建筑工业化与绿色发展的耦合协调度评价：以京津翼地区为例

杨敏婕

（西南石油大学 工程学院，四川 南充 637000，E-mail：1256747297@qq.com）

建筑业作为我国的支柱产业之一，在国民经济发展中占有重要的地位。但传统的建筑业发展是以消耗大量的自然资源及造成沉重的环境负担为代价的。据统计：建筑活动消耗了自然资源总量的40%，能源总量的40%，而造成的建筑垃圾也占人类活动垃圾总量的40%，预计2030年建筑业产生的温室气体将占全社会排放量的25%[1]。高能耗和高污染正逐步成为阻碍建筑业持续发展的瓶颈问题。随着人们对经济活动和资源环境之间关系认识的不断深入，绿色发展的理念逐步深入人心，碳中和、碳达峰、可持续发展、资源节约型社会等新理念不断被提出，建筑业的绿色化转型将是大势所趋。

新型建筑工业化生产方式不仅具有节能减排、低碳环保的优势，而且产业集中度高、施工效率高，可以改变传统建筑业的粗放型发展模式，是建筑业绿色化转型的重要途经，近年在我国得到大力推广。建筑工业化将主要的建造环节转移至工厂，在工业化的生产方式下，既可以提高产品质量，也能达到节能环保的目的。而在传统半手工的施工方式下，则更易产生废水、扬尘和建筑垃圾等污染。刘君怡[2]对工业化与传统施工方式的能耗进行了对比，结果显示，工业化生产方式下降低能耗约20%～30%，材料损耗减少约60%，建筑垃圾减少约83%，可回收材料増加66%。建筑工业化逐步成为了推动绿色发展的内在动力。我国关于绿色发展理念的提出是在资源环境恶化、全球气候变化、国际金融危机及国内转方式调结构的多重背景下所提出来的，并在“十二五”规划中明确提出了要走绿色发展之路[3]。“十九大”报告明确指出“贯彻绿色发展理念、推进生态文明建设”是中国进入高质量发展阶段的内在要求。“二十大”报告也提出了要“推动绿色发展，促进人与自然和谐共生”。

目前，我国关于建筑工业化与绿色发展水平的研究主要集中于3个方面：一是建筑工业化发展水平的评价，如赵丽坤等[4]运用模糊灰色物元和组合赋权方法，对中国华北、华东、华南等7个区域的装配式建筑产业的发展水平进行了分析和评价。李玲燕等[5]运用均方差决策法、探索性空间数据分析、地理加权回归模型，探究了中国装配式建筑发展水平的空间差异特征；二是城市绿色发展水平的评价，如邹磊等[6]利用熵权-TOPSIS（Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution）法、空间自相关分析和地理探测器等多元统计方法剖析了2008～2018年长江中游城市群绿色发展水平的地区差异特征。杨志江等[7]运用基于跨期生产前沿的 SBM（Slacks-Based Measure）-DEA（Data Envelopment Analysis）模型测算了中国省际1999～2012年的绿色发展效率，对中国绿色发展效率的演变特征与区域差异进行了考察；三是建筑工业化对绿色发展的单向影响研究，该类研究主要集中于建筑工业化的节能减排效益，如王广明等[8]通过对比传统现浇式、预制装配式这两种建造方式的资源能源消耗、建筑垃圾排放、噪音和空气污染排放及碳排放等，深入分析了装配式建筑的节能减排效益。李萌萌等[9]通过碳排放系数法，建立了装配式建筑物化阶段的碳排放量计算模型，深入分析了装配式建筑的低碳效益。已有研究在建筑工业化和绿色发展各自系统中的发展评价研究已较为成熟，为本文的研究提供了很好的思路和借鉴。但针对建筑工业化与绿色发展系统间关系的研究仍不够丰富，目前仅局限于建筑工业化对绿色发展的单项影响研究，直接聚焦建筑工业化与绿色发展的耦合协调关系的研究尚为空白。

为此，本文以京津冀地区作为研究对象，采用耦合协调度模型，不仅考虑建筑工业化系统与绿色发展系统各自的发展情况，而且关注二者的耦合协调关系，并揭示其时序变化特征与空间分布格局，以寻求两者协调发展的特征与规律，为建筑工业化系统和绿色发展系统在我国的持续高质量发展提供思路借鉴。

1 指标体系构建

1.1 指标选取

结合已有研究成果，分别构建建筑工业化与绿色发展水平的评价指标体系，如表1、表2所示。表中，指标属性为“+”代表正向，对应越大越优型指标；指标属性为“-”代表逆向，对应越小越优型指标。

表1 建筑工业化发展评价指标体系

表2 绿色发展评价指标体系

（1）建筑工业化发展评价指标体系。建筑工业化发展水平评价指标体系包含5项一级指标和23项二级指标。其中，发展规模体现建筑工业化的现有发展体量；发展潜力指未来发展的空间，即规模进一步扩大和质量进一步提高的能力；创新能力考察在建筑工业化方面的科研创新水平；产业效益体现对经济发展的贡献水平；绿色发展反映对环境的影响程度。

