城市化与产业生态化耦合发展协调度测度研究

张文龙

摘要：城市化与产业生态化的耦合是城市化子系统的四要素与产业生态化子系统的五要素间各种关联关系的总和。文章构建出城市化子系统与产业生态化子系统的测度指标体系，基于熵值法和变异系数而选定城市化与产业生态化耦合发展的协调度，并依据协调度数值的大小构建起相应的分类体系以及其判别标准，并将理论成果应用于广东省佛山市的实践。

关键词：城市化；产业生态化；协调度；变异系数；佛山市

中图分类号：F26 文献标识码：A

文章编号：1005-913X（2016）09-0039-04

一、城市化与产业生态化及其相互闻的耦合发展

城市化（Urbanization），亦被称为城镇化，是传统的农业社会向现代的工业社会逐步变迁过度和转型过程中的一个复杂的过程，城市化的维度，至少包含着人口城市化（亦即人口的增长）和空间城市化（亦即空间的扩张）以及经济城市化（亦即经济的发展）和社会城市化（亦即社会生活水平的提高）等四个维度。

产业生态化（Industrial Ecologization）是产业发展过程中的一种高级的形态，在这种形态下，仿照自然生态系统而构建产业生态系统，从而应用类似于自然生态系统中所存在的物质和能量“闭路循环”的思路和模式，在对产业经济的生产活动进行安排时，既要考虑到遵从产业经济的本有规律，另外又要考虑到充分利用自然生态的运行规律，实现产业系统的生态化，从而最大限度地实现资源物质利用的循环化以及废弃物排放的减少化，从而逐渐消弭生态环境的破坏，因而产业生态化的评价维度，主要从产业化水平和生态环境水平以及生态环境压力和生态抗逆能力并考虑到生态效率等共五个维度进行分析。

耦合（Coupling）是指两个或以上的系统通过相互之间的作用而互相影响以至于最终它们会联合起来而成为一个整体大系统的现象。而城市化与产业生态化可以分别被视为一个地区的经济社会大系统发展的过程中存在的两个子系统，它们相互之间通过各自内部的各种因素和耦合元素而相互作用和相互促进以致相互妥协与协调，这其实就是城市化与产业生态化之间的耦合联动关系。具体地说，城市化与产业生态化之间的耦合发展就是城市化的四个维度与产业生态化的五个维度之间的各种关联关系的总和。

二、基于变异系数的城市化与产业生态化耦合发展协调度测度模型

协调度是测度一个系统由无序状态转变为有序状态的一种趋势，是对系统在其发展变化过程中所属内部的多个子系统或者多个要素之间和谐程度的定量的度量。协调度测度模型的核心内容包括测度指标体系、功效函数和协调度测度函数三大部分。

（一）城市化与产业生态化耦合发展测度指标体系

城市化与产业生态化耦合发展测度的指标体系的筛选，应该符合科学性的原则、完备性的原则和独立性的原则以及动态性的原则和可操作性的原则。据此分别考虑人口城市化和经济城市化以及社会城市化和空间城市化四个维度而共选用24个指标来建立起城市化的测度指标体系，通过借鉴吸收中国科学院可持续发展研究组的有关科学研究成果，并结合考虑到生态效率的内涵和测度需要，分别考虑产业化水平和生态环境水平、生态环境压力以及生态抗逆能力和生态效率五个维度共选用27个指标来建立起产业生态化的测度指标体系。具体如表1和表2所示。

（二）功效函数

以决策论的视角来看，因为城市化子系统和产业生态化子系统都由多个要素构成，若将系统中的每一个要素的发展变化对整个系统的发展变化的贡献看成为整个系统发展变化的一个具体的子目标，则城市化与产业生态化的耦合发展其实可以被当作为一个多目标系统决策的问题。

而功效函数即为描述功效系数U_i与其具体的子目标g_i（x）（i=1，2，…，M）之间的关系的函数，亦即U_t=G_i[g_i（x）]（i=1，2，…，M）。若设定总功效函数为K=K（U₁，U₂，…，U_M）（其中0≤K≤1），则可将之用以呈现出该系统的总体功能，其中的K值愈是大，则说明这个系统的协调度愈发高，协调性愈发好。

