河北省農(nóng)村人居環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展耦合關(guān)系分析與評價

王 苗 王焱程 李雯雯

河北建筑工程學(xué)院建筑與藝術(shù)學(xué)院，河北 張家口 075000

0 引言

人居環(huán)境改善需要經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供必要的物質(zhì)基礎(chǔ)，因而經(jīng)濟(jì)發(fā)展是人居環(huán)境建設(shè)與改善的前提。良好的人居環(huán)境可為經(jīng)濟(jì)穩(wěn)健發(fā)展提供持續(xù)動力，是經(jīng)濟(jì)能否取得穩(wěn)步增長的有力保障。因此，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與人居環(huán)境之間協(xié)調(diào)發(fā)展，已成為當(dāng)前我國經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展過程中面臨的重大問題，更是推進(jìn)鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略實施的重要抓手和支撐。筆者以河北省為研究對象，研究其經(jīng)濟(jì)發(fā)展與人居環(huán)境質(zhì)量的作用強(qiáng)度和耦合程度，為促進(jìn)河北省經(jīng)濟(jì)與人居環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展提供決策依據(jù)。

1 河北省農(nóng)村人居環(huán)境質(zhì)量分析

1.1 農(nóng)村人居環(huán)境質(zhì)量評價指標(biāo)體系構(gòu)建

人居環(huán)境包含的要素非常多，多種要素綜合作用影響某一地區(qū)的人居環(huán)境質(zhì)量。筆者遵循綜合性、客觀性、以人為本等原則，參考相關(guān)研究成果，結(jié)合河北省農(nóng)村人居環(huán)境的具體情況，從居住條件、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、公共服務(wù)水平3 個方面入手，選取鄉(xiāng)村人口（X1，萬人）、農(nóng)用化肥施用量（X2，萬t）、受災(zāi)面積（X3，萬hm2）、年末居住住房面積（X4，m2/人）、水資源總量（X5，萬億m3）、通有線電視村數(shù)（X6，萬個）、自來水受益村數(shù)（X7，萬個）、太陽能熱水器（X8，萬m2）、農(nóng)村公路投資（X9，萬元）、衛(wèi)生廁所普及率（X10，萬m2）、村衛(wèi)生室數(shù)（X11，萬個）、衛(wèi)生人員數(shù)（X12，萬人）、農(nóng)村初中學(xué)校數(shù)（X13，萬所）和農(nóng)村小學(xué)學(xué)校數(shù)量（X14，萬所）等14 個指標(biāo)構(gòu)建河北省農(nóng)村人居環(huán)境質(zhì)量評價體系。其中，農(nóng)用化肥施用量、受災(zāi)面積為負(fù)向指標(biāo)，其余均為正向指標(biāo)。具體指標(biāo)原始數(shù)據(jù)如表1 所示。

表1 2011—2020年河北省農(nóng)村人居環(huán)境指標(biāo)原始數(shù)據(jù)

1.2 農(nóng)村人居環(huán)境質(zhì)量評價方法

人居環(huán)境質(zhì)量評價方法主要有層次分析法、因子分析法、主成分分析法和熵值法。熵值法作為一種客觀賦權(quán)方法更為客觀、準(zhǔn)確。因此，筆者選擇熵值法對河北省農(nóng)村人居環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行分析和評價［1］。首先，對指標(biāo)進(jìn)行無量綱的標(biāo)準(zhǔn)化處理，并計算各項指標(biāo)在對應(yīng)年份所占比重。其次，根據(jù)信息熵值與差異系數(shù)建立模型，將14 個指標(biāo)代入公式進(jìn)行計算，得到各指標(biāo)所占權(quán)重，為分析研究提供具體的客觀賦值數(shù)據(jù)。最后，根據(jù)農(nóng)村人居環(huán)境質(zhì)量各評價指標(biāo)的權(quán)重，求出河北省農(nóng)村各年份人居環(huán)境質(zhì)量綜合得分。

