評(píng)估及預(yù)測(cè)城市的可持續(xù)性

李夢(mèng)瑩+楊羽霞+焦旸

摘要：盡管衡量城市的可持續(xù)性得到了長(zhǎng)期的興趣和廣泛的努力，如何量化評(píng)估城市的發(fā)展趨勢(shì)卻獲得較少的關(guān)注。本文首先基于可持續(xù)發(fā)展的三個(gè)主要方面（經(jīng)濟(jì)，公平和環(huán)境）定義城市可持續(xù)發(fā)展指數(shù)（CSI），然后參考文獻(xiàn)：選擇一系列綜合指標(biāo)，并建立半定量評(píng)估模型框架。針對(duì)案例研究，選擇中國(guó)武漢市來(lái)測(cè)試模型的穩(wěn)健性。最后，根據(jù)1995年至2015年時(shí)間序列數(shù)據(jù)，對(duì)目標(biāo)城市當(dāng)前的增長(zhǎng)計(jì)劃加以評(píng)估和預(yù)測(cè)，結(jié)果顯示武漢市目前的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)樂(lè)觀。經(jīng)濟(jì)的顯著增長(zhǎng)以及社會(huì)公平和環(huán)境保護(hù)的持續(xù)穩(wěn)步增長(zhǎng)，將在一定程度上進(jìn)一步提高可持續(xù)發(fā)展的成功度。

關(guān)鍵詞：城市可持續(xù)發(fā)展指數(shù)（CSI）；環(huán)境；經(jīng)濟(jì)；公平

一、引言

目前，在大規(guī)模城市化發(fā)展進(jìn)程中，世界各地的城市都面臨著快速發(fā)展的態(tài)勢(shì)。城市化確實(shí)為經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)提供了良好的條件和機(jī)會(huì)。然而，在某些情況下，容易導(dǎo)致糧食、能源、住房，交通等資源匱乏的問(wèn)題出現(xiàn)。此外，由于過(guò)度依賴市場(chǎng)需求和消費(fèi)自然資源，許多城市出現(xiàn)了不可持續(xù)發(fā)展的現(xiàn)象。精明增長(zhǎng)的概念最初由美國(guó)規(guī)劃協(xié)會(huì)提出，即通過(guò)提高土地利用效率來(lái)限制城市擴(kuò)張。目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)，社會(huì)和環(huán)境三者平衡，精明城市迫切需要可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃，既要滿足當(dāng)代人的需求，又不損害后代人滿足其自身需求的能力。一般而言，可持續(xù)發(fā)展包括三個(gè)方面，即：環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和公平。

盡管有大量文獻(xiàn)關(guān)注精明增長(zhǎng)的概念，然而缺乏將概念轉(zhuǎn)化為可視化評(píng)估的研究，對(duì)精明增長(zhǎng)績(jī)效衡量的需要日益增大。國(guó)外研究者已經(jīng)構(gòu)建了各種模型來(lái)實(shí)現(xiàn)城市精明度的量化。Galster et al.（2001） 運(yùn)用地理信息系統(tǒng)GIS模型，通過(guò)加權(quán)指標(biāo)的數(shù)值計(jì)算來(lái)測(cè)定13個(gè)城市的蔓延程度。Yang， F.（2009） 采用指標(biāo)模型，在理論和實(shí)踐上從可持續(xù)性觀點(diǎn)來(lái)評(píng)估精明增長(zhǎng)政策。Patrizia et al.（2012） 創(chuàng)建了一個(gè)修訂的三重螺旋框架。運(yùn)用ANP（分析網(wǎng)絡(luò)過(guò)程）模型，將上述四個(gè)螺旋線與精明城市的主要組成部分相連接。Ishak et al（2016）通過(guò)案例研究分析了精明增長(zhǎng)政策的落實(shí)情況，得出精明增長(zhǎng)利于可持續(xù)發(fā)展的結(jié)論。中國(guó)的研究者們也在進(jìn)行不斷的嘗試。王朝暉（2000）指出精明增長(zhǎng)是可持續(xù)發(fā)展的必然階段，精明增長(zhǎng)的最終目標(biāo)是可持續(xù)發(fā)展。梁鶴年（2005）提出，精明增張是可持續(xù)發(fā)展新的演繹。譚靖（2009）等構(gòu)建精明增長(zhǎng)度測(cè)算體系，運(yùn)用灰色多目標(biāo)動(dòng)態(tài)規(guī)劃模型探討了區(qū)域土地利用精明增長(zhǎng)程度。程茂吉（2012）構(gòu)建了綜合測(cè)評(píng)指標(biāo)體系，分析南京在全國(guó)同類(lèi)城市中精明增長(zhǎng)狀況和變化趨勢(shì)。關(guān)靜（2013）采用回歸定量分析方法來(lái)檢驗(yàn)中國(guó)42個(gè)大城市是否符合精明增長(zhǎng)的要求。

