基于主成分分析法的扬中市产城融合度研究*

杨　惠，方　斌， 2， 3※

(1.南京师范大学新型城镇化与土地问题研究中心，江苏南京　210023；2.江苏省物质循环与污染控制重点实验室，南京　210023； 3.江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心，南京　210023)



·问题研究·

基于主成分分析法的扬中市产城融合度研究*

杨惠1，方斌1， 2， 3※

(1.南京师范大学新型城镇化与土地问题研究中心，江苏南京210023；2.江苏省物质循环与污染控制重点实验室，南京210023； 3.江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心，南京210023)

产城融合是我国产业转型升级背景下针对产城分离提出的一种新的发展思路，促进产城融合是推进我国新型工业化与新型城镇化协调发展和统筹城乡发展的最有效路径。文章在分析国内外产城关系研究成果的基础上，进一步对其概念与内涵作了界定，并从产业化发展水平和城镇化发展水平两个维度选取了社会、经济、生态3方面指标，建立产城融合评价体系，并以扬中市为研究区，运用主成分分析法对扬中市各乡镇产城融合发展现状加以量化。研究结果表明，扬中市各乡镇产业与城镇发展现状基本相融，部分乡镇存在着城镇发展与产业发展不协调的问题，其中市中心所在的三茅镇达到了产城融合发展较好的水平，其它乡镇产城融合发展水平受中心城区的辐射影响以其为中心逐步递减，其次各乡镇内部均存在城镇化发展水平滞后于产业化发展水平的问题，提高城镇化水平将是促进扬中市产城融合发展的最有效路径。

产城融合主成分分析法融合度扬中市

0　引言

在工业化与城镇化同步推进的前提下，实现产业与城市融合发展，是实现社会和谐进步、城市有序发展、人民生活水平稳定增长、生态环境友好健康的重要路径。而随着我国工业化发展进入了由中期向后期过渡的关键阶段，产业结构调整和全面推进城镇化建设进入到重要时期，产业化、城镇一体化发展的建设目标正成为社会发展的需要。但快速产业化与城市化让诸多城市表现为异速增长，以基础设施建设和招商引资为重点的产业建设，忽视了城市社会功能的建设，导致了产业区与城市综合服务区的分离和“城市病”的产生[1]。2014年3月，国务院印发的《国家新型城镇化规划(2014～2020年)》指出了我国的城镇化发展过程中存在“产城融合不紧密，产业集聚与人口集聚不同步”的问题，并明确提出“统筹生产区、办公区、生活区、商业区等功能规划建设，推进功能混合和产城融合，在集聚产业的同时集聚人口，防止新城、新区空心化”。其主题就是要实现产城融合，如何实现？这是一个迫切需要解决的重要问题。

国外研究尽管没有直接提出产城融合概念，但产城关系的文献较早就有涉及，如缪尔达尔提出的城市发展积累因果理论强调产业促进城市可持续发展[2]。Robert A.Carter认为产业迁移是城镇化的主要动力[3]，以美国经济学家克鲁格曼为代表的新经济地理学认为城市化进程与工业化进程相互影响，相互促进[4]。国内学者对产城融合问题的研究主要集中于产城融合的概念内涵、空间布局与实现路径以及产城融合评价方法[5-9]。目前学术界在产城关系的理解上普遍认为产业是城市发展的基础，城市是产业发展的载体[10-11]，应将产业园区作为城镇社区加以打造，实现工业园区—产业集中区—产业社区—城市特色功能区的发展道路[12]。部分学者研究集中于探讨城市产业的空间优化，强调社会生活功能区与产业园区的空间融合[13-15]。在方法上，主要是运用层次分析法[16]、专家打分法[17]、组合赋权法[18]等构建了产城融合度综合评价指标体系，选用经济、社会、生态等客观数据对相关区域的产城融合状况进行实测分析[19-20]，也通过问卷调查、访谈等形式以主观感受数据为主体，建立评价指标体系加以测算[21]，但总体上，产城融合的研究仍处于起步阶段，概念体系、研究方法、空间布局理念都不尽成熟，产城融合效应指标各成体系，亟待更深入地分析。该文对产城融合内涵作以下设定： (1)产城融合是一个相对的概念，没有绝对意义上的产城相融或者不融。(2)“产”主要是指二、三产业，“城”是包括乡镇以内的城镇。我国的城市发展相对快速，而乡镇城镇化是未来城镇发展的重点。该文所指的产城融合是以产业发展带动居民就业，城镇发展居民生活舒适，两者都是提升“人”的生存品质，因此，认为两者合力越大，产城融合度就越高。(3)产城融合是一个动态发展的过程，研究不同城市不同发展阶段的产城融合情况需要考虑到因地制宜，针对其发展路径和过程进行分析。(4)对某一地域的产城融合进行评价是分析其某一时间节点的产城融合。正是基于该概念内涵，该文构建了产城融合的指标体系，并以扬中市为例，运用主成分分析法进行实证分析，测算、评价扬中市各乡镇产城融合现状，提出产城融合理念融入区域土地利用行为的对策建议。

