基于可拓物元的安徽省城市化綜合評判研究

蘇海民，何愛霞

宿州學院環(huán)境與測繪工程學院，安徽 宿州 234000

城市化是將農(nóng)村、農(nóng)業(yè)要素轉(zhuǎn)變?yōu)槌鞘幸兀瑢⑷祟惿罘绞胶蜕钣^念向農(nóng)村擴散，使經(jīng)濟發(fā)展模式和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷調(diào)整升級，是經(jīng)濟發(fā)展的重要標志和社會發(fā)展水平的重要表現(xiàn).改革開放30年來，中國城市化水平得到快速發(fā)展，城市化率由1978年的17.92%增長到2016年的57.35%，城市化發(fā)展已成為推動我國經(jīng)濟建設的重要引擎.城市化發(fā)展一方面促進了社會經(jīng)濟的進步和人類生活水平的提高，另一方面由于忽略了城市化質(zhì)量和生態(tài)環(huán)境保護問題，致使耕地數(shù)量減少、資源消耗過渡、環(huán)境污染嚴重、城市基礎設施建設不完善、居民生活環(huán)境質(zhì)量差等“城市病”問題相繼出現(xiàn)，導致城市化質(zhì)量與城市化水平不相協(xié)調(diào)的發(fā)展狀態(tài)［1，2］.科學推進城市化進程，提高城市化質(zhì)量和效率已成為實現(xiàn)我國經(jīng)濟健康發(fā)展、城市生態(tài)環(huán)境逐漸改善的主要途徑.因此，城市化問題研究已引起政府和學術(shù)界的共同關注［3，4］.研究內(nèi)容涉及城市化機理及規(guī)律、城市化質(zhì)量與效率和研究方法的探索等方面，研究層次有國家、省域、市域、縣域和區(qū)域城市群等.(1)城市化機理及規(guī)律.陳曉紅等［5］研究了城市化與環(huán)境的脆弱性和協(xié)調(diào)性機制;洪彥等［6］從經(jīng)濟學角度探索在空間效應的影響下城市化對區(qū)域經(jīng)濟增長的作用;Heikkila［7］分析了中國城市化中存在的三個主要問題;單卓然等［8］在研究中提出了新型城鎮(zhèn)化的三大內(nèi)涵、四項重點及六大核心內(nèi)容.(2)城市化質(zhì)量問題.Krueger和Grossman［9］指出，城市化發(fā)展與環(huán)境之間呈“倒U型曲線”，隨著城市經(jīng)濟發(fā)展，環(huán)境質(zhì)量先下降而后逐漸得到改善;陳曦［10］認為科學的城市化進程必須注重城市化質(zhì)量和城市化水平的協(xié)調(diào)發(fā)展，而歐陽軍等［11］則注意到城市化速度和城市化質(zhì)量存在正相關關系;何仁偉等［12］研究了京津唐地區(qū)城市群的城市化質(zhì)量評價;Fang等［13］研究了中國城市化與生態(tài)環(huán)境耦合的基本規(guī)律.(3)城市化指標體系和研究方法.關于城市化評價指標體系，不同學者和不同學科對其理解不同，評價指標構(gòu)建存在較大差異，但基本都涉及經(jīng)濟城市化、人口城市化、空間城市化和社會城市化四個方面.研究方法首先是對評價指標數(shù)據(jù)無量綱處理，計算各指標權(quán)重，然后利用綜合加權(quán)等方法求出城市化水平值.常用方法有層次分析法、熵值法、因子分析法和綜合評價法等.這些研究方法通常是將分散的指標信息加權(quán)集成得到城市化水平綜合等級，方法簡單易行但忽略了各指標之間是否存在信息重疊、指標內(nèi)容是否兼容、指標之間的相互作用是否對評價結(jié)果產(chǎn)生影響.而且，忽略了每個評價指標與評價等級之間的隸屬程度，漏掉了指標間和評價結(jié)果中間狀態(tài)的分異信息［14，15］.但可拓物元模型的建立解決了上述不足.物元分析模型是由我國數(shù)學家蔡文教授于1983年提出用來解決不相容問題的新興學科，核心問題是進行物元轉(zhuǎn)換，解決事物指標間的不相容問題，被廣泛應用于經(jīng)濟發(fā)展水平、環(huán)境和資源等相關評價中.它通過創(chuàng)立物元這一概念建立物元變換理論，將灰色的、抽象的矛盾問題變換為相容問題，使其得到解決，并把系統(tǒng)理論應用到該模型建立系統(tǒng)的物元分析方法.城市化是一個復雜的經(jīng)濟-社會-生態(tài)巨系統(tǒng)，評價指標多，數(shù)據(jù)量大，這些因素之間并非相互獨立，而且，城市化水平具有隨機性和可變性，實質(zhì)上也是一個不相容問題，在多指標評價過程中存在單項指標等級隸屬度的矛盾問題，即需要將評定結(jié)果的不相容轉(zhuǎn)化為相容.該方法解決了城市化水平評價過程中指標間的信息重疊和兼容問題，而且關注了評價指標與評價等級之間的中間分異信息，使評價結(jié)果更加準確、科學.可見，可拓物元模型為城市化水平評價問題提供了新的方法.

