基于PP-DEA模型的河南省城鎮化水平測度及空間差異分析

徐俐俐

（新疆財經大學經濟學院，新疆 烏魯木齊 830012）

基于PP-DEA模型的河南省城鎮化水平測度及空間差異分析

徐俐俐

（新疆財經大學經濟學院，新疆 烏魯木齊 830012）

文章以2014年河南18個城市的數據為基礎，建立投影尋蹤模型和數據包絡分析模型，分別從靜態和動態兩個角度對河南省各市城鎮化水平進行測度，將動靜結合的結果構建于空間差異分析圖上，并分析人口城鎮化與綜合城鎮化的關系，探討城鎮化及其配套的發展水平是否相適宜。研究結果顯示：生態環境是制約城鎮化水平全面提高的短板，并且整個省域城鎮化水平發展的效率都比較低。資源稟賦、地緣區位、歷史沉淀差異的存在使得河南省城鎮化發展水平呈現出西北部高、東南部低、中間區域城鎮化水平較高的空間格局，城鎮化水平超前型城市和城鎮化水平滯后型城市均出現與城鎮化水平較高的城市和城鎮化水平較低的城市相互交錯的空間格局。

河南；城鎮化；投影尋蹤模型；空間差異

一、引言

城鎮化是保持經濟持續健康發展的強大引擎，是縮小城鄉差異、消除二元結構的必然要求，是解決三農問題、實現現代化的重要途徑，是加快產業結構優化升級、推動區域協調發展的重要抓手［1］。河南是全國人口大省，其城鎮化水平的發展對于全國城鎮化水平的提升具有重要意義。2001年以來，連續十年河南省政府工作報告中都提出加速城鎮化進程的戰略性目標，截至2014年底，河南城鎮化水平以4.6%的速度實現大規模高速增長，同比于全國增速高1.68個百分點。但高速發展背后的城市交通日益堵塞、生態環境不斷惡化、失業率居高不下等一系列“城市病”使得城鎮化發展水平遭到一定質疑。因此，有必要客觀清醒地認識當前城鎮化水平，因地制宜地制定相應發展政策，積極穩妥地推動河南省城鎮化健康發展。

伴隨城鎮化發展第四波的快速推進，對城鎮化水平研究的“熱潮”經久不息。關于城鎮化水平測度與分析的研究主要集中在以下幾個方面：（1）單一指標評價。克拉克［2］提出用第二、三產業就業人口的比重測度城鎮化水平。其他還有土地比重法、人口比重法。由于不同時期統計口徑存在差異，辜勝阻［3］提出比例關系調整系數法，即以非農人口比重或實際城鎮人口為基礎，引進比例函數估算相對真實的城鎮化水平。由于土地指標數據獲得的難度較大、比例函數的引進缺乏科學充分的依據，官方比較常用的是人口比重法，即城鎮人口占總人口的比重。但城鎮化的進程伴隨著經濟社會結構、生產生活方式的根本性轉變，涉及交通等基礎設施建設、城鄉結構的轉型融合、生態環境的承載支撐等［4］［5］，單一指標評價難免存在片面性的缺陷。（2）復合指標評價。一般引進權重的概念，對多指標進行加權計算，再根據計算得分進行綜合評價。權重的確定可分為主觀、客觀兩種方法，主觀方法一般為層次分析法、德爾菲法。劉亞臣、常春光［6］采用層次分析法確定各指標權重進而對遼寧等不同地區的城鎮化水平進行綜合評價。客觀評價法主要有熵值法、因子分析法、主成分分析法、BP神經網絡法等。歐向軍、甄峰等［7］從人口、經濟、生活方式、地域景觀四個維度采用熵值法綜合測度江蘇省城鎮化水平。李標［8］以中國省域集約型城鎮化發展為研究對象，從經濟、人口、空間、社會、資源和環境六個維度采用因子分析法和聚類分析法進行綜合實證分析；趙培杰［9］利用主成分分析法從靜態角度對2010年河南省城鎮化水平進行綜合評價，再從動態角度建立時間序列數據對該省城鎮化水平區域差異演變進行相關性分析。另外還有將主客觀結合、補充，綜合測度城鎮化水平，例如張玉周［10］將改進的主成分分析與德爾菲法相結合，從人本發展、產業結構、基礎建設三個維度綜合測度評價2007年河南省城鎮化水平。

