基于主成分分析的文明城市評價研究
——以濟南市為例

張鳳呂敏趙利梅付莎

(1.山東建筑大學 管理工程學院， 山東 濟南250101； 2.山東建筑大學 商學院，山東 濟南250101；3.四川省社會科學院，四川 成都610072；4.山東建筑大學 發展評估與規劃處，山東 濟南250101)

0 引言

城市化是當今時代發展的必然趨勢，也是社會文明進步的重要標識，城市的文明創建有利于推動整個社會文明程度的躍升。 城市文明是一個包括經濟、政治、文化、教育、科技、環境的綜合概念，通常使用物質文明、精神文明、政治文明、社會文明、生態文明等指標進行建設和測量。 文明城市建設與每位居民的日常生活息息相關，直接影響居民的生活條件和質量。 文明城市研究基于目前城市建設現狀及存在的問題，通過一定的分析探究，能夠在一定程度上反映城市發展的協調程度和融洽狀況，為評判社會治理能力和水平提供參考。

國內外學者關于文明城市的研究，主要集中在其城市創建、建設主體、測評方法等領域。 在文明城市創建方面，國外學者更多地把文明變成一種規則和制度融入到城市的發展建設中，圍繞城市的可持續發展、城市建設與管理等方面進行了大量的理論研究，并將其成果運用到實踐當中。 如HARRISON 等[1]、WASHBURN 等[2]、 CARAGLIU 等[3]、 GIFFINGER等[4]都將智慧城市建設作為文明城市的研究對象，認為智慧城市通過使用智能計算技術，不斷改變著人類賴以生存的物質、精神、文化環境和社會經濟結構，為解決城市問題提供了一個新的思考方向。 國內大多數學者認為新時代下的文明不僅是物質文明，更包括精神文明。 鮑宗豪[5]指出文明城市是指社會經濟的各項事業全面進步、市民總體素質和城市總體文明程度較高的城市。 國內外學者的研究對于文明城市創建活動提供了非常寶貴的啟示和借鑒。 在文明城市建設主體方面，主要包括城市政府、市民以及企業組織等。 羅西瑙[6]在書中指出城市治理實施過程需要公眾參與，市民在建設文明城市中具有重要的地位，要建設市民文明的長效機制。 周帆[7]、王昕睿[8]將政府作為文明城市建設主體，研究了政府行為，強調了優化政府職能對推進全國文明城市創建工作的重要性。 CARAGLIU 等[3]則進一步認為政府并不是唯一建設主體，還應包括各種公共及私人機構，只有通過不同利益群體的共同參與，才能使最終的決策符合大多數人的利益。 上述研究僅探討了文明城市創建單一主體，在創建主體多元性的研究方面還留有很大的思考空間。 文明城市建設所面臨的環境是非常復雜的，而城市治理最為關鍵的便是各種有關主體參與到具體的治理事務中去且逐步達到協調一致。 想要促使城市不斷向前發展，便需要充分協調好政府和有關各方之間的關系。 從研究文明城市建設的地域角度來看，孟和寶音[9]研究了包頭市創建全國文明城市的經驗與展望，而毛文學[10]評價分析了義烏的文明城市創建。 可以看出，現階段對于文明城市創建的研究還很少，當前主要是區域創建的總結，缺乏實際具有代表性的綜合文明城市創建研究。

濟南市又被稱為泉城，是山東省的省會城市兼政治、經濟中心，并且以省會城市排名第一的好成績入選2017 年全國文明城市名單。 對于濟南市城市建設的研究主要有打造智慧城市[11]、品質城市[12]、宜居城市[13]等，但缺乏直接對于濟南市文明城市創建的實證分析。 為此，文章以31 個城市為研究樣本，采用主成分分析方法，建立合理的文明城市綜合評價指標體系并進行實證分析，詳細分析當前濟南市文明城市創建中存在的不足和問題，并在此基礎上提出相應的發展措施。 通過比較研究，系統總結和梳理了其他城市在文明城市創建中的優勢和經驗，從而建立起具有濟南特色的文明城市。 以期為文明城市建設提供充分的理論基礎和建設性意見。文章建立的文明城市評價體系是在對比《全國文明城市測評體系》情況下，充分考慮到城市間的可比性，去掉具有特殊地理區位特點、無法定量化比較、數據很難收集的指標后建立的，更容易進行城市間對比分析。

