山西省城市發展耦合協調性的時空演變分析

郝艷紅， 高卓

1.山西師范大學地理科學學院， 山西 臨汾 041000；2.中國人民解放軍大學陸軍航空兵學院， 北京 101100

在我國城市化進程中，我國國民經濟和社會發展進入重要轉型期，城市發展走向全面協調化[1].改革開放以來，城市化進程明顯，中國城市出現了天翻地覆的變化，城市化率從17.92 %上升至57.35 %，城市常住人口由1.7億人增加到7.9億人，城市數量由193個增加到657個[2].隨著城市經濟的快速發展，城市發展受到的關注度日益提高，城市綜合發展成為城市發展的重心.確保經濟發展、環境保護和公共服務的和諧統一，是城市發展的必然趨勢[3].

國內外學者在城市綜合發展的研究中已經作了大量的工作.研究的角度包括城市發展質量、城市協調發展[4]、城市地域結構[5]、城市生態安全[6]、區域差異時空演變[7]、城市生態評價[8]等方面，研究方法主要涉及主成分分析法[9]、基尼系數[10]、變異系數[11]、綜合熵[12]、耦合協調模型[13]和動態協調模型[14]，研究尺度從小到大，覆蓋全國省、市、縣區域，研究范圍涉及城市群、經濟區以及都市圈.盡管如此，城市綜合發展涉及的范圍很廣，但是目前大多數研究成果主要集中于時間或空間變化的某一方面，尺度多以全國為主，且將城市經濟、環境和公共事業結合起來進行研究的成果相對較少.

山西省位于黃土高原東部，煤炭資源豐富，一煤獨大的產業結構特征明顯，屬于典型的資源型省份，城市經濟發展與資源開發、城市環境關系密切.本文以山西省11個地級市為評價單元，選取2006年～2016年經濟、環境和公共服務數據，基于熵值法、耦合協調模型，對研究區城市發展綜合得分進行排名，對經濟發展、環境保護和公共服務協調發展進行評價，分析其時空演變規律，為研究區城市發展建設提供參考依據.

1 研究區概況和數據來源

1.1 研究區概況

山西簡稱“晉”，位于太行山以西，黃土高原東部，國土面積15.63×104km2，轄11個地級市(太原市、大同市、陽泉市、長治市、晉城市、朔州市、晉中市、運城市、忻州市、臨汾市和呂梁市)，2017年完成GDP為14 973.5億元，增速為7.0 %；人均GDP為40 557元；常住人口為3 702.35萬人；城鎮居民人均可支配收入為29 132元，增速為6.5 %；城市居民人均消費支出為18 404元，增速為8.3 %；農村居民人均可支配收入為10 778元，增速為7.0 %；農村居民人均消費支出為8 424元，增速為4.9 %.

1.2 數據來源

本文涉及的數據主要來源于《山西省統計年鑒》(2007～2017)，部分數據來源于相應年份的《山西省統計公報》和《中國城市統計年鑒》，圖件所涉及的行政區邊界來源于國家測繪地理信息局基礎地理信息中心(http://ngcc.sbsm.gov.cn/) 1∶400萬數據.

1.3 研究方法

1.3.1 評價指標權重確定

指標熵值可反映指標提供給決策者信息量的大小，熵值可以客觀確定指標的重要程度，被廣泛用來確定評價指標權重[15]，熵值法的計算步驟如下：

(1) 構建樣本矩陣.

X={xλij}h×m×n1≤λ≤h,1≤i≤m,1≤j≤n

(1)

式中，xλij是第λ年份第i個區域第j項指標的值.

(2)數據標準化處理.對于正向指標：

(2)

對于逆向指標：

(3)

(3)計算熵值.計算第j項指標所占比重Pλij

(4)

計算各指標的熵值ej

(5)

式中，k=1/ln(h×m)；當Pλij=0時，PλijlnPλij=0.

(4) 計算權重.計算各項指標的權重wj

(6)

表1 山西省城市綜合發展水平測算指標體系Tab.1 Evaluation index system of urban comprehensive development level in shanxi province

續表1

1.3.2 指數計算

分別計算經濟發展、環境保護和公共服務指數.

(7)

(8)

(9)

式中，U1、U2、U3分別代表經濟發展指數、環境保護指數和公共服務指數.

1.3.3 耦合協調度模型

(1)耦合度模型.引用物理學的容量耦合概念，建立耦合度模型，表示系統之間相互影響的作用程度[16].

T=aU1+bU2+cU3

(10)

C=3[U1×U2×U3/U1+U2+U3]1/3

(11)

式中,T為發展度，C為耦合度，a、b為待定權重，該研究假定環境保護和公共服務對經濟的貢獻率相同，故a=0.5，b=0.25，c=0.25.U(1,2,3)為各子系統的評估值，3為子系統個數，C取值為[0,1]，C值越大，二者發展越耦合.

(2)協調性模型.耦合度可以判斷系統間相互作用的強弱程度，在耦合度模型的基礎上建立協調度模型，從而客觀地反映經濟發展——環境保護——公共服務之間的協調發展關系[17].

