基于系統動力學的新型城鎮化質量研究

金浩

中圖分類號：F299 文獻標識碼：A

內容摘要：自2013年“以人為本”的新型城鎮化發展戰略提出以來，新型城鎮化質量的提升成為推動經濟發展的重要途徑。本文運用系統動力學模型，基于河北省新型城鎮化質量水平低下的發展現狀，對其2005-2014年相關數據進行因子分析，得出影響新型城鎮化質量發展的主要因素，在此基礎上構建系統模型，分析系統內部因果反饋關系并進行仿真檢驗，最后得出城鎮化發展中各方面的協調發展是提升新型城鎮化質量的最優方案。

關鍵詞：新型城鎮化 系統動力學 仿真檢驗

系統動力學模型簡介

系統動力學是運用歷史數據以及系統結構研究整個系統內部的反饋關系與仿真趨勢的動力模型方法。在系統動力學模型中，系統內部變量之間的結構是決定系統反饋關系與行為模式的主要因素。系統分析中反饋即變量A對變量B產生影響，反之變量B通過一系列的因果鏈來影響變量A；模型將整個系統作為一個整體反饋系統進行分析得出正確的結論。系統動力學的建模一般分為以下五大步驟：第一，明確模擬目標，將系統劃分為相互關聯的若干子系統；第二，明確子系統中涉及到的各變量，分析子系統內部因果關系；第三，建立規范的數學模型，繪制系統反饋流程圖；第四，評估模型，設定系統參數初始值，運行該系統以進行參數調試；第五，檢驗模型，對系統進行仿真檢驗，發現其中的問題并不斷修正。

新型城鎮化質量評價指標體系的建立與數據選取

（一）評價指標體系的建立

基于對新型城鎮化質量內涵、特征等的分析，并在遵循核心性、代表性、前瞻性、可操作性原則的基礎上，結合河北省新型城鎮化發展現狀，本文從人口城鎮化質量、經濟發展質量、社會發展質量、空間發展質量、生態持續、城鄉統六個方面構建河北省新型城鎮化質量評價指標體系（見表1）。

（二）數據的選取

河北省作為內環京津、外臨渤海的華北地區重要省份，與全國相比其城鎮化發展一直處于較低水平。為了研究河北省新型城鎮化質量發展情況并為其提供更適宜的發展路徑，本文選取2005-2014年這十年間的河北省城鎮化質量發展相關指標數據進行研究。

本研究所需數據主要來源于《中國城市統計年鑒》2005-2014年的數據，并結合《中國區域經濟統計年鑒》以及河北省統計公報等相關資料做進一步的分析。

系統動力模型的構建與仿真檢驗

（一）因子分析

在SD模型構建之前，首先運用spss19.0對所選用的數據進行因子分析，對數據的適用性進行檢驗。采取KMO 取樣適當度量值及 Bartlett球形檢驗的統計參數估計值進行檢驗，KMO值為0.772，表明所選取指標具有多重共線性；Bartlett球形檢驗近似卡方分布值為3379.133，自由度為406，顯著性小于0.01，因此拒絕原假設，數據可以用于進行因子分析。

在進行適用性檢驗之后對數據進行公因子分析。由因子分析得到的結果可知，前7個公因子的累計方差貢獻率達到了78.82%，這表明這7個公因子可以代表這29個指標進行河北省新型城鎮化質量的動力系統分析。

第一個公因子的方差貢獻率為26.20%。它在人口城鎮化率、人均地區生產總值、人均社會消費品零售總額、在崗職工平均工資、互聯網普及率、萬人擁有固定電話數、人均教育經費支出等11項指標上具有較大載荷，它體現出了新型城鎮化建設中居民的社會生活水平。第二個公因子的方差貢獻率為11.70%。它在市轄區人口密度、規模以上工業總產值以及萬人醫療衛生機構床位數等3項指標上具有較大載荷，它體現出了新型城鎮化建設中社會發展進步水平。第三個公因子的方差貢獻率為10.57%。它在萬元GDP污染排放強度、城鎮登記失業率、城鄉居民人均儲蓄存款余額等指標上具有較大載荷，它體現出了新型城鎮化的經濟發展水平。依次進行類比分析，第四個公因子代表新型城鎮化建設中空間公共設施完善情況。第五個公因子體現了城鎮化進程中城鄉生態建設情況。第六個公因子體現了新型城鎮化推進過程中的就業結構水平。第七個公因子代表新型城鎮化建設中城鄉生活水平協調發展狀態。