1 主成分分析評價體系的構建

1.1 指標選取

城市文明即城市的進步開化狀態，是一個涉及多領域、多學科、多層次的綜合概念。 在《全國文明城市評價指標體系(2018 版)》[14]基礎上充分借鑒目前的文明評價文獻，綜合分析現存評價指標體系的優劣，同時兼顧數據的可得性與可比性原則，提出了經濟發展、生態環境、科教發展、社會保障四大指標。 其中，經濟發展指標可進一步分為反映經濟發達程度的第三產業比重與國內生產總值(Gross Domestic Product， GDP) 水 平[15]、 研 究 與 開 發(Research ＆ Development，R＆D)經費支出[16]及社會消費品零售總額[17]；生態環境指標中選取人均公園綠地面積、市區空氣質量優良率及工業固體廢物綜合利用率作為二級指標；社會保障指標包括職工平均工資、每萬人擁有公共交通車輛、每萬人擁有醫生數[18]；科教發展指標包括每萬人公共圖書藏量[16]、高等學校專職教師及人均教育經費支出[19]。指標的選取與體系的建立采用德爾菲技術法，邀請相關專家經過幾輪論證最終形成文明城市評價體系表，具體參數見表1。

表1 文明城市評價指標體系表

1.2 研究方法

采用主成分分析的評價方法分析文明城市發展水平，根據已建立的文明城市發展評價指標體系并通過構建主成分評價模型，分析各城市文明城市發展水平。 主成分分析是一種客觀賦權法，能夠減少人為的主觀因素可能導致的誤差，是國內一種廣泛應用于社會、經濟、管理、科教等領域的多元統計方法[20]，采用數據降維的方式，在指標體系中選擇獨立、重要的指標來涵蓋大部分原來的多指標，通過選定的幾個指標來對相關問題進行分析處理，適合處理經濟、生態、社會文化等多方面多項指標的情況，可有效降低指標間的關聯性，減輕數據分析上的工作量。 具體步驟分為:

(1) 對樣本數據進行標準化處理

鑒于指標體系中涵蓋經濟、社會、生態等多方面的指標，指標值存在著量綱與數量級差異，對整體評價產生影響，因此通過無量綱化標準化處理數據，將原始數據集標準化成均值為0、方差為1 且接近于標準正態分布的數據集。

假設文明城市建設模型的評價對象有n個、指標變量有p個，將第i個評價對象的第j個指標取值為Xij，并轉換成標準化指標，由式(1)表示為

式中xj、Sj分別為第i個指標的樣本均值和標準差。

xj及Sj分別由式(2)、(3)表示為

(2) 提取主成分

計算特征值與特征向量。 相關矩陣相應正特征值λi為主成分方差貢獻，正交化單位特征向量ai為方差貢獻率，由式(4)表示為

ai越大則主成分反映信息能力越強，可根據ai的大小提取主成分。 當累積的貢獻率＞80%時，就認為足夠反映原來變量的信息。

(3) 計算綜合得分

選擇前m個指標變量y1，y2，…，ym，作為m個主成分，代替原來的p個指標，從而可以對m個主成分進行綜合分析。

創建綜合得分函數Fi，計算出各城市文明創建綜合值，并進行相關排序，由式(5)表示為

2 文明城市評價實證分析

2.1 實證分析過程

為綜合了解濟南市文明城市建設水平，文章將其他省份城市作為對比進行分析，考慮到數據的可得性與準確性，除去西藏偏遠地區的數據，選取包括深圳、廣州、青島、杭州、寧波、長沙、廈門、呼和浩特、合肥、鄭州、成都、大連、銀川、南京、福州、太原、昆明、西寧、烏魯木齊、濟南、武漢、貴陽、南昌、蘭州、沈陽、石家莊、西安、?？凇㈤L春、哈爾濱等31 個省會與副省級城市的評價。 由于截至投稿時2019 年數據還未公布，所以文章的數據皆來源于《2018 中國城市統計年鑒》《2018 中國統計年鑒》及各城市《國民經濟與社會發展統計公報》。

