基于組合賦權法的四川省城市化水平時空演變研究

淳 陽,潘洪義*,周介銘,鄧元杰,吳佳俁,稅 麗

(1.四川師范大學 西南土地資源評價與監測教育部重點實驗室,四川 成都 610066;2.四川師范大學 地理與資源科學學院,四川 成都 610066)

基于組合賦權法的四川省城市化水平時空演變研究

淳 陽1,2,潘洪義1,2*,周介銘1,2,鄧元杰1,2,吳佳俁1,2,稅 麗1,2

(1.四川師范大學 西南土地資源評價與監測教育部重點實驗室,四川 成都 610066;2.四川師范大學 地理與資源科學學院,四川 成都 610066)

城市化是當今社會發生的最為顯著的變化,受到廣泛的關注;因此對城市化進行綜合、客觀的評價就顯得尤為重要.傳統的評價方法在賦權時并不完全合理;采用AHP-熵值法結合的組合賦權法,以四川省21個地(市)州為研究單元,結合重心轉移模型和Arc GIS軟件對2003—2013年四川省城市化水平進行研究.研究表明:2003年以來,四川省城市化水平取得了一定程度的提升,但各城市間的水平差異較大,并呈現逐步拉大的趨勢;全省城市化水平重心轉移距離和空間波動均較小,向東北方向偏移;四川省城市化水平在空間上有較強的正相關性,但集聚趨勢在減弱,有隨機分布的態勢;川東北傳統農業區和三州地區的城市化水平普遍偏低,亟待轉變發展方式.

組合賦權法; 城市化水平; 重心轉移模型; 時空演變

城市化是隨著經濟增長、工業化等社會生產力的不斷發展,人類的生產、生活活動不斷從農村向城市轉移及城市空間不斷擴大的過程[1],是一個國家和地區經濟發展水平的重要標志.改革開放后,由于發展的需要,我國放松了對流動和遷移人口的控制,城市化發展進入了前所未有的新時期[2].長期以來,城市化水平受到國內外學者的廣泛關注,諸如城市化水平、區域差異、影響因素及動力機制等[3],積累了大量的理論和經驗方法.從研究尺度來看,評價單元從全國或省域轉向市、縣域[4-8];從研究方法來看,一般分為單指標法和綜合指標體系法.單指標法僅采用非農業人口或城鎮人口比重衡量城市化水平,雖然方法簡單,但只反映了人口數量的變化,未考慮到其它因素的影響,缺乏一定的科學性.綜合指標體系法則運用能代表城市化內涵的多級指標,以及更為科學的方法進行綜合評價,從而具有較高的實用性.主要方法有主成分分析法[9]、線性加權法[10]、聚內分析法[11]等.這些方法中權重的確定都比較單一,因此本文擬將較主觀的AHP法和較客觀的熵值法結合確定綜合權重,探討四川省2003—2013年間的城市化水平及其空間格局,以期為該地區今后的發展提供一定的參考.

1 研究區概況

四川省位于東經97°21′—108°33′和北緯26°03′—34°19′之間,位于中國西南腹地,轄區面積48.6萬km2,下轄18個地級市,3個自治州.作為人口大省的四川來講,隨著大量的人口向城市轉移,各地區人口結構也發生了巨大的變化,促進了人口的重新布局,加快了城市化進程.

圖1顯示了自1995年四川省及全國城市化率的時間序列差異.1995—1999年四川省城市化率平均水平只有全國的50%,1999年實施西部大開發以后,四川省2000年城市化率的平均增速達到了7.55%,超過了全國的平均增速5.33%,并持續保持良好的增長勢頭,與全國的差距日益縮小.

2 研究方法及數據來源

2.1 數據處理設指標樣本集為(xij)m×n,xij代表樣本i的第j個指標值,m、n分別代表樣本的個數和指標的數目,i=(1,2,…m),j=(1,2,…n).為了排除各指標量綱的不一致對計算結果準確性的影響,本文采用極差法對數據進行標準化處理,公式為

(1)

式中,Yij為城市j第i個指標的標準化值,Xij為城市j第i個指標的原始值,Xmax和Xmin分別為第i個指標的最大值和最小值.

