湖南省城市多维韧性耦合协调特征及影响因素

刘 悦，徐惠孝，宋小青，，李 江

（1.中国地质大学（武汉）地理与信息工程学院，湖北 武汉 430074；2.国土资源评价与利用湖南省重点实验室，湖南 长沙 410118）

0 引言

气候变化引起的自然灾害以及快速工业化、城市化导致的环境污染、生态退化，对城市高质量发展构成了重大制约［1］。因此，如何推进城市经济、基础设施、社会、生态环境耦合协调发展对提升城市的风险应对能力具有重要意义［2］。在此背景下，城市韧性被认为是城市主动抵御、吸收多元干扰甚至适应重组的内在能力而提出［3］。增强城市韧性成为推动城市可持续发展的关键战略。党的二十大报告提出要提高城市规划、建设、治理水平，打造韧性城市。这就迫切要求促进城市基础设施、经济、社会、生态环境等多维要素的良性互馈和耦合协调发展［4］，增强城市应对不确定干扰时的承受、适应和恢复的能力［5，6］，进而推动城市功能整体提升，实现城市健康、可持续发展［7］。城市基础设施、经济、社会、生态环境等任何不适应发展需求的单项维度，都将有可能引发整个城市的致命危机甚至破坏［8］。现实迫切要求摒弃单一韧性思维，全面提升我国城市多维韧性。

目前，学术界从工程系统、生态系统和社会—生态系统等角度对城市韧性进行了大量理论研究［9－13］。在此基础上，从城市的经济、社会、生态、基础设施等维度构建评价指标体系［8，14］，定量评估城市韧性。并运用泰尔指数、GIS 空间分析等方法，探究城市韧性的时空分异，研究财政、创新、市场、金融、城镇化等因素对城市韧性的驱动作用［15－18］。但目前有关城市多维韧性间耦合协调的研究还十分不够［19］。另外，从研究区域来看，当前研究较多关注我国东部地区的城市韧性［15，20］，对中西部地区关注不够。综上，本文从经济、基础设施、社会和生态4个维度构建城市多维韧性评估指标体系，以湖南省为例，分析城市多维韧性的耦合协调特征，揭示影响城市韧性耦合协调发展的内部限制性维度和外部因素，提出城市多维韧性耦合协调发展的政策建议，以期为中部地区乃至全国建设韧性城市推动高质量发展提供参考。

1 研究区概况、方法与数据

1.1 研究区概况

湖南省地处长江中游，下辖14 个地市州（图1），拥有以长沙为代表的创新型综合城市、以株洲和湘潭为代表的新型工业化城市、以张家界、湘西州为代表的旅游型城市和以郴州为代表的资源型城市。2001—2020 年，全省城镇化水平由33.7%升至60.6%。此外，《湖南省新型城镇化规划（2015—2020）》指出，湖南省将以长株潭城市群、洞庭湖生态经济区、大湘西地区、湘南地区四大城市组团为载体，加快新型城镇化建设。同时，湖南省经济发展不平衡、生态环境质量下降、基本公共服务发展相对滞后、基础设施配套不完善等问题仍然存在［21，22］。综上，有必要基于城市和四大城市组团层面，评价分析湖南省的城市多维韧性耦合协调特征。

图1 湖南省区域概况Figure 1 The profile of Hunan Province

1.2 研究方法

构建城市多维韧性评估指标体系。从经济、基础设施、社会、生态4 个维度［14－17，26－28］，构建城市韧性评估指标体系（表1）。其中，经济韧性是城市韧性发展的内在动力，反映了城市经济子系统应对冲击并及时恢复的能力［23］，与城市经济实力、资产冗余、产业结构等密切相关［24］；基础设施韧性是城市韧性发展的硬件支撑，包括城市道路、重要管网的疏散与畅通等能力［11，23］；社会韧性是城市韧性发展的关键保障，涉及就业保障、公共医疗、教育发展、生活质量等方面［16，25］；生态韧性是城市韧性发展的基础载体，受到城市的资源环境承载能力、生态功能与胁迫、污染治理等影响［16，25－27］。在此基础上，运用基于熵权的线性加权求和法［28］，评估城市多维韧性。

表1 湖南省城市多维韧性评估指标体系Table 1 Evaluation index system of multidimensional urban resilience in Hunan Province

