黄河流域高质量发展综合评价与空间分异研究

王慧璇，汪 霞

（郑州大学建筑学院，河南 郑州 450001）

0 引言

2021 年10 月8 日，中共中央、国务院印发了《黄河流域生态保护和高质量发展规划纲要》，强调黄河流域生态保护和高质量发展是重大国家战略，并提出“为保持重要生态系统的完整性、资源配置的合理性、文化保护传承弘扬的关联性，在谋划实施生态、经济等领域举措时，根据实际情况可延伸兼顾联系紧密的区域。”

在有关于黄河流域高质量发展的相关研究中，较多针对黄河流域单一维度要素开展研究，如：生态[1-4]、经济[2，5]、文旅[6-7]等方面，也有学者开展综合研究[3，8]。影响城市和区域发展的因素众多，不少学者采用统计决策方法进行发展潜力的评估与评价工作来指导决策，具有一定的科学性与可信度。本文从黄河流域城市高质量发展的角度入手，运用因子分析和聚类分析的方法开展综合研究，并根据分析结果开展空间分异研究。

1 指标体系、数据来源与研究方法

1.1 研究区域

研究范围为黄河干支流流经的青海、四川、甘肃、宁夏、内蒙古、山西、陕西、河南、山东九个省份，具体研究对象为9 省区100 个地级以上城市。

1.2 评价指标体系构建

文章选取“生态基底、经济发展、城市建设、社会保障”四大综合指标来构建黄河流域高质量发展综合评价体系。在设置评价准测层时，按照全面、综合的目标设置目标层，然后将各个准则层细化为具体的指标，根据指标所能够涵盖问题的全面性大小，将部分指标细化至二级指标，以冀能够全面反映准则层内涵。在整个指标选取过程中，涉及到正向指标和逆向指标两种。如表1 所示为黄河流域高质量发展综合评价指标体系。

表1 黄河流域高质量发展综合评价指标体系

1.3 数据来源与处理

本文中所涉及到的各类统计数据分别来自于《中国统计年鉴》（2021）、《中国城市统计年鉴》（2021）、《中国社会统计年鉴》（2021）、《中国城市年鉴》（2021）。缺少2021 年统计数据的城市，均以2020 年末各个城市数据为基础，根据历年统计数据进行补全。

1.4 研究方法

文中首先采用因子分析法，对黄河流域100 个城市进行高质量发展综合评价。因子分析在SPSS 21.0软件环境下运行。其次，在因子分析的结果基础上，对100 个城市的发展状况与发展质量进行聚类分析。采用Ward 聚类方法，运用平方欧氏距离进行聚类，最终得出聚类分析结果，并运用ArcGIS 10.5 进行空间可视化与空间格局分析。

1.4.1 因子分析

由于评价体系中评价指标众多，且部分指标之间具有一定的相关性，因此，利用主成分分析法对黄河流域高质量发展现状的众多评价指标进行因子降维和指标聚合。

1.4.2 聚类分析

为了阐明黄河流域各个城市发展“因何而强/弱”的问题，本文立足于因子分析得出的结果，根据黄河流域高质量发展综合评价采用Q 型聚类分析进行样本聚类。

2 黄河流域城市发展综合评价

2.1 量纲处理

本文采用Min-Max 处理方法分别对正向指标和负向指标进行同向化与标准化处理：

式中，X*是j项指标的第i个数据的标准化结果；Xij是j项指标的第i个数据；Xjmax、Xjmin代表j项指标的最大和最小样本值。

2.2 适用性检验

KMO 和Bartlett 球形度检验用于检验数据是否适合进行因子分析，如表2 所示。本研究数据的KMO 值为0.888（0.8＜KMO 值=0.888＜0.9），且通过Bartlett球形度检验（显著性=0.000＜0.05），这表明数据的变量间具有较强的相关关系，很适合使用因子分析进行指标选取与聚合。