河南流動人口較多，以人口城鎮化率表征河南城鎮化水平存在一定程度的誤差。許多學者對河南城鎮化水平的評價采用多種計量方法進行測度，但所采取的計量方法大多不能避免指標數過多造成“維數禍根”的影響，因此本文采用克服上述缺陷的基于遺傳算法的投影尋蹤模型從靜態角度測度河南城鎮化發展水平狀況。根據張曉瑞［11］對安徽省城鎮化發展水平的測度分析，動態效率評價對城鎮化水平的綜合評價影響是顯著的，并且目前對于河南省城鎮化水平的研究尚缺乏動靜結合的評價，故本文引入數據包絡分析模型（DEA）從動態角度測度河南省城鎮化發展效率狀況，再將動靜結合的評價結果作為衡量河南各市城鎮化水平高低的依據。在此基礎上分析其空間差異特征，并與單一指標人口城鎮化水平相比較，探討城鎮化與其配套的發展水平是否協調均衡，最后將其特征表現在空間分布格局圖上。

二、河南省城鎮化水平綜合測度

（一）數據來源

本文以河南省18個城市為研究對象。相關原始數據來源于《河南統計年鑒（2015）》以及各市統計公報，部分數據通過整理計算所得。

（二）靜態—投影尋蹤模型

1.方法簡介

傳統的數據分析方法已經難以處理當維數較大時面臨的計算量增大以及高維空間中分布稀疏的“維數禍根”問題，投影尋蹤（Projection Pursuit，PP）方法通過將高維數據投影到低維空間上，再對投影后的一維數據進行分析為解決上述問題開辟了新路徑。PP的基本思想是在對原始數據無量綱化的基礎上，借助計算機技術，通過某種組合，把高維數據投影到低維子空間上，最大限度地降低維數禍根的影響，通過某個投影指標的極小化處理，尋找出能反映原高維數據結構或特征的投影［12］，進而在低維空間上對數據結構進行分析。

本文采用遺傳算法（Genetic Algorithm，GA）對以最佳投影方向為優化變量的復雜非線性優化問題進行優化求解。遺傳算法的原理是模擬生物進化的步驟，通過維持一組可行解，重新組合，改進其在多維空間內的移動軌跡或趨向［13］，最終走向最優解。利用最佳投影方向的求解值計算出線性投影后，進行排序即可得出靜態的客觀評價結果。

表1　　河南省區域城鎮化發展水平靜態評價指標體系

2.指標選取與評價

結合城鎮化內涵及河南城鎮化發展特點，遵循全面性、實用性、可比性和盡量少的原則，本文采用復合指標法從人口發展、經濟動力、社會和諧、環境友好和城鄉統籌五個方面綜合評價河南省18個城市靜態的城鎮化水平。

結合上述基于遺傳算法的投影尋蹤模型原理，利用統計軟件Matlab R2012b對所構建的指標體系進行運算分析。結果表明：該指標體系投影指標函數取得最大化的值為2.2029，在目標約束條件下，21個指標所對應的最佳投影方向值如表1所示。值的大小表明對城鎮化水平測度的貢獻能力，值越大，對城鎮化水平的解釋能力越強。由表1可知，在人口發展、經濟動力、社會和諧、環境友好、城鄉統籌五個方面，社會和諧的值最大，表明社會和諧程度較高，對河南省各市城鎮化發展差異的解釋作用最強，其次是人口發展、經濟動力、城鄉統籌，貢獻作用最小的是環境友好，即生態環境是制約河南城鎮化水平提高的短板。在人口發展的三個指標中，值最大的是城鎮化率指標，為0.2863，其次是第三產業就業比重、城市人口密度，這說明了河南省各城市城鎮化水平的提高是建立在更多的人從事第三產業、人口城鎮化率不斷提升的基礎上的。其他指標同理。河南省18個城市城鎮化發展水平靜態評價的綜合得分見表3。從靜態評價得分來看，鄭州市的城鎮化水平最高，周口市的城鎮化水平最低，首末位差達到2.708，各城市城鎮化水平空間差異明顯。

