河南省城市人居环境定量评价研究

郭子龙， 王德彩， 李青松,2， 宋文博， 康 凯， 孟庆香,2

(1.河南农业大学资源与环境学院，河南 郑州 450002；2.河南省高校农业资源与环境工程技术研究中心，河南 郑州 450002；3.河南农业大学林学院，河南 郑州 450002)



河南省城市人居环境定量评价研究

郭子龙1， 王德彩3， 李青松1,2， 宋文博1， 康 凯1， 孟庆香1,2

(1.河南农业大学资源与环境学院，河南 郑州 450002；2.河南省高校农业资源与环境工程技术研究中心，河南 郑州 450002；3.河南农业大学林学院，河南 郑州 450002)

从社会经济、居住条件、基础设施和生态环境4个层面上选取24个指标，构建了城市人居环境评价指标体系，采用熵值法和聚类分析法对2012年河南省城市人居环境进行定量评价研究。结果表明：河南省城市人居环境呈现出明显的空间差异，共分为4个级别，城市人居环境较好的地区大多分布在北部和中部地区，东部和西南部地区城市人居环境相对较差。河南省城市人居环境综合评价指数与城市化率之间具有极高的相关性，表明运用熵值法对城市人居环境进行评价切实可行。最后，结合各区域城市人居环境状况，提出城市未来发展过程中应注意的问题。

城市人居环境；熵值法；聚类分析；河南省

近年来，随着经济的迅速发展，人民生活水平逐步提高，城镇化进程逐步加快，城市人居环境质量日益受到人们的关注。但由于地方盲目追求经济发展，忽略了生态环境保护，再加上城市在发展过程中缺乏科学、合理的规划，城市生态环境问题(如交通拥堵、大气污染等)越来越严重，已经严重影响到人们居住环境质量，成为制约城镇化进一步发展的影响因素[1～3]。因此，有必要对城市人居环境进行定量评价，揭示其影响因素及发展规律，以期为城市人居环境质量改善，城镇化健康发展提供参考。国内外许多学者对城市人居环境进行了大量研究。国外学者对人居环境的研究主要起源于城市规划学，二战以后DOXIADIS[4]率先提出了人居环境的科学概念，开始了人居环境科学的系统研究。国内对人居环境的研究起步较晚，20世纪90年代吴良镛[5]在借鉴国外研究的基础上，创立了“人居环境科学”理论体系，开创了中国人居环境研究的先河。陈浮[6]从安全、舒适等角度出发，建立包含建筑质量、房型设计等评价指标体系，对南京市人居环境及满意度进行评价；李雪铭、邢兰芹等[7,8]建立了城市人居环境可持续发展评价模型，对大连、西安等城市人居环境发展阶段进行确定；刘耀林等[9]从生态角度对城市化与生态环境耦合规律进行研究，并以徐州市为例进行实证研究；李鹏雁等[10]运用主成分分析方法，建立城市人居环境评价模型，对哈尔滨市人居环境发展进行评价。纵观已有研究，大多数学者们对城市人居环境质量评价偏重于人们生活、居住的舒适度和城市生态环境质量方面，而人们在选择城市居住的过程中不仅考虑生活的舒适、环境优美，还会考虑就业水平、工资水平、消费水平等一些重要的社会经济因素。同时，以往研究中基于时间序列的单一城市研究较多，基于省级区域的空间差异研究较少。河南省是中原经济区的主要组成部分，其城市人居环境状况将对中原经济区“三化”协调发展产生重大影响。因此，本研究以河南省各地市为研究对象，构建城市人居环境综合评价指标体系，利用熵值法对河南省各地市人居环境进行定量评价，并研究其区域分异特征，以期为河南省城市人居环境改善和新型城镇化发展提供参考。

1 数据来源与评价方法

1.1 数据来源

本研究以河南省18个地市为研究对象，其城市社会经济、居住条件、基础设施和生态环境数据主要来源于《河南省统计年鉴2013》[11]，其中环境空气累计达标率和地表水质达标率来源于《河南省2013年环境质量状况公告》[12]。

