城市韌性與經濟發展水平耦合協調研究
——以京津冀城市群為例

馬德彬，沈正平，b

（江蘇師范大學a.地理測繪與城鄉規劃學院；b.“一帶一路”研究院，江蘇徐州221009）

城市韌性與經濟發展水平具有互動關系。韌性較強的城市，在受到外部干擾后可以迅速恢復，并實現經濟的接續發展；而韌性較差的城市，在受到干擾后可能導致經濟下行，甚至出現城市的衰敗［1］。因此，提升城市韌性，保障與推動城市和區域經濟社會可持續發展，是全人類共同面臨的一個重大現實挑戰［2，3］。

城市韌性指的是城市在遭受外部擾動后保持或恢復城市各系統正常運行的能力［4，5］，其日益受到地理學、城鄉規劃學、經濟學、社會學的廣泛關注。從實踐上看，一些國家較早地著手韌性城市的建設，并制定了一系列韌性提升計劃，如英國倫敦2013 年出臺的《管理風險和增強韌性》、日本2014 年出臺的《國土強韌化基本規劃》等［6］均取得了良好的成效。我國近年來也在積極探索實踐，北京、上海、深圳等陸續提出了韌性城市的建設愿景。從基礎理論的建構方面看，學者們基于不同認識論與方法論，提出了韌性聯盟研究框架［7］、適應循環框架［8］、韌性城市計劃框架［9］、韌性城市操作性框架［10］等理論成果。從研究尺度上看，“城市韌性”在向“城市群城市韌性”研究尺度升維，并成為當下的研究熱點。如，朱金鶴、孫紅雪運用熵值法、ESDA 等方法對我國三大城市群的城市韌性時空演變特征及影響因素進行了分析［11］；張明斗、李維露以東北地區為例，對東北城市韌性水平及其空間收斂性進行了探討［12］；孫陽、張落成、姚士謀從城市的社會生態系統角度構建長三角地區16 個地級市的城市韌性評價指標體系并進行了實證研究［13］。綜上，國內外學者在城市韌性及相關領域的研究取得了豐碩成果，但對于城市群城市韌性與經濟發展水平關系的關注相對較少，亟需加強理論與實踐探索。

進入新的發展階段，為克服疫情防控所暴露出的城市短板，全面推動高質量發展，客觀需要構建包容、安全、可持續的韌性城市和城市群，國家“十四五”規劃首次提出了“建設韌性城市”。本文以京津冀城市群為例，構建了城市群城市韌性與經濟發展水平的評價指標體系，引入多指標綜合評價法、耦合協調度模型、空間自相關模型等研究方法，對京津冀城市群城市韌性與經濟發展水平的時空差異、耦合協調及空間分布特征進行了分析，并針對問題提出了對策建議，以期為協同推進京津冀城市群城市韌性與經濟發展提供參考依據。

1 研究區域概況、數據來源與研究方法

1.1 研究區域概況及數據來源

規劃意義上的京津冀城市群與京津冀地區的空間范圍略有差別，本文研究的是北京市、天津市和河北省（圖1）。

圖1 研究區域

其中，河北省包括保定、廊坊、唐山、石家莊、邯鄲、秦皇島、張家口、承德、滄州、邢臺、衡水11 個地級市，也稱為“首都經濟圈”，是我國北方經濟規模最大、最具活力的地區。這里地緣相接、人緣相親，地域一體、文化一脈，歷史淵源深厚、交往半徑相宜，2014年作為一個整體的京津冀協同發展上升為國家戰略層面。2019 年，京津冀兩市一省的地區生產總值合計84580.08 億元，占全國GDP 的8.5%。本文以京津冀城市群作為研究對象，對北京、天津和河北的11 個地級及以上城市的韌性水平和經濟發展進行了綜合測度，并研究了兩者之間的耦合協調關系。

數據來源于2009—2018 年的《中國城市統計年鑒》《中國城市建設統計年鑒》和各市統計年鑒、國民經濟發展統計公報；部分缺失數據采用灰色關聯GM（1，1）模型進行預測補全。

1.2 評價指標體系構建

本文根據科學化、規范化、系統化原則，借鑒已有研究成果［14，15］，從經濟韌性、社會韌性、生態韌性、基礎設施韌性4 個方面構建了城市韌性一級評價指標體系，并選取20 個二級指標進行城市韌性具體評價。同時，對經濟發展水平，從三大維度共9 個二級指標建立評價體系。以兩大指標體系為基礎，綜合測算城市韌性水平和經濟發展水平，構建耦合協調的指標體系（表1）。