我國(guó)對(duì)可持續(xù)發(fā)展的研究過(guò)于理論化，多集中于宏觀層面及定性研究，區(qū)域探討及應(yīng)用數(shù)學(xué)模型的定量分析較少。本文將可持續(xù)發(fā)展原則定量化，通過(guò)模型來(lái)評(píng)估及預(yù)測(cè)城市的可持續(xù)發(fā)展指數(shù)，具有指導(dǎo)規(guī)劃意義。考慮到超大城市較高的城市化率及經(jīng)濟(jì)地位，本文選擇武漢市作為研究對(duì)象，以期發(fā)揮典型案例的示范效應(yīng)。根據(jù)武漢的自然條件特點(diǎn)、城市結(jié)構(gòu)特征和經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段提出進(jìn)一步優(yōu)化城市增長(zhǎng)的策略方法，對(duì)推動(dòng)我國(guó)城市實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要的實(shí)踐意義。

二、研究方法

（一）綜合指標(biāo)框架

大量研究表明，指標(biāo)是衡量可持續(xù)發(fā)展的最佳方法。綜合指標(biāo)框架如圖1所示。

（二）測(cè)算模型

1指標(biāo)無(wú)量綱處理

指標(biāo)的無(wú)量綱處理也稱(chēng)為數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化，極值化法對(duì)指標(biāo)的個(gè)數(shù)和分布狀況要求較低，處理后的數(shù)據(jù)在同一區(qū)間且為正值，便于做進(jìn)一步的數(shù)據(jù)處理。

2情景分析

CSI的計(jì)算公式如下所示，我們考慮不同的權(quán)重分配情況，如表1所示。

3灰色預(yù)測(cè)模型

灰色預(yù)測(cè)模型即GM（1，1）模型是一階線性微分方程形式，適用于高度非線性復(fù)雜系統(tǒng)中預(yù)測(cè)趨勢(shì)或評(píng)估行為。

三、案例研究

（一）研究區(qū)域

武漢市位于華中地區(qū)，是中國(guó)主要產(chǎn)業(yè)基地，科教基地，及綜合交通樞紐。被譽(yù)為“九省通衢”，也是中國(guó)重要的科教中心，到2015年，其城鎮(zhèn)化率達(dá)79.3%，總面積8494.41平方公里。2016年10月，“長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃”將武漢列為超大城市之一。

（二）指標(biāo)選取與權(quán)重分配

本文針對(duì)上述指標(biāo)相應(yīng)地選取有代表性的量化指數(shù)。對(duì)于權(quán)重分配，針對(duì)每個(gè)指標(biāo)，如果它與精明增長(zhǎng)其中一項(xiàng)原則有關(guān)，我們將分配“1”，否則將分配“0”。然后相加求得總和，并得到最終的權(quán)重。

EPI=ω1EP1+ω2EP2+ω3EP3+ω4EP4+ω5EP5+ω6EP6+ω7EP7

其中：EP1為人均GDP；EP2為從業(yè)人員數(shù)（萬(wàn)人）；EP3為年末城鎮(zhèn)登記失業(yè)率；EP4為基建投資（億元）；EP5為消費(fèi)品零售總額（萬(wàn)元）；EP6為城鎮(zhèn)居民人均可支配收入（元）；EP7為固定資產(chǎn)投資總額（萬(wàn)元）。

SEI=ω1SE1+ω2SE2+ω3SE3+ω4SE4+ω5SE5

其中：SE1為城鄉(xiāng)人均收入差距；SE2為城鎮(zhèn)居民人均住房面積（平方米）；SE3為高等學(xué)校平均每萬(wàn)人在校學(xué)生數(shù)；SE4為登記的刑事案件數(shù)；SE5為每千人口衛(wèi)生床位數(shù)。

ECI=ω1EC1+ω2EC2+ω3EC3+ω4EC4+ω5EC5+ω6EC6+ω7EC7+ω8EC8

其中：EC1為廢氣排放總量（億標(biāo)立方米）；EC2為廢水排放總量（萬(wàn)噸）；EC3為工業(yè)固體廢棄物產(chǎn)生量（萬(wàn)噸）；EC4為建成區(qū)綠化覆蓋率（%）；EC5為人均擁有道路面積（平方米）&每萬(wàn)人平均公共車(chē)輛；EC6為平均每萬(wàn)元工業(yè)總產(chǎn)值能源消耗量（噸標(biāo)煤）；EC7為人均耕地面積（千公頃）；EC8為實(shí)際清掃面積（萬(wàn)平方米）。