耦合协调度模型。基于耦合协调度模型探讨城市多维韧性耦合协调水平。首先测算耦合度，计算公式如下［29］：

式中：C为耦合度，C值越大则城市多维韧性耦合程度越高；u1、u2、u3、u4分别为城市的经济韧性、基础设施韧性、社会韧性与生态韧性指数。

为避免研究对象出现均处于较低水平但却耦合度较高的情况，引入协调度模型，测算城市各维度韧性交互耦合的协调程度，计算公式如下：

式中：D为耦合协调度，D值越大则城市多维韧性耦合协调维度越高；T 为四大韧性维度的综合发展指数即综合的城市多维韧性指数，本研究认为四大韧性维度同等重要，故对其均等赋权。

参考相关研究［30］，将城市多维韧性耦合协调度的类型划分为10 类（表2）。

表2 城市多维韧性耦合协调类型划分Table 2 Classification of multidimensional urban resilience coupling and coordination degree

空间杜宾模型。运用空间杜宾模型识别各影响因素对湖南省城市韧性耦合协调度的作用。该模型能够同时考虑内生与外生交互项，进而识别变量间的空间相互关系与结构模式。模型表达为［28，31］：

式中：URIit为i 市第t 年的城市韧性值；δ 为空间滞后回归系数；wij为空间权重矩阵；Σnj＝1WijlnURIjt为被解释变量的空间交互效应；β 与θ 为参数向量；c、μi、λt和εit分别为常数项、空间效应、时间效应和误差项；X为解释变量即影响因素的集合。

1.3 数据来源

社会经济统计数据来源于2001—2020 年的《中国城市统计年鉴》《湖南统计年鉴》《中国城市建设统计年鉴》《湘西统计年鉴》及国民经济和社会发展统计公报等。地形数据采用空间分辨率为30m 的ASTER GDEM，来源于地理空间数据云（https：／ ／www.gscloud.cn）。NDVI数据通过Google Earth Engine 的时间序列最大值法，处理2001—2020 年的Landsat5、8 数据获得。

2 城市多维韧性耦合协调时空特征

2.1 城市多维韧性变化时序特征

2001—2020 年，湖南省城市多维韧性均值由0.216上升至0.545（图2）。其中，2001—2008 年城市多维韧性指数低于0.300，2014—2020 年城市多维韧性指数稳定在0.400 以上，2001—2020 年湖南省城市多维韧性指数均值仅为0.369，仍具备较大提升潜力。

图2 2001—2020 年湖南省城市多维韧性发展情况Figure 2 Changes in multidimensional urban resilience in Hunan Province，2001－2020

从4 个韧性维度来看：①经济韧性明显偏低，对综合韧性的贡献度比较小。主要原因在于：一方面，全省经济社会发展核心区域长株潭城市群位于湖南省东部，对省域中西部城市发展的辐射带动作用仍然有限；另一方面，湖南省中西部城市在经济实力、产业结构、技术创新等方面，与长株潭城市群存在较大差距，难以有效承接长株潭城市群的正向溢出。②生态韧性在各维度中水平最高。这主要缘于，湖南省自20 世纪90 年代起重视绿色发展，通过鼓励环保产业发展、积极推进生态文明建设，有力推动了生态韧性提升。③基础设施韧性年均增长7.38%。其 中，2001—2007 年 增 长 较 快，2007 年 高 达13.21%。这主要与该阶段我国交通等基础设施网络的快速推进有关。④社会韧性增长先慢后快。其中，2001—2007 年，年均仅增长1.52%，2008 年后增长明显加快。这主要由于社会韧性建设过程中，政策实施存在一定滞后效应。

2.2 城市多维韧性耦合协调时空特征

2001—2020 年，湖南省城市多维韧性耦合协调度稳定上升（图3），耦合协调度均值由0.408 增加到0.722，实现了由较低的濒临失调到中级协调的转变。然而，协调度均值低于0.6，离优质协调仍有较大差距。从均值的发展阶段看，耦合协调发展呈现初、中、末3 个阶段：①2001—2007 年，总体濒临失调。四大组团中，仅长株潭城市群达到基本协调水平，其他三大组团均由轻度失调转为濒临失调。②2008—2013 年总体由基本协调上升至初级协调。具体地，长株潭城市群上升至中级协调，湘南地区由濒临失调转为初级协调，洞庭湖生态经济区、大湘西地区仅达到基本协调水平。③2014—2020 年总体由初级协调转为中级协调。具体地，长株潭城市群跃升至良好协调，洞庭湖生态经济区、湘南地区均处于中级协调，仅大湘西地区仍停留在初级协调水平。

