基于系统动力学的新型城镇化质量研究

金浩

中图分类号：F299 文献标识码：A

内容摘要：自2013年“以人为本”的新型城镇化发展战略提出以来，新型城镇化质量的提升成为推动经济发展的重要途径。本文运用系统动力学模型，基于河北省新型城镇化质量水平低下的发展现状，对其2005-2014年相关数据进行因子分析，得出影响新型城镇化质量发展的主要因素，在此基础上构建系统模型，分析系统内部因果反馈关系并进行仿真检验，最后得出城鎮化发展中各方面的协调发展是提升新型城镇化质量的最优方案。

关键词：新型城镇化 系统动力学 仿真检验

系统动力学模型简介

系统动力学是运用历史数据以及系统结构研究整个系统内部的反馈关系与仿真趋势的动力模型方法。在系统动力学模型中，系统内部变量之间的结构是决定系统反馈关系与行为模式的主要因素。系统分析中反馈即变量A对变量B产生影响，反之变量B通过一系列的因果链来影响变量A；模型将整个系统作为一个整体反馈系统进行分析得出正确的结论。系统动力学的建模一般分为以下五大步骤：第一，明确模拟目标，将系统划分为相互关联的若干子系统；第二，明确子系统中涉及到的各变量，分析子系统内部因果关系；第三，建立规范的数学模型，绘制系统反馈流程图；第四，评估模型，设定系统参数初始值，运行该系统以进行参数调试；第五，检验模型，对系统进行仿真检验，发现其中的问题并不断修正。

新型城镇化质量评价指标体系的建立与数据选取

（一）评价指标体系的建立

基于对新型城镇化质量内涵、特征等的分析，并在遵循核心性、代表性、前瞻性、可操作性原则的基础上，结合河北省新型城镇化发展现状，本文从人口城镇化质量、经济发展质量、社会发展质量、空间发展质量、生态持续、城乡统六个方面构建河北省新型城镇化质量评价指标体系（见表1）。

（二）数据的选取

河北省作为内环京津、外临渤海的华北地区重要省份，与全国相比其城镇化发展一直处于较低水平。为了研究河北省新型城镇化质量发展情况并为其提供更适宜的发展路径，本文选取2005-2014年这十年间的河北省城镇化质量发展相关指标数据进行研究。

本研究所需数据主要来源于《中国城市统计年鉴》2005-2014年的数据，并结合《中国区域经济统计年鉴》以及河北省统计公报等相关资料做进一步的分析。

系统动力模型的构建与仿真检验

（一）因子分析

在SD模型构建之前，首先运用spss19.0对所选用的数据进行因子分析，对数据的适用性进行检验。采取KMO 取样适当度量值及 Bartlett球形检验的统计参数估计值进行检验，KMO值为0.772，表明所选取指标具有多重共线性；Bartlett球形检验近似卡方分布值为3379.133，自由度为406，显著性小于0.01，因此拒绝原假设，数据可以用于进行因子分析。

在进行适用性检验之后对数据进行公因子分析。由因子分析得到的结果可知，前7个公因子的累计方差贡献率达到了78.82%，这表明这7个公因子可以代表这29个指标进行河北省新型城镇化质量的动力系统分析。

第一个公因子的方差贡献率为26.20%。它在人口城镇化率、人均地区生产总值、人均社会消费品零售总额、在岗职工平均工资、互联网普及率、万人拥有固定电话数、人均教育经费支出等11项指标上具有较大载荷，它体现出了新型城镇化建设中居民的社会生活水平。第二个公因子的方差贡献率为11.70%。它在市辖区人口密度、规模以上工业总产值以及万人医疗卫生机构床位数等3项指标上具有较大载荷，它体现出了新型城镇化建设中社会发展进步水平。第三个公因子的方差贡献率为10.57%。它在万元GDP污染排放强度、城镇登记失业率、城乡居民人均储蓄存款余额等指标上具有较大载荷，它体现出了新型城镇化的经济发展水平。依次进行类比分析，第四个公因子代表新型城镇化建设中空间公共设施完善情况。第五个公因子体现了城镇化进程中城乡生态建设情况。第六个公因子体现了新型城镇化推进过程中的就业结构水平。第七个公因子代表新型城镇化建设中城乡生活水平协调发展状态。