表1 城市韌性及經濟發展水平評價指標體系

1.3 研究方法

本文基于均方差確定權重的多指標綜合評價法。采用均方差確定權重的多指標綜合評價法對京津冀城市群13 個地級及以上城市韌性水平、經濟發展水平進行測算，可有效避免主觀因素干擾所產生的的誤差，得到各指標的權重和綜合得分。具體步驟與計算如下：

第一步，原始數據的收集與整理。

選取n個城市、m項指標，則xij為第i 城市的第j項指標的數值（i=1，2，…，n；j=1，2，…，m）。

第二步，數據標準化處理。

正向指標：

負向指標：

第三步，求隨機變量的均值。

第四步，求Qi的均方差。

第五步，求指標的權系數。

第六步，計算綜合得分。

耦合協調模型。耦合協調模型可用來測算耦合協調度，以反映兩個系統間的耦合協調水平［16］。本文運用耦合協調模型綜合測算具有相互關系的京津冀城市韌性與經濟發展水平之間的耦合協調發展水平。具體模型如下：

耦合度模型：

式中，C為城市韌性與經濟發展水平的耦合度；s1為城市韌性水平；s2為經濟發展水平。

耦合度雖然可以反映耦合強度，但是對于系統間是否存在一致性卻無法測算，因此本文引入協調度模型反映京津冀城市韌性與經濟發展水平之間相互作用的協調度。

協調度模型：

式中，D為協調度；T 為城市韌性和經濟發展水平的協調指數；α和β分別為城市韌性的重要性和經濟發展水平的重要性，本文認為兩者具有相同的重要性，因此α和β的取值都為0.5。D 值越大，說明城市韌性與經濟發展水平之間的協調發展水平越高；D值越小，城市韌性與經濟發展水平之間的協調發展水平越低。為能夠直接反映城市韌性與經濟發展水平之間的協調關系，本文借鑒劉婷、鄧偉、周渝［17］，曹琳劍、楊安康［18］等的研究，對兩個系統的協調度值進行了分類與等級劃分，結果見表2。

表2 耦合協調度等級劃分

空間自相關模型。本文采用Moran′s I 指數對京津冀城市群的城市韌性與經濟發展水平耦合協調度存在的空間集聚態勢進行檢驗，計算公式如下：

式中，xi和xj為相鄰地區的變量取值；wij為空間權重矩陣w 的一個元素的取值；n 為空間單元數量。I的取值范圍為［-1，1］。若I∈［- 1，0］，表明具有空間負相關；若I∈［0，1］，表明空間正相關。

灰色關聯模型。采用灰色關聯分析對京津冀城市群城市韌性與經濟發展水平耦合協調和各影響因素間的關聯度進行計算，計算步驟及公式如下：

第一步，以京津冀各城市的城市韌性與經濟發展水平耦合協調度作為參考序列：y0=｛y0（t）｝，t =1，2，…，n。以各城市的耦合協調影響因素作為比較序列：｛xi（t）｝，i=1，2，…，k。

第二步，無量綱化。

第四步，關聯度計算。

2 城市韌性與經濟發展水平的時空差異分析

2.1 城市韌性的時空演變

本文通過對京津冀城市群13 個地級及以上城市2009—2018 年數據的測算，得到各城市的韌性水平，具體結果見表3。

表3 2009—2018年京津冀城市群城市韌性度

從時間上看，京津冀城市群2009—2018 年城市韌性度的最大值、最小值、均值均在波動上升，反映出京津冀城市群城市韌性整體上呈波動上升態勢。其中，城市韌性度增長較大的是北京、天津和唐山，分別增長了0.2542、0.2191 和0.1243，增長幅度較大的為張家口、天津和唐山，增幅分別為76.4%、56.6%和51%。從均值上看，由2009 年的0.2596增加到2018 年的0.3637，10 年間增加了0.1041，年均增長率為4%。但各城市的韌性度隨時間變化的趨勢有所不同。分時間段來看，2009—2012 年各城市的韌性度變化趨勢不一，2013—2018 年各城市的韌性度基本處于穩固上升。