①數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化計算公式為

式（1）中：Zij為標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)值，xij為第i個年份、第j項評價指標(biāo)的數(shù)值，minxj、maxxj分別為所有年份中第j項評價指標(biāo)的最小值和最大值。

②指標(biāo)比重pij計算公式為

③信息熵ej計算公式為

式（3）中：ln為自然對數(shù)，K=1/lnn，0≤ej≤1（假設(shè)當(dāng)pij=0時，pijlnpij=0）。

④差異系數(shù)gj計算公式為

⑤指標(biāo)權(quán)重wj計算公式為

⑥人居環(huán)境質(zhì)量綜合得分U1計算公式為

1.3 綜合評價與分析

河北省農(nóng)村人居環(huán)境質(zhì)量14 個評價指標(biāo)的權(quán)重計算結(jié)果如表2 所示。由表2 可知，從三級指標(biāo)來看，河北省農(nóng)村人居環(huán)境質(zhì)量14 個評價指標(biāo)的權(quán)重均在0.4 以下，其中最大值為0.126 1（農(nóng)用化肥施用量），最小值為0.042 7（農(nóng)村公路投資）。由此可以看出，農(nóng)用化肥施用量對河北省農(nóng)村人居環(huán)境質(zhì)量的影響較大，而農(nóng)村公路投資影響較小。從二級指標(biāo)來看，影響河北省農(nóng)村人居環(huán)境質(zhì)量的首要因素為農(nóng)村的居住條件（0.384 9），其次為公共服務(wù)水平（0.363 9），而基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)對其影響最?。?.251 2）。

表2 河北省農(nóng)村人居環(huán)境質(zhì)量各指標(biāo)權(quán)重

綜上所述，影響河北省農(nóng)村人居環(huán)境質(zhì)量的首要因素為居住條件，其次為農(nóng)村公共服務(wù)水平，最后為基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)情況。

根據(jù)公式（6）計算出農(nóng)村人居環(huán)境質(zhì)量綜合得分后，對得分進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，將其轉(zhuǎn)化為無量綱的純數(shù)值，用于不同量級指標(biāo)加權(quán)比較，獲取樣本屬性值。標(biāo)準(zhǔn)化處理是指將數(shù)據(jù)按比例縮放，去除數(shù)據(jù)的單位限制，使之落入一個小的特定區(qū)間。經(jīng)計算和處理后，2011—2020年河北省農(nóng)村人居環(huán)境質(zhì)量綜合得分和標(biāo)準(zhǔn)化值如表3所示，標(biāo)準(zhǔn)化值低于0.5水平的有6年，分別是2011年、2012年、2013年、2014年、2017年和2018年，說明河北省農(nóng)村人居環(huán)境質(zhì)量水平總體不高。

表3 2011—2020年河北省農(nóng)村人居環(huán)境質(zhì)量綜合得分

2 河北省農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平分析

2.1 農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平評價指標(biāo)體系

筆者通過總結(jié)已有研究成果，從公共服務(wù)水平、居民收入水平和居民生活水平3 個方面，選取農(nóng)林牧漁業(yè)總產(chǎn)值（Y1，億元）、農(nóng)作物總播種面積（Y2，萬hm2）、農(nóng)用機(jī)械總動力（Y3，萬kW）、農(nóng)村就業(yè)人員數(shù)量（Y4，萬人）、農(nóng)村居民家庭人均可支配收入（Y5，元）、農(nóng)村居民消費水平（Y6，元）、衣著支出（Y7，元）、恩格爾系數(shù)（Y8，%）和每百戶家用汽車擁有量（Y9，輛）共9 個與農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展相關(guān)的指標(biāo)建立評價指標(biāo)體系，對2011—2020 年河北省農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平進(jìn)行評價。其中，恩格爾系數(shù)為負(fù)向指向，其余均為正向指向。具體指標(biāo)原始數(shù)據(jù)如表4所示。

