武汉城市圈城市化与人居环境协调发展研究*

钱 坤，金 艳，陈 志

(1．武汉纺织大学 环境工程学院，湖北 武汉 430200;2．湖北科技学院 资源环境科学与工程学院，湖北 咸宁 437100)

20世纪以来，我国的城市化进入加速阶段，城市化带动了工业化和信息化的发展，促进了社会经济的快速发展，同时，由于城市人口的激剧增加和城市规模的外延扩张，带来了城市住房紧张、交通堵塞、空气污染严重、生态环境恶化、城市基础设施超负荷运行等一系列问题。城市居民的人居环境受到了严重破坏，城市人居环境问题越来越受到人们的普遍关注。提高人居环境质量，实现人居环境的可持续发展是城市化进程的目标，如何协调城市化和人居环境的发展，促进城市人居环境的可持续发展显得尤为重要。

国外人居环境研究源于19世纪末20世纪初，20世纪50年代，C．A．Doxiadis创办了《Ekistics》杂志，人类聚居学开始了系统的研究。迄今为止，国外学者对城市人居环境的研究积累了大量的成果。我国人居环境研究相对滞后，1993年吴良镛等人在西方人类聚居学理论的启发下，创立了人居环境科学，从此我国关于人居环境理论的系统研究也不断地开展起来。国内学者在人居环境理论上进行了探讨，而且对城市人居环境评价、城市人居环境与城市化及经济的协调发展等问题也进行了较深入的研究。

2007年12月14 日，武汉城市圈被正式批准为“两型社会”建设综合配套改革试验区，它是以武汉为圆心，与黄石、鄂州、黄冈、孝感、咸宁、仙桃、潜江和天门8个城市构成的“1+8”区域经济联合体，它是湖北经济发展的核心区域，也是中部崛起的重要战略支点，现已成为湖北省经济社会发展的快速增长极。随着武汉城市圈城市化水平的不断提高，社会经济发展较为迅速，但城市化水平与人居环境之间的矛盾日益突出，城市化与人居环境协调还有待进一步改善。本文拟以武汉城市圈为研究区域，探讨本区域城市化与人居环境的协调发展状况和揭示两者协调发展规律，为促进人居环境科学发展和城市可持续发展的管理与决策提供参考。

一、研究方法

1．指标体系的构建

城市化是指人口、产业结构和生活方式等由农业化逐步转为非农业化性质的经济结构的转变，城市化是一个城市经济发展和社会进步的综合体现。城市人居环境指城市中各种维护人类活动所需的物质和非物质结构的有机结合体，包括城市居民的居住和活动的有形空间和贯穿于其中的人口、资源、环境、社会政策和经济发展的各个方面。城市人居环境发展与城市化进程和城市可持续发展关系密切。城市化过程是城市发展建设的过程，也是人居环境发展建设的过程。人居环境状况是城市化的具体体现，同时又是城市化进一步发展的基础。城市化持续健康有序的发展与城市人居环境的可持续发展互为条件和结果。

城市化系统与人居环境系统分属两个不同的系统，但又同属社会经济巨系统，它们之间存在着互动耦合关系，使两个系统的各要素之间形成相互作用、相互影响、相互渗透的复杂关系。

鉴于以上两个系统的复杂性，为揭示两者之间的协调性，遵循指标选取的科学性、代表性、层次性、可操作性、动态性等原则，参考已有的研究成果，通过筛选得到城市化与人居环境综合评价指标体系。城市化综合评价指标包括经济结构、人口、生活方式和环境四个方面的9项指标，人居环境综合评价指标包括居住环境、生态环境、公共服务设施和精神文化四个方面的11项指标(见表1)。