1.2 评价方法

在城市人居环境评价中应用最广泛的方法是多指标综合评价法，该方法应用的关键在于指标的选取与各指标权重的确定。指标权重确定的方法有很多，目前较常使用的方法有特尔菲法、层次分析法、主成分分析法、熵值法等。特尔菲法和层次分析法均需要大量经验丰富的专家对各指标的权重或指标间的相对重要程度进行判断，过程比较复杂，而且得到的指标权重主观性太强；主成分分析法通过选取方差较大的主成分，减少了工作量，但是其选取的主成分涵义不太明确[13]，对数据量的要求也比较大；熵值法是利用各指标所含信息有序的程度来确定权重的方法，它能够很好地避免人为因素对指标权重的影响，能够深刻反映指标信息熵值的效用价值，比较适合用于多指标综合评价。在信息论中，熵是对不确定性的一种度量，指标熵值越大，则所蕴涵的信息量越少，该指标的变异程度越小；反之，该指标的变异程度越大[14～17]。熵值法确定指标权重的计算公式如下：

(1)

(2)

2 评价指标体系的构建

2.1 评价指标选择

城市人居环境系统是一个涉及社会、经济、环境、文化等多个方面的复杂系统。本研究在综合分析以往研究的基础上，依照科学性、合理性、全面性、可比性、可获得性和以人为本的原则[15,18-20]，建立了包含4个系统层，24个指标层的城市人居环境评价指标体系(表1)。社会经济条件包括：人均GDP、城镇居民消费水平、城镇居民恩格尔系数、城镇居民人均可支配收入、二、三产业人数占总人口的比率、城镇登记失业率、各市镇单位从业人员平均工资，它们主要反映的是城市经济发展水平、居民生活条件及就业状况的信息；居住条件包括：市区人口密度、城镇人均居住面积、人均日生活用水量、燃气普及率、城镇用水普及率，它们主要反映居民生活的舒适与便利程度；基础设施包括：人均城市道路面积、每万人拥有公共车辆、每万人拥有医疗床位数、每万人拥有医疗技术人员数、每百人公共图书馆藏书，这些指标反映了与居民生活息息相关的城市道路、交通、医疗、文化设施状况；生态环境包括：单位GDP能耗、城市污水处理率、生活垃圾无害化处理率、人均公园绿地面积、建成区绿化覆盖率、环境空气累计达标率、地表水质达标率，它们反映了城市能源利用效率、环境治理能力和生态环境质量。

2.2 评价指标权重确定

根据熵值法计算公式[14-17]计算得到各指标权重(表1)。由表1可知，从各系统层上看，城市人居环境的影响因素从大到小依次为社会经济、基础设施、居住条件和生态环境，其权重分别为0.30、0.26、0.23和0.21，说明城市社会经济发展水平依然是影响城市人居环境的主要因素。从各个单项指标上看，城镇人均居住面积、每百人公共图书馆藏书权重较大，均为0.09；其次为每万人拥有公共车辆，指标权重为0.08；此外人均GDP、城镇登记失业率、各市镇单位从业人员平均工资、市区人口密度、环境空气累计达标率，指标权重也占有较大比重为0.06。这说明城市人居环境受住房、文化、交通、经济、就业、工资水平、人口、空气质量状况的影响较大，城市在发展和制定规划过程中应特别注意这些条件的改善，以提高城市人居环境质量，促进城市健康发展。

表1 河南省城市人居环境评价指标体系及指标权重

注：“+”为正指标，指标值越大越好。“-”为负指标，指标值越小越好。

Note："+" means positive index, the bigger index value is the better. "-" means negative index, the smaller index value is the better.

3 河南省各地市城市人居环境综合评价

3.1 城市人居环境综合指数

采用Max-Min法对原始数据进行标准化处理，同时结合各指标权重，计算得到河南省各地市城市人居环境综合指数(表2)。从表2可以看出城市人居环境综合指数最大的是济源市为0.62，其次是郑州市为0.57，城市人居环境综合指数最小的是开封市为0.31。从各系统层上看，社会经济指数较大的是郑州市为0.28，最小的为周口市仅为0.05，这主要是因为郑州是河南省省会，经济条件较好，而周口市是河南省重要粮食生产基地，经济条件相对较差，人均GDP、工资水平、居民可支配收入均为河南省最低水平；居住条件指数最大的是周口市为0.21，最小的是郑州市为0.04，主要因为周口市区人口密度较小、城市人均居住面积较大，而郑州市人口较为密集，城市人均居住面积较小；基础设施指数各地市间相差较大，除郑州市、三门峡市、济源市外其余各市均小于0.10，这与这些地区经济条件较好，重视基础设施建设有重要关系；生态环境指数最大的是信阳市为0.18，最小的是郑州市为0.08，主要因为信阳市空气和水环境质量较好，人均公园绿地面积较大，而郑州市人口众多，人均公园绿地面积较小，空气质量较差，环境空气累计达标率较低。

