长三角城市群城市韧性时空演变及障碍因子研究

邓育洲,王 健

(江苏大学 财经学院,江苏 镇江 212013)

0 引言

城市韧性作为表示城市系统在应对各种急性冲击和慢性压力时所展现出的适应、恢复和再生能力,强调社会各不同利益主体的共同参与和多元协作。韧性程度高的城市可以凭借自身能力有效地抵御突发事件的冲击,并可从灾难中吸取教训经验,内化为城市可持续发展的动力,因此城市韧性建设受到国家的高度重视。2021年3月,全国“两会”审议通过的“十四五”规划中提出要建设宜居、创新、智慧、绿色、人文、韧性的城市,这明确了韧性城市成为未来城市发展中的新要求与新目标。2022年10月,党的二十大报告中指出,实施城市更新行动,打造宜居、韧性、智慧城市。这进一步强调韧性城市成为人民群众生活的美丽家园的重要特征,对以中国式现代化全面推进新型城镇化城市发展道路具有深远意义。随着城市新发展理念的深入贯彻,城市如何在日益增长且不可预知的风险和挑战中正常运行并保持韧性,建设有韧性能力的城市,成为当前相关学科领域亟待研究的新课题。

长三角城市群作为我国经济社会发展和参与国际竞争的重要平台,凭借沿海地理优势和政策倾斜优势,不仅是全国经济的“地理枢纽”,引领中国城市高质量发展新格局,而且是世界经济的“重要引擎”,成为国家重大区域战略融合发展的引领区域之一。但由于内部各城市面临各种风险时所展现出的适应、调整、再生的能力具有差异性,导致城市韧性存在显著的地区差异,其造成的潜在不利后果也愈加显著,进一步加剧城市群协调发展的不确定性。提升城市韧性不仅是城市群高质量发展的重要体现,也是长三角一体化发展的重要内容。在此背景下,对我国长三角城市群城市韧性开展综合评价研究,在运用改进熵值法测算2008—2021年长三角城市群城市韧性水平的基础上,运用核密度模型、空间自相关模型、障碍度模型探究城市韧性的时空演化趋势和阻碍城市韧性发展的因素,以全面把握其趋势、特征、影响因素,总结可提升之处,对于科学提升其城市韧性具有重要研究价值和代表性意义。

1 文献综述

在城市韧性概念内涵的研究中,韧性(Resilience)一词最早被应用到系统生态学中,定义为“事物受干扰后回复到原始状态”[1]。随着时代的发展,韧性概念研究历经工程韧性、生态韧性和演化韧性[2]。2013年洛克菲勒基金会启动“全球100韧性城市”项目,将城市韧性定义为城市中的个人、社区、机构和系统在压力下存续、适应、发展的能力[3],城市韧性界定范围进一步扩大。国内对城市韧性的相关研究比国外涉及更晚,尚处于发展阶段。城市韧性概念在国内首先被应用于城市气候风险管理领域,戴伟等[4]认为我国在气候变化背景下城市化提升需重视城市气候调适模式的建立,以防御性管理为主。随着对城市韧性的进一步认识,马奔等[5]从城乡规划角度出发,认为城市韧性是城市系统通过合理准备、缓冲和应对不确定性扰动,实现经济建设、社会秩序和公共安全等方面正常运行的能力;赵瑞东等[6]从社会个体视角出发,认为城市韧性不仅是由人文、环境系统组成的高度复杂的耦合系统,而且强调居民、社区、企业、政府及非政府机构等社会组成个体的多方协作能力。在综合已有研究成果的基础上,本文将城市韧性概念定义为:城市系统在面对各种外部冲击和内部扰动时,具有能够集成经济、社会、生态环境、基础设施等各类城市要素的功能,发挥抵抗、调适、转化等多种应对能力,最终达到保持城市原有运行状态不变或调适到新型运行状态的能力。

结合区域发展状况,使之构建城市韧性评价体系,是落实城市韧性概念内涵的重要研究步骤。在城市韧性评价体系的研究中,不同学科机构对于城市韧性评价体系的建立具有多维度视角,大体上可将城市韧性评价体系分为能力评价与领域评价。能力评价主要是根据城市韧性内涵中的适应、恢复、发展等能力进行评估,如联合国环境署等机构设计了“韧性、适应性和形变能力”评价框架[7];Zeng等[8]基于可持续性发展方向,从“适应、吸收、变革”三维度构建城市韧性评价体系。领域评价则是考察受到冲击的城市发展各方面的韧性评估,如Campisi等[9]基于社会生态视角提出在经济、社会、基础设施、制度生态、社区等维度评估城市韧性;赵懋源等[10]提出在经济、社会、生态、工程、健康与幸福、城市管理6个维度构建城市韧性评价指标体系。可发现城市韧性扩展为由自然生态系统、物理设施系统、人文社会系统及其系统间相互作用构成的复杂系统。