若将城市化与产业生态化耦合大系统中的第i个子系统的第f个测度指标用记号表示为u_ij（i=1，2；j=1，2，…，n），而其具体数值则为x_ij（i=1，2；j=1，2，…，n），又假设将该系统的稳定的临界点上的测度指标的上限值表记为α_ij，下限值表记为β_ij，则城市化与产业生态化耦合大系统的测度指标对该系统的有序性的功效函数可用如下的方式来表示：

对于正的功效指标来说，其指标数值愈大，则对该系统的正贡献将愈大，有： 对于负的功效指标来说，其指标数值愈大，则对该系统的负贡献将愈大，有：

在上面的式子中，U（u_ij）表示该系统的测度指标u_ij对整个系统的有序性的功效函数，并用U（u_ij）的值的大小来反映和表征该系统的测度指标数值相对于目标数值的满意程度，若取值为U（u_ij）=0，则表示为最不满意，而若取值为U（u_ij）=1，则表示为最满意，因此，总有0≤U（u_ij）≤1。

基于上述的城市化与产业生态化耦合大系统的测度指标对该系统的有序性的功效函数的计算公式，我们可以更进一步地通过采用数学集成的方法（比如加权算术平均的方法）来分别计算而获得城市化子系统、产业生态化子系统以及整个城市化与产业生态化耦合大系统内部的各个测度指标对该系统的有序性的总功效函数，假若分别用X和Y以及K来表示，我们可以有：

在上式中，用来ω_1j表示城市化子系统中各个测度指标u_1j的权重，用ω_2j来表示产业生态化子系统中各个测度指标u_2j的权重；而用α和β来分别表示城市化子系统和产业生态化子系统的发展变化对整个城市化与产业生态化耦合大系统发展变化的影响程度的权重。

（三）基于改进的熵值法的测度指标权重决策

测度指标体系中所采用的指标的权重一般意即该指标在整个测度指标体系中所占有的比重。本文采用改进的熵值法来进行权重决策。

1.熵值法（Entropy Method）赋权的基本原理

信息论的创始人、美国数学家克劳德·香农（Claude Elwood Shannon，1916-2001）提出信息熵（Information Entropy）的概念：H（X）=-∑[p（x_i）lnp（x_i）]，其中的H（X）亦被命名为“平均信息量”，p（x_i）为x_i出现的概率，0≤p（x_i）≤1，且有∑p（x_i）=1。因此，我们有：H（X）≥0，其表征的是该系统中的随机变量x_i的无约束的程度。信息熵H（X）愈大，说明该系统的无序程度愈高，亦即愈混乱，故而该信息的效用值会愈小；反过来，若信息熵H（X）愈小，则说明该系统的无序程度愈低，亦即愈有序，故而该信息的效用值会愈大。

由此，借用信息熵这个理论工具，我们可以依据各个测度指标各个年度的指标值的变异程度来对该测度指标进行赋权，从而为多指标的综合评价提供科学的依据。

2.原始数据指标值的标准化

对于不同的测度指标x_j（j=1，2，…，n），其原始数据值的量纲不完全相同，难以统一处理，由此，需要对这些数据进行量纲的统一化处理，亦即对原始数据进行标准化处理。

式中的n表示协调度的层次系数，一般取值为n=2；而对于K=αX+βY式中的α和β，我们认为在整个城市化与产业生态化耦合大系统中，城市化子系统X和产业生态化子系统Y拥有同样的重要性，因而取值α=β=0.5。根据上述公式，我们可以知道：协调度0≤C_t≤1，其值愈大，表示城市化与产业生态化耦合发展的协调性愈好，反之，则表示其协调性愈差。

三、城市化与产业生态化耦合发展分类体系及其判别标准

因为C_t协调度的值愈大，表示城市化与产业生态化耦合发展的协调性愈好，其值愈小，就表示其发展的协调性愈差。因此，依据协调度C_t值的大小，我们应用均匀分布函数的方法，可对城市化与产业生态化耦合发展的协调性划分为7个不同的等级，如下表3所示：

