陕西省城市可持续发展系统协调性评价

张 静 ， 任志远

(1.陕西师范大学 旅游与环境学院，西安 710062； 2.陕西理工大学 历史文化与旅游学院，陕西 汉中 723001)

陕西省城市可持续发展系统协调性评价

张 静1,2， 任志远1

(1.陕西师范大学 旅游与环境学院，西安 710062； 2.陕西理工大学 历史文化与旅游学院，陕西 汉中 723001)

以陕西省10个城市为研究对象，选取2002,2014年两个时间点，从经济、社会、人口、资源和环境5个方面，建立了城市可持续发展协调性评价指标体系。运用因子分析法、泰尔指数法、系统协调性等方法分析了陕西省城市可持续发展协调性。研究结果显示:(1)从时间上看，城市可持续发展协调性处于动态变化之中，各子系统发展能力均增强，但不等于协调性增加。(2)从空间上看，宝鸡、西安、铜川城市可持续协调性处于良好协调发展，其他城市协调性较弱。(3)从驱动力分析，城市可持续发展协调性空间差异大主要是由于人口、资源、环境子系统的空间发展差异大。

城市可持续发展;协调发展;因子分析法;陕西省

0 引言

城市不仅是一定区域的政治、经济、文化中心，也是物质文明建设、社会进步、经济发展的重要载体。自工业革命以来，世界城市经历快速发展的同时，城市发展也付出了惨痛的代价，如高密度人口、高资源消耗、高环境污染、高生态退化、低社会进步等一系列人口、资源、社会、环境问题。自可持续发展模式提出后，城市可持续发展问题日益受到人们的关注，尤其是中国进入21世纪的高速经济发展时期，其对城市的生存环境、社会文化、资源消费等提出了挑战。现代城市是将各种社会的、经济的、环境的、文化的和系统的冲突融为一体，形成的一个开放的、以人为中心的典型社会-经济-自然复合生态系统[1-2]。在这个复合生态系统中，随着人地关系理论的进一步发展，城市可持续发展成为相关研究领域的重点和难点。目前关于城市可持续发展所取得的主要研究成果表明[3-10]：(1)针对不同的城市发展模式，设计的评价系统存在很大的差异性，但指标体系构建主要集中在资源、生态、经济和社会四大系统。(2)研究方法差异比较大，但基本上都是基于结构、投入和效率进行线性模式评价，集定性和定量为一体。(3)基于时间和空间尺度的研究范式。时间尺度的序列研究主要是衡量同一区域发展目标实施的进展状况；空间尺度比较研究侧重于监测同一时期不同区域发展的程度，便于及时发现和解决问题。(4)从城市发展模式来看，主要对生态城市和资源城市进行城市可持续性评价。基于不同方法、技术和手段的城市可持续评价可以帮助决定城市如何变得更可持续性[3]。目前，大量的实证研究主要是对同一城市时间序列的可持续发展能力或协调性进行评价，而同一范围内城市可持续发展协调性评价的空间比较研究显得相对薄弱[5]。因此，积极开展城市间可持续发展的比较研究，是制定不同类型城市可持续发展目标的基础，也是顺利实施可持续发展差异化战略的重要保障。

1 研究区域概况

陕西省位于中国西北内陆腹地，是衔接中国西北、西南、华北、华中的重要门户。包括三大自然区：北部陕北高原生态脆弱区，中部关中平原政治、文化、经济中心区，南部秦巴山地国家生态屏障区。辖西安、铜川、宝鸡、咸阳、渭南、汉中、安康、商洛、延安、榆林10个地级以上城市。 2001年全省GDP达2 010.6亿元，截止2014年达17 689.9亿元，产业结构调整为8.8∶54.8∶36.4，人均生产总值46 929元。全省GDP年均增长率11.7%，人均GDP年均增长率12.1%，均高于全国平均水平。人均消费品零售额2001年2 218元，2014年14 762元，年均增长率15.4%。21世纪以来国民经济发展迅速，人均GDP和人均消费品零售额逐年上升，城乡收入比随着经济发展先增大后缩小，由2001年的3.61逐年上升到2011年的4.11，之后逐渐下降，2014年降为3.07，呈倒“U”型(图1)，符合城乡关系变化趋势，表明全省经济稳步向前发展，城乡差距逐渐缩小。陕西省能源丰富，工业产值所占比例高，环境污染治理投资总额逐年增加，但其占GDP总量有所下降。归一化植被指数(normalized differential vegetation index，NDVI)上升，反映了区域植被覆盖状况近年改善(图2)。1999年开始国家加强了生态脆弱区的生态环境建设力度，1996—2004年是国家环保投资最大时期，近年来陕西省环保投资占GDP比例有所下滑，未来该区域人口、资源、环境、社会、经济是否可持续发展是值得关注的核心问题。因此，加强城市可持续发展协调性的空间比较研究，便于因地制宜、区别对待地提出区域可持续发展的相关战略和决策。

