黄河流域城市高质量发展系统耦合协调度时空演变及驱动力研究

赵 敏

(山西财经大学 统计学院,山西 太原 030006)

一、引 言

中国改革开放历经40余年,国内环境已经发生了深刻的变化。现阶段经济下行压力愈大,传统发展模式难以为继,高质量发展是经济可持续发展的必然趋势。黄河流域是中国重要经济带,也是脱贫攻坚主战场。2019年9月18日,习近平总书记在黄河流域生态保护和高质量发展座谈会上指出,要统筹推进各项工作,加强协调配合,推动黄河流域高质量发展。黄河流域发展关乎民族复兴大计,《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》(简称“十四五”规划)进一步明确了黄河流域高质量发展的重要地位。对于黄河流域而言,高质量发展既是切入点,也是重要目标。当前,各城市多项措施并举,着力提升高质量发展水平,然而,高质量发展涉及范围广,涵盖多个领域,作为一个整体,内部子系统间的相互作用如何变动尚未可知。黄河流域城市高质量发展系统是否耦合?耦合协调程度如何?各项指标对高质量发展耦合协调程度的驱动作用如何?这些具有重要现实意义的问题是值得关注的。

二、文献评述

2017年党的十九大报告指出,中国经济已经进入高质量发展阶段。“创新、协调、绿色、开放、共享”的新发展理念将作为指挥棒和红绿灯,在高质量发展过程中发挥引领作用。近年来,国内学者们对高质量发展这一重要课题进行了深入研究,就高质量发展水平测度而言,根据研究对象不同可以大致划分为两类,一是地区层面高质量发展水平测度,涉及了国家、省域以及城市的高质量发展水平测度。刘亚雪等在新发展理念基础上加入稳定发展因素,测得2001—2017年99个国家的高质量发展水平[1]。吕承超和崔悦增加了经济活力维度,从六大层面构建指标体系,通过主成分分析法评价1997—2017年中国30个省份的高质量发展水平[2]。赵涛等从技术创新、产业结构、居民生活、包容性TFP和生态环境5个方面构建城市高质量发展指数,进而分析数字经济对其的影响机制[3]。二是特定行业高质量发展水平的测度。学者已然把高质量发展概念拓展到了农业、工业、金融业、物流业和文化产业等具体行业领域,辛岭和安晓宁以“绿色发展、供给质量、产业多元、规模生产”为原则,构建农业高质量发展体系,测度了2018年中国31个省份农业高质量发展水平[4]。杜宇等在构建指标体系的基础上利用熵权TOPSIS法测得长江经济带工业高质量发展水平指数[5]。高一铭等通过构建综合指标体系和SBM-DEA模型,针对中国金融业高质量发展水平进行测算[6]。曹允春等利用DEA-Malmquist模型测算中国31个省份物流业的高质量发展水平[7]。胡红杰从基础实力、规模效益实力、发展支撑实力三方面综合评价黄河流域八省区的文化产业竞争力[8]。上述文献表明,“高质量发展”概念具有相对性,地区发展需要实现高质量,也同样适用于各行各业,学者们可以根据研究目标构造相应高质量发展指标体系。

在关于黄河流域高质量发展的现有文献中,学者们更加倾向于地区高质量发展水平的测度及其时空特征的分析。徐辉等构建了包括经济、创新、民生、环境和生态5个维度的指标体系,通过熵权法测度黄河流域9个省份2008—2017年高质量发展水平,并分析其时空演变特征[9]。崔盼盼等利用2013、2015、2017年数据测算黄河流域9个省份生态环境和高质量发展指数,在此基础上剖析其时空耦合特征[10]。周清香和何爱平综合成果共享、动力转换、环境保护和结构优化4个指标测度黄河流域100个城市高质量发展水平,以此分析环境规制对高质量发展的影响机制[11]。

综上所述,高质量发展是一个综合指标,内部子系统间存在耦合关系,大部分研究是在构建指标体系、测度黄河流域高质量发展水平的基础上进行时空分析,鲜有学者考虑将高质量发展作为一个整体,从协调角度把握高质量发展子系统特征,内部驱动力研究更是寥寥无几。因此,本文将构建指标体系,分别测算2014—2018年黄河流域81个地级市及以上城市的创新、协调、绿色、开放、共享子系统指数,在计算耦合度和耦合协调度基础上,探究其时空演变趋势,并对高质量发展系统耦合协调度的驱动力进行深入研究,为黄河流域城市实现高质量均衡发展提供科学思路。