图3 2001—2020 年湖南省城市多维韧性耦合协调度变化Figure 3 Changes in the coordination degree of multidimensional urban resilience in Hunan Province，2001－2020

从城市组团层面来看，湖南省城市多维韧性耦合协调度的区域差异显著，具体表现为：长株潭城市群＞湘南地区＞洞庭湖生态经济区＞大湘西地区。主要由于，长株潭城市群在推动一体化发展过程中经济结构不断优化，城市基础设施与社会服务配套较为完善，因而多维韧性耦合协调度最高。而大湘西地区则受限于区位条件，经济发展较为滞后，基础设施与社会服务配套相对薄弱，导致城市多维韧性协调水平最低。

从地市层面来看，湖南省城市多维韧性耦合协调度总体上表现为“东高西低”的格局（图4）。以长沙为核心的长株潭城市群耦合协调度较高，属典型的单核心分布模式。2001 年，除长沙为基本协调外，其他13 个市州城市多维韧性耦合协调类型均处于失调状态，且协调度处于濒临失调水平的城市较多。2008 年，除长沙为初级协调外，株洲、湘潭、衡阳达到基本协调水平，而处于濒临失调的城市集中于湖南省中西部地区。2014 年，耦合协调关系明显提质，长沙率先转为中级协调类型，湘潭、株洲、岳阳、常德、衡阳和郴州6 市达到初级协调。2020 年，14 个城市的协调度均升至初级协调及以上。其中，长沙迈入良好协调发展。

图4 2001—2020 年湖南省城市多维韧性耦合协调度空间格局Figure 4 Spatial pattern of the coupling coordination degree of multidimensional urban resilience in Hunan Province，2001－2020

3 城市多维韧性耦合协调度影响因素

3.1 内在多维限制性

根据各城市的经济、基础设施、社会、生态4 个维度韧性指数，将14 个城市划分为5 大类型（表3），探究湖南省各城市多维韧性耦合协调发展的内在限制性。总体来看，滞后型城市主要受到多个维度韧性的复合影响，4 个维度韧性全面滞后的城市数量最多。除经济韧性外，社会韧性也是多维韧性协调发展的主要内部制约因素。这是由于教育、医疗和社会保障的改善通常需长期投入且存在滞后性，但湖南省的城镇人口在研究期内增长迅速，这种错位加剧了城市紧张的社会资源配置矛盾。

具体而言：①全面滞后型城市包括邵阳、怀化、湘西、娄底、张家界、益阳6 市。该类型城市多山地丘陵，资源开发和产业活动限制因素多，经济发展相对落后，城市生态治理与服务投入相对不足，城乡发展差距大，基础设施和社会服务体系亦不完善，对人才、资金、技术吸引力不高。②经济—社会滞后型城市包括岳阳。省域副中心岳阳市尽管属于省域内经济竞争力较强的城市，但在周边城市等级更高的长沙、武汉虹吸作用下，技术、教育、医疗、人才等要素流失，导致消费动力不足，城市社会公共服务设施不够完善。③经济—基础设施—社会韧性滞后型城市包括衡阳、常德。两市的主导产业分别为传统制造业、烟草业，产业结构比较单一化、低端化，在经济波动时易受到较大冲击，影响就业市场稳定性。同时，两市在人均教育经费支出、公共医疗和交通体系、对外通讯等方面发展速度相对滞后。④经济—生态—社会滞后型城市包括郴州、永州。郴州属于资源型城市，面临着资源枯竭、环境污染和技术落后等问题，经济下行压力大，居民消费释放不充分。永州受区位条件制约，难以吸引外部投资和产业转移，经济结构仍以传统农业和加工制造业为主，产业升级困难。

3.2 外部影响因素

参考相关研究［15－17，20］，考虑数据可获得性，选取行政力（GOV）、市场力（MAR）、开放力（OPE）、创新力（INN）、城镇化率（URB），分别表征地方财政支出与GDP比值、人均消费品零售额、进出口商品总额与GDP比值、公共财政支出中科教支出占比、常住人口城镇化率，揭示城市多维韧性耦合协调度外部因素的影响。