2.2 主客觀組合賦權法

2.2.1 AHP-熵值法 熵值法[12]是一種客觀賦權法,根據各項指標觀測值所提供的信息的大小來確定指標的權重W1j.AHP是由T.L.Satty[13]提出的一種定性與定量結合的賦權方法.即通過對同一層次的各元素進行兩兩比較,計算各元素對上層元素的相對重要性,確定出每個元素對總目標的權重W2j.由于這2種方法在應用方面已經很成熟,本文不再贅述,具體方法見參考文獻[12-13].

2.2.2 組合權重及綜合得分的計算 由客觀權重W1j和主觀權重W2j可以得到組合權重Wj,W1j和W2j應該盡可能地接近.根據最小相對信息熵原理構建函數

(2)

(3)

綜合評價得分

(4)

2.3 重心轉移模型重心轉移模型是研究區域發展過程中要素空間變動的重要分析工具,要素重心的移動客觀地反映了觀測時期內區域發展諸要素空間集聚及其位移規律,是地理學常用的分析模型[14],其重心擬合模型公式為:

(5)

式中,Zij(i=1,2,3,…,n)表示第i評價單元第j年城市化水平綜合得分,xi、yi為第i評價單元的地理經緯、度,xj、yj為第j年的重心橫、縱坐標.設第k、k+m年四川省城市化水平重心坐標分別為Pk(xk,yk)、Pk+m(xk+m,yk+m),那么重心Pk向Pk+m移動方向模型公式和移動距離模型公式為:

(6)

(7)

(8)

(9)

(10)

2.5 數據來源行政區劃圖件來自于1∶500 000中國基礎地理數據,統計數據采用社會、經濟發展數據,主要來源于《四川省統計年鑒(2003—2014)》[16]及各地(市)統計局官網,部分數據由計算所得.

3 四川省城市化水平綜合評價

3.1 指標體系構建參考已有的測度體系,本著客觀性、系統性、代表性、實效性原則,結合四川省的實際情況和數據的可獲得性,篩選能代表四川省城市化水平的人口城市化、經濟城市化、社會城市化、空間城市化4個要素,共16個指標,構建城市化水平綜合測度指標體系(表1).

表1 城市化水平綜合評價指標體系Table 1 The comprehensive evaluation index system of urbanization level

3.2 四川省城市化水平綜合評價與分析

3.2.1 區域間差異顯著,總體城市化水平偏低 從表2可以看出,2003—2013年全省各地(市)城市化水平綜合得分的平均值呈現逐年上升的趨勢,由2003年的0.259 0增長到2013年的0.344 9,增幅為33.2%.2013年,受國家要求提升城市化發展質量的政策影響,部分地區的城市化水平出現小幅下降,轉向內涵式發展;但總體上四川省城市化進程處于不斷發展階段.城市化水平得分最高的(成都市)與得分水平最低的(巴中市)相比,2003年是8倍,2013年是4.7倍;差異相當顯著.2007年至今,21個地(市)州中只有成都市的城市化水平得分高于0.8,攀枝花從2010年開始城市化水平得分降到0.6以下,其它城市得分均未超過0.6.2013年城市化水平處于中高、中低及低水平的城市占全省的比例為19.0%、42.9%、28.6%;反映出四川省城市化水平總體偏低,大部分城市處于中低水平階段,滯后于沿海發達地區的城市化水平.

表2 四川省各地區城市化水平綜合得分Table 2 Regional urbanization level comprehensive score in Sichuan province

3.2.2 區內差異各具特點,發展不均衡 依據各地(市)城市化水平的綜合得分和歷年城市化水平的變化率,將城市化水平劃分4種類型(圖2).

1) 高水平穩定型.成都市一直處于較高的城市化水平并保持相對平穩的增長,由于成都的各項指標值基本上都排名第一,發展較均衡,整體實力強;故雖然增幅小但在全省城市化進程中具有絕對優勢.