（二）确定模型系统边界

从上文对新型城镇化质量评价所提取的公因子分析，新型城镇化质量发展主要受居民社会生活水平、社会发展进步水平、经济发展水平、空间公共设施建设情况、城乡生态建设情况、就业结构水平以及城乡生活水平协调状态的影响。这是一个复杂的城镇化—社会经济系统，必须建立一个适合于该系统的动态分析模型，才能全面准确研究系统中各因素之间的相互作用关系和它们对新型城镇化质量系统行为的影响。通过总结归纳，将影响新型城镇化质量发展的主要因素归结为经济发展水平与效率、就业结构、空间设施发展水平以及生态环境建设水平四方面进行全面系统分析。

（三）新型城镇化质量发展系统因果反馈分析

在新型城镇化质量发展系统中，经济发展、就业水平、社会发展、空间设施以及生态环境五个子系统之间是相互联系又相互制约的（见图1）。因此总模型因果关系图的构建主要基于以下思路进行：

第一，经济的增长会刺激就业机会的增多，从而就业率的提高为社会提供更多的劳动力，最终促进经济进一步增长。

第二，在一定的技术水平下，经济的增长会引起污染物排放量的增加，最终环境污染所造成的损失作用于经济子系统中的净GDP，使其减少。

第三，当经济增长引起污染物排放量的增加时，进而会对城镇居住环境的舒适度造成一定程度的影响，并对城镇人口数量产生影响，最终使得人口城镇化水平降低。

（四）仿真模型SD流图的构建

基于以上对总模型系统因果反馈的分析，本文构建了新型城镇化质量发展系统的系统动力学模型SD流图。图2为总模型系统动力学流图。在整个流图当中包括GDP、总人口、城镇人口、园林绿地面积、废水存量等九个状态变量，人口自然年增长率等速率变量。政府经济支持因子、就业促进因子、空间建设投资因子和污染物综合治理因子为四个外生变量影响因素以及众多辅助变量和表函数。

（五）新型城镇化质量发展系统SD模型参数分析

在系统SD流图模型中所包含的参数方程式高达80个，其中绝大多数方程式根据变量之间的关系很容易得出，且原理相同，由于篇幅限制，本文只对新型城镇化质量发展系统中几个代表性变量进行排列，具体模型参数设置以及单位如表2所示。

（六）历史性检验

历史性检验是对所构建模型的准确度的检验，将模型的模拟结果与统计的显示数据进行对比分析。本文以2006年为基准数据，时间段为3年，选取模型中的三个重要变量：总人口、GDP和园林绿地面积为例对模型进行检验。模型模拟检验数据与统计数据对比结果如表3所示。

从以上检验对比结果进行分析，总人口变量的最大误差为1.49%，结果较好；GDP变量的最大误差为9.29%<10%，可以接受；园林绿地面积变量的最大误差为4.55%，结果较好。总体而言，模型的行为与真实系统的状况基本相符，模型是真实有效的，因此可以使用该新型城镇化质量发展系统模型用于变化趋势模拟和政策行为仿真调控。

（七）总模型政策模拟仿真检验

本文采用系统动力学软件Vensim PLE对所构建的新型城镇化质量发展系统进行仿真运行和政策优化分析。将该总模型的仿真运行时间设定为16年，运行步长设定为1年。在执行此运行功能之前，只需对决定政策的部分参数进行修改即可。根据总仿真模型，模型中共包含四个影响因子，即政府经济支持因子、就业促进因子、空间建设投资因子以及污染物综合治理因子。如表4模型调控方案所示，本文设计了4种政策调控方案，其中scheme0为基础对照方案，所有因子变量取值均为1，其余3种方案为分别对相应变量做调整后进行运行模拟。当因子取值大于1时代表相应影响因素的水平提高或增加量变大，当因子取值小于1时代表相应影响因素的水平降低或增加量变小，最终通过因子大小的变化分析其对城镇化各子系统所产生的影响。具体方案设计如表4所示。

