山東省城市綜合承載力實證評價研究

王鵬繼

(東營市社會科學(xué)界聯(lián)合會,山東 東營 257091)

在城市高質(zhì)量發(fā)展的驅(qū)動下，城市綜合承載力的研究熱度居高不下。從研究思路來看，現(xiàn)有研究大都簡單地將地球承載力思路應(yīng)用到城市領(lǐng)域，沒有考慮到城市系統(tǒng)與原有物理系統(tǒng)的差異；從評價方法來看，各種方法對城市系統(tǒng)的開放性、動態(tài)性、因素互動性等考慮不足。在前人研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合因子分析法、協(xié)同學(xué)等理論，從城市綜合承載力的內(nèi)涵入手，運用指標(biāo)回路法完善現(xiàn)有指標(biāo)體系，提出城市內(nèi)部各系統(tǒng)承載力評價、綜合承載力評價及耦合協(xié)調(diào)度評價的研究范式，并對三者之間的關(guān)系進行數(shù)學(xué)解釋，構(gòu)建綜合評價模型，對山東省17地市①城市綜合承載力進行評價研究，提出提高山東省各地市綜合承載力的對策建議,為山東省及17地市綜合承載力、資源配置方向提供指導(dǎo),為同領(lǐng)域?qū)＜覍W(xué)者的研究提供借鑒。

一、城市綜合承載力相關(guān)概念及研究現(xiàn)狀概述

承載力的概念最初是從生態(tài)學(xué)中衍生出來的，表示輸入資源是否能夠承載輸出端的需求。最早的研究見于Malthus(1798)[1]對種群承載力的研究，在承載力概念提出后逐步被引至人類學(xué)、社會學(xué)方面，在其后Seidl和Tisdell(1999)[2]對地球人類承載力的研究、聯(lián)合國教科文組織對土地承載力的研究[3]對區(qū)域和城市承載力的研究起到了重要的推動作用。城市綜合承載力是城市自然稟賦條件與生產(chǎn)、生活水平及環(huán)境之間的協(xié)調(diào)程度。其中自然稟賦條件因區(qū)域不同而異，如能源、資源等；生產(chǎn)水平與自然稟賦條件緊密相關(guān)，又為生活水平做功，提供正向、負向的生活條件；生活水平即在生產(chǎn)水平基礎(chǔ)上，城市居民生活幸福指數(shù)，包括收入、科教文衛(wèi)、生態(tài)等條件，同時生產(chǎn)與生活水平又對城市的自然稟賦條件做功，比如改善或使生態(tài)環(huán)境惡化等。

國內(nèi)對土地承載力的研究始于20世紀(jì)80年代，逐步向各類生產(chǎn)要素的承載力研究延伸。國內(nèi)主流的城市綜合承載力定義是魏后凱(1989)[4]的解釋，隨后多位學(xué)者對承載要素、承載對象和綜合承載力進行研究，并引入經(jīng)濟學(xué)模型進行實證評價，比如劉殿生(1995)[5]、葉裕民(2007)[6]等。從對城市綜合承載力實證評價研究現(xiàn)狀的角度來看，國內(nèi)專家學(xué)者對評價思路和方法的研究居多。比如謝高地(2011)[7]提出的PER模型，高紅麗(2010)[8]、黃志基(2012)[9]等運用的狀態(tài)指數(shù)法、短板效應(yīng)法，李振福(2004)[10]運用的多目標(biāo)決策法，除此之外還包括系統(tǒng)動力學(xué)方法、生態(tài)足跡等。

二、城市綜合承載力評價指標(biāo)體系構(gòu)建及優(yōu)化

(一)城市綜合承載力初步評價指標(biāo)體系的構(gòu)建

指標(biāo)體系作為實證評價的首要環(huán)節(jié)，其科學(xué)與否直接決定了評價結(jié)果的信度和效度。因此，從城市綜合承載力概念的內(nèi)涵與外延出發(fā)，在借鑒前人研究的基礎(chǔ)上，遵循科學(xué)性、全面性、數(shù)據(jù)可獲得性的原則，構(gòu)建城市綜合承載力初步評價指標(biāo)體系(表1)。在初步評價指標(biāo)體系構(gòu)建完畢后，對各指標(biāo)進行正向、負向的定性，為后期實證評價的數(shù)據(jù)處理做基礎(chǔ)。

