基于PCA的山東沿海城市宜居性評(píng)價(jià)

文/姜妍 張立新 陶冶

1996年聯(lián)合國第二次人居大會(huì)提出了城市應(yīng)當(dāng)是適宜居住的人類居住地的概念。該概念被提出后，被世界各國所認(rèn)可，部分國家開始將宜居城市當(dāng)做國家建設(shè)的新理念、新目標(biāo)。本文基于2007年“宜居城市科學(xué)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)”，采用主成分分析法，建立社會(huì)文明度、經(jīng)濟(jì)富裕度、環(huán)境優(yōu)美度、資源承載度、生活便宜度和公共安全度6項(xiàng)一級(jí)指標(biāo)和17個(gè)二級(jí)指標(biāo)體系對(duì)這七個(gè)山東沿海城市進(jìn)行宜居性評(píng)價(jià)，分析影響宜居的最重要因素，為宜居城市建立提供依據(jù)。

1.宜居

早在中國先秦和西方古希臘時(shí)代就已經(jīng)出現(xiàn)宜居思想。它圍繞著構(gòu)建和諧的人與大自然、人與人和人與社區(qū)生活的主題。吳良鏞是國內(nèi)最早研究人居環(huán)境理論并進(jìn)行實(shí)證研究的學(xué)者。宜居城市內(nèi)涵的概念多且相似，例如有山水、生態(tài)、園林和綠色城市等。

1.1宜居內(nèi)涵

目前對(duì)宜居城市還未給出明確定義，任致遠(yuǎn)[1]著重從居住條件的角度出發(fā)，給出宜居城市的定義，“宜居城市”需要滿足人們有其居，而且居得起、居得好和居得久的基本要求，總結(jié)起來就是：“易居、逸居、康居、安居”。張文忠[2]則認(rèn)為宜居城市是一個(gè)適合居住和適合生活的城市，是宜人的自然、生態(tài)環(huán)境與社會(huì)、人文環(huán)境相統(tǒng)一的整體，是城市未來的發(fā)展目標(biāo)。不同時(shí)期不同學(xué)者對(duì)宜居城市的理解和認(rèn)識(shí)有所差異，因此其內(nèi)涵與實(shí)質(zhì)至今未達(dá)成統(tǒng)一。綜合國內(nèi)研究表明，“宜居城市”要滿足以下要求：就業(yè)機(jī)會(huì)要充分；居住環(huán)境要舒適；在發(fā)展過程中，我們必須以人為本，走可持續(xù)發(fā)展之路。

1.2宜居城市評(píng)價(jià)的目的

從城市整體的角度來分析，城市的宜居程度事關(guān)城市的整體發(fā)展理念、經(jīng)濟(jì)發(fā)展能力和社會(huì)發(fā)展水平、城市的生態(tài)建設(shè)現(xiàn)狀等，因此，一個(gè)城市的宜居水平影響到該城市的健康發(fā)展和綜合競(jìng)爭(zhēng)力；從城市內(nèi)部角度來分析，城市內(nèi)部整體的布局及建設(shè)能力、文化的傳承、街區(qū)的特色、環(huán)境保護(hù)、綠化和綠地建設(shè)等與宜居城市緊密相關(guān)；從人民的角度來分析，城市的宜居程度直接體現(xiàn)在居民的日常生活、心理、觀念和行為等方面。簡而言之，城市的宜居性關(guān)乎著人們的生活質(zhì)量。

因此，不論從哪個(gè)角度出發(fā)，建設(shè)宜居城市，打造宜人的居住環(huán)境，對(duì)城市的發(fā)展和居民日常生活都具有實(shí)際的意義。

表1 “ 宜居城市”指標(biāo)體系

2.主成分分析法

2.1宜居指標(biāo)構(gòu)建

宜居城市評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取是依據(jù)2007年中國原建設(shè)部發(fā)布的《宜居城市科學(xué)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》指出城市宜居性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合已有宜居城市指標(biāo)體系的研究，選取社會(huì)文明度、經(jīng)濟(jì)富裕度、環(huán)境優(yōu)美度、資源承載度、生活便宜度、公共安全度6個(gè)一級(jí)指標(biāo)體系，17個(gè)二級(jí)指標(biāo)體系如表1所示。