（2）绿色发展系统评价指标体系。绿色发展水平评价指标体系包含6项一级指标和30项二级指标。该指标体系的构建主要来源于国家发展改革委、国家统计局、环境保护部、中央组织部联合制定的《绿色发展指标体系》，全面考核我国绿色生态、环境保护的发展情况。

1.2 数据来源

本文的研究对象为京津冀地区，样本考察期为2016～2020年，数据来源于《中国统计年鉴》《中国城市统计年鉴》《中国环境统计年鉴》《中国科技统计年鉴》《中国能源统计年鉴》等。对其中缺失数据采用平均增长率法进行补齐。此外，京津冀地区整体数据是通过汇总北京、天津和河北的指标数据获得。其中，对总量指标进行求和，对相对指标和人均指标进行求平均。

1.3 指标处理

（1）无量纲化处理。为消除指标计量单位和属性的不一致性，对指标进行无量纲化处理。

式中，xij′为第i年第j个指标的无量纲化处理后的数据；xij为原始指标数据；min(xij)为第j个指标中的最小值；max(xij)为第j个指标中的最大值。

（2）非负化处理。为了保证数据的合理性，对标准化后的数据进行平移。

式中，A为平移幅度；yij为非负化处理后的指标数据。本文统一取A值为0.01。

（3）权重计算。熵值法的计算步骤为：

式中，r为样本中年份的个数。

第j个指标的信息熵值ej为：

第j个指标的熵权ωj为：

式中，n为指标个数，0≤ωj≤1且

2 耦合协调度模型

2.1 综合发展指数

综合发展指数用以判断各系统的发展状态及相对发展水平[17]。综合发展指数的计算公式为：

式中，p、q分别为建筑工业化和绿色发展的指标无量纲化处理后的数据，即式（1）的计算结果；P和Q分别代表建筑工业化和绿色发展的综合发展指数；wj、zj分别代表建筑工业化和绿色发展各指标权重；m、n分别代表建筑工业化和绿色发展评价指标的个数。参考文献张旭等[18]、祝影等[19]的研究成果，确定建筑工业化和绿色发展的综合发展水平评价标准如表3所示。

表3 综合发展水平评价标准

2.2 耦合协调度模型

耦合协调度模型包括耦合度模型和耦合协调度模型，具体分析步骤如下：

（1）耦合度计算。

式中，C为耦合度，C∈[0，1]，C值越大，表明耦合度越高，系统的协同效果越好。

（2）耦合协调度计算。在计算耦合度时，当出现低建筑工业化水平、低绿色发展水平和高建筑工业化水平、高绿色发展水平，都会得出较高的耦合度，这会给结果分析带来偏差。为此，进一步引入耦合协调度模型：

式中，D为耦合协调度，D∈[0，1]反映，D越接近于1，代表系统的协调发展水平越高，越能产生良性的整体功效；T为综合协调系数，体现综合发展水平对耦合协调度的影响程度；α、β为待定参数，且满足α+β=1，反映不同系统的相对重要程度。发展工业化建筑，提高绿色发展水平是贯彻落实新发展理念和党的二十大精神的重要举措，二者在推动我国经济社会高质量发展中的作用显著[20]。为此，在分析建筑工业化与绿色发展两系统的关系时，其处于同等重要程度，故取值为α=β=0.5。

参考相关文献[21，22]，本文将建筑工业化与绿色发展的耦合协调度水平的所属类型划分为4个大类和10个小类，如表4所示。

表4 建筑工业化与绿色发展耦合协调度评判标准及类型

3 耦合结果分析

3.1 综合发展水平评价

根据建筑工业化与绿色发展的评价指标体系，由式（1）～式（8）可以得出2016～2020年京津冀地区建筑工业化（P）和绿色发展（Q）的综合发展指数。为直观对比两系统综合发展水平的变化情况，绘制出趋势图，如图1～图4所示。通过计算P和Q的比值可进一步获得相对发展水平，如表5所示。