表4 2011—2020年河北省農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展指標(biāo)原始數(shù)據(jù)

2.2 農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平分析方法

利用主成分分析法構(gòu)建農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展模型來評價河北省農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平。主成分分析法是把多個指標(biāo)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成少數(shù)幾個綜合指標(biāo)的一種統(tǒng)計分析方法，具體計算步驟如下。

①利用式（1）對數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。

②構(gòu)建相關(guān)系數(shù)成分矩陣R，并得出R的特征值。矩陣R為

③計算累計方差特征值貢獻(xiàn)率E，計算公式為

式（8）中：λ為特征值，當(dāng)數(shù)值結(jié)果大于85%時，此時的m作為主成分的個數(shù)。

④提取前m個主成分，公式為

式（9）中：ukj為標(biāo)準(zhǔn)差，Yj為原始數(shù)據(jù)均值。

⑤計算主成分權(quán)重w，計算公式為

式（10）中：m為主成分個數(shù)，n為第n個主成分。

計算主成分權(quán)重［2］，能客觀說明河北省農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平高低、影響因素等。每個主成分對應(yīng)一個方差特征值，分別反映這個主成分的貢獻(xiàn)。原則上，如果有m個主成分變量，則最多可以提取出m個主成分，但如果將其全部提取出來，就失去了簡化數(shù)據(jù)的實際意義；多數(shù)情況下前兩三個主成分已經(jīng)包含90%以上的原始信息，其他主成分則可忽略不計［3］。因此，在計算河北省農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平成分綜合得分系數(shù)時，僅計算前兩個主成分，即居住條件和公共服務(wù)水平。

先根據(jù)公式（7）和公式（8）計算獲得成分綜合得分系數(shù)，再根據(jù)公式（9）提取主成分，最后利用公式（10）計算各項河北省農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展指標(biāo)的權(quán)重，如表5所示。

表5 成分綜合得分系數(shù)矩陣

由表5可知，河北省農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的9個評價指標(biāo)權(quán)重均在0.2 以下，其中最大值為0.195 3（農(nóng)林牧漁業(yè)總產(chǎn)值），最小值為0.015 9（農(nóng)用機(jī)械總動力）。由此可以看出，河北省農(nóng)村地區(qū)的第一產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值對當(dāng)?shù)剞r(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的影響較大，而河北省農(nóng)村農(nóng)用機(jī)械總動力對其影響較小。從主成分所代表的內(nèi)涵來看，農(nóng)村居民家庭人均可支配收入、農(nóng)村居民消費水平、衣著支出、每百戶家用汽車擁有量與第1 主成分最相關(guān)；農(nóng)林牧漁業(yè)總產(chǎn)值、農(nóng)作物總播種面積、農(nóng)用機(jī)械總動力、農(nóng)村就業(yè)人員數(shù)量、恩格爾系數(shù)與第2 主成分最相關(guān)。結(jié)合建立的河北省農(nóng)村人居環(huán)境質(zhì)量評價指標(biāo)體系來看，第1 主成分的內(nèi)涵與居住條件最貼近，第2 主成分的內(nèi)涵與公共服務(wù)水平最貼近。綜上所述，影響河北省農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的首要主成分為居住條件，其次為公共服務(wù)水平。

2.3 主成分及綜合得分

前2 個主成分因子可以基本反映河北省農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平。根據(jù)成分得分系數(shù)矩陣、河北省農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展指標(biāo)數(shù)據(jù)及每項主成分的權(quán)重，得到如下線性組合［4］。

①第1主成分得分公式為

②第2主成分得分公式為

③經(jīng)濟(jì)發(fā)展綜合得分U2計算公式為

將經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化處理的9 個指標(biāo)數(shù)據(jù)分別代入公式（11）至公式（13）計算出每個主成分得分和綜合得分，并對綜合得分進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，結(jié)果如表6所示。

