中國沿海省份城市發展水平空間自相關分析

(遼寧師范大學 海洋經濟與可持續發展研究中心,遼寧 大連 116029)

1 引言

城市作為人類群居生活的高級形式,是區域發展中的重要單元。當今城市的區域性發展特征,逐漸表現為以一個或多個城市為核心,向周圍城市輻射并最終形成城市群的樣態。伴隨著城市群的快速發展,城市間發展的不均衡問題逐漸顯現。

吳艷霞等[1]運用R型和Q型聚類分析法,以關中城市群為研究樣本,通過構建評價指標體系評價其城市發展水平,并對關中城市群發展提出了相應的對策建議;王瑞琪[2]運用主成分和灰色關聯分析法對武漢城市發展水平進行了研究,研究發現武漢城市圈缺乏具有帶動和聯動作用的副中心城市;周興華[3]借助SPSS軟件對中原城市群9個城市的城市發展水平進行了主成分分析,結果發現中原城市群城市發展差距較顯著,并對此提出了發展的對策建議;鄭文升[4]等運用層次分析法、空間自相關對湖北省16個副地級城市的發展水平進行了時空演化分析,研究表明湖北省多數城市發展趨于有利,但總體差距依然較大;艾建國等[5]采用層次分析法和主成分分析法,以武漢城市圈為研究樣本,通過使用灰色關聯度尋求武漢城市圈內部各個城市的發展差異原因,研究結果得出對外開放水平、經濟與產業結構水平是武漢城市圈地域內城市發展差異的主要原因;付敏捷等[6]采用主成分分析法,以我國279個地級城市為案例,研究結果指出:我國城市發展水平呈現出東—中—西依次遞減的態勢,并且區域發展不均衡;孫希華[7]建立了城市發展水平綜合評價體系,運用主成分分析法對山東省17個地級市及以上城市的發展水平進行了分析和評價,將城市發展水平分為高度發達城市、中等發達城市、初等發達城市和發展中城市4類;丁燁[8]選取中國大陸31個省、自治區和直轄市為研究對象,運用因子分析、聚類分析等方法進行了城市發展水平定量化綜合評價,結果表明中國大陸地區城市發展水平沒有呈現出明顯的階梯式分布,各地區均有需要加強和完善的地方;岳立等[9]根據城市發展的內涵和相應的指標體系構建原則,建立了城市發展水平綜合評價指標體系,并運用主成分模型測算了指標權重,獲得了以主成分方法為主體的城市發展水平評價模型;唐曉東[10]利用“以人為本、全面協調、可持續發展觀”的三個原則來建立由經濟系統、社會系統、人文系統和生態系統4個子系統所組成的城市發展的綜合指標體系,并利用成都市的相關數據進行實證分析,綜合分析了成都市的發展水平,認為成都市的發展瓶頸主要在社會和人文方面居多。

學者們對城市發展水平評價的研究成果較豐富,在現有研究成果中學者們多運用主成分、灰色關聯、層次分析等傳統方法進行分析,而構建綜合指標體系,運用空間計量模型定量探究城市發展水平的研究相對較少,研究區域多為對城市群、省域角度的城市發展水平評價,而沿海地區的城市發展水平卻鮮有學者進行研究。沿海地區是我國發展速度最快的區域,沿海地區城市的發展速度相較于中西部城市發展更為迅速,城市發展更具有典型特征。本文將以我國沿海省份114個地級及以上的城市為研究區域,構建城市綜合發展水平評價指標體系,并相應地測度各城市的發展水平,運用探索性空間數據分析城市發展的空間格局和相關性,旨在為沿海城市的均衡發展提供科學指導。

2 我國沿海省份城市發展水平評價

2.1 研究方法與數據來源

熵值法作為一種客觀賦權方法,能克服認為確定權重的主觀性和多指標變量間信息的重疊,原理是根據各評價指標數值的離散程度所反映出的信息量大小來確定權重。在信息論中,熵是對不確定性的一種度量。信息量越大,熵的不確定性和熵值越小;信息量越小,則熵的不確定性和熵值越大,計算公式為:

S=-kΣnj=1pjln(pj)

(1)

層次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)是將與決策總是有關的元素分解成目標、準則、方案等若干層次,進而進行定性和定量分析的決策方法。層次分析法是將決策問題按照總目標、各層子目標、評價準則直至具體的備投方案形成后的順序,逐層分解為不同的層次結構,然后需要使用求解判斷矩陣特征向量的辦法,求得每一個層次中的各元素對上一層次某元素的優先權重,最后再通過加權和的方法遞階歸并各備擇方案對總目標的最終權重,由此得出的最終權重最大者即為最優選方案。

