京津冀城市韧性时空分异格局及影响因素研究

刘 玲，赵松岭，杨欣玥 ，刘 艳

（河北金融学院 经济贸易学院，河北 保定 071051）

0 引言

城市的快速发展和扩张引发高度聚集的人口分布及高强度的经济活动，城市各系统间的联系日益复杂化和多元化，城市的内生性风险和外部不确定性增加，尤其是新冠肺炎疫情的发生，严重影响着经济社会的稳定运行和城市系统的公共安全，如何提高城市韧性对城市可持续发展尤为重要.深入研究城市韧性的地区差异、空间相关和时空演变规律对于增强城市韧性度、提升城市内生发展能力以及优化区域空间格局具有重要的理论指导和现实意义.

城市韧性是指城市经历自然灾难或者公共突发事件之后恢复原有特征和关键功能的能力，是城市应对不确定性能力的重要指标.随着城市化进程的快速发展，以及城市的内生性风险和外部不确定性的增加，城市韧性成为国内外相关学者研究的热点话题.关于城市韧性理论方面的研究，国内外学者对城市韧性理论的研究经历了从单一平衡到多重平衡，再到追求适应性循环的演变.Berkes等（1998）[1]、Holling（2001）[2]分别将韧性的概念应用于系统生态学、工程方面和社会-生态韧性方面的研究；胡晓辉（2012）[3]翀、彭 等（2018）[4]、张婷婷（2018）[5]立足于区域经济方面对区域韧性的理论框架、构成要素和空间特征等方面进行研究.在城市韧性评估的研究方面，国内外学者对城市韧性评估的研究主要集中于两个方面.一种是基于经济、社会等多维度的韧性评价指标体系研究，Bruneau等（2003）[6]从技术、组织、社会和经济方面构建城市韧性评价指标体系；周利敏（2016）[7]、刘江艳等（2014）[8]等从城市工程、经济、生态、社会、组织等5个维度设计城市综合韧性指标体系.另一种是基于单一维度城市韧性评估方法的研究，Caro（2017）[9]、Breathnach等（2015）[10]分别运用非线性平稳过渡自回归模型和偏离-份额分析法研究区域经济韧性的差异及空间相互作用.在城市韧性影响因素的分析方面，国内外学者主要从城市化进程、市场力、行政力、人口密度等方面研究对城市韧性的影响.Alberti等（2003）[11]重点分析气候变化、城市化进程、城市生态系统等方面对城市韧性的影响；张鹏等（2018）[12]定量分析市场力、行政力、人口密度等因素对山东省城市韧性的影响程度.

学者在城市韧性的理论、评估、影响因素等方面成果丰硕，为城市韧性的研究提供了理论支持，但已有研究仍有待完善，一方面研究内容侧重国家级或省级层面城市韧性，缺乏对中观特定区域城市韧性的研究；另一方面研究视角大多停留在截面数据的比较分析，而在时空格局演变及成因方面针对城市韧性的研究较少.因此，笔者对京津冀地区城市韧性时空演变过程进行动态分析，并深入分析各要素对城市韧性的影响程度，为增强城市韧性及优化区域整体空间格局提供决策依据.

1 研究方法

1.1 泰尔（Theil）指数及其分解

利用Theil指数及其分解法分析京津冀地区城市韧性的空间不均衡特征.城市韧性泰尔指数可表示为：

式中xi表示第i个城市的韧性水平，Pi表示第i个城市人口占全部城市人口的比重，k表示所观察区域内城市的个数，u表示所有观察城市韧性水平的加权平均值.

泰尔指数的分解式如下所示：

式中 Wg为人口权重，T（xg）表示第 g 组的组内差距，T（μ1e1，…，μnen）表示组间差距，WgT（xg）/T 表示第 g 组对全域泰尔指数的贡献度.

1.2 空间格局分析法

京津冀地区城市韧性的空间分异特征可用探索性空间数据分析法（ESDA）来描述.该方法通过对空间数据的分析以揭示研究对象的空间分布特征.ESDA包括全局和局部空间自相关分析，其中全局莫兰（Moran）指数反映空间邻近区域单元属性值在整个研究区域内空间相关性的总体趋势，计算方式如下：

式中Di表示地区观测值和S分别表示观测值的均值和方差，Wij表示空间权重矩阵，根据城市间最短距离来确定.