（三）動態—效率評價模型

1.效率評價模型方法簡介

本文采用數據包絡分析方法（Data Envelopment Analysis，DEA）對河南省城鎮化所倡導的多投入多產出的效率理念進行有效的評價。DEA方法的運算原理是采用線性規劃方法，將被評價單元（地區、部門或年份）作為決策單元，利用觀察到的有效樣本數據，對其進行生產有效性評價，評價結果反映決策單元之間的相對效率［14］。本文中18個城市均為一個決策單元，DEA效率包括綜合效率、技術效率和規模效率，其中綜合效率為技術效率與規模效率的乘積，當且僅當三個效率都為1時視為綜合有效，否則為無效［15］。

2.動態評價模型指標體系的構建

以河南省18個市為城鎮化效率評價的決策單元，結合城鎮化效率內涵及其他學者研究意見［16］，選取土地、資本、勞動力為城鎮化建設的投入指標，以人口城鎮化、土地城鎮化、經濟城鎮化、城鄉一體化的實現程度為產出指標，具體見表2。其中，體現土地城鎮化的土地城鎮化率指標用農業或農村用地面積轉變為非農用地的面積來衡量，具體表現為建成區面積占行政區域土地面積的比重。

表2　河南省城鎮化效率評價指標體系

3.效率計算結果分析

本文采用DEAP2.1對表2中河南省2014年18個城市投入產出指標數據進行計算，評價結果見表3。由表3可知，河南18個地級市中僅有許昌、濮陽、三門峽、濟源四個城市屬于DEA有效，即綜合效率、技術效率和規模效率三者的評價值都為1，達到效率前沿面。說明這四個城市在城鎮化發展過程中實現了資源的優化配置，投入產出規模達到最優狀態，冗余率較低，生產技術達到最優化。其余的14個城市屬于非DEA有效，其中DEA無效的城市可分為兩類：一類是純技術效率有效（值為1），規模效率無效（值小于1），即鄭州、開封、洛陽、平頂山、鶴壁、漯河、商丘、駐馬店。說明這八個城市DEA無效的原因在于規模效率無效，即投資規模過高或過低，與投入、產出不匹配，這就需要加大投入或減少投入，提高投入產出效率，提升規模效率水平。另一類是純技術效率無效（值小于1）、規模效率無效（值小于1），即安陽、新鄉、焦作、南陽、信陽、周口，這六個城市在資源配置和規模集聚上均未達到合理有效，一方面需要改進生產工藝，加強與其他地區的交流與合作，引進先進的生產技術、管理制度、管理模式，建立新型資源管理體系，另一方面需要優化產業結構，充分發揮市場配置資源的方式，減少指令性政策安排，適當擴大或減小投資規模，避免資源浪費。

總體平均值顯示，河南省18個地級市城鎮化發展的綜合效率平均值為0.695，技術效率平均值為0.937，規模效率平均值為0.739。由此說明，城鎮化發展的綜合效率較低，技術效率值與規模效率值相差較大，相對來說，規模效率成為綜合效率提高的“短板”。所以對于這18個地級市來說，要提高城鎮化發展的綜合效率，務必在堅持城鎮化發展過程中投資規模適中的原則下，優化投資結構，集約有效利用城建用地，合理配置要素投入，同時積極發揮生產技術作用，提高資源能源利用效率，進而實現城鎮化綜合水平的提升。

