轉型期礦業城鎮“三生”系統協調度評價與障礙因子診斷

程琳琳，李月穎，楊玉曼，孫夢堯

(中國礦業大學(北京)地球科學與測繪工程學院，北京 100083)

資源型城鎮是我國新型工業體系和城市群體的重要組成部分，既具有一般城鎮的功能和特征，同時又受到資源開發周期的約束而面臨城鎮轉型問題[1]。礦業城鎮較一般資源型城市在資源可再生性和經濟社會轉型、生態環境治理等方面更具獨特性，因此，單獨將其提煉出來展開分析更具有針對性和政策的可操作性[2]。隨著礦產資源迫近枯竭，礦業城鎮正面臨經濟發展停滯不前、生態環境嚴重破壞等問題，為尋求新的發展方向，開始轉型。狹義上的城鎮轉型是指產業結構的轉型，包括將落后衰退、沒有競爭力的產業淘汰，轉而接續培育新型產業的過程[3]。從實際情況來看，礦業城鎮的轉型牽扯方面極廣，產業結構的重組會導致“生產-生活-生態”等方方面面的變化。2012年十八大提出“生產空間集約高效、生活空間宜居適度、生態空間山清水秀”的國土空間建設總體要求，“生產-生活-生態”(以下簡稱“三生”)系統的協調發展成為了轉型期礦業城鎮的發展目標。

國內外學者對轉型期的資源型城鎮進行了多方面的評價，主要是基于產業結構[4]、經濟發展[5]、綠色生態[6]和綜合性轉型[7]等方面展開。研究對象主要集中在華北地區和西北地區乃至全國范圍內的資源型城市，尺度主要涉及省級、市級的大尺度，如山西省、遼寧省、四川省和甘肅省的白銀市等[8-11]，而對于縣級、區級礦業城鎮尺度研究較少。并且評價視角和方法各有不同，鄭偉[12]利用偏離-份額分析法，通過分析第一產業、第二產業、第三產業所占市場份額來評判礦業城鎮的產業結構變化；李連剛等[9]構建了區域經濟彈性對經濟轉型的作用機制來評價遼寧省各城市的經濟發展；譚玲玲等[13]利用DEA模型從全要素生產率(TFP)角度計算轉型效率來反映轉型效果。鮮有嘗試評價轉型期礦業城鎮的“三生”系統協調度的研究。

“三生”系統是一個內涵豐富、層次多樣且具有耦合特征的復雜系統，各系統相互促進、相互脅迫的復雜關系對城鎮的發展與演化有重要的影響[14]，一個系統的過度發展會對其他系統的發展產生一定的影響[15]。協調三者之間的發展對推動區域經濟、社會、生態的協調、穩定與可持續發展至關重要[16]。轉型期礦業城鎮“三生”系統的協調度評價中，全面選取影響“三生”系統發展的指標是后續研究的基礎，耦合協調度模型中的耦合度可以表明三大系統之間的相互作用程度，耦合協調度則可以判定出系統之間是在高水平上相互促進還是低水平上相互制約，更為直觀地展現三者之間的內部關系。其協調度發展情況可以為今后提供借鑒經驗，但是更重要的是能厘清影響礦業城鎮“三生”系統協調發展的障礙因子，根據障礙因子提出針對性地改進措施，及時調整相關政策及資金使用情況，揚長避短，因地制宜地提高“三生”系統協調發展能力[17]。

基于此，本文選取北京市門頭溝區為研究對象，結合系統論和“三生”空間系統理論，采用層次分析法構建以生產、生活和生態為要素層的門頭溝區“三生”系統評價指標體系，運用耦合協調度模型對協調度進行評價，并且利用障礙度模型對其障礙因子進行診斷，提出促進門頭溝區協調發展的建議。

1 研究區概況及數據來源

門頭溝區位于北京城區正西偏南，總面積1 447.85 km3，境內98.5%為山地。礦山開采導致村莊附近植被破壞嚴重、土地沙漠化加劇，嚴重破壞北京市的生態屏障，20年內關閉了270家鄉鎮煤礦，逐步進入轉型期。按照北京市城市總體規劃和區縣功能定位的要求，門頭溝區主要承接歷史文化名城、宜居城市的功能擴散，實現從能源基地向生態涵養發展區轉型，從礦業型產業結構向生態友好型產業結構轉型[18]。