1　研究区概况

扬中市位于119°42′～119°58′E， 32°00′～32°19′N，地处长江下游，是一座市域面积331km2，陆域面积228km2的长江岛市，是一座地理环境与交通条件十分优越，气候、水等农业资源十分丰富，产业发展与休闲旅游为一体的宜居城市。该市工业基础深厚，传统产业与新型产业同步推进的全国百强县。选择该研究区是基于以下4方面的原因：(1)受区域资源条件限制形成了一个相对独立的封闭区间，便于评价。(2)该区域尽管面积不大，但产业发展基础与态势较好，且很多方面在全国都具有引领性。(3)该区域地均GDP县级水平全国最高，人均GDP位在全国前列。(4)城乡一体化发展基础较好，城市与乡镇基础设施建设与居民生活水平差距较小。

2　指标体系构建与研究方法

2.1指标体系构建原则

产城融合度评价是否科学合理取决于指标体系的选择的科学性。基于此，该文产城融合评价指标体系的构建主要遵循以下基本原则。

(1)科学性原则：产城融合的科学性主要表现为概念内涵的准确把握，研究正是从概念内涵出发加以限制，构建指标体系，强化其理论科学性和逻辑严密性。同时，评价所选取的指标都具有一定的典型性，能客观反映产城融合水平。

(2)系统性原则：产城融合的系统性突出表现为以工业化为主导的产业发展体系和以城镇化为主导的城镇生活体系相互融合、相互贯通的能力，而如何选择合理的指标表达二者的关系反映系统全面性、客观性的关键。

(3)可测性原则与可获得性原则：产城融合指标体系应尽量简洁明了，选择指标一方面要反应主题，另一方面也需要考虑其定量处理的可能性，方便进行数学统计及分析。同时，指标的选择应考虑现实数据的可获得性。

(4)稳定性与动态性相结合原则：产城融合的研究对象是产业和城市，由于二者都处于不断发展之中，要求产城融合的评价指标体系既能评价某一时点的产城融合情况，又能根据城市和产业的发展及时做出调整，以便于对不同发展阶段的产城融合度作出评价。

表1产城融合评价指标体系

目标层(A)准则层(B)指标层(C)单位指标性质产城融合度(A1)产业化发展水平(B1)工业生产总值(C1)万元正指标二产GDP贡献率(C2)%正指标三产GDP贡献率(C3)%正指标规模企业数(C4)个正指标二产从业人数(C5)人正指标三产从业人数(C6)人正指标单位GDP能耗(C7)t负指标单位GDP工业三废排放量(C8)t负指标城镇化发展水平(B2)GDP(C9)亿元正指标城镇人口占比(C10)%正指标人均可支配收入(C11)元正指标固定资产投资额(C12)万元正指标公共服务机构数(C13)个正指标人均道路面积(C14)m2/人正指标人均绿地面积(C15)m2/人正指标居民家庭年均用水量(C16)t负指标