表1 城市化和人居环境综合评价指标体系

2．数据来源与指标标准化

本文中的原始数据来源于湖北省统计年鉴(1999－2008)、武汉城市圈各市统计年鉴(1999－2008)等。

为消除原始指标量纲不同造成的数据间的屏蔽效应，有必要对原始数据进行标准化处理，考虑到以下研究方法的特点，本文采用标准差标准化的方法，其公式为：

式中，i=1，2，．．．，n;j=1，2，．．．，m。i是指第 i年的指标，j是指第j项的指标，x'ij为原始指标的标准化值，xij为指标原始值，Sj为原始指标的标准差，j为原始指标平均值。

3．城市化综合指数与人居环境综合指数的测算

为了克服多指标变量间信息重叠及人为确定指标权重的主观性，本文运用主成分分析法来测算区域城市化综合指数与人居环境综合指数。利用统计分析软件SPSS19．0对武汉城市圈各市的城市化与人居环境指标分别进行主成分分析，按特征值大于1的原则提取主成份，把多指标转化为少数几个综合指标，从而起到降维的作用。具体方法是：

首先，进行原始指标数据的标准化，如前所述;

其次，对标准化Z阵求出相关系数矩阵，解样本相关矩阵R的特征方程得若干个特征根，并将标准化后的指标变量转换为主成分。

最后，对m个主成分进行综合评价，即对m个主成分进行加权求和，权数为每个主成分的方差贡献率，求出因子的综合得分即城市化或人居环境的综合指数，其公式为：

式中，W为因子的综合得分，λj为各因子方差贡献率，wj为各因子得分。

4．协调度模型与类型判别

协调是指系统组成要素之间在发展演化过程中彼此的和谐一致，发展是指系统组成要素从小到大、从简单到复杂、从低级到高级、从无序到有序的变化过程。由此可知，协调是系统要素间良好的关联，而发展是系统整体的演化过程。城市化与人居环境的协调发展是指在人口非农所占比重和第二、三产业比重逐渐增加以及生活水平不断提高等的经济发展过程中，人们在居住、卫生、教育和文化环境等方面与其和谐的情况。城市化与人居环境发展的协调度是指在经济发展不同阶段城市化发展与人居环境质量之间的耦合程度，它是度量系统之间或系统内部之间协调状况好坏的定量指标，具体体现在以时空为参照系的城市化与经济发展相互作用的界面特征。

协调度是度量系统中之间耦合协调状况好坏程度的定量模型，它可以定量描述城市化与人居环境之间的协调程度，其公式为：

式中，M为城市化与人居环境的协调度;X为城市化综合指数;Y为人居环境综合指数。M的值由变量X、Y共同决定，当 X ＞0、Y ＞0且 X=Y，M 的值最大，为1．414;反之，当X＜0、Y＜0且X=Y，则M的值最小，为－1．414;其他任何情形介于二者之间，所以，－1．414≤M≤1．414。根据M、X、Y的值，可将协调度分为以下几种类型(见表2)。

表2 城市化和人居环境协调度分类及特征

二、计算结果与分析

利用1999－2008年武汉城市圈各市的统计数据，根据以上算法，测算城市化综合指数、人居环境综合指数，推算得出武汉城市圈9个城市1999－2008年城市化与人居环境的协调度(见表3)，并绘制出协调度变化趋势图(见图1)。

表3 武汉城市圈9个城市城市化与人居环境协调度(1999－2008)

图1 武汉城市圈9个城市城市化与人居环境协调度变化趋势(1999－2008)