图1 2001—2014年人均消费零售额、人均GDP和城乡收入比

图2 2001—2014年环境污染占GDP比重和NDVI

2 数据来源、指标体系和研究方法

2.1 数据来源

数据主要来源于2015年的《陕西省统计年鉴》《中国城市年鉴》，2003年的《陕西省统计年鉴》《中国城市年鉴》以及各地市国民经济和社会发展统计公报。

2.2 指标体系

从城市形成和发展的历史来看，具有一定规模的人口和丰富的自然资源是城市形成和发展的物质基础，良好的社会环境和优越的生态条件是城市经济繁荣、稳步发展的重要保障体系，这五大要素相互联系，相互依存，构建了人地系统。从动力系统来看，把人地关系系统看做是一个动态发展事物，犹如具有弹性的弓箭，资源要素是箭羽，环境要素和社会要素是弓箭两臂，经济要素就是弓箭目标，人是这个系统的主体核心，在整个系统中充分体现出人的主观能动性，人是这个系统中最活跃的因素(图3)。从人地系统的整体性来看，城市巨系统是由人口系统、资源系统、社会系统、环境系统、经济系统5个基本部分组成，这些子系统间通过各种流，如物质流、信息流、能量流、人口流，相互联系，相互影响，共同作用于城市，使城市子系统间呈现不同的协调状态(图4)。其中，人口问题不是简单的数量问题，不管是人口规模还是人口素质都对城市持续发展产生重要而深远的影响，对城市资源与环境效率起到促进或抑制作用，共同决定着城市发展命运[11-12]。人是可持续发展的中心体，已有研究成果往往把人的因素分配到资源、环境、社会、经济四大系统中。基于此，本研究构建了独立的人口子系统，着手研究人口-资源-环境-社会-经济五大子系统的人地系统发展状态，探讨陕西省城市可持续发展协调性的空间特征。

图3 箭型人地关系模式

图4 五边形人地系统模式

参考国内外相关研究成果，遵循系统性、整体性、代表性、科学性、可比性、可操作性等原则[3-6,12-15]，将城市可持续发展的动态性与系统性、创新性与可操作性、定量和定性充分结合起来，构建一个由目标层、系统层、因子层组成的城市可持续发展评价系统(表1)。

2.3 研究方法

2.3.1 指标的标准化。原始数据数量级差大，需要进行数据标准化处理。根据5种数据转换方法，其中以极差法转换的效果最好[16]，本研究将采用此方法进行原始数据标准化处理。指标类型分为：正向指标和逆向指标，其上限和下限分别取各因子序列的最大值和最小值，指标标准化后值取[0,1]。

表1 城市可持续发展评价指标体系

2.3.2 因子分析法。指标标准化处理后，运用主成分分析法确定指标权重。主成分分析法不仅考虑了单指标下的数据分布规律，还考虑了指标之间的信息重叠与相互干扰[17]。运用统计分析软件SPSS 20.0，按特征值大于1、累积方差贡献率大于75%求取各子系统主成分因子的方差贡献率和指标得分系数，写出各子系统主成分表达式；然后运用综合主成分函数，计算出各子系统综合得分[5,17-18]。

2.3.3 子系统综合得分改造。借用功效系数的思想，结合系统协调度C>0,以及陕西省城市可持续发展现状，对子系统综合得分进行改造，使调整后的各子系统综合得分区间为[0.5,1][5]。

2.3.4 系统协调度。公式如下：

式中：fij[P,S,Ec,R,En]，依次为人口、社会、经济、资源、环境子系统；fij为各子系统综合得分。

2.3.5 协调发展度。公式为：

式中：D为协调发展度；U为系统的综合发展度。系统协调度和协调发展度等级参考石培基等[6]的划分标准。

2.3.6 系统的综合发展度。公式为：

式中：α1，α2，α3，α4，α5为各子系统的权重，且α1+α2+α3+α4+α5=1。运用相对重要性判断矩阵(表2)得出各子系统的权重，权重W=(0.197 1,0.080 5,0.135 3, 0.293 5,0.293 5)。最大特征值5.087 6，一致性指标为0.021 9，一致性比率为0.019 5，通过一致性检验。则有：U=0.197 1×Ec+0.080 5×S+0.135 3×P+0.293 5×R+0.293 5×En。

2.3.7 泰尔指数。计算公式：

泰尔指数是衡量系统内部差距的指标，运用该指标对各子系统的空间差异性进行评价，泰尔指数值越大，表明系统内部空间差异越大；泰尔指数值越小，表明系统空间发展越均衡。

表2 各子系统相对重要性判断矩阵[19]

