基于惩罚型变权的城市可持续发展动态预警
——以内蒙古资源型城市包头为例
2019-01-16韩国莹刘秀梅
韩国莹，刘秀梅
(内蒙古农业大学 经济管理学院，内蒙古 呼和浩特 010010)
一、引言
城市是区域经济发展的中心，是经济文化高度集中且具有强大辐射能力的增长极，更是人类经济与社会活动的载体，在人类发展历史上起着无可替代的作用。随着城市化进程的迅速推进，大量人口和资本的涌入给城市带来的不仅仅是劳动力的丰富和经济的发展，还伴随着城市综合环境的恶化，诸如人口压力、交通拥堵、经济结构失衡、资源枯竭、生态环境恶化等一系列越来越无法忽视的严重问题。1987年世界环境与发展委员会提出“可持续发展”的概念；1996年第二届联合国人类住区会议，首次出现可持续城市的官方提法，即经济增长、社会公平、更高的生活质量和更好的环境之间相互协调和平衡的城市[1]。自此，城市的可持续发展迅速成为学术界研究的重要课题，也越来越受到社会各界的广泛关注。
随着城市发展过程中各种问题的不断涌现以及政府等各方对其的热切关注，国内外众多专家学者对城市的可持续发展愈发重视，研究成果也层出不穷。研究大体可分为定性分析与定量评价两种类型：一类从城市可持续发展理论及对策建议等定性角度出发，如李松志与董观志以协同论、系统论、控制论和生态学理论为基础，结合区域可持续发展方面的应用理论构建了城市可持续发展的基本理论[2-4]。王树义与郭少青在对资源枯竭型城市产生的原因和面临的困境进行较为深入分析的基础上，从政策扶持和立法保障两方面提出了资源枯竭型城市可持续发展的基本对策[5]。另一类从评价及效率测度、影响因素等定量分析角度逐步展开并不断深化[6-11]。如吴凡和苗韧从资源安全、社会发展等五个方面出发构建城市可持续发展能力指标评估体系。何砚和赵弘借助超效率CCR-DEA模型和Malmquist指数对2008年至2015年京津冀城市可持续发展效率进行了动态测评。杨斌等采用线性无量纲分析方法对城市可持续发展的主要影响因素进行了定量分析。随着对可持续发展理解的加深，逐渐有学者尝试从预警的角度研究可持续发展问题。如杨莎莎运用景气分析、灰色关联度分析、人工神经网络等方法构建环境经济预警系统，并以大连市为例对环境-经济系统运行状况进行了预警研究。曹飞对丝绸之路经济带城市可持续发展能力进行测度并利用贝叶斯判别进行预警研究[12-14]。
综合目前的可持续发展预警研究来看，多是在定性分析与定量评价的基础上选择生态环境、经济、资源以及某一类产业或企业为研究对象，运用熵权、层次分析法等单一静态赋权测算指标权重，结合统计方法如景气指数法，数据包络分析等测算可持续发展指数，据此进行可持续发展评价[15-17]，并利用BP神经网络、模糊物元法等预测方法进行预警分析[12，18]。因此，不难发现，对城市可持续发展预警的多维度综合研究并不多见，从预警角度研究城市可持续发展更是少有，尚处于初步探索阶段。城市的发展一直伴随着随时可能爆发的风险，城市的各系统一旦处于某一临界值以下就会进入衰退期，并逐渐引起连锁反应，甚至导致城市运作瘫痪进而辐射到整个区域。因此，对城市的可持续发展进行连续的动态预警以及时采取风险规避措施显得尤为重要，但此方面的研究却尤为匮乏，且现有预警研究少有考虑评价指标在不同时刻的重要性不同，多直接以某一方法计算的静态权重的加权综合值作为预警评价标准，缺乏对预警体系的动态性要求的考虑。而实际中，预警体系的动态性评价正是整个预警的关键环节，采用简单的静态权重无法将指标权重伴随指标状态值的变化而变化的特点表现出来，进而运用到预警决策中。