表6 主成分得分及綜合

由表6 可知，2011—2020 年河北省農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平呈現(xiàn)波動提升趨勢。2011—2015 年，河北省農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展較為緩慢，綜合評分較低；2015—2019 年，河北省農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展較為迅速，尤其是2015—2016 年發(fā)展速度極快；2019—2020 年，河北省農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平出現(xiàn)輕度下降。

3 河北省農(nóng)村人居環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展耦合度分析

3.1 耦合協(xié)調(diào)度評價模型

對于耦合關(guān)系的研究，目前我國普遍采用的模型有環(huán)境灰色關(guān)聯(lián)度分析、庫茲涅茨曲線、線性動力學(xué)模型、非耦合度模型、空間回歸模型和動態(tài)耦合模型等。其中，耦合協(xié)調(diào)度模型使用耦合度來闡述若干子系統(tǒng)之間的相互關(guān)系，并進(jìn)一步使用協(xié)調(diào)發(fā)展度對整個系統(tǒng)進(jìn)行綜合評價與研究［5-6］。筆者綜合考慮以往學(xué)者所使用的幾類模型及模型推廣到n元系統(tǒng)的實用性與簡潔性，總結(jié)出目前最適用的耦合度模型的規(guī)范公式。

①當(dāng)n=2時，耦合度C計算公式為

式（14）中：U1為人居環(huán)境質(zhì)量綜合得分標(biāo)準(zhǔn)化值，U2為經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平綜合得分標(biāo)準(zhǔn)化值，U1、U2分布區(qū)間均為［0，1］，故耦合度C值區(qū)間為［0，1］。C值越接近1，子系統(tǒng)間離散程度越小，耦合度越高；反之，子系統(tǒng)間的耦合度越低。

②綜合評價指數(shù)T計算公式為

式（15）中：Ui為第i個子系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化值；αi為第i個子系統(tǒng)的權(quán)重。

③協(xié)調(diào)發(fā)展度D計算公式為

3.2 人居環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展耦合協(xié)調(diào)度分析

3.2.1 耦合協(xié)調(diào)度計算。將2011—2020 年河北省人居環(huán)境質(zhì)量綜合得分標(biāo)準(zhǔn)化值與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平綜合得分標(biāo)準(zhǔn)化值代入耦合協(xié)調(diào)度評價模型，計算出不同年份河北省農(nóng)村人居環(huán)境質(zhì)量與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平之間的協(xié)調(diào)度，如表7所示。

表7 2011—2020年河北省農(nóng)村人居環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平協(xié)調(diào)度變化

由表7 可知，2011—2020 年河北省農(nóng)村人居環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平協(xié)調(diào)度總體變化趨勢為先快速上升后平穩(wěn)增長，期間有所波動（2016—2017 年協(xié)調(diào)度下降了0.119 9，2019年以后才達(dá)到2016年的協(xié)調(diào)度水平），2011 年為最低水平（0，經(jīng)濟(jì)發(fā)展與人居環(huán)境二者此時極度不協(xié)調(diào)），2020 年為最高水平（0.950 6）；10 年間協(xié)調(diào)度上升速度較快，2011—2013 年間斜率達(dá)到0.24；2011 年、2012 年、2013 年協(xié)調(diào)發(fā)展度低于0.5，其余年份協(xié)調(diào)發(fā)展度均在0.5以上。

3.2.2 協(xié)調(diào)等級劃分。上述計算出的C值集中分布在一端，因而計算出來的D值主要依賴于系統(tǒng)本身的發(fā)展程度，故筆者采用簡化后的協(xié)調(diào)等級及協(xié)調(diào)發(fā)展度的劃分標(biāo)準(zhǔn)表［7］，利用綜合得分標(biāo)準(zhǔn)化值完成協(xié)調(diào)發(fā)展類型劃分。根據(jù)區(qū)間值的不同，協(xié)調(diào)發(fā)展類型共分為極度失調(diào)、嚴(yán)重失調(diào)、中度失調(diào)、輕度失調(diào)、瀕臨失調(diào)、勉強(qiáng)失調(diào)、初級協(xié)調(diào)、中級協(xié)調(diào)、良好協(xié)調(diào)和優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)8個等級。

