陜西省新型城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)度測算

□文/于晨靜

（西安財經(jīng)大學統(tǒng)計學院 陜西·西安）

［提要］新型城鎮(zhèn)化是我國經(jīng)濟保持穩(wěn)固并持續(xù)發(fā)展的內(nèi)生動力，是實現(xiàn)我國經(jīng)濟與社會綠色、低碳、循環(huán)發(fā)展的最基本途徑。本文通過設計城鎮(zhèn)化建設和生態(tài)環(huán)境評價指標體系，建立兩個系統(tǒng)之間的耦合協(xié)調(diào)度測算模型，計算陜西省新型城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度，最后給出陜西省新型城鎮(zhèn)化和生態(tài)環(huán)境發(fā)展建議。

一、文獻綜述

根據(jù)中國統(tǒng)計局發(fā)布的數(shù)據(jù)，到2019年底我國城鎮(zhèn)化率已達到60.60%。在城鎮(zhèn)化進程中，城鎮(zhèn)人口急劇增多，資源需求量和消耗量也同時加劇，造成生態(tài)環(huán)境負壓過重。解決新型城鎮(zhèn)化建設與生態(tài)環(huán)境之間的問題是促進我國城鄉(xiāng)協(xié)調(diào)發(fā)展的主要因素。

新型城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境研究面臨的首要問題是衡量指標的測度，這是判斷和評價資源和環(huán)境約束下經(jīng)濟發(fā)展績效的重要依據(jù)。學者們運用系統(tǒng)之間的關系模型，例如耦合協(xié)調(diào)模型、VAR模型以及回歸模型等對二者進行實證研究。熊曦、肖駿（2021）運用空間自相關分析方法研究武陵山片區(qū)6個中心城市新型城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度的空間相關性，探索其時空演變特征。黃桂林等（2021）通過建立VAR模型對城鎮(zhèn)化進程與生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的關系進行討論。趙建吉等（2020）通過建立新型城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度模型，對影響黃河流域新型城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的因素進行較為深入的剖析。本文擬以上述論文的研究方法為基礎，分析研究陜西省新型城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境之間的耦合程度。

二、陜西省新型城鎮(zhèn)化系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)指標體系設計

（一）新型城鎮(zhèn)化系統(tǒng)。為測算新型城鎮(zhèn)化水平，選擇“人口城鎮(zhèn)化”“經(jīng)濟城鎮(zhèn)化”“社會城鎮(zhèn)化”作為系統(tǒng)3個一級指標，又分別從3個一級指標的維度選出10個二級指標，構(gòu)建新型城鎮(zhèn)化評價指標體系。參考人口城鎮(zhèn)化相關的研究成果，選取城鎮(zhèn)人口比重（X1）、城鎮(zhèn)建成區(qū)占比（X2）以及第三產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員占比（X3）來反映人口的城鎮(zhèn)化程度。在新型城鎮(zhèn)化發(fā)展過程中，城鎮(zhèn)化經(jīng)濟來源于工業(yè)化，是工業(yè)化經(jīng)濟的產(chǎn)物，工業(yè)化倡導高效地發(fā)展經(jīng)濟，以科學技術為推動力，因此選取人均生產(chǎn)總值（X4）、城鎮(zhèn)居民人均可支配收入（X5）、人均工業(yè)總產(chǎn)值（X6）、第三產(chǎn)業(yè)增加值占生產(chǎn)總值比重（X7）四個指標來反映經(jīng)濟城鎮(zhèn)化水平。社會城鎮(zhèn)化反映在城市基礎化設施建設和居民生活質(zhì)量方面，這兩者的優(yōu)良程度會直接影響社會的城鎮(zhèn)化發(fā)展，因此選取百人擁有的移動電話數(shù)（X8）、人均城市道路面積（X9）、萬人擁有的醫(yī)院床位數(shù)（X10）三個指標來反映社會城鎮(zhèn)化發(fā)展。

（二）生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)。為測算生態(tài)環(huán)境發(fā)展水平，并結(jié)合有關生態(tài)環(huán)境的評價模型PSR模型，對應選取出“生態(tài)壓力”“資源供應”“防護治理”作為3個一級指標，又分別從3個一級指標維度選出10個二級指標，構(gòu)建生態(tài)環(huán)境發(fā)展水平評價指標體系。生態(tài)壓力方面選取的二級指標為：工業(yè)SO2排放量（Y1）、工業(yè)固體廢物排放量（Y2）、工業(yè)廢水排放量（Y3）以及煙塵排放量（Y4）四個指標。狀態(tài)方面選取二級指標為人均公園綠地面積（Y5）、人均水資源總量（Y6）、環(huán)境污染治理投資占GDP比重（Y7）來反映資源供應情況。響應方面選取二級指標為工業(yè)固體廢物綜合利用率（Y8）、城鎮(zhèn)生活污水處理率（Y9）、城市生活垃圾無害化處理率（Y10），來反映防護治理水平。

