基于耦合理论的陕西省“四化”协调水平实证分析

张 媛, 范阳梓, 张 权

(1.西安邮电大学 计算金融管理研究中心， 陕西 西安 710121； 2.西安邮电大学 经济与管理学院, 陕西 西安 710121)

基于耦合理论的陕西省“四化”协调水平实证分析

张 媛1, 范阳梓2, 张 权2

(1.西安邮电大学 计算金融管理研究中心， 陕西 西安 710121； 2.西安邮电大学 经济与管理学院, 陕西 西安 710121)

在利用耦合理论分析“四化”同步发展关系基础上,构建“四化”耦合协调度指标体系和评价模型,对陕西省10个市“四化”发展水平及协调度进行实证研究。结果表明,陕西省“四化”耦合协调度平均值为0.332 7,处于耦合拮抗程度逐渐降低的轻度失调状态；“四化”同步发展存在着较为显著的区域性差异,耦合协调度大致符合关中、陕北、陕南梯度递减的空间分布规律；各市耦合协调度均不高,多数市区属于轻度失调及中度失调地区。

“四化”；耦合协调度；“四化”互动关系

走新型工业化、新型城镇化、农业现代化和信息化(以下简称“四化”)发展道路,是实现“四化”良性互动和同步发展内在机理的必然要求也是我国现代化建设的迫切需要。

目前,国内外学者对工业化、城镇化、信息化和农业现代化的研究已有一定成果。拉尼斯(Gustav Ranis)和费景汉(JohnC.H.Fei)修正了刘易斯(A．Lewis)的二元经济结构理论,从动态的角度研究工农业均衡增长,提出农业生产率提高所出现的农业剩余是农业劳动力流入工业部门的先决条件[1]。埃斯瓦瑞(Eswaran)和克特威(Kotwal)认为工业生产与农村发展存在一定的正向影响关系,工业化滞后会阻碍农业的发展。陈志峰等对工业化、城镇化与农业现代化三者进行定性研究分析,采用函数和立方体模型及图示的方法,分析了“三化同步”发展的内在机制和它们之间的互动关系[2]。吴振明运用系统论的思想构建了系统协调状态测度模型,对中国西部地区的“三化”协调发展水平与经济发展水平进行了定量研究,实证分析发现其分布存在一定程度的空间错位[3]。郝晶辉、夏显力通过Johansen协整检验论证了陕西省工业化、城镇化和农业现代化发展间存在长期协整关系,并结合陕西省各地市(区)经济社会发展实际情况,对其协调程度进行了评价分析[4]。董梅生、杨德才采用因子分析法,获得“四化”的综合评价值,并构建了VAR模型,测算出长期内城镇化、工业化和信息化都能提升农业现代化水平；短期内只有农业现代化、工业化和信息化是引起城镇化的原因,其他“三化”不存在这种因果关系[5]。

以上研究大多停留在对“两化”、“三化”协调发展或互动关系研究的基础上,对陕西省“四化”同步协调发展水平进行评价研究的文章较为少见。因此,本文从定性和定量两个角度,在耦合理论及“四化”互动关系的基础之上,通过构建指标体系,利用耦合评价模型对陕西省10个市的“四化”同步发展水平进行测算分析,并依照协调度等级标准对其进行类型划分和比较研究。

1 耦合协调度理论基础

1.1 耦合度与耦合协调度的内涵

物理学中,耦合(coupling)指两个(或两个以上)系统或运动形式通过各种相互作用而彼此影响的现象[6]。耦合系统内的各个子系统之间具有一定的内在关联,某一子系统会受这类关联的牵制使其自身的属性也随之发生改变。若耦合系统间要素相互契合、彼此促进时,为良性耦合；若各要素相互碰撞、彼此抑制时,则为恶性耦合[7]。因此,耦合度就是用来反映各个系统间的相互作用强度和彼此影响程度。

耦合协调度是指在现有的内在和外在条件的影响下,各个系统在进行相互作用时的良性耦合程度,整体呈现出一个由无序趋于有序的过程,从而对系统间协调好坏程度进行定量衡量。

1.2 “四化”耦合协调发展的互动关系

“四化”耦合系统中的新型工业化、新型城镇化、信息化和农业现代化四个子系统之间存在着多层次的复杂关系,根据其中所存在的交叉互联的要素关系总结出“四化”协调同步发展的互动关系,如图1所示。

