評估及預測城市的可持續性

李夢瑩+楊羽霞+焦旸

摘要：盡管衡量城市的可持續性得到了長期的興趣和廣泛的努力，如何量化評估城市的發展趨勢卻獲得較少的關注。本文首先基于可持續發展的三個主要方面（經濟，公平和環境）定義城市可持續發展指數（CSI），然后參考文獻：選擇一系列綜合指標，并建立半定量評估模型框架。針對案例研究，選擇中國武漢市來測試模型的穩健性。最后，根據1995年至2015年時間序列數據，對目標城市當前的增長計劃加以評估和預測，結果顯示武漢市目前的增長態勢樂觀。經濟的顯著增長以及社會公平和環境保護的持續穩步增長，將在一定程度上進一步提高可持續發展的成功度。

關鍵詞：城市可持續發展指數（CSI）；環境；經濟；公平

一、引言

目前，在大規模城市化發展進程中，世界各地的城市都面臨著快速發展的態勢。城市化確實為經濟增長提供了良好的條件和機會。然而，在某些情況下，容易導致糧食、能源、住房，交通等資源匱乏的問題出現。此外，由于過度依賴市場需求和消費自然資源，許多城市出現了不可持續發展的現象。精明增長的概念最初由美國規劃協會提出，即通過提高土地利用效率來限制城市擴張。目標是實現經濟，社會和環境三者平衡，精明城市迫切需要可持續發展規劃，既要滿足當代人的需求，又不損害后代人滿足其自身需求的能力。一般而言，可持續發展包括三個方面，即：環境、經濟和公平。

盡管有大量文獻關注精明增長的概念，然而缺乏將概念轉化為可視化評估的研究，對精明增長績效衡量的需要日益增大。國外研究者已經構建了各種模型來實現城市精明度的量化。Galster et al.（2001） 運用地理信息系統GIS模型，通過加權指標的數值計算來測定13個城市的蔓延程度。Yang， F.（2009） 采用指標模型，在理論和實踐上從可持續性觀點來評估精明增長政策。Patrizia et al.（2012） 創建了一個修訂的三重螺旋框架。運用ANP（分析網絡過程）模型，將上述四個螺旋線與精明城市的主要組成部分相連接。Ishak et al（2016）通過案例研究分析了精明增長政策的落實情況，得出精明增長利于可持續發展的結論。中國的研究者們也在進行不斷的嘗試。王朝暉（2000）指出精明增長是可持續發展的必然階段，精明增長的最終目標是可持續發展。梁鶴年（2005）提出，精明增張是可持續發展新的演繹。譚靖（2009）等構建精明增長度測算體系，運用灰色多目標動態規劃模型探討了區域土地利用精明增長程度。程茂吉（2012）構建了綜合測評指標體系，分析南京在全國同類城市中精明增長狀況和變化趨勢。關靜（2013）采用回歸定量分析方法來檢驗中國42個大城市是否符合精明增長的要求。

我國對可持續發展的研究過于理論化，多集中于宏觀層面及定性研究，區域探討及應用數學模型的定量分析較少。本文將可持續發展原則定量化，通過模型來評估及預測城市的可持續發展指數，具有指導規劃意義。考慮到超大城市較高的城市化率及經濟地位，本文選擇武漢市作為研究對象，以期發揮典型案例的示范效應。根據武漢的自然條件特點、城市結構特征和經濟發展階段提出進一步優化城市增長的策略方法，對推動我國城市實現可持續發展具有重要的實踐意義。

二、研究方法

（一）綜合指標框架

大量研究表明，指標是衡量可持續發展的最佳方法。綜合指標框架如圖1所示。

（二）測算模型

1指標無量綱處理

指標的無量綱處理也稱為數據的標準化，極值化法對指標的個數和分布狀況要求較低，處理后的數據在同一區間且為正值，便于做進一步的數據處理。

2情景分析

CSI的計算公式如下所示，我們考慮不同的權重分配情況，如表1所示。

3灰色預測模型

灰色預測模型即GM（1，1）模型是一階線性微分方程形式，適用于高度非線性復雜系統中預測趨勢或評估行為。

三、案例研究

（一）研究區域

武漢市位于華中地區，是中國主要產業基地，科教基地，及綜合交通樞紐。被譽為“九省通衢”，也是中國重要的科教中心，到2015年，其城鎮化率達79.3%，總面積8494.41平方公里。2016年10月，“長江經濟發展規劃”將武漢列為超大城市之一。