三、陜西省新型城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境發(fā)展水平測度

（一）基于熵權法的兩系統(tǒng)指標權重確定。熵權法是CE.Shannon借鑒熱力學中“熵”的概念創(chuàng)建的一種賦權方法，主要用于對各項指標進行綜合評價。使用熵權法時，首先對各項原始數(shù)據(jù)進行標準化，確定各項評價指標的熵值；其次對各項指標進行賦權；最后通過計算得出各項指標的權重值。熵權法的原理如下：

將已獲得的m個樣本包含的n項指標對應的數(shù)據(jù)進行標準化處理得到標準化矩陣：

根據(jù)熵值函數(shù)計算得到j項指標的信息熵值：其

中，常數(shù)k與樣本數(shù)m有關：

信息熵ej是衡量j項指標的信息利用價值，當數(shù)據(jù)完全無序時ej＝1，此時的信息利用價值為零。因此，某項指標的信息利用價值hj由1與ej的差值決定：

熵值法確定權重是借助信息利用價值來計算的，利用價值越高，權重越大，對評價結(jié)果的貢獻就越大。因此，j項指標的權重wj為：

式（5）時就表明各項指標的權重已完成確定。

（二）耦合協(xié)調(diào)度模型

1、評價指標的標準化。為了去除不同指標之間量綱的影響，需要對數(shù)據(jù)進行標準化處理以達到除去量綱的目的。本文采取極差法對原始數(shù)據(jù)進行標準化處理，函數(shù)如下：

圖2 陜西省生態(tài)環(huán)境發(fā)展水平圖

圖3 陜西省新型城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合度發(fā)展水平圖

在功效函數(shù)中：xij是第i個樣本第j項指標的原始數(shù)據(jù)，xij是xij去除量綱后的標準化數(shù)值，minxij是計算的某一指標各個樣本數(shù)據(jù)中的最小值，maxxij為這組數(shù)據(jù)的最大值。

2、耦合協(xié)調(diào)度的測算。對于各個指標的權重賦值采用主成分分析的方式，對收集的指標權重結(jié)果進行抽樣分析，在這些指標中隨機抽取n個指標權重樣本并計算各自的綜合評價指數(shù)、耦合度和耦合協(xié)調(diào)度，公式如下：

其中，f（x）和g（y）分別代表新型城鎮(zhèn)化建設水平系統(tǒng)的綜合評價指數(shù)和生態(tài)環(huán)境發(fā)展系統(tǒng)的綜合評價指數(shù)，兩者數(shù)值越高，代表城鎮(zhèn)化水平和生態(tài)環(huán)境發(fā)展水平越好；αi和βj分別代表兩個系統(tǒng)中的各指標權重。

C為耦合度，原始公式為：

其中，m為系統(tǒng)數(shù)，本文涉及新型城鎮(zhèn)化系統(tǒng)與生態(tài)系統(tǒng)，所以m＝2；耦合度反映兩個系統(tǒng)之間相互作用的程度，取值范圍為［0，1］。當C值趨近于1時，表明新型城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)程度達到最高；當C為0時，表明兩系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)程度極低；當C?［0，0.3）時，兩系統(tǒng)處于低度耦合狀態(tài)，城市化發(fā)展水平較低但生態(tài)處于良好狀態(tài)；當C?［0.3，0.5）時，城鎮(zhèn)化水平出現(xiàn)迅速增長勢頭，這時可能會對生態(tài)環(huán)境造成一定的壓力，使其難以承受城鎮(zhèn)化帶來的不良影響；當C?［0.5，0.8）時，兩系統(tǒng)又重新恢復良好耦合；當C?［0.8，1］時，兩系統(tǒng)達到高度耦合狀態(tài)。

D為耦合協(xié)調(diào)度，它表明了新型城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境之間的協(xié)調(diào)水平，取值范圍為［0，1］；T為耦合協(xié)調(diào)發(fā)展綜合評價指數(shù)，其中γ1與γ2為待定系數(shù)，用于反映兩個系統(tǒng)對協(xié)調(diào)發(fā)展所起的作用大小，本文認定新型城鎮(zhèn)化建設與生態(tài)環(huán)境對協(xié)調(diào)度發(fā)展同等重要，即γ1＝γ2＝1/2。