（二）確定模型系統邊界

從上文對新型城鎮化質量評價所提取的公因子分析，新型城鎮化質量發展主要受居民社會生活水平、社會發展進步水平、經濟發展水平、空間公共設施建設情況、城鄉生態建設情況、就業結構水平以及城鄉生活水平協調狀態的影響。這是一個復雜的城鎮化—社會經濟系統，必須建立一個適合于該系統的動態分析模型，才能全面準確研究系統中各因素之間的相互作用關系和它們對新型城鎮化質量系統行為的影響。通過總結歸納，將影響新型城鎮化質量發展的主要因素歸結為經濟發展水平與效率、就業結構、空間設施發展水平以及生態環境建設水平四方面進行全面系統分析。

（三）新型城鎮化質量發展系統因果反饋分析

在新型城鎮化質量發展系統中，經濟發展、就業水平、社會發展、空間設施以及生態環境五個子系統之間是相互聯系又相互制約的（見圖1）。因此總模型因果關系圖的構建主要基于以下思路進行：

第一，經濟的增長會刺激就業機會的增多，從而就業率的提高為社會提供更多的勞動力，最終促進經濟進一步增長。

第二，在一定的技術水平下，經濟的增長會引起污染物排放量的增加，最終環境污染所造成的損失作用于經濟子系統中的凈GDP，使其減少。

第三，當經濟增長引起污染物排放量的增加時，進而會對城鎮居住環境的舒適度造成一定程度的影響，并對城鎮人口數量產生影響，最終使得人口城鎮化水平降低。

（四）仿真模型SD流圖的構建

基于以上對總模型系統因果反饋的分析，本文構建了新型城鎮化質量發展系統的系統動力學模型SD流圖。圖2為總模型系統動力學流圖。在整個流圖當中包括GDP、總人口、城鎮人口、園林綠地面積、廢水存量等九個狀態變量，人口自然年增長率等速率變量。政府經濟支持因子、就業促進因子、空間建設投資因子和污染物綜合治理因子為四個外生變量影響因素以及眾多輔助變量和表函數。

（五）新型城鎮化質量發展系統SD模型參數分析

在系統SD流圖模型中所包含的參數方程式高達80個，其中絕大多數方程式根據變量之間的關系很容易得出，且原理相同，由于篇幅限制，本文只對新型城鎮化質量發展系統中幾個代表性變量進行排列，具體模型參數設置以及單位如表2所示。

（六）歷史性檢驗

歷史性檢驗是對所構建模型的準確度的檢驗，將模型的模擬結果與統計的顯示數據進行對比分析。本文以2006年為基準數據，時間段為3年，選取模型中的三個重要變量：總人口、GDP和園林綠地面積為例對模型進行檢驗。模型模擬檢驗數據與統計數據對比結果如表3所示。

從以上檢驗對比結果進行分析，總人口變量的最大誤差為1.49%，結果較好；GDP變量的最大誤差為9.29%<10%，可以接受；園林綠地面積變量的最大誤差為4.55%，結果較好。總體而言，模型的行為與真實系統的狀況基本相符，模型是真實有效的，因此可以使用該新型城鎮化質量發展系統模型用于變化趨勢模擬和政策行為仿真調控。

（七）總模型政策模擬仿真檢驗

本文采用系統動力學軟件Vensim PLE對所構建的新型城鎮化質量發展系統進行仿真運行和政策優化分析。將該總模型的仿真運行時間設定為16年，運行步長設定為1年。在執行此運行功能之前，只需對決定政策的部分參數進行修改即可。根據總仿真模型，模型中共包含四個影響因子，即政府經濟支持因子、就業促進因子、空間建設投資因子以及污染物綜合治理因子。如表4模型調控方案所示，本文設計了4種政策調控方案，其中scheme0為基礎對照方案，所有因子變量取值均為1，其余3種方案為分別對相應變量做調整后進行運行模擬。當因子取值大于1時代表相應影響因素的水平提高或增加量變大，當因子取值小于1時代表相應影響因素的水平降低或增加量變小，最終通過因子大小的變化分析其對城鎮化各子系統所產生的影響。具體方案設計如表4所示。