3 结果与分析

3.1 计算结果

根据上述公式，分别计算出2002，2014年经济、社会、人口、资源、环境各子系统的综合得分，以及城市可持续发展的系统协调度和协调发展度。同时计算出各子系统内部、系统协调度和协调发展度的泰尔指数值，以衡量各指标的空间差异程度(表3)。

3.2 结果分析

通过雷达图显示各城市2002，2014年各子系统的综合得分，表明各子系统可持续发展能力(图5)。其中铜川和榆林的环境子系统可持续发展能力在降低，其他各城市的各子系统可持续发展能力逐渐增强，但各子系统增强幅度不同。泰尔指数显示人口子系统的空间差异性比较大，资源和环境子系统的空间差异性次之，经济和社会子系统的空间差异性比较小。从时间上来看，2002—2014年人口、社会和经济各子系统的空间差异性在扩大，资源和环境的空间差异性在缩小。原因是现代经济和科技的发展使资源优势弱化，国家一系列政策的出台强调了环境保护的重要性。经过主成分分析，人口子系统中人口素质和人口密度对人口子系统的贡献率非常大，这一结论证明了前人研究成果：人口素质的提高对资源环境效率的提高有一定的促进作用[12]，但在控制了生育率后，人口密度对经济的发展不一定是副作用[11]，因而本研究中大部分指标用人均指标和地均指标来测算城市可持续发展能力。

表3 城市可持续发展系统协调度和协调发展度

图5 陕西省城市可持续发展能力动态变化

2014年宝鸡、西安和铜川三市的经济、社会、人口、资源和环境5个子系统之间处于优质协调，咸阳、榆林和延安处于良好协调，商洛处于中级协调，安康和渭南处于初级协调，汉中勉强协调(图6)。其中西安市的协调发展度处于优质协调发展水平，铜川、宝鸡、咸阳三市处于良好协调发展水平。延安、榆林、渭南和商洛处于中级协调发展水平，汉中和安康处于初级协调发展水平。说明西安市协调度和协调度发展水平均较高，关天经济区渭南和商洛需加强经济发展，提高社会和人口子系统的发展，促进协调度及协调度发展水平的提升。陕北各子系统发展良好，需加强协调发展水平，陕南安康和汉中虽有资源优势，但经济落后，需全面加强人口、经济和社会发展，提升协调发展水平。

2002—2014年宝鸡、西安、商洛和铜川系统协调性取得了较大的进展，咸阳和安康系统协调性取得的成效较小。汉中、渭南系统协调性下降比较明显。延安和榆林系统协调性稍有降低。汉中系统协调度发展水平有所降低，主要在于汉中这些年经历了产业结构调整和经济转型，陕南三市中汉中经济发展一直比较缓慢，自西汉高速开通后，经济才有所发展，并有赶超之势。

综上所述：(1)西安是陕西省省会城市，各子系统间协调性及发展水平均好。(2)宝鸡、咸阳、铜川属于关天经济区，发展势头良好，紧随西安之后，各子系统间协调性较好。(3)延安、榆林各子系统间协调性较好，经济和社会发展均有所提高，榆林环境系统大大改善。(4)陕南三市经济发展落后，系统协调性较差，虽然资源丰富，但人口数量和质量制约着经济发展和社会进步。

3.3 原因探讨

本研究运用了系统协调度和协调发展度来综合衡量陕西省城市的可持续发展能力，陕西省城市各子系统发展能力在增强，但部分城市协调性较差，协调发展度不高。

图6 2014年陕西省城市可持续发展系统协调度和协调发展度及其动态度

运用泰尔指数法研究各子系统内部的空间差异性，主要表现为人口、资源、环境子系统的空间差异比较大。

(1)人口子系统是城市社会经济发展的前提，保证一定数量和质量的人口对城市经济发展、资源环境利用效率的提高具有促进作用，根据主成分因子提取，人口密度、人口素质、年末从业人员对人口子系统持续发展能力贡献率55.5%，尤其是提高人口素质、提高年末从业人员至关重要。目前，人口密度与经济发展的相互关系是复杂的，但提高人口自然增长率对中国经济发展是负作用[11]。实践证明，人口不是导致经济发展和资源环境问题的唯一原因，但却是不容忽视的终极原因[6]。因此，加强教育事业的发展、促进劳动力就业是现阶段促进人口子系统能力提高的主要任务。