从总体上看,国外学者从理论推演到建立体系,构建了一个初步的理论分析框架与研究体系雏形,国内韧性城市理论建设研究处于发展阶段,主要围绕其概念理念进行综述,尚未建立适合我国国情的理论发展框架。一方面,现有研究中主要研究对象针对于地级市,鲜有以城市群为研究对象对内部各城市进行整体与部分研究;另一方面,国内外已有文献中由于城市韧性评价方法不多,有关城市韧性时空格局及成因的深入分析尚不多见,需结合当地发展情况进行深入挖掘。因此,以城市群为研究对象进行城市韧性的系统研究具有值得探讨的空间,有助于夯实城市韧性理论框架,以期为城市群的可持续发展提供理论基础。

2 指标体系构建、数据来源及研究方法

2.1 指标体系构建

城市韧性水平是涉及诸多方面的复合评价水平。本文在借鉴国内外学者机构相关研究的基础上[11-12],从保障城市系统稳定性的视角,将城市韧性具体分解为经济、社会、生态、设施四大韧性子系统4个一级指标,选取22个二级指标构建城市韧性评价指标体系(见表1)。

表1 城市韧性水平评价指标体系

2.2 数据的选取与来源

本文根据《长江三角洲区域一体化发展规划纲要》对研究范围进行划定,以沪、苏、浙、皖四省市共41个市为研究对象,以“年份×城市”的2008—2021年面板数据为测度单元。原始数据来源于2009—2022历年各市的统计年鉴、《中国城市统计年鉴》、《中国城市建设统计年鉴》、《中国统计年鉴》以及国民经济和社会发展统计公报。缺失数据通过插值法补齐。

2.3 研究方法

2.3.1 改进熵值法

本文采用改进熵值法确定城市韧性各指标权重及综合评价得分。熵值法属于客观赋权法,通过各指标原始数据之间的差异程度来确定指标权重,避免了人为主观因素带来的影响偏差,能够较为客观反映各指标在评价体系内的重要程度。为了使得结果包含对不同年份间的比较,对熵值法进行改进,加入时间变量,具体计算过程参照杨丽等[13]的研究。

2.3.2 核密度估计法

核密度估计(Kernel Density Estimation,KDE)是一种非参数统计方法,从数据本身的特点出发进行连续密度函数拟合,描述随机变量的分布形态,是研究非均衡性的重要工具之一。核密度估计可以避免人为设定函数形式可能造成的误差,具有比传统估计更好的优势。本文采用高斯核函数估计长三角城市群城市韧性的分布位置、形态、延展性以及极化特征等,具体计算过程参照黄梦涵等[14]的研究。

2.3.3 空间自相关分析法

空间自相关(Spatial Autocorrelation)是研究一系列数据在空间单元上是否具有空间依赖性的空间数据分析方法,用于研究数据的空间分布规律和主题间的空间关联特征。其中,莫兰指数(Moran’s I)可以有效探索某指标属性在整个区域和个别对象的空间关联程度,其取值范围为[-1,1]。若莫兰指数∈[-1,0),则表明指标具有空间负相关性;若莫兰指数∈(0,1],则表明指标具有空间正相关关系;若莫兰指数=0,则表明指标不存在空间自相关关系,即空间随机分布。本文采用地理距离权重矩阵、经济距离权重矩阵、经济地理距离权重矩阵3种类型分别作为莫兰指数的空间权重矩阵,并分别测算Moran’s I统计量,对长三角城市群城市韧性水平空间自相关程度进行检验。矩阵公式以及计算过程参照王守坤[15]的研究。

2.3.4 障碍度模型

为探讨长三角城市群城市韧性发展的障碍因子,本文使用障碍度模型(Obstacle Model)对长三角城市群城市韧性的各项指标进行障碍度测算,并找出主要障碍因子,以便针对性给出提升策略建议。单个指标的障碍度越大,表明城市韧性受该指标的阻碍作用越大,越有可能是阻碍城市韧性提升的主要障碍因子。具体计算过程参照李彦军等[16]的研究。