從空間上看，京津冀城市群內各城市的韌性水平存在明顯差異，總體上表現為“以京津為核心，中部高南北低”的空間分布特征。北京、天津的城市韌性水平較高，平均城市韌性度分別為0.669、0.5088；張家口、承德等位于北部的城市韌性水平較低，均值分別為0.1982、0.1726，遠低于京津冀城市群平均城市韌性水平0.3054。由表3 可知，各城市的韌性度極差值逐年增加，由2009 年的0.4039 增加到2018年的0.5956，表明京津冀城市群內各城市韌性差距在擴大。整體來看，京津冀城市群各城市韌性水平參差不齊，雖然京津兩市較區域內其他城市具有更高的城市韌性度，但從均值來看，京津冀城市群城市的韌性水平仍舊偏低。

2.2 經濟發展水平的時空演變

本文運用多指標綜合評價法對京津冀城市群各城市的經濟發展水平進行了測算，具體結果如圖2所示。

圖2 2009—2018 年京津冀城市群城市經濟發展水平

從時間看，2009—2018 年京津冀城市群城市經濟發展水平整體呈波動上升趨勢，均值由2009 年的0.085上升到2018 年的0.22，增加了近1.6 倍。北京由2009 年的0.334 增長到2018 年的0.778，領先于其他地市。河北各市經濟水平有不同程度增長，2009—2018 年唐山、石家莊增幅最大，分別為0.15和0.14；年均增長率較大的是衡水和邢臺，分別為32%和22%，年均增長率最小的是廊坊，僅為9%。

從空間看，京津冀城市群地區間經濟發展水平差異較大，同樣呈現“以京津為核心，中部高南北低”的空間分布格局。其中，北京、天津是京津冀地區經濟發展的增長極，河北省各市的經濟發展水平與京津地區差距較大，石家莊、唐山經濟發展水平較省內其他城市更加充滿活力，是推動河北經濟發展的重要力量，秦皇島、邯鄲、保定、滄州、廊坊經濟發展勢頭良好，但邢臺、張家口、承德與衡水的經濟發展相對較弱，是需要進一步加強提升的區域。

3 城市韌性與經濟發展水平的耦合協調分析

3.1 耦合協調的時間變化

利用耦合協調度模型及測算得到的城市韌性與經濟發展水平的綜合得分，計算出京津冀城市群各城市韌性與經濟發展水平的耦合協調度（圖3），然后根據城市耦合度和協調度，得到2009—2018 年京津冀城市群各城市的耦合協調度均值變化，結果見圖4。

圖3 2009—2018 年京津冀城市群城市韌性與經濟發展水平耦合協調度

圖4 2009—2018 年京津冀城市群耦合度與協調度均值時間演變

從圖3 可見，2009—2018 年京津冀城市群城市韌性與經濟發展水平的耦合協調度總體上呈上升狀態。其中，北京和天津耦合協調度增長幅度較大，北京從2009 年的0.4618 增至2018 年的0.6277，天津由0.394 增至0.534。從2013 年開始，京津冀城市群各市耦合協調度均超過0.2。但從協調度等級劃分來看，京津冀城市群城市韌性與經濟發展水平協調度整體水平較低，大部分城市仍處于輕度失調狀態，2018 年依然有38.5%的城市處于輕度失調，46.2%的城市處于勉強協調，僅有北京達到中級協調。從耦合度和協調度均值的時間變化趨勢看，京津冀城市群的耦合度從2009 年的0.3659 增加到2018 年的0.4645，增長了27%，協調度均值由0.247上升至0.357，盡管協調度低于耦合度水平，但兩者之間的差距不斷減少，表明京津冀城市群城市韌性與經濟發展水平間相互作用越來越強。整體上看，京津冀城市群的城市韌性與經濟發展水平總體發展態勢良好，但協調層級較低，正處于勉強協調向初級協調的過渡階段，依然有很大的發展空間。

3.2 耦合協調的空間變化

為了進一步分析2009—2018 年京津冀城市群城市韌性與經濟發展水平的耦合協調空間變化，本文利用ArcGIS 繪制出2009—2018 年典型年份城市群耦合協調度空間圖（圖5）。