(12)

式中，D為協調性模型(表2).

表2 協調性模型劃分標準Tab.2 Coordination model classification criteria

2 結果分析

2.1 “經濟—環境—公共服務”耦合協調度空間分析

對2006年～2016年山西省城市耦合協調性進行分析，得出城市耦合協調性空間分布不均衡，分為五個等級，呈現以太原市為中心的半包圍結構，太原市耦合協調性最好，忻州市耦合協調性最差.

縱觀全省，除太原市、晉中市和長治市耦合協調性屬于協調狀態，其他城市協調性均較差，處在失調狀態行列.太原市在全省處于中心位置，始終發揮著統領全省、協調各市的作用，在各方面發展中處于龍頭地位，對其經濟發展、環境保護和公共服務進行耦合協調性分析，其發展程度處于中度協調，但發展模式、發展主題都有上升空間.晉中市和長治市耦合協調性僅次于太原市，晉中市與長治市在發展中注重經濟、生態與環境三位一體的發展模式，成效相對明顯，但依然屬于勉強協調，晉中市緊鄰太原市，在地理位置上具有得天獨厚的優勢，長治市在經濟和生態發展方面關注度較高.臨汾市和朔州市協調性較差，在全省發展中處在中間水平，其經濟、環境和生態發展之間的協調程度均有待提高；運城市、大同市、呂梁市和陽泉市作為山西省的南、北、東、西大門，協調性在全省排名落后，與其他城市差距較為明顯，但其經濟貢獻度較高，依然處于工業發展的初級階段，以犧牲環境為代價，城市弊病接踵而至，因此城市發展必須注重經濟發展與環境生態、公共事業等發展的協調，使得所有發展均實現有機統一；忻州市在全省的耦合協調性最差，但D值為0.319，屬于輕微失調類型.

圖1 山西省地級市耦合協調度模型Fig.1 Coupling coordination model of prefecture-level cities in Shanxi province

2.2 “經濟—環境—公共服務”耦合協調度時間分析

2006年～2016年山西省經濟發展、環境保護和公共服務之間的協調性在逐步改善，近十年間，山西省耦合協調性雖有變化，但變化趨勢不明顯，全省協調性發展差異越來越小.2006年耦合協調性為0.252～0.717，2011年耦合協調性為0.362～0.743，2016年耦合協調性為0.307～0.745.太原市耦合協調性一直處于全省首位，十年間，耦合協調性一直屬于中度協調狀態，2006年～2011年太原市協調性發展速度較快，2011年～2016年協調性發展速度緩慢，但始終處于全省首位；大同市、陽泉市、長治市、晉城市、晉中市、運城市、忻州市、朔州市和呂梁市在這十年間的耦合協調性處于先緩升后微降的狀態，臨汾市的耦合協調性在十年間略有下降.

2006年太原市屬于中度協調，晉中市和臨汾市屬于勉強協調，長治市、晉城市、運城市、呂梁市和大同市屬于輕微失調，忻州市、朔州市和陽泉市屬于輕微失調.2011年，太原市屬于中度協調，臨汾市、長治市和陽泉市屬于勉強協調，大同市、朔州市、忻州市、呂梁市、晉中市、晉城市和運城市屬于輕微失調.2016年太原市屬于中度協調，朔州市、晉中市、長治市、晉城市、運城市和臨汾市屬于勉強協調，大同市、忻州市、呂梁市和陽泉市屬于輕微失調.

圖2 2006年～2016年山西省地級市耦合協調度模型Fig.2 Coupling and coordination degree model of prefecture-level cities in Shanxi province in 2006～2016

3 結論與建議

本文以經濟、環境和公共服務為研究對象，以地級市為基本單元，分析2006年～2016年山西省城市綜合發展耦合協調性的時空演化.結果表明：2006年～2016年山西省經濟、環境和公共服務并不均衡，發展速度和貢獻值存在差異，從空間上分析，2006年～2016年山西省城市“經濟—環境—生態”耦合協調性分為五個等級，呈現以太原市為中心的半包圍結構，太原市耦合協調性最好，忻州市耦合協調性最差；從時間上分析，山西省2006年～2016年耦合協調性雖有變化，但變化趨勢不明顯，全省協調性發展差距越來越小.

鑒于此，為進一步提升山西省經濟、環境和公共服務協調性，提出以下對策和建議:加快地區經濟發展，并且要兼顧城市環境保護和公共服務，適當對經濟發展的薄弱城市加大支持力度.政府應積極響應中部崛起的號召，發揮山西省承東啟西的重要位置，加大公共服務建設力度，使之與經濟發展、環境發展相協調，并根據城市發展現狀因地制宜的提出相應的發展戰略.本文以山西省11市作為評價單元，分析尺度較大，導致在城市分析上尚顯不足，同時考慮到數據獲取的問題，選取指標較少可能導致評價結果并不全面，以經濟作為切入點，難以體現公共服務和環境保護的關系，這些都是后續開展工作的重點和方向.