图1 “四化”协调同步发展的互动关系

(1)新型工业化与其他“三化”的互动关系。新型工业化提供给农业现代化和信息化以先进技术和设备支持,形成的工业产业园区亦推动了城镇化的建设。同时,工业化的产业聚集和规模经济带来了更大的财政收入,为其他“三化”的发展进程提供有力的财力支撑。

(2)新型城镇化与其他“三化”的互动关系。新型城镇化作为空间载体与工业化结合共同促进二、三产业持续扩大,吸纳了一定的农村剩余人口并使农业剩余劳动力进行转移,农业劳动力减少,从而使农业进行不断的技术创新,产业结构得以优化,传统的农业生产向着高效农业逐渐发展。城镇发展所产生的聚集效应与服务功能促使信息消费不断增长,成为推动工业化、信息化进程的发展条件。

(3)农业现代化与其他“三化”的互动关系。随着农业现代化发展速度的提升,所投入的农业劳动力逐渐减少,节省了较多的劳力资源。同时,农业生产效率得以提高,为其他“三化”的发展提供大量的基础资源及发展资本,加快了共同发展步伐[8]。

(4)信息化与其他“三化”的互动关系。信息化为新型工业化、新型城镇化及农业现代化提供了新的发展动力。信息技术与现代信息管理手段的发展促进了工业结构的调整和产业的优化升级,使资源密集型产业及低端制造业向高新技术产业逐步转变,扩大了新兴市场空间,逐渐实现智能化工业[9]。信息技术在城镇发展中起到了催化作用,推动了“智慧城市”建设,加速了城镇资源整合和功能定位,减少了城镇的资源浪费和功能重叠[10]。同时,农业信息化也开发出全新生产力,应用于农业生产、加工和销售过程中,快速提高农业生产效率,使农业及农产品的生产经营科学智能化,从而实现高效农业。

在“四化”协调发展的进程中,农业现代化是发展基础,工业化是发展先导,城镇化是发展载体,信息化是发展新动力。通过新型工业化、新型城镇化、信息化及农业现代化四者之间的有效互动、相互协调、同步作用,共同推进社会经济的发展进程。

2 耦合协调方法模型及指标体系的建立

2.1 “四化”耦合度及耦合协调度模型

(1)“四化”耦合度模型

借鉴其他学者结合物理学容量耦合系数理论所得到的多个系统相互作用耦合度模型,即

(1)

式中Cn代表耦合度,ui、uj(i=1,2,3,…,m；j=1,2,…,n)是子系统的综合评价函数。

本文有工业化、城镇化、信息化及农业现代化4个子系统,故这里n=4,得“四化”耦合度模型如下

(2)

式中f(x)、g(y)、h(z)、p(l)分别代表工业化、城镇化、信息化及农业现代化的综合评价函数。

(2)“四化”耦合协调度模型

耦合度仅仅度量了工业化、城镇化、农业现代化及信息化四化之间相互作用的强弱程度,并没有反映出“四化”的综合协调发展水平。因此引入耦合协调度模型,以更好的判断各子系统之间的协调发展程度,计算公式如下

(3)

T=αf(x)+βg(y)+γh(z)+δp(l)

(4)

式中,D为耦合协调度；C为耦合度；T为“四化”综合评价指数；α、β、γ、δ为待定系数,满足α+β+γ+δ=1。由于在“四化”耦合发展过程中,新型工业化、新型城镇化、农业现代化及信息化四者相互协调、共同发展,故“四化”各个子系统综合发展水平的待定系数取值相同即α=β=γ=δ=0.25,从而T=0.25f(x)+0.25g(y)+0.25h(z)+0.25p(l)。

为了更好的说明新型工业化、城镇化、农业现代化及信息化之间的耦合协调发展程度,对耦合协调度进行等级划分[11],如表1所示。

表1 耦合协调度等级划分标准

2.2 “四化”综合发展水平的计算

为了求出新型工业化、新型城镇化、农业现代化及信息化4个子系统的耦合协调度,首先要计算出4个系统的综合发展水平指数,对其发展状况进行评价。具体方法如下[12]。

(1)指标数据标准化

在系统评价方案中,由于各指标的计量单位不同而不能直接进行运算,需对指标的初始值进行标准化处理,来消除变量数据间的数量级和量纲的不同。将指标分为效益型指标和成本型指标。效益型指标为正向指标,其值越大表明系统发展水平越高,如人均GDP等；成本型指标为负向指标,指标值越小说明系统发展水平越高,如农业受灾率等。采用极差变换法对原始数据进行处理,具体如以下两种公式