指標體系中社會、經濟、環境相關數據主要從2010—2019年《北京市門頭溝區統計年鑒》和《北京區域統計年鑒》中直接獲取或間接計算得出，其中，2011年“采礦業從業人員數”指標未在統計年鑒中統計，2009和2010年的“全部從業人數”指標由于年代較遠，未找到數據，故均采用插值法計算得出。

2 研究方法

2.1 指標體系構建

“三生”系統包含生產、生活和生態三大系統，其協調發展是礦業城鎮轉型所要達到的目標和理想狀態。生產系統是發展基礎，通過發展時序展現生命力，決定生活要素也影響生態景觀；生活系統是發展目的，通過外部聯系構建吸引力，影響生產條件也限制生態要素；生態系統是發展保障，通過內在機制提供承載力，制約生產系統也限制生活系統[19]。總體來說，“三生”系統是一個相互制約、相互影響、相互滲透的整體，共同影響著礦業城鎮的轉型發展。

本文基于全面性與代表性相結合、層次性與獨立性相結合、靜態性與動態性相結合原則，采用層次分析法構建門頭溝區“三生”系統評價指標體系。生產系統包括經濟水平與產業結構，代表著城鎮當前的經濟發展水平和產業結構轉型情況；生活系統包括社會發展和科技教育，反映了居民的物質生活與精神生活；生態系統包括環境質量和環境治理，體現了礦業城鎮的生態環境保護和污染治理情況。

表1 “三生”系統評價指標體系Table 1 Evaluation index system of “production,life and ecology” system

2.2 標準化處理

在多指標評價或決策問題研究中，各個評價指標的單位、量綱和數量級的不同會在不同程度上影響評價或決策的結果，甚至造成評價或決策失誤。為了消除影響，統一各指標的評判標準，必須對所選指標進行標準化處理。本文將采取極差法對各項評價指標進行標準化處理，正向型指標見式(1)，負向型指標見式(2)。

(1)

(2)

式中：yij為運用極差法處理后的數據值；xij為指標原始數據；xmin、xmax為第i個評價對象中第j個指標中的最小值與最大值。

2.3 確定權重

熵值法是一種客觀賦權法，能夠反映數據的隱含信息，增強指標的差異性和分辨性，為了避免因指標選取差異過小而造成的分析不清，本文采用熵值法對各指標賦予權重，避免人為因素干擾，保證結果的客觀性，從而達到全面反映各類信息目的[20]，具體步驟如下所述。

由式(3)確定第i個評價對象中第j個指標的比重。

(3)

由式(4)確定第i項指標的熵值。

(4)

由式(5)確定指標j的信息效用值。

gj=1-ej

(5)

由式(6)計算指標xj的權重。

(6)

根據各項指標的權重得出各系統的綜合評分，見式(7)。并由式(8)確定綜合評分。

Si=∑yijwi

(7)

f=∑Si(i=1,2,3)

(8)

式中：f為各系統加和的綜合評分；S1為生產系統評價值；S2為生活系統評價值；S3為生態系統評價值；yij為無量綱化后的指標；wi為各項相對應指標權重。

2.4 耦合協調度評價

“三生”系統評價只能反映出轉型期各系統的發展情況，并不能體現三大系統之間的相互作用。因此，采用耦合協調度模型對“三生”系統的協調度進行評價。耦合源自物理學概念，指兩個或兩個以上系統或運動形式通過各種相互作用彼此影響的現象。耦合度是用來衡量系統或要素間彼此相互作用影響的強弱程度，而協調是系統或要素間協調配合、良性循環的關系[21]。“三生”系統的耦合關系式見式(9)。

(9)

式中：Ci為耦合度，當Ci=1時，表明三大系統處于最佳耦合狀態；Ci=0時，表明系統內部各要素之間無關，系統向無序發展。

“三生”系統的耦合協調度及綜合評價指數計算公式見式(10)和式(11)。

(10)

Ti=αS1+βS2+γS3

(11)

表2 “三生”系統協調發展程度等級劃分Table 2 Classification of coordinated development degreeof “production,life and ecology” system

2.5 障礙因子診斷

診斷障礙因子需要引入因子貢獻度(Pj)、指標偏離度(Qij)和障礙度(Mij，Nij)3個指標進行分析，計算公式見式(12)和式(13)[23]。

(12)