2) 高水平下降型.攀枝花的城市化水平排名全省第二,部分年份出現了較小幅度的逆增長,綜合得分降低了0.047 2.攀枝花作為資源型城市,擁有極其豐富的礦產資源,建市之初其人口、經濟、城市基礎設施等起點就高,其人均GDP長期高居全省第一;后期發展中隨著資源的逐步枯竭,經濟發展動力不足使其城市化進程速度放緩.

3) 中高水平波動型.該類型城市占全省總量的23.8%.因地理區位、資源條件、經濟發展水平等原因,導致城市化水平在不同年份有不同程度地波動,其中阿壩州增幅最大達到了0.113 3,自貢、瀘州、眉山、德陽、綿陽等城市增長幅度較小,在0.05～0.10之間.

4) 中低水平增長型.該類型城市占全省總量的66.7%.基本上都是地理位置偏遠或傳統的農業城市,第一產業比重高、工業化進程落后、經濟發展水平低等,導致城市化進程緩慢.

3.3 四川省城市化水平重心遷移變化根據重心轉移模型,運用Excel和Arc GIS 10.1,計算出2003—2013年四川省城市化水平的重心及其移動距離、移動的角度及其重心移動軌跡(圖3).

2003—2013年四川省城市化水平重心整體有向東北方向偏移的趨勢,偏移距離為18.55 km,偏移角度為63°22′26.23″;歷年重心均不同程度的偏離四川省的幾何重心,位于四川省地理重心的東側,說明四川省城市化水平的優勢區域位于四川省的東部.2003—2008年四川省城市化水平重心經歷了東北-西北-東北方向的偏移,這是由于2003—2006年成德綿經濟區的快速發展,這些城市的人口集聚效應明顯、GDP大幅增長、二、三產業比重增加,城市化重心向該地區偏移,偏移距離最大時為4.78 km.2007—2008年因內江、自貢等城市的發展逐步提高及在2008年汶川地震中成都、德陽、綿陽屬于重災區,經濟損失嚴重,對社會發展產生較大影響,所以全省的重心又向東北方向回落.2008—2013年四川省城市化水平重心的趨勢由西北-東北-西北方向.該時期內,災后重建工作的有序展開及國家政策的大力扶持,成德綿地區的發展得到恢復,隨著廣元、南充、遂寧等川東丘陵區城市的發展,全省的重心又向東北方向偏移,偏移距離最大時為3.95 km、最小時為1.21 km.由此可見,全省城市化水平重心移動速度和空間波動均較小,說明全省城市化水平發展處于較穩定的狀態.

4 四川省城市化水平空間格局演變

4.1 四川省城市化水平空間關系及演變采用Arc GIS 10.1的空間分析統計工具,計算四川省2003—2013年的城市化水平得分全局空間關聯系數G(d),見表3.由研究期內各年份的G(d)值均為正,說明四川省各地(市)的城市化水平存在空間正相關,有較強的空間集聚性.2003—2008年,G(d)值呈波動下降的趨勢,2009年達到最小值0.113 2,隨后又上升但整體趨勢有所下降;Z(G)值顯著性逐年降低,自2006年后均未通過顯著性檢驗.表明四川省各地(市)城市化進程的空間集聚性減弱,熱點區在空間上有隨機分布的態勢.

表3 四川省城市化水平Getis-Ord General G指數Table 3 The urbanization level Getis-Ord General G index in Sichuan province

注:***表示0.001的顯著度;**表示0.05的顯著度;*表示0.1的顯著度.

4.2.1 盆地中部是四川城市化進程的核心區 2003年以來,四川省城市化空間格局穩中有變,熱點區和次熱區主要集中在盆地中部,形成以盆地中部城市群為核心的圈層狀空間結構.該地區人口密度大,工業水平高,城市數量占全省的38.1%,經濟發展最具優勢,也是四川省城市化進程最快、最有潛力的地區;而廣元、巴中、甘孜州、涼山州等外圍城市則為冷點區,這些地區由于自身的區位條件限制了它們的發展,在全省城市化進程中處于劣勢,有被邊緣化的趨勢.