由表3、图1并结合综合指数可知，(1)武汉城市圈城市化与人居环境协调发展可分为两个阶段，1999－2005年为欠协调时期，协调度多为负值。武汉城市圈整体城市化不断提高，其中潜江、黄石、天门、鄂州4个城市的城市化快速发展，9个城市人居环境均处于比较稳定的状态，相比城市化发展严重滞后，协调度以Ⅲ类为主。2006－2008年为基本协调时期，协调度多为正值。武汉城市圈城市化快速提高，且高于人居环境水平，城市化水平的快速提高带动了经济的发展，人居环境在一定程度上也得到改善，武汉城市圈整体发展趋于优化，协调度以Ⅱ类为主。(2)武汉城市圈9个城市城市化与人居环境协调发展存在着较大的区域差异性。从协调度的变动趋势来看，可将9个城市分为四种类型，其一是武汉市，属平稳、协调型，协调度10年间各年的协调度值均在1．35以上，平均值接近1．4，各年协调度均为协调Ⅰ类，且变化幅度小，最大值为1．413，最小值为1．365，变化幅度仅0．048，说明武汉市这10年间城市化与人居环境较为协调，表现了中心城市协调发展的示范作用;其次是黄石、鄂州、天门、潜江、仙桃等市，属快速增长、协调优化型，协调度10年间各年的协调度值增长较快，增幅较大，协调度从1999年的－1．0左右经五年左右时间上升为正值，至2008年为1．0左右，协调度类型由失调或不协调Ⅵ类，优化至基本协调或协调Ⅰ类，表明这5个城市的城市化与人居环境协调关系得到改善;其三是黄冈市和孝感市，属缓慢增长、协调改善型，协调度10年间各年的协调度值增长缓慢，增幅不大，协调度从1999年的－1．4左右经过十年左右时间上升至2008年的0．0左右。协调度类型由失调或不协调Ⅵ类，优化至基本协调或弱协调Ⅱ类，这两个城市的城市化与人居环境协调关系还有待进一步改善。其四是咸宁市，属平稳、不协调型，协调度10年间各年的协调度值均在－1．1以下，平均值接近 －1．3，各年协调度均为不协调Ⅵ类，且增长幅度小，最大值为 －1．120，最小值为－1．390，增长幅度仅0．26，说明咸宁市这10年间城市化与人居环境关系不协调，协调两者关系的任务最为艰巨。(3)从2008年的协调度来看，武汉、黄石、鄂州、仙桃、潜江和天门等市的协调度为正值，且在1．0左右，协调度为协调Ⅰ或Ⅱ类，城市化水平和人居环境水平很高;孝感市和黄冈市的协调度在0．0左右，协调度为欠协调Ⅰ或Ⅱ类，协调性较弱;咸宁市的协调度为负值，协调度为不协调Ⅵ类，城市化与人居环境均较差，但城市化高于人居环境，说明该市的教育投入和支出、公共服务设施等还不够。

三、结论与对策

(1)武汉城市圈城市化与人居环境协调发展可分为两个阶段，1999－2005年为欠协调时期，2006－2008年为基本协调时期，城市化水平的快速提高，人居环境在一定程度上也得到改善，武汉城市圈整体发展趋于优化。

(2)武汉城市圈9个城市城市化与人居环境协调发展存在着较大的区域差异性。从协调度的变动趋势来看，可将9个城市分为四种类型。武汉市属平稳、协调型，黄石、鄂州、天门、潜江、仙桃，属快速增长、协调优化型，黄冈、孝感，属缓慢、协调改善型，咸宁，属平稳、不协调型。

(3)从2008年的协调度来看，可将9个城市分为三种类型。武汉、黄石、鄂州、仙桃、潜江和天门的协调度为协调Ⅰ或Ⅱ类，孝感、黄冈的协调度为欠协调Ⅰ或Ⅱ类，咸宁市的协调度为不协调Ⅵ类。

(4)针对武汉城市圈9个城市城市化与人居环境协调发展的特征，应采取相应的对策。武汉市城市化和人居环境均处于很高的水平，城市化的发展带动了人们生活、教育和文化方面的发展。应继续保持现有发展规模的基础上，更好实现城市化和人居环境协调可持续发展，同时其发展经验也值得武汉城市圈其他城市借鉴;黄石市和鄂州市的城市化和人居环境都处于较高的水平，但人居环境建设稍落后于城市化水平，应加强教育、卫生、公共设施等方面的建设，适应城市化发展进程;仙桃、咸宁、天门、孝感、潜江和黄冈等市的城市化水平较低，人居环境水平较低，应采取调整地域布局、改革户籍制度等措施，提高城市化水平。

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