表2 河南省城市人居环境评价结果

3.2 河南省城市人居环境聚类分析

根据以上测算结果，借助SPSS19.0统计软件，选择系统聚类方法，采用欧式距离对河南省18个地市之间的相似性进行分析[21]，将河南省城市人居环境分为4类。由聚类分析的结果可知，郑州市、济源市属于1类，为城市人居环境1级区；鹤壁市、三门峡市、平顶山市、焦作市、许昌市、漯河市、信阳市为城市人居环境2级区；安阳市、新乡市、洛阳市、周口市、濮阳市、南阳市为城市人居环境3级区；开封市、商丘市、驻马店市为城市人居环境4级区。借助ARCGIS10.0显示出河南省城市人居环境分区空间位置(图2)，从图2可以看出人居环境较好的1级和2级地区除信阳市外大多分布在北部和中部地区，而东部和西南部地区城市人居环境质量相对较差。

图1 系统聚类树形图

图2 城市人居环境分区图

3.3 河南省城市人居环境与城镇化率对比分析

为了验证计算结果的准确性，将河南省各地市城镇化率与城市人居环境质量指数进行对比分析，如图3所示。城镇化率反映的是一个地区城镇人口占总人口的比重，城镇化率越大，居住在城镇里面的人口就越多。因此，本研究认为城镇人口越多说明该城市具有较强的吸引人们入城居住的能力，所以城镇化率的大小可以在一定程度上反映城市人居环境的质量的高低。从图3可以看出，河南省各地市城市人居环境综合指数曲线走向与各地市城镇化率趋势基本一致。因此运用SPSS19.0对两者进行相关分析，结果显示在0.01的显著性水平下，城市人居环境综合指数与城镇化率的相关系数为0.75，呈现出较为明显的正相关关系。这说明运用熵值法对河南省城市人居环境进行评价是切实可行的，评价结果具有一定的准确性与合理性。

图3 城市人居环境综合指数与城镇化率对比图

4 河南省城市人居环境分级评述与发展建议

从河南省城市人居环境评价结果中可以看出，由于各地市社会经济条件和环境状况的不同，人居环境呈现出明显的空间差异。根据各地市城市人居环境综合指数的差异，通过系统聚类分析的方法将河南省城市人居环境状况分为4个级别，各级别区域在以后发展过程中应当根据区域特点与自身状况制定相应的发展规划，以促进城市发展与人居环境改善相协调。

1)城市人居环境1级区：郑州市、济源市。该区域社会经济指数和基础设施指数明显高于其他地区，说明该地区社会经济较为发达，基础设施建设相对完善，这是该区域的优势所在。该地区的劣势主要表现在空气质量较差，生态环境指数相对较低，除此之外郑州市由于城市人口众多，人口密度较大，居住条件指数较小，仅为周口市的1/5。因此，该地区在未来发展中应调整产业结构，注重第三产业的发展，适当减少劳动密集型、能源密集型产业，进一步改善居住条件，加强生态环境治理。

2)城市人居环境2级区：鹤壁市、三门峡市、平顶山市、焦作市、许昌市、漯河市、信阳市。该区域城市人居环境综合指数总体上处于较好水平，除信阳市各指标间差异较大外，其余各市各类指数在河南省均处于中上等水平。该地区在发展过程中应紧密结合自身优势，在保证生态环境良好的同时努力发展经济，加快基础设施的改善，促进城市人居环境总体上有所提高。尤其是信阳市，居住条件较好，生态环境质量较高，但是社会经济条件和基础设施的落后已经成为改善城市人居环境的制约因素。