（二）指標選取與權重分配

本文針對上述指標相應地選取有代表性的量化指數。對于權重分配，針對每個指標，如果它與精明增長其中一項原則有關，我們將分配“1”，否則將分配“0”。然后相加求得總和，并得到最終的權重。

EPI=ω1EP1+ω2EP2+ω3EP3+ω4EP4+ω5EP5+ω6EP6+ω7EP7

其中：EP1為人均GDP；EP2為從業人員數（萬人）；EP3為年末城鎮登記失業率；EP4為基建投資（億元）；EP5為消費品零售總額（萬元）；EP6為城鎮居民人均可支配收入（元）；EP7為固定資產投資總額（萬元）。

SEI=ω1SE1+ω2SE2+ω3SE3+ω4SE4+ω5SE5

其中：SE1為城鄉人均收入差距；SE2為城鎮居民人均住房面積（平方米）；SE3為高等學校平均每萬人在校學生數；SE4為登記的刑事案件數；SE5為每千人口衛生床位數。

ECI=ω1EC1+ω2EC2+ω3EC3+ω4EC4+ω5EC5+ω6EC6+ω7EC7+ω8EC8

其中：EC1為廢氣排放總量（億標立方米）；EC2為廢水排放總量（萬噸）；EC3為工業固體廢棄物產生量（萬噸）；EC4為建成區綠化覆蓋率（%）；EC5為人均擁有道路面積（平方米）&每萬人平均公共車輛；EC6為平均每萬元工業總產值能源消耗量（噸標煤）；EC7為人均耕地面積（千公頃）；EC8為實際清掃面積（萬平方米）。

（三）結果與討論

1指標評估endprint

數據來源于武漢市統計年鑒（1995-2015）（見圖2）

從EPI各指標過去20年的變化趨勢看，可以得出結論：EPI值從2003年開始呈上升趨勢，對于每個指標，商業活動、收入、零售、基礎設施，勞動力和人均GDP逐年遞增。然而就業機會在1995年至2000年保持平穩，然后下降，直到2009年都保持較低的值，再次從2010到2015年逐年增加。SEI在過去20年呈現出幅度較小的波動趨勢。顯然從1999到2001年間，SEI值較小，這是醫療衛生、教育和住房需求不足所致。醫療衛生和教育指標值逐年增加，而收入分配和公共安全逐年下降。城鄉收入差距增加，犯罪率上升等問題應得到足夠關注。ECI值從1995年到2007年呈上升趨勢，然后下降直到2012年，并再次持續上升。固廢、空氣質量，土地利用均逐年下降，表明工業固體廢物和廢氣排放量增加。而衛生、能源消耗、交通質量和綠地指標值逐年上升，這表明環保意識和技術水平得到提高。

2情景分析

表2將CSI值分成了四類。

其中：A表示很好；B表示好；C表示一般；D表示差。

從1995年到2015年，武漢市可以取得15個C和6個B，可以得出結論：武漢市目前的可持續發展計劃取得了較好的結果。其中經濟指標在2006到2015年間呈現出顯著增長的趨勢，而環境和公平指標呈現相對穩定的變化趨勢。此現象表明經濟指標的增長率對可持續發展指數的增長影響較大，因此我們考慮不同的權重分配情景。顯然，當我們對EPI分配0.6的權重時，CSI值一直保持最低值，直到2011年后，又持續上升到最大值。此時，曲線上升的速率最大。然而當EPI被分配0.1的權重時，結果完全相反。當EPI被分配較低權重0.2時，在2010年前CSI值一直保持最大值，增長的速率是最低的。因此，為了保持平穩的增長水平，經濟指標應該得到相對較低的權重，三個方面應該互相維持相對平衡的態勢。

3指標預測

三個指標值預計將從2016年上升至2050年。雖然SEI和ECI的增長趨勢緩慢而平穩，但EPI呈現顯著的增長態勢。然后經濟指標不可能無限制地持續增長，為了使得可持續發展指數保持穩定且緩慢的增長態勢，以期取得良好的可持續發展效果，環境、經濟、公平三者之間應該保持相對平衡的增長趨勢。

四、結論與展望

（一）結論

本文根據可持續發展的3E理論和精明增長的十項原則，定義了城市可持續發展指數。然后構建半定量的模型框架評估其增長趨勢，并選擇武漢市來測試模型的穩健性。結果表明武漢目前的增長態勢良好，經濟的顯著增長以及公平和環境的穩步增長將在一定程度上進一步提高可持續發展的成功度。

（二）展望

在未來的研究中，我們將涵蓋更多不同的因素；按區域收集統計數據，基于GIS地理信息系統分析不同地區的現狀，為城市的發展規劃提供建議。endprint