主成分分析及實證結果如下:

研究利用統計產品與服務解決方案軟件(Statistical Product and Service Solutions，SPSS)，在對26 個省31 個城市的數據進行標準化處理后，對數據進行檢驗統計量與巴特利特球形檢驗，得到建業統計量檢驗值為0.754(＞0.6)且顯著性值為0.00(＜0.01)，因此文章所選指標可以進行因子分析。

在確定主成分個數上，將特征值＞1 作為選取標準，主成分解釋總方差表見表2，可以得到前4 個主成分累計方差貢獻率達到81.735%(＞80%)[21]，能夠代表數據絕大多數信息，因此選取前4 個公因子F1、F2、F3、F4作為新的變量來反映文明城市水平。

表2 主成分解釋總方差表

進一步將每個主成分所代表的意義進行概括總結并命名，在此之前運用SPSS 軟件將原因子載荷矩陣進行正交旋轉，得到旋轉后的載荷矩陣，因子載荷矩陣反映的是主成分與原指標變量的相關程度，載荷值越大則相關程度越大。 主成分載荷矩陣表見表3。

根據表3 主成分載荷矩陣可以得出各主成分對信息的概括，F1在R＆D 經費支出、人均地區產業總值與年末金融機構存款余額指標上載荷高，可以看作是經濟發展水平因子；F2在象征著地區教育水平和質量的高校專職教師數量與人均教育經費支出指標上載荷高，代表著文化教育質量因子；F3在城市空氣質量與固體廢物利用率指標上載荷高，可以看作是生態環境質量因子；F4在表示公共社會保障的每萬人擁有醫生數與公共圖書藏量指標上載荷高，代表社會與醫療保障因子。

表3 主成分載荷矩陣表

2.2 實證結果分析

基于表2、3 數據結果，代入式(5)計算文明城市各主成分的得分，以單個主成分方差貢獻率為權數進行加權匯總即可求得主成分綜合得分及排名，見表4。

基于各市文明城市綜合得分，可將31 個城市劃分為4 個層級:I 類城市綜合得分F總＞0.28，代表城市文明狀況良好，居于全國前列，包括深圳、廣州、杭州、南京和長沙5 個城市；II 類城市綜合得分0＜F總＜0.28，代表城市文明建設狀況居于中上，包括成都、廈門、武漢、鄭州、青島、濟南和西安等7 個城市；III 類城市綜合得分-0.27≤F總＜0，代表城市文明建設狀況居于中下，這一類別的城市較為集中、數量最多，包括寧波、福州、大連、合肥、呼和浩特、沈陽、南昌、昆明、哈爾濱、太原、烏魯木齊和石家莊共12 個城市；IV類城市綜合得分-0.51≤F總≤-0.3，表明文明城市建設狀況較差，包括?？?、蘭州、長春、貴陽、銀川、西寧和南寧7 個城市。

從表4 可看出，31 個城市綜合得分差距大，排名前五的城市是深圳、廣州、杭州、南京和長沙，其中深圳市得分最高，為1.73。 分析這些城市特點可知:東部沿海的發達省份城市，在資金技術、資源配置、科研強度等方面都具備一定實力。 而排名后六的IV 類城市為?？?、長春、貴陽、銀川、西寧和南寧，最低的南寧得分為-0.51，與排名前列的城市相比有很大差距，這些城市大多分布在中西部地區，經濟發展相對落后，產業結構不合理，生產效率低下，導致其在文化教育及社會保障等方面發展較為落后，因此文明城市綜合排名不高。 濟南市得分值為0.14，與第一名的深圳也存在一定差距，在4 個分指標得分值中，濟南市的排名除文化教育指標排名靠前位于第7 名外，其余指標皆位于14 名、15 名等中間位置。 文明城市綜合發展水平中等，且有很大提升空間。