全局莫兰指数值域在[-1，1]，在给定的显著水平下为正（负）则表示观察对象在全域整体呈现出空间集聚（分散）.观察对象的局部集聚特征则可进一步通过莫兰散点图刻画.该图示分别以观测值和其空间滞后因子为横纵坐标，分为高-高（H-H）、高-低（H-L）、低-低（L-L）和低-高（L-H）4种聚集类型.

1.3 空间杜宾模型（SDM）

采用空间杜宾模型分析京津冀地区城市韧性及其空间外部性.具体城市韧性空间杜宾模型如下所示：

式中左侧被解释变量Rit表示i城市第t年的城市韧性值，δ表示空间滞后回归系数表示被解释变量的空间交互效应，β和θ表示参数向量，c，μi，λt，εit分别表示常数项、空间效应、时间效应和误差项，X表示一组解释变量.

借鉴相关文献对城市韧性水平测量和城市质量发展影响因素相关研究[13-15]，选取行政力（GOV）、市场力（MAR）、开放力（OPE）、创新力（INN）和人口密度（DEN）作为解释变量进行分析，分别用公共财政支出占国内生产总值（GDP）比重、人均消费品零售额、实际利用外资额占GDP比值、公共财政支出中的科教支出占比、市辖区人口总数占土地面积比加以表示.研究所用数据均来自于各年的《中国统计年鉴》、《中国城市统计年鉴》和京津冀各城市年度统计公报及各地方官方网站.

2 京津冀城市韧性测度及时空分异特征

2.1 京津冀城市韧性水平测度

借鉴已有学者对城市韧性的研究以及研究数据的可获得性，从经济、社会、生态和工程4个维度的多个指标对城市韧性进行测量[16-18].经济韧性反映城市面对外界经济干扰因素时保持原有经济发展能力的稳定性，可从发展能力和产业结构等4个指标进行衡量；社会韧性表示城市在遭到突发性事件时维持社会稳定的保障能力，可从就业、医疗、教育和保险等6个指标进行衡量；生态韧性表示城市在面对生态环境恶化的风险时维持生态原貌的能力，可从城市绿地面积和污染物排放率等6个指标来衡量；工程韧性表示城市面对人口大规模增加时，其承受水、电、道路交通巨大压力的能力，可从路网管道密度和能耗等方面相关指标进行衡量.为避免各指标赋权的主观随意性，通过熵值法确定各指标的权重，具体指标内容及相对应的权重值见表1.

2.2 京津冀城市韧性整体分异特征

通过对研究数据的综合测算，得到2010～2019年京津冀地区城市韧性均值及一级指标均值，结果如图1所示.从图1可以看出京津冀地区的城市韧性度存在较为显著的空间差异，北京和天津的双核心地位明显，这与京、津两城较强的虹吸效应有关.时序结果分析表明，考察时期内京津冀各城市的总体韧性及经济韧性、社会韧性和生态韧性都有不同程度的改善.其中，北京和天津城市总体韧性改善效果较为明显，唐山和石家庄经济韧性改善幅度明显，秦皇岛、承德、张家口生态韧性增幅明显，但部分城市的工程韧性较前期有所下降，原因在于城市的快速化发展对城市的环境和基础设施建设产生了较大的压力.

表1 城市韧性指标及其权重

图1 京津冀13个地级市城市韧性及其一级指标均值

表2显示考察期内京津冀城市韧性泰尔指数表现出“先上升后下降”的趋势，末期较初期有所扩大，城市间不均衡发展仍然是京津冀城市韧性内部差异的主要来源.这说明研究时期内京津冀地区的城市韧性差距表现出“先增后减”的特征，研究初期京津冀城市韧性发展空间存在“马太效应”，这一时间段内京津虹吸效应明显，远远高于对周边城市的辐射能力，2014年以后，随着京津冀协同发展战略的提出及雄安新区的设立，核心城市对周边地区的辐射能力有所增强，京津冀城市韧性的“涓滴效应”有所显现.京津冀地区城市的经济、社会、生态和工程韧性的变异系数（CV）分别为0.587、0.512、0.564和0.412，这说明京津冀各城市间的经济韧性和生态韧性的差距较大，但各城市间的韧性水平呈现逐渐缩小的趋势.