三、研究区域、研究方法与数据来源

(一)研究区域

《黄河流域综合规划(2012—2030年)》详细界定了黄河流域的自然状况。黄河,是中国第二大长河,西起于青海省的巴颜喀拉山脉,向东流经青海、四川、甘肃、宁夏、内蒙古、陕西、山西、河南、山东九个省份,最后注入渤海。考虑到自然地理划分上兴安盟、呼伦贝尔市、赤峰市和通辽市属于东北地区,四川省绝大部分区域属于长江流域,加之州、盟数据获取难度大,剩下八个省份即青海、甘肃、宁夏、内蒙古、陕西、山西、河南、山东所在内的81个地级市及以上城市(不包含州、盟)属于本文黄河流域研究范围。

(二)研究方法

1.耦合协调度模型

(1)构建高质量发展指标体系

根据习近平总书记关于黄河流域“生态优先、绿色发展”的重要指示,以及新发展理念贯穿于高质量发展过程中的基本要求,本文将在“创新、协调、绿色、开放、共享”新发展理念逻辑指引下,从城市层面对黄河流域高质量发展水平进行测度。综合考量指标构建全面性、科学性和数据可获得性等诸多方面因素,在借鉴前人研究基础上,建立了包含五个子系统在内的黄河流域高质量发展指标体系,详见表1。

部分指标层解释如下:

第一,产业结构合理化。本文采用学者通用的泰尔指数进行度量,具体公式为:

(1)

其中,Yi为i产业的增加值,Y为三次产业的总增加值,Li为i产业的就业人数,L为三次产业的总就业人数,TL的取值范围为0～1,越接近于0,表明产业的要素投入和产出耦合度越高,即产业结构越合理。

表1 黄河流域高质量发展指标体系

第二,师生比。本文未按教育阶段分类,而是将地区教育作为整体,高等学校、中等职业技术学校、普通中学、小学的教师人数与在校生人数之比即为地区师生比,现阶段国情下,比值越高意味着教育资源共享辐射度越大。

(2)测算子系统指数

由于各项指标属性和量纲有所不同,需将正向指标和负向指标分别进行如下标准化处理:

(2)

(3)

子系统指数测算公式为:

(4)

其中,m(x)、n(y)、o(z)、q(u)、r(v)分别为创新、协调、绿色、开放、共享五大子系统指数,xi、yj、zk、ul、vp为经过标准化后各个子系统内的指标值,ai、bj、ck、dl、ep是计算子系统指数时指标权重,基于客观评价角度,考虑通过熵权TOPSIS法赋予各指标权重。

(3)计算高质量发展系统耦合度

耦合是指两个及以上系统彼此作用、相互影响[12]。高质量发展是否有序取决于五个子系统间的相互协同程度,耦合度越大,说明五个子系统的协同度越高,子系统间的耦合作用影响高质量发展规律。本文借鉴人居环境耦合度模型[13],将其扩展到高质量发展耦合度测算中,计算方法为:

C=5{[m(x)×n(y)×o(z)×q(u)×r(v)]/[m(x)+n(y)+o(z)+q(u)+r(v)]5}(1/5)

(5)

耦合度在0～1范围内取值,数值越大表明子系统间的相互协同作用即良性共振越强,对高质量发展有序走向的贡献越明显,具体划分标准如表2所示[14]。

(4)计算高质量发展耦合协调度

耦合度是子系统相互作用致使系统无序还是有序发展的反映,本质是研究子系统间的相似性[15]。显然,当五个子系统指数低且相近时,所得耦合度高仅说明内部各系统发展一致,未能有效展现整体真实功效。因此,耦合协调度在测算子系统共振的基础上,加入发展水平因素,是对子系统共振发展大与小和好与坏的全面度量,计算公式如下:

表2 耦合度具体划分标准

D=(C×T)(1/2)

(6)

T=αm(x)+βn(y)+γo(z)+δq(u)+εr(v)

(7)

其中,D为耦合协调度,C和T分别为耦合度和系统整体水平,本文视子系统同等重要,赋予相同权重,故α、β、γ、δ、ε取值均为0.2。表3将耦合协调度数值进行分类。

2.地理探测器

耦合协调度是对子系统共振大与小和好与坏的全面度量,那么,了解五大子系统所包含的20个具体指标对耦合协调度的驱动效应同样具有现实意义。本文欲采用地理探测器(1)地理探测器软件可以从以下网址免费下载:http:∥www.geodetector.org/。中的因子探测模型研究各指标的单独驱动作用及其时间演变趋势[16],模型如下:

表3 耦合协调度划分标准

(8)

(三)数据来源

本文选取黄河流域81个地级市及以上城市为研究对象,各项指标数据主要来源于2014—2018年(2)起始年份选在2014年,是由于中国GDP增速在2014年前后趋于稳定,同年中国经济发展进入新常态。《中国城市统计年鉴》和各个城市的《国民经济和社会发展统计公报》,极个别地区指标存在缺失,通过线性插值法进行补充。

四、结果及分析

(一)五大子系统指数时序变化

创新、协调、绿色、开放、共享五大子系统构成了高质量发展整体,对应的子系统指数是研究高质量发展耦合度和耦合协调度的基础。图1展示了2014—2018年黄河流域81个地级市及以上城市五大子系统指数均值和变异系数的具体走势。绿色指数均值明显优于其他四个子系统,而且城市间差异较小。创新、协调、开放、共享四个子系统指数均值偏低,并且城市内部发展不均衡。就五大子系统指数均值发展趋势而言,共享子系统持续向好,与各地积极落实发展成果人民共享有关,反观绿色、创新子系统指数,近年来持续小幅下降,为各地区高质量发展敲响警钟,政府可以此为着力点开展针对性的改善工作。

图1 黄河流域五大子系统指数均值、变异系数走势

(二)耦合度和耦合协调度时序变化

高质量发展作为一个整体,须分析耦合度和耦合协调度的时序变化以把握五个子系统之间的相互协同程度以及协同好坏。将上文测得五大子系统指数代入式(5)～(7)中,得到耦合度C和耦合协调度D研究时期内发展趋势如图2所示。可以得出以下结论:首先,从发展趋势上看,耦合度和耦合协调度走向一致,变化基本相同。2014—2017年持续小幅增加,呈现向好态势,2018年同时降低,其中耦合度骤降至起始年水平之下。高质量发展内部协调关系于2018年受到冲击,究其原因不难发现,开放、协调两个子系统指数偏离发展预期,破坏了较为稳定的协调关系。其次,根据数值特征,耦合度在0.65上下徘徊,说明创新、协调、绿色、开放、共享五大子系统近年来处在磨合阶段,耦合协调度在0.4～0.5之间,虽然2018年存在小幅下降,整体相对稳定,属于濒临协调阶段,逐渐接近于勉强耦合协调。

图2 2014—2018年黄河流域81个城市的耦合度、耦合协调度

综合而言,自中国经济进入新常态以来,黄河流域81个地级市及以上城市创新、协调、绿色、开放、共享这五大子系统尚处在磨合阶段,未能达到良性共振阶段,虽然研究时期内并没有呈现出明显进步,但高质量发展系统整体开始朝着有序方向发展。

(三)城市耦合协调度的时空分布特征

本文时间跨度仅有五年,为便于比较,使用2014、2018年耦合协调度地理分布特征探究其时空演化规律。将指定年份的耦合协调度数值通过ArcGis10.7软件进行可视化处理,如图3所示,发现存在以下特征:

图3 2014、2018年黄河流域高质量发展耦合协调度等级分布

第一,耦合协调度空间分布不均衡,大致呈现“核心高、部分边缘高”的分布格局。与分析传统经济问题时所得到的东强西弱结论有所不同,黄河流域81个地级市及以上城市并未呈现出相似的分布特征,无论是内陆还是东部临近出海的相关城市,耦合协调度均涉及多个阶段。然而,即使在无明显规律的分布状态下,省会城市西安、济南以及副省级城市青岛的耦合协调度在黄河流域中一直处于领先地位,为主要核心城市,所属初级耦合协调阶段表明五大子系统水平高并且良性共振,高质量发展有序进行。次要核心城市西宁、兰州、银川、太原、洛阳、郑州、呼和浩特在研究时期内徘徊于勉强耦合协调和初级耦合协调阶段,子系统勉强共振。此外,西部边缘城市酒泉、嘉峪关以及东部边缘城市东营、烟台、威海加之北部边缘城市包头、鄂尔多斯的耦合协调效用均高于平均水平,这些城市因地制宜,在五大子系统协调发展中发挥优势,例如创新和共享是酒泉、嘉峪关提升耦合协调度的主导因素。除上述城市外,大部分城市在高质量发展过程中仍处于失调状态。