4.2.2 冷點區范圍擴大,兩極分化趨勢明顯 2003—2013年,各類區域的范圍和數量均發生了變化,熱點區在減少,次熱區和次冷區變動幅度不大,冷點區在不斷擴展.城市化熱點區由2003年的5個減少為2013年的1個,次熱區由2003的3個增加至2013年的4個,次冷區由2003年的7個增至2013年的9個,而冷點區則由2003年的6個上升為2013年的7個.全省形成了以成都-綿陽-樂山為增長軸的空間分布格局,位于該軸線末端的甘孜州、阿壩州、雅安、廣元、巴中、達州等城市受到的吸引力較小,2013年城市化水平在全省排名均靠后,與核心區的差距在逐漸拉大;表明四川省城市化水平的內部空間分布格局不均衡,兩極分化趨勢明顯.

5 結論與討論

通過構建評價指標體系,引入組合賦權法對四川省城市化水平進行綜合評價,得出以下幾點結論:

1) 運用主客觀組合賦權法確定指標權重,將可能對評價結果產生影響的因素進行一定的綜合,有效避免了單獨采用熵值法或AHP法確定指標權重的弊端,有利于改善和提升綜合評價的質量.

2) 利用重心轉移模型和空間統計分析工具進行空間可視化表達,更為直觀地揭示了全省各地(市)城市化水平的空間差異和演變格局.可以看出,四川省城市化水平重心波動較小,發展趨勢相對穩定.四川省城市化水平在空間上具有正相關性,但集聚趨勢在逐步減弱,熱點區范圍縮小,表現出隨機分布的態勢,地區間的差異逐步擴大.

3) 四川省城市化水平總體偏低、發展速度慢,傳統農業區和三州地區的城市化是四川省城市化進程中亟待解決的問題.首先,各城市應促進地方產業結構轉型升級,大力發展二、三產業,降低第一產業的比重;其次,加強交通、醫療、衛生等城市基礎設施建設,完善城市功能,提升城市化質量,走內涵式發展道路;最后,這類地區缺乏具有引導力的地方大城市,對周邊城市的輻射帶動作用弱,各城市間應該加強聯合協作,對優勢區域加大投入力度,打造具有潛力的地方城市增長極,帶動區域城市化水平的提升,縮小城市間的差異,扭轉城市化發展兩極分化的趨勢.

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(編輯 余 毅)

Spatial and Temporal Evolution of Urbanization Level in Sichuan Province Based on Combination Weighting Method

CHUN Yang1,2,PAN Hongyi1,2,ZHOU Jieming1,2,DENG Yuanjie1,2,WU Jiayu1,2,SHUI Li1,2

(1.KeyLaboratoryofLandResourcesEvaluationandMonitoringinSouthwestofMinistryofEducation,SichuanNormalUniversity,Chengdu610066,Sichuan;2.CollegeofGeographyandResources,SichuanNormalUniversity,Chengdu610066,Sichuan)

Urbanization is the most significant changes in today,has been paid widespread attention,and it is particularly important to have a comprehensive and objective evaluation about urbanization.This paper uses AHP method and entropy value method combined to determine the weights,taking the 21 cities of Sichuan province as the study areas,and studies the urbanization levels and spatial and temporal evolution in Sichuan province from 2003 to 2013 by center of gravity model and Arc GIS software.The results show that each districts of Sichuan province’s urbanization level has achieved a certain degree of ascension since 2003,However,there is a great difference in the level of each city,and presents a trend of gradually widening.The gravity center moving distance and spatial fluctuations of the urbanization level in Sichuan province are relatively small,shift to the northeast.There is a strong positive correlation between the level of urbanization in Sichuan province,but the trend of agglomeration isweaking,has a tendency to random distribution.The urbanization level of traditional agriculture areas in northeast of Sichuan province and three regions are generally low,it is essential to change the way of development.

combination weighting method; urbanization level; center of gravity model; spatial and temporal evolution

2016-05-05

國家自然科學基金(41371120)和四川省教育廳自然科學基金(16ZB0061)

F291.1

A

1001-8395(2017)02-0234-07

10.3969/j.issn.1001-8395.2017.02.016

*通信作者簡介:潘洪義(1980—),男,副教授,主要從事土地利用與評價的研究,E-mail:panhongyi80@163.com