3 长三角城市群城市韧性的时序演变分析

3.1 时序演变总体分析

本文采用改进熵值法测算2008—2021年长三角城市群城市韧性综合得分,根据得分绘出长三角城市群城市整体及各子系统韧性均值的演化趋势图,如图1所示。

图1 2008—2021年长三角城市群城市整体及各子系统韧性的平均综合得分演化趋势

由图1可知,从整体层面来看,长三角城市群城市整体韧性呈稳步增长的态势,研究期内平均综合得分从0.260 4增长至0.413 2,年均增幅4.52%。从各子系统层面来看,得分排名为“生态韧性>设施韧性>经济韧性>社会韧性”。城市社会韧性年均增幅9.16%,增速在四大系统中居于首位,城市生态韧性平均综合得分最高,从0.118 7增长至0.178 7,引领作用显著。以上结果表明,在研究期内长三角深入贯彻新发展理念,实施区域协调发展战略,对于城市系统中抵御风险的相关功能建设趋于完备,强化了抵御自然及人为风险的应急处理能力,进一步巩固城市安全体系,引领高质量发展。值得一提的是,在2020—2021年间,城市生态韧性呈现快速上升的特点,说明在此时段长三角高度重视城市生态系统这一空间服务载体,通过加快建设资源节约型、环境友好型社会,在城市人流、物流相对变少的2020—2021年促进城市群绿色健康发展,进而提升城市生态韧性和城市整体韧性。

3.2 基于核密度估计法的时序演变特征分析

为进一步揭示长三角城市群城市韧性的时序动态演化特征,对2008年、2012年、2017年和2021年4个年份的长三角城市群城市韧性进行核密度估计,检验长三角城市群城市韧性的绝对差异变化情况,结果如图2所示。

由图2可知,从分布位置看,KDE曲线的中心位置匀速向右移动,表明长三角城市群的城市韧性整体呈现持续增强的态势,提升幅度较大。从分布形态看,KDE曲线的主峰高度持续上升,宽带覆盖范围逐步变小,呈现出由“扁平式”向“高耸式”变化的趋势,表明长三角各地级市间的绝对差异有扩大态势。从极化趋势看,KDE曲线右侧有凸起,表明长三角未来在城市韧性提升过程中可能存在多极化演变趋势。从延展性看,KDE曲线左尾形状陡峭,右尾的韧性高值区呈现不明显的多峰分布且有向右延长的趋势,这是区域内部韧性的差异分化加剧导致的,表明长三角内部的大部分地级市的城市韧性处于中低状态,随时间推进,韧性较高的城市数量越来越多,逐渐形成“低低集聚—高高靠拢”的演化态势。

4 长三角城市群城市韧性的空间分异分析

4.1 城市韧性空间分异总体分析

为探究长三角城市群城市韧性的空间分异格局,根据城市韧性得分结果,采用Jenks自然断点法将其划分为5种类型区,并利用ArcGIS 10.7软件绘制出2008年和2021年的长三角城市群城市整体及各子系统韧性的空间分布(见图3)。

由图3可以看出,长三角城市群41座地级及以上城市呈现出“东部沿海高,向西逐渐递减”的空间分布格局。从绝对值观察,在研究期内,上海、苏州作为长三角主要城市,在城市韧性得分上处于领先地位,江苏、浙江和安徽东部得到了较好发展,多数城市都高于整体平均水平,安徽西部依旧位于较后位置,说明长三角一体化核心城市的发展具有强力联动性及高度协同性,韧性城市建设正加强辐射至长三角全域,缩小城市间差距。

4.2 基于空间自相关检验的空间分异特征分析

为进一步探究长三角城市群城市韧性的空间集聚特征,运用空间自相关分析法对长三角城市群城市韧性进行空间相关分析,分别得出长三角城市群研究期内在3种不同空间权重矩阵的Moran’s I年度变化值,如表2所示。

由表2可知,2008—2021年长三角城市群Moran’s I均为正值,P值均通过1%的显著性检验,说明长三角城市群内部各城市的城市韧性水平具有空间正相关关系,高值城市之间相互集聚促进城市韧性水平进一步上升,低值城市之间相互集聚会导致城市韧性发展受限。从时间变化趋势来看,虽然在3个空间矩阵下Moran’s I都呈现缓慢下降的发展趋势,提升周边地区城市韧性的带动作用有所减弱,但整体范围显著的空间相关性有利于加剧长三角内部发达城市资源调动带来的正向辐射效应,推进长三角一体化发展进程。