當前，中國已進入全面建成小康社會的決勝階段，處在城市化深化發(fā)展的關鍵時期，正確評價城市化綜合水平和解決城市化進程中的負面影響成為區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展不可忽視的問題.在國家中部崛起戰(zhàn)略的大環(huán)境下，安徽省城市化發(fā)展進入快車道，成為促進經(jīng)濟發(fā)展的主要推動力和帶動全省協(xié)同發(fā)展的重要引擎和增長極.基于安徽省總體經(jīng)濟發(fā)展水平和經(jīng)濟運行狀況，科學構(gòu)建安徽省城市化評價的指標體系，運用可拓物元分析模型計算安徽省城市化水平綜合指數(shù)，旨在分析影響安徽省城市化的主要因素，進一步為安徽省城市化良性有序進行和經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展提供參考.

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1 構(gòu)建指標體系

城市是以人類為主體的復雜系統(tǒng)，由自然、經(jīng)濟和社會因素組成的整體.因此，建立科學合理的指標體系是正確評價區(qū)域城市化水平的前提.首先，評價指標選取要符合科學性原則，在正確認識城市化內(nèi)涵的基礎上，考慮體現(xiàn)城市化水平和城市化質(zhì)量的主要因素，真實反映城市化的基本特征和變化.其次，注重系統(tǒng)性原則，指標選擇要從系統(tǒng)論的觀點出發(fā)，綜合考慮城市化系統(tǒng)的整體性、動態(tài)性和相對獨立性.第三，指標的可操作性，包括數(shù)據(jù)的可獲取性和數(shù)據(jù)的可比性.城市化是將傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)代城市經(jīng)濟、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整升級和社會變遷的過程，不同學者對其內(nèi)涵有不同的認識，但通常包括人口城市化、經(jīng)濟城市化、社會城市化和空間城市化四個方面.在綜合調(diào)查安徽省社會經(jīng)濟發(fā)展的基礎上，依據(jù)上述指標原則、專家建議并參考前人文獻資料，從人口、經(jīng)濟、社會和空間四個方面建立安徽省城市化水平綜合評價指標體系［16］:人口城市化，人口城市化率X1(%)、二、三產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員比重X2(%)、建成區(qū)人口密度X3(人/km2);經(jīng)濟城市化，人均GDP X4(元/人)、第二、三產(chǎn)業(yè)占GDP比重X5(%)、人均工業(yè)總產(chǎn)值X6(萬元)、人均地方財政收入X7(萬元)、人均地方財政支出X8(萬元)、固定資產(chǎn)投資額X9(萬億元);社會城市化，城鎮(zhèn)居民年人均可支配收入X10(元)、人均消費零售額X11(萬元)、每十萬人口有大學生人數(shù)X12(人 /十萬人)、每萬人擁有醫(yī)生數(shù)X13(人 /萬人)、城鎮(zhèn)居民人均消費性支出X14(元)、人均生活用水量X15(m3)、人均生活用電量X16(萬kwh);空間城市化，城鎮(zhèn)人均住房面積X17(m2)、人均鋪裝道路面積X18(m2)、人均綠地面積X19(m2)、建成區(qū)綠化覆蓋率X20(%).

