基于主成分分析的西寧市城市化水平研究

李雅玲，李玲琴，王瑞強，劉愛佳

(青海師范大學 地理科學學院，青海 西寧810000)

1 引言

城市化水平是衡量某個國家或地區社會經濟發展水平的重要指標之一。隨著城市化進程的推進，城市基礎設施建設、城市環境、社會結構和產業結構都發生飛速變化，因此對城市化水平的測度不能局限在城鎮人口占總人口比重這一單一指標上，應從經濟、社會、空間等多方面、多維度進行測度，才能在城市化的質與量上得到綜合體現[1]。1960年，日本城市學家稻永幸男等最早提出了城市化測量法，包括城市規模、城市區位、城市經濟活動、城市就業、城市人口增長等方面指標[2]；英國地理學家克勞克從人口、職業、居住及距離城市中心遠近等16個指標進行分析，建立城市化的指標系統[3，4]。國內較多的學者通過熵值法、主成分分析法、聚類分析法等方法對城市化水平指標體系進行研究，陳明星等從城市化內涵的人口、土地、社會、經濟4個方面，采用熵值法對中國城市化水平進行綜合測度[5]；華中等分別采用了“復合指標法”、“各態歷經假說法”和“指標比較法”，對深圳市特區外地區的城市化發展水平進行了測度[6]；李振福認為考慮人口的城市化過于片面，應該采用綜合測度模型[7]；王慧從經濟、人口、空間和生活方式4個方面來衡量城市化發展水平[8]；城市化具有多維涵義，它主要包括人口遷移、經濟發展、空間擴張和生活水平提高互相聯系、互相促進的4個方面。其中，經濟發展是基礎，人口遷移和地域擴張是表現，生活水平提高是最終結果或目標。因此，現代城市化的內涵應包括：經濟城市化、社會城市化、人口城市化、地域城市化[9]。

本文采用多指標綜合研究法進行西寧市城市化水平測定，按照指標全面性、主導性、層次性、可操作性以及數據獲取的可行性等原則[10]，利用西寧市2008～2017年統計年鑒數據建立西寧市城市化綜合指標體系衡量西寧市城市化綜合發展水平，為西寧市今后的發展提供參考和依據。

2 數據來源與研究方法

2.1 數據來源

數據來源于《2008～2017年西寧市統計年鑒》及西寧市國民經濟和社會發展統計公報。

2.2 研究方法

選取《西寧市統計年鑒》(2008～2017年)及西寧市國民經濟和社會發展統計公報數據，通過建立多指標綜合研究體系運用主成分分析法對西寧市城市化進行綜合研究。

3 研究區概況

西寧市位于青海省東北部，地處北緯36°12′27″～37°30′09″，東經100°47′56″～101°56′49″，地勢西北高、東南低，地處湟水谷地，是進入藏區的必經之路，西寧市平均海拔為2261 m。其管轄區域包括西寧市區、湟源、湟中縣和大通縣，總面積7665 km2，是青海省政治、經濟、文化、科技、交通中心和主要工業基地[12]。西寧市境內主要的景點有：塔爾寺、老爺山、娘娘山、馬步芳公館和莫家街等。西寧市有眾多公園：人民公園、麒麟灣公園、虎臺公園、文化公園等，還有目前正在修建的湟水濕地公園。截至2016年底，西寧市總人口達到233.37萬人，全年地區生產總值1248.16億元，人均地區生產總值5.38萬元，非農業人口比重70.02%，第二三產業從業人員比重82.58%(圖1)。

4 西寧市綜合城市化水平測定

4.1 指標體系建立

由于城市化過程是多因素共同作用的，因此對某一地區的綜合城市化研究需從多方面進行。本文在根據其他學者的相關研究成果[13～15]，并考慮數據可獲得性的基礎上，選取了2007～2016年西寧市人口、經濟、社會和地域4個方面的指標來建立西寧市城市化水平研究指標體系(表1)。

圖1 研究區域

表1 西寧市城市化綜合指標體系

4.2 研究方法

主成分分析是一種把相關的多個變量組合成相互無關的幾個綜合指標的統計方法[11]。主成分分析方法：每個樣本需要m1，m2…mp等k個研究指標來描述，則可得階矩陣：

其基本計算步驟如下。

(1)對數據進行規格化處理得到(x′ij)n×k。

(2)計算矩陣(x′ij)n×k的相關系數矩陣R。

(3)求R的特征值?1，?2，…?k以及對應的特征向量μ1，μ2，…μk，有，其中μij表示向量μj的第j個分量。

(4)計算主成分貢獻率及累計貢獻率。主成分wp的貢獻率為：

累計貢獻率為：

股票質押爆倉近來屢次進入公眾視野。許多上市公司大股東把自己持有的股票拿去質押貸款，而且質押比例過高，以致股票大幅下跌時,拿不出資源補充質押品，從而導致質押品被貸款方強行拍賣，這被稱為股票質押貸款爆倉。