表2 KMO 和Bartlett 的检验

2.3 因子分析

2.3.1 主因子数量与含义

根据特征根大于1 的原则选取因子，发现20 个指标可以归纳为4 个因子，其累计方差贡献率为78.855%，能够较好地反映原来20 个指标的信息。因此，黄河流域高质量发展的综合水平能够通过前4 个公因子来进行评价。

通过因子旋转可以进一步明晰变量属性，文章采用方差法以利于解释各个公因子的含义。如表3 所示，由旋转后的因子载荷可以得出：（1）公因子1 载荷较高的指标较多，分别为：城市建设用地面积、居住用地面积、绿地面积、公园绿地面积、全市地区生产总值、全市工业企业数量、地区一般公共预算收入、地区一般公共预算支出、社会消费品零售总额、专利授权数量、中等职业教育学校人数、医院床位数量，反映了城市发展综合水平，可以认为公因子1 越高，城市的发展情况越好。（2）公因子2 载荷较高的指标包括有水资源量、全市境内公路总里程，公因子2 指标越高，表明城市水资源量越充沛、道路通达性水平越高。（3）公因子3 上载荷较高的指标包括有全市二氧化硫排放量、全市工业氮氧化物排放量，代表了城市生态建设潜力。（4）公因子4 指标包括有建成区绿化覆盖率、污水处理厂集中处理率，反映了城市环境质量。

表3 旋转成份矩阵

2.3.2 因子得分

根据SPSS 21.0 可以得出因子得分系数矩阵，结合旋转成分矩阵中的相关信息，可以得出黄河流域九大省份各个城市的综合得分。如表4 所示，为黄河流域各个城市综合得分与排名情况。计算公式为：F总=57.297F1+8.722F2+7.644F3+5.192F4。

2.3.3 结果分析

表4 为黄河流域100 个城市高质量发展的综合评价结果，该结果综合表明城市在生态基底、经济发展、城市建设和社会保障四个方面的发展情况。整体来看，综合排名前十的城市分别为成都市、郑州市、青岛市、西安市、济南市、临沂市、烟台市、洛阳市、南阳市、济宁市。其中，成都市、郑州市、青岛市、西安市、济南市综合得分远超过临沂市、烟台市、洛阳市、南阳市、济宁市5 个城市。综合排名后十位的城市分别为海东市、铜川市、石嘴山市、金昌市、乌海市、嘉峪关市、吴忠市、攀枝花市、忻州市、运城市，这些城市建设发展各方面均有待加强。

从单个因子分析的角度来看，（1）主因子1：成都市、郑州市、青岛市、西安市、济南市仍然位于前五位，城市整体发展能力较强，另外，兰州市、呼和浩特市、威海市、东营市、鄂尔多斯市、包头市、运城市等城市在城市发展层面比综合水平排名有较大的提升，呼伦贝尔市、朔州市、雅安市、商洛市等城市的单因子排名较综合排名有较大下降。（2）主因子2：呼伦贝尔市、南阳市、临沂市、绵阳市、信阳市、达州市、安康市、汉中市、广元市位于前列，表明这些城市资源本底较好，要重视水源和水质的保护，利用发挥好城市的水资源优势。（3）主因子3：朔州市、西安市、攀枝花市、雅安市、巴中市、海东市、资阳市、自贡市、陇南市排名前十位，具有较大的生态发展潜力。（4）主因子4：朔州市、郑州市、南阳市、驻马店市、菏泽市、临汾市、天水市、晋城市、平顶山市排名前十，整体水平较好。