有鉴于此，本文以功能结构单一、易受外界干扰且对维持城市发展的关键资源具有强依赖性的资源型城市包头为例，通过文献分析法、变异系数法和相关分析，从定性与定量、主观与客观结合的方法筛选具有代表性的预警指标，构建城市可持续发展预警指标体系。利用最小鉴别信息原理将AHP和信息熵得到的主客观权重进行组合，使得到的静态权能够有效综合主客观两方面的优势，更加科学准确。将变权模型引入预警系统，构建基于惩罚型变权的城市可持续发展预警模型，测度包头市的历史及现状的可持续发展警情，并结合灰色预测GM(1，1)模型对未来3年的城市可持续发展警情进行预测判断；最后通过引入制约度模型进行制约因素分析，为城市及时规避和调节各系统可能存在的风险提供参考。
二、概念框架构建
(一)相关概念界定及内在逻辑联系
对可持续发展的共识可总结为：既认识到资源与环境对经济增长的制约，又强调代际内与代际间的公平。对城市这样一个动态的、开放的、多维的复杂系统来说，其可持续发展反映的是城市这一复杂系统克服资源压力、生态环境威胁、经济与社会发展等内外部自然要素与人为要素干扰的应对能力[15]。城市要实现可持续发展就意味着要使经济增长、社会公平、更高的生活质量和更好的环境之间达到相互协调与平衡；要改变以资源的掠夺性利用和生态环境的破坏为代价的经济发展方式；要严格控制人口的增长；要改变资源消耗型的粗放生产经营方式，要使人们认识到改变追求能源密集型消费模式的必要性；还要发挥政府的行政干预和宏观调控对平衡当前和未来利益方面的主导作用。从自然基础条件角度来看，城市的可持续发展能力可概括为：在承载不断变化的人类生产生活活动时，资源供给与环境安全系统进入不可持续过程时的阈值或阈值区间，即资源环境对城市的发展具有限制约束作用。从人类生产生活角度来看，城市的可持续发展能力可概括为：在维系自然基础可持续性的同时，能够承载的最适宜的经济规模或人口规模[19]。显而易见，城市的可持续发展能力与自然资源、生态环境和生产生活方式密切相关。
预警通常是指在危机发生前，根据以往总结的规律或观测得到的可能性前兆，发出警报信号以避免无准备的危机发生，最大限度地减轻危机可能造成的损失。城市可持续发展预警是将预警机制引入可持续发展评价中，以城市实现可持续发展为导向，充分考虑到资源与生态环境的约束作用，有效预防各系统在运行与发展过程中偏离可持续发展轨道，对可持续发展系统出现的逆向变化趋势及速度进行预测，防止社会经济发展与资源环境保护严重冲突，并采取有效措施及时止损与改善[19]。准确的预警结果对实现资源的有效配置、生态环境安全以及经济社会发展之间的平衡极为重要。
将变权模型引入预警评价体系，选择变权模型中的惩罚型变权，通过制定惩罚规则对低于某一惩罚水平即警界的权重进行调整，进而制定出相应时期各指标的“变权”。既考虑到城市可持续发展预警指标的静态权，又考虑到各评价指标的状态值水平。能够突出指标的预警作用，有效改善某预警指标反映的情况存在风险和突变时，由于预警指标较多而各指标的权重相对较低，若按静态权方法进行处理，其风险警情无法有效客观反映且缺乏实时动态性的现实。同时结合灰色GM(1,1)精准预测，能够有效实现对警情的实时监测和预测，最终达到动态预警的目的。
预警的目的是及时预防和事前调控以避免危机发生或降低损害，而要有针对性的消除危机发生源，需要找到制约城市可持续发展的关键要素，识别出资源、环境等方面的障碍因子。有效识别制约因素对实现资源环境与生产生活的协调平衡，促进城市的可持续发展，具有至关重要的理论与现实意义。
(二)城市可持续发展预警研究思路
以增长极限论和可持续发展理论为基础，结合城市具体情况构建预警指标体系，根据最小鉴别信息原理，综合运用主观赋权AHP与客观赋权信息熵方法进行组合赋权来确定预警过程的静态权；综合各项标准确定各类指标的关键阈值；从资源环境约束上限或人口经济合理规模等关键阈值角度出发开展可持续发展预警，通过惩罚型变权模型对超过所确定阈值的指标进行惩罚，保留指标状态值及相应静态权作用，并选择对短期预测存在天然优势的灰色预测GM(1，1)模型，预测城市可持续发展预警综合值，并确定预警等级，保证了预警的实时动态性；通过引入制约度模型进行制约因素分析，确定阻碍发展的不利制约因素；为提出改善措施和进一步完善预警监测机制提供有价值的参考。基于惩罚型变权的城市可持续发展动态预警研究思路如图1所示。
