基于集對分析的貴州省城市人居環境承載力研究

龍 騰，何 勇，陳雪嬌

(重慶交通大學智慧城市學院，重慶 400074)

1 引言

高度城市化使得人居環境承載力不斷提升，人居環境承載力與城市化進程具有高度相關性，對于促進城市化進程有著積極效應[1]。人居環境承載力的核心思想是在保障城市資源可持續利用的條件下，在一定時間內，人居環境可以承載的人口數量和社會發展的能力。薩迪亞斯在20世紀50年代提出“人類聚居

學”理論[2]，國內則是吳良鏞率先引用該理論，他將人居環境系統劃分為支持系統、居住系統、自然系統、生態系統和社會系統等子系統[3]。20世紀90年代國內掀起對城市人居環境科學的研究浪潮，但研究成果較少，對許多問題沒能給出明確結果，因此國內并未形成體系[4]。從研究范圍上看，目前人居環境的研究多集中于對少數省域的城市[5～8]和鄉村[9]人居環境的評價和差異分析。從研究內容看，國內人居環境的主要內容有人居環境質量[10]、人居環境監測[11]、宜居度[12]等時空演變研究，國外人居環境的研究內容主要關注于對環境的保護與改善[13]。從研究數據看，傳統數據有城鄉居民主觀感受的采集[14]和官方統計數據[15],大數據有衛星遙感數據[16]和網絡大數據[17]。從研究方法看，多采用構建綜合指標體系進行人居環境質量的評價和空間格局的探討，但在評價指標體系的構建和評價方法的選取上并未達成一致見解[18]。

人居環境是近代人類改造自然的結果，而工業化、城市化的過程加劇了人居環境的變化，帶來各種不同的城市問題。因此，根據貴州省人居環境承載力近9年的研究，揭示其人居環境承載力發展趨勢，為人居環境研究提供新視角，為城市人居環境建設提出建議，是本文核心內容。同時，地級市與縣級市在文化和經濟發展上有著天然的聯系，將兩者的人居環境承載力進行分析評價，有利于更好地理解貴州省人居環境承載力的變化趨勢及其差異，可以為貴州省的人居環境承載力的提高與改善提供理論依據及其建議。

2 研究區及數據來源

2.1 研究區概況

貴州省位于中國西南云貴高原，地理位置處于北緯24°37′～29°13′，東經103°36′～109°35′，總面積約17.62萬km2。全省有9個地級單位，截至2018年末，全省年末常住人口為3600萬人。本文研究單元為地級市和縣級市，其中地級市包括貴陽市、六盤水市、遵義市、安順市、銅仁市和畢節市，縣級市包括興義市、凱里市、都勻市、清鎮市、赤水市、仁懷市和福泉市。

2.2 數據來源

本文數據來源為2011～2019年《中國城市年鑒》《貴州省統計年鑒》《中國城市建設統計年鑒》和研究區各地級、縣級市統計公報，其中缺省數據以移動平均法進行插值補充。

3 研究方法

趙克勤在1991年提出集對分析理論，其主要思想是將確定不確定看作確定不確定系統，從同、異、反3個方面來研究系統之間的不確定性，分別建立集對的同異反聯系度，用聯系度μ進行表達式的定量刻畫，獲取集對的聯系度函數與聯系數，并通過所得到的聯系度、聯系數進行一系列的評估與預測，得到分析客體的相關結論[19]。

3.1 聯系度

聯系度是集對分析的基礎，聯系度的基本表達式為：

ux-y=a+bi+cj

(1)

式(1)中：a、b、c分別表示集對的同一度、差異度和對立度,為差異度系數，i在[-1,1]區間取值；i為對立系數，且≡-1，ux-y稱為集對H(X,Y)的聯系度。

根據評價指標的計算公式獲得與最優方案的貼近度，計算公式為：

(2)

式(2)中：a、c分別為評價指標與集合的同一度和對立度。

采用集對分析方法對全省6個地級市和7個縣級市城市人居環境承載力進行測算可得rk。rk表示為最優方案與評價方案的逼近值，rk值越大，rk表示評價方案越貼近最優方案。本文利用rk反映貴州省城市人居環境承載力大小，rk值越大，代表城市人居環境承載力越強。

3.2 集對勢

集對勢SHI(H)s等于同一度比上對立度，代表集合之間的同異反聯系程度，且對立度c不等于0，記為：

SHI(H)s=a/c

(3)

趨同勢SHI(H)p等于同一度比上對立度，代表集合之間接近同一度的程度，將系統的差異度均轉變成對立度，且聯系度中的b與c不等于0，記為：

SHI(H)p=a/(b+c)

(4)

