评估及预测城市的可持续性

李梦莹+杨羽霞+焦旸

摘要：尽管衡量城市的可持续性得到了长期的兴趣和广泛的努力，如何量化评估城市的发展趋势却获得较少的关注。本文首先基于可持续发展的三个主要方面（经济，公平和环境）定义城市可持续发展指数（CSI），然后参考文献：选择一系列综合指标，并建立半定量评估模型框架。针对案例研究，选择中国武汉市来测试模型的稳健性。最后，根据1995年至2015年时间序列数据，对目标城市当前的增长计划加以评估和预测，结果显示武汉市目前的增长态势乐观。经济的显著增长以及社会公平和环境保护的持续稳步增长，将在一定程度上进一步提高可持续发展的成功度。

关键词：城市可持续发展指数（CSI）；环境；经济；公平

一、引言

目前，在大规模城市化发展进程中，世界各地的城市都面临着快速发展的态势。城市化确实为经济增长提供了良好的条件和机会。然而，在某些情况下，容易导致粮食、能源、住房，交通等资源匮乏的问题出现。此外，由于过度依赖市场需求和消费自然资源，许多城市出现了不可持续发展的现象。精明增长的概念最初由美国规划协会提出，即通过提高土地利用效率来限制城市扩张。目标是实现经济，社会和环境三者平衡，精明城市迫切需要可持续发展规划，既要满足当代人的需求，又不损害后代人满足其自身需求的能力。一般而言，可持续发展包括三个方面，即：环境、经济和公平。

尽管有大量文献关注精明增长的概念，然而缺乏将概念转化为可视化评估的研究，对精明增长绩效衡量的需要日益增大。国外研究者已经构建了各种模型来实现城市精明度的量化。Galster et al.（2001） 运用地理信息系统GIS模型，通过加权指标的数值计算来测定13个城市的蔓延程度。Yang， F.（2009） 采用指标模型，在理论和实践上从可持续性观点来评估精明增长政策。Patrizia et al.（2012） 创建了一个修订的三重螺旋框架。运用ANP（分析网络过程）模型，将上述四个螺旋线与精明城市的主要组成部分相连接。Ishak et al（2016）通过案例研究分析了精明增长政策的落实情况，得出精明增长利于可持续发展的结论。中国的研究者们也在进行不断的尝试。王朝晖（2000）指出精明增长是可持续发展的必然阶段，精明增长的最终目标是可持续发展。梁鹤年（2005）提出，精明增张是可持续发展新的演绎。谭靖（2009）等构建精明增长度测算体系，运用灰色多目标动态规划模型探讨了区域土地利用精明增长程度。程茂吉（2012）构建了综合测评指标体系，分析南京在全国同类城市中精明增长状况和变化趋势。关静（2013）采用回归定量分析方法来检验中国42个大城市是否符合精明增长的要求。

我国对可持续发展的研究过于理论化，多集中于宏观层面及定性研究，区域探讨及应用数学模型的定量分析较少。本文将可持续发展原则定量化，通过模型来评估及预测城市的可持续发展指数，具有指导规划意义。考虑到超大城市较高的城市化率及经济地位，本文选择武汉市作为研究对象，以期发挥典型案例的示范效应。根据武汉的自然条件特点、城市结构特征和经济发展阶段提出进一步优化城市增长的策略方法，对推动我国城市实现可持续发展具有重要的实践意义。

二、研究方法

（一）综合指标框架

大量研究表明，指标是衡量可持续发展的最佳方法。综合指标框架如图1所示。

（二）测算模型

1指标无量纲处理

指标的无量纲处理也称为数据的标准化，极值化法对指标的个数和分布状况要求较低，处理后的数据在同一区间且为正值，便于做进一步的数据处理。

2情景分析

CSI的计算公式如下所示，我们考虑不同的权重分配情况，如表1所示。

3灰色预测模型

灰色预测模型即GM（1，1）模型是一阶线性微分方程形式，适用于高度非线性复杂系统中预测趋势或评估行为。

三、案例研究

（一）研究区域

武汉市位于华中地区，是中国主要产业基地，科教基地，及综合交通枢纽。被誉为“九省通衢”，也是中国重要的科教中心，到2015年，其城镇化率达79.3%，总面积8494.41平方公里。2016年10月，“长江经济发展规划”将武汉列为超大城市之一。