三、城市可持续发展预警指标体系的构建
由于城市是复杂的综合系统，很难有统一的适合所有城市的评价体系，因此需要结合具体研究对象和研究特点调整构建的指标体系。本文从两方面筛选指标：一方面参考现有国内外相关研究中选取的预警指标，在城市可持续发展预警的内涵和主要涉猎内容基础上，结合具体情况选取指标，使研究的前提更加符合理论与实际；另一方面将筛选的指标进行整理，经过计算间接得到部分无法直接得到的重要指标，将筛选出的指标依据数据的可观测原则进一步筛选，通过变异系数及相关分析筛除缺乏代表性、信息含量少、反映信息重复的指标，最终构建出包含5个子系统的能够综合反映城市这一复杂系统各方面的可持续发展预警指标体系，如表1所示。
表1所示的城市可持续发展预警指标体系已经较为全面地概括了能够揭示城市可持续发展状况的各个方面。在资源供给可持续性子系统预警指标的确定上，前4项指标对所有城市的资源可持续预警方面皆具参考意义，但本文中针对包头市实际情况，在该子系统中加入了“人均钢产量”这一指标，以便更加全面地反映素有“草原钢城”之称的包头市资源发展状况。在环境安全可持续性子系统预警指标的确定上，综合了包头这一内蒙古最大的工业城市的环境特点及指标数据的可获得性；在研究其他城市可持续发展预警时，环境的污染可能体现在空气质量等方面，因此可根据实际情况加入诸如污染气体排放量等既能够获得数据又具有代表性且更能揭示所研究城市实际情况的预警指标。在经济发展可持续性子系统预警指标的确定上，本文参考已有研究中的相关指标，并结合客观筛选法的相关分析和变异系数分析筛除“第二产业增加值占GDP比重”等指标；由于能够反映城市经济发展的指标数量很多，各城市的指标数据不同，筛选结果自然也不同，最终确定的指标应综合对比，多方参考，方能确定合理的预警指标。在人居生活和社会稳定子系统的预警指标确定上，本文参考了内蒙古自治区及包头市“十三五”规划目标中对城市未来发展的规划及预期，并结合了《包头市统计年鉴》中能够反映这两方面发展情况的数据。在对其他城市的可持续发展进行预警研究时，为达到更加准确有针对性预警的目的，在构建预警指标体系时应结合该城市的具体发展特点来调整预警指标体系中的具体指标。
表1 城市可持续发展预警指标体系
注：否定水平确定依据：①参照国内外有关标准规范确定；②系统化方法确定；③参考内蒙古自治区及包头市十三五规划目标确定；④专家打分确定；⑤与相关文献参考对比确定。
四、基于最小鉴别信息原理的主客观组合静态权重的确定
(一)利用信息熵方法对指标赋权
运用信息熵这一客观赋权方法测算城市可持续发展预警指标的权重，指标的信息熵越小，信息越有序，其代表的信息效用值越大，指标的权重也就越大。在进行权重计算前，需对指标进行无量纲化处理排除指标的量纲不同对评价的影响，本文运用极值法计算无量纲化后的第i(i=1,2,…,n)年指标j(j=1,2,…,m)的模糊隶属度为Xij。
设fij为第i年的指标j的模糊隶属度特征比重。依据公式计算各指标的熵权，具体步骤如下：
Step1：计算城市可持续发展预警指标Xij的模糊隶属度特征比重fij，计算公式为[17]：
(1)
Step2：计算指标j的信息熵Hj，公式为：
(2)
其中常数G=1/ln(n)，据此可保证0≤Hj≤1，当某个指标下的各待评价年份的贡献度基本一致时Hj趋于1；特别是当全相等时可以不考虑该指标在评价中的作用，即此评价指标的信息熵权为零。
Step3：最后计算得到城市可持续发展预警指标的信息熵权重wj，计算公式为：
(3)
各指标的信息熵权由所有待评价预警年份对其的贡献程度的差异大小决定，其中m个评价指标的熵权和为1，通过熵权法计算得出指标客观权重Wa=(wa1,wa2，…，wa m)。
(二)基于层次分析法的指标主观赋权