1.2 數(shù)據(jù)來源與數(shù)據(jù)處理

根據(jù)安徽省統(tǒng)計年鑒和安徽省國民經(jīng)濟發(fā)展公報整理得到安徽省城市化指標的原始數(shù)據(jù).由于指標數(shù)據(jù)量綱不同，數(shù)據(jù)不具有可比性，因此，需要對原始指標數(shù)據(jù)進行標準化處理，對于正向指標和負向指標分別采用下列公式計算標準化后的數(shù)據(jù):

式中，xi、yi、x'、y'分別表示指標數(shù)據(jù)的原始值和標準化后的指標值;xmax、xmin、ymax、ymin分別表示正向指標和負向指標的最大值和最小值.

1.3 指標權(quán)重確定

指標權(quán)重是否合理對于評價結(jié)果具有重要影響.為避免人為因素對權(quán)重的影響，本研究采用主成分分析法(PCA)確定評價指標的權(quán)重.城市化水平是一個包含經(jīng)濟-社會-生態(tài)多因素的綜合概念，評價指標多，數(shù)據(jù)量大，不同評價指標間有一定的相互作用和相互影響，存在數(shù)據(jù)重疊.主成分分析法具有嚴格的數(shù)學基礎，它能將復雜的數(shù)據(jù)集中到幾個綜合指標上，稱為主成分，每個綜合指標都是多個原指標信息的線性組合.通過適當調(diào)整線性函數(shù)的比例系數(shù)使各主成分相互獨立，舍棄重迭信息，將評價對象差異通過主成分明顯反映，又沒有原始指標信息的丟失，使結(jié)果分析更加直觀［17］.而各主成分原有指標的載荷值反映出它們對主成分所起作用的大小，能為確定各指標的權(quán)重提供客觀依據(jù)［18，19］.

將反映城市化水平的評價指標帶入SPSS 17中，按照主成分的一般步驟提取前4主成分，其特征根分別為5.135、4.096、4.026 和2.672，累計貢獻率達88.6%，大于85%，符合主成分分析的要求，計算前 4個主成分載荷及公因子方差，然后將公因子方差歸一化得到各評價指標的權(quán)重(表1).

表1 安徽省城市化評價指標權(quán)重值Tab.1 The weight value of the evaluation index of urbanization in Anhui province

1.4 物元模型構(gòu)建

1.4.1 城市化水平評價的經(jīng)典域和節(jié)域

在物元模型［20］分析中將城市化水平N，特征值c和量值x的有序三元數(shù)組R=(N，c，x)看作事物的基元，稱為物元.假設城市化水平N 有 n 個特征值(c1，c2，...，cn) 和n個相應的量值(x1，x2，...，xn)，則將它稱為n維物元，用矩陣表示為

式中，Nj表示城市化水平評價時所劃分的第j個等級;ci表示城市化水平Nj的特征值;Vji為Nj關于ci所規(guī)定量值的取值范圍，即各等級關于特征值所取的數(shù)值范圍.

其中，Np為城市化水平等級的全體;Vpi為p關于ci所取的量值范圍，即p的節(jié)域，故Vji?Vpi.

根據(jù)安徽省區(qū)域發(fā)展實際，通過調(diào)查和專家咨詢，本研究將安徽省城市化水平劃分為低城市化水平、中等城市化水平、較高城市化水平和高城市化水平四個等級.對評價指標原始數(shù)據(jù)處理得到平均值及標準差，建立物元模型的分級標準(表2).