(5)

(6)

(2)指标权重确定

采用熵值法来确定指标权重,根据熵的特性,通过熵值法计算出的评价指标值更具客观性,依据评价指标初始值的信息量大小来确定各指标的权重,进而对各个系统做出客观评价,也减少了确定权重过程中主观因素的影响。具体计算方法如下

① 计算第j项指标下第i个方案占该指标的比重

(7)

式中pij表示比重,i=1,2,…,m；j=1,2,…,n。

② 计算第j项指标的熵值

(8)

式中ej表示指标熵值,k=1/lnm,k>0,ej>0。

③ 计算第j个指标的权值

(9)

(3)四化子系统综合发展水平计算

利用综合评价函数来计算各个子系统的综合发展水平。具体计算公式如下

(10)

(11)

(12)

(13)

2.3 “四化”指标体系的建立

围绕“四化”的内涵和特征,根据陕西省各地区的实际情况和指标数据的可获取性,建立了包括新型工业化、新型城镇化、农业现代化和信息化的四个耦合系统[5],20个指标的“四化”耦合协调度评价指标体系,并根据式(5)～式(9)计算出各指标权重,如表2所示。

表2 陕西省“四化”耦合协调度评价的指标体系及权重

注：指标数据来源如下。 ① 陕西省统计局,国家统计局陕西调查总队.2014陕西统计年鉴[M].北京:中国统计出版社,2014. ② 陕西电子工业研究院.2013年陕西信息化指数白皮书[EB/OL].(2014-01-29)[2014-12-20]. http://www.sneiri.com/itri/download/index_4.jhtml

在所构建的“四化”耦合协调度评价指标体系中,工业化子系统评价指标主要对工业发展、人力、及生态等方面进行量化反映。城镇化子系统在人口城镇化、经济城镇化、社会城镇化、环境城镇化四方面来建立评价指标。农业现代化子系统评价指标反映了农业综合生产、科技含量、社会发展和环境的可持续发展。信息化子系统评价指标通过信息基础资源、信息技术普及与应用、信息产业发展及信息化人力资源4个方面来确定。

3 系统耦合协调度实证分析

利用上文构建的耦合协调度模型及指标体系对陕西省10个市的新型工业化、新型城镇化、农业现代化及信息化的协调发展程度进行度量。选取了陕南、陕北、关中地区的10个市区的截面数据进行了横向比较和分析。

3.1 实证结果

将相关数据按照公式(2)～公式(4)和公式(7)～公式(13)进行计算,得出结果,具体见表3。

表3 2013年陕西省“四化”耦合协调度计算结果及等级划分

注：指标数据来源如下。 ① 陕西省统计局,国家统计局陕西调查总队.2014陕西统计年鉴[M].北京:中国统计出版社,2014. ② 陕西电子工业研究院.2013年陕西信息化指数白皮书[M].西安:陕西省工信厅委托陕西电子工业研究院,2013.

3.2 实证分析

对2013年陕西省10个市的新型工业化、新型城镇化、农业现代化及信息化的耦合协调度计算结果分析,可以得出以下结论。

(1)“四化”耦合子系统发展水平对比

由实证结果分析，表明陕西省各市的“四化”发展水平较低。总体看,陕西省2013年新型工业化、新型城镇化、农业现代化及信息化发展水平指数均值分别为0.399 4、0.402 6、0.409 3及0.277 6,农业现代化发展水平最高,信息化发展水平最低。各市具体的“四化”综合发展水平如图2所示。