2.3.4 空间格局分析

将得到的评价结果利用属性表连接的方法连接到黄河流域九省中的100 个地级以上城市矢量文件中，并分别按照4 个主因子和综合评价结果进行可视化与空间格局分析。

（1）如图1 所示，黄河流域发展较好的城市主要集中在四川省、陕西省、河南省、山东省，其中，四川省以成都市为中心，周边城市也具有一定的发展；陕西省西安独大；河南省和山东省城市发展较为均衡。所有省份中，省会城市相较于其他城市，均表现出较好的发展态势。（2）如图2 所示为各个城市的水资源和道路交通发展情况。在宁夏回族自治区北部、内蒙古自治区中南部交界处表现出明显的弱势性；甘肃省、四川省、陕西省与河南省南部、山东省中南部表现良好；其他地区呈现出明显的分布不均匀状况。（3）因子3 表征的是全市二氧化硫排放量、全市工业氮氧化物排放量两个因子，且这两项均为逆向指标，即：指标值越大，用于生产生活产生的有害气体就越多；指标值越小，则表明该城市的有害气体产生量越少。如图3所示，内蒙古自治区中南部、陕西省北部、山西省西部交界地区呈现出指标值较小的特征，也即这些城市中生产生活产生的有害气体量较少。（4）如图4 所示，陕西省南部、甘肃省南部、四川省东部呈现出连片的弱势性。（5）如图5 所示，为黄河流域高质量发展综合评价结果，四川省、河南省、山东省城市整体发展水平较为均衡；陕西省、山西省呈现出极化现象，省内仅有1～2 个城市发展较好，其他城市仍然有较大发展潜力。内蒙古、宁夏、甘肃、青海发展较弱。

图1 根据主因子1 的空间格局分布

图2 根据主因子2 的空间格局分布

图3 根据主因子3 的空间格局分布

图4 根据主因子4 的空间格局分布

图5 根据主因子的综合评价结果空间格局分布

2.4 聚类分析

在因子分析的基础上，进行样本聚类分析，并利用ArcGIS 软件进行空间分异显示。如表5 所示，根据聚类结果，可以将黄河流域9 个省份的100 个地级以上城市划分为2～11 类。如果划分太少的类别，则无法考察类别之间的差异性，如果选择较细的类别划分，则某一类别中含有的城市过少，更多的表达了特殊性。为了体现类型之间的差异性，又保证不同类型包含城市的均匀性，如表6 所示，本文将100 个城市划分为8 类。

表5 各个分类包含的城市个数

表6 各个分类包含的具体城市

3 黄河流域城市发展空间格局分析

为进一步清晰直观明确黄河流域城市发展质量空间格局分布特征，文章用ArcGIS 软件分析得出空间分布差异图（图6）。

图6 黄河流域城市高质量发展空间分异格局

如表6 和图6 所示，第一类城市分散于黄河流域南部各个省份中，大部分为省会城市；第二类城市集中分布于黄河流域北部，主要集中在内蒙古自治区中南部、山西省中部、陕西省北部、甘肃省和宁夏回族自治区；第三类城市集中于黄河流域中下游的河南省和山东省；第四类城市、第五类与第七类城市数量较少，没有呈现出较为明显的空间分布特征；第六类城市主要集中分布在黄河流域西南部，即陕西省南部和四川省东部；第八类城市在黄河流域九个省份中均有分布，而且相较于其他类别城市而言，这一类城市分布范围广、城市数量多。

其中，（1）从综合得分来看，第一类城市远远领先于其他城市，说明这5 个城市在黄河流域9 省份中综合发展水平较高，与因子分析相一致。而且这5 个城市中成都市、郑州市、济南市、西安市为省会城市，青岛为沿海城市。因此，可以看出，在黄河流域城市高质量发展中，省会城市和传统经济发达的城市仍然处于领先水平。这类城市在未来发展中仍然需要保持自己的综合领先水平，对区域城市发展起到引领作用。（2）第二类城市发展水平相对较好，而且大部分城市具有重要的生态区位优势，因此，这类城市需要兼顾城市发展与生态保护。（3）第三类城市位于黄河中下游的平原地区，城市具有较大的产业体量，此类城市发展应发挥特色，做大做强。（4）第六类城市与第二类城市互为补充，其具有良好的生态条件，但是城市整体水平有待进一步发展。（5）第八类城市为黄河流域中最为常见的城市类型，这类城市构成了黄河流域城市发展的本底。

4 小结

本文运用因子分析和聚类分析方法，综合生态、经济、文化、社会等各因素，对黄河流域九省100 个地级以上城市高质量发展水平进行综合评价并研究了其空间分异特征。对黄河流域各个城市按照综合实力、生态价值、产业特色等提出了联动及错位发展建议。