指標體系的建立:通過對學術界的既有成果加以分析和總結,反映出眾多學者對城市發展水平指標體系構建過程中的側重點以及對“城市發展水平”這一定義認知的不同點,并且在建立評價體系時選取的指標差異較大。雖然選取的指標基本以經濟、社會、資源、環境等要素為核心,但基本都秉持“以人為本”的研究結論對城市發展進行合理化評價。指標體系在建立的過程中,需要遵循五個基本原則,即:科學性原則、通用性原則、全面性原則、可比性原則和可操作性原則(表1)。為了構建全面的對城市發展水平進行合理化評價的指標,本文將以3個二級指標、20個三級指標分別表明城市經濟發展水平、社會發展水平和生態環境水平,并以此來構建城市發展水平指標評價體系。

表1 城市發展水平評價指標體系

在經濟發展水平的諸多指標中,9個三級指標分別體現了經濟發展水平在規模、質量、結構三個方面的情況。其中,代表經濟規模的指標,人均GDP是衡量一個城市經濟發展狀況的重要指標,通過該指標可了解該城市的宏觀經濟狀況;GDP增長率則反映出城市經濟增長的速度;社會消費品零售總額是反映城市消費需求的重要參考數據;固定資產投資是反映城市建造和購置固定資產等相應活動的工作量。代表經濟結構的指標有：第三產業GDP和總GDP的比值，可顯示出該城市的經濟結構優化程度;城鎮化率可反映出人口向城市集聚的程度。公共財政支出能反映出政府對經濟干預的程度。反映經濟發展質量的指標有:對外貿易依存度能較直觀地反映出該城市對國際市場依賴程度的大小;年末金融機構人民幣各項存款余額則反映了城市對資金吸附能力的高低。

在社會發展水平指標中,8個指標能分別反映地區社會發展水平文化、醫療、教育、人們出行和生活質量五個方面的發展水平。文化方面,每百人公共圖書館藏書量能反映政府提供的相應文化設施的普及率;醫療方面,城鎮基本醫療保險的參保人數能夠反映出人們在醫療行業的相關保障問題，每萬人擁有醫院床位數反映了城市醫療資源狀況;教育方面,普通高等學校專任教師數量可以反映出當地高等學校教育質量的程度高低;人們出行方面,采用交通便利度(道路面積/人口)和每百人擁有機動車數量等指標反映當地人們的出行狀況;生活質量方面,互聯網寬帶接入用戶數量能反映當地居民使用有線方式鏈接互聯網的規模，城市建設面積占市區總面積的比重則反映出城市建設用地的規模。

在生態環境水平指標中,人均綠地面積在一定程度上反映出城市生態系統的強度;污水處理廠的污水集中處理率則反映了對城市生活污水量的凈化處理能力;一般工業固體廢物綜合利用率可在一定程度上顯示出城市抵御環境污染能的大小。

數據來源及處理:本文主要采用2015年沿海省份114個地級城市的主要數據,數據來源于2016年的《中國城市統計年鑒》、沿海省市(未包含香港與澳門特別行政和臺灣地區)2016年的統計年鑒和2015年各城市國民經濟和社會發展統計公報。

相關的數據測算則采用Min-Max方法對相關數據進行標準化:

S=(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)

(2)

2.2 城市發展水平評價結果

本文主要運用熵值法和層次分析法相結合的方法,通過構建經濟發展水平、社會發展水平和生態環境3個二級指標和20個三級指標體系對我國沿海省份城市的城市發展水平進行了研究,并應用SPSS19.0軟件進行聚類分析,在聚類方法的選取中選用“Ward法”,度量標準區間則選擇“平方Euclidean距離”。當類間距1≤λ≤5時,沿海114個地級市及以上城市可劃分為4個類型,見表2。測算結果表明:我國沿海省份城市發展水平呈現出渤海沿岸地區省份城市、黃海海域沿岸省份城市和東海沿岸省份城市發展水平高于南海沿岸省份城市的發展水平(圖1)。

表2 沿海省份城市發展水平聚類結果

圖1 2015年中國沿海省份各城市發展水平格局

3 沿海省份城市發展水平的空間自相關分析

空間自相關是用來檢驗在空間上具有一定規律性的空間變量在不同空間的位置上的相關性[7]。通過GIS制圖技術和空間自相關研究方法的相互補充與說明,可直觀地顯示出本空間區域和其他區域的位置關系及其相關性。

3.1 全局自相關分析

運用Geoda軟件計算我國沿海省份各城市的發展水平全局空間自相關,得出2015年沿海省份地級市城市發展水平的全局Moran′s I指數(表3)。其中,Z值≥2.58,且P值≤0.01,表明指數在1%的顯著水平上呈現出非常顯著的特征。Moran′s I值為正數,說明相鄰城市的城市發展水平在空間分布上呈現集聚現象,城市發展水平高的城市臨近,城市發展水平低的城市也相互臨近。