一般取累計貢獻率達85%～95%的特征值?1，?2，…?t所對應的第一、第二，…第t(t≤k)個主成分

計算主成分載荷：

主成分得分

以主成分貢獻率作為權重對各主成分因子進行線性加權得到綜合研究得分：

根據得分高低，可以得出城市化水平狀況。綜合研究分值越高，城市化水平越高；反之，城市化水平越低。

5 結果

由表3可知，第一主成分的累計貢獻率為71.558%，在第一主成分上載荷值較高的有人口密度(X1)、非農業人口占全市總人口比重(X2)、二三產業從業人員占全市從業人口比重(X3)、人均GDP(X4)、城鎮居民人均可支配收入(X7)、社會消費品零售總額(X9)、建成區面積(X12)、萬人擁有衛生床位數(X14)、扔進住宅建筑面積(X16)、建成區綠地率(X17)共10個指標，第一主成分上所占指標數量較多，說明數據重復率較大，符合主成分分析的使用標準，且這些指標反映了城市發展質量信息。第二主成分累計貢獻率為14.063%，在第二主成分上載荷值較高的指標有第三產業增加值占GDP比重(X6)、普通高校每一專任教師負擔學生數(X10)、人均生活用水量(X13)、人均擁有道路面積(X18)共四個指標。在第三主成分的累計貢獻率為7.073%，第三主成分上的指標有第二產業占GDP比重(X5)、城鎮居民恩格爾系數(X8)、萬人擁有公交車數量(X11)、城鎮居民失業率(X15)。三個主成分反映了城市公共基礎設施建設水平信息，因此選取F1、F2、F3 3個新指標變量代替原來的18個指標變量來反映全部指標信息。

對西寧市城市化水平各指標數據處理，通過主成分分析后得到3個新的指標變量(F1、F2、F3)，對這3個新變量進行加權計算得到西寧市城市化綜合水平得分：

表2 特征值及主成分貢獻率和累計貢獻

表3 主成分載荷值

式中，Z代表城市化水平綜合得分，ω代表權重，Fi代表第i個主成分的得分(i＝1，2，…m)。根據該公式得出2007～2016年西寧市城市化水平綜合得分(表4)。

表4 2007～2016年西寧市城市化水平綜合得分

圖2 2007～2016年西寧市城市化綜合水平曲線

根據表4城市化水平綜合得分可知：西寧市2007－2016年城市化綜合水平逐年提高。對比圖2城市發展質量得分和城市化水平綜合得分，二者走向基本一致。表明城市化不僅是城市規模的擴張和城市人口數量的增加，更重要的是城市發展質量的提升。城市發展質量的提升是城市化水平的重要體現，人口數量、人口結構、經濟實力、產業結構、生活水平、公共基礎設施建設水平、生態環境等方面綜合的反應了城市化發展質量的水平。表3中影響城市發展質量的主要因素有人口密度(X1)、人均GDP(X4)、城鎮居民人均可支配收入(X7)、社會消費品零售總額(X9)、萬人擁有衛生床位數(X14)、人均住宅建筑面積(X16)、建成區綠地率(X17)。綜上所述，西寧市近10年城市化綜合水平影響因素可以歸納為人口密度、人均GDP、城鎮居民人均可支配收入、社會消費品零售總額、萬人擁有衛生床位數、人均住宅建筑面積、建成區綠地率。

人是社會的主體也是城市的主體，只有良好的居住環境和便利的生活條件才能吸引更多人來到城市生活，才能提高城市化水平。近年來隨著西寧市房地產市場興起，海湖新區、多巴新區、經濟技術開發區的建設，建筑業、餐飲業、交通運輸業、旅游業等相關產業集聚了大量勞動力，為更多人提供就業崗位、增加收入、改善生活水平、提升居民幸福指數。隨著西寧市海湖濕地公園、北川河濕地公園、湟水濕地公園、魯青公園、寧湖濕地公園等生態工程的進行，西寧市生態環境得到大力改善。人居環境質量的提升和就業機會的增多為居民創造了更好的居住條件，也為西寧市城市化發展增添了新動力。

6 結論

通過對西寧市2007－2016年城市化水平數據進行處理、分析可以得出以下結論。

(1)2007－2016年西寧市城市化綜合發展水平逐年提高，城市化水平綜合得分從2007年的－1.1919提升至2016年0.9026，年均增長率為9.15%，這10年間城市化水平迅速提升。

(2)人口密度、人均GDP、城鎮居民人均可支配收入、社會消費品零售總額、萬人擁有衛生床位數、人均住宅建筑面積、建成區綠地率是影響西寧市城市化綜合發展水平的主要因素。

(3)城市發展量與城市化綜合水平都呈現穩定增長趨勢，但是城市生活水平和城市公共基礎設施建設水平呈現波動增長。可見西寧市城市化水平中各因子發展不均衡，這是阻礙城市化發展的不利影響，在今后城市化建設中要平衡各因素對城市化的影響。