2.2數(shù)據(jù)來源

表中各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)來源于2017年《山東省統(tǒng)計(jì)年鑒》和2017年威海市、青島市、煙臺(tái)市、濰坊市、日照市、東營及濱州國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)年報(bào)，并對(duì)收集到的數(shù)據(jù)采用無綱量化標(biāo)準(zhǔn)的處理方法。對(duì)于正向指標(biāo)（越大越好），計(jì)算公式為：評(píng)價(jià)分值=[（Xi-Xmin）/（Xmax-Xmin）]×100；對(duì)于逆向指標(biāo)（越小越好），計(jì)算公式為：評(píng)價(jià)分值=[（Xmax-Xj）/（Xmax-Xmin）]×100。

2.3主成分分析法

主成分分析法的主要原則是利用降維的思想，研究指標(biāo)體系的內(nèi)部結(jié)構(gòu)關(guān)系，把多個(gè)指標(biāo)轉(zhuǎn)化為一些相互獨(dú)立，且包含原有指標(biāo)大部分信息（85%以上）的綜合指標(biāo)。其優(yōu)點(diǎn)是：主成分分析法確定的權(quán)重是基于數(shù)據(jù)分析得出的，因此不受主觀因素的影響，而重新得到的綜合指標(biāo)彼此之間相互獨(dú)立，減少了信息之間的共性，使得評(píng)價(jià)結(jié)果客觀準(zhǔn)確。

（1）使用SPSS24.0軟件對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析。確定主成分因子，最終產(chǎn)生的5個(gè)主成分因子，它們的特征向量大于1，累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到94.895%，它表明，這五個(gè)主成分因子反映的信息占所有指標(biāo)信息的94.895%。每個(gè)主成分因子的貢獻(xiàn)率所占的百分比、特征值的數(shù)值，如表2～1所示。

第一主成分的貢獻(xiàn)率最大為33.59%，是最重要的影響因子。其中就業(yè)率（0.941），第三產(chǎn)業(yè)人口占就業(yè)總?cè)丝诒龋?.908），建成區(qū)綠化覆蓋率（0.872），交通事故發(fā)生起數(shù)（0.867），醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)個(gè)數(shù)（0.804），文化事業(yè)占財(cái)政支出（0.724），火災(zāi)安全事故起數(shù)（0.548）。反應(yīng)出各城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況，文明程度，環(huán)境優(yōu)美度、社會(huì)安全度和生活便捷程度是影響城市宜居的主要因素。

第二主成分的貢獻(xiàn)率為24.479%，其中空氣質(zhì)量好于或等于二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的天數(shù)（0.96），人均可用淡水資源總量（0.9），社會(huì)保險(xiǎn)覆蓋率（0.825），工業(yè)固體廢物處置利用率（0.706）。反應(yīng)出環(huán)境質(zhì)量、社會(huì)保障以及人均資源擁有量是影響城市宜居的次要因子。

表2～1 總方差解釋

表2～2 旋轉(zhuǎn)后成分矩陣

第三主成分的貢獻(xiàn)率為1 8.0 7 9%，其中人口密度（0.913），人均日生活用水總量（0.829），人均擁有道路面積（0.726），城鎮(zhèn)居民人均可支配收入（0.712）。表明居民日常生活環(huán)境以及便捷程度和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)城市宜居性有較大影響。

第四主成分的貢獻(xiàn)率為9.82 5%，其中火災(zāi)安全事故起數(shù)（0.804），城市燃?xì)馄占奥剩?.756）。第五主成分貢獻(xiàn)率為8.9 2 3%，其中人均擁有道路面積（0.554），人均住房面積（0.92）。表明居民日常生活環(huán)境以及便捷程度和社會(huì)安全程度對(duì)城市宜居性有一定影響。

