基于因子与聚类分析的江浙皖40城宜居度研究

刘 群，杜文妍

（上海应用技术大学 人文学院，上海 201418）

改革开放以来，随着社会生产力的飞速增长以及城镇化发展加速，城镇地区人口聚集，城市规模迅猛扩张，城镇居民生活质量逐步提高，但也面临交通拥堵、空气污染、住房紧张、治安薄弱等问题。日益严重的城市问题已成为阻碍城市可持续发展的主要因素，城市宜居度的话题受到了广泛的关注。人们对生活环境和生活质量的要求越来越高，需求越来越复杂，城市发展面临全新的挑战，城市宜居度成为未来城市竞争力评价的重要考量。习近平出席二十国集团工商峰会开幕式并发表主旨演讲，强调城市建设要以人民为中心，要努力建设天蓝、地绿、水清的美丽中国，让老百姓在宜居的环境中享受生活，切实感受到经济发展带来的生态效益。

一、文献综述

宜居城市是一个综合概念，目前在学术界并没有广泛统一的定义。1961年，世界卫生组织（WHO）提出人类居住环境的四项基本原则，即安全性、健康性、便利性和舒适性。张文忠认为宜居城市必须包括六个层面，宜居城市应当是环境健康的、安全的、自然宜人的、社会和谐的、生活方便的和出行便捷的。[1]D.Hahlweg认为拥有健康的生活环境，拥有便利的交通和拥有亲近大自然的机会的城市才是一座宜居城市。[2]一个宜居的城市应当既包含整洁、绿色、健康的自然生态环境，也要包含安全、和谐、舒适的社会人文环境，它是经济稳定发展、社会安全稳定、生活舒适便捷、景观优美怡人、公共秩序井然有序且适宜人们生活、就业、养老的城市。

国内有不少学者利用不同数理统计方法对某些地区的城市宜居度进行测量与评价。张睿涵运用PCA方法和AHP方法对淮海经济区城市的宜居度进行了评价分析。[3]武玲玲和纪洁构建生态宜居度评价指标体系，并通过熵值法对该评价体系中的指标进行计算，得出所研究的城市的生态宜居度综合评价结果。[4]李慧民和段品生等分别利用灰色预测分析法和时间序列分析法推算出西安市2016—2020年的城市生态宜居度，并用熵值法对西安市城市生态宜居度进行了计算，总结了宜居度在时间上和空间上的变化特征。[5]贾占华和谷国锋利用ArcGIS空间分析法和面板数据模型，对2007—2014年东北各市的宜居度及影响因素进行了实证分析。[6]谌丽和张文忠等通过调查问卷法，运用数理统计和GIS分析方法对大连市的城市宜居度进行了综合评价和因素分析。[7]钱晓青以城市居住小区为例，论证了城市宜居度研究中灰色系统聚类方法的应用。[8]徐洪学和王婷婷等通过采用系统动力学方法，分析了城市宜居环境综合评估体系各因子成分之间的内部关系，并构建了城市宜居度评估的系统动力学模型。[9]王坤鹏通过对北京、上海、天津和重庆四个直辖市人居环境的研究，并从自然、人文和经济三个方面建立了人居环境宜居度评估体系，最终得出的结果是北京人居环境宜居度分数最高。[10]

二、研究设计

（一）研究方法

本文选取因子分析法对江浙皖地区城市宜居度进行分析。因子分析法的原理与主成分分析法相类似，因子分析法充分利用降维的思想，在研究众多指标之间的内部交叉关系后，选取较少的几个综合因子来表达原始变量的大部分信息，从而克服了因为指标过多且指标间存在的相关性给分析结果造成误差的问题。通过降维和旋转，新的因子变量具有更强的可解释性。

（二）数据来源

本文的研究对象为江浙皖40座城市，数据主要来源于《江苏统计年鉴2019》《浙江统计年鉴2019》《安徽统计年鉴2019》及江浙皖各市2018年的《国民经济和社会发展统计公报》。

（三）评价指标

指标体系的建立直接影响到评价结果的科学性与合理性，在参考了国内外有影响力的城市宜居度评价体系之后，本文从社会建设、居住空间、空气质量、环境绿化四个维度选取15项二级指标构建江浙皖城市宜居度评价体系（见表1）。一座宜居城市必须拥有强大的经济基础和优质的基础设施，本文选用社会建设指标反映了城市的经济实力、市政建设、居民收入等物质水平。城市在发展过程中出现的交通拥挤、住房紧张很大程度上影响了居民生活的幸福感，本文选用居住空间指标反映了居民在城市空间活动的舒适度。如今的城市发展规划中增加了生态环境方面的定量要求与保护政策，一座宜居城市必须拥有良好的空气质量，城市空气质量与城市的景观、居民的健康息息相关，本文选用空气质量指标来反映城市是否有严重的大气污染问题。城市在发展的过程中需要注重生态绿化建设，城市绿化所带来的生态效益体现在城市生态系统的平衡以及生物的多样性上，生态绿化对城市居住环境有着不可忽视的影响。本文选用的环境绿化指标反映了城市自然环境条件。