选择层次分析法对指标进行主观赋权，根据主观经验将所有指标进行两两对比，按照1～9标度法进行权重标度打分得到判断矩阵，对各系统、各指标分别测算所占权重，再经一致性检验确定合理性，具体过程不做详述[18]。确定判断矩阵后可用Matlab软件直接得到AHP权重及一致性检验结果，通过AHP法计算得出指标主观权重Wb=(wb1,wb2,…,wbm)。
(三)基于最小鉴别信息原理的组合赋权
通过主客观组合赋权的方式，使得到的权重既考虑了决策者的主观判断，又在一定程度上保证了决策的客观性；简单的线性组合或相乘方法进行组合难以保证得到的组合权重的有效性，因此选择最小鉴别信息原理求得组合权，使得所求组合权重W0=(w1，w2,…,wm)与AHP法求得的主观权重Wb与信息熵求得的客观权重Wa之间的距离尽可能接近。依据最小鉴别信息原理[18]，建立如下目标函数：
(4)
通过构造拉格朗日函数解决上述问题，最后得到组合权重：
(5)
五、基于惩罚型变权的预警研究
(一)构建惩罚型变权模型及确定警界
在以往的评价模型中，指标值随时间变化不断改变，但“静态”的权重却始终固定不变，即无论状态向量如何变，静态的常权始终如一，这对于预警类问题及城市系统这种开放的动态的研究对象来说，研究结果往往不尽人意，常出现与事实不符的情况。在此背景下，专家们提出了变权的思想理论，并进行了不断完善和修正。经过对变权原理的深入研究，给出了变权向量和状态变权向量的公理化定义，讨论了状态变权向量与均衡函数之间的关系以及它们的构成方法，为各领域的研究提供了新的理论基础[20-23]。变权即指标权重随其实际值的变化而变化，通过变权模型调整后的指标权重能够更真实地反映该指标对评价结果的影响。根据城市系统的特征，当人类的生产生活等社会活动对其有限的资源、环境、人居生活质量等的影响超过某一无法“可持续”的阈值警界时，它成为阻碍城市可持续发展的制约因素，产生难以估量的后果。因此，需要通过城市可持续发展预警系统判断和预测警情，而惩罚型变权模型的原理恰恰适合进行动态预警。基于惩罚型变权的动态预警具体步骤如下：依据功效系数法对预警指标进行标准化处理，指标值越大越优的正项指标和指标值越小越优的负向指标的标准化公式如下[20]：
(6)
(7)
(8)
惩罚型变权向量Wj(X*)计算公式如下：
(9)
设I为预警综合评价指数，城市可持续发展预警的静态权评价综合预警指数为：
(10)
基于惩罚型变权的城市可持续发展警情评价综合预警指数调整为：
(11)
基于惩罚型变权的城市可持续发展警情评价综合预警指数能够反映警情并反馈警报信息。依据已有研究普遍的预警警情级别划分情况，即若综合预警指数在区间[0，0.25)范围内判断其警报级别为巨警(Ⅰ级)，若综合预警指数在区间[0.25，0.45)范围内判断其警报级别为重警(Ⅱ级)，综合预警指数在区间[0.45，0.65)、[0.65，0.85)、[0.85，1)判断其警报级别分别为中警(III级)、轻警(IV级)和无警(V级)。根据计算得到的城市可持续发展综合预警指数所处的区间不同，即可判断警报级别。
(二)基于灰色GM(1,1)模型的警情预测
灰色预测GM(1.1)模型被广泛运用于小样本短期预测中，它的基本原理是通过对包含不确定变动因素的数据进行累加或者累减处理，使其变成有较为明显规律的系统，通过建立系统变动规律的相应微分方程，来预测系统未来的发展趋势，即根据历史和现状信息预测未来的变化趋势和状态，为能在危机发生前及时防范规避提供依据。最后通过均方差比值及小误差概率来检验预测模型的精度。
将计算得到的城市可持续发展综合预警指数值导入Matlab软件，通过软件可直接得到预测值和精度检验结果。当均方差比值c≤0.35，P≥0.95时，表明模型预测精度为优，精度等级为一级；当均方差比值0.35
(三)建立制约度模型分析制约因素
通过引入指标偏离度Lij，因子贡献度wj和制约度(Rij,Tij)构建制约度模型，进行城市可持续发展的制约因素分析，进而确定城市可持续发展的制约系统和制约指标。