（2）計(jì)算結(jié)果

對(duì)于sp ss24.0軟件分析產(chǎn)生的五個(gè)主成分因子，加權(quán)計(jì)算每個(gè)城市的宜居性綜合得分，其中的權(quán)重為各個(gè)因子的貢獻(xiàn)率。基于主要成分分析法的城市宜居性綜合得分計(jì)算公式為：Y=a1*f1+a2*f2+a3*f3+a4*f4+a5*f5。其中a1，a2，a3，a4，a5為各因子的貢獻(xiàn)率，f1，f2，f3，f4，f5為樣本城市在主要因子的作用下的得分，經(jīng)計(jì)算各城市得分，如表2～3所示。

表2～3 各城市得分及排名

（3）小結(jié)

表2～3可以看出在第一主要成分社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況，文明程度方面，威海排第一，濰坊最后一名；第二主要成分環(huán)境質(zhì)量、社會(huì)保障方面威海排第一，濱州最后一名；第三主要成分環(huán)境以及生活便捷程度方面東營排第一，日照倒數(shù)第一。最后綜合五個(gè)主要成分排名情況得到，排第一名是青島，得分0.56；排第二名的是威海，得分0.54；排名第三是東營得分0.4分，排名第四得是日照，得分0.35；排名第五的是濱州，得分0.23；排名第6的是濰坊，得分0.17；最后一名是煙臺(tái)，得分0.14。

整體來看，青島雖然排第一，但是在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面仍然需要改善；威海在生活便捷程度方面需要加強(qiáng)；東營在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及社會(huì)文明程度方面需要加強(qiáng)；日照在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及生活便捷程度方面需要提高；濱州在生活便捷程度方面需要增強(qiáng)；濰坊在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面需要改進(jìn)；煙臺(tái)在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及生活便捷度方面需要改進(jìn)。

3.結(jié)論

由于僅挑取一部分的指標(biāo)所以對(duì)于SPSS24.0軟件分析所得到的結(jié)論不夠準(zhǔn)確，僅供參考。通過以上數(shù)據(jù)分析及所得到的結(jié)論，對(duì)山東省沿海城市宜居性影響大的指標(biāo)有經(jīng)濟(jì)富裕度和生活便宜度。

在城市發(fā)展的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)方面，需要構(gòu)建可持續(xù)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)，城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展要避免對(duì)其環(huán)境的破壞，形成可持續(xù)發(fā)展的生產(chǎn)和消費(fèi)方式。這就要求在生產(chǎn)方面上，采用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)管理，使得產(chǎn)業(yè)向綠色環(huán)保、循環(huán)再生化方向發(fā)展，城市和產(chǎn)業(yè)布局要與環(huán)境和生態(tài)格局相協(xié)調(diào)。在消費(fèi)方面上，鼓勵(lì)居民低碳出行，不隨意亂扔垃圾，制造白色污染。從而建造出有利于人民健康生活的和諧社會(huì)環(huán)境。

在城市發(fā)展的生活便捷度方面，需要構(gòu)建方便快捷的生活系統(tǒng)。首先完善服務(wù)設(shè)施類型，提供適合不同人群、不同年齡的生活、教育、醫(yī)療和娛樂設(shè)施等；其次提高服務(wù)設(shè)施可達(dá)性，使居民在其生活圈內(nèi)最基本的生活需求得到滿足；完善城市道路交通設(shè)施，鼓勵(lì)出行優(yōu)選公共交通設(shè)施；鼓勵(lì)綠色出行方式，改善綠色出行環(huán)境，設(shè)公共自行車系統(tǒng)，提高居民綠色出行的意識(shí)。

我們?cè)谶M(jìn)行山東省沿海地區(qū)宜居城市建設(shè)時(shí)，需要不斷提高城市的綜合實(shí)力，不斷提高已有宜居城市的質(zhì)量，使山東省越來越多的城市建設(shè)成適宜人類居住與發(fā)展的現(xiàn)代宜居城市。