2001—2020 年，耦合协调度全局Moran′s I指数介于0.289—0.428，且均在5%显著性水平通过检验，模型存在显著正向空间相关性。这表明选用空间计量模型比普通面板数据模型结果更优。此外，Wald检验和LR检验结果均显著，拒绝空间杜宾模型退化为空间滞后模型和空间误差模型的假设。而Hausman检验P值为0.011，因此，选择固定效应的空间杜宾模型探索耦合协调度外部因素的影响。同时，根据模型结果的直接效应和间接效应，分别揭示外部因素的本地影响效应和空间溢出效应。空间杜宾模型估计结果如表4 所示。

表4 空间杜宾模型估计结果Table 4 The estimation results of SDM

从表4 可见，城镇化、市场力和创新力的影响明显强于行政力和开放力。市场力、开放力和城镇化的回归系数分别为0.062、0.012 和0.093，均在10%水平下显著，表明随着地方财政支出能力、对外开放程度和城镇化水平的提升，城市多维韧性耦合协调度趋于增长。而行政力和创新力回归系数分别为－0.028、－0.063，表明二者对城市多维韧性耦合协调度具有负面影响。进一步分解各发展阶段影响因素的作用效果发现，初期仅开放力对耦合协调度有显著正向影响，中期行政力、开放力的影响效应显著，末期城镇化、创新力对耦合协调度有显著负面影响，市场力、行政力则显著促进了多维韧性的耦合协调发展。

从各外部因素的影响变化来看，地方财政支出（GOV）的影响变化主要是由于，初期湖南省过于集中第二产业发展，行政对经济发展干预强烈，制约了多维韧性协调发展。随着市场经济发展水平逐步提高，GOV 由抑制作用逐渐转为促进作用。市场力（MAR）的推动效果在末期才开始发挥。主要由于在初期及中期阶段，消费市场规模暂未达到引发规模效益的水平，促进城市单位产出成本降低的作用不显著。开放力（OPE）的回归系数、直接效应、间接效应均显著为正。主要由于，城市增长的部分外部资金用于完善本市社会服务设施与体系，不仅有利于促进城市自身多维韧性协调发展，而且惠及周边城市，产生了积极的空间溢出效应。创新力（INN）的回归系数为－0.063，且仅间接效应显著为负，直接效应并不显著。说明本城市的创新能力提升与周边城市多维韧性耦合协调发展存在权衡关系。城镇化水平（URB）则产生了正向影响，影响效应中仅直接效应显著。说明城镇化发展使本城市治理效能得到有效提升，但并未对周边城市多维韧性耦合协调发展产生明显促进作用，其空间溢出效应仍需进一步加强。

4 结论与讨论

4.1 结论

本文在揭示2001—2020 年湖南省城市韧性多维耦合协调发展特征的基础上，对影响耦合协调度的内在多维限制性及外部影响因素开展了实证研究。主要结论如下：①2001—2020 年，湖南省城市综合韧性水平有所增强，但总体水平不高。其中，经济韧性最低，生态韧性最高，基础设施韧性在前期增幅较大，社会韧性中后期发展加快。②湖南省城市多维韧性的耦合协调度由濒临失调跃升至中级协调，空间上呈以长沙为单核心的“东高西低”格局。③多维韧性耦合协调发展滞后型城市受多个维度韧性的共同制约，全面滞后的城市最多。经济韧性和社会韧性是多维韧性耦合协调发展的关键内在性限制维度。④从外部因素来看，市场力、开放力和城镇化具有显著正向驱动作用，行政力与创新力总体表现为负向作用，且不同因素的影响在不同发展阶段存在差异。

4.2 讨论

为促进湖南省城市多维韧性协调发展，提出以下建议：①强化区域联系与合作，构筑区域城市韧性协同网络。以长株潭城市群为引领，带动并扶持湘西边缘区、低洼区发展。加强基础设施和公共服务互联互通，推动区域资源及技术合理共享，促使全省资源流动发挥正向空间溢出效应。②实行分区管理，促进城市多维韧性区域协调发展。根据各市的资源禀赋和功能定位，实施区域差异化的城市多维韧性耦合协调发展策略。其中，对于耦合协调全面滞后型城市，可加快推动生态产品市场价值实现。③聚力攻坚关键驱动力，优化韧性发展模式。着重发展目前阶段市场力、行政力对多维韧性的促进作用，推动市场提档升级，探索财政收支的优化配置方案。

受限于数据可获得性，本文在评价指标体系构建方面存在局限性。面向智慧、低碳引领的韧性城市建设需求，优化评价指标体系是后续研究值得关注的方向。