智能城市系統恢復力評價體系及區域差異研究

摘要:近年來恢復力研究在領域的拓展和定義的延伸等方面取得了較大的進步。“智能城市”(Intelligent City)，是近年來社會發展和生產力創新領域的一個熱點概念。恢復力作為智能城市系統的一個有價值的屬性成為當前研究的重要內容。本文以智能城市和恢復力為切入點，構建了其評價指標體系，并極具該體系利用因子分析發對個省(市)進行分析，總結總體及局域的格局特征。

關鍵詞:智能城市 恢復力 評價體系 區域差異

中圖分類號:C934，F290文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)04(b)-0033-03

彼得·德魯克1969年首次預言，未來的社會將是一個知識型社會[1]，而智能城市是知識社會的構成單元。隨著新經濟時代的到來、知識管理理論的出現和互聯網技術的廣泛應用，智能城市的觀念和技術不斷產生和發展，目前已經具備了一定的理論基礎和應用技術條件。2009年，第一屆世界智能城市產業年會在沙特阿拉伯的麥加召開。IBM提出“智慧地球”理念，思科、愛立信等公司提出未來智能化城市藍圖，智能城市的研究和應用進入了快速發展階段。智能城市被廣泛認為是面向未來的城市發展趨勢，荷蘭阿姆斯特丹，英國曼徹斯特和日本市川等許多城市進行了有益探索，在社會經濟發展、環境保護方面取得了可觀的成效。在經濟全球化的今天，我國堅持可持續發展、建設和諧社會的過程中，加快智能城市理論體系和核心技術的自主創新是我國社會經濟發展的必由之路。

1 恢復力及智能城市恢復力

恢復力可以理解為系統對抗內外壓力和變遷而保持生產力和功能的能力;或者是系統受到干擾后能夠自我組織重建的能力。恢復力的屬性可分為3方面:(1)系統能承受的并仍存在于原穩態(即保持結構和功能不變)的變化量;(2)系統自組織的能力(與系統無組織或受外部因素驅動的組織相對應);3)系統構建學習與適應能力的程度(適應能力是恢復力的重要因素，反映了系統面對干擾時的學習能力)[2]。

1973年Holling創造性地將恢復力引入到生態系統穩定性的研究中，并將其定義為系統吸收干擾并繼續維持其功能、結構、 反饋等不發生質變的能力[3]。隨后這一理論在不斷的研究中逐漸滲透到社會系統領域。Carpenter和Walker等認為恢復力是干擾的大小[4]，即在社會-生態系統進入到一個由其它過程集合控制的穩態之前系統可以承受干擾的大小。隨著社會-生態系統理論的引入，恢復力的定義也日臻完善。

城市安全包含的內容十分廣泛，有城市生態環境安全、食品安全、經濟安全、社會安全等多方面的內容。本文通過對涉及城市安全的生態環境、經濟、社會、文化、人身健康和資源供給等各方面數據的研究，提出了城市安全評價的指標體系，并給出了參照指標體系進行評價的方法。

智能城市是一個復雜系統，在城市發展過程中，其抵抗外界干擾進行自我修復實現可持續發展的能力尤為重要。而恢復力理論也已經成為可持續發展研究的新視角，該理論關注變化中的持續性——確切地說是依托于Gunders on和Holling所論述的適應性循環理論[5]。盡管每個系統具體屬性的不同會造成恢復力概念的差異，但它們概念的構建都是基于適應性循環理論[5]，所以適應性循環與擾沌一同成為研究和測定恢復力的重要理論。智能城市是一個“社會-經濟-自然復合生態系統”[6，7]，受自身和外界干擾與驅動的影響[8]，具有不可預期、自組織、非線性、多穩態、閾值效應、歷史依賴和多種可能結果等特征[9，10]，因此必須在多尺度的復合研究中去理解和研究智能城市系統的恢復力。

