环境约束下山东省城镇化效率及影响因素

张 林 张军龙 刘 凯张 帆

( 1)山东师范大学地理与环境学院，250358，济南； 2) 中国科学院地理科学与资源研究所，100101，北京 )

1 引 言

城镇化是非农产业在城镇集聚、农村人口向城镇集中的自然历史过程.统计数据显示截止2017年底，中国城镇人口81 347 万人，城镇化率达到58.52%.在快速城镇化背景之下，中国城镇化进程中存在的问题引起众多学者关注.陆大道认为我国经济增长和产业支撑与高速城镇化不相适应[1]；吴敬琏指出我国城市化存在代价高和运营效率低的问题[2]；姚士谋提出大中城市边缘盲目扩张，使城市环境出现许多问题[3].在《国家新型城镇化规划(2014-2020年)》中提出，城镇化必须进入以提升质量为主的转型发展新阶段，需把生态文明理念全面融入城镇化进程.这一举措从国家发展战略高度，将环境约束纳入了新型城镇化的范畴，适应了我国提升城镇化质量的迫切需要.城镇化率不等于城镇化效率，城镇化效率是城镇化质量的基础和前提[4]，是衡量城镇化质量的重要手段.

国外学者较早对城镇化效率展开了研究，对城市经济效率[5]及城市合作效率收益[6]进行了探讨.国内学者关于城镇化效率研究起步较晚，对城镇化质量[7, 8]、全要素生产率[9]和经济水平与城镇化效率关系[10]等方面进行了研究.就研究方法来看，其中主要包括SFA(Stochastic Frontier Analysis)方法[11]、熵值法[12]以及DEA(Data Envelopment Analysis)方法[13,14]等.SFA方法和DEA方法是目前学术研究中衡量效率常用的方法，其中SFA模型研究效率前沿时需假定一种方程形式，易产生使用风险，传统DEA方法的自动赋权虽减少了指标赋权主观性，但无法进一步区分有效地区的效率差异，而超效率DEA模型具有传统DEA方法的优点，同时又能够对效率有效的决策单元进行再排序.

城镇化和生态环境交互耦合[15-17]已成为讨论的重点，生态环境对于城镇化发展具有重要基础作用[1]，但城镇化的快速发展给生态环境带来了巨大的压力.学者们对城镇化效率相关问题进行了大量研究，但却有较少的文献将环境因素纳入指标体系，忽视环境约束下的城镇化效率.基于此，本文纳入了环境指标，构建一个相对全面的城镇化效率评价体系，以期更加全面的反映城镇化效率，探究环境约束下城镇化效率的发展变化及其影响因素.山东省作为我国沿海经济第三大省和人口第二大省，2017年城镇化率为60.58%，位于全国12名，城镇化水平与经济发展水平不相适应.同时山东省处于快速城镇化阶段，对各类资源与能源的需求量大，人地供需关系不协调，产生的环境污染问题较为突出[18, 19].因此探讨山东省环境约束下城镇化效率，对山东省新型城镇化和资源环境友好型社会的建设和发展，具有重大的现实意义.

2 研究方法和数据来源

2.1超效率DEA模型Anderson和Petersen于1993年对传统DEA模型进行改进，提出超效率DEA.超效率DEA是一种线性规划模型，将决策单元(Decision Making Unit，DMU)与其他所有决策单元通过线性组合进行比较而使评价保持相对有效，拥有DEA模型的指标赋权主观性小和与市场价格无关的优点，同时还具有进一步分析评价有效决策单元的功能.其线性规划模型[20, 21]为

(1)

图1可进一步解释超效率DEA机理，假设A、B、C、D、P代表投入产出坐标点，A、B、C、D是有效点，构成生产前沿面ABCD，P点为无效点并包含在面ABCD内.在超效率DEA模型中，因为被评价的决策单元不包含在集合中，计算C点的效率值时，生产前沿面变成ABD，故C点的效率值为OC1/OC>1，仍是有效点.同理，评价D点的效率时生产前沿面为ABC，点D包含在该面内，其值为OD1/OD<1，变成无效点[22].因此，超效率DEA模型可实现有效点的进一步测量.