表1 城市綜合承載力初步評價指標(biāo)體系

續(xù)表1

(二)城市綜合承載力初步評價指標(biāo)體系的優(yōu)化與完善

從初步構(gòu)建的評價指標(biāo)體系看來，指標(biāo)總數(shù)多達58個，其中部分指標(biāo)之間存在關(guān)聯(lián)性大的問題，故借鑒指標(biāo)回路法[11]及因子分析模型對構(gòu)建的初步評價指標(biāo)體系進行優(yōu)化與完善。

采用相關(guān)性系數(shù)r對指標(biāo)間的相關(guān)性進行篩選，采用變差系數(shù)對單個指標(biāo)對評價目標(biāo)的鑒別力進行篩選，采用協(xié)方差的積對指標(biāo)體系進行合理性驗證。鑒于相關(guān)性系數(shù)、變差系數(shù)、協(xié)方差均為統(tǒng)計學(xué)基礎(chǔ)模型，在此不加贅述。通過分析，發(fā)現(xiàn)表1中I1與I2、I10與I11、I28與I29相關(guān)性大，因此刪除I1、I10、I29三個指標(biāo)；I12、I13、I50、I51、I52五個指標(biāo)鑒別力低，無法對評價目標(biāo)進行有效貢獻；優(yōu)化后50個指標(biāo)(表2)反映了表1中58個指標(biāo)99.1%的信息，通過合理性驗證。故將表1的初步指標(biāo)體系優(yōu)化為表2的最終指標(biāo)體系。

(三)城市綜合承載力指標(biāo)賦權(quán)

在指標(biāo)體系構(gòu)建后，第二個重要環(huán)節(jié)便是對指標(biāo)權(quán)重的確定。指標(biāo)權(quán)重的重要性不言而喻，因此將結(jié)合主客觀賦權(quán)法進行組合賦權(quán)。主觀賦權(quán)采用層次分析法，客觀賦權(quán)采用熵值法，二者均數(shù)為指標(biāo)權(quán)重。鑒于層次分析法與熵值法均屬于本領(lǐng)域非常成熟經(jīng)典的模型，故在此不多作介紹。組合賦權(quán)法權(quán)重結(jié)果見表2。

表2 城市綜合承載力最終評價指標(biāo)體系

續(xù)表2

三、山東省17地市城市綜合承載力實證評價

(一)原始數(shù)據(jù)的處理

通過表2不難發(fā)現(xiàn)，各指標(biāo)性質(zhì)不同，有絕對數(shù)與相對數(shù)之分、有數(shù)量級差異、有正負向的差異等，同時各指標(biāo)量綱不同，在評價指標(biāo)體系中以評價對象在整體中的位置作為評價標(biāo)準(zhǔn)。因此,在進行實證評價之前需要對原始數(shù)據(jù)進行標(biāo)準(zhǔn)化處理。現(xiàn)有比較成熟的標(biāo)準(zhǔn)化處理可對以上四大差異進行規(guī)范，增加數(shù)據(jù)的可比性和可使用性，標(biāo)準(zhǔn)化處理見式(1)、式(2)。

(1)

(2)

(二)綜合承載力模型的構(gòu)建

在綜合承載力評價之后,通過耦合協(xié)調(diào)度模型進一步深入解釋。在協(xié)同學(xué)中耦合協(xié)調(diào)度模型之前對各系統(tǒng)能力的評價即為各系統(tǒng)承載力水平，綜合承載力為各系統(tǒng)承載力之和。因此,構(gòu)建模型如下[12]：

1.計算各系統(tǒng)發(fā)展水平(承載力水平)

(3)

式中，Ui為該系統(tǒng)發(fā)展水平的得分;ai為各指標(biāo)的權(quán)重;xi為各指標(biāo)的無量綱化值;m為該系統(tǒng)內(nèi)指標(biāo)個數(shù)。

2．計算耦合度

(4)

式中，C為總系統(tǒng)的耦合度，0

3．計算耦合協(xié)調(diào)度

T=αU1+βU2+…+γUn.