（三）結(jié)果與討論

1指標(biāo)評(píng)估endprint

數(shù)據(jù)來(lái)源于武漢市統(tǒng)計(jì)年鑒（1995-2015）（見(jiàn)圖2）

從EPI各指標(biāo)過(guò)去20年的變化趨勢(shì)看，可以得出結(jié)論：EPI值從2003年開(kāi)始呈上升趨勢(shì)，對(duì)于每個(gè)指標(biāo)，商業(yè)活動(dòng)、收入、零售、基礎(chǔ)設(shè)施，勞動(dòng)力和人均GDP逐年遞增。然而就業(yè)機(jī)會(huì)在1995年至2000年保持平穩(wěn)，然后下降，直到2009年都保持較低的值，再次從2010到2015年逐年增加。SEI在過(guò)去20年呈現(xiàn)出幅度較小的波動(dòng)趨勢(shì)。顯然從1999到2001年間，SEI值較小，這是醫(yī)療衛(wèi)生、教育和住房需求不足所致。醫(yī)療衛(wèi)生和教育指標(biāo)值逐年增加，而收入分配和公共安全逐年下降。城鄉(xiāng)收入差距增加，犯罪率上升等問(wèn)題應(yīng)得到足夠關(guān)注。ECI值從1995年到2007年呈上升趨勢(shì)，然后下降直到2012年，并再次持續(xù)上升。固廢、空氣質(zhì)量，土地利用均逐年下降，表明工業(yè)固體廢物和廢氣排放量增加。而衛(wèi)生、能源消耗、交通質(zhì)量和綠地指標(biāo)值逐年上升，這表明環(huán)保意識(shí)和技術(shù)水平得到提高。

2情景分析

表2將CSI值分成了四類(lèi)。

其中：A表示很好；B表示好；C表示一般；D表示差。

從1995年到2015年，武漢市可以取得15個(gè)C和6個(gè)B，可以得出結(jié)論：武漢市目前的可持續(xù)發(fā)展計(jì)劃取得了較好的結(jié)果。其中經(jīng)濟(jì)指標(biāo)在2006到2015年間呈現(xiàn)出顯著增長(zhǎng)的趨勢(shì)，而環(huán)境和公平指標(biāo)呈現(xiàn)相對(duì)穩(wěn)定的變化趨勢(shì)。此現(xiàn)象表明經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的增長(zhǎng)率對(duì)可持續(xù)發(fā)展指數(shù)的增長(zhǎng)影響較大，因此我們考慮不同的權(quán)重分配情景。顯然，當(dāng)我們對(duì)EPI分配0.6的權(quán)重時(shí)，CSI值一直保持最低值，直到2011年后，又持續(xù)上升到最大值。此時(shí)，曲線上升的速率最大。然而當(dāng)EPI被分配0.1的權(quán)重時(shí)，結(jié)果完全相反。當(dāng)EPI被分配較低權(quán)重0.2時(shí)，在2010年前CSI值一直保持最大值，增長(zhǎng)的速率是最低的。因此，為了保持平穩(wěn)的增長(zhǎng)水平，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)應(yīng)該得到相對(duì)較低的權(quán)重，三個(gè)方面應(yīng)該互相維持相對(duì)平衡的態(tài)勢(shì)。

3指標(biāo)預(yù)測(cè)

三個(gè)指標(biāo)值預(yù)計(jì)將從2016年上升至2050年。雖然SEI和ECI的增長(zhǎng)趨勢(shì)緩慢而平穩(wěn)，但EPI呈現(xiàn)顯著的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。然后經(jīng)濟(jì)指標(biāo)不可能無(wú)限制地持續(xù)增長(zhǎng)，為了使得可持續(xù)發(fā)展指數(shù)保持穩(wěn)定且緩慢的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，以期取得良好的可持續(xù)發(fā)展效果，環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、公平三者之間應(yīng)該保持相對(duì)平衡的增長(zhǎng)趨勢(shì)。

四、結(jié)論與展望

（一）結(jié)論

本文根據(jù)可持續(xù)發(fā)展的3E理論和精明增長(zhǎng)的十項(xiàng)原則，定義了城市可持續(xù)發(fā)展指數(shù)。然后構(gòu)建半定量的模型框架評(píng)估其增長(zhǎng)趨勢(shì)，并選擇武漢市來(lái)測(cè)試模型的穩(wěn)健性。結(jié)果表明武漢目前的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)良好，經(jīng)濟(jì)的顯著增長(zhǎng)以及公平和環(huán)境的穩(wěn)步增長(zhǎng)將在一定程度上進(jìn)一步提高可持續(xù)發(fā)展的成功度。

（二）展望

在未來(lái)的研究中，我們將涵蓋更多不同的因素；按區(qū)域收集統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，基于GIS地理信息系統(tǒng)分析不同地區(qū)的現(xiàn)狀，為城市的發(fā)展規(guī)劃提供建議。endprint