煤炭富集区新型城镇化综合水平测度及比较差异分析——基于投影寻踪法和灰色关联度的综合评价模型

张 鸽，郭 彬

(太原理工大学经济管理学院，山西省晋中市，030600)

0 引言

随着能源消费结构的不断调整，我国逐渐从传统的以煤炭消费为主向提倡新型能源消费转变，传统的城镇化已经不能满足国家对各区域发展的要求，因此以人为本、四化同步、优化布局、生态文明、文化传承多维视角的中国特色新型城镇化应运而生[1]。而煤炭富集区由于煤炭过度开采所导致的采煤沉陷和生态治理等问题，无疑给以煤炭禀赋为特征的资源型城市“被迫”城镇化发展施加驱动。2012年9月25日，李克强总理在全国资源型城市与独立工矿区可持续发展及棚户区改造工作座谈会上指出，将资源型城市转型作为新型城镇化发展的重要任务，对于煤炭富集区的各省份而言，推动新型城镇化发展便成为其解决生态环境问题、实现城市转型、产业升级的重要契机。

近年来，学者们对煤炭富集区也较为关注，其中主要集中于两方面的研究，一方面是以煤炭富集区为研究视角探讨相关区域问题。徐墨岩和冀伦文[2]以煤炭富集区为研究视角，研究该区域农业现代化发展模式；张洪潮等[3]以山西省为例，研究煤炭价格对煤炭富集区经济的影响，得出煤炭价格对山西省经济存在短期和长期正向的冲击效力；焦旭和娇文琦[4]对煤炭富集区农户收入差异以及影响因素进行了相关研究。另一方面是基于煤炭富集区生态环境问题的频发背景，研究该区域的生态环境治理问题。文琦施等[5]以陕西省神木县为例，研究煤炭富集区农户选择生态补偿模式的影响因素，认为农户倾向于选择更高额度的现金补偿模式和稳定的政策补偿模式，并得出影响农户选择现金补偿模式的因素有位置、距县中心的距离和技能；王茂春等[6-7]专门研究煤炭富集区循环经济发展，并通过相关研究为煤炭富集区相关省份提出循环经济发展路径；李晓利等[8]和李国平等[9]分别从生态化发展决策和生态环境治理方面提出了相关建议。

国内对区域新型城镇化综合水平测度研究也有着丰富的理论成果。孟晓迪等[10]以山西省为研究视角对其新型城镇化综合水平进行评价，通过空间演绎分析得出山西省城镇化率东部较高、东北明显高于西南的结论；矫卫红[11]对山东省新型城镇化综合水平进行空间格局研究，发现山东省各区域之间新型城镇化综合水平差异明显，其中经济在新型城镇化综合水平高低中起决定性作用；贾县民等[12]以陕西省为研究对象，基于熵值法和层次分析法对陕西省各县进行综合评价；王滨[13]对全国各省的新型城镇化综合水平进行综合评价，研究表明全国人口和社会城镇化发展速度明显低于经济城镇化的发展速度，而且发展我国新型城镇化综合水平呈现东部向东北部、西北部、中部和西南部依次递减的态势。

基于以上研究，发现以下几个方面研究不足：虽然国内学者对煤炭富集区有一定关注，但对煤炭富集区的概念界定未曾有系统性的概括；国内学者从多方面对煤炭富集区生态环境问题进行研究并提出建议性对策，但未有学者从新型城镇化建设方面对煤炭富集区转型发展进行相关研究；在新型城镇化综合水平测度方面，国内学者多以熵权法进行权重计算与评价，未曾采用准确度较高的投影寻踪法进行指标权重计算。甘小文等[14]通过构建信息熵与灰色关联度组合评价模型实现了较好的评价结果。因此本文试图构建基于投影寻踪法和灰色关联度的综合评价模型，并通过实证分析，验证该模型的可行性。基于以上分析，首先对煤炭富集区进行概念界定，接着从人口、经济、社会、生态和空间城镇化五维视角构建新型城镇化综合水平评价指标体系，并运用投影寻踪法和灰色关联度的评价模型对煤炭富集区新型城镇化综合水平进行测度以及比较差异分析，基于测度结论为煤炭富集区各省份城市转型和城镇化发展提出一些建议性对策。

1 煤炭富集区概念界定

煤炭富集区是指某些特定的行政或地理区域，这些区域有以下几个特点：煤炭资源储量相对于其他区域较为丰富，煤炭品种齐全且品质较好，赋存地质条件高度完整，煤炭产业发达且占据其主导地位，许多城市(镇)依煤而建、伴煤而生。根据以上定义，我国煤炭富集区的界定可以将煤炭资源的丰富程度、煤炭的品种和品质、地质条件的完整性和煤炭产业发达情况作为主要测度指标，并且以我国行政区作为单位进行划分。