(2)资源子系统是城市社会经济发展的基础，丰富的自然资源有利于降低资源利用成本，而现代科学技术有利于提高资源利用效率。经过主成分提取，水资源量、耕地资源、复种指数对城市可持续发展贡献率超过67.9%，能源消耗量和工业增加值对资源子系统贡献率21.0%。陕南三市的资源可持续能力在增强，这与该区域近年大力开发利用水土资源是密不可分的。矿产资源属于不可再生资源，未来要改进工业生产技术，减少能源消耗量，提高工业产值，改善资源利用率。

(3)环境子系统是城市可持续发展的保障，生态环境失衡会阻碍经济、社会子系统的有序稳定发展，甚至影响资源利用率。其中三废综合利用、废水处理量和化肥施用量解释了该系统的36.9%，污染源治理和建成区绿化、森林覆盖率等生态环境建设贡献率共40.7%。铜川和榆林都是能源工业城市，在科技力量薄弱和经济发展不高的情况下，经济发展往往以牺牲环境为代价。因此，加大环境污染治理、加强科技创新、促进产业转型升级对提高区域环境质量有重大意义。

4 结论与对策

(1)从时间上来看，城市可持续发展能力是一个动态变化过程，在过去的几年里城市经济、社会、人口、资源各子系统发展能力均逐渐增强，各大城市也注重环境保护，只有西安和铜川环境子系统能力降低。城市可持续发展协调性和协调发展度基本处于初级协调发展以上水平，但部分城市协调性和协调发展度有所降低。

(2)从空间上来看，宝鸡、西安、铜川城市可持续发展协调性势头良好，且处于较高的协调发展水平。渭南和咸阳属于关天经济区，毗邻西安，在经济发展的基础上均注重环境建设，只是渭南协调性和协调发展水平比咸阳低。汉中、商洛、安康城市各系统协调性较弱。榆林和延安发展协调性较好，协调发展水平也较高，主要在于两市在经济发展的基础上注重环境建设和社会发展的协同进步。

(3)从成因分析来看，泰尔指数表明人口、资源、环境子系统的空间差异比较大，对城市可持续发展的协调性产生影响。通过主成分分析法进行了各子系统的因子分析。其中人口素质是人口子系统发展的关键，进而影响资源环境利用效率。资源子系统的持续能力既依赖于可更新资源赋存，又依赖于资源利用效率，未来需加强对资源的深层次开发，依靠科技提高资源利用率和增加单位资源产出。环境子系统一方面要加强环境污染治理投资，改善生产工艺，减少污染物排放；另一方面要积极促进生态环境和生态恢复建设。

对于汉中、安康、商洛和渭南要优化产业结构，积极发展经济和社会，西安和铜川要在经济稳步发展的同时加大环境治理投资，加强科技创新建设。其他各市要在目前城市可持续发展水平上充分挖掘资源潜力，稳步有序地向前发展，并积极向两型社会发展，人口子系统最具有能动性，人力资本存量的增加与改善不仅是经济增长的目标，也是保证经济增长持续性的重要条件[11]。目前在国家计划生育政策下，必须加强人口素质建设，以促进资源环境利用效率，提高经济发展速度，推进社会的进步与发展。

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Coordination Assessment of Sustainable Urban Development System in Shaanxi Province

Zhang Jing1,2, Ren Zhiyuan1

(1.CollegeofTourismandEnvironment,ShaanxiNormalUniversity,Xi’an710062,China; 2.SchoolofHistoryandTourism,ShaanxiSci-TechUniversity,Hanzhong723001,China)

The paper has taken 10 cities of Shaaxi Province as research objects and established an indicator system of coordination assessment in sustainable urban development from the five respects of economy, society, population, resources and environment in 2002 and 2014. Methods of factor analysis, theil index and coordination assessment model have been used to study coordination of sustainable urban development system in Shaanxi Province. The results have showed:(1)From temporal viewpoint, the coordination of sustainable urban development has been in a dynamic change. Development abilities of subsystems are all enhanced, but which don’t equal to the growth of coordination.(2) From spatial viewpoint, coordination of sustainable development in Baoji City, Xi’an City and Tongchuan City are in well and others is weak.(3)From the perspective of driving forces, the level of spatial difference of coordination is mainly due to spatial difference of subsystems of population, resources and environment.

sustainable urban development; coordination development; factor analysis; Shaanxi Province

2015-01-20；

2016-06-25

国家自然科学基金项目(41371523);教育部人文社会科学重点研究基地项目(14JJD840004);陕西理工大学校级项目(SLGKY15-12)

张静(1981-),女,陕西汉中市人,博士研究生,主要从事资源环境评价与GIS研究，(E-mail)zj2003y@126.com。

任志远(1953-),男,陕西兴平县人,教授,学士,主要从事GIS与国土资源开发研究，(E-mail)renzhy@snnu.edu.cn。

F224.9

A

1003-2363(2016)04-0079-06