Nij=∑Mij

(13)

式中：Pj=wj；Qij=1-yij；Pj為因子貢獻度，表示單項指標對總目標的影響程度；Qij為指標偏離度，表示指標與協調程度目標之間的差距；Mij和Nij分別表示第i年要素層和指標層對“三生”系統協調發展的影響程度。

3 結果分析

3.1 “三生”系統發展分析

由圖1可知，門頭溝區自2004年正式進入轉型期，生產系統得分從2009年的0.037增長到2018年的0.336，增長幅度明顯，發展趨勢良好。其中，就產業結構來看，由于礦山逐步關停，地區礦產資源依賴度持續下降，采礦人員比重從18.7%下降到3.3%，資源型產業產值下降了17.9億元。門頭溝區大力引進“高精尖”企業，打造中關村科技園，高新技術企業產值增加了56.4億元，同時完成了旅游文化休閑產業發展戰略規劃，對原有景區進行修繕，使得旅游文化休閑產業得到快速發展，鄉村旅游收入增加了919.7萬元，產業結構轉型效果明顯；就整體經濟發展水平來看，人均GDP從2009年的25 970.5元增長到2018年的56 815.9元，GDP年均增長率由2.2%增加到7.8%，呈現出良好的增長趨勢。

圖1 2009—2018年“三生”系統評分及耦合協調度變化Fig.1 Changes of “production,life and ecology” scoresand coupling co scheduling from 2009 to 2018

生活系統得分呈現增長趨勢，但速率較慢，從2009年的0.158增長到2018年的0.176，最大值與最小值只相差0.018。其中，社會發展方面人均可支配收入增長了29 882元；最低生活保障人數減少了11 790人，社會救助和保障工作取得成效；醫療服務體系有所完善，10年間每萬人擁有醫院床位數增加了8.6張；就業形勢仍不容樂觀，就業率從2009年的22.7%下降到2018年的14.9%；科技教育方面，每萬人擁有教師數量呈現“下降-上升”的波動，2009年每萬人擁有教師數為93.4人，由于2010—2014年開展經濟結構調整，推進產業建設，吸引了大量外來務工人員，隨遷子女進入中小學學習，教師需求量增大，但是培養教師數量不足，導致2014年每萬人擁有教師數量減少到73.8人，隨著2009—2018年科教支出比例不斷增加，致使2014年后每萬人擁有教師數量開始小幅度增加，2018年每萬人擁有教師數上升為80.9人。

生態系統得分變化較大，呈現波浪式增長趨勢，在2016年達到最大值0.22。其中，環境質量方面，綠地面積逐年增長，10年間，持續實施京津風沙源治理等生態工程，開展碳匯造林試點，人均綠地面積增長了35.25 m2；環境治理方面，門頭溝區引入社會投資建設鎮級污水處理廠，城市污水處理能力增長幅度較大，從2009年1.37萬t/d增長到2018年的3.52萬t/d。在2015年組建城鄉環境管理委員會，引導城鄉居民開展“大掃除”，并且開展農村生活垃圾分類和資源化示范區創建，使得生活垃圾無害化處理率在2015年達到100%，并一直保持至2018年。反觀環保支出比例在門頭溝區生態系統得分并不高的情況下，仍呈現減少趨勢，說明政府對環保事業應繼續保持重視態度。

3.2 “三生”系統綜合評分及耦合協調關系分析

2009—2018年間“三生”系統的綜合評分由0.289上升至0.706，在2017年達到最高值0.794。由圖1可知，其綜合評分整體呈上升趨勢，但在2018年出現小幅度下跌，主要是由于生態系統中環保支出比例這項指標下降幅度較大。

“三生”系統耦合協調度從2009年的0.286增長到2018年的0.475，體現出門頭溝區“三生”系統協調性不斷增加，由失調階段過渡為低級協調階段。2009—2013年為失調階段，該時期門頭溝區對產業結構調整思路得到統一認識，但由于之前區內產業結構過于單一，導致培養新產業較為困難，投資引進不足，高新技術產業和鄉村旅游產業體系還處于初步發展時期，仍未改變礦業作為主導產業的經濟結構。生活系統方面，由于歷史遺留問題導致的社會矛盾仍然存在，就業困難、醫療資源缺少、基礎設施不完善等民生問題尚未解決。生態系統方面，仍有部分高污染、高能耗企業繼續工作，由于礦山開采造成的土地資源損壞情況嚴重，土地修復工程和煤矸石山植被恢復工程進展較慢。三大系統關系不緊密，良性交互作用差，系統協調發展能力還需加強。