表2 京津冀城市韧性泰尔指数及其分解

2.3 京津冀城市韧性空间关联特征

根据前文对京津冀地区城市韧性水平的测度，初步得出京津冀地区城市韧性在空间上呈现一定的集聚特征.现运用Geoda软件对京津冀地区13个城市韧性度的集聚特征进行测算，结果如表3所示.结果显示，考察期内京津冀地区城市韧性年度莫兰指数均在5%的显著水平下为正，空间正相关性较为显著，这说明京津冀地区城市韧性空间分布的集聚特征显著，相似韧性度的城市在空间分布上表现出集聚的特征，城市韧性同质区域存在空间集聚特征且不同区域空间集聚程度不同.

图2进一步显示了京津冀地区城市韧性局域空间关联模式，结果表明京津冀地区城市韧性存在明显的空间集聚特征且冷热点分布不均.热点主要分布在京津冀中部和东部地区且有扩大趋势，冷点主要分布在冀南地区.在2010年研究初期，京津冀地区城市韧性H-H集聚区（高效型）主要分布在北京和天津，L-L集聚区（低效型）则分布于河北东部的沧州和衡水地区，张家口、承德、邢台和邯郸为H-L集聚区（极化型），石家庄、保定、廊坊、秦皇岛为L-H集聚区（空心型）.在2019年研究末期，H-H集聚区有所扩大，廊坊、唐山、秦皇岛进入H-H集聚区，张家口、保定、石家庄演变为H-L集聚区，邢台、邯郸、沧州为L-H集聚区，衡水为L-L集聚区，低效型集聚区有缩小趋势.

表3 京津冀城市韧性莫兰指数

图2 2010年和2019年京津冀城市韧性空间关联模式

3 京津冀城市韧性影响因素分析

前文莫兰指数计算结果（表4）表明，京津冀地区城市韧性存在空间关联特征，因此分析影响京津冀地区城市韧性水平的因素时需采用空间计量模型.运用空间杜宾模型对京津冀城市韧性影响因素进行分析，结果显示城市总体韧性和各维度韧性作为被解释变量估计结果的Wald检验和LR检验均在10%显著水平下拒绝了原假设，这表明空间杜宾模型不可退化为空间滞后模型（SAR）和空间误差模型（SEM），意味着京津冀地区城市韧性不仅受相邻城市相关因素的影响，同时也会受到相邻城市韧性水平的影响[19].

根据空间杜宾模型分析结果显示，行政力对京津冀城市韧性的直接效应和间接效应方向均为正，但间接效应未通过显著性检验，这说明以公共财政支出的GDP占比反映的行政力可以引导城市公共投资的合理规划建设，提升城市空间可持续发展，但行政力的间接效应并不显著，说明市场经济下较强的政府主导力量会影响资源配置和城市经济发展活力，进而削弱城市发展的潜力.市场力对城市韧性的3种效应均在5%水平下显著为正，这说明城市的市场化程度可以通过优化资源配置提升城市韧性度，同时借助市场交易有助于提升周边城市的韧性水平.创新力对城市韧性的直接效应在10%水平下显著为正，这说明现阶段科技创新有助于城市韧性的提升.人口密度对城市韧性的3种效应方向均为正，但间接效应未通过显著性检验，说明城市人口集聚引导人才资源向核心城市转移，增强城市发展的活力，但也会因为核心城市对人才资源的“虹吸效应”过于明显，而削弱周边城市的发展潜力.