图1 超效率模型机理图

2.2数据来源样本为《山东统计年鉴》和《中国城市统计年鉴》中山东省2007-2016年17个城市统计数据，空间尺度为山东省17个地级市. 城市建设用地面积、非农业人口、城市二三产业生产总值、污染物排放总量以及财政总收入来自《山东统计年鉴》(2008-2017)，城镇固定资产投资总额、城镇社会消费品零售总额、市辖区人口密度、市辖区年末总人口和实际利用外资来自《中国城市统计年鉴》(2008-2017).

2.3指标体系构建用投入产出测算城镇化效率，投入越小越好，产出越大越好.“环境约束”是指在考虑环境污染的前提下分析城镇化效率，具体表现方法是将污染物纳入指标体系.城镇化进程中伴随着污染物的产生，而污染物的排放需要环境来容纳，排放越多越不利于环境的可持续发展，因此污染物是城镇化进程中的一种非期望产出，影响城镇化的质量和效率[23]，同时污染物又是城镇化进程中不可避免的，所以应越小越好.许多文献在估算效率时将污染作为生产模型中的特殊投入引入模型[24, 25]，认为污染物等非期望产出作为环境投入与原有模型具有同等有效性[26].本文借鉴以往的研究，把环境污染理解成环境投入，将废水、废气等污染物作为“有害”的特殊投入在生产过程中加以控制，减少污染物的排放以促进城镇化效率的提高.

根据研究目的选取4个投入指标，3个产出指标[13, 27](表1).投入指标主要选取土地投入、资本投入、人口投入和环境投入，分别使用建成区面积(市辖区)、固定资产投资总额(市辖区)、非农业人口和工业废水、工业二氧化硫和工业烟尘的排放总量表示.产出指标主要选取反应非农经济水平、消费水平和国家财政的指标，具体使用二三产业生产总值、社会消费品零售总额(市辖区)和财政总收入表示.

表1 超效率模型投入产出指标体系

3 结果分析

3.1环境约束下城镇化效率演化分析截取2007-2016年山东省17个地级市相关数据，根据超效率DEA运用准则，借助DEA-SOLVER Pro5.0计量软件，最终得出山东省17地级市环境约束下城镇化效率值(表2)，并作图得城镇化效率变化趋势(图2).

表2 2007-2016年环境约束下山东省城镇化发展效率

根据表2和图2，近十年内山东省环境约束下城镇化效率整体比较稳定，城镇化效率有所提升但幅度不明显，处于无效向有效过渡的边缘时期.各地级市城镇化效率存在差距并处于动态变化之中，区域之间差距较大，2016年山东省平均城镇化效率为0.924，青岛市最高为1.334，莱芜市最低为0.502，变化幅度最大的为济宁市，城镇化效率降幅为0.63.从时间演变上来看，济南市、青岛市、东营市、威海市和菏泽市环境约束下城镇化效率始终大于1，处于生产前沿面，即DEA有效.枣庄市、日照市、莱芜市和滨州市环境约束下城镇化效率始终小于1，即DEA无效.

图2 2007-2016年环境约束下山东省城镇化效率水平动态变化趋势

研究期间17个地市环境约束下城镇化效率表现出明显的区域差异，根据各市城镇化效率发展变化趋势(表2)，可将山东省17地级市划分为四大类：稳定型城市(有效稳定型城市、无效稳定型城市)、波动型城市、上升型城市和下降型城市(表3、图3).分析区域发展变化特征，确定不同类型不同地区城镇化发展原则，以针对不同类型区域进行重点调控.

第一类为稳定型城市，其可以分成有效稳定型城市和无效稳定型城市.有效稳定型城市θ值一直大于1，即一直处于有效状态，具体包括济南市、青岛市、东营市、威海市和菏泽市.济南市和青岛市是山东省发展的双核心，东营市是因石油而发展起来的资源型城市，威海市是沿海开放城市，菏泽市则是受中原城市群发展规划的影响，这些城市具有较好发展条件、基础或潜力，并且其资源环境承载能力较强.这些地区制定措施时可以在适当控制投入的前提下继续保持稳定的发展态势.无效稳定型城市θ值一直小于1，即决策单元无效，具体地区包括枣庄市、日照市、莱芜市和滨州市.无效稳定型城市受限于一定的自然条件、历史条件，其经济发展基础薄弱，莱芜市、日照市、枣庄市和滨州市的地区生产总值均位于山东省后列，这些地方制定城市化政策时应当给予充足的政策指导和支持.