根據表4 中31 個城市數據繪制文明城市建設各主成分折線及綜合指數得分柱狀圖，如圖1、2 所示。 可以直觀地觀察到31 個城市文明城市創建綜合指數得分以及4 個指標得分之間的對比關系。

表4 主成分得分與文明城市綜合得分表

圖1 文明城市建設各指標分值圖

圖2 文明城市建設綜合指標圖

經濟發展指數較高的城市依次是深圳、廣州和杭州等一線城市，與文明城市建設綜合指數得分排名基本一致，說明經濟發展指標對于文明城市建設綜合得分的影響較大。 濟南市在31 個城市中排名14 位，與排名第一的深圳市指數差距為4.5932。 在文化教育指標方面，濟南市指數為1.02691，在31 個城市當中排名第7 位，排名前三依次為廣州、西安和鄭州。 在生態環境指標方面城市間的差距較大，濟南市在31 個城市當中排名第15 位，與排名第一位的廣州市指數差距為1.41456，這反映濟南市在空氣質量優化、固體廢物利用等方面還有一定的上升空間。 在社會保障及醫療支持方面，濟南市的指數為0.1208，位居第13 位，與排名第一的?？谑胁罹酁?.14703，在該指標體系中，排名與文明城市建設綜合指數排名的吻合度較低。

基于上述計算方法，分別計算了2011 及2014年的31 個城市文明城市建設水平綜合得分，與2018 年進行相應的比較，分析濟南市文明城市建設的時間演變過程，見表5。

由表5 可以看出，排名兩端的城市比較穩定。深圳、廣州、杭州等一線城市仍位居前列，排名尾端的西寧、蘭州等城市綜合得分低。 濟南文明城市建設綜合得分排名由2011 年的13 位上升到2014 年的11 位，2018 年仍保持在11 位。 與排名第一的深圳得分差相比，在2011、2014、2018 年時差距分別為2.18、2.50 和1.59，呈現波動下降的趨勢，反映出濟南市的文明城市建設有小幅提升，未來將會呈現出繼續提升的發展趨勢。

通過構建相應的文明城市建設評價指標體系，結合主成分分析方法，可以較為準確并客觀地看到，當前濟南市在31 個城市中綜合實力相對較好，但是與排名前列的城市相比還存在一定差距，通過詳細分析濟南市文明城市建設現狀，發現主要存在以下幾點問題:

(1) 2014—2018 年濟南市人均GDP 及其增長速度如圖3 所示。 濟南市人均地區生產總量逐年增加，2018 年地區生產總值為2014 年的1.30 倍，但從增長速度看，5 年間波動較大，其中2014 年為增速最快的一年，2015 年增速下降，2016 年后回升，之后呈現波動上升趨勢。 在31 個城市中，2018 年濟南市人均GDP 水平排名中等。 綜合來看，這表示濟南市居民收入偏低、經濟發展速度較緩。

表5 2011、2014、2018 年文明城市得分排名表

(2) 濟南市居民的文教娛樂支出較少，近5 年占消費總支出的比重基本不變，平均約為10%。 圖書館藏量總量逐年增加但增幅緩慢，2017 年增幅僅為9.94%。 除此之外，濟南的泉水文化雖遠近聞名，但依照實際情況來看，目前大眾對于泉水的歷史底蘊與文化價值缺乏了解，很多具有泉城特色的民間技藝、歷史典故、傳說故事等文化表現形式有待整理和開發[22]，濟南還尚未形成名副其實具有“泉城”稱號的特色城市。

(3) 濟南市人均公園綠化面積逐漸增加，工業固體廢物綜合利用率較高但不穩定，2018 年比2017年下降9.43%；空氣質量優良率為51.5%，在全國排名第27 位，空氣質量有待加強。 2014—2018 年濟南市生態環境指標如圖4 所示。 從變化趨勢可看出，空氣質量優良率逐步上升，2015 年增長較快，但市區全年環境空氣污染指數達到優良的天數皆不足200 d。 目前，濟南市未能有效處理施工工地存在的揚塵污染，同時由于濟南城市道路擁堵，導致汽車尾氣污染物排放量劇增，空氣質量面臨著嚴峻的考驗。創城雖取得一定成效，但如交通違規、露天燒烤、亂搭亂建、生活陋習等一些不文明現象還沒有完全杜絕[23]。