2.2指标体系构建

评价体系由目标层、准则层和指标层3层。其中目标层为产城融合度，准则层包括产业化发展和城镇化发展水平两个维度，目标层分别从社会发展、经济状况和生态建设3个方面选取指标，指标体系见表1。产业化发展水平维度中，工业总产值、规模企业数、二、三产GDP贡献率及从业人数分别可从产业发展实力、产业结构状况角度客观反映产业的发展状况，体现产业的区域经济创造能力和维护社会稳定的技术能力。而单位GDP能耗和单位GDP工业三废排放量则从产业污染处理能力角度反映产业维护生态环境健康的技术水平。城镇化发展水平维度中，GDP、人均可支配收入及固定资产投资额可从经济角度客观反映城镇化水平，而城镇人口占比是评价城镇化率的重要指标，公共服务机构、人均道路面积可从公共服务及基础设施建设角度反映城镇发展的设施建设状况，人均绿地面积及居民家庭用水量则是从资源节约和环境保护为的角度体现城镇可持续发展水平。

2.3数据来源与处理

该文评价指标的数据主要来源于《扬中市统计年鉴(2015年)》和扬中市土地利用变更调查数据库。其中公共服务机构数据来源为Google地图以“医院”和“学校”为关键字的搜索后获得的坐标导入ArcGIS所得的数据。

由于产城融合评价指标体系涉及的指标较多，各自侧重点不同，单位也不同，对产城融合的影响有正负之分，因此在计量分析时需要对原数据进行标准化处理以达到量纲一致，便于计算产城融合度综合分值。该文数据的标准化处理方法为极值标准化。

(1)

(2)

其中，Xi为原始样本值，Xmax和Xmin为原始样本中该指标的最大值和最小值，Yi为标准化处理后的值，指标体系中的C7、C8、C16为负指标。

2.4主成分分析法

该文选择主成分分析法对扬中市产城融合现状进行评价，从产业化发展水平和城镇化发展水平2个维度分别进行测算分析。主成分分析法又称主分量分析法，是一种数学变换方法，是利用降维的思想将原来众多具有一定相关性的个指标重新组合成少数几个相互无关的综合指标[22]。假设研究对象有n个样本，p个指标，主成分分析法把这组具有相关性的变量X1，X2，…Xp通过线性变换转成另一组不相关的综合变量，这些新的变量按照方差依次递减的顺序排列。在数学变换中保持变量的总方差不变，使第一变量具有最大的方差，称为第一主成分F1，第二变量的方差次之，并且和第一变量不相关，称为第二主成分F2。依次类推，p个变量就有p个主成分。主要计算过程如下：

(1)为方便相关系数计算，首先将原始数据按下列矩阵X排列，进行有效标准化处理，

(3)

地面听音检测是通过在地面设置听漏杆或听漏仪获取管道漏水产生的微弱声音信号，从而确定漏水点的位置。该方法是通过获取声音信号来判断漏水点，附近的噪声会对结果产生影响，因此，一般在夜间安静时段进行数据采集检测。同时，管道材质、管道压力和管道周围介质条件等都会影响到结果，一般管道埋深小于2m、供水压力高于0.15MPa的情况下测试结果比较准确。

(5)确定主成分函数表达式与综合得分表达式。根据求得的特征向量、主成分方差贡献率，确定相应指标权重，并与极值标准化数据相乘得到主成分函数表达式Si=∑Fj×ai×Yj，并确定产城融合度综合得分表达式S=S1+S2

(6)确定产城融合分类标准。对测算出的产城融合度进行数据分析，确定产城融合度划分标准及各乡镇产城融合类型。该文将乡镇产城融合现状划分为3种类型，分别是：良好融合型、基本融合型、产城失调型。具体见表2。