2 智能城市恢復力指標體系

從系統論角度看，基于恢復力的城市安全評價是一個多層次的多指標的系統。要分析系統的恢復力，要對各子系統從發展規模、結構、效益等方面構建一個科學的評價指標體系。一方面要達到科學性與實用性相統一，指標的選取應建立在充分認識、系統研究的科學基礎上。有關經濟發展、人口規模與結構、資源的開發與利用、環境質量等構成要素應在指標體系中得到反映，要考慮數據取得的難易程度和可靠性，盡可能選擇那些具有代表性的重點指標。另一方面需兼顧系統性與層次性相統一，指標體系既要客觀地反映系統發展的狀態，又要避免指標之間的重疊性。

如表1所示。

有關城市安全與穩定的指標構建，在理論上和實踐中尚沒有達成社會各界共同認知的體系范疇。西方發達資本主義國家大多基于社會風險控制目的，建立了經濟層面的指標。美國學者在20世紀60年代提出了涉及經濟、政治、宗教、社會、資源、家庭、性以及傳統文化等諸方面影響社會穩定的指標。我國學者在20世紀80年代即啟動國情社會風險研究，提出的指標有四類40余項。90年代末又有學者提出中國社會風險監測指標體系包括18個警源指標、10個警兆指標和12個警情指標[11]。通過對上述指標的研究整理，在智能城市背景下，我們將智能城市風險分為六個方面，分別為食品供給、城市環境、日常安全、經濟發展、社會福利保障、技術發展六個方面，并從這六個方面進行智能城市系統恢復力研究。

城市食品保障，用來反映城市現在和將來的食品供給保障程度，使用X1人均糧食產量，X2人均肉、家禽、水產品、牛奶、供給量來衡量該指標。

城市環境是城市賴以生存、發展的環境，是人類從事社會經濟活動的物質基礎，是城市形成和持續發展的支持系統，城市生態環境安全是城市安全的基礎條件。我們使用X3萬元產值能源消耗指標，X4生活垃圾無害化處理率，X5工業廢水排放達標率，X6工業廢氣排放治理指數來衡量該指標。

日常安全屬于城市生產安全，日常安全指標可衡量和評價城市生產安全水平。盡管存在著其他生產安全指標，但通常情況日常安全監管好，則其在其他生產安全方面相應也較好。我們使用X7人口/火災發生率，X8人均交通事故損失折款，來衡量該指標。

城市經濟發展指標，反映城市經濟在受到各種外來威脅時保持正常運行和發展的能力。我們使用X9人均生產總值，X10居住價格指數，X11居民消費物價指數，X12居民人均可支配收入來衡量該指標。

社會保障指標主要反映基本生活保障能力、城市的生活安定性以及社會是否和諧。我們使用X13衛生、社會保障、社會福利業固定資產投資，X14人均工傷保險基金，X15人均養老保險基金，X16人均養老保險基金，X17人均醫療保險基金來衡量該指標。

技術發展和技術創新是提高生產力和推動社會發展的主要力量，它已成為衡量一個國家科技水平高低和經濟實力強弱的重要標志，是區域經濟發展的不竭動力[12]。我們采用X18科學研究技術服務固定資產投資，X19教育固定資產投資，X20信息傳輸、計算機網絡、投資，X21教育文化消費價格指數來衡量該指標。

3 智能城市恢復力評價的實證研究

我們從《中國統計年鑒2008》，《中國城市統計年鑒2008》，以及各省市2008年統計年鑒中篩選綜合了21項指標數據，在此基礎上進行分析。

因子分析是通過分析指標體系的結構關系，將多個指標轉化為少數幾個綜合指標，這些綜合指標是原指標的線性組合，能反映原指標絕大部分的信息，使信息的損失最小，因而對原指標的綜合解釋能力強。該分析方法可以在相關性分析的基礎上，將相關性較高的指標，合并為相互獨立的公因子，從而達到數據縮減降維，并保留原來數據信息的目的，尤其適用于大量指標的評價。定量分析系統恢復力，需要對不同量綱指標的初始數據進行標準化處理，把指標數值轉換成統一的含義。