2014—2018年為低級協調階段，在此期間，生產系統方面加快產業結構轉型的腳步，大范圍關閉煤礦，清理整治高污染企業，同時大力引進高新技術企業，建設發展旅游業。生活系統方面，不斷健全就業社保體系，對低收入戶進行精準幫扶。同時全面實施醫藥分開綜合改革，持續完善三級醫療服務體系。 不斷提升教育質量，完善基礎設施。 生態系統方面，持續跟進京津風沙源治理項目，累計完成13 km3廢棄礦山修復，生態建設取得一定成效。由圖1可知，生產系統得分增長幅度較大，但是仍處于初步發展階段，對于生活和生態系統的改善還沒有明顯的體現，生態系統得分雖逐步提高，但幅度不大，同時生活系統改善并不明顯，“三生”系統發展步調不一致，導致協調性發展緩慢。

3.3 障礙因子識別

3.3.1 要素層障礙因子

各要素層對門頭溝區“三生”系統協調發展的障礙度變化明顯。由圖2可知，在2009—2013年的失調階段，產業結構為主要障礙要素，反映出轉型初期的產業結構還未完全改變，資源型工業比例仍然較大，第三產業發展勁頭不足。但隨著產業結構不斷調整，障礙度逐年下降，由2009年的33.74%下降到2013年的25.35%。經濟水平、社會發展要素層障礙度在波動中呈下降趨勢，其中經濟水平下降了4.81%，社會發展下降了5.88%。環境質量障礙度變化不明顯，維持在15%左右。科技教育和環境治理的障礙度則有增長的趨勢，其中科技教育增加了8.51%，環境治理增加了6.58%。

圖2 2009—2018年“三生”系統協調發展要素層障礙度Fig.2 Obstacles of coordinated development of“production,life and ecology” systemfrom 2009 to 2018

在2014—2018年的低級協調階段，產業結構障礙度下降明顯，2018年達到20%以下，體現出門頭溝區加快了產業轉型的步伐，大力發展第三產業，尤其是高新技術產業，取得豐碩的成果。與此同時，區內生態工程造林成果顯著，環境質量要素層的障礙度均維持在1%以下，2016—2018年更是達到0值。但是環境治理的障礙度卻仍然呈現上升的趨勢，體現出污染治理方面重視不夠。經濟水平要素層在10%～16%間波動，有小幅下降，社會發展和科技教育的障礙度則出現波動式增長的態勢，對于門頭溝區“三生”系統協調的阻礙作用加大。

3.3.2 指標層障礙因子

由于指標層因子較多，僅選取每年前6位障礙度最大的指標(累計障礙度超過55%)為主要障礙因子。

由表3可知，10年間影響門頭溝區“三生”系統協調發展的障礙因子從失調階段到低級協調階段的排序發生較大變化。

表3 2009—2018年門頭溝區“三生”系統協調發展主要障礙因子障礙度Table 3 Obstacle degree of main obstacle factors forcoordinated development of “production,life and ecology”system in Mentougou district from 2009 to 2018

2009—2013年障礙度排名前三位的障礙因子為采礦業從業人員比重、人均綠地面積和科教支出比重，障礙度均在10%以上。實現礦業城鎮“三生”系統協調發展的關鍵是改變已有的產業結構，而門頭溝區采礦歷史已有千年，在轉型初期，礦山還沒有全部關停，資源型工業企業生產總值仍高達38億元，采礦業從業人員比例在15%以上，礦業仍然是主要生產企業，嚴重阻礙了產業結構轉型。同時，煤礦的開采和生產過程對土地資源破壞十分嚴重，造成了大面積生態環境受損，在轉型初期階段難以妥善解決。區內采空區均出現地裂縫和地面塌陷等問題，損毀大量林地，并且大量礦業廢石和廢渣被堆放，侵占土地，污染水資源，導致人均綠地面積低于35 m2/人，嚴重影響生態系統。5年間科教支出比例障礙度變化不大，反映出在注重產業結構轉型和改善生態環境的過程中對于科技和教育的重視不夠，這也導致“三生”系統中生活系統的改善效果較差。

