基于 “三力”突變級數的中心城市發展質量差異化比較研究

解佳龍，雷 殷

(1.武漢理工大學管理學院，湖北 武漢 430070;2.湖北省產品創新管理研究中心，湖北 武漢 430070;3.襄陽市襄城區國家稅務局，湖北 襄陽 441000)

隨著我國城市化駛入發展的快車道，社會資本、科技成果、人才智力等資源快速集聚形成諸多區域極——中心城市，其憑借較高的經濟水準、完善的配套設施和優惠的政策待遇成為區域城鎮等級體系“金字塔”頂端的多職能綜合體，在我國特色城市化發展道路中發揮著引領示范作用［1］。然而，在我國城市化進程中一些中心城市緊盯發展速度、規模與布局，盲目尋求城市的外延擴張和物質增長，忽視了城市發展質量與其區域聯動性，加之受自然稟賦與非自然稟賦非均質性的交互影響，致使部分中心城市偏離城市化戰略初衷畸形發展，呈現顯著的城市發展質量地域非均衡現象。因此，建立科學系統的中心城市發展質量評價體系與模型，探析中心城市發展質量的差異與特征，對于我國特色城市化戰略、區域均衡發展戰略具有重要的指導意義。

1 文獻綜述

國外圍繞中心城市發展質量的研究成果主要集中在區域經濟輻射帶動［2－3］和邊緣地帶溢出效應［4－6］領域，且研究對象多選擇產業指向性明顯的個別中心城市，而綜合評價中心城市發展質量的相關研究略顯薄弱。國內針對城市發展質量的研究起步于21世紀初，以“城市/城市化”和“發展質量”為關鍵詞，通過中國期刊網對國內文獻進行初步檢索，檢索結果表明:以城市發展質量及相關詞條為核心研究的學術論文共計16篇，但從空間差異視角研究城市發展質量的論文僅有4篇，專門針對中心城市這一特殊群體的發展質量空間研究尚屬空白。城市發展質量雖有明確的直觀含義，但由于內涵極為豐富而不易準確把握，這使得城市發展質量評價視角和研究方法多維化。

綜上所述，國內外有關中心城市發展質量評價存在如下不足:第一，研究方法主觀性較大或評價計算過程過于繁冗，嚴重影響了測評結果的信度和效度;第二，指標體系覆蓋面不全，難以體現中心城市的區域創新質量，隨著我國創新型城市建設工作的啟動，創新質量將成為衡量中心城市發展質量的重要指標，盡管韓增林在評價指標體系中引入了創新質量，但僅涉及了城市創新投入而忽視了創新產出與基礎支撐。因此，本文在總結中心城市發展質量影響因素的基礎上，兼顧經濟增長、社會穩定、城市可持續發展，突出中心城市內部的創新質量和外部的國際地位，并采用不需對評價指標賦以權重的突變級數法測算城市發展質量，因而更顯簡易和科學。目前，還沒有將突變級數法用于城市發展質量評價的先例，本文將根據中心城市“三力模型”，嘗試性地應用突變級數法對其發展質量進行綜合比較研究。

2 中心城市發展質量評價“三力模型”

“三力模型”是由自主創新力 (Independent Innovation Ability，IIA)、效益貢獻力 (Effective Contribution Ability，ECA)和國際競爭力 (International Competitive Ability，ICA)三個重要評價維度構成，模型概念最早由我國學者胡樹華［7］提出并迅速應用于產業綜合評價和創新平臺構建領域［8］，而后張冀新在其博士論文中從城市群現代產業體系角度，運用集群共生原理、新產業區理論、生態網絡理論詳細論述了產業“三力”協同旋進機理［9］。模型憑借優越的指標導向與靈活特性突破產業評價應用范疇，在國家高新區區域評價領域得以運用并顯現較好的應用效果［10］。因此，本文將“三力模型”引入中心城市發展質量評價領域，既拓展了模型的應用范圍，又為城市發展質量評價提供了新的研究視角。

導致中心城市發展質量強弱差異的因素是繁雜的，但這些影響因素最終可歸結為“三力”，且城市發展質量“三力”動態均衡提高，則可相互促進，整體推進，而其中任何一力薄弱，則可能制約整體的良性健康發展。在“三力模型”的基礎上，根據科學性、求實不求全、指標數據的可得性及可比性等原則，經過反復篩選和優化，構建了中心城市發展質量評價“三力”指標體系(見圖1)，指標體系各層級間及層級內部關聯顯著，各控制變量均為互補型。

評價指標體系由4項一級指標、8項二級指標、31項三級指標組成，具有如下特點:

(1)在原有高校學生數、科技人員數、科學支出比重等創新指標基礎上，增加了知識產權、技術產出、研發載體等創新產出和創新支撐指標，強化了創新在中心城市發展質量中的考核分量，這也是中心城市打造區域創新極和建設創新型國家的客觀需要。

(2)統籌考慮了經濟增長、社會穩定與城市可持續發展的內在聯系，在關注經濟貢獻和社會貢獻指標的同時，兼顧“兩型”與城市居民福利等指標，是一種基于城市系統的發展質量評價，更加符合城市和諧發展的要求。

(3)指標體系兼顧了中心城市內部運轉績效與外部市場拓展的雙重功能性指標，反映中心城市參與國際分工與競爭的能力、潛質，緊密銜接國家國際貿易中心城市建設的戰略目標。

圖1 中心城市發展質量評價“三力”指標體系及系統突變類型

3 中心城市發展質量“三力”突變級數評價

3.1 評價對象選取與原始數據來源

本文選取我國4個直轄市和15個副省級城市為評價對象，其中現已確定北京、天津、上海、廣州、重慶為國家中心城市，沈陽、南京、武漢、深圳、成都、西安為區域中心城市，濟南、杭州、大連、青島、長春、哈爾濱、寧波、廈門等副省級城市發揮著省域中心城市的作用，并向區域中心城市跨進。這些城市在我國多核層級中心城市網絡體系中具有較強的示范引導和輻射帶動作用，研究它們發展質量的水平、特色和差異，對強化中心城市極化作用和區域協同發展具有重要借鑒意義。

在中心城市發展質量“三力”突變測算中，其科技活動人員規模與強度、研發經費投入與強度、高新技術企業數、高新技術產業值數據來源于《中國高新技術產業統計年鑒》;專利授權數據來源于國家知識產權局《年專利統計年報》;技術市場成交合同額、科技園區數、科研機構數據來源于《中國火炬統計年鑒》;中國馳名商標和名牌數來源于國家工商行政管理總局商標局、中國商標網;高校在校生人數、人均國內生產總值、人均地方財政收入、人均實際可支配收入、萬人刑事案件立案數、千人擁有病床數來源于各城市統計年鑒;第三產業比重數據來源于《中國第三產業統計年鑒》;城鎮登記失業率、社會保障覆蓋率數據來源于《中國人口和就業統計年鑒》及《中國人力資源和社會保障年鑒》;能耗數據來源于《中國能源統計年鑒》，廢棄物綜合利用率數據來源于《中國環境統計年鑒》，城市空氣質量綜合指數、城市綠化覆蓋率數據來源于《中國城鄉建設統計年鑒》及《中國城市統計年鑒》;城市對外開放度、城市國際知名度數據來源于中國城市發展網及《中國城市競爭力報告》;出口創匯額、實際利用外資額、吸引合同外資額數據來源于《中國統計年鑒》及《中國區域金融運行報告》。以上中心城市發展質量評價指標均采用市轄區統計口徑，個別城市缺失數據根據相鄰年份值采用插值法補齊。

3.2 “三力”突變級數測算的步驟

(1)確定突變系統各層指標排序。

根據突變論，利用分歧點集方程是不能直接進行分析評價的，因為狀態變量與控制變量的取值范圍不統一，也不能與模糊隸屬數0～1的取值范圍相一致。從而必須對原始數據進行標準化處理 (公式 (1))，使得控制變量取值范圍在 (0，1)［11］，且能分出各中心城市發展質量在該指標上的等級。同時，在標準化處理后數據的基礎上，運用變異系數法計算各項指標權重以反映單位均

式中xij表示i指標j中心城市的原始數值，yij表示xij的標準化值，當xij為效益型指標時，ui取max{xij};當xij為成本型指標時，ui取 min{xij}。值上的離散程度。在同一屬性、同一層級的指標中，離散程度相對大的指標放在前面，相對小的指標放在后面，從而保證了各項指標所排順序與對應重要程度相一致 (見圖1，括號內數值為指標權重)。

(2)確定突變系統各層類型。

由于“三力”指標體系控制變量均不超過4個，則勢函數最多有7種基本突變形式，即尖點型、燕尾型、蝴蝶型、折疊型、雙曲型、橢圓型和拋物型，最常見的是前3種，其系統特點和內容如表1所示。