第二,耦合协调度相对平稳,在时间尺度下无显著变化。2014—2018年耦合协调状态始终保持没变的城市有66个,占比高达81%,与上文耦合协调度整体时序变化相对稳定的结论保持一致。剩余15个城市仅仅发生了或上或下一个状态的变动,其中,大同、乌海、郑州、洛阳、新乡、嘉峪关、酒泉、西宁、吴忠9个城市耦合协调状态提升一级,太原、阳泉、晋城、潍坊、周口、定西这6个城市的耦合协调状态退后一级,下降幅度虽小,仍需持谨慎态度,采取措施提升协调性,以防高质量发展系统内部失衡。大体而言,黄河流域城市耦合协调度差距并没有随着时间推移而减小,需采取综合措施促进创新、协调、绿色、开放、共享五大子系统协调发展,防止失衡对城市发展造成危害。

(四)城市高质量发展驱动力研究

高质量发展是一个包含多个子系统的复杂整体,为进一步厘清黄河流域81个地级市及以上城市高质量发展短板缺陷,有必要分析五大子系统所涉及的20个指标作用于耦合协调度的驱动力大小,以及研究时期内驱动力的演变趋势。选取本文经典研究年份2014、2018年探测力值q排名前十位的指标,如表4所示,此处探测因子实为各项指标。

表4 2014、2018年黄河流域高质量发展耦合协调度因子探测器结果

2014年,影响黄河流域高质量发展系统耦合协调度的重要因子有8个,排序如下:科学研究、技术服务和地质勘査人员比率(I13)>每万人拥有国际互联网户数(I53)>人均国内生产总值(I22)>人均公共图书馆藏量(I23)>每万人拥有医生数(I51)>高等学校在校生率(I14)>人均专利授权量(I12)>每万人拥有床位数(I52)>0.5,对高质量发展系统耦合协调度空间分异的解释能力均超过了50%。其中,创新子系统有3个指标与耦合协调度的空间分布相似,表明创新作为高质量发展的第一动力,在黄河流域相关城市中发挥着关键的引导作用。协调子系统中的物质指标(人均国内生产总值I22)、精神文明指标(人均公共图书馆藏量I23)也囊括其中,反映黄河流域各地区在重视提高人民生活水平的同时,加快精神文明建设,贯彻物质、精神两手抓的发展理念。此外,共享子系统也为高质量发展做出了重要贡献,扩大互联网普及率、完善基层医疗服务体系建设等惠民工程在提高群众幸福指数、促进黄河流域可持续发展进程中发挥了重要作用,作为脱贫攻坚的重要战场,黄河流域81个地级市及以上城市应坚持将“发展成果由人民共享”落到实处。相比之下,绿色、开放对高质量发展耦合协调度的贡献度较低,该现象从侧面揭示了黄河流域城市高质量发展所面临的现实问题,一是生态环境问题,近年来绿色子系统指数均值连续小幅下降,在生态保护方面有所松懈,黄河流域生态脆弱,一旦破坏难以恢复,针对破坏生态行为需时刻保持警惕。二是经济开放问题,在全面深化开放的大背景下,受地理条件限制,内陆城市对外开放的广度和深度均有所欠缺,亟需政府部门营造良好的开放环境以提升整体开放水平。

经历四年发展,重要因子在数量、内容方面没有发生变化,只是随着时间的推移,驱动作用大小排序存在微妙变动,具体表现为每万人拥有医生数(I51)>人均专利授权量(I12)>人均国内生产总值(I22)>科学研究、技术服务和地质勘査人员比率(I13)>每万人拥有国际互联网户数(I53)>高等学校在校生率(I14)>人均公共图书馆藏量(I23)>每万人拥有床位数(I52)>0.5。其中,每万人拥有医生数(I51)和人均专利授权量(I12)的影响更为凸显,探测力值q分别从0.54、0.53跨越到了0.82、0.72,成为黄河流域高质量发展系统耦合协调的新型驱动力。

不难发现,为在2020年实现“两不愁、三保障”,各地区对基本医疗保障、基层医护团队扩充予以高度重视,另外,在全国紧抓创新的大背景下,专利授权量这一创新量化指标的地位逐渐凸显。以上因素促使医生覆盖率和专利授权量两个指标的驱动作用逐渐强化。对比而言,其他重要因子在研究时期内并未有较大波动,表明影响黄河流域高质量发展系统耦合协调的主要因素也具有相对稳定性。

