城市化與產業生態化耦合發展協調度測度研究

張文龍

摘要：城市化與產業生態化的耦合是城市化子系統的四要素與產業生態化子系統的五要素間各種關聯關系的總和。文章構建出城市化子系統與產業生態化子系統的測度指標體系，基于熵值法和變異系數而選定城市化與產業生態化耦合發展的協調度，并依據協調度數值的大小構建起相應的分類體系以及其判別標準，并將理論成果應用于廣東省佛山市的實踐。

關鍵詞：城市化；產業生態化；協調度；變異系數；佛山市

中圖分類號：F26 文獻標識碼：A

文章編號：1005-913X（2016）09-0039-04

一、城市化與產業生態化及其相互聞的耦合發展

城市化（Urbanization），亦被稱為城鎮化，是傳統的農業社會向現代的工業社會逐步變遷過度和轉型過程中的一個復雜的過程，城市化的維度，至少包含著人口城市化（亦即人口的增長）和空間城市化（亦即空間的擴張）以及經濟城市化（亦即經濟的發展）和社會城市化（亦即社會生活水平的提高）等四個維度。

產業生態化（Industrial Ecologization）是產業發展過程中的一種高級的形態，在這種形態下，仿照自然生態系統而構建產業生態系統，從而應用類似于自然生態系統中所存在的物質和能量“閉路循環”的思路和模式，在對產業經濟的生產活動進行安排時，既要考慮到遵從產業經濟的本有規律，另外又要考慮到充分利用自然生態的運行規律，實現產業系統的生態化，從而最大限度地實現資源物質利用的循環化以及廢棄物排放的減少化，從而逐漸消弭生態環境的破壞，因而產業生態化的評價維度，主要從產業化水平和生態環境水平以及生態環境壓力和生態抗逆能力并考慮到生態效率等共五個維度進行分析。

耦合（Coupling）是指兩個或以上的系統通過相互之間的作用而互相影響以至于最終它們會聯合起來而成為一個整體大系統的現象。而城市化與產業生態化可以分別被視為一個地區的經濟社會大系統發展的過程中存在的兩個子系統，它們相互之間通過各自內部的各種因素和耦合元素而相互作用和相互促進以致相互妥協與協調，這其實就是城市化與產業生態化之間的耦合聯動關系。具體地說，城市化與產業生態化之間的耦合發展就是城市化的四個維度與產業生態化的五個維度之間的各種關聯關系的總和。

二、基于變異系數的城市化與產業生態化耦合發展協調度測度模型

協調度是測度一個系統由無序狀態轉變為有序狀態的一種趨勢，是對系統在其發展變化過程中所屬內部的多個子系統或者多個要素之間和諧程度的定量的度量。協調度測度模型的核心內容包括測度指標體系、功效函數和協調度測度函數三大部分。

（一）城市化與產業生態化耦合發展測度指標體系

城市化與產業生態化耦合發展測度的指標體系的篩選，應該符合科學性的原則、完備性的原則和獨立性的原則以及動態性的原則和可操作性的原則。據此分別考慮人口城市化和經濟城市化以及社會城市化和空間城市化四個維度而共選用24個指標來建立起城市化的測度指標體系，通過借鑒吸收中國科學院可持續發展研究組的有關科學研究成果，并結合考慮到生態效率的內涵和測度需要，分別考慮產業化水平和生態環境水平、生態環境壓力以及生態抗逆能力和生態效率五個維度共選用27個指標來建立起產業生態化的測度指標體系。具體如表1和表2所示。

（二）功效函數

以決策論的視角來看，因為城市化子系統和產業生態化子系統都由多個要素構成，若將系統中的每一個要素的發展變化對整個系統的發展變化的貢獻看成為整個系統發展變化的一個具體的子目標，則城市化與產業生態化的耦合發展其實可以被當作為一個多目標系統決策的問題。

而功效函數即為描述功效系數U_i與其具體的子目標g_i（x）（i=1，2，…，M）之間的關系的函數，亦即U_t=G_i[g_i（x）]（i=1，2，…，M）。若設定總功效函數為K=K（U₁，U₂，…，U_M）（其中0≤K≤1），則可將之用以呈現出該系統的總體功能，其中的K值愈是大，則說明這個系統的協調度愈發高，協調性愈發好。