表2扬中市产城融合度分类标准

产城融合类型产城失调型基本融合型良好融合型产城融合度范围0～1.01.1～2.02.1～3.0

3　测算结果与分析

3.1确定指标特征值与贡献率

该文采用SPSS19软件，选取了扬中市产业化发展水平和城镇化发展水平2个维度共16个指标，按以下步骤进行分析：(1)标准化处理以消除各指标量纲不同和量级差异的影响； (2)计算各个指标的相关系数矩阵、矩阵特征值、各主成分的方差贡献率、累积方差贡献率； (3)提取主成分。测算结果见表3。

提取的主成分个数一般要求累计贡献率超过85%，初始特征值大于1。产业化发展水平评价维度中，前2个主成分的累积方差贡献率达到了91.803%，即前两个主成分反映了扬中市产业发展状况的91.803%的信息，提取主成分的个数为2。第一主成分中，C1、C4、C5、C7所占比重大于其他指标的系数，即工业生产总值、规模企业数、二产从业人数及单位GDP能耗能充分说明产业水平的发展状况。第二主成分中二、三产业GDP贡献率对产业发展能力影响较强，这说明产业发展水平与产业结构较密切。同理，城镇化发展水平评价维度中，前两个主成分的累积方差贡献率达到了86.862%，即前两个主成分反映了扬中市城镇化发展水平的86.862%的信息，提取主成分的个数为2。第一主成分中城镇人口占比、人均可支配收入以及居民家庭年均用水量占比较高，即城镇化率和居民的生活水平可较大程度反映城镇发展水平。第二主成分中固定资产投资额、人均道路面积及公共服务机构数所占比例较高，反映公共设施建设对城镇化水平的影响程度较强。

表3扬中市产城融合主成分分析结果

指标第一主成分F1第二主成分F2指标第一主成分F3第二主成分F4C10.8710.466C9-0.5070.693C2-0.4880.833C100.8990.384C30.575-0.773C110.903-0.111C40.981-0.008C12-0.2190.881C50.939-0.013C13-0.5530.777C60.701-0.490C140.8500.440C70.9030.382C150.0700.193C80.7930.585C16-0.882-0.386初始特征值λ5.1072.237初始特征值λ4.9352.014方差贡献率α(%)63.83927.965方差贡献率(%)61.69025.172累积方差贡献率(%)63.83991.803累积方差贡献率(%)61.69086.862

3.2确定综合得分与类型

根据以上计算结果通过产城融合度计算公式得出各乡镇产城融合度值并进行级别排序，确定各乡镇的产城融合类型(表4)。并将各乡镇产城融合度数据导入ArcGIS，制作扬中市各乡镇的产城融合空间分异图(图1)。

表4扬中市2014年产城融合评价综合得分

乡镇新坝三茅油坊八桥西来桥经济开发区产业化发展水平得分(Z1)2.4493.0581.8181.4500.6251.819城镇化发展水平得分(Z2)0.1440.6980.1250.2440.1540.187综合得分(Z)2.5933.7561.9431.6940.7792.006产城融合类型良好融合型良好融合型基本融合型基本融合型产城失调型基本融合型

图1　扬中市产城融合空间分异

3.3评价结果分析

以上分析能清楚地反映扬中市各乡镇的产城融合发展状况，以三茅镇为中心向周围乡镇逐步递减。根据各乡镇产城融合度的测算结果，结合各乡镇的产业发展水平、社会经济状况、交通地理区位等对其产城融合度的影响因素进行具体分析。

(1)三茅镇：由分析结果可知三茅镇是扬中市产城融合度最高的乡镇，属于良好融合型。三茅镇是扬中市中心所在地，人口密度相对较高，基础设施和公共服务建设较为齐全，因此城镇化发展水平相对于其他乡镇较高。三茅镇工业发展迅速，规模企业个数与二、三产从业人数最多。三茅镇是唯一一个三产GDP贡献率高于二产GDP贡献率的乡镇。目前三茅镇已经形成以智能电器及电子元器件、其他生产服务性为主导产业的产业体系，产业发展已从劳动密集型向科技密集型转移。三茅镇城镇化和产业化发展较快，建设用地范围较广，占整个行政辖区面积的大部分，作为整个扬中市的发展中心，其建设用地占用的耕地面积越来越多，整个城市的空间不断向外围扩张，导致三茅镇的绿色空间减少，人均拥有绿地面积最少，生态环境相对较弱。