3)城市人居环境3级区：安阳市、新乡市、洛阳市、周口市、濮阳市、南阳市。该区域大都属于生态环境和居住条件较好的区域。除洛阳市外，该地区社会经济发展和基础设施建设相对都较差，但是该地区有着独特的优势，如安阳市、新乡市、洛阳市拥有丰富的旅游资源，今后的发展中必须把握自身优势，完善基础设施建设，大力发展服务行业，建设生态宜居城市。

4)城市人居环境4级区：开封市、商丘市、驻马店市。该地区社会经济、居住条件、基础设施、生态环境均处于落后水平。该地区有着明显的区位优势，开封市、商丘市均位于铁路交通枢纽，应适当发展劳动密集型企业，既减缓经济发达地区人口压力，又能促进该地区经济发展与基础设施的完善，进一步缩小与其他地区的差距。

6 结论

城市人居环境是一个涉及众多因素的复杂系统，它不仅包含人们生活的舒适与便利程度及生态环境，还应该包括城市就业水平与质量、工资水平、消费水平等与人们生活密切相关的一些社会经济因素。本研究在借鉴诸位学者研究的基础上，构建了包括社会经济、居住条件、基础设施和生态环境的城市人居环境评价指标体系，采用熵值法对2012年河南省城市人居环境进行了定量评价，并采用聚类分析法将河南省城市人居环境进行分类，得到如下结论。

1)在当前河南省社会发展的条件下，社会经济依然是影响城市人居环境的主要影响因素。城市住房、文化、交通、经济、就业、工资水平、人口、空气质量状况对城市人居环境的影响较大，城市在发展过程中必须注重以上条件的改善，从而提高城市人居环境质量，进一步推动城镇化进程。

2)河南省城市人居环境呈现出明显的地域差异，城市人居环境较好的地区大多分布在北部和中部地区，东部和西南部地区城市人居环境较差，这在某种程度上与这些地区经济发展落后，基础设施不完善具有重要关系。

3)通过将河南省城市人居环境综合指数与城市化率进行对比分析，发现河南省各地市城镇化率曲线与城市人居环境综合指数曲线走向基本一致，具有较为明显的正向相关关系，说明运用熵值法对河南省城市人居环境进行评价是切实可行的，测算结果具有一定的可靠性。

4)河南省城市人居环境较好的地市基本上属于经济发展较好的地区，生态环境质量较差是这些城市发展的不利条件；而城市人居环境较差的地市大都属于生态环境较好，经济发展相对较差的地区。这说明河南省经济发展与生态环境质量不协调，调整产业结构，促进各地市优势互补，是今后河南省城镇化发展的关键。

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(责任编辑：朱秀英)

Research on qualitative evaluation of urban human settlement environment in Henan

GUO Zionglong1, WANG Decai3, LI Qingsong1,2, SONG Wenbo1, KANG Kai1, MENG Qingxiang1,2

(1.College of Resourse and Environment, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, China； 2.Henan Province Colleges and Universities Agricultural Resources and Environmental Engineering Technology Research Center, Zhengzhou 450002, China； 3.College of Forestry, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, China)

The article establishes an evaluation system of urban human settlement environment with four levels, including social economy, living condition, infrastructure and ecological environment, and 24 indicators, then with the method of entropy and clustering analysis, the urban human settlement environment of Henan in 2012 was evaluated quantitatively. The results show that the spatial difference of the urban human settlement environment of Henan is quite notable, the cities with better human settlement environment are basically distributed in the north and middle of Henan, while the cities with worse human settlement environment are basically distributed in the southwest and east of Henan. The evaluation of urban human settlement environment using the method of entropy proved practicable because of the high correlation between the composite index of urban human settlement environment and the level of urbanization of Henan province. Finally, the article put forward the problems for the further development of the cities in consideration of their condition of the urban human settlement environment.

urban human settlement environment; method of entropy; clustering analysis; Henan province

2014-03-25

中国地质调查局项目(12120113007300 )；国家自然科学基金项目( 41201210)

郭子龙(1992-)，男，河南平顶山人，硕士研究生，主要从事土地利用评价方面的研究。

孟庆香(1977-)，女，河南新乡人，副教授，博士。

1000-2340(2015)03-0389-07

X820.2

A