(5)

(6)

式中，D為耦合協(xié)調(diào)度;T為綜合協(xié)調(diào)指數(shù);α、β、γ為待定系數(shù)。

據(jù)模型計算耦合協(xié)調(diào)度，借鑒廖重斌的耦合協(xié)調(diào)度等級劃分標(biāo)準(zhǔn)來反映山東省17地市綜合承載力中各系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)水平見表3。

表3 耦合協(xié)調(diào)度等級劃分

(三)實證評價

通過前文所獲數(shù)據(jù)代入綜合承載力模型及耦合協(xié)調(diào)模型，可以得出如下結(jié)果，見表4、圖1-3。

1.各系統(tǒng)承載力水平

從表4及圖1可以看出,能源資源承載力水平，東營市因石油資源、人均地域廣得分2.326,居第一位，但由于石油資源開發(fā)進入后期，總體差距不大，最低為萊蕪市0.212，極差為2.114；生產(chǎn)水平，青島市11.487,穩(wěn)居第一位，高出第二位濟南市3.958，最低為菏澤市0.421，極差為11.066，差距較能源資源承載力大；生活水平，濟南市13.212,居第一位，青島市12.269緊隨其后，在生活水平方面差距最大，最低為臨沂市0.126，極差為13.086；生產(chǎn)生活環(huán)境系統(tǒng)中，最高位青島市的13.129，最低為菏澤市0.166，極差為12.963，差距也比較大。

圖1 山東省17地市各系統(tǒng)承載力水平柱狀圖

表4 山東省17地市各系統(tǒng)承載力、綜合承載力及耦合協(xié)調(diào)度水平

2.各地市綜合承載力

從表4及圖2可以看出,綜合承載力方面，青島市最高位38.52，其次分別是煙臺市、威海市、濟南市、濰坊市、淄博市、日照市、東營市、濟寧市、泰安市、聊城市、棗莊市、臨沂市、濱州市、德州市、萊蕪市、菏澤市，極差為37.269。

圖2 山東省17地市綜合承載力水平柱狀圖

3.各地市耦合協(xié)調(diào)水平

從表4及圖3可以看出,耦合協(xié)調(diào)度青島市0.869、威海市0.817、濟南市0.811、煙臺市0.808，屬于良好協(xié)調(diào)狀態(tài)；淄博市0.759、濰坊市0.701,屬于中度協(xié)調(diào)狀態(tài)；泰安市0.621、棗莊市0.62、濟寧市0.618、德州市0.611,屬于初級協(xié)調(diào)狀態(tài)；日照市0.541、濱州市0.532、聊城市0.525、臨沂市0.516、東營市0.512,屬于勉強協(xié)調(diào)狀態(tài)；菏澤市0.489、萊蕪市0.425,屬于瀕臨失調(diào)狀態(tài)。

圖3 山東省17地市綜合承載力各系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度水平柱狀圖

整體看來，現(xiàn)有各系統(tǒng)、各地市的綜合承載力及耦合協(xié)調(diào)水平，與“兩圈四區(qū)”格局大致相同，青島都市圈的青島市和濰坊市普遍較高，濟南都市圈的濟南市、淄博市、泰安市、萊蕪市、德州市、聊城市等處于中等水平，煙威都市區(qū)、東濱都市區(qū)、臨日都市區(qū)、濟棗荷都市區(qū)依次排列，可以看出,核心城市的集聚和擴散效應(yīng)較為明顯，帶動作用較強，因此,應(yīng)更加注重不同區(qū)域之間的要素流動，共同促進全省綜合承載力及耦合協(xié)調(diào)水平的提升。與此同時，為提高山東省各地市的綜合承載力，可以從合理定位、科學(xué)規(guī)劃，統(tǒng)籌推進城鎮(zhèn)化建設(shè)，引導(dǎo)城市群人口的有機集聚；著力加強基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，強化交通引導(dǎo)，完善整體交通網(wǎng)絡(luò)；通過節(jié)約能源資源、注重生態(tài)保護等方式倒逼發(fā)展創(chuàng)新，促進經(jīng)濟發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變，構(gòu)建現(xiàn)代經(jīng)濟體系，為山東省各地市承載力的提升及高質(zhì)量發(fā)展做出貢獻。

四、結(jié)論

(1)山東省17地市在能源資源承載力水平上差異不大，但在生產(chǎn)水平、生活水平及生產(chǎn)生活環(huán)境方面差距巨大。

(2)從山東省17地市綜合承載力角度來看，青島市以38.52的綜合承載力穩(wěn)居第一位，菏澤市最低，差距較大。

(3)從山東省17地市各系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)水平上來看，青島市、威海市、濟南市、煙臺市處于良好協(xié)調(diào)狀態(tài)，但距離優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)仍存在差距，同時各地市層面差距較大，說明山東省在重點發(fā)展的前提下更要注重合理的配置資源，促進山東省各地市全面協(xié)調(diào)高質(zhì)量的可持續(xù)發(fā)展。

[注釋]

① 文章采用山東省2017年城市發(fā)展的截面數(shù)據(jù)，暫不考慮萊蕪市并入濟南市的變動。