在以上新型城鎮化質量發展系統進行政策調控的4種方案中，除Scheme0為基本對照方案以外，將其余3種方案劃分為3類：經濟增長型方案，對應scheme1，生態持續型方案，對應scheme2，協調發展型方案，對應scheme3。

應用以上對模型設計的政策模擬方案，現通過對系統中因子變量的調整分別分析Scheme1—Scheme3中GDP、就業率、醫療衛生機構床位數、園林綠地面積以及污染物排放總量五個變量與Scheme0中變量值近16年的對比變化情況，并對仿真運行結果進行對比分析。

1.經濟增長型方案。圖3為方案scheme1各變量運行結果與基礎對照方案scheme0仿真趨勢對比結果情況。由各變量對比情況來看，方案scheme1的GDP與就業率仿真趨勢曲線一直處于scheme0對應曲線上方，說明政府對經濟的投資與支持政策的實施使得GDP高于無政策時的狀態，推動經濟的發展，在擴大生產的同時為社會提供更多的就業崗位。由于減弱了空間建設投資與污染物綜合治理投資的力度，scheme1中的園林綠地面積趨勢與污染物排放總量曲線處于scheme0對應曲線的下方，對于空間生態建設力度的降低使得地區綠地資源量減少，污染增加。由此說明經濟的增長是以犧牲生態環境為代價的。

2.生態持續型方案。圖4為方案scheme2各變量運行結果與基礎對照方案scheme0仿真趨勢對比結果情況。各變量對比情況來看，方案scheme2中園林綠地面積仿真趨勢曲線處于scheme0對應曲線的上方，說明政府在大力推進城市空間建設投資力度的政策下使得園林綠地面積要高于無政策時的水平，污染物排放總量的仿真趨勢曲線處于scheme0對應曲線的下方，說明加大對環境污染治理的力度，提高污染物的治理技術與效率，使得污染物排放總量減少，即生態持續型方案取得了相應的政策效果。同時從圖4中分析得出，scheme2中GDP、就業率的仿真趨勢曲線位于scheme0曲線的下方，說明政府減少對經濟投資的支持政策，使得經濟增長次于基本政策水平，同時在縮小生產的同時降低了就業率水平。

3.協調發展型方案。圖5為方案scheme3各變量運行結果與基礎對照方案scheme0仿真趨勢對比結果情況。各變量對比情況來看，方案scheme3中在促進經濟增長政策的實施下，GDP、就業率的仿真曲線始終高于scheme0的對應曲線，說明經濟政策的實施起到了相應效果。相應的，對城市空間建設投資力度的加大，推動綠色城市建設的政策使得園林綠地面積高于無政策水平。污染治理技術水平的提高降低了污染物排放總量的數量，污染物排放總量的仿真趨勢曲線低于scheme0水平，經濟得以健康持續增長，由此可見協調發展型的政策方案取得了較理想的效果。

結論與建議

綜上，要提升河北省新型城鎮化質量，僅就某一發展方面進行改進是片面的，不可取的，必須協調各方面的發展才能提高新型城鎮化的質量水平。現提出以下建議：立足于河北省省情，打造發達城市發展優勢，為促進各方面協調發展，必須依托沿海區域發展，加快構建環渤海城市帶、環京津、冀中南城市群和構筑群帶結合的新型城鎮空間格局，建設以唐山、秦皇島、滄州、曹妃甸、黃驊為中心，以沿海縣域為基礎、以港口為依托、港口周邊產業為動力、沿海公共交通為骨架的沿渤海城市帶；堅持以科技創新為核心，以第一產業為依托，大力發展第二、三產業，促進產業結構的優化調整，并以工業帶動農業，增加農產品的深加工，打造現代農業產業鏈，大力發展第三產業和服務業，為就業創造更多的機會；創新教育就業制度，提升勞動力技能水平；完善基礎設施建設，保護生態環境，走集約、智能、低碳、環保的新型城鎮化發展道路。