根據各級指標分解子指標數，由上至下依次確定評價指標體系各層的突變系統類型，各層系統突變類型如圖1中的橢圓所示。

①三級指標系統:除外貿依賴屬于燕尾型，控制變量標記為C29，C30，C31，其余均為蝴蝶型，控制變量分別標記為創新投入C1，C2，C3，C4，創新產出C5，C6，C7，C8，創新支撐C9，C10，C11，C12，經濟貢獻C13，C14，C15，C16，社會貢獻C17，C18，C19，C20，環境貢獻C21，C22，C23，C24，創匯潛力C25，C26，C27，C28。

②二級指標系統:自主創新力和效益貢獻力屬于燕尾型，控制變量標記為B1，B2，B3;B4，B5，B6，國際競爭力屬于尖點型，控制變量標記為B7，B8。

③一級指標系統:中心城市發展質量總指標分解為自主創新力、效益貢獻力、國際競爭力3項一級指標，其系統為燕尾突變且互補，控制變量標記為A1，A2，A3。

(3)由分歧方程導出歸一公式。

通過對勢函數f(x)求一階導數f'(x)=0，得到分歧點方程;求二階導數f″(x)=0，得到突變系統的奇點集。由f'(x)=0和f″(x)=0，消去x，得到突變系統的分歧點集方程，即所有臨界點集合成的平衡曲面。分歧點集方程表明各控制變量滿足此方程時，系統就會發生突變，通過分解形式的分歧點集合方程便可導出歸一公式 (見表1)。歸一公式中，xi(i=a，b，c，d)表示對應控制變量i的突變級數。在突變級數系統中，歸一公式實質上是一種多維模糊隸屬函數。

(4)利用歸一公式進行綜合評價。

按照上述步驟與方法，以我國19個中心城市2010年統計數據為基礎，運用MATLAB軟件編程將歸一公式由下至上逐層綜合，直到得出中心城市“三力”及發展質量總指標的測算結果與排名(限于篇幅，各細分指標的序列表未在此列出)。具體結果見表2。

表2 我國19個中心城市發展質量測算結果與排序

4 測算結果評價與分析

4.1 整體中心城市發展質量評價

(1)總體趨勢:“三力”同步均衡異化。根據得分情況，分別將中心城市“三力”和綜合發展質量按照大小排序繪制成雷達圖，如圖2所示。從圖中可以看出，剔除了個別中心城市(重慶、廈門、寧波、青島、西安)，絕大部分中心城市的“三力”與綜合發展質量波動方向和幅度幾乎一致，呈現“三力”同步均衡異化現象，即中心城市發展質量某一力的強弱與其他二力呈正相關。假定中心城市“三力”排名波動狀況滿足后述兩個條件即可視為同步均衡現象:第一， “三力”波動方向一致;第二，“三力”排名波幅未超過參評總數的1/3［10］。從統計數據來看，共有14個中心城市出現了“三力”同步均衡發展情況，占到了參評總數的73.68%，導致中心城市整體上同步均衡異化現象顯現。特別在城市發展質量極強與極弱情況下，這種現象更為明顯，其中北京、上海、深圳、沈陽、哈爾濱、長春的同步波幅均控制在1以內，這種同步均衡異化特征會增加后發中心城市發展質量追趕的難度。

圖2 中心城市“三力”與綜合發展質量排名雷達分布

(2)空間分布:東部→中西部→東北級別遞減。

城市發展受地區資源稟賦、經濟基礎、政策傾斜、人文環境等因素的影響，其發展質量在時間上存在一定滯后與非均衡，在我國表現為以經濟板塊為分界線的東部→中西部→東北階梯分異(自2005年起，我國統計上東、中、西和東北四大板塊的劃分范圍是:東部地區包括京、津、冀、滬、蘇、浙、閩、魯、粵、瓊10個省市;中部地區包括晉、皖、贛、豫、鄂、湘6省;西部地區包括渝、川、黔、滇、藏、陜、甘、青、寧、新、內蒙古、桂12省市區;東北地區包括遼、吉、黑3省)。東部地區中心城市集聚了地理位置、經濟基礎、財稅政策、人才智力等優勢，在區域創新、效益貢獻、外向經濟領域表現突出，涵蓋了城市發展質量前7位，整體級別位于前列。中西部地處內陸，中心城市參與國際市場競爭存在地域劣勢，加之區域科技與產業結合緊密度不足，致使效益貢獻力和國際競爭力偏弱，城市發展質量整體級別位于中游。東北地區是我國傳統老工業基地，擁有雄厚的制造業、化工業發展基礎，但地區內中心城市發展過程中創新轉化力不足、低碳經濟滯后，嚴重制約了城市發展質量的總體提升，整體級別明顯低于東部和中西部。