表1 城市宜居度评价指标体系

三、实证分析

首先对城市宜居度评价体系进行因子分析，采用最大方差法得出旋转后的因子载荷矩阵，得到主因子，并将各主因子方差贡献率占总方差贡献率的百分比为各主因子得分的加权数，计算出城市宜居度的综合得分，并得出综合排名，最后根据城市宜居度的排名进行 K-means聚类分析，将江浙皖40座城市的城市宜居度划分为三个等级。

（一）因子分析

在进行因子分析之前，对各项数据进行标准化处理，本文选取n个城市，m个指标，xij代表第i个城市的第j个指标，具体的数据处理方式见正向指标式(1)与负向指标式(2)：

对标准化后的数据进行可行性检验，由表2可知，该样本的KMO值为0.768，大于0.7，并且 P=0.000，小于 0.05，可以得出该样本数据可以进行因子分析。

表2 KMO和巴特利特检验

利用特征值大于1的提取原则对因子进行筛选，可得出前四个因子的特征根累计方差贡献率达到 80.3%（见表3）。因为前四个因子保留了原始数据的大部分信息，本文将前四个因子作为主因子，以此得出因子载荷矩阵。主因子的提取体现降维的思想，以此来评价江浙皖40城的城市宜居度，很大程度上增强了原始数据的可解释性。

表3 特征值与累积方差贡献率

本文采用方差最大法对因子载荷矩阵进行旋转，结果见表4。旋转后的因子载荷矩阵中共有四个主因子，第一个主因子（F1）反映了人均GDP、人均居民可支配收入、人均财政收入、城镇化率、每万人互联网用户、每万人移动电话用户、每万人拥有医疗机构床位、每万人拥有执业医师8个二级指标，该因子命名为社会建设因子。第二个主因子（F2）反映了人均道路面积和人均住房面积，该因子命名为居住空间因子。第三个因子（F3）反映了PM2.5年度浓度、PM10年度浓度和优良天气天数比例，该因子命名为空气质量因子。最后一个因子（F4）反映了建成区绿化覆盖率和人均拥有公园绿地面积，该因子为环境绿化因子。

表4 旋转后的因子载荷矩阵a

本文得出各因子得分，再用各主因子方差贡献率占总方差贡献率的百分比为各主因子得分的加权数，最后计算得出江浙皖40城城市宜居度的综合得分和排名（见表5）。

表5 综合得分表

（二）聚类分析

对主因子综合得分进行K-means聚类分析，可以将江浙皖40城城市宜居度划分为三类（见表6）。宜居度较好城市共有15座，宜居度一般城市共有16座，宜居度较差城市共有9座。将聚类分析的结果标识在地图上，详见图1。

表6 宜居度等级表

图1 江浙皖宜居度空间分布图

（三）综合分析

江浙皖 40城城市宜居度综合得分排前四名的分别是杭州、南京、苏州和无锡。浙江省的11座城市均排在前二十位，这说明浙江省的各城市宜居度高于江浙皖城市宜居度的平均水平，安徽省的绝大部分城市的综合排名在二十位之后，意味着安徽省的城市宜居度低于平均水平。江苏省的各城市排名较为分散，表明各城市之间的城市宜居度差异较大，南京、苏州、无锡、南通、常州、泰州和镇江的城市宜居度高于平均水平，其余均低于平均水平。综合排名的结果表明，尽管社会建设因素是影响城市宜居度的关键因素，但经济实力雄厚、社会建设状况良好的城市不一定适合居住，还需要注重城市的自然生态环境的保护，一座宜居城市的建设需要兼顾经济发展和环境保护。

通过对各主因子的分析，发现社会建设方面排名前五的分别是杭州、苏州、南京、无锡和常州。以上5座城市均为经济强市，其中以电商与互联网为主要驱动产业的杭州近年来一直保持超高的经济增速。苏州作为全国最大的工业城市，凭借良好的地理位置和强大的外商投资吸引力，其经济总量已经远超江苏省会南京。社会建设排名倒数五位的分别是六安、亳州、宿州、安庆和阜阳，均位于安徽省，说明安徽省各城市的经济实力落后，社会建设基础薄弱，社会发展的物质条件较差。

空气质量方面排名前五的分别是黄山、舟山、温州、台州和丽水。黄山拥有得天独厚的自然条件，蕴藏着优质的林木资源，是全国闻名的天然氧吧和旅游城市。近年来，舟山将保持高质量的空气质量和自然环境作为城市发展的核心竞争力，并努力打造海上花园城市。而社会建设方面排名前五的杭州、苏州、南京、无锡和常州在空气质量排名均在二十位之后，低于平均水平。空气质量方面倒数五位的是徐州、亳州、宿州、淮北和镇江。空气质量作为宜居城市的重要标志，较差的空气质量会对城市居民的生活质量和幸福感产生负面影响。

居住空间方面，排名前五的分别是丽水、衢州、泰州、亳州和南通。空气质量条件较好的丽水在居住空间方面也远远高于平均值，而社会建设方面排倒数的亳州，在居住空间方面排名前五。

