湖南省城市多維韌性耦合協調特征及影響因素

劉 悅，徐惠孝，宋小青，，李 江

（1.中國地質大學（武漢）地理與信息工程學院，湖北 武漢 430074；2.國土資源評價與利用湖南省重點實驗室，湖南 長沙 410118）

0 引言

氣候變化引起的自然災害以及快速工業化、城市化導致的環境污染、生態退化，對城市高質量發展構成了重大制約［1］。因此，如何推進城市經濟、基礎設施、社會、生態環境耦合協調發展對提升城市的風險應對能力具有重要意義［2］。在此背景下，城市韌性被認為是城市主動抵御、吸收多元干擾甚至適應重組的內在能力而提出［3］。增強城市韌性成為推動城市可持續發展的關鍵戰略。黨的二十大報告提出要提高城市規劃、建設、治理水平，打造韌性城市。這就迫切要求促進城市基礎設施、經濟、社會、生態環境等多維要素的良性互饋和耦合協調發展［4］，增強城市應對不確定干擾時的承受、適應和恢復的能力［5，6］，進而推動城市功能整體提升，實現城市健康、可持續發展［7］。城市基礎設施、經濟、社會、生態環境等任何不適應發展需求的單項維度，都將有可能引發整個城市的致命危機甚至破壞［8］。現實迫切要求摒棄單一韌性思維，全面提升我國城市多維韌性。

目前，學術界從工程系統、生態系統和社會—生態系統等角度對城市韌性進行了大量理論研究［9－13］。在此基礎上，從城市的經濟、社會、生態、基礎設施等維度構建評價指標體系［8，14］，定量評估城市韌性。并運用泰爾指數、GIS 空間分析等方法，探究城市韌性的時空分異，研究財政、創新、市場、金融、城鎮化等因素對城市韌性的驅動作用［15－18］。但目前有關城市多維韌性間耦合協調的研究還十分不夠［19］。另外，從研究區域來看，當前研究較多關注我國東部地區的城市韌性［15，20］，對中西部地區關注不夠。綜上，本文從經濟、基礎設施、社會和生態4個維度構建城市多維韌性評估指標體系，以湖南省為例，分析城市多維韌性的耦合協調特征，揭示影響城市韌性耦合協調發展的內部限制性維度和外部因素，提出城市多維韌性耦合協調發展的政策建議，以期為中部地區乃至全國建設韌性城市推動高質量發展提供參考。

1 研究區概況、方法與數據

1.1 研究區概況

湖南省地處長江中游，下轄14 個地市州（圖1），擁有以長沙為代表的創新型綜合城市、以株洲和湘潭為代表的新型工業化城市、以張家界、湘西州為代表的旅游型城市和以郴州為代表的資源型城市。2001—2020 年，全省城鎮化水平由33.7%升至60.6%。此外，《湖南省新型城鎮化規劃（2015—2020）》指出，湖南省將以長株潭城市群、洞庭湖生態經濟區、大湘西地區、湘南地區四大城市組團為載體，加快新型城鎮化建設。同時，湖南省經濟發展不平衡、生態環境質量下降、基本公共服務發展相對滯后、基礎設施配套不完善等問題仍然存在［21，22］。綜上，有必要基于城市和四大城市組團層面，評價分析湖南省的城市多維韌性耦合協調特征。

圖1 湖南省區域概況Figure 1 The profile of Hunan Province

1.2 研究方法

構建城市多維韌性評估指標體系。從經濟、基礎設施、社會、生態4 個維度［14－17，26－28］，構建城市韌性評估指標體系（表1）。其中，經濟韌性是城市韌性發展的內在動力，反映了城市經濟子系統應對沖擊并及時恢復的能力［23］，與城市經濟實力、資產冗余、產業結構等密切相關［24］；基礎設施韌性是城市韌性發展的硬件支撐，包括城市道路、重要管網的疏散與暢通等能力［11，23］；社會韌性是城市韌性發展的關鍵保障，涉及就業保障、公共醫療、教育發展、生活質量等方面［16，25］；生態韌性是城市韌性發展的基礎載體，受到城市的資源環境承載能力、生態功能與脅迫、污染治理等影響［16，25－27］。在此基礎上，運用基于熵權的線性加權求和法［28］，評估城市多維韌性。

表1 湖南省城市多維韌性評估指標體系Table 1 Evaluation index system of multidimensional urban resilience in Hunan Province