表3　　河南省區域城鎮化發展水平綜合評價結果

圖1河南省城鎮化發展的空間差異分析圖

三、綜合水平分析

為了綜合全面的分析比較各個城市城鎮化發展水平，將靜態評價得分與動態評價綜合效率等權相加，得到城鎮化發展評價的綜合得分，結果見表3。進一步運用ArcGis10.1作出河南省18個地級市城鎮化發展的空間差異分析圖，對其綜合得分進行空間聚類分析，結果如圖1所示。由圖1可知，根據城鎮化水平綜合得分高低將18個地級市分為城鎮化水平高、較高、中等、較低、低五類城市。城鎮化水平高的城市有兩個——鄭州和濟源，位于豫西北部。城鎮化水平較高的城市有四個——鶴壁、許昌、三門峽和焦作，在地理空間上分布較散，但大體位于豫西北部。城鎮化水平中等的城市較多，分別為濮陽、新鄉、開封、洛陽、平頂山、漯河六個城市，從地理區位上來看，一部分集聚于豫北部，一部分集聚于豫中部偏西。城鎮化水平較低的城市有五個，分別為安陽、商丘、周口、駐馬店和信陽，從地理格局上來看，除了安陽位于豫北部，其余四個城市出現集聚現象，均位于豫東偏南部。城鎮化水平低的城市只有一個——南陽，位于豫南偏西部。整體來看，河南省城鎮化發展水平呈現出西北部高、東南部低、中間區域城鎮化水平較高的空間格局。

結合表3、圖1發現，鄭州的城鎮化水平最高，但城鎮化發展效率最低，也就是說較高的城鎮化水平是以大規模無效的投資為代價的，這就需要鄭州在以后的發展中適當縮小投資規模，科學規劃，實現最優的投入—產出比例。濟源的城鎮化發展方式是最為理想的，其次是許昌、三門峽。城鎮化發展最不理想的城市是安陽、商丘、駐馬店、信陽，不但城鎮化發展水平最低，而且城鎮化發展效率最差。

觀察表3中城鎮化水平靜態評價得分排名與綜合城鎮化水平得分排名，引入效率評價后，有12個城市的城鎮化水平排名次序發生變化，但是變化幅度比較小，也就是說效率評價對城鎮化水平的影響是顯著有效的，本文中動靜結合的城鎮化水平評價模型是合理的。

對城鎮化水平綜合評價是為了探究城鎮化與其配套的發展水平是否相適宜，本文借鑒陳忠暖、高權［17］［18］等對城鎮化綜合發展水平與人口城鎮化關系的研究，探討河南省城鎮化的發展是否適宜社會的發展。首先將18個城市的城鎮化水平評價的綜合得分與人口城鎮化率分別用抽樣標準差法進行標準化處理，得到新數據列ZB（綜合城鎮化水平）、UB（人口城鎮化水平）。首先定性分析，根據ZB與UB的關系，將河南省不同類型的城市區分開。以ZB為X軸，UB為Y軸，將18個城市的綜合城鎮化水平與人口城鎮化水平形成的點集（ZB，UB）以散點的樣式表現在象限圖上（見圖2）。以斜率為1的線為界將不同類型的城市區分開。線以上的城市為“城鎮化超前型”，線以下的城市為“城鎮化滯后性”，在線上或者線附近的城市為“基本協調型”，距離線的位置越遠，偏離程度越大。然后量化分析，以7個標準將綜合城鎮化與人口城鎮化關系細分為7種，判別標準及結果見表4。最后，根據這7種關系，對河南省18個地級市進行空間聚類分析，作出城鎮化發展的綜合水平與人口城鎮化水平關系的空間差異分析圖（見圖3）。