當集對勢和同一勢均大于1時，系統處于協調發展狀態且具有良好的穩定性；當集對勢大于1且同一勢小于1時，系統處于協調發展狀態但并不穩定，需要做出恰當的調整；當集對勢和同一勢均小于1，系統處于紊亂狀態且不穩定，需要評判各個指標集對勢的大小，做出針對措施。

2.3 指標體系

在前人研究環境承載力的基礎上[20,21]，依據貴州省城市開發現狀，選取33個指標，建立目標層、準則層和指標層，分為社會子系統、空間子系統、經濟子系統，參考現實生活中的極端情況，以此評價貴州省6個地級市和7個縣級市人居環境承載力現狀。城市人居環境承載力可以通過社會子系統、空間子系統、經濟子系統3個子系統相互作用得以體現，因此本文選用熵權法來分析貴州省城市人居環境承載力3個子系統的權重(表1)。

表1 城市人居環境評價指標體系

4 貴州省地級市人居環境承載力評價

4.1 城市系統協調性差異分析

如圖1所示，貴陽市人居環境承載力系統的集對勢比其他地級市更為協調，其中以空間子系統和經濟子系統尤為突出，處于貴州省地級市人居環境承載力第1梯隊；六盤水市和遵義市人居環境承載力的集對勢均大于1，3個子系統處于基本協調水平，處于第2梯隊；安順市、銅仁市、畢節市人居環境承載力大都小于1，3個子系統處于微弱失調的狀態，處于第3梯隊。在社會子系統中，六大地級市的系統集對勢相差不大，主要在空間子系統和經濟子系統相差較大。

4.2 時間序列角度分析

將2010～2018年貴州省人居環境承載力系統協調集對勢與同一勢以柱狀圖表示。由圖2和圖3可以得到：貴陽市、安順市、銅仁市的系統協調性基本上

圖1 貴州省地級市人居環境子系統集對勢

呈現逐年上升的趨勢，而遵義市、六盤水市、畢節市均出現上下波動的情形。2010～2018年，貴陽市、六盤水市、遵義市的系統集對勢基本都在1以上，說明系

圖2 2010～2018年貴州省人居環境集對勢變化趨勢

圖3 2010～2018年貴州省人居環境同一勢變化趨勢

統內部有較好的的協調性，其它三個地級市，常年沒有達到1。同時，系統協調的同一勢在這9年之間只有貴陽市呈現上升趨勢，其他城市并沒有明顯的變化規律，而且六大地級市都沒有達到1。

以時間序列進行分析，安順市和畢節市在2010～2018年發展水平比較相似，均是系統內部協調發展前景較差，且自身處于一種非常不穩定的狀態。安順市和畢節市在2017年系統協調集對勢的增長勢頭迅猛，但是在2018年又驟然猛降，回到2016年相似水平。

通過集對分析法計算出2010～2018年貴州省地級市人居環境承載力指數，對6個地級市的人居環境承載力的時間演變特征及分類進行如下分析：

從圖4可以看出，2010～2018年貴州地級市人居環境承載力指數在0.18～0.76之間，最高值出現在2018年的貴州市。總體呈波動上升趨勢，說明貴州省地級市的人居環境承載力不斷提升。貴州市人居環境承載力最高，畢節市人居環境承載力最低，兩市之間差異巨大，其余各市之間也存在不同水平的差異。安順市和畢節市人居環境承載力增長幅度相似，均在2016年和2017年出現巨大上下波動，與銅仁市處在貴州省人居環境承載力第三層級；六盤水市與遵義市處在第二層級，兩市人居環境承載力大多年份均在0.5～0.7之間；貴陽市處在第一層級，貴陽市人居環境承載力大多高于0.7。畢節市人居環境承載力年均增長12.1%，居六大地級市第一位，承載力水平變化顯著；安順市人居環境承載力在2017年增長率為29.6%，是所有地級市中漲幅程度最大，在2018年下降16.9%，波動幅度最大。

年份

5 貴州省縣級市人居環境評價

5.1 城市系統協調性差異

如圖5所示，凱里市人居環境承載力的集對勢全都大于2，3個子系統全部處于協調發展水平，與其他6個縣級市相比有巨大優勢，尤其是空間子系統的集對勢指標達到3以上。興義市3個子系統的集對勢比較均衡，基本都處于協調水平。都勻市、清鎮市3個子系統都處于協調發展水平，但都勻市的空間子系統比較突出，而清鎮市的空間子系統相比較社會子系統和經濟子系統有所差距。赤水市、仁懷市、福泉市3個子系統都有至少一個子系統沒有達到協調發展水平，尤其是福泉市空間子系統的集對勢僅為0.45，與其他縣級市相比有較大差距，政府應積極尋找現階段的癥結所在。