圖4 2014—2018 年濟南市生態環境指標圖

(4) 濟南市每萬人公共交通擁有量在31 個城市中排名第17，每萬人14.79 輛，而排名第一的深圳市則為每萬人87.34 輛，說明濟南市目前公共交通資源不足，現有公交線路和站點設置不科學。 依據高德地圖在2019 年發布的《中國主要城市交通分析報告》顯示，濟南市路網高峰行程延時指數為1.781，為全國擁堵程度排名前十的城市[24]。 交通擁堵會增加各行業及社會成員的時間和經濟成本，增加城市整體運行成本，降低城市整體的經濟功能。 由于地形及泉脈生態保護因素，使得濟南在國內二線城市中的交通規劃建設嚴重滯后于其他相近體量的城市。 濟南市的每萬人擁有醫生數指標顯示，盡管相較于5 年前每萬人擁有的醫生數增加了74.46 人，但在31 個城市中濟南市排名第19 位，醫療保障投入仍有不足。

為此，制定提升濟南市文明城市創建的相關對策顯得尤為重要。 在充分分析濟南市當前存在的問題與劣勢及借鑒其他城市發展中的優勢后提出如下建議:

(1) 應該借鑒深圳市的發展經驗，因地制宜大力發展優勢產業，鼓勵中小企業與民營產業的發展，作為魯中地區經濟增長極，濟南市要充分發揮對周圍地區輻射帶動作用，形成自主創新重點領域，更加貼近本地產業發展需求，大力扶持以電子信息、生物技術等高新技術產業為主導的產業集群。

(2) 一方面要多開展對外文化交流，舉辦各類文化藝術節，推出高質量群眾文藝產品等。 另一方面提高文藝館、圖書館數量和質量，加大公共文獻資源與公共數字資源建設力度。 要充分挖掘泉水文化，增強泉與人的互動，充分利用當下各類新媒體平臺對濟南的文化進行傳播[25]，將其納入城市品牌建設中。

(3) 要在保持現有水平的前提下，實施城市綠地建設工程，采用更為科學合理的植物養護方法，提高植物的存活率，增加城市總體綠地面積。 定期開展治理施工揚塵、工業場地揚塵、道路揚塵等活動，加大監督治理露天燒烤等不良行為，改善空氣質量。

(4) 要逐步完善城市基礎設施建設，優先發展城市公共交通，加快地鐵線等市內軌道交通建設。濟南市已于2015 年1 月獲批軌道交通的規劃和建設， 目前，濟南地鐵R1、R3 線路已建成通車，R2 線路在建中，地鐵將為人們的出行提供極大的便利。充分利用大數據建立覆蓋面更廣、更為便捷及時的交通信息發布渠道，增加衛生技術人員數量和質量，瞄準國際先進水平，推動醫療衛生事業跨越式發展。打造數字市政，建設智慧濟南城市。

3 結論

通過上述研究，可以得到以下結論:

(1) 綜合來看，濟南市的文明城市排名居中，具有一定的認可度；但從各維度來看，仍存在經濟發展速度緩慢、居民收入偏低、科創實力不足、成果轉化率低、建設泉城文化特色城市有待提高、交通擁堵問題凸出、空氣質量差、環境污染嚴重、醫療保障投入不足等問題，濟南市應大力發揮經濟的輻射帶動作用，打造城市品牌建設，完善公共設施，助力濟南市在文明城市建設中更上一層。

(2) 濟南文明城市建設綜合得分排名由2011年的13 位上升到2014 年的11 位，2018 年仍保持在11 位，將會呈現出繼續提升的發展趨勢。 今后可從環境、經濟、文化、社會等方面進一步加快城市建設步伐。