指标偏离度Lij表示第i年的指标j标准化后的值与否定水平的差距，因子贡献度wj表示指标j对目标的贡献率，即该指标的权重。制约度(Rij,Tij)表示第i年的指标j对城市可持续发展的制约作用大小，记为Rij，第i年子系统j对城市可持续发展的制约作用大小记为Tij，具体计算公式如下：
(12)
六、城市可持续发展预警实证分析
(一)研究城市概况
城市的生产和发展离不开资源的开发与利用，资源型城市一直是中国基础能源和原材料的重要来源，对中国经济发展和社会进步做出了巨大贡献。但由于粗放型的发展模式，资源大量耗费，生态环境日渐恶劣，以本地区矿产、森林等自然资源开采、加工为主导产业的资源型城市不断涌现出大量亟待解决的严重问题，如资源日渐枯竭、经济结构失衡、生态环境恶劣等。实现资源型城市的可持续发展对中国国民经济持续健康协调发展有着十分重要的意义。包头市作为内蒙古的制造业、工业中心，是呼包鄂城市群的中心城市，还是中国重要的基础工业基地和全球轻稀土产业中心。2013年12月国务院印发《全国资源型城市可持续发展规划(2013—2020)》，首次界定了全国262个资源型城市，包头市位列其中。包头市天然的地理位置使其拥有丰富的矿产资源，且黄河流经包头境内214公里，水资源十分丰沛，但其存在的资源型城市的普遍问题亦难以忽视且亟待解决。本文选择资源型城市包头市为城市可持续发展预警的研究对象，对各指标和子系统进行警情监测具有代表性和实际意义。
(二)样本数据来源与预警指标体系的构建
本研究的原始数据主要来源于2007-2016年的《内蒙古统计年鉴》《包头统计年鉴》以及《城市统计年鉴》，部分指标数据是由能够直接获得的指标数据经简单计算得到，如万元GDP综合水耗、第三产业增加值占GDP比重等。按照数据的可获得性，评价结果的科学性、动态性和有效性，结合包头市的实际情况并结合统计方法最终构建了5个子系统共26项指标的城市可持续发展预警指标体系。
(三)基于AHP与信息熵组合赋权的静态权重确定
依据最小鉴别信息原理，将AHP得到的主观权重与熵权法得到的客观权重带入公式(5)并进行归一化处理，得到组合静态权，如表2所示。
表2 基于AHP与信息熵组合赋权的静态权重
(四)包头市可持续发展警情测度分析
1.基于惩罚型变权的包头市城市可持续发展警情测度
在整个预警过程中，警界即否定水平的确定是至关重要的一环，参考众多相关领域的研究，发现警界的确定方法大体可概括为相对和绝对这两类确定方法[22-23]。本文综合考虑相对确定法中依据指标分布及平均水平的系统化法与绝对确定法中参考国内外已确定的标准及政府规定和规划的标准等共5项标准，相对科学地确定了包头市各指标的警界。将警界即否定水平与指标原始数据，依据指标的性质分别代入公式(6)和(7)进行标准化处理。根据惩罚型变权模型的原理，对超过或不及警界标准的指标进行“惩罚”，通过公式(8)和(9)得到各预警指标在预警体系中每一年的惩罚型变权权重值；通过公式(7)即得到基于惩罚型变权的城市可持续发展综合预警指数。根据所得预警综合指数，对照预警指数分类级别，判断分析其警情。依据上述步骤最终测算得到2007-2016年的包头市各子系统及综合系统的城市可持续发展综合预警指数，根据划分的5个预警等级的范围确定对应的预警等级，结果如表3所示。
表3 包头市2007-2016年可持续发展综合预警指数及预警等级
2.基于灰色GM(1,1)模型的警情预测
利用灰色GM(1,1)模型对包头市2017-2019年的综合预警指数进行预测，得到包头市可持续发展综合预警指数预测值为0.805 4，0.833 1和0.861 8。对预测结果进行精确度检验，其方差比c=0.186 3<0.35，小误差概率P检验值为1>0.95，表明模型精度检验结果为优，说明所建预测模型是有效的，预测得到的数据较为精确。依照上述步骤分别对可持续发展预警的5个子系统的综合预警指数进行预测并检验模型精度，结果显示环境安全可持续性子系统与社会发展可持续性子系统的精度检验不合格，本文通过残差修正模型进行改进，最后得到的各系统综合预警指数及预警等级如表4所示。
