山东省城市综合承载力实证评价研究

2021-01-11王鹏继

中国石油大学胜利学院学报 2020年4期

王鹏继

(东营市社会科学界联合会,山东东营 257091)

在城市高质量发展的驱动下，城市综合承载力的研究热度居高不下。从研究思路来看，现有研究大都简单地将地球承载力思路应用到城市领域，没有考虑到城市系统与原有物理系统的差异；从评价方法来看，各种方法对城市系统的开放性、动态性、因素互动性等考虑不足。在前人研究的基础上，结合因子分析法、协同学等理论，从城市综合承载力的内涵入手，运用指标回路法完善现有指标体系，提出城市内部各系统承载力评价、综合承载力评价及耦合协调度评价的研究范式，并对三者之间的关系进行数学解释，构建综合评价模型，对山东省17地市①城市综合承载力进行评价研究，提出提高山东省各地市综合承载力的对策建议,为山东省及17地市综合承载力、资源配置方向提供指导,为同领域专家学者的研究提供借鉴。

一、城市综合承载力相关概念及研究现状概述

承载力的概念最初是从生态学中衍生出来的，表示输入资源是否能够承载输出端的需求。最早的研究见于Malthus(1798)[1]对种群承载力的研究，在承载力概念提出后逐步被引至人类学、社会学方面，在其后Seidl和Tisdell(1999)[2]对地球人类承载力的研究、联合国教科文组织对土地承载力的研究[3]对区域和城市承载力的研究起到了重要的推动作用。城市综合承载力是城市自然禀赋条件与生产、生活水平及环境之间的协调程度。其中自然禀赋条件因区域不同而异，如能源、资源等；生产水平与自然禀赋条件紧密相关，又为生活水平做功，提供正向、负向的生活条件；生活水平即在生产水平基础上，城市居民生活幸福指数，包括收入、科教文卫、生态等条件，同时生产与生活水平又对城市的自然禀赋条件做功，比如改善或使生态环境恶化等。

国内对土地承载力的研究始于20世纪80年代，逐步向各类生产要素的承载力研究延伸。国内主流的城市综合承载力定义是魏后凯(1989)[4]的解释，随后多位学者对承载要素、承载对象和综合承载力进行研究，并引入经济学模型进行实证评价，比如刘殿生(1995)[5]、叶裕民(2007)[6]等。从对城市综合承载力实证评价研究现状的角度来看，国内专家学者对评价思路和方法的研究居多。比如谢高地(2011)[7]提出的PER模型，高红丽(2010)[8]、黄志基(2012)[9]等运用的状态指数法、短板效应法，李振福(2004)[10]运用的多目标决策法，除此之外还包括系统动力学方法、生态足迹等。

二、城市综合承载力评价指标体系构建及优化

(一)城市综合承载力初步评价指标体系的构建

指标体系作为实证评价的首要环节，其科学与否直接决定了评价结果的信度和效度。因此，从城市综合承载力概念的内涵与外延出发，在借鉴前人研究的基础上，遵循科学性、全面性、数据可获得性的原则，构建城市综合承载力初步评价指标体系(表1)。在初步评价指标体系构建完毕后，对各指标进行正向、负向的定性，为后期实证评价的数据处理做基础。

表1 城市综合承载力初步评价指标体系

续表1

(二)城市综合承载力初步评价指标体系的优化与完善

从初步构建的评价指标体系看来，指标总数多达58个，其中部分指标之间存在关联性大的问题，故借鉴指标回路法[11]及因子分析模型对构建的初步评价指标体系进行优化与完善。

采用相关性系数r对指标间的相关性进行筛选，采用变差系数对单个指标对评价目标的鉴别力进行筛选，采用协方差的积对指标体系进行合理性验证。鉴于相关性系数、变差系数、协方差均为统计学基础模型，在此不加赘述。通过分析，发现表1中I1与I2、I10与I11、I28与I29相关性大，因此删除I1、I10、I29三个指标；I12、I13、I50、I51、I52五个指标鉴别力低，无法对评价目标进行有效贡献；优化后50个指标(表2)反映了表1中58个指标99.1%的信息，通过合理性验证。故将表1的初步指标体系优化为表2的最终指标体系。

(三)城市综合承载力指标赋权

在指标体系构建后，第二个重要环节便是对指标权重的确定。指标权重的重要性不言而喻，因此将结合主客观赋权法进行组合赋权。主观赋权采用层次分析法，客观赋权采用熵值法，二者均数为指标权重。鉴于层次分析法与熵值法均属于本领域非常成熟经典的模型，故在此不多作介绍。组合赋权法权重结果见表2。