第二类为波动型城市，其θ值在1上下徘徊，具体包括泰安市、临沂市和德州市.其城镇化效率最易受投入产出变化的干扰，要特别注意波动型城市城镇化过程中的投入产出.第三类为上升型城市，其θ值在2007-2016年呈现上升状态，具体有烟台市、潍坊市和聊城市，经济发展水平和国家政策对城镇化质量起到了重要作用.烟台市是重要的港口城市，2016年经济发展位居山东省第 2名；潍坊市经济发展水平仅次于青岛市、烟台市、济南市，经济发展水平较高；聊城市则受中原城市群发展规划的影响.波动型城市和上升型城市具有很大提升城镇化效率的潜力，在正确的政策措施下属于容易取得较好成果的地方，制定措施时可以优先考虑这些地级市.

第四类为下降型城市，其θ值在2007-2016年呈现下降状态，具体城市包括淄博市和济宁市.淄博市是传统工业城市，近年来经济发展势力减缓，其工业发展带动了城镇化的发展，但是产生许多问题，如环境污染严重，城镇化发展质量不高；济宁市位于山东省西南部，据济南市和青岛市较远，受核心城市的辐射带动影响小，使城镇化水平较低.这些地级市应该受到特别重视，在制定政策时找出城镇化效率下降的原因，合理制定措施提升效率.

图3 城镇化效率变化类型：(a)为稳定型，(b)为波动型，(c)为上升型，(d)为下降型.

地区分类城市稳定型济南、青岛、东营、威海、菏泽、(枣庄)、(日照)、(滨州)、(莱芜)波动性泰安、临沂、德州上升型烟台、潍坊、聊城下降型淄博、济宁

注：括号内为无效稳定型城市

3.2环境约束下城镇化效率空间分析借助表3的城镇化效率数据，并根据超效率DEA模型的含义，我们将决策单元分为高效区(大于1.1)、有效区(1.0～1.1)和无效区(小于1.0)三类.从中选取2007、2010、2013、2016年4个时间节点，利用Arcgis 10.0空间分析软件绘制山东省环境约束下城镇化效率空间分布格局图(图4).

从区域整体布局可知，山东省环境约束下城镇化效率存在区域差异，即沿海地区城镇化效率较高，南部地区和北部地区较低(图4).青岛市、东营市环境约束下城镇化效率一直处于较高的水平，逐渐成为城镇化效率的中心，枣庄市、日照市、滨州市一直处于较低水平.从空间演变的角度而言，沿海地区的城镇化效率呈上升状态(图4)，形成以青岛市和东营市为代表的沿海有效发展地带.主要原因是沿海地区地理位置优越，城市发展基础好，其又有两个国家发展战略区—以青岛市为核心的山东半岛蓝色经济区和以东营市为代表的黄河三角洲高效生态经济区，在国家发展战略扶持下使区域发展优势明显，为经济发展提供了有利条件，进而促进了城镇化效率的提升，这就使得沿海地区的城镇化效率普遍高于其他地区，这表明国家发展战略和经济发展水平对城镇化效率的提升具有重要的驱动作用.

图4 环境约束下山东省不同年份城镇化效率

3.3环境约束下2016年超效率DEA无效地区的改进分析超效率DEA模型可对有效决策单元实现进一步的测量，分析其投入产出是否合理，可以进一步根据松弛变量的数值和分布进行改进(表4)，从而更加合理地描述城镇化效率具体存在哪些问题.研究进一步对2016年山东省17地级市城镇化效率的松弛变量进行差异分析，探讨环境约束下山东省城镇化改进途径，为实现提高17地级市城镇化效率，促进区域资源有效利用，实现投入产出的优化配置提出合理化建议.

表4 2016年山东省城镇化效率松弛变量

2016年山东省环境约束下城镇化效率共10 个地级市达到有效状态，其中青岛市、东营市、潍坊市和菏泽市为高效地区，实现最优效率.7 个地级市处于无效状态，具体包括淄博市、枣庄市、济宁市、日照市、莱芜市、德州市和滨州市.