圖5 貴州省縣級市人居環境子系統集對勢

5.2 時間序列角度分析

將2010～2018年貴州省人居環境系統協調集對勢和同一勢以柱狀變化趨勢圖表示出來。由圖6和圖7可以得到，總體上貴州省7大縣級市的系統協調性大都呈現逐年上升的趨勢，同時，系統協調的同一性也在緩慢上升，且同一勢均未達到1。2010～2018期間，凱里市的協調發展水平以及穩定性是最高的，但是2013年之后，凱里市協調發展速度緩慢，人居環境承載力處于穩定狀態。興義市在2010～2015年之間系統協調性增長速率較高，但在2016～2017年期間系統協調性停滯不前，這是集對勢所導致。都勻市、清鎮市、赤水市、仁懷市、福泉市在9年間增長趨勢大致相似，而赤水市、福泉市人居環境承載力最高點也未達到1.5，與其他縣級市有較大差距，政府應積極尋找現階段的癥結所在。

圖6 2010～2018年貴州省人居環境集對勢變化趨勢

圖7 2010～2018年貴州省人居環境同一勢變化趨勢

從圖8可以看出，2010～2018貴州省縣級市人居環境承載力指數在0.31～0.76之間，最高值出現在2018年。總體上呈逐步上升趨勢，說明貴州省縣級市人居環境承載力不斷提高。2018年凱里市人居環境承載力最高達到0.76，是貴州省唯一超過0.75指標的縣級市，赤水市最低僅為0.31，且最高沒有超過達到0.60。凱里市人居環境承載力指數在2010～2018年期間遙遙領先其他城市，并且保持穩定發展，宜興市緊隨其后，其發展速率最快。都勻市、清鎮市、仁懷市整體趨勢逐漸走高，在2017年人居環境承載力指標都達到0.60以上，但是都勻市人居環境承載力提升速率較低，且波動較大。赤水市、福泉市人居環境承載力指數較低，最高點均未達到0.60，與其他縣級市有一定差距。

年份

凱里市從空間、社會、經濟3個方面綜合來看，發展水平一直保持領先地位，其次是興義市、仁懷市、清鎮市，凱里市2013年后發展速率變緩，其人居環境承載力水平一直處于穩定狀態，其余6個縣級市均保持高速發展，這表明還具有巨大的發展空間，近年來貴州省各縣級市人居環境的治理頗具成效。凱里市區位優勢明顯，交通網絡發達，是連接中原地區和西南邊陲的樞紐，也是西南經濟區通向華北、華東的重要城市。福泉市、都勻市緊鄰凱里市，地理位置具有獨特優勢，應加強城市間聯系，從經濟方面加速發展，提高城市人居環境承載力。

6 結論與建議

6.1 結論

運用集對分析法測算人居環境承載力，實證研究貴州省6個地級市和7個縣級市人居環境承載力的動態發展。結果表明：

(1)2010～2018年，貴州省城市人居環境承載力發展水平處于逐漸上升趨勢，城市之間的人居環境承載力差距趨向縮小。

(2)城市之間形成梯隊，梯隊之間差距顯著。地級市以貴陽市為第一梯隊，六盤水市、遵義市為第二梯隊，安順市、銅仁市、畢節市為第三梯隊。縣級市以凱里市、興義市為第一梯隊，清鎮市、仁懷市、都勻市為第二梯隊，赤水市、福泉市為第三梯隊。

(3)貴州省縣級市2010～2018年城市人居環境承載力增速高于地級市，但穩定性較低。地級市城市人居環境承載力與縣級市城市人居環境承載力相比呈波動緩慢上升，縣級市城市人居環境承載力上升曲線更為平滑。地級市中以貴陽市處于領先地位，縣級市中以凱里市處于領先地位，且優勢較大。

6.2 建議

貴州省城市人居環境承載力跟城市空間規劃和經濟發展密切聯系，經濟發展和城市規劃是縮減城市人居環境承載力差異的主要措施，是實現貴州省各個城市人居環境承載力均衡發展的前提。

(1)銅仁市、畢節市、安順市、赤水市、福泉市在貴州省的經濟發展水平有所不足，多項城市人居環境承載力指標發展水平較低。有關部門需針對以上城市進行政策傾斜，使其可以步入良性循環的發展道路。

(2)六盤水市、遵義市、清鎮市、仁懷市、都勻市的人居環境承載力與貴州省內經濟發達城市相比仍有一定的差距。以上城市空間子系統的發展水平不高，需要加大公共服務等軟件環境的財政投入水平，增加城市公共綠地面積和建設面積。

(3)貴陽市、凱里市社會子系統、空間子系統、經濟子系統的城市人居環境承載力較高，可憑借地區優勢加大改革力度，轉變為高質量經濟發展模式，實現高精尖產業結構化，加大自身影響力，帶動周圍較落后城市經濟發展。更加關注城市人居環境承載力的全面提高，注重各項服務質量，這也是全面建成小康社會應有的責任。