(2)新坝镇：新坝镇产城融合度仅次于三茅镇排第二，产城融合类型为良好。新坝镇是扬中市的工业重镇，产业发展水平得分较高。新坝镇改革开放前以柳编、竹编工艺较为发达，改革开放后工业发展势头迅猛，以工程电器、新能源、新材料为主导产业。近年来新坝镇地区生产总值均超越三茅镇成为扬中市第一，企业总数也位居扬中市第一，工业经济的发展一直保持良好势头。由于新坝镇紧邻三茅镇，产业和城镇发展受三茅镇的辐射作用较明显，其城镇人口占比远低于三茅镇，公共服务和基础设施数量较少，严重依赖三茅镇，使其公共服务机构与基础设施建设与其产业发展不完全匹配。

(3)经济开发区：经济开发区产城融合度低于新坝镇，排在第三位，属于基本融合型。扬中市经济开发区位于三茅镇东面，接油坊镇和八桥镇，是江苏省省级开发区之一。开发区产业发展较迅速，二产GDP贡献率最高，其产业发展以新能源、新材料、电力电器、机械制造、港口物流为主。开发区城镇人口占比较少，因其紧邻三茅镇，和新坝镇一样城镇发展水平受三茅镇辐射影响，公共服务和基础设施依赖三茅镇。相比较而言，经济开发区的产业发展势头不如新坝镇，规模企业数和二产从业人数远低于新坝镇。一方面与其对外陆路交通受限制有关；另一方面，发展定位为产业集聚区的开发区未形成规模化的发展模式。

(4)油坊镇和八桥镇：油坊镇和八桥镇的产城融合度相差不大，均属于基本融合型。油坊镇和八桥镇位于扬中市的东南端，位置相邻，与三茅镇距离相当，受其辐射影响度较弱。油坊镇和八桥镇产业发展水平都处于较快发展趋势，城市规划将二者作为联合发展乡镇进行定位，油坊镇主导产业以机械制造、新能源、新材料为主，将其定位为制造业与农业同步发展的创新型服务中心； 八桥的主导产业以船舶装备制造为主，定位为以船舶制造业为主的沿江开发重点乡镇。由于油坊镇与八桥镇均距离主城区较远，人口密集度较低，耕地面积较广，农业人口占比大，一方面城镇化发展水平相比较弱，另一方面其绿色空间范围广，生态环境较优。

(5)西来桥镇：西来桥镇位于扬中市的东南角，四面环水，是长江中下游由泥沙冲击形成的椭圆形小岛。西来桥镇的产城融合度全市最低，与其他乡镇相差较大，其城镇化与产业化发展水平得分均较低，主要与其特殊的地理环境有关。西来桥镇的主导产业是船舶、海工装备制造和食品粮油加工。西来桥依托丰富的海岸线资源，大力发展船舶制造业。相比较其他乡镇而言，西来桥的行政区面积小，人口数量少，规模企业个数较少，城镇化水平低于其他乡镇，其独特的地理环境导致其与外界的交通不便。就其本身而言，西来桥镇距离主城区较远，受其辐射影响较弱，该镇围绕镇中心建立的交通、医疗、教育等基础设施和公共服务建设基本满足居民的生活需求。

综合上述，扬中市各乡镇的产城融合度总体而言基本协调，但是由于各乡镇的交通状况、地理区位、发展定位等因素的影响，各乡镇的产业化发展水平和城镇化发展水平协调度相对而言略有差异，因此要促进全市产城融合协调发展的所作出的对策也不同。

4　结论与不足

该文在借鉴国内外产城关系研究成果的基础上，根据我国的产业发展现状，进一步界定了产城融合的概念与内涵，并以扬中市为案例区，从产业发展水平和城镇化发展水平两个维度选取社会、经济、生态三方面指标，构建产城融合评价体系，运用主成分分析法对扬中市各乡镇产城融合发展现状进行实证分析得出以下5点结论。