表5 P/Q值及综合发展类型

图1 京津冀地区整体建筑工业化与绿色发展综合水平指数变化趋势

图2 北京建筑工业化与绿色发展综合水平指数变化趋势

图4 河北建筑工业化与绿色发展综合水平指数变化趋势

从京津冀地区建筑工业化和绿色发展系统的各自发展状态来看，在样本观察期内两系统的发展水平都得到了提高。总体而言，京津冀地区整体的建筑工业化和绿色发展的综合水平分别呈现稳定提升和动态上升态势，整体平均增长率分别为17.51%和10.57%，建筑工业化发展水平整体提升态势高于绿色发展；两系统在样本观察期内的综合发展水平不够高，通过统计北京、天津、河北及京津冀整体的综合发展指数可以得出，建筑工业化发展综合指数大于0.5的仅占40%，绿色发展综合指数大于0.5的仅占30%，说明区域内无论是建筑工业化还是绿色发展综合水平均未达到最优态势，仍需进一步推动区域内建筑工业化和绿色发展的综合水平。局部而言，河北的增长趋势最为明显，除2017～2018年建筑工业化综合指数小幅下降外，其余均呈稳定增长态势，建筑工业化和绿色发展的综合指数平均增长率分别为32.3%和93.3%，均超过区域整体水平；天津和北京的综合发展水平呈动态上升趋势，其中，天津的建筑工业化发展综合指数平均增长率仅为7.02%，说明天津在推动建筑工业化发展上动力不足，需进一步促进建筑业产业结构优化升级，推动建筑工业化持续发展；北京的绿色发展综合指数平均增长率仅为6.24%，但值得注意的是，2016年北京的绿色发展综合指数已达到0.499，均高于天津、河北和区域整体水平，说明北京在样本观察期内的绿色发展水平起点较高，导致增长态势不够明显，而河北绿色发展综合指数平均增长率较高的原因则正好相反。

从京津冀地区建筑工业化和绿色发展系统间的相对发展关系来看，总体而言，在样本观察期内同步型占比60%，建筑超前型占比20%，建筑工业化和绿色发展的相对关系以同步型为主，说明京津冀地区建筑工业化系统和绿色发展系统的步伐相对比较一致。从时间维度来看，由于建筑工业化在我国起步时间较晚，目前与绿色发展系统间相对发展关系的变化规律还不够明显，大体上可以将2017年作为分界线，2017年及以前以建筑滞后型和同步型为主，2017年以后以建筑超前型和同步型为主。说明随着国家对建筑工业化的重视，各地区也在逐步加大对建筑工业化的推动力度。

从空间分布来看，天津在样本观察期内均为同步型，由图3也可以看出，两系统的发展曲线较为接近；河北在2016～2020年间经历了由建筑超前到建筑滞后的过程，这主要与河北的绿色发展综合指数的增长率远高于建筑工业化有关，该省应进一步加大对建筑工业化和绿色发展协同推进的重视程度；北京具有与京津冀整体相近的时序演变规律，大体经历了建筑滞后—同步发展—建筑超前的过程，表明北京在此期间促进建筑工业化快速发展方面的成效显著。

图3 天津建筑工业化与绿色发展综合水平指数变化趋势

3.2 耦合协调度评价

根据综合发展指数计算结果，结合式（9）～式（11），可计算出京津冀地区的耦合度和耦合协调度，并据此绘制出趋势图，如图5、图6所示。

图5 京津冀地区的建筑工业化和绿色发展的耦合度变化趋势

图6 京津冀地区的建筑工业化和绿色发展的耦合协调度变化趋势

（1）耦合度分析。由图5可知，北京、天津、河北及京津冀地区整体在2016～2020年均达到最大耦合阶段，且波动较小，耦合水平处于高水平稳定状态。这表明京津冀地区建筑工业化和绿色发展系统间具有较强的相互作用关系。

（2）耦合协调度分析。由图6可知，2016～2020年京津冀地区建筑工业化和绿色发展的耦合协调度均有所提升。总体而言，2020年均进入较高水平的耦合协调，建筑工业化发展水平与绿色发展水平达成一致，两系统相互促进、相辅相成，呈现出高效的协同性；耦合协调度最高为0.85，虽已属良好协调阶段，但还未达到优质协调阶段，建筑工业化与绿色发展协同水平仍需进一步深化。局部而言，北京的耦合协调度由0.59到0.77，天津的耦合协调度由0.64到0.78，京津冀地区整体的耦合协调度由0.62到0.77。北京和天津呈现出与京津冀地区整体相近的时序演变规律，即从勉强协调到协调发展阶段，建筑工业化和绿色发展协同发展效果较好；河北的耦合协调度在 0.39～0.85之间，经历了从濒危失调到勉强协调再到协调发展的过程。河北属区域中增长态势最为明显的地区，虽2016年低于北京、天津及地区整体水平，但在2016～2017年出现大幅增长，2018年以后则高于北京、天津和地区整体水平，体现出河北在建筑工业化和绿色发展深化推进方面的成效性高于北京和天津的特点。

4 结语

本文构建了建筑工业化和绿色发展的评价指标体系，通过构建耦合协调度模型，测算了京津冀地区在2016～2020年两系统的综合发展指数、耦合度和耦合协调度，探讨了建筑工业化和绿色发展系统间的耦合协调发展状况。得到如下结论：建筑工业化和绿色发展综合水平呈上升态势，但综合发展水平还不够高，省域间在各自系统的发展水平上存在一定差异，相对发展关系以同步型为主；从时序上看，建筑工业化和绿色发展系统间的耦合水平处于高水平稳定状态，耦合协调度不断上升。耦合协调水平虽已进入协调发展高级阶段，但还未达到优质协调阶段，建筑工业化与绿色发展的协调水平仍需进一步提高；从空间上看，河北的耦合协调度增长态势最为明显，北京、天津和京津冀地区整体的耦合协调度水平差距不大，京津冀协同化发展仍需进一步深化。