表2 安徽省城市化評價指標分級Tab.2 The evaluation index classification of urbanization in Anhui Province

1.4.2 確定待判城市化水平物元

式中，N0為被評價物元;xi為N0關于ci的量值，即參評因子的實測數(shù)據(jù).

1.4.3 構(gòu)造被評價物元關聯(lián)函數(shù)

其計算公式為

式中，ρ(xi，Vji) =|xi－ (aji+bji)/2|－ (bji－ aji)/2，ρ(xi，Vpi) =|xi－ (api+bpi)/2|－ (bpi－ api)/2|Vji|=(bji－ aji)(j=1，2，...，4;i=1，2，...，n).

函數(shù)關聯(lián)度K(x)大小反映了被評價物元的城市化水平屬于某水平級別的程度.當0≤K(x)≤1時，表明被評價的結(jié)果符合標準要求，數(shù)值越大，越接近標準上限;當K(x)≥1時，表明被評價的結(jié)果超過標準極限，數(shù)值越大，承受能力越大;當－1≤K(x)≤0時，表明被評價物元基本符合標準要求，但具備轉(zhuǎn)化條件;當K(x)≤－1時，表明被評價物元不符合標準對象的要求，且又不具備轉(zhuǎn)化的條件［20，21］.

1.4.4 計算總關聯(lián)度

總關聯(lián)度計算公式

式中，Kj(x)表示待判物元總關聯(lián)度，若K0j(x)=maxKj(x)，則評定X屬于等級0j.

2 結(jié)果與分析

將原始數(shù)據(jù)處理后帶入上述物元評價模型得到安徽省及各地市城市化指標關聯(lián)度和城市化綜合關聯(lián)度評判結(jié)果(表3和表4).從表中數(shù)據(jù)可以判斷安徽省城市化水平等級和影響各市城市化的驅(qū)動因子和制約因素.

2.1 城市化水平綜合評判

表3給出了安徽省各區(qū)域多指標綜合關聯(lián)度和評判結(jié)果，根據(jù)K0j(x)=maxKj(x)，則評定X屬于等級0j.首先，安徽省城市化總體水平偏低，全省平均省綜合城市化水平關聯(lián)度為0.259，為較高城市化水平，只有合肥市、馬鞍山市和蕪湖市達到高城市化水平，僅占全省總地市數(shù)(包含安徽省平均水平)的17.65%，有一半以上的區(qū)域處于中等城市化和低城市化水平狀態(tài)，與普通概念上的人口城市化水平差距較大.其次，安徽省及各地市城市化發(fā)展水平區(qū)域差異明顯，以安徽省平均水平為參考，合肥市、馬鞍山市和蕪湖市城市化水平高于平均水平，為高城市化;蚌埠市、銅陵市、安慶市和黃山市與安徽省平均水平在同一層次，屬于較高城市化水平;淮北市、宿州市、阜陽市、淮南市、滁州市、六安市、宣城市、池州市和亳州市低于平均水平，屬于中等城市化和低城市化.從隸屬程度分析，處于高城市化水平的3個城市，蕪湖市關聯(lián)度為0.184，較高城市化水平的城市中銅陵市的關聯(lián)度只有0.052，阜陽市、六安市和滁州市隸屬于中等城市化水平的程度也不大，尤其是阜陽市僅為0.034，根據(jù)物元模型關聯(lián)度，雖然這些城市達到了相應的隸屬級別，符合標準要求，但距標準上限還有較大距離，城市化水平在該級別還有較大發(fā)展空間.除非有較為重要的影響因素強烈干擾，一些城市的城市化水平將保持相當一段時期.第三，安徽省城市化發(fā)展水平與區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展程度具有高度一致性.合肥市、蕪湖市、馬鞍山市和安慶市國民經(jīng)濟總產(chǎn)值長期穩(wěn)居安徽省的前4位，城市化水平高，蚌埠市、銅陵市和黃山市作為安徽省重要的交通樞紐城市、礦業(yè)城市和旅游大市，經(jīng)濟發(fā)展也占有重要位置，城市化水平處在較高位置，處于第三層次的9地市是安徽省傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)城市，經(jīng)濟發(fā)展相對落后，城市化水平較低.