表2 城市综合承载力最终评价指标体系

续表2

三、山东省17地市城市综合承载力实证评价

(一)原始数据的处理

通过表2不难发现，各指标性质不同，有绝对数与相对数之分、有数量级差异、有正负向的差异等，同时各指标量纲不同，在评价指标体系中以评价对象在整体中的位置作为评价标准。因此,在进行实证评价之前需要对原始数据进行标准化处理。现有比较成熟的标准化处理可对以上四大差异进行规范，增加数据的可比性和可使用性，标准化处理见式(1)、式(2)。

(1)

(2)

(二)综合承载力模型的构建

在综合承载力评价之后,通过耦合协调度模型进一步深入解释。在协同学中耦合协调度模型之前对各系统能力的评价即为各系统承载力水平，综合承载力为各系统承载力之和。因此,构建模型如下[12]：

1.计算各系统发展水平(承载力水平)

(3)

式中，Ui为该系统发展水平的得分;ai为各指标的权重;xi为各指标的无量纲化值;m为该系统内指标个数。

2．计算耦合度

(4)

式中，C为总系统的耦合度，0

3．计算耦合协调度

T=αU1+βU2+…+γUn.

(5)

(6)

式中，D为耦合协调度;T为综合协调指数;α、β、γ为待定系数。

据模型计算耦合协调度，借鉴廖重斌的耦合协调度等级划分标准来反映山东省17地市综合承载力中各系统的耦合协调水平见表3。

表3 耦合协调度等级划分

(三)实证评价

通过前文所获数据代入综合承载力模型及耦合协调模型，可以得出如下结果，见表4、图1-3。

1.各系统承载力水平

从表4及图1可以看出,能源资源承载力水平，东营市因石油资源、人均地域广得分2.326,居第一位，但由于石油资源开发进入后期，总体差距不大，最低为莱芜市0.212，极差为2.114；生产水平，青岛市11.487,稳居第一位，高出第二位济南市3.958，最低为菏泽市0.421，极差为11.066，差距较能源资源承载力大；生活水平，济南市13.212,居第一位，青岛市12.269紧随其后，在生活水平方面差距最大，最低为临沂市0.126，极差为13.086；生产生活环境系统中，最高位青岛市的13.129，最低为菏泽市0.166，极差为12.963，差距也比较大。

图1 山东省17地市各系统承载力水平柱状图

表4 山东省17地市各系统承载力、综合承载力及耦合协调度水平

2.各地市综合承载力

从表4及图2可以看出,综合承载力方面，青岛市最高位38.52，其次分别是烟台市、威海市、济南市、潍坊市、淄博市、日照市、东营市、济宁市、泰安市、聊城市、枣庄市、临沂市、滨州市、德州市、莱芜市、菏泽市，极差为37.269。

图2 山东省17地市综合承载力水平柱状图

3.各地市耦合协调水平

从表4及图3可以看出,耦合协调度青岛市0.869、威海市0.817、济南市0.811、烟台市0.808，属于良好协调状态；淄博市0.759、潍坊市0.701,属于中度协调状态；泰安市0.621、枣庄市0.62、济宁市0.618、德州市0.611,属于初级协调状态；日照市0.541、滨州市0.532、聊城市0.525、临沂市0.516、东营市0.512,属于勉强协调状态；菏泽市0.489、莱芜市0.425,属于濒临失调状态。

图3 山东省17地市综合承载力各系统耦合协调度水平柱状图

整体看来，现有各系统、各地市的综合承载力及耦合协调水平，与“两圈四区”格局大致相同，青岛都市圈的青岛市和潍坊市普遍较高，济南都市圈的济南市、淄博市、泰安市、莱芜市、德州市、聊城市等处于中等水平，烟威都市区、东滨都市区、临日都市区、济枣荷都市区依次排列，可以看出,核心城市的集聚和扩散效应较为明显，带动作用较强，因此,应更加注重不同区域之间的要素流动，共同促进全省综合承载力及耦合协调水平的提升。与此同时，为提高山东省各地市的综合承载力，可以从合理定位、科学规划，统筹推进城镇化建设，引导城市群人口的有机集聚；着力加强基础设施建设，强化交通引导，完善整体交通网络；通过节约能源资源、注重生态保护等方式倒逼发展创新，促进经济发展方式的转变，构建现代经济体系，为山东省各地市承载力的提升及高质量发展做出贡献。