5 长三角城市群城市韧性指标层的障碍因子诊断分析

为深入探析影响长三角城市群城市韧性的主要障碍因子,本文选取2008年、2012年、2017年和2021年的数据作为样本测算长三角城市群城市韧性各指标层的障碍度,筛选出前6位障碍因子作为识别主要障碍因子,结果如表3所示。

表3 长三角城市群城市韧性水平指标层主要障碍因子障碍度及排序 单位:%

表3中的数据显示,在研究期内,人均地方一般公共预算收入(Xa4)成为长三角城市群的第一障碍因子,其主要年份的平均值多达7.72%,呈现“先上升后下降”的发展趋势,这说明长三角城市群韧性建设的发展与政府财政实力高度关联。政府财政实力越强,在抵抗风险冲击时越能提供各种经济资源支持,维持经济系统的稳定性,进而保持城市高韧性状态。人均当年实际使用外资金额(Xa3)、人均社会消费品零售总额(Xa6)、城乡居民人均储蓄存款余额(Xb2)、每万人普通高等学校在校学生数(Xb3)、市辖区公共

汽车营运车辆数(Xd6)多次出现在障碍因子前6位。这些指标在数值上相差不大,但障碍强度有所区别,说明面对纷繁变化的内外部环境,加大以国内大循环为主体、国内国际双循环相互促进,多渠道增加居民收入,加强高水平人才培养,积极建设公共交通是未来提升城市安全韧性、有效应对各种挑战的必经之路。

从总体上看,在研究期内主要障碍因子由经济方面过渡到了经济-社会-生态-设施方面,但经济系统依旧占据阻碍城市韧性发展的重要子系统,表明城市经济系统是长三角城市群未来一段时期首要障碍系统。未来在重点关注城市经济系统韧性提升的同时,也应加强社会系统、生态系统、设施系统韧性建设和提升力度。

6 研究结论与对策建议

6.1 研究结论

本文基于城市韧性和长三角城市群的实际发展情况,构建城市韧性评价指标体系,运用改进熵值法测算2008—2021年长三角城市群的城市韧性水平,并在此基础上从时序演变、空间分异、障碍因子三方面开展综合评价研究。通过实证分析,本文得到以下主要结论:

(1)从时序演变特征来看,2008—2021年间长三角城市群城市整体韧性呈稳步增长的态势。由核密度估计曲线结果可知,长三角内部的多数地级市处于中低水平,随时间推进,韧性较高的城市数量越来越多,逐渐形成“低低集聚—高高靠拢”的演化态势。

(2)从空间分异特征来看,2008年和2021年长三角城市整体韧性呈现出“东部沿海高,向西逐渐递减”的分布格局。由空间自相关模型结果可知,2008—2021年间长三角的城市韧性整体具有空间正向自相关关系,但相互集聚程度呈缓慢下降态势。

(3)从障碍因子诊断来看,研究期内,人均地方一般公共预算收入成为长三角的第一障碍因子,其主要年份的平均值多达7.72%,呈现“先上升后下降”的发展趋势,主要障碍因子由经济方面过渡到了经济-社会-生态-设施方面。

6.2 对策建议

“十四五”时期,提升城市韧性发展水平是城市群城市发展的重要方向。根据上述研究结论,从以下3点提出推动长三角城市群城市韧性发展的对策建议。

(1)优化区域经济产业布局,促进经济韧性高质量发展。由障碍因子诊断可知,主要障碍因子中经济方面指标所占比例居多,应继续推动长三角经济韧性高质量发展。具体而言,长三角通过沪宁两大经济圈形成的核心增长极,按照各自的优势产业布局新型供应链,在大中小城市间形成完备的“研发-生产-销售”体系,继续统领长三角经济韧性发展。

(2)完善区域生态补偿机制,持续推进城市群生态韧性建设。由生态韧性的发展趋势可知,长三角城市群的整体生态韧性发展良好,在研究后期得到飞速增长。未来打造韧性城市生态示范样本可从建立区域生态补偿专项资金和健全生态环保法律法规监督体系两个方面着手,合理布局城市绿地系统,保障城市群生态韧性有序发展。

(3)积极开展政府互助合作,促进城市群城市韧性协调发展。由障碍因子诊断可知,政府财政实力与城市群韧性建设的发展高度关联。城市群要发挥核心城市的辐射作用,在保证城市群内上海、南京、苏州、杭州等核心城市继续加强城市韧性建设的同时,这些城市可开展对城市群内欠发达地区的政策扶持与资金协助,以点带面带动整体城市韧性一体化发展。