环境绿化方面，排名前五的分别是黄山、铜陵、淮北、湖州和南通。浙江省各城市环境绿化水平差异较大，高于平均水平的只有湖州、衢州和舟山，其余均低于平均水平，其中金华、宁波、嘉兴、温州、台州均排在后八位。黄山在环境绿化方面和空气质量方面均排名第一，体现了黄山较高的自然生态宜居度。

在聚类分析和空间分布分析中，江浙皖 40城的城市宜居度被分为了三个层级，宜居度较好的城市主要集中在浙江省和江苏南部，宜居度较差的城市集中在安徽的西北部，宜居度分布的总趋势是从西北向东南递增。

四、结论与对策建议

城市的可持续发展一直是近年来学术界的热门议题，而城市宜居度是城市可持续发展研究的突破口，具有重要的理论价值和现实意义。本文利用因子分析法对江浙皖地区城市宜居度进行测度和分析，统计方法简单易行，计量结果通俗易懂，但本研究也存在一定的不足，例如，本研究中选取的数据是出自统计年鉴上的客观数据，缺乏居民生活满意度、居民幸福感等个人主观方面的数据支撑。

本文研究表明城市经济发展及基础设施建设体现了一座城市的文明发达程度，而城市的高速发展往往会忽视对生态环境的保护，使得城市宜居生活环境的质量下降，本文明确强调了居住空间、空气质量和环境绿化对城市宜居度建设的重要程度。在对宜居城市的建设中要努力调整产业结构，发展生态产业链，扶持绿色低碳重点产业，推动构建绿色经济体系，坚持生态文明发展理念；推广清洁能源，优化燃料结构，减少空气污染程度；加大城市园林绿化工作，改善城市人居环境，提高城市人均绿化覆盖率；大力倡导生活方式绿色化、低碳化，努力构建低碳社会。

根据各城市宜居度综合得分及排名，利用K-means聚类分析法将40座城市划分为宜居度较好、宜居度一般、宜居度较差三个层级，并根据城市的宜居度发展现状分别提出未来发展思路与具体路线的建议。

（一）宜居度建设较为成熟的城市

城市的经济基础是影响宜居度的重要因素，经济基础越好，宜居度越高，但宜居城市的建设不能只注重经济的发展，自然环境、居住空间、人文环境等因素也影响了城市宜居度的高低，所以宜居城市的建设应当突出以人为本的原则，在重视物质与实体建造的基础上开展对城市精神与人文思想的构建，提高居民的归属感与幸福感，比如在交通规划设计与市政设施配置上要充分体现人性化与科学性。其次，在宜居城市的建设中，充分发挥社区在宜居城市管理工作中的作用，实现社区精细化治理，积极开展各类集体活动，为居民打造友爱互助、和谐文明的生活环境，提高居民对城市社区的认同感。此外，宜居城市可以围绕“宜居”的主题来打造对外宣传的城市形象名片，以此作为招商引资、吸纳人才和旅游宣传的手段。最后，宜居度较好的城市往往具有较大的影响力与话语权，应当继续发挥带头作用，利用辐射效应促使周边城市齐头并进，实现长三角地区城市的可持续发展，为长三角一体化发展战略的实施提供新思路。

（二）宜居度建设处于发展关键阶段的城市

宜居度一般的16座城市中，大多数城市既没有雄厚的经济基础，也没有在城市发展过程中强调自然生态保护和环境污染治理，因此在今后的发展中，应当重视区域经济与人居环境的协同作用，建设有利于城市可持续发展的生产和消费方式。首先，借鉴发展较成熟的宜居城市的宝贵经验，并且结合自身情况，发挥自己的优势，构建适合自身发展的宜居城市建设路径，比如，在经济发展中，将当地特色产业作为经济增长的着力点，对于历史文化资源丰富的城市，保留城市的历史遗存和特色建筑。保护地方传统文化，既能提升城市的文化内涵也能改善人居环境的风貌。其次，提高地区人口活力，强化年轻人口的吸纳能力，针对长三角地区已经打响“人才抢夺战”的现实，进一步提升城市创新环境，为技术人才和创新企业提供创新发展的平台，构建包容和公正的社会环境。

（三）宜居度建设处于压力较大阶段的城市

首先，宜居度较差的9座城市的第三产业发展均处于弱势，需要进一步加快第三产业的发展，使城市的产业向绿色低碳、可再生的方向发展。大力推动传统产业特别是高耗能、高污染企业的技术变革，加强环境治理体系建设，保证经济发展速度与生态环境的承受力相适应。第三产业的发展能够增加当地就业岗位和提高薪资平均水平，从而为当地居民提供更多的就业机会，改善居民人均收入水平和消费水平，更好地拉动内需，为当地的经济发展注入活力。其次，宜居度较差的城市在空气质量与绿化环境方面也相对较差，应当努力优化能源结构，给予清洁能源企业更多的政策支持，加大机动车尾气治理，合理优化城市公共交通体系，鼓励居民低碳出行。