依据协调度C_t值的大小，我们将城市化与产业生态化耦合发展协调性7个不同的等级归集为3个大类。又因为城市化与产业生态化的协调发展不仅意味着整个城市化与产业生态化耦合大系统的K值和协调度C_t值要比较大，而且要求城市化子系统的X与产业生态化子系统的Y之间的差异程度比较小，因此，若X和Y之间的差异不大于0.1，则将二者视为同步的发展，而若X和Y之间的差异大于0.1，则将二者视为不同步的发展，由此城市化子系统的X与产业生态化子系统的Y之间的对比关系可以分为3个基本类型，因此，综合起来，可以将城市化与产业生态化耦合发展细化地分为21个基本类型。如表4所示。

四、广东省佛山市城市化与产业生态化耦合发展的协调度研究

按照前文建立起来的城市化测度指标体系和产业生态化测度指标体系，收集广东省佛山市的相关数据。借助SPSS 13.0 for Windows和Microsoft Office Excel 2003软件，依照改进的熵值法的操作流程，计算各个测度指标的权重，按照协调度测度模型，分别统计出广东省佛山市2002-2007年的城市化综合指标值及其产业生态化综合指标值以及城市化与产业生态化耦合发展的协调度，并据此判断广东省佛山市城市化与产业生态化耦合发展的类型，结果如表5所示。

我们可以发现：

1.基于协调度发展变化的角度。总体上来说，广东省佛山市城市化与产业化耦合发展的协调度愈来愈高。若分阶段来研究，我们发现，佛山市城市化与产业生态化的发展大致可以划分为3个小的阶段：在2002-2003年的阶段处于失调衰退类型状态，在2004-2005年的阶段则过渡到勉强协调发展类型的状态，而到2006-2007年的阶段则开始进入到协调发展类型的状态。

2.基于城市化与产业生态化发展变化的角度。总体上来说，广东省佛山市城市化与产业生态化的发展亦都呈现出上升的势头。尤其是其城市化的进程，更呈现出强劲的发展势头，每年都有大的推进。但在产业生态化的进程方面，则出现了一些周折。在2002-2007的6年时间里，佛山市的产业生态化程度提高0.39，而同期的城市化程度提高0.44，高于产业生态化程度13%，据此可见，在这期间，佛山市的城市化进程快于其产业生态化进程，但总体上来看，其城市化进程与产业生态化进程基本上还是同步发展的。

研究广东省佛山市经济社会发展的历史，我们可以发现，上述的分析结果基本符合客观现实。

2002年12月，广东省佛山市的行政区划调整申请获得国务院的批准。撤销原来的佛山辖区的城区、石湾区以及县级的南海市、顺德市和三水市以及高明市，新设立佛山市的禅城区、南海区、顺德区和三水区以及高明区五个区。这符合佛山市的经济社会发展的客观需求，也有利于科学地制定佛山市的城市发展规划，加快佛山市的城市化进程。同时，广东省委、省政府也根据全省的形势和佛山的状态，规划将佛山市建设成为广东省除广州市和深圳市之外的第三大城市，并且要率先基本地实现现代化。基于此，佛山市的城市化进程和发展走上了新的快车道。与此同时，佛山市也特别注意加强城市环境保护和改善城市生态环境。佛山市严格限制传统的陶瓷、印染、电镀等高污染产业的发展，要求逐步地撤离佛山市中心城区以及人口密集区。同时，将园林绿化当作城市化建设当中重要的组成部分。佛山市在2001-2002年期间基本控制住工业污染，在2003-2006年期间有更进一步的改善，空气环境质量功能区方面全部达标，并进而在2007年成功地通过当时的国家环保总局的“创建国家环境保护模范城市”的考核和验收。由此我们可知，佛山市城市化与产业生态化的确是一直在不断地进步和发展的，与我们进行的数据测度基本相符。

[责任编辑：庞林]