表3 安徽省城市化水平綜合關聯(lián)度和綜合評判結(jié)果Tab.3 Comprehensive correlation degree and comprehensive evaluation result of urbanization level in Anhui province

2.2 城市化空間差異和因素分析

綜合評判結(jié)果只說明了區(qū)域城市化水平所處的基本狀態(tài)，但不能反映城市化發(fā)展的空間差異和驅(qū)動因素，為了明確不同評價指標在安徽省各區(qū)域城市化發(fā)展中的貢獻，進行了不同指標分異信息評價.利用公式(7)得到單指標關聯(lián)度評判結(jié)果見表4.

表4 安徽省區(qū)域單指標關聯(lián)度評判結(jié)果Tab.4 Evaluation result of regional single index correlation degree in Anhui Province

合肥市、蕪湖市和馬鞍山市城市化水平最高，作為安徽省城市化和工業(yè)化的重點區(qū)域，隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，城市化水平還將有較大變化.合肥市是安徽省的省會城市，因經(jīng)濟基礎好、交通便利和政策優(yōu)勢具有較強的經(jīng)濟要素吸引力;蕪湖市位于皖江中段，腹地廣闊，是全省重要的物流中心和制造業(yè)基地，可以很好地帶動皖中區(qū)域的經(jīng)濟發(fā)展，對安徽省來說具有優(yōu)先發(fā)展權(quán)，形成了合肥-蕪湖雙核發(fā)展布局;馬鞍山市是安徽連接長三角的橋頭堡，毗鄰南京，水陸交通便捷，礦產(chǎn)資源豐富，工業(yè)發(fā)達.因此，三市國民生產(chǎn)總值在安徽省占有重要地位(2017年居全省前三位)，城市基礎設施和社會服務水平較高，較快的促進了城市化水平的提高.它們在人口城市化、經(jīng)濟城市化、社會城市化等因素上基本都處于高或較高城市化狀態(tài)，但因人口大量聚集，城市用地供需矛盾，影響了城鎮(zhèn)居民住房和人均道路面積，導致住房緊張、房價升高和道路擁擠，且城市綠化水平有待進一步增強.

城市化水平較高的城市是蚌埠市、銅陵市、安慶市和黃山市.就城市化影響因素而言，銅陵市人口城市化總體較高，黃山市相對較低;銅陵市和安慶市經(jīng)濟城市化因素貢獻較大，黃山市和蚌埠市較低;4市社會城市化大多數(shù)指標處于較高狀態(tài);空間城市化安慶市和黃山市相對較高.蚌埠市作為皖北地區(qū)的中心城市、“合—蕪—蚌”自主創(chuàng)新綜合實驗區(qū)城市和安徽省重要的交通樞紐城市，應充分利用各種優(yōu)勢，加大投資，大力發(fā)展物流、商貿(mào)和服務業(yè)，同時不斷增強城市綜合實力和吸引力，廣納人才，提高人才質(zhì)量.黃山市作為安徽省典型的旅游城市，服務業(yè)發(fā)展水平高，對區(qū)域城市化起到重要作用，受戶籍城鄉(xiāng)二元結(jié)構(gòu)影響，人口城市化水平并不高.而且，經(jīng)濟因素成為城市化發(fā)展的短板，經(jīng)濟因素物元評判得分較低.因此，黃山市社會經(jīng)濟發(fā)展應兩條腿走路，加大工業(yè)投資，提升工業(yè)化水平，以工業(yè)化推動城市化水平.銅陵市是重要的礦產(chǎn)資源城市，工業(yè)發(fā)達，經(jīng)濟發(fā)展在安徽省占有重要位置，二產(chǎn)從業(yè)人員比重大，促進了城市化的發(fā)展，但社會城市化發(fā)展速度緩慢，尤其城鎮(zhèn)居民年人均可支配收入(X10)、城鎮(zhèn)居民人均消費性支出(X14)、人均消費零售額(X11)和人均生活用電量(X16)等都處于中低水平狀態(tài)，因此，要加強城市基礎設施建設，提高城市服務水平，增強城市集聚性.