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我們利用SPSS16.0軟件進行分析，首先對原始指標變量進行標準差標準化處理，經KMO和Bartlett檢驗，KMO值為0.692，達到可以進行因子分析的顯著性要求。因子分析假設變量是因子的線性組合，第一成分有最大的方差，后續的成分其可解釋的方差逐個遞減，按照特征根大于1的原則并以分析變量的協方差矩陣作為提取公因子的依據，計算出的主成分特征根及其貢獻率(表2)。因子特征值大于1.00的共有6個公因子，其方差貢獻率分別為40.7%、14%、12.2%、8.7%、6.8%、4.3%，其方差累計貢獻率已達86.72%，即反映了原有信息的86.72%(表2)這5個公因子可作為評價我國31個省(市區)的智能城市恢復力評價的綜合變量。

進一步進行因子旋轉。選用方差最大化正交旋轉，使每個因子上的具有最高載荷的變量數最小以簡化對因子的解釋，得到表3。

由因子載荷矩陣可以看出，公因子F1主要反映的是技術發展指標，在X18科學研究技術服務固定資產投資，X19教育固定資產投資，X20信息傳輸、計算機網絡、投資，X21教育文化消費價格指數上有較大載荷。公因子F3主要反映的是社會保障能力，在X13衛生、社會保障、社會福利業固定資產投資，X14人均工傷保險基金，X15人均養老保險基金，X16人均養老保險基金，X17人均醫療保險基金有較大載荷。公因子F2主要反映的是經濟發展指標，在X9人均生產總值，X10居住價格指數，X11居民消費物價指數，X12居民人均可支配收入上有較大載荷。公因子F5主要反映的是城市環境指標，在X3萬元產值能源消耗指標，X4生活垃圾無害化處理率，X5工業廢水排放達標率，X6工業廢氣排放治理指數上有較大載荷。公因子F4主要反映的是生產安全指標，在X7人口/火災發生率，X8人均交通事故損失折款上有較大載荷。公因子F6主要反映的是食品保障指標，在1人均糧食產量，X2人均肉、家禽、水產品、牛奶、供給量上有較大載荷。

對指標數據進行因子分析，因子經正交旋轉后再用回歸法計算出各因子得分，根據各因子的方差貢獻率占6個因子的累計貢獻率的比重為權重進行加權，累加各因子得分計算出綜合得分(公式1)。

(1)

其中為得分;為指標數值;為權重

4 結果與分析

根據樣本公因子的得分及排序情況可知:從因子分析的結果來看，基于智能城市的恢復力廣東地區位列第一。可見作沿海開放地區，經過長期的努力，打造了良好的智能城市環境，并且城市發展狀態良好，具有較強的抗逆性。另外從宏觀上來看，沿海地區在智能城市恢復力上明顯高于中西部地區，這與長期的經濟技術發展環境有著緊密的關系。另外從各公因子得分的排序來看，公因子F1主要反映的是技術發展指標，在影響智能城市系統穩定性相關的各項技術的投資上東部地區明顯好于中西不地區，并且相應的經濟狀況公因子F2的排名也明顯靠前，城市環境指標也相應較好。公因子F3主要反映的是社會保障能力，由于使用的人均指標，因此東西部差異不顯著。而對于主要反映的是食品保障指標，沿海地區尤其北京天津受人口和地域的限制，得分較低，而重慶山東等地則情況較好。

智能城市恢復力具有明顯的局域特征，對6個公因子分析的結果表明，不同類別的局域存在不同的特征。北京作為我國政治、經濟、文化中心，集中了大量的經濟技術資源，該地區多項評價指標與其他地區相比占有極其明顯的優勢。長三角和珠三角地區同樣由于經濟技術發展充分，從智能城市角度考慮到恢復力能力同樣具有較高優勢，相比我國的西南、西北地區與之差距巨大。

參考文獻

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