（三）陜西省新型城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境發(fā)展水平測度

1、數(shù)據(jù)來源。本文選取2008～2019年陜西省相關因素的數(shù)據(jù)測度新型城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境發(fā)展水平，數(shù)據(jù)主要來源于《中國統(tǒng)計年鑒》（2008～2019）、《中國城市年鑒》（2008～2019）、《中國環(huán)境統(tǒng)計年鑒》（2008～2019）以及陜西省統(tǒng)計局官網(wǎng)等。

2、數(shù)據(jù)處理。本文建立包含20個指標的陜西省新型城鎮(zhèn)化與生態(tài)發(fā)展水平指標體系。為了消除量綱的影響，將原始數(shù)據(jù)進行歸一化處理，根據(jù)式（6）對數(shù)據(jù)進行標準化處理，然后根據(jù)式（2）～式（5）計算陜西省發(fā)展指標體系各指標的權重，最后根據(jù)標準化數(shù)值和各指標的權重，得到各維度綜合評價指數(shù)以及耦合協(xié)調(diào)度，如表1所示。（表1）

表1 陜西省新型城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境發(fā)展指數(shù)及耦合協(xié)調(diào)度指數(shù)一覽表

3、實證分析。本文收集整理陜西省2009～2018年10年間反映陜西省新型城鎮(zhèn)化發(fā)展和生態(tài)環(huán)境水平的指標數(shù)據(jù)，剔除不合理指標及數(shù)值，對缺失值運用均值插補法進行插補，對原始數(shù)據(jù)進行標準化處理以達到消除量綱的目的，進而采用客觀性較強的熵值法結(jié)合指標所在系統(tǒng)對各個指標賦予相應的權重。按照耦合協(xié)調(diào)度的變化，可將陜西省2009～2018年新型城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展分為三個階段。（圖1～圖4）

圖1 陜西省新型城鎮(zhèn)化發(fā)展水平圖

圖4 陜西省新型城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度發(fā)展水平圖

第一階段（2009～2011年）：從圖1～圖4可以看出，這三年陜西省的城鎮(zhèn)化發(fā)展綜合指數(shù)分布在0.02～0.11之間，總體上處于低水平階段；生態(tài)系統(tǒng)綜合指數(shù)分布在0.21～0.41之間，總體處于良好階段；兩個系統(tǒng)的耦合度處在0.51～0.95之間，總體在向高度耦合發(fā)展；耦合協(xié)調(diào)度處于0.31～0.39之間，總體處于輕度失調(diào)狀態(tài)。此階段城鎮(zhèn)化發(fā)展水平較低，但并未對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不良影響，此時生態(tài)環(huán)境可以為城鎮(zhèn)化的發(fā)展提供必要的推動因素。

第二階段（2012～2015年）：從圖1～圖4可以看出，這四年陜西省的新型城鎮(zhèn)化發(fā)展綜合指數(shù)分布在0.14～0.23之間，相比于第一階段逐步好轉(zhuǎn)；生態(tài)系統(tǒng)綜合指數(shù)分布在0.18～0.25之間，相比于第一階段略有下降；兩個系統(tǒng)的耦合度處在0.90～1.0之間，總體處于高度耦合狀態(tài)；耦合協(xié)調(diào)度處于0.42-0.48之間，總體處在瀕臨失調(diào)狀態(tài)。此階段城鎮(zhèn)化水平的發(fā)展勢頭在逐漸提高，會給生態(tài)系統(tǒng)帶來一定的壓力，使生態(tài)系統(tǒng)不能維持城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展而衰退。

第三階段（2016～2018年）：從圖1～圖4可以看出，陜西省的城鎮(zhèn)化發(fā)展綜合指數(shù)分布在0.25～0.36之間，總體處于上升階段；生態(tài)系統(tǒng)綜合指數(shù)分布在0.32～0.53之間，相比于第二階段有所好轉(zhuǎn)；兩個系統(tǒng)的耦合度處在0.95～0.99之間，兩個系統(tǒng)持續(xù)高度耦合狀態(tài)；耦合協(xié)調(diào)度處于0.57～0.61之間，總體已經(jīng)處在輕度協(xié)調(diào)狀態(tài)。此階段城鎮(zhèn)化繼續(xù)發(fā)展，生態(tài)環(huán)境狀態(tài)也在逐步回升，兩系統(tǒng)重回良性耦合狀態(tài)。

四、陜西省新型城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境發(fā)展建議

為促使新型城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境兩系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度不斷發(fā)展，提出以下建議：第一，在加速推進新型城鎮(zhèn)化發(fā)展的同時，政府應始終注意保持城鎮(zhèn)化與生態(tài)系統(tǒng)之間的新平衡；第二，保持城鎮(zhèn)合理布局和城市化有序發(fā)展，促使城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境兩個體系相互扶持；第三，加大對環(huán)境保護的投入和宣傳教育，制定相關政策，積極促進城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。