由表8 可知，2011—2020 年河北省農(nóng)村人居環(huán)境質(zhì)量與經(jīng)濟(jì)發(fā)展協(xié)調(diào)度在0～1 變化，總體上協(xié)調(diào)度變化明顯，呈現(xiàn)上升趨勢，由原來極度失調(diào)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閮?yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)等級；協(xié)調(diào)度整體保持增長，但2016—2017 年協(xié)調(diào)度出現(xiàn)下降的情況，2017—2020 年河北省農(nóng)村人居環(huán)境質(zhì)量與經(jīng)濟(jì)發(fā)展協(xié)調(diào)度增長率降低，轉(zhuǎn)變?yōu)槠椒€(wěn)增長狀態(tài)；10 年間有3 年協(xié)調(diào)度低于0.50，人居環(huán)境質(zhì)量與經(jīng)濟(jì)發(fā)展處于失調(diào)狀態(tài)。

表8 2011—2020年河北省農(nóng)村人居環(huán)境質(zhì)量與經(jīng)濟(jì)發(fā)展協(xié)調(diào)等級

3.2.3 協(xié)調(diào)發(fā)展類型劃分?；谝陨蠈颖笔∞r(nóng)村人居環(huán)境質(zhì)量與經(jīng)濟(jì)發(fā)展綜合分析的結(jié)果和二者之間協(xié)調(diào)度的分析來對河北省農(nóng)村協(xié)調(diào)發(fā)展類型進(jìn)行劃分，具體分為以下3 種類型：當(dāng)U1-U2＞0.1 時，為經(jīng)濟(jì)發(fā)展滯后性；當(dāng)U1-U2＜0.1 時，為人居環(huán)境滯后型；當(dāng)0≤|U1-U2|≤0.1 時，為同步發(fā)展型［8-9］。經(jīng)過對比歸類，結(jié)果如表9 所示。

表9 基于耦合協(xié)調(diào)度的農(nóng)村發(fā)展類型分類

由表9 可知，2011—2020 年河北省農(nóng)村發(fā)展類型由經(jīng)濟(jì)發(fā)展滯后型轉(zhuǎn)變?yōu)槿司迎h(huán)境滯后型，2020 年又轉(zhuǎn)變?yōu)榻?jīng)濟(jì)發(fā)展滯后型。2011 年之后，河北省農(nóng)村人居環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的協(xié)調(diào)度沒有出現(xiàn)同步發(fā)展型，但二者之間的協(xié)調(diào)等級逐年提高，差距逐漸減小，二者之間的關(guān)系越來越均等化、合理化。

4 結(jié)論

①2011—2020 年河北省農(nóng)村人居環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展協(xié)調(diào)度總體呈現(xiàn)上升趨勢，且2014 年后協(xié)調(diào)發(fā)展度數(shù)值均高于0.5。

②2011—2020 年河北省農(nóng)村人居環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展協(xié)調(diào)度為0～1，其中2017—2020年農(nóng)村人居環(huán)境質(zhì)量與經(jīng)濟(jì)發(fā)展協(xié)調(diào)度轉(zhuǎn)變?yōu)槠椒€(wěn)增長狀態(tài)，2020 年人居環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展達(dá)到優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)等級。

③2011—2020 年河北省農(nóng)村發(fā)展類型由經(jīng)濟(jì)發(fā)展滯后型轉(zhuǎn)為人居環(huán)境滯后型，2020 年再次轉(zhuǎn)為經(jīng)濟(jì)發(fā)展滯后型。2011 年之后，河北省人居環(huán)境質(zhì)量與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的協(xié)調(diào)等級逐年提高，兩者關(guān)系越來越均等化、合理化。