在以上新型城镇化质量发展系统进行政策调控的4种方案中，除Scheme0为基本对照方案以外，将其余3种方案划分为3类：经济增长型方案，对应scheme1，生态持续型方案，对应scheme2，协调发展型方案，对应scheme3。

应用以上对模型设计的政策模拟方案，现通过对系统中因子变量的调整分别分析Scheme1—Scheme3中GDP、就业率、医疗卫生机构床位数、园林绿地面积以及污染物排放總量五个变量与Scheme0中变量值近16年的对比变化情况，并对仿真运行结果进行对比分析。

1.经济增长型方案。图3为方案scheme1各变量运行结果与基础对照方案scheme0仿真趋势对比结果情况。由各变量对比情况来看，方案scheme1的GDP与就业率仿真趋势曲线一直处于scheme0对应曲线上方，说明政府对经济的投资与支持政策的实施使得GDP高于无政策时的状态，推动经济的发展，在扩大生产的同时为社会提供更多的就业岗位。由于减弱了空间建设投资与污染物综合治理投资的力度，scheme1中的园林绿地面积趋势与污染物排放总量曲线处于scheme0对应曲线的下方，对于空间生态建设力度的降低使得地区绿地资源量减少，污染增加。由此说明经济的增长是以牺牲生态环境为代价的。

2.生态持续型方案。图4为方案scheme2各变量运行结果与基础对照方案scheme0仿真趋势对比结果情况。各变量对比情况来看，方案scheme2中园林绿地面积仿真趋势曲线处于scheme0对应曲线的上方，说明政府在大力推进城市空间建设投资力度的政策下使得园林绿地面积要高于无政策时的水平，污染物排放总量的仿真趋势曲线处于scheme0对应曲线的下方，说明加大对环境污染治理的力度，提高污染物的治理技术与效率，使得污染物排放总量减少，即生态持续型方案取得了相应的政策效果。同时从图4中分析得出，scheme2中GDP、就业率的仿真趋势曲线位于scheme0曲线的下方，说明政府减少对经济投资的支持政策，使得经济增长次于基本政策水平，同时在缩小生产的同时降低了就业率水平。

3.协调发展型方案。图5为方案scheme3各变量运行结果与基础对照方案scheme0仿真趋势对比结果情况。各变量对比情况来看，方案scheme3中在促进经济增长政策的实施下，GDP、就业率的仿真曲线始终高于scheme0的对应曲线，说明经济政策的实施起到了相应效果。相应的，对城市空间建设投资力度的加大，推动绿色城市建设的政策使得园林绿地面积高于无政策水平。污染治理技术水平的提高降低了污染物排放总量的数量，污染物排放总量的仿真趋势曲线低于scheme0水平，经济得以健康持续增长，由此可见协调发展型的政策方案取得了较理想的效果。

结论与建议

综上，要提升河北省新型城镇化质量，仅就某一发展方面进行改进是片面的，不可取的，必须协调各方面的发展才能提高新型城镇化的质量水平。现提出以下建议：立足于河北省省情，打造发达城市发展优势，为促进各方面协调发展，必须依托沿海区域发展，加快构建环渤海城市带、环京津、冀中南城市群和构筑群带结合的新型城镇空间格局，建设以唐山、秦皇岛、沧州、曹妃甸、黄骅为中心，以沿海县域为基础、以港口为依托、港口周边产业为动力、沿海公共交通为骨架的沿渤海城市带；坚持以科技创新为核心，以第一产业为依托，大力发展第二、三产业，促进产业结构的优化调整，并以工业带动农业，增加农产品的深加工，打造现代农业产业链，大力发展第三产业和服务业，为就业创造更多的机会；创新教育就业制度，提升劳动力技能水平；完善基础设施建设，保护生态环境，走集约、智能、低碳、环保的新型城镇化发展道路。