青岛市、枣庄市、东营市、日照市、莱芜市和滨州市在城镇化建设过程中，城镇化建设用地面积、固定投资总额、非农业人口数量这三方面的投入量冗余程度较高.在今后的城镇化建设工作中，应减少建成区面积的扩建，应充分保证建成区的有效利用，严格控制空置、乱置和使用功能颠倒现象的发生.同时适当减少固定资产的投资，并注重非农人口的增长幅度，采取措施引导受教育程度高、技术能力突出的人口向城市转移，把人力资本转化成财政收入.青岛市、淄博市、枣庄市和济宁市等9 个地级市污染物排放较多，在城镇化建设过程中，应减少污染物的排放，控制第二产业的发展规模，注重清洁生产.

淄博市、枣庄市、济宁市、莱芜市和滨州市社会消费零售总额产出不足，可能是因为大量农村人口转变为城镇人口，但由于这部分群体收入水平较低，加之现市场商品价格偏高，由此降低了城镇整体消费需求，使社会消费零售总额没有达到预期额度，说明这5 个地级市在城镇化过程中应注意提高城镇居民的可支配收入，合理调节商品价格，转变居民的消费观念和消费模式.枣庄市、日照市、莱芜市和德州市财政收入不足，其在发展中应注意采取措施加大财政的转换力度，如增加污染企业的税收，弥补财政不足.17 个地级市产出指标值中的二、三生产产值呈现有效状态，在当前政策下可达到较好效果.

4 环境约束下城镇化效率影响因素分析

4.1影响因素城镇化效率的高低不仅受投入产出的影响，还受区域社会、政治、经济等多方面的影响.相较于以往研究的普通城镇化效率，加入环境指标后的城镇化效率会产生一定差异，从而使影响因素的作用强度发生变化.影响城镇化效率的因素有很多，欧向军和陈明星[28, 29]等人基于四维分析视角，将城镇化效率的影响因素归纳为行政力、市场力、外向力和内源力.根据四维分析视角内涵及陈立泰等人[23]研究结果和相关城市经济学等理论，并结合城镇化效率影响因素的研究，本研究所探讨的环境约束下城镇化效率影响因素，主要考虑以下方面：1) 人口因素，人口集聚是城镇化进程的重要动力，这里我们选取市辖区人口密度作为影响城镇化效率的人口因素.2) 产业结构，产业结构是否合理影响城镇化效率的提高，参考大多数研究，使用二三产业占总产业的比值来衡量产业结构.3) 政策措施，政府通过行政手段等方式直接干预城镇化进程，本文采用市辖区年度财政支出占GDP的比重表示政策措施.4) 市区规模，城镇集聚规模的大小对城镇化效率有阶段性影响，选择市辖区年末总人口衡量市区规模.5) 外商投资，在经济全球化的背景下，通过外资、产业和技术的引进推动经济和城镇化的发展，研究采取实际利用外资表示外商投资.

4.2实证结果分析利用SPSS计量分析软件，将环境约束下城镇化效率作为因变量，人口因素、产业结构、政策措施、市区规模和外商投资作为自变量进行回归分析.

表5 环境约束下城镇化效率影响因素回归分析

注：环境约束下城镇化效率作为因变量；***、**分别表示0.01、0.05下的显著性水平

由表5可知，总体上看，人口因素、产业结构和外商投资共同作用推动了城镇化效率的提升，其中产业结构是最重要的影响因素，其次为人口因素和外商投资.市区规模呈现显著反向影响，政府措施没有通过显著性检验.

人口因素对环境约束下城镇化效率显著正相关，意味着人口密度提升，有利于城镇化效率的提高.人口密度大，证明单位空间内容纳的人口多，易于发生人口的集聚，同时人口集聚有利于资本和其他要素的集聚，因此人口密度的增加有利于城镇化效率提升.

产业结构对城镇化效率起到了显著推动作用，山东省市辖区二三产业在总产业中占90%以上的比例，第二产业由2007年的57.3%下降为2016年的46.5%，第三产业由2007年的33.6%上升到2016年的46.4%，说明城市产业结构主要保留以服务业为主的第三产业，第二产业逐渐向郊区和乡镇转移，特别是污染企业的搬离，有利于产业转移升级和城市结构不断完善.同时，产业政策的扶持促进了产业结构的调整.因此对山东省来说产业结构优化对城镇化效率提高具有重要作用.