表3 城市發展水平全局自相關Moran′s I指數

3.2 局部空間自相關分析

通過GeoDa軟件對2015年城市發展水平LISA值進行計算,在Z檢驗的基礎上(P值≤0.01)繪制LISA分布圖(圖2)。LISA分布圖能表現出變量值在區域和及其周圍區域4種類型的局域空間聯系,即高—高(High-High)、高—低(High-Low)、低—高(Low-High)和低—低(Low-Low)。High-High表示區域及其周圍區域的屬性值都較高;High-Low表示區域的屬性值較高,但其周圍區域的屬性值較低;Low-Low、Low-High的含義則與High-High、High-Low恰好相反。High-High和Low-Low表明區域間具有較強的空間正相關,能揭示出區域的集聚和相似性。High-Low和Low-High則表示區域間存在較強的空間負相關,區域具有異質性。城市發展水平在廊坊市、蘇北地區、山東半島地區、長三角地區、杭州灣地區及其周邊城市呈現High-High相關。說明以上城市與其周邊的城市具有相似性,并且相互集聚。從計算出的城市發展水平數值來看,這些城市的城市發展水平均較高,反映出城市的輻射作用具有隨距離延長而減弱的特征。中心城市的發展水平高,會影響到周邊城市的發展。嘉興市、泰州市、菏澤市、萊蕪市、德州市與周邊城市成Low-High相關,說明上述城市的發展水平較低,周圍的城市發展水平較高。南寧市、廣州市、深圳市與周邊城市成High-Low相關,說明南寧市的城市發展水平相較于其周邊城市更高。廣西壯族自治區大部分地區、廣東省部分地區等城市與周邊城市成Low-Low相關。這些城市的城市發展水均較低,且其周圍城市的城市發展水平也較低。

圖2 2015年我國沿海省份各城市發展水平LISA集聚圖

4 結論與展望

本文通過構建城市發展的綜合評價指標,評價了我國沿海省份114個地級及以上城市發展水平,并運用SPSS19.0和Geoda軟件進行聚類和空間相關性分析,得出以下結論:①我國沿海省份城市發展水平的地域分布差異性較大,在空間自相關中顯著,區域呈現積聚性。我國沿海省份城市發展水平的特點表現為環渤海沿岸城市、黃海海域沿岸省份城市和東海沿岸省份城市發展水平高于南海沿岸省份城市的發展水平。環渤海地區、長三角地區、泛珠三角地區城市發展水平整體較高。②環渤海地區經濟帶在京津冀一體化、遼寧沿海經濟帶、山東半島藍色經濟區建設等政策的推動下,天津市、東營市、濟南市、大連市、沈陽市、青島市、煙臺市、威海市城市發展水平較高,其中天津市城市發展水平為高發展水平。長三角地區城市在長江經濟帶的推動下,依托區內發達的陸運網絡及港口區位優勢快速發展,上海市、南京市、杭州市的城市發展水平為高發展水平,區域內其他城市的城市發展水平排名相對靠前。泛珠三角地區依托瀕臨港澳臺地區的優勢,發揮廣州、深圳的雙核作用,輻射帶動了周邊城市發展,但帶動作用有限。廣西壯族自治區城市發展水平整體較低,廣東省城市間的發展水平不均衡。除省會城市外,沿海城市和副省級城市的城市發展水平普遍高于陸域城市。

鑒于此,沿海城市協調發展應構建以沈陽—大連、北京—天津、南京—上海—杭州、廣州—深圳為一體的遼中南城市群、京津冀城市群、長三角城市群、珠三角城市群,使其成為地區發展的“龍頭”,實現城市群“雙核”或“多核”驅動協調發展;促進遼寧沿海經濟帶、長三角沿江、沿海經濟帶、海峽西岸經濟區、粵港澳大灣區快速發展,發揮他們的帶動作用;北部灣地區城市的發展水平整體較弱,應構建北部灣城市的發展節點,重點發揮北部灣臨近東南亞的區位優勢,打造北部灣戰略通道,從而利用北部灣港口、礦產、文化旅游資源優勢,使其成為西南地區發達的城市地帶[4]。

本文對我國沿海省份地級城市發展水平和空間格局進行了分析,但一些問題仍有待進一步研究:在指標體系構建方面,生態發展水平指標較少,假如添加其他生態指標,城市發展水平的空間格局將會發生變化,城市發展的對策也應做出調整。此外,衡量城市發展水平的指標很多,選取不同的指標會產生不同的結果,本文選取了20項較合理的指標構建了評價體系,采用主客觀分賦權法,盡可能地減少誤差,但無法完全消除;城市發展水平受多種因素的綜合影響,如城市發展政策、區位條件等,如何確定這些因素對城市發展的影響,有待進一步研究。

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