耦合協調度模型。基于耦合協調度模型探討城市多維韌性耦合協調水平。首先測算耦合度，計算公式如下［29］：

式中：C為耦合度，C值越大則城市多維韌性耦合程度越高；u1、u2、u3、u4分別為城市的經濟韌性、基礎設施韌性、社會韌性與生態韌性指數。

為避免研究對象出現均處于較低水平但卻耦合度較高的情況，引入協調度模型，測算城市各維度韌性交互耦合的協調程度，計算公式如下：

式中：D為耦合協調度，D值越大則城市多維韌性耦合協調維度越高；T 為四大韌性維度的綜合發展指數即綜合的城市多維韌性指數，本研究認為四大韌性維度同等重要，故對其均等賦權。

參考相關研究［30］，將城市多維韌性耦合協調度的類型劃分為10 類（表2）。

表2 城市多維韌性耦合協調類型劃分Table 2 Classification of multidimensional urban resilience coupling and coordination degree

空間杜賓模型。運用空間杜賓模型識別各影響因素對湖南省城市韌性耦合協調度的作用。該模型能夠同時考慮內生與外生交互項，進而識別變量間的空間相互關系與結構模式。模型表達為［28，31］：

式中：URIit為i 市第t 年的城市韌性值；δ 為空間滯后回歸系數；wij為空間權重矩陣；Σnj＝1WijlnURIjt為被解釋變量的空間交互效應；β 與θ 為參數向量；c、μi、λt和εit分別為常數項、空間效應、時間效應和誤差項；X為解釋變量即影響因素的集合。

1.3 數據來源

社會經濟統計數據來源于2001—2020 年的《中國城市統計年鑒》《湖南統計年鑒》《中國城市建設統計年鑒》《湘西統計年鑒》及國民經濟和社會發展統計公報等。地形數據采用空間分辨率為30m 的ASTER GDEM，來源于地理空間數據云（https：／ ／www.gscloud.cn）。NDVI數據通過Google Earth Engine 的時間序列最大值法，處理2001—2020 年的Landsat5、8 數據獲得。

2 城市多維韌性耦合協調時空特征

2.1 城市多維韌性變化時序特征

2001—2020 年，湖南省城市多維韌性均值由0.216上升至0.545（圖2）。其中，2001—2008 年城市多維韌性指數低于0.300，2014—2020 年城市多維韌性指數穩定在0.400 以上，2001—2020 年湖南省城市多維韌性指數均值僅為0.369，仍具備較大提升潛力。

圖2 2001—2020 年湖南省城市多維韌性發展情況Figure 2 Changes in multidimensional urban resilience in Hunan Province，2001－2020

從4 個韌性維度來看：①經濟韌性明顯偏低，對綜合韌性的貢獻度比較小。主要原因在于：一方面，全省經濟社會發展核心區域長株潭城市群位于湖南省東部，對省域中西部城市發展的輻射帶動作用仍然有限；另一方面，湖南省中西部城市在經濟實力、產業結構、技術創新等方面，與長株潭城市群存在較大差距，難以有效承接長株潭城市群的正向溢出。②生態韌性在各維度中水平最高。這主要緣于，湖南省自20 世紀90 年代起重視綠色發展，通過鼓勵環保產業發展、積極推進生態文明建設，有力推動了生態韌性提升。③基礎設施韌性年均增長7.38%。其 中，2001—2007 年 增 長 較 快，2007 年 高 達13.21%。這主要與該階段我國交通等基礎設施網絡的快速推進有關。④社會韌性增長先慢后快。其中，2001—2007 年，年均僅增長1.52%，2008 年后增長明顯加快。這主要由于社會韌性建設過程中，政策實施存在一定滯后效應。

2.2 城市多維韌性耦合協調時空特征

2001—2020 年，湖南省城市多維韌性耦合協調度穩定上升（圖3），耦合協調度均值由0.408 增加到0.722，實現了由較低的瀕臨失調到中級協調的轉變。然而，協調度均值低于0.6，離優質協調仍有較大差距。從均值的發展階段看，耦合協調發展呈現初、中、末3 個階段：①2001—2007 年，總體瀕臨失調。四大組團中，僅長株潭城市群達到基本協調水平，其他三大組團均由輕度失調轉為瀕臨失調。②2008—2013 年總體由基本協調上升至初級協調。具體地，長株潭城市群上升至中級協調，湘南地區由瀕臨失調轉為初級協調，洞庭湖生態經濟區、大湘西地區僅達到基本協調水平。③2014—2020 年總體由初級協調轉為中級協調。具體地，長株潭城市群躍升至良好協調，洞庭湖生態經濟區、湘南地區均處于中級協調，僅大湘西地區仍停留在初級協調水平。