外商投资对城镇化效率具有显著正效应，主要表现在通过引进国外资金、先进技术和管理经验，改善当地资本条件，带动区域经济发展和城镇化效率提升.2016年山东省市辖区实际使用外资金额为168.26 亿美元是2007年的44.45 亿美元的3.79倍.经济全球化是当今世界发展的主要趋势，外商在山东开办工厂，吸引农村剩余劳动力，会促进当地就业结构和产业结构的变化，从而推动当地城镇化的进程，有利于城镇化效率的进一步提升.

市区规模对城镇化效率呈显著负相关，在此阶段市区规模越大越不利于城镇化效率的提升.市区规模越大，市区人口也就越多，山东省2016年市辖区年末总人口为3 471 万人是2007年2 686.25 万人的1.3倍左右，城市人口不断增加，市区规模不断扩大，推动了城镇化的进程.但当城市人口增多到一定程度时，就会伴随着“城市病”的出现，如环境污染、交通拥堵、住房紧张和就业压力加剧等问题，这些城市问题不利于城镇化效率提升.因此市区规模并不是越大越好，只有合理的市区规模才会促进城镇化效率的提升，城镇化进程的不断推进并不意味着城镇化效率的提升.

政府政策的回归系数为正，但没有通过显著性检验，说明其对城镇化效率的提升没有显著影响，即政府通过经济和行政等手段直接干预城镇化进程虽能够推动城镇化进程，但却无法有效提高城镇化的效率.主要原因是政府应在市场规律下因势利导进行城镇化规划，但是政府通过资金投入、产业规划布局和基础设施建设等措施引导城镇化发展过程中，出现了一种“摊大饼”式的城镇化模式，造成了严重的土地资源浪费[2]，这种职能的错位，对城镇化效率的提升不会起到显著的推动作用.

5 结论与讨论

5.1结 论基于超效率DEA模型，把污染物纳入评价体系，将山东省17地级市作为决策单元，分析环境约束下城镇化效率时空特征和影响因素，主要得出以下三点结论，并依据结论提出相关建议.

1) 从时间上看，山东省环境约束下城镇化效率整体发展稳定，处于无效向有效转化的边缘过渡状态，同时根据近十年变化趋势可以分为稳定型城市、波动型城市、上升型城市和下降型城市.山东省2016年建成区面积4 795.47 km2是2007年3 081.91 km2的1.56倍左右，在山东省大力推进城镇化建设时，整体上应注重建成区面积的扩张，实现对城建面积的合理规划，提高农村用地向城市用地转换的利用效率.不同类型不同地区的城市要根据自身特点制定差异性发展战略，合理协调城镇化进程各方面关系，实现各地区的最佳投入产出规模.如无效稳定型城市和下降型城市应减少固定资产，合理引导非农人口的转移，增加社会消费品零售总额.青岛市、淄博市和枣庄市等9 个地级市，在城镇化进程中要实现绿色发展、低碳发展.

2) 从空间分布上来讲，山东省各地级市环境约束下城镇化效率发展水平差距较大，沿海地区发展高于山东省的南部和北部地区，形成沿海地区有效发展地带.莱芜市城镇化效率最低，济南市合并莱芜市，发挥省会城市的带动能力，将会有效提高莱芜地区的城镇化效率，促进济南市、莱芜地区的协调发展.在城市化进程中应理顺地区关系，制度区域协调发展政策，以沿海有效发展地带为依托，逐步形成以青岛市为中心的增长极，注重发挥中心城市的吸引辐射作用，辐射带动周边城市城镇化效率提高.山东省南部地区和北部地区结合自身发展特征并发挥主动性，主动缩小与中心城市差距，最终实现山东省城镇化效率的整体提高和区域的协调发展.

3) 环境约束下城镇化效率影响多元化，人口因素、产业结构和外商投资对城镇化效率有显著正向影响，产业结构是最主要动力，政府措施无显著影响，市区规模对其有显著反向影响.同时城镇化发展水平与城镇化效率的高低并不是简单的正相关，不同阶段影响因素会发生相应的变化，应注重“软”环境和“硬环境”的合理投资建设.

5.2讨 论文章的研究时间尺度选择2007-2016年，对更长时间尺度下城镇化效率的基本特征研究不足；空间尺度选择“市域”单元，忽视更小空间尺度(县域)间的相互作用性质.对长时间、小尺度城镇化效率的研究是以后需要进一步深化的内容.