2014—2018年間障礙度排名前三位的障礙因子變為環保支出比例、就業率和萬人擁有教師數。在此期間，隨著礦山逐步關閉，礦山開采和加工企業也開始尋求轉型，礦業從業人員大幅減少，并且政府設立第三產業投資基金，積極引進人才，大力發展高新技術產業，導致采礦業從業人員比例和第三產業產值比例的障礙度大幅下降。其次，雖然在生態環境治理與保護方面付出了巨大的努力，但是從表3可知，環保支出不足是目前阻礙門頭溝區“三生”系統協調發展的首要障礙因子。這反映出環境治理的資金投入仍然不足，打造生態涵養區的任務仍十分艱巨。同時，近3年的就業率對于協調發展的阻礙作用開始凸顯，在轉型階段，由于關閉了不少礦山企業，導致從事采礦工作的工人大量失業，在短時間內再就業存在一定困難，需要引起政府相關部門的高度重視。萬人擁有教師人數體現了區域的教育質量，近幾年門頭溝區教師缺口不斷增大，外地優秀的師范院校畢業生受編制和進京指標影響不能及時引進，導致萬人擁有教師數這一指標的障礙度增加至12%以上。

4 結論與建議

4.1 結論

1) 2009—2018年間，門頭溝區“三生”系統綜合評分逐年增加，由0.289上升至0.794，在2018年下滑至0.706，但總體上仍呈上升趨勢。2009—2017年生產系統得分逐年增加，2018年稍有回落，總體上增長幅度較大，發展態勢良好；生活系統得分增長速度緩慢，變化不明顯；生態系統方面得分呈波浪式增長，改善效果不突出。

2) 2009—2018年間，生產、生活、生態三大系統的耦合協調度總體上呈緩慢上升趨勢，由2009—2013年的失調階段發展為2014～2018年的低級協調階段，表明門頭溝區距協調發展仍然有很長的路程需要走。

3) 2009—2018年間，影響門頭溝區“三生”系統協調發展的要素層障礙因子排序變化較大，2009年要素層最大的障礙因子為產業結構，其次是社會發展，其他因子依次為經濟水平、環境質量、環境治理、科技教育。2018年要素層的最大障礙因子為科技教育，其次是環境治理，其他因子依次為社會發展、產業結構、經濟水平、環境質量。指標層障礙因子排序變化大致與協調度發展階段相似，在2009—2013年，前三位障礙因子為采礦業從業人員比例、人均綠地面積和科教支出比例，2014—2018年前三位障礙因子為環保支出比例、就業率和萬人擁有教師數。

4.2 建議

1) 加強生態建設。門頭溝區被定為生態涵養區時間較短，而礦業作為主導產業造成的歷史性生態環境破壞問題影響深遠，部分采礦遺留的礦業廢棄地未得到合理利用。今后仍應堅定綠色發展方向，在產業結構調整和管理的過程中，應把生態環境的修復和保護放在第一位，尤其需要進一步加大對礦業廢棄地的再利用和村鎮生態恢復方面的環保支出。

2) 強化就業舉措。轉型期間門頭溝區關停大量礦山，礦業資源產業發展受挫，職工績效大幅下降，失業率逐步升高。同時，新引進的高新技術產業發展勢頭不足，新發展的文旅產業還未成熟，對于勞動力的需求不足。今后應建立和完善再就業服務中心，號召之前從事礦業資源產業開發的人員投身其他產業，緩解近幾年就業率不高的困境。還應發揮各村鎮的優勢資源，打造村鎮的精品產業，增加就業渠道。例如妙峰山鎮具有得天獨厚的自然風光，潭柘寺鎮的歷史文化悠久，應著重發展文化旅游產業以帶動就業。

3) 深化教育改革。教育主管部門要增加對學校的財政投入，改善辦學條件。針對目前教師數量不足的情況，應加大對師資力量的培養，擴大和鞏固基礎教育，積極開展職業技術教育、成人教育和在線教育，形成多層次、多渠道和多形式教育網絡，開辟更多的教師崗位，擴大教師招聘規模，同時提高教師的工資福利待遇，改善住房、醫療、交通、通訊等生活條件，解決戶口和子女入學等后顧之憂。