图2 2013年陕西省“四化”耦合系统子系统综合发展水平趋势图

陕西省各市的工业化较其他“三化”的发展水平稍滞后,而榆林市、延安市工业化水平最高且与其他“三化”差距较大,原因在于陕北地区的煤炭、石油天然气以及电力和化工产业发展势头在不断加大,自然资源的转化率和综合利用水平也在不断提高。各市城镇化及农业现代化发展水平较平稳且差距较小。陕南地区由于地处秦岭一带,生态地形的先决条件使得其道路运营能力得到限制,限制了城镇发展所需的市场空间和对外联系渠道及人财物的聚集,致使陕南的城镇化总体发展力度不够。陕北地区属于荒漠化地区,受干旱气候和不合理土地利用，导致沙化，致使其生态环境较为薄弱，尤其陕北地区重视煤矿油业的工业化发展，使得其农业现代化处于全省较低水平。除西安市外,各市信息化发展水平明显落后于其他三化的综合发展水平。西安市经济基础较好,区位优势突出,为信息化的发展提供了一个良好的发展基础。有利于信息化发展，诸如市场结构、人力资源和产业布局等条件，为信息化发展形成了有利局面。除工业化外,西安市的城镇化、农业现代化及信息化都处于全省10市的前列,尤其是信息化,是其余9市最高水平指数的3.2倍。榆林市的工业化发展水平优势较为明显,但该市其他三化发展水平较为滞后,仅占工业化发展水平指数的30.1%。

(2)“四化”耦合协调度整体维度分析

经分析得出“新型工业化、新型城镇化、农业现代化及信息化”系统总体上耦合协调程度较低,2013年陕西省“四化”耦合协调度的平均值仅0.332 7,处于耦合拮抗程度逐渐降低的轻度失调状态。各市“四化”耦合协调度具体分类，如表4所示。

表4 2013年陕西省“四化”耦合协调度分类情况

其耦合协调度存在明显差异,参照耦合协调度等级划分标准,根据协调度D值大小将10个市划分为5类:第1类地区为初级协调,仅有西安市。其城镇化、农业现代化及信息化子系统的发展水平均排位全省首位,而四者的耦合协调也最高,D值为0.637 3；第2类地区为濒临协调,也仅有榆林市。D值为0.403 6,因其工业化及信息化水平较高,拉升了协调度等级；第3类为轻度协调,包括铜川、宝鸡、咸阳、延安4个市,占各类地区数量的40%,D值介于0.3～0.4之间；第4类地区为中度失调,渭南、汉中及安康属该类地区,D值平均值为0.260 7；最后,商洛市为第5类地区,属严重失调,其D值仅为0.180 0。

西安市耦合协调度最高,由于其属省会城市,发展经济基础较好,区位优势、市场结构、人力资源、产业布局及政策扶持等有利于“四化”协调发展的有利条件比较突出,所以其“四化”耦合协调度远高于其他城市。商洛市耦合协调度值最低,其位于陕南地区,由于地理位置及资源等原因，“四化”发展受到限制,发展缓慢,工业化带动能力不足、城镇化聚集力度不够、农业机械化实施困难,进而影响信息化的发展,因此其“四化”耦合协调度处于全省末位。

(3)“四化”耦合协调度区域维度分析

由表3的耦合协调度值大小可以看出,2013年陕西省“四化”耦合协调度大致上呈现出关中、陕北、陕南梯度递减的地理空间分布趋势。关中的较多城市耦合协调度相对比较高,差距较小,耦合协调度均值是0.386 4,且D值排首位的西安市位于关中地区。而陕北地区的延安市及榆林市耦合协调度D值分别为0.334 7和0.403 6,其均值0.369 1与关中地区均值相差较小。陕南地区的耦合协调度最低,其D值均值为0.224 9,“四化”耦合协调度排名最末的商洛市位于陕南。总体来说,陕西省位于西北地区,自身各方面的条件较全国其他省市较低,所以,整体耦合协调度较低,故关中、陕北、陕南的D值均值相差不甚明显。

关中属平原地区,省会西安地处关中,起到了一定的辐射带动作用,提升了关中地区协调度的领先程度。关中其他城市在资源共享及信息交流等方面具有一定优势。而地处陕北地区具有先天的自然资源优势,煤矿油业较为发达,带动了其他三化的发展,但同时也对环境造成了一定的负担。陕南地区由于“四化”系统内各个子系统综合发展水平均较弱,没有突出优势,故领头带动能力不足,因此“四化”耦合协调度较低。

4 结论及相关对策建议

4.1 结论

在阐述新型工业化、新型城镇化、农业现代化及信息化耦合协调发展的作用机理基础上,建立了“四化”耦合协调度模型及其指标评价体系,对陕西省10个城市的“四化”耦合协调度进行了测量和横向比较分析。结论如下。