行政力对经济韧性的直接效应显著为负（P＜0.1），说明以政府为主导的行政力会影响市场资源的优化配置，对城市经济发展产生下行压力.市场力对城市经济韧性的直接效应和间接效应显著为正（P＜0.05），表明市场经济有效的资源配置方式不仅可以增强城市经济韧性，激发城市经济发展潜力，还可以通过市场交易形式带动周边城市经济发展.开放力和创新力对经济韧性的3种效应均不显著，这说明对外开放和科技创新对经济韧性影响的传导机制有待完善.人口密度对经济韧性的直接效应显著为正，说明人口聚集有利于人才资源的空间汇聚，有助于激发城市经济发展的市场潜能，但人口密度的间接效应不显著.行政力和创新力对城市社会韧性的直接效应和间接效应显著为正（P＜0.1），这说明以政府为主导的宏观调控和较高的科技创新水平有助于激发城市发展潜能，引导城市内部公共社会资源的优化配置，同时有助于改善相邻城市的社会发展.对生态韧性影响因素的分析中，只有行政力通过显著性检验（P＜0.01），说明城市生态环境的改善以及恢复原貌的能力需通过宏观政策的引导得以提升，其他因素对生态韧性的直接效应影响不显著，说明改善城市生态环境的作用机制有待加强.行政力和创新力对城市工程韧性的直接效应显著为正（P＜0.05），这说明现阶段城市公共基础设施建设投资主要依赖于以政府为主导的财政支出，科技发展较快的城市需依靠创新技术进一步完善城市的硬件基础设施.此外，行政力通过城建示范效应有效提升相邻城市的工程韧性.

表4 各影响因素的直接效应、间接效应和总效应

4 结论及建议

4.1 结论

运用泰尔指数及空间分析等方法深入分析京津冀地区13个地级市的城市韧性时空分异特征，并利用空间杜宾模型分析行政力、市场力、开放力、创新力和人口密度要素对城市总体韧性和各种韧性指标的作用机理和影响程度.研究结论如下：1）京津冀地区城市韧性差距表现出“先增后减”的特征.以2014年为界，随着京津冀协同发展战略的提出和雄安新区的设立，城市间总体韧性和各级韧性指标的差距逐渐缩小，同时城市韧性有不同程度的提高；2）地带间差异是京津冀地区城市韧性空间差异的主要来源，京津冀地区城市韧性、经济韧性、生态韧性、社会韧性和工程韧性表现出显著的空间关联特征，中部地区总体韧性水平高于南部和北部地区；3）不同要素对城市韧性和各种韧性的影响程度不同.空间互动状态下行政力、市场力、科技创新对城市韧性的直接效应均显著为正，市场力、人口密度对经济韧性，行政力、创新力对社会韧性和工程韧性的直接效应和间接效应均显著为正，但行政力对经济韧性存在下行压力，对外开放和技术化水平与城市韧性之间的响应机制有待完善.

4.2 对策建议

明确京津冀城市韧性的时空分异格局及其影响因素对推进京津冀地区可持续发展和培育城市高质量发展新动能具有重要的意义.京津冀要通过多种措施、因地制宜和区域间协调等系统动力机制来提升京津冀整体城市韧性水平和缩小城市间韧性水平.首先，应坚持政府引导和市场主导相结合的灵活实施机制提升城市韧性水平，在市场机制增强要素资源有效配置的同时，有必要采取行政手段统一城市发展规划和合理布局人口密度等方式培育全域城市高质量发展的新动能，发挥公共资源配置对居民幸福指数的积极作用，克服经济发展和产业结构升级对生态环境的虹吸效应，构建科技创新和产业结构优化升级对生态环境的反哺机制.其次，在京津冀协同发展中，需要统筹考虑京津冀三地城市发展诉求，构建城市间的区域空间合作机制.打破京津冀“一亩三分地”的思维模式，破解京津冀三地城市发展不平衡、不充分的难题，推动保定、廊坊等城市深度承接北京非首都功能转移，支持唐山等重工业城市产业结构优化和转型升级示范区建设，推进沧州、邢台、邯郸、秦皇岛等城市深度融入京津冀协同发展，充分调动京津冀人才、技术、资金等资源，构建与京津同城融合发展的承载平台去精准承接核心城市的资源溢出，同时河北省需增强对项目、技术等要素资源的吸纳能力来积极应对京津对冀的辐射效应，增强京津冀地区城市韧性度和城市内生发展能力.