經(jīng)濟相對落后的淮北市、亳州市、阜陽市等9地市城市化水平較低.由于受到區(qū)位和經(jīng)濟基礎等因素的制約，近年來該區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展緩慢.從對城市化發(fā)展水平的貢獻來看，各城市還存在一定的差異.其中，淮北市、淮南市依據(jù)煤炭資源、煤炭工業(yè)和滁州市因毗鄰長三角，經(jīng)濟發(fā)展相對較快，工業(yè)基礎較好，二三產(chǎn)業(yè)相對發(fā)達，二三產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員比重(X2)、二三產(chǎn)業(yè)GDP比重(X5)和人均工業(yè)產(chǎn)值(X6)都處于較高城市化狀態(tài).皖北地區(qū)是安徽省傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)大區(qū)，地勢平坦，農(nóng)業(yè)發(fā)達，勞動力資源豐富，但二三產(chǎn)業(yè)比重偏低，勞動力消化和城鎮(zhèn)化吸收能力小，不能實現(xiàn)勞動力的就業(yè)轉(zhuǎn)移，導致大量的剩余勞動力向經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)輸出，造成區(qū)域經(jīng)濟空心化，尤其亳州市、宿州市和阜陽市三市勞動力輸出占區(qū)域總?cè)丝诘?5% 以上［22］.三市的人口城市化率(X1)和二三產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員比重(X2)都處于低城市化狀態(tài);經(jīng)濟城市化指標均處于低城市化或中等城市化水平.這些城市今后應注重經(jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整，積極推進農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進程，利用資源優(yōu)勢，大力發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)，吸納剩余勞動力，提高人口城市化水平.皖南和皖西山區(qū)利用當?shù)刎S富的紅色資源、山區(qū)優(yōu)勢積極培育旅游業(yè)發(fā)展，以此帶動服務業(yè)和相關產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，提高區(qū)域經(jīng)濟水平和人口城市化進程.

3 結(jié)論

利用安徽省2016年統(tǒng)計數(shù)據(jù)，從人口、經(jīng)濟、社會和空間城市化4個方面選取20個指標構(gòu)建了安徽省城市化水平的評價指標體系，運用可拓物元模型對安徽省及16地市進行城市化水平評價，得到如下結(jié)論:

(1)安徽省平均城市化水平關聯(lián)度K3(X)=0.259最大，屬于較高城市化水平，但安徽省城市化水平總體偏低，與普通概念上的人口城市化水平差距較大;安徽省及各地市城市化發(fā)展水平區(qū)域差異明顯，根據(jù)物元模型關聯(lián)度，有些城市達到了相應的隸屬級別，符合標準要求，但距標準上限還有較大距離，城市化水平發(fā)展空間較大;安徽省城市化發(fā)展水平與區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展程度具有高度一致性;不同城市城市化影響因素存在一定的差異.

(2)物元方法被引用到城市化水平評價，與傳統(tǒng)評價方法相比，該方法不僅可以得到城市化評價結(jié)果，看出評價結(jié)果對于某個等級的隸屬程度，而且，還能獲得單個指標的評價信息，從而確定每個指標的水平狀態(tài)和影響程度等分異信息，使評價結(jié)果更加客觀、準確.但該方法還在探索階段，如城市化評價等級劃分、指標權(quán)重系數(shù)的確定還需進一步研究.