(1)整体维度。从耦合协调度值来看,陕西省10个市的“四化”耦合协调度均值处于耦合拮抗程度逐渐降低的轻度失调状态。从“四化”发展水平对比关系来看,城镇化及农业现代化的发展进程高于工业化及信息化,且工业化及信息化各市发展程度差距较大,尤其是信息化。

(2)区域维度。陕西省“四化”的耦合协调度内部差异显著。其耦合协调度呈现出关中、陕北、陕南依次递减的规律。关中地区城市所在的耦合协调类型层次较高同时城市数量也较多,而位于陕南地区的城市的耦合协调类型层次较低,同样其所占数量较多。

4.2 相关对策建议

综上结论所述并结合陕西省“四化”发展的实际情况,提出如下对策建议。

(1)推动调整产业结构,加强工业污染治理。新型工业化的发展在不断加快进程的同时要避免因追求发展速度带来的自然资源浪费、生态环境破坏、经济发展不可持续和“四化”发展不协调等问题。尤其是陕北地区,要不断加强自然资源的综合利用率及工业废物的处置率,结合信息技术的发展,逐步使工业产业结构发生转变,淘汰掉部分耗能污染度高、效益附加值低的产业。同时,积极构建“绿色”生态型企业、发展知识密集型的高新技术产业集群。各城市要根据自身经济发展状况和现阶段“四化”协调发展水平,科学合理地制定工业化发展的规模与速度,调整各个产业结构,同时兼顾工业化发展速度与质量、规模与效益。

(2)科学规划城乡体系,均衡区域发展水平。科学地规划城镇和农村发展体系,增强城镇化对农业现代化的带动能力。合理调整农业产业及产品结构,加大涉农产业发展,增强农用设备的制造及技术创新能力,提高农业机械化水平。促进城市和城镇、村镇协调发展,逐步提升城镇化进程对农村经济、文化建设的辐射作用和带动能力。增强关中发达地区对陕南欠发达地区产业发展的带动能力,减小各地区工业发展不平衡所造成的城镇发展显著差异,促使各区域“四化”水平均衡发展。

(3)发挥信息技术优势,深化应用普及程度。根据现阶段陕西省信息化的发展水平,评估现有信息化基础设施及科学技术，满足未来工业化、城镇化和农业现代化的需求，缩小相互间的差距,根据实际情况加强信息化建设要素投入,加大信息基础设施建设,充分发挥信息化的整合和优化功能。使信息技术在其他“三化”发展中普及应用,推动智慧城市、智能工业和高效农业的发展。

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[责任编辑：汪湘]

Empirical research of Shaanxi province “four modernizations” coordination level based on the theory of the coupling

ZHANG Yuan1, FAN Yangzi2, ZHANG Quan2

(1.Computational Finance and Risk Management Reasearch Center, Xi’an University of Posts and Telecommunications, Xi’an 710121, China;2.School of Economics and Management, Xi’an University of Posts and Telecommunications, Xi’an 710121, China)

Based on the analysis of the four modernizations synchronous development inner mechanism，a “four modernizations” coupling coordination degree index system and evaluation model is constructed. The “four modernizations” development level and coordination degree of 10 cities in Shanxi Province are analyzed based on the empirical research. Results show that the average value of the “four modernizations” of 10 cities in Shaanxi province coupling coordination degree is 0.332 7，which is in the mild imbalance due to the gradually reducing of the coupling antagonism degree. The “four modernizations” synchronous development shows a relatively significant regional differences and the coupled coordination degree are broadly in line with the spatial distribution of gradient descending: Guanzhong， Shanbei， Shannan. The coupling coordination degree is not high. Most cities belong to the mild disorders and moderate disturbance region.

four modernizations, coupling coordination degree, four modernizations interactive relationship

2015-04-13

西安市科技计划资助项目(SF1403)；西安市社会科学规划基金资助项目(15J47)；陕西省社会科学界联合会基金资助项目(2014C077)；西安市软科学基金资助项目(SF1415-1)；西安市社会科学基金资助项目(14J30)

张媛(1988-),女,硕士，助教,从事计算金融风险管理研究。E-mail:cherryline@163.com 范阳梓(1991-),女,硕士研究生,研究方向为企业管理。E-mail:1184900405@qq.com

10.13682/j.issn.2095-6533.2015.05.022

F49

A

2095-6533(2015)05-0109-07