若將城市化與產業生態化耦合大系統中的第i個子系統的第f個測度指標用記號表示為u_ij（i=1，2；j=1，2，…，n），而其具體數值則為x_ij（i=1，2；j=1，2，…，n），又假設將該系統的穩定的臨界點上的測度指標的上限值表記為α_ij，下限值表記為β_ij，則城市化與產業生態化耦合大系統的測度指標對該系統的有序性的功效函數可用如下的方式來表示：

對于正的功效指標來說，其指標數值愈大，則對該系統的正貢獻將愈大，有： 對于負的功效指標來說，其指標數值愈大，則對該系統的負貢獻將愈大，有：

在上面的式子中，U（u_ij）表示該系統的測度指標u_ij對整個系統的有序性的功效函數，并用U（u_ij）的值的大小來反映和表征該系統的測度指標數值相對于目標數值的滿意程度，若取值為U（u_ij）=0，則表示為最不滿意，而若取值為U（u_ij）=1，則表示為最滿意，因此，總有0≤U（u_ij）≤1。

基于上述的城市化與產業生態化耦合大系統的測度指標對該系統的有序性的功效函數的計算公式，我們可以更進一步地通過采用數學集成的方法（比如加權算術平均的方法）來分別計算而獲得城市化子系統、產業生態化子系統以及整個城市化與產業生態化耦合大系統內部的各個測度指標對該系統的有序性的總功效函數，假若分別用X和Y以及K來表示，我們可以有：

在上式中，用來ω_1j表示城市化子系統中各個測度指標u_1j的權重，用ω_2j來表示產業生態化子系統中各個測度指標u_2j的權重；而用α和β來分別表示城市化子系統和產業生態化子系統的發展變化對整個城市化與產業生態化耦合大系統發展變化的影響程度的權重。

（三）基于改進的熵值法的測度指標權重決策

測度指標體系中所采用的指標的權重一般意即該指標在整個測度指標體系中所占有的比重。本文采用改進的熵值法來進行權重決策。

1.熵值法（Entropy Method）賦權的基本原理

信息論的創始人、美國數學家克勞德·香農（Claude Elwood Shannon，1916-2001）提出信息熵（Information Entropy）的概念：H（X）=-∑[p（x_i）lnp（x_i）]，其中的H（X）亦被命名為“平均信息量”，p（x_i）為x_i出現的概率，0≤p（x_i）≤1，且有∑p（x_i）=1。因此，我們有：H（X）≥0，其表征的是該系統中的隨機變量x_i的無約束的程度。信息熵H（X）愈大，說明該系統的無序程度愈高，亦即愈混亂，故而該信息的效用值會愈小；反過來，若信息熵H（X）愈小，則說明該系統的無序程度愈低，亦即愈有序，故而該信息的效用值會愈大。

由此，借用信息熵這個理論工具，我們可以依據各個測度指標各個年度的指標值的變異程度來對該測度指標進行賦權，從而為多指標的綜合評價提供科學的依據。

2.原始數據指標值的標準化

對于不同的測度指標x_j（j=1，2，…，n），其原始數據值的量綱不完全相同，難以統一處理，由此，需要對這些數據進行量綱的統一化處理，亦即對原始數據進行標準化處理。

式中的n表示協調度的層次系數，一般取值為n=2；而對于K=αX+βY式中的α和β，我們認為在整個城市化與產業生態化耦合大系統中，城市化子系統X和產業生態化子系統Y擁有同樣的重要性，因而取值α=β=0.5。根據上述公式，我們可以知道：協調度0≤C_t≤1，其值愈大，表示城市化與產業生態化耦合發展的協調性愈好，反之，則表示其協調性愈差。

三、城市化與產業生態化耦合發展分類體系及其判別標準

因為C_t協調度的值愈大，表示城市化與產業生態化耦合發展的協調性愈好，其值愈小，就表示其發展的協調性愈差。因此，依據協調度C_t值的大小，我們應用均勻分布函數的方法，可對城市化與產業生態化耦合發展的協調性劃分為7個不同的等級，如下表3所示：