圖3 2001—2020 年湖南省城市多維韌性耦合協調度變化Figure 3 Changes in the coordination degree of multidimensional urban resilience in Hunan Province，2001－2020

從城市組團層面來看，湖南省城市多維韌性耦合協調度的區域差異顯著，具體表現為：長株潭城市群＞湘南地區＞洞庭湖生態經濟區＞大湘西地區。主要由于，長株潭城市群在推動一體化發展過程中經濟結構不斷優化，城市基礎設施與社會服務配套較為完善，因而多維韌性耦合協調度最高。而大湘西地區則受限于區位條件，經濟發展較為滯后，基礎設施與社會服務配套相對薄弱，導致城市多維韌性協調水平最低。

從地市層面來看，湖南省城市多維韌性耦合協調度總體上表現為“東高西低”的格局（圖4）。以長沙為核心的長株潭城市群耦合協調度較高，屬典型的單核心分布模式。2001 年，除長沙為基本協調外，其他13 個市州城市多維韌性耦合協調類型均處于失調狀態，且協調度處于瀕臨失調水平的城市較多。2008 年，除長沙為初級協調外，株洲、湘潭、衡陽達到基本協調水平，而處于瀕臨失調的城市集中于湖南省中西部地區。2014 年，耦合協調關系明顯提質，長沙率先轉為中級協調類型，湘潭、株洲、岳陽、常德、衡陽和郴州6 市達到初級協調。2020 年，14 個城市的協調度均升至初級協調及以上。其中，長沙邁入良好協調發展。

圖4 2001—2020 年湖南省城市多維韌性耦合協調度空間格局Figure 4 Spatial pattern of the coupling coordination degree of multidimensional urban resilience in Hunan Province，2001－2020

3 城市多維韌性耦合協調度影響因素

3.1 內在多維限制性

根據各城市的經濟、基礎設施、社會、生態4 個維度韌性指數，將14 個城市劃分為5 大類型（表3），探究湖南省各城市多維韌性耦合協調發展的內在限制性。總體來看，滯后型城市主要受到多個維度韌性的復合影響，4 個維度韌性全面滯后的城市數量最多。除經濟韌性外，社會韌性也是多維韌性協調發展的主要內部制約因素。這是由于教育、醫療和社會保障的改善通常需長期投入且存在滯后性，但湖南省的城鎮人口在研究期內增長迅速，這種錯位加劇了城市緊張的社會資源配置矛盾。

具體而言：①全面滯后型城市包括邵陽、懷化、湘西、婁底、張家界、益陽6 市。該類型城市多山地丘陵，資源開發和產業活動限制因素多，經濟發展相對落后，城市生態治理與服務投入相對不足，城鄉發展差距大，基礎設施和社會服務體系亦不完善，對人才、資金、技術吸引力不高。②經濟—社會滯后型城市包括岳陽。省域副中心岳陽市盡管屬于省域內經濟競爭力較強的城市，但在周邊城市等級更高的長沙、武漢虹吸作用下，技術、教育、醫療、人才等要素流失，導致消費動力不足，城市社會公共服務設施不夠完善。③經濟—基礎設施—社會韌性滯后型城市包括衡陽、常德。兩市的主導產業分別為傳統制造業、煙草業，產業結構比較單一化、低端化，在經濟波動時易受到較大沖擊，影響就業市場穩定性。同時，兩市在人均教育經費支出、公共醫療和交通體系、對外通訊等方面發展速度相對滯后。④經濟—生態—社會滯后型城市包括郴州、永州。郴州屬于資源型城市，面臨著資源枯竭、環境污染和技術落后等問題，經濟下行壓力大，居民消費釋放不充分。永州受區位條件制約，難以吸引外部投資和產業轉移，經濟結構仍以傳統農業和加工制造業為主，產業升級困難。

3.2 外部影響因素

參考相關研究［15－17，20］，考慮數據可獲得性，選取行政力（GOV）、市場力（MAR）、開放力（OPE）、創新力（INN）、城鎮化率（URB），分別表征地方財政支出與GDP比值、人均消費品零售額、進出口商品總額與GDP比值、公共財政支出中科教支出占比、常住人口城鎮化率，揭示城市多維韌性耦合協調度外部因素的影響。