我国多数省(区、市)都有煤炭资源分布，但经过煤炭大规模开采与开发，目前煤炭资源主要集中在晋北、晋中、晋东、神东、陕北、黄陇、云贵等大型煤炭基地。全国煤炭基础储量排名前五的省级行政区是新疆自治区、内蒙古自治区、山西省、陕西省、贵州省，这5个省(区)的煤炭基础储量占全国煤炭基础储量的70%以上，据此可以将这5个省(区)作为主要煤炭富集区。

2 研究区域状况与研究对象选择

2.1 研究区域现状

煤炭是我国保障能源安全稳定供应的压舱石、支撑我国转型发展的稳定器。特别值得关注的是，区域主导产业即煤炭产业不仅自身面临产能过剩、库存加大、成本提高等突出问题，且其资源依赖型的增长模式给煤炭富集区造成了生态、环境、安全、社会及经济等一系列问题。尤其是煤炭富集区基于其煤炭资源丰富的优势对煤炭过度开采，导致不同程度的采煤沉陷，致使出现一系列的生态、生活问题，从而采煤沉陷区被迫进行居民搬迁、城镇迁移。因此推动城镇化发展已成为煤炭型城市解决环境问题、进行转型发展的重要举措。

2.2 研究对象选择

基于煤炭资源丰度的界定，新疆自治区、内蒙古自治区、山西省、陕西省、贵州省作为我国煤炭基础储量排名前五的省(区)，其煤炭基础储量占全国煤炭基础储量的70%以上，具有代表性。因此本文将新疆自治区、内蒙古自治区、山西省、陕西省、贵州省这5个省(区)作为本文的研究对象具有合理性与可行性。

3 研究方法与数据来源

3.1 研究方法

投影寻踪法是一种用于分析和处理高维数据、非正态和非线性的统计方法，具有较强稳健性、准确度高等特点，已经在很多领域得到可靠性验证，因此选取投影寻踪法对各评价指标赋予客观权重。灰色关联度是根据因素之间发展趋势的相似或相异程度，作为衡量因素间关联程度的一种方法，被学者们广泛应用于评价模型中，因此选取灰色关联度测度煤炭富集区新型城镇化综合水平。基于以上介绍，试图构建投影寻踪法和灰色关联度的综合评价模型。

3.1.1 确定各评价指标权重

(1)数据标准化处理。构建煤炭富集区新型城镇化综合水平评价矩阵Y=(Xij)m×n。为了使各项指标同质化以便各项指标具有可比性，需要对各项指标进行标准化处理。

对于正向指标，做标准化处理见式(1)：

(1)

式中：vij——数据xij的标准化结果。

对于负向指标，做标准化处理见式(2)：

(2)

(2)构造投影指标函数。把p维数据{vij|j=1-p}综合成以a=(a(1),a(2),…,a(p))为投影方向的一维投影值Z(i),见式(3)：

(3)

式中：a——单位长度向量。

然后根据{Z(i)|i=1，2，…，n}的一维散步图进行分类。在综合投影值时，要求投影值Z(i)的散步特征应为：局部投影点尽量密集，最好凝聚成若干个点团，而在整体上投影点团之间尽可能散开。据此投影指标函数可构造见式(4)～式(7)：

式中：Sz——投影值Z(i)的标准差；

Dz——投影值Z(i)的局部密度；

Ez——{Z(i)|i=1，2，…，n}的均值；

R——局部散点密度的窗口参数；

rij——投影特征值之间的距离，可表示为：rij=|zi-zj|；

u(R-rij)——一阶单位阶跃函数。

(3)优化投影指标函数，即指标权重计算。当各指标值的样本集给定时，投影指标函数Q(a)只随投影方向a的变化而变化。可通过求解投影指标函数最大化问题来估计最大可能暴露高维数据某类特征结构的最佳投影方向见式(8)和式(9)：

式中：maxQ(a)——通过投影函数计算出的最佳投影方向。

最后在满足s.t.约束条件情况下，便可将最佳投影方向maxQ(a)求出。

3.1.2 确定新型城镇化综合水平

(1)确定参考数列和比较数列。将上述标准化后的各指标数据最优值组合成参考数列，用Y0(k)表示；各指标对应的数据值作为比较数列，用Yi(k)(i=1，2，…，m)表示；其中，k表示各省份。

(2)用参考数列和比较数列构成新数列，见式(10)：

Ci(k)=|y0(k)-yi(k)|(i=1，2，…，m)

(10)

式中：Ci(k)——表示计算出的第i个新数列；

y0(k)——表示标准化后的各指标数据最优值组合成的参考数列；

yi(k)——表示各指标对应的数据值的比较数列。

(3)计算关联系数εi(k)。

(11)