圖2人口城鎮化與綜合城鎮化水平的散點分布圖

圖3人口城鎮化與綜合城鎮化關系的空間分布格局

結合表4、圖2、圖3可知城鎮化水平嚴重超前型城市有1個，即洛陽，人口城鎮化水平和綜合城鎮化水平發展屬于中等，但人口城鎮化水平遠高于綜合城鎮化水平。屬于城鎮化中度超前型城市有4個，分別是安陽、鄭州、平頂山和南陽，其中鄭州的人口城鎮化水平與綜合城鎮化水平都比較高，但相對來說，前者大于后者，即城鎮化發展配套設施不能滿足城鎮化快速發展的需求。城鎮化輕微超前型城市有三個，分別為焦作、新鄉和漯河。城鎮化水平基本協調型城市有兩個，分別是開封和鶴壁，城鎮化發展與其配套水平基本相適宜。城鎮化水平輕微滯后型的城市有三個，分別是商丘、周口和駐馬店。城鎮化中度滯后型的城市有三個，分別是三門峽、濟源和許昌。城鎮化嚴重滯后型的城市有一個，即濮陽市，城鎮化發展的綜合配套設施沒有得到合理利用。整體來看，部分城市類別在空間上都表現出集聚現象，即城鎮化中度超前型城市大多聚集在豫中偏東一條線上；城鎮化輕微滯后型的城市位于豫東偏南一條線上。并且城鎮化水平超前型城市和城鎮化水平滯后型城市均出現與城鎮化水平較高的城市和城鎮化水平較低的城市相互交錯的空間格局，即城鎮化水平較高的城市也是會出現城鎮化滯后的現象，城鎮化水平低的城市也會出現城鎮化超前的現象，城鎮化發展超前或滯后與城鎮化水平并沒有直接關系。

表4河南省人口城鎮化與綜合城鎮化水平關系判別結果

四、結論與討論

（一）結論

本文立足于河南新型城鎮化提質增效轉型發展的背景，采用克服傳統多元統計“高維禍根”的投影尋蹤模型和數據包絡分析模型，分別從靜態和動態兩個角度測度河南城鎮化發展水平，并將動靜結合的測度結果勾勒在空間差異分析圖上。通過將城鎮化及其配套的發展水平進行對比，拓展分析人口城鎮化與綜合城鎮化的關系。研究結果顯示：

1.從城鎮化靜態評價的各個指標得分而言，生態環境是制約城鎮化水平全面提高的短板；從城鎮化發展效率的動態評價而言，河南省整個省域城鎮化水平發展的效率都比較低，18個城市里只有4個城市達到城鎮化發展效率有效，尤其是鄭州，城鎮化發展水平最高，但城鎮化發展效率評價得分最低。

2.資源稟賦、地緣區位、歷史沉淀差異的存在使得河南省城鎮化發展水平呈現出西北部高、東南部低、中間區域較高的空間格局。河南省部分城市類別在空間上都表現出集聚現象，即城鎮化中度超前型城市大多聚集在豫中偏東一條線上；城鎮化輕微滯后型的城市位于豫東偏南一條線上。并且城鎮化水平超前型城市和城鎮化水平滯后型城市均出現與城鎮化水平較高的城市和城鎮化水平較低的城市相互交錯的空間格局。

（二）建議

1.以全面提高城鎮化發展水平為導向，改變以資源環境為代價的粗放式城鎮化發展現狀，堅持以人為本、產業優先、生態并重的原則，強化生態環境保護，推動形成綠色低碳的生產生活方式和城市建設運營模式［19］，促進實現經濟轉型升級、城鄉統籌發展和社會和諧進步。

2.注重投資規模在空間上的微觀調整，系統優化整個省域的城鎮化效率，以市場為導向，政策管理為保障，通過產業結構轉型升級和科技創新全面提升城鎮化資源利用、轉化為各項產出的效率。

3.優化城鎮布局與形態，以整個地區城鎮化水平的綜合提高為目的，積極培育城市群，突出重點，以點帶面同時均衡發展地實現資源能源在整個省域的合理分配，輻射帶動落后地區城鎮化發展。

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（責任編輯：車碧云）

徐俐俐（1990-），女，河南商丘人，碩士研究生，研究方向：區域經濟。