（二）指标选取与权重分配

本文针对上述指标相应地选取有代表性的量化指数。对于权重分配，针对每个指标，如果它与精明增长其中一项原则有关，我们将分配“1”，否则将分配“0”。然后相加求得总和，并得到最终的权重。

EPI=ω1EP1+ω2EP2+ω3EP3+ω4EP4+ω5EP5+ω6EP6+ω7EP7

其中：EP1为人均GDP；EP2为从业人员数（万人）；EP3为年末城镇登记失业率；EP4为基建投资（亿元）；EP5为消费品零售总额（万元）；EP6为城镇居民人均可支配收入（元）；EP7为固定资产投资总额（万元）。

SEI=ω1SE1+ω2SE2+ω3SE3+ω4SE4+ω5SE5

其中：SE1为城乡人均收入差距；SE2为城镇居民人均住房面积（平方米）；SE3为高等学校平均每萬人在校学生数；SE4为登记的刑事案件数；SE5为每千人口卫生床位数。

ECI=ω1EC1+ω2EC2+ω3EC3+ω4EC4+ω5EC5+ω6EC6+ω7EC7+ω8EC8

其中：EC1为废气排放总量（亿标立方米）；EC2为废水排放总量（万吨）；EC3为工业固体废弃物产生量（万吨）；EC4为建成区绿化覆盖率（%）；EC5为人均拥有道路面积（平方米）&每万人平均公共车辆；EC6为平均每万元工业总产值能源消耗量（吨标煤）；EC7为人均耕地面积（千公顷）；EC8为实际清扫面积（万平方米）。

（三）结果与讨论

1指标评估endprint

数据来源于武汉市统计年鉴（1995-2015）（见图2）

从EPI各指标过去20年的变化趨势看，可以得出结论：EPI值从2003年开始呈上升趋势，对于每个指标，商业活动、收入、零售、基础设施，劳动力和人均GDP逐年递增。然而就业机会在1995年至2000年保持平稳，然后下降，直到2009年都保持较低的值，再次从2010到2015年逐年增加。SEI在过去20年呈现出幅度较小的波动趋势。显然从1999到2001年间，SEI值较小，这是医疗卫生、教育和住房需求不足所致。医疗卫生和教育指标值逐年增加，而收入分配和公共安全逐年下降。城乡收入差距增加，犯罪率上升等问题应得到足够关注。ECI值从1995年到2007年呈上升趋势，然后下降直到2012年，并再次持续上升。固废、空气质量，土地利用均逐年下降，表明工业固体废物和废气排放量增加。而卫生、能源消耗、交通质量和绿地指标值逐年上升，这表明环保意识和技术水平得到提高。

2情景分析

表2将CSI值分成了四类。

其中：A表示很好；B表示好；C表示一般；D表示差。

从1995年到2015年，武汉市可以取得15个C和6个B，可以得出结论：武汉市目前的可持续发展计划取得了较好的结果。其中经济指标在2006到2015年间呈现出显著增长的趋势，而环境和公平指标呈现相对稳定的变化趋势。此现象表明经济指标的增长率对可持续发展指数的增长影响较大，因此我们考虑不同的权重分配情景。显然，当我们对EPI分配0.6的权重时，CSI值一直保持最低值，直到2011年后，又持续上升到最大值。此时，曲线上升的速率最大。然而当EPI被分配0.1的权重时，结果完全相反。当EPI被分配较低权重0.2时，在2010年前CSI值一直保持最大值，增长的速率是最低的。因此，为了保持平稳的增长水平，经济指标应该得到相对较低的权重，三个方面应该互相维持相对平衡的态势。

3指标预测

三个指标值预计将从2016年上升至2050年。虽然SEI和ECI的增长趋势缓慢而平稳，但EPI呈现显著的增长态势。然后经济指标不可能无限制地持续增长，为了使得可持续发展指数保持稳定且缓慢的增长态势，以期取得良好的可持续发展效果，环境、经济、公平三者之间应该保持相对平衡的增长趋势。

四、结论与展望

（一）结论

本文根据可持续发展的3E理论和精明增长的十项原则，定义了城市可持续发展指数。然后构建半定量的模型框架评估其增长趋势，并选择武汉市来测试模型的稳健性。结果表明武汉目前的增长态势良好，经济的显著增长以及公平和环境的稳步增长将在一定程度上进一步提高可持续发展的成功度。

（二）展望

在未来的研究中，我们将涵盖更多不同的因素；按区域收集统计数据，基于GIS地理信息系统分析不同地区的现状，为城市的发展规划提供建议。endprint