2001—2020 年，耦合協調度全局Moran′s I指數介于0.289—0.428，且均在5%顯著性水平通過檢驗，模型存在顯著正向空間相關性。這表明選用空間計量模型比普通面板數據模型結果更優。此外，Wald檢驗和LR檢驗結果均顯著，拒絕空間杜賓模型退化為空間滯后模型和空間誤差模型的假設。而Hausman檢驗P值為0.011，因此，選擇固定效應的空間杜賓模型探索耦合協調度外部因素的影響。同時，根據模型結果的直接效應和間接效應，分別揭示外部因素的本地影響效應和空間溢出效應。空間杜賓模型估計結果如表4 所示。

表4 空間杜賓模型估計結果Table 4 The estimation results of SDM

從表4 可見，城鎮化、市場力和創新力的影響明顯強于行政力和開放力。市場力、開放力和城鎮化的回歸系數分別為0.062、0.012 和0.093，均在10%水平下顯著，表明隨著地方財政支出能力、對外開放程度和城鎮化水平的提升，城市多維韌性耦合協調度趨于增長。而行政力和創新力回歸系數分別為－0.028、－0.063，表明二者對城市多維韌性耦合協調度具有負面影響。進一步分解各發展階段影響因素的作用效果發現，初期僅開放力對耦合協調度有顯著正向影響，中期行政力、開放力的影響效應顯著，末期城鎮化、創新力對耦合協調度有顯著負面影響，市場力、行政力則顯著促進了多維韌性的耦合協調發展。

從各外部因素的影響變化來看，地方財政支出（GOV）的影響變化主要是由于，初期湖南省過于集中第二產業發展，行政對經濟發展干預強烈，制約了多維韌性協調發展。隨著市場經濟發展水平逐步提高，GOV 由抑制作用逐漸轉為促進作用。市場力（MAR）的推動效果在末期才開始發揮。主要由于在初期及中期階段，消費市場規模暫未達到引發規模效益的水平，促進城市單位產出成本降低的作用不顯著。開放力（OPE）的回歸系數、直接效應、間接效應均顯著為正。主要由于，城市增長的部分外部資金用于完善本市社會服務設施與體系，不僅有利于促進城市自身多維韌性協調發展，而且惠及周邊城市，產生了積極的空間溢出效應。創新力（INN）的回歸系數為－0.063，且僅間接效應顯著為負，直接效應并不顯著。說明本城市的創新能力提升與周邊城市多維韌性耦合協調發展存在權衡關系。城鎮化水平（URB）則產生了正向影響，影響效應中僅直接效應顯著。說明城鎮化發展使本城市治理效能得到有效提升，但并未對周邊城市多維韌性耦合協調發展產生明顯促進作用，其空間溢出效應仍需進一步加強。

4 結論與討論

4.1 結論

本文在揭示2001—2020 年湖南省城市韌性多維耦合協調發展特征的基礎上，對影響耦合協調度的內在多維限制性及外部影響因素開展了實證研究。主要結論如下：①2001—2020 年，湖南省城市綜合韌性水平有所增強，但總體水平不高。其中，經濟韌性最低，生態韌性最高，基礎設施韌性在前期增幅較大，社會韌性中后期發展加快。②湖南省城市多維韌性的耦合協調度由瀕臨失調躍升至中級協調，空間上呈以長沙為單核心的“東高西低”格局。③多維韌性耦合協調發展滯后型城市受多個維度韌性的共同制約，全面滯后的城市最多。經濟韌性和社會韌性是多維韌性耦合協調發展的關鍵內在性限制維度。④從外部因素來看，市場力、開放力和城鎮化具有顯著正向驅動作用，行政力與創新力總體表現為負向作用，且不同因素的影響在不同發展階段存在差異。

4.2 討論

為促進湖南省城市多維韌性協調發展，提出以下建議：①強化區域聯系與合作，構筑區域城市韌性協同網絡。以長株潭城市群為引領，帶動并扶持湘西邊緣區、低洼區發展。加強基礎設施和公共服務互聯互通，推動區域資源及技術合理共享，促使全省資源流動發揮正向空間溢出效應。②實行分區管理，促進城市多維韌性區域協調發展。根據各市的資源稟賦和功能定位，實施區域差異化的城市多維韌性耦合協調發展策略。其中，對于耦合協調全面滯后型城市，可加快推動生態產品市場價值實現。③聚力攻堅關鍵驅動力，優化韌性發展模式。著重發展目前階段市場力、行政力對多維韌性的促進作用，推動市場提檔升級，探索財政收支的優化配置方案。

受限于數據可獲得性，本文在評價指標體系構建方面存在局限性。面向智慧、低碳引領的韌性城市建設需求，優化評價指標體系是后續研究值得關注的方向。