基于主成分和聚类分析的城市化综合评价研究

张贇 张荣天

摘要：文章从人口—经济—空间—生态—社会维度上构建出城市化评价指标体系，利用主成分分析法对2011～2017年甘肃城市化水平进行实证评价，并运用聚类分析法对城市化进行类型划分。结果表明：甘肃省城市化水平在2011～2017年间均有较大程度的提升，发展水平仍处于不平衡阶段。聚类分析得到兰州市为第一类，城市化水平最高;第二类为金昌与嘉峪关，其城市化水平处于中等位置;而平凉、酒泉、武威、庆阳、天水、张掖以及白银市，其城市化水平目前处于相对低水平阶段。最后，提出了相关的对策建议。

关键词：城市化;主成分分析;聚类分析;对策建议

城市化即为农村地区转变为城市过程及人口向城市地区集中的过程，它是当今社会、经济发展的重要现象之一，在其变化的过程中，会相应引起区域人口、社会、产业及空间等结构的变化，其变化会对城市的发展速度及性质等造成一定的影响。1978年以来，国内城市化发展速度逐渐加快，地级市数目从1978年的98个增加到2017年的294个，城镇人口增加64102万人，城镇化率由改革初期的17.92%增加到现阶段的58.52%，但如此快速的发展也随之带来诸多问题，如非正常征地现象加重、各种环境污染濒临出现、城乡收入之间的差距拉大及资源危机等现象。因此，如何全面真实、清晰地反映我国城市化发展的进程，对城市化发展进行综合评价具有十分重要的实践价值。本文以甘肃省作为研究案例地，采用主成分分析及聚类分析法对甘肃省10个地级市的城市化水平进行综合评价，使其尽可能准确、真实地反映该城市的实际发展水平，并为当地以后的发展提供一定的依据。

一、城市化水平测度及评价

（一）指标体系建立

遵循系统性、科学性、层次性、可操作性以及可代表性的原则，选取26个指标来具体构建：非农业人口占总人口比重、人口自然增长率、总从业人数、城市人口密度、人均GDP、二产业产值占GDP比重、三产业产值占GDP比重、人均社會消费品零售额、城镇居民人均可支配收入、在岗职工平均工资、建成区面积、年末实有道路长度、城市排水管道长度、人均城市道路面积、民用汽车拥有量、人均公园绿地面积、建成区绿化覆盖率、用水普及率、燃气普及率、固定资产投资总额、医疗卫生机构数、高等学校在校学生数、科技发展经费支出、文化事业单位数、邮政业务总量、互联网用户数。

（二）主成分分析评价

首先，对其所选择的指标及数据进行检验，检验其是否适用于主成分分析。因此，本文选择了KMO测度及Bartlett的球形度检验，KMO的检验结果大于0.5，Bartlett的球形度检验近似卡方分布为1911.676，自由度为325，显著性为小于0.01，表明了所选取的指标彼此之间存在较多的共同因素，适合用于进行主成分分析。

其次，将标准化后的数据输入SPSS17.0软件进行运算，采用四次方差最大法（Quartimax）进行旋转，并遵循特征值大于1，以及因子个数提取时累积方差贡献率大于85%的原则，提取6个主成分，分别记为F1，F2，F3，F4，F5，F6，提取的6个主成分中其特征值最小的为3.990，其值大于1，方差贡献率分别达到：38.993%、17.011%、9.139%、9.050%、6.960%及5.060%，且累计贡献率达到了86.213%，满足提取原则，说明了提取的6个主成分基本反映了原始指标体系的所有信息。

最后，使用SPSS软件，计算出甘肃省10个地级市2011～2017年分别在6个主成分上的得分，即城市化水平综合得分F（表1）。通过表1可知：2011～2017年间甘肃城市化水平在整体方向上都在随着年份的提高而呈现出不同程度上的提升。其中，在2011-2013年的时间里，除了嘉峪关市以及庆阳市的城市化水平有稍微下降趋势外，其他城市的城市化水平都有不同程度的提高;2013～2015年，10个地级市的城市化水平均呈现上升的趋势，其中兰州市的增幅在10个地级市中位于首位最大;2015～2017年，除天水市和酒泉市的城市化水平有轻微下降趋势之外，其他城市的城市化水平依旧保持上升状态。

二、城市化水平聚类分析

为更直观清晰地了解甘肃省10个地级市之间的城市化水平，采用Ward法进行系统聚类分析，其度量标准为Euclidean距离。从图1可知，横轴代表距离，纵轴代表甘肃省的10个地级市，其中，当距离为10时，10个地级市被分为3类。

第一类城市为兰州市。这与兰州市作为甘肃省会的地位相匹配，具有相对发达的科教、丰富的旅游资源，综合能力强的工业、便利的交通，相对完善的基础设施，但在环境绿化方面相对落后，与其省会城市的地位相对不符，主要由于其人多、规模大等原因造成。第二类城市为金昌与嘉峪关。其城市化水平仅低于兰州市，嘉峪关由于其较小的占地面积，因此其在各方面的发展都仅次于兰州市，而金昌在城市生活方式、教育方式及经济发展方面都相对落后，相对而言其交通相对偏僻，产业发展相对滞后，其所在地只有一所高校，这些因素都导致了其城市化水平相对落后。其余7个城市都属于第三类城市。城市化水平各项指标都低于一、二类城市，相比其他5个城市，天水、平凉的非农业人口比重分别为33.6%、34.03%，很显然其农业人口规模依然较大，致使城市化水平落后。

三、结论与建议

以甘肃省为案例地，从人口—空间—经济—生态—社会维度上构建城市化评价指标体系，综合运用主成分分析法、聚类分析等方法开展2011～2017年甘肃城市化综合评价。得到以下结论：甘肃省10个地级市的城市化水平在2011～2017年间均有较大程度的提升，尤其是在近两年以来发展速度更快。但同时各城市间的发展水平仍处于不平衡阶段，其中兰州处于领先地位，其次是嘉峪关与金昌，其他城市均处于较为滞后状态。但城市化的快速发展也会随之带来一系列的问题出现，如非正常征地现象加重、各种环境污染现象快速出现、同时城乡收入之间的差距进一步拉大、资源危机等现象比比皆是。因此，在加大城市化水平发展的同时，要协调好经济结构、第三产业的发展，同时加大人口城市化的保障，加强基础设施以及环境绿化和公共服务等方面的保护。