(1)在借鉴国内外产城关系的研究基础上，结合对县域城市产城融合关系的研究，该文对产城融合的概念进行了界定，认为产城融合是产业发展带动城镇发展，城镇发展为产业发展提供保障，产业与城镇发展的相辅相成，促进产业发展水平与城镇发展水平达到最大合力，即为相融。

(2)该文在基于产城融合内涵设定的前提下构建了产城融合评价体系，运用主成分分析法，以扬中市各乡镇为评价单元对其产城融合度进行了分析，测算结果表明扬中市各乡镇产业发展水平与城镇化发展现状基本相融，扬中市市中心所在地三茅镇产城融合达到较高水平，其他乡镇均不同程度存在着城镇化发展与产业化发展水平不匹配的问题。研究结果符合扬中市各乡镇的发展实际，体现该指标体系与方法有一定的应用价值。

(3)该文研究结果表明，扬中市中心所在的三茅镇产城融合度最好，其它乡镇产城融合度以三茅镇为中心逐步递减，离市中心最远的西来桥镇产城融合度最低，因此县域城市产城融合发展水平存在着受中心城区辐射影响的问题。研究也发现，各乡镇内部产业发展水平均优于城镇发展水平，可通过进一步提升城镇化发展水平，提高扬中市产城融合度。

(4)目前学术界对产城融合概念的理解各不相同，尚未形成统一的定义，也未出现具有代表性的内涵解释。该文对于产城融合这一概念的理解只是基于扬中市这一县域经济社会发展特点而启迪的，可能随着研究视角的不同而作进一步挖掘，提出更为合理的解释。

(5)由于产城融合的影响因素众多，产城融合度的评价结果可能会因为指标体系的选择和研究方法的差异性而产生不同效果，今后会在该方面作更深入地探讨。

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RESEARCH OF THE CITY-INDUSTRY INTEGRATION OF THE YANGZHONG CITY ON THE PRINCIPAL COMPONENT*

Yang Hui1, Fang Bin1,2,3※

(1. Nanjing Normal University new urbanization and Land Research Center, Nanjing 210046, China;2. Jiangsu Province material recycling and pollution control key laboratory, Nanjing 210046, China;3. Jiangsu Province geographic information resources development and utilization of Collaborative Innovation Center, Nanjing, Jiangsu 210023, China)

City-industry integration is a new development direction which put forward for city-industry separation under the background of the transformation and upgrading of China′s industry. City-industry integration is a basic strategy to implement the coordinated development of the new industrialization and new urbanization. And it′s also the new measure to balance urban and rural development. Based on the analysis of the city-industry integration studies at home and abroad,and choosing Yangzhong as the research area, the article broadened the connotation and concept of city-industry integration,constructed the city-industry integration evaluation system on the basis of the society, economy and ecology from the level of industrialization and urbanization development, and qualitatively and quantitatively evaluated the current situation of the city-industry integration development through the principal component analysis. The study concluded that the current situation of the development of urbanization was in accordance with the development of industrialization, some villages and towns had the problems that urban development and industry development were uncoordinated.Among these towns, the Sanmao town where the city center located had reached a high level of city-industry integration, the city-industry integration of the other towns was influenced by the center part, and their city-industry integration level decreased gradually from the center. And also, each town had a problem that the urbanization development lagged behind the industrialization development, the key to promote the city-industry integration was to increase the urbanization level.

city-industry integration; principal component analysis; degree of integration; Yangzhong city

10.7621/cjarrp.1005-9121.20160616

2015-08-08

杨惠(1991—)，女，江苏扬州人，硕士研究生。研究方向：土地资源管理。※通讯作者：方斌(1968—)，男，江西彭泽人，教授。研究方向：土地资源管理。Email：wenyanfang731@163.com

国家自然科学基金“优质农产品地理特征指标的测度研究——以江浙地区优质茶叶为例”(41271189)； 江苏高校优势学科建设工程(164320H116)

F291.1

A

1005-9121[2016]06-0099-07