表4 预测包头市2017-2019年可持续发展综合预警指数及预警等级
3.包头市可持续发展警情动态发展趋势分析
将基于公式(10)得到的城市可持续发展预警的静态权评价综合预警指数与基于公式(11)得到的惩罚型变权评价综合预警指数总体趋势进行对比，即包头市可持续发展警情动态发展趋势如图2所示。
图2 包头市可持续发展警情动态发展趋势图
由图2可知，虽然两种方法测度的各年的评价预警值不同，但总体趋势是一致的，都显示出警度由中警逐渐向无警过渡的良好态势。且基于惩罚型变权的评价预警综合值一般都低于静态权的评价预警结果，也进一步体现了本文所运用的变权模型对不达标因素进行“惩罚”的目的，说明预警模型效果良好，更能够突出问题所在，进而加强预防功能。
包头市城市可持续发展综合预警系统及各子系统的警情动态发展趋势如图3所示。2007—2010年资源供给子系统处于中警状态，2011年其预警综合指数增加到0.710 99，由中警过渡到轻警；资源的耗费情况有所改善，资源利用效率系统中的重要指标“万元GDP综合能耗与水耗”较2007年几乎降低了一半，一定程度上提高了城市可持续发展预警指数，但作为中国重要的基础工业基地，长期的粗放型发展模式难以短时间使政府的集约低耗发展政策起到立竿见影的效果。从2011-2016年的整体水平来看，其警情只是有所缓解，并未完全解除。随着城市化进程的推进，城市人口的不断扩张，在资源有限的情况下，许多资源的人均水平不断恶化，应给予足够的重视，并及时采取有效措施来缓解资源压力。
环境安全子系统预警综合值在研究期间一直处于轻警的范围，2007-2011年整体呈现下滑的趋势，2011年跌到研究期间的最低值，险些处于中警范围。其后几年也是波动不断，2014年和2015年有所上升但到2016年又有所下滑。这表明包头市的环境情况整体来看态势良好，但其污染处理能力仍低于标准水平，需要强化相关方面的规范与要求，尤其是工业的固体废物的处理等方面，有关部门应加强监管，提高环境质量。
图3 包头市可持续发展综合预警系统及各子系统的警情动态发展趋势图
经济发展子系统在2007—2010年处于中警水平，2011—2014年过渡到较低的轻警水平，2015年跌回到中警水平，2016年又上升到轻警水平。这与经济结构、经济发展后进力极为相关。包头市产业发展对矿产资源依赖性极强，第三产业发展缓慢占比较低；经济后进力的科技投入与外资利用度都处于标准水平以下，极大地限制了包头市经济腾飞，整体水平始终没有显著提升。转变经济发展方式、调整优化产业结构迫在眉睫，必须积极响应国家的改革政策，立足于工业这一立市之本，全力推动经济高质量发展。
由图3可知人居生活子系统在研究期间改善状况最为明显；由2007—2010年的重警过渡到2011—2013年的中警再到2014、2015年的轻警水平，最后跃居0.880 2这一无警水平，呈稳步上升趋势。这充分表明包头市的人居生活质量正逐年提升。城市的基础设施与公共服务水平有着显著改善，这对城市的可持续发展有重要贡献。
社会稳定子系统与经济发展子系统相似，研究期间整体都处于轻警水平，不同的是社会发展子系统的可持续发展预警指数处于轻警的较高水平，整体来看呈先升后降的趋势。这种情况的产生最应引起有关部门的重视，人口密度的持续增加和城乡收入差距的日渐拉大，都使得城市稳定性危机不断涌现。包头市的可持续发展水平就在这些潜在的风险与危机中不断变化。显然，及时发现问题并发出警报对有关部门及时进行调控，有效预防危机的发生有着至关重要的作用。