式中：ρ——分辨系数，取0.5；

εi(k)——表示关联系数。

(4)计算加权灰色关联度L(K)，即新型城镇化综合水平。

(12)

式中：L(k)——表示加权灰色关联度。

3.2 数据来源

选取我国煤炭基础储量排名前五的新疆自治区、内蒙古自治区、山西省、陕西省、贵州省作为研究对象，对5个省(区)2019年新型城镇化综合水平进行测度。各省份数据主要来源于2020年《中国统计年鉴》《中国城市统计年鉴》和国家统计局网站等。

4 煤炭富集区新型城镇化综合水平测度及比较差异分析

4.1 指标体系构建

基于相关研究成果以及煤炭富集区省份的特质性要求，并结合指标体系构建的合理性原则、层次性原则、科学性原则与定量性原则，从人口城镇化、经济城镇化、社会城镇化、生态城镇化以及空间城镇化5个维度构建了新型城镇化综合水平指标体系。

4.2 指标权重计算

基于投影寻踪法步骤，运用Matlabt 7.0对数据进行处理，得出5个一级指标及20个二级指标(分别记为1～20号)的最佳投影方向a，即指标权重，结果见表1。

表1 煤炭富集区新型城镇化发展综合水平指标体系及其权重

续表1

4.3 数据标准化处理

运用式(1)和式(2)对20个指标进行标准化处理，结果见表2。

4.4 参考数列与比较数列确定新数列和关联系数

运用式(10)和式(11)分别求出新数列和关联系数，结果见表3和表4。

表3 煤炭富集区参考数列和比较数列确定的新数列

表4 煤炭富集区各指标灰色关联系数表

4.5 煤炭富集区五省新型城镇化综合水平计算

将各指标权重与五省(区)各指标关联系数代入公式(12)，即可求出煤炭富集区各省份2019年新型城镇化综合水平，结果见表5。

由表5可以看出，山西省、内蒙古自治区、贵州省、陕西省和新疆自治区五省(区)新型城镇化综合水平依次是1.960 8、2.242 4、1.321 6、2.714 0和1.370 7。

表5 煤炭富集区各维城镇化和新型城镇化综合水平情况

4.6 煤炭富集区五省(区)新型城镇化综合水平比较差异分析

从表5可以看出，煤炭富集区五省(区)新型城镇化综合水平从大到小依次是：陕西省、内蒙古自治区、山西省、新疆自治区、贵州省。

陕西省新型城镇化综合水平较高，主要原因是陕西省在人口、经济和社会3个维度城镇化加权灰色关联度在五省(区)中处于首位。其中在人口城镇化中，陕西省有2个指标灰色关联系数位列第一，分别是城市人口密度和每10万大学生数；在经济城镇化中，有1个指标位列第一，是外商投资企业总产值；在社会城镇化中，4个指标全部位列第一，分别是万人拥有床位数、高等学校数、年末参加基本养老保险人数以及卫生技术人员数。在空间城镇化和生态城镇化中，各指标虽然不位列第一，但与第一差距甚小。

内蒙古自治区新型城镇化综合水平处于五省(区)中第二，主要原因是内蒙古自治区在生态城镇化和空间城镇化优势明显。在生态城镇化中，内蒙古自治区有2个指标的灰色关联系数位列第一，分别是生活垃圾无害化处理率和人均公园绿地面积；在空间城镇化中，内蒙古自治区3个指标都处于领先地位，分别是人均城市道路面积、年末实有道路长度和建成区面积；在人口城镇化，内蒙古自治区有1个指标位列第一，即城镇化率；在经济城镇化中，内蒙古自治区有2个指标位列第一，分别为人均地区生产总值和城镇居民可支配收入。

山西省城镇化综合水平位列第三，主要原因是山西省在各维城镇化综合水平中都位列第二、第三，虽说山西省在整个指标体系中有3个指标灰色关联系数位列第一，但3个指标对应权重相对较低，而其他指标值又落后于陕西省和内蒙古自治区，因此山西省综合城镇化综合水平低于陕西省和内蒙古自治区。

贵州省和新疆自治区新型城镇化综合水平在五省(区)中分别位列第四、第五，且差距较小。主要原因在于贵州省和新疆自治区在人口、经济、社会和生态四维城镇化综合水平中较为接近。在20个指标体系中，贵州省和新疆自治区灰色关联系数都相对较低，虽然贵州省在人口城镇化中有1个指标位列第一，但指标权重较低，对提升贵州省总体城镇化综合水平作用微乎其微。

5 结论与建议

5.1 结论

(1)从煤炭资源赋存地质条件完整性和煤炭产业发达度对煤炭富集区概念进行界定，得出我国煤炭富集区主要分布于晋北、晋中、晋东、陕北、宁东、鲁西、冀中、豫西、豫北、蒙东、新东等特定国土地理空间；从煤炭资源丰度视角对煤炭富集区进行划定，将新疆自治区、内蒙古自治区、山西省、陕西省、贵州省5个省级行政区分为我国主要煤炭富集区。