依據協調度C_t值的大小，我們將城市化與產業生態化耦合發展協調性7個不同的等級歸集為3個大類。又因為城市化與產業生態化的協調發展不僅意味著整個城市化與產業生態化耦合大系統的K值和協調度C_t值要比較大，而且要求城市化子系統的X與產業生態化子系統的Y之間的差異程度比較小，因此，若X和Y之間的差異不大于0.1，則將二者視為同步的發展，而若X和Y之間的差異大于0.1，則將二者視為不同步的發展，由此城市化子系統的X與產業生態化子系統的Y之間的對比關系可以分為3個基本類型，因此，綜合起來，可以將城市化與產業生態化耦合發展細化地分為21個基本類型。如表4所示。

四、廣東省佛山市城市化與產業生態化耦合發展的協調度研究

按照前文建立起來的城市化測度指標體系和產業生態化測度指標體系，收集廣東省佛山市的相關數據。借助SPSS 13.0 for Windows和Microsoft Office Excel 2003軟件，依照改進的熵值法的操作流程，計算各個測度指標的權重，按照協調度測度模型，分別統計出廣東省佛山市2002-2007年的城市化綜合指標值及其產業生態化綜合指標值以及城市化與產業生態化耦合發展的協調度，并據此判斷廣東省佛山市城市化與產業生態化耦合發展的類型，結果如表5所示。

我們可以發現：

1.基于協調度發展變化的角度。總體上來說，廣東省佛山市城市化與產業化耦合發展的協調度愈來愈高。若分階段來研究，我們發現，佛山市城市化與產業生態化的發展大致可以劃分為3個小的階段：在2002-2003年的階段處于失調衰退類型狀態，在2004-2005年的階段則過渡到勉強協調發展類型的狀態，而到2006-2007年的階段則開始進入到協調發展類型的狀態。

2.基于城市化與產業生態化發展變化的角度。總體上來說，廣東省佛山市城市化與產業生態化的發展亦都呈現出上升的勢頭。尤其是其城市化的進程，更呈現出強勁的發展勢頭，每年都有大的推進。但在產業生態化的進程方面，則出現了一些周折。在2002-2007的6年時間里，佛山市的產業生態化程度提高0.39，而同期的城市化程度提高0.44，高于產業生態化程度13%，據此可見，在這期間，佛山市的城市化進程快于其產業生態化進程，但總體上來看，其城市化進程與產業生態化進程基本上還是同步發展的。

研究廣東省佛山市經濟社會發展的歷史，我們可以發現，上述的分析結果基本符合客觀現實。

2002年12月，廣東省佛山市的行政區劃調整申請獲得國務院的批準。撤銷原來的佛山轄區的城區、石灣區以及縣級的南海市、順德市和三水市以及高明市，新設立佛山市的禪城區、南海區、順德區和三水區以及高明區五個區。這符合佛山市的經濟社會發展的客觀需求，也有利于科學地制定佛山市的城市發展規劃，加快佛山市的城市化進程。同時，廣東省委、省政府也根據全省的形勢和佛山的狀態，規劃將佛山市建設成為廣東省除廣州市和深圳市之外的第三大城市，并且要率先基本地實現現代化。基于此，佛山市的城市化進程和發展走上了新的快車道。與此同時，佛山市也特別注意加強城市環境保護和改善城市生態環境。佛山市嚴格限制傳統的陶瓷、印染、電鍍等高污染產業的發展，要求逐步地撤離佛山市中心城區以及人口密集區。同時，將園林綠化當作城市化建設當中重要的組成部分。佛山市在2001-2002年期間基本控制住工業污染，在2003-2006年期間有更進一步的改善，空氣環境質量功能區方面全部達標，并進而在2007年成功地通過當時的國家環保總局的“創建國家環境保護模范城市”的考核和驗收。由此我們可知，佛山市城市化與產業生態化的確是一直在不斷地進步和發展的，與我們進行的數據測度基本相符。

[責任編輯：龐林]