基于表3中2007—2016年这10年的预警综合指数，通过灰色GM(1,1)预测2017—2019年这3年的可持续发展预警综合指数及对应的预警等级如表4和图3所示。根据预测结果，包头市可持续发展将由轻警成功过渡到2019年的无警水平，其中资源供给可持续性、人居生活可持续性子系统未来3年都将解除警报，其他3个子系统仍将处于轻警水平。这些警报表明在发展经济的同时，切不可忽视环境安全与社会稳定问题，可根据建立的城市可持续发展预警系统实时监测，及时对潜在危机发出警报，为城市的未来发展和规划提供决策依据。
(五)包头市可持续发展制约因素判断及分析
通过构建城市可持续发展制约度模型，结合包头市可持续发展警情，利用公式集(12)得到包头市可持续发展的主要制约子系统和制约指标。结果显示2007—2010年制约包头市可持续发展的主要是资源供给，人居生活和环境安全系统次之；2011—2016年制约包头市可持续发展的主要是环境安全和资源供给可持续性这两个子系统。相应的重要制约指标主要是万元GDP综合能耗、万元GDP水耗、建成区绿化覆盖率和工业固体废物综合利用率；2007—2010年最大制约因子是代表资源利用率的前两项指标，2012—2017年最大制约因子转变为代表环境安全和污染处理的后两项指标。综上所述，随着科技的发展进步，包头市正逐步走向集约型发展道路，资源利用效率正逐步提高但仍需加强重视。近年来环境安全问题已成为制约包头市可持续发展的最重要因素；为实现城市的可持续发展，必须加强环境保护，减少污染排放，使生产和生活方式走可持续道路。
七、结论与讨论
本文结合可持续发展理论、增长极限理论及城市发展特点和预警理论，对城市的可持续发展预警问题进行了研究，现将研究结论与需要探讨的问题概括如下：
1.构建的城市可持续发展预警指标体系能够有效反映包头市可持续发展警情状态及发展趋势，使研究结果切合实际，可作为资源型城市相关研究的有效参考。基于最小鉴别信息原理的主客观组合静态权结果，不仅能够克服单一主观赋权仅依赖主观意愿的不合理性，还能够结合客观的数据特征使预警指标的静态权重更加合理可靠，提升了下一步骤的准确性。
2.警界确定的科学性对预警结果极为重要，通过参考内蒙古自治区及包头市十三五规划、结合系统化方法等5项标准，有针对性的确定预警标准线提高了预警的准确性。通过运用惩罚型变权模型能够对权重做出局部调整，突出个别预警指标的明显变化，不仅保留了静态权重的作用，还能有效体现各因素变动在预警决策中的作用，使结果更符合城市可持续发展预警的动态性，更加切合实际。通过划分的5个预警等级，根据上述实证得到的综合预警指数来判定包头市整体及各子系统现有状态和预测的未来趋势所处风险等级，并发出相应警报。一方面可以为各相关部门有针对性的对不同预警等级的系统制定应对措施和管控方案提供决策依据；另一方面可在危机发生前进行警情预测，为制定合理的未来规划目标提供有效指导，以及时进行预先调控，防范危机发生。在推进“两型”社会与新型城镇化的大背景下，包头市应继续走集约型发展道路，对警情相对较严重的资源与环境方面积极应对相应的问题，努力解除对资源的过分依赖，在积极发展第三产业的同时，优化第二产业结构，加大科技投入，提高资源的利用效率和污染处理效率；积极推进传统产业的转型升级，改进粗放型的发展方式，避免经济发展与资源节约和环境保护相冲突；还应继续加强城市的基础设施建设，改善人居环境，缩小城乡收入差距，维护社会稳定，以促进城市的可持续发展。
3.以资源型城市包头为例的实证分析充分体现了惩罚型变权预警模型的优势和有效性，也很好地解决了文中提出的难点问题，但仍存在很多需要进一步研究和改进的地方。在预警指标的选取上，对于城市这一复杂的系统来说很难全面兼顾，一些影响较大的指标可能没有考虑到，在一定程度上影响评价预警的准确性；在标准警界阈值β的确定方面，对惩罚型变权的预警综合评价结果有着直接的影响，但没有确切的符合实际的确定标准，本文借鉴前人经验选取β值为0.85，仍存在很多不足，有待进一步研究。在对未来警情的预测方面也存在一定的误差，可能影响到预警结果。在警情级别的划分上本文参考已有研究，可能缺乏对实际情况的考虑，使得预警级别的判断上出现误差。上述不足有待后续进一步研究完善。