(2)基于煤炭资源丰度概念界定，将新疆自治区、内蒙古自治区、山西省、陕西省、贵州省作为研究对象，从人口城镇化、经济城镇化、社会城镇化、生态城镇化和空间城镇化5个维度构建新型城镇化综合水平评价指标体系，并运用投影寻踪法和灰色关联度综合模型计算出煤炭富集区各省份新型城镇化综合水平得分以及各维城镇化综合水平得分，得出煤炭富集区五省(区)新型城镇化综合水平排序为：陕西省、内蒙古自治区、山西省、贵州省和新疆自治区。

5.2 建议

(1)加大人才引进扶持力度，扩大人才就业岗位，提高新型城镇化人口基数。根据各省份人口城镇化指标灰色关联系数，提出以下建议：在人才竞争激烈的时代，山西省应当加大人才引进扶持力度，提供更多就业岗位，吸引更多高素质人才，努力突破煤炭行业就业局限性，积极鼓励劳动者向第三产业就业或创业；内蒙古自治区应努力提升整体城市化建设，加大高素质教学质量，创建更多就业岗位，吸引更多乡村人口向城市集中，高素质人才向内蒙古自治区集中；陕西省虽然人口城镇化综合水平在五省中较好，但由于竞争激烈，人才较多，从而导致失业率也高，因此政府应当建立人才调配机制，设置多层次岗位，让多层次能力水平人才实现就业；贵州省须努力提升城市化水平，加大高校建设，吸引乡村和省外人口向贵州省城市区转移。新疆自治区和贵州省相似，应当将重点放在城市化水平、高校建设以及吸引人才上，努力提升本省的人口城镇化综合水平。

(2)加快产业结构调整，大力吸引外商投资，促进新型城镇化经济实力。根据各省份经济城镇化指标灰色关联系数，提出以下建议：山西省应当努力推动第三产业的转型升级，提高本省的国内生产总值以及居民可支配收入，提升人民的生活水平；内蒙古自治区应通过第三产业的发展实现本省GDP的快速增长；陕西省在经济城镇化发展中，应提高本省的固定资产使用率，努力提高本省第三产业在国内生产总值的比重；贵州省的经济城镇化综合水平较为落后，应当努力发展第三产业，使GDP做大做强，增强人民的消费水平，提高固定资产使用效率，发挥自身优势吸引外商到本省进行投资；新疆自治区在提升经济城镇化综合水平方面应当将重点放在提高国内生产总值、大力吸引外资以及推动第三产业积极发展。

(3)完善基本社会福利政策，提高教育、医疗等公共设施水平，增强社会城镇化综合水平。根据各省份社会城镇化指标灰色关联系数，提出以下建议：山西省应当努力提高本省的医疗水平，解决居民看病难、医院床位不足等问题；内蒙古自治区在医疗方面也需要不断完善基础设施供应，最典型的就是床位问题，其次要加大卫生技术人员培育力度，增加高校建设，为社会输送更多高素质人才；陕西省在社会城镇化较为领先，但仍需不断完善；贵州省和新疆自治区在社会城镇化综合水平上较为落后，在高校建设、高素质人才培训，提升医疗水平方面需进一步努力。

(4)重视区域生态文明建设，努力构建绿色、低碳城市，彰显区域生态城镇化优势。根据各省份生态城镇化指标灰色关联系数，提出以下建议：山西省在生态城镇化综合水平提升中应当加强区域绿化建设，在城市规划同时，尽可能增加公园绿化设计部分，实现城市化与生态化的和谐统一；内蒙古自治区在生态城镇化综合水平中较为领先，在绿化区域建设方面仍需进一步完善；陕西省作为经济发展较为迅速的省份，城市化发展也较为快速，但在发展过程中，公园绿地建设方面容易被忽略，该方面应成为在今后城市建设中重点考虑的内容，努力构建绿色生态城市；贵州省和新疆自治区作为经济发展较为落后的省(区)，努力发展经济是其重中之重，但在发展的同时一定吸取山西省等省份的教训，在发展经济的同时一定要关注环境污染问题，做到经济发展与生态建设同步。

(5)加强区域交通道路建设，扩展人民居住空间，提升空间城镇化建设水平。根据各省份空间城镇化指标灰色关联系数，提出以下建议：山西省、陕西省和新疆自治区在空间城镇化综合水平上较为接近，努力提升区域交通道路建设，完善城市交通设施，为居民出行提供方便；贵州省由于地理条件的限制，道路建设较为困难，政府应该根据贵州省独特地理条件规划道路线路，尽可能完善区域交通设施建设，努力提升本省空间城镇化综合水平。