量較多，包括常德、懷化、張家界、婁底四市，這四個(gè)地區(qū)在幾年間無論是在環(huán)境質(zhì)量、設(shè)施基礎(chǔ)還是經(jīng)濟(jì)條件方面都有穩(wěn)步提升；益陽、邵陽韌性值在此三個(gè)年份間雖有所提升，但在湖南省范圍內(nèi)仍處在低度韌性水平。益陽市主要是因?yàn)槠淇諝赓|(zhì)量達(dá)二級(jí)天數(shù)在全省排名最低，城區(qū)綠化覆蓋率較低，生態(tài)環(huán)境較為脆弱，且經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)率全省最低；邵陽市主要是因?yàn)槠淙司ㄔO(shè)用地面積較少，城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、城市規(guī)模的發(fā)展與省內(nèi)平均水平存在差距，同時(shí)，其適齡勞動(dòng)人口比重及每萬人在校大學(xué)生人數(shù)在全省排名最低，社會(huì)生產(chǎn)力、社會(huì)穩(wěn)定運(yùn)行能力有待提高。

2.4 湖南省城市韌性空間自相關(guān)分析

基于前文計(jì)算所得湖南省城市韌性指數(shù)，利用Geoda軟件，計(jì)算湖南省14個(gè)地州市2010、2015和2019年城市綜合韌性全局自相關(guān)系數(shù)Moran’I（見表3）并得到Moran’I散點(diǎn)圖（見圖3）。

表3 湖南省城市綜合韌性Moran’I表

圖3 湖南省城市綜合韌性Moran’I散點(diǎn)圖

由表3中數(shù)據(jù)可知，2010年、2015年及2019年三個(gè)年份湖南省城市綜合韌性的Moran’I都大于0，且在p＜0.05下通過顯著性檢驗(yàn)，說明湖南省城市綜合韌性空間分布格局存在一定的空間聚集性，城市韌性存在正向空間相關(guān)聯(lián)。但在此期間，城市綜合韌性的Moran’I由2010年的0.387逐漸減小到了2019年的0.247，說明2010—2019年間湖南省城市韌性空間分布的分散性逐漸增強(qiáng)，與集聚區(qū)空間位置關(guān)聯(lián)性較弱的城市在綜合韌性上也有了較大提升，城市之間的綜合韌性差距逐漸縮小，與空間的相關(guān)性逐步下降。結(jié)合圖3可見，2010—2019年期間，湖南省內(nèi)大部分城市的Moran’I落在第一象限和第三象限，表明湖南省城市綜合韌性呈現(xiàn)出空間正相關(guān)關(guān)系，韌性水平相似的地方在空間上具有集聚趨勢(shì)，其空間分布結(jié)果并不是隨機(jī)產(chǎn)生，而是具有一定的空間依賴性。

由于全局自相關(guān)系數(shù)Moran’I及Moran’I散點(diǎn)圖只能反映湖南省城市綜合韌性的總體空間差異及空間分布模式，不能反映局部空間上城市綜合韌性的空間關(guān)聯(lián)模式，因此運(yùn)用Geoda軟件進(jìn)行局部自相關(guān)分析得到LISA集散圖，如圖4所示。

圖4 湖南省城市綜合韌性LISA集散圖

由圖4可知，2010年湖南省出現(xiàn)了長(zhǎng)沙、株洲、湘潭三個(gè)H-H型城市，它們憑借其優(yōu)良的生態(tài)條件、基礎(chǔ)設(shè)施條件、較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)以及較為完善的社會(huì)運(yùn)行能力，成了湖南省城市綜合韌性的“熱點(diǎn)”，城市綜合韌性值達(dá)到較高狀態(tài)，且與周邊城市協(xié)調(diào)發(fā)展，對(duì)周邊城市有較強(qiáng)的擴(kuò)散效應(yīng)。懷化市為L(zhǎng)-L型城市，是湖南省城市綜合韌性的“冷點(diǎn)”，城市韌性值為較低狀態(tài)，且周邊城市綜合韌性也處于較低值。2015年湖南省H-H型城市為長(zhǎng)沙市、株洲市，城市綜合韌性值較高；湘潭市由H-H聚集變?yōu)椴伙@著；懷化市由L-L聚集變?yōu)椴伙@著，這與其自身及周邊城市綜合韌性值變化有關(guān)；張家界市由聚集性不顯著變?yōu)長(zhǎng)-L聚集，成為湖南省城市綜合韌性的“冷點(diǎn)”，城市韌性值較低，且在空間上與其他韌性值較低的城市相鄰。2019年湖南省的H-H類型城市為株洲市，是湖南省城市綜合韌性的“熱點(diǎn)”，其自身與周邊相鄰城市的城市綜合韌性值都較高。長(zhǎng)沙市由H-H聚集變?yōu)椴伙@著，主要原因在于周邊城市中的益陽市城市綜合韌性值依舊較低；而張家界市由L-L聚集變?yōu)椴伙@著，原因在于其自身與周邊城市在生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)條件及社會(huì)保障制度方面都有了較大進(jìn)步，城市綜合韌性值逐步提高。

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

本研究通過構(gòu)建城市綜合韌性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，對(duì)湖南省14個(gè)地州市在2010—2019年期間城市韌性進(jìn)行測(cè)度，并對(duì)其子系統(tǒng)間韌性進(jìn)行協(xié)調(diào)度分析。結(jié)果表明：在2010—2019年期間，湖南省城市綜合韌性整體呈上升趨勢(shì)，在空間分布上有所差異。在時(shí)間維度上，湖南省城市綜合韌性從研究初期的較低韌性水平提升到了研究末期的較高韌性水平，總體提升跨度較大，各子系統(tǒng)韌性值除在個(gè)別年份出現(xiàn)小幅度波動(dòng)，總體而言還是得到了一定程度提升。其中城市生態(tài)韌性的貢獻(xiàn)處于主導(dǎo)地位，城市經(jīng)濟(jì)韌性提升過程最為平穩(wěn)。在空間維度上，湖南省城市綜合韌性指數(shù)較高值主要集中于“長(zhǎng)株潭”城市群及周邊輻射地區(qū)，區(qū)域間城市綜合韌性仍存在一定差距。在空間相關(guān)性方面，湖南省城市綜合韌性呈現(xiàn)出正相關(guān)關(guān)系，在空間上存在集聚關(guān)系，但隨著城市之間綜合韌性差距逐漸縮小，城市綜合韌性與空間的相關(guān)性逐步下降，分散性逐步增強(qiáng)。

3.2 建議

基于湖南省城市韌性及其協(xié)調(diào)度的分析結(jié)果，初步提出以下建議：首先，從提升韌性的角度出發(fā)解決城市問題，強(qiáng)化韌性發(fā)展理念。城市在快速發(fā)展的過程中，往往會(huì)出現(xiàn)城市韌性降低甚至城市韌性缺乏的問題，導(dǎo)致一系列“城市病”的滋生。未來的城市發(fā)展與建設(shè)應(yīng)當(dāng)重視“韌性”理念，消除阻礙城市韌性提升的因素。其次，關(guān)注低韌性城市個(gè)例，促進(jìn)區(qū)域韌性均衡發(fā)展?？偨Y(jié)湖南省城市韌性水平較低的原因并探索提升兩市其城市韌性的對(duì)策，盡可能縮小其與周邊城市的韌性差距，使得湖南省整體城市韌性在城市群的集聚與輻射作用下齊頭并進(jìn)，朝著面對(duì)潛在風(fēng)險(xiǎn)擁有更強(qiáng)抵御力、恢復(fù)力的高韌性城市發(fā)展。