4.2 基于三維散點聚類的中心城市發展質量差異評價

為了更清楚地分析各中心城市發展質量的差異，以“三力”為坐標軸 (IIA-橫軸，ECA-縱軸，ICA-豎軸)建立空間直角坐標系，利用表2中的數據繪制三維空間散點圖 (見圖3)。避免劃分中聚類效果不明顯，根據數據特點將坐標系原點設定為60，并分別以 ［60，70)， ［70，80)， ［80，100］為歸類范圍，把“三力”劃分為低 (L)、中 (M)、高 (H)三類。這樣可以更加詳細地區分各中心城市發展質量的特征，也避免了評價的籠統性。基于上述劃分標準，得出我國部分中心城市呈現出不同質量的發展階段:

(1)高水平均衡型 (H-H-H):這一類城市發展質量“三力”均衡推進，是中心城市中的佼佼者，除了得益于良好的區位優勢、政策支持，還擁有雄厚的經濟和科教基礎。北京、上海、深圳屬于該類型，特別在城市創新基礎、科技成果轉化等創新質量方面，表現出絕對領先優勢。

(2)跨越逼近型 (M-H-H):這一類城市“三力”優勢明顯且逐漸逼近高水平均衡，但自主創新力相對類型1略顯薄弱，應加大科技活動人員和研發經費投入強度，強化知識產權保護意識。廣州是該類型的典范，其效益貢獻力和國際競爭力均排名前四位，而自主創新力卻跌落第六位。此外，天津、杭州、南京也具有該類型的數值特征。

(3)平穩推進型 (M-M-H):該類中心城市發展質量總體保持中等水平，并且依托雄厚的科教資源，高校及科研院所眾多，源頭創新能力突出，從而使得自主創新力在“三力”內部比較優勢明顯。重慶是這種類型的典型代表，其效益貢獻力和國際競爭力排名分別為第14和第10位，而自主創新力位居第4位。此外，成都和武漢也不斷加大本地科教資源轉化力度，促進科技與產業有效結合。

圖3 中心城市發展質量三維空間散點聚類分布

(4)創新短板型 (L-H-H):這一類型受益于得天獨厚的港口區位優勢，在全球化的進程中，兼顧國際市場份額的擴展與國內經濟效益的提升，從而實現效益貢獻與國際競爭的雙高，但外向型經濟弱化了城市創新質量意識，導致自主創新力短板現象嚴重。寧波因高等院校、科研機構等創新實體的缺乏，致使城市創新后勁不足，自主創新能力滯后。此外，青島和大連也存在類似的短板現象。

(5)低水平均衡型 (L-M-M):這一類城市雖有良好的產業基礎、政策支持，但受地域分布、人才結構的束縛，發展質量“三力”水平相對偏低，在中心城市群體里處于低水平“三力”均衡階段，尤其創新質量劣勢明顯，沈陽、濟南、哈爾濱、長春是很好的例證。該類城市只有集中優勢資源尋求單力跨越，才能打破低水平均衡狀態，推動城市質量整體提升。

需要提出的是，在上述分析中，西安和廈門因“三力”數值特征相對獨立，聚類效果不明顯，從而未被劃入任何發展階段中，這是很正常的。事實上，中心城市發展質量“三力”是彼此聯系、相互促進的，不同發展階段之間存在互通性，難免存在過渡地帶的界限模糊。

5 結論

本文將產業評價“三力模型”引入中心城市發展質量研究領域，構建了基于自主創新力、效益貢獻力、國際競爭力三維結構的中心城市發展質量評價模型和評價指標體系，并在指標體系設計中彌補了以往創新質量薄弱的不足，符合建設創新型城市與創新型國家的形勢要求。運用突變級數法對我國4個直轄市及15個副省級城市進行實證研究與比較分析，闡述了當前我國中心城市發展質量“三力”同步均衡異化的總體趨勢和東部→中西部→東北級別遞減的空間分布特征，并基于三維空間散點聚類分布圖，歸納出當前我國中心城市呈現不同質量的五個發展階段。研究豐富了城市發展理論的實證，同時為我國中心城市發展質量的協同提升及模式升級提供了依據及決策參考。

值得一提的是，本文在指標體系設計中，雖然強化了城市創新質量的重要作用，但還缺乏城市管理質量、群體創新意識等更加深層的內容。另外本文限于指標原始數據的可得性，只是分析了一年的中心城市發展質量，沒能從發展變化的角度進行動態分析，影響了結論的深度和意義。對于以上的問題，將在今后的研究中進一步探索。

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