因此,五大子系统中创新、协调、共享综合驱动黄河流域城市高质量发展系统耦合协调度,绿色、开放子系统驱动作用不显著。其中,科学研究、技术服务和地质勘査人员比率(I13)、每万人拥有国际互联网户数(I53)、人均国内生产总值(I22)、人均公共图书馆藏量(I23)、每万人拥有医生数(I51)、高等学校在校生率(I14)、人均专利授权量(I12)和每万人拥有床位数(I52)八个因子是影响黄河流域城市高质量发展耦合协调度的重要因素,证实了黄河流域城市在以上方面积极作为,相反,在生态环境保护、开放水平提升方面有所欠缺。此外,随着时间推移,黄河流域城市对医生覆盖率和专利授权量在高质量发展系统耦合协调中的地位愈加重视,其余重要因子驱动效应相较稳定。

五、结论与展望

黄河流域发展关乎民族复兴大计,实现高质量发展是我们必须重视的问题。本文尝试从耦合协调视角出发构建一个黄河流域城市高质量发展系统耦合协调度分析框架。在测算创新、协调、绿色、开放、共享五大高质量发展内部子系统指数和耦合度、耦合协调度基础上,分析2014—2018年黄河流域81个地级市及以上城市高质量发展系统耦合协调度的时空演变特征,并对内部驱动力进行深入研究,得到以下主要结论:

第一,黄河流域城市耦合度和耦合协调度较为滞后,变化趋势基本保持一致,前期稳步提升,2018年小幅下降。具体而言,耦合度和耦合协调度一直处于磨合、濒临协调阶段,五大子系统暂未实现良性共振。此外,耦合度和耦合协调度变化基本相同,前期稳步提升,受开放、协调子系统影响2018年出现小幅下降。

第二,黄河流域城市耦合协调度空间分布不均衡,大致呈现“核心高、部分边缘高”的分布格局。主要核心城市西安、济南以及青岛属于初级耦合协调阶段,次要核心城市西宁、兰州、银川、太原、洛阳、郑州、呼和浩特徘徊于勉强耦合协调和初级耦合协调两个阶段之间,其他城市高质量发展系统未达到耦合协调。

第三,黄河流域城市耦合协调度相对平稳,时间尺度下无显著变化。2014—2018年耦合协调状态始终保持没变的城市有66个,占比高达81%,特征相对稳定。剩余城市中,大同、乌海、郑州、洛阳、新乡、嘉峪关、酒泉、西宁、吴忠9个城市耦合协调状态提升一级,太原、阳泉、晋城、潍坊、周口、定西这6个城市的耦合协调状态退后一级。

第四,五大子系统中,创新、协调、共享综合驱动黄河流域城市高质量发展系统耦合协调度,绿色、开放子系统驱动作用不显著。黄河流域城市在提升人均专利授权量、科学研究和技术服务和地质勘査人员比率、高等学校在校生率、人均国内生产总值、人均公共图书馆藏量、每万人拥有医生数、每万人拥有床位数、每万人拥有国际互联网户数方面效果显著,而在生态环境保护、开放水平提升方面有所欠缺。

第五,黄河流域城市愈加重视医生覆盖率和专利授权量在高质量发展系统耦合协调中的地位。医生覆盖率和专利授权量对黄河流域高质量发展系统耦合协调度的驱动作用越来越强烈,逐渐成为新型驱动力,其他重要因子驱动作用相对稳定。

黄河流域是中国重要经济带,也是脱贫攻坚主战场。遵循“创新、协调、绿色、开放、共享”新发展理念是高质量发展的必然要求,更是后脱贫时代的必然选择。构建和谐美好城市,不仅要求提升高质量发展水平,更应着眼于高质量发展系统耦合协调性能。五大子系统共同发展、协调发展,才是实现高质量发展的有效途径。目前,黄河流域城市耦合度和耦合协调度较为滞后,空间分布不均衡,在地区异质性客观存在的基础上,各城市需因地制宜,对内部不协调因子采取补短板策略,防止高质量发展系统内部失衡对城市发展造成危害。此外,政府在高质量发展中具有关键的引导作用,在保护生态环境、提升开放水平方面政府地位尤为凸显,着重推动生态文明建设、营造健康对外开放环境,是黄河流域城市实现创新、协调、绿色、开放、共享协调发展的关键所在。