從圖5 可見，2010 年京津冀城市群大部分城市處于失調等級，協調城市為京、津、唐3 市，城市韌性與經濟發展水平耦合協調的空間差異明顯。具體來看，京津冀城市群僅有3 個城市處于協調狀態，占總城市量的23%，北京和天津為初級協調城市，唐山為勉強協調城市；其他城市中，張家口、承德、邢臺與衡水為嚴重失調，剩下的為輕度失調。2012 年，嚴重失調城市僅有衡水，石家莊由輕度失調進入勉強協調階段。2014 年衡水市由嚴重失調轉為輕度失調，邯鄲、滄州轉為勉強協調，至此勉強協調城市數累計有4 個，輕度失調城市數為7 個，占城市總數的54%。在2014 年前這段時間，京津冀城市群協調城市數量稀少，失調城市基數過大，耦合協調度整體不高。2016—2018 年，京津冀城市群耦合協調度提升明顯，協調城市分布集中，北京由初級協調上升為中級協調，保定、廊坊由輕度失調進入勉強協調。截至2018年，京津冀城市群城市韌性與經濟發展水平處于輕度失調城市5 個，占總城市數38.5%，較2010年減少1 個，較2014 年減少了2 個；位于勉強協調城市6 個，占城市總數46.2%，較2010 年增加了5個，較2014 年增加了2 個；初級協調城市1 個，中級協調城市1 個，沒有高級協調的城市。整體上來看，2009—2018 年京津冀城市群城市韌性與經濟發展水平耦合協調水平整體提升，協調城市數量不斷增加，失調城市數量減少，逐步形成了“以京津唐為核心，向四周擴散、中間高南北低”的態勢。

圖5 京津冀城市群城市韌性與經濟發展水平耦合協調度的空間格局

3.3 城市韌性與經濟發展水平的空間集聚

本文利用GeoDa 軟件建立Queen 權重矩陣，計算得到京津冀城市群耦合協調度全局Moran′s I 指數，以此分析京津冀城市群城市韌性與經濟發展水平的空間集聚特征（表4）。

表4 2009—2018 年京津冀城市群耦合協調度全局Moran′s I指數

從表4 可見，2009—2018 年京津冀城市群城市韌性與經濟發展水平耦合協調度的莫蘭指數全部大于零，取值范圍在0.002—0.068 之間。其中，2009年、2014 年、2017 年、2018 年的莫蘭指數值較高，說明其耦合協調分布具有正相關關系，但未通過顯著性水平的檢驗，表明京津冀城市群耦合協調度趨向隨機分布，空間分布集聚效應不強。整體來看，Moran′s I指數在2009—2018 年分布不均，數值差異較大，也體現出其空間分布集聚效應較弱。

全局Moran′s I 指數驗證了京津冀城市群耦合協調空間分布集聚性較弱，再次引入局部自相關模型進行檢驗，具體分析城市耦合協調空間分布存在的問題。將京津冀城市群劃分為5 個空間集聚類型，分別為高—高、低—高、低—低、高—低、不顯著5個類型區［19］，具體見表5。其中，高—高類型代表的是城市具有較高城市韌性與經濟發展水平，且兩者關系協調，與周圍城市具有高耦合協調集聚關系，天津是其代表；低—高類型表示一個低耦合協調城市的相鄰城市為高耦合協調，但此類城市發展難以受到周圍高耦合協調城市的輻射影響，2009 年該類型主要代表為承德、張家口、滄州和保定，2018 年減少了保定，新增了張家口；低—低類型代表一個城市與周邊城市為低耦合協調聚集，此類城市的韌性水平和經濟發展水平都較低，該類型代表是衡水和邢臺，2018 年邢臺變為不顯著，僅有衡水；高—低類型表示一個高耦合協調城市，它的相鄰城市為低耦合協調，此類城市表現為經濟發展水平與城市韌性建設兩者不協調，偏重一方發展，而忽視了與另一方的互動，該類型主要代表為石家莊、邯鄲，2018 年較2009年減少了唐山；不顯著表示城市的空間分布集聚效應較弱，與周圍城市的耦合協調關系不突出，位于該類型的城市占比由2009 年的23.1%增加到2018年的38.5%，此類城市以北京、秦皇島為代表。由此可知，京津冀城市群城市韌性與經濟發展水平耦合協調的空間集聚效應較弱。

表5 2009、2018年京津冀城市群空間分布類型變化對比表

3.4 耦合協調的影響因素分析

京津冀城市群城市韌性與經濟發展水平的耦合協調發展過程受到諸多因素的影響，結合京津冀現實情況和數據的可獲得性，同時參考現有研究成果，本文選取人均地區生產總值（X1）代表城市經濟發展水平，職工平均工資（X2）和社會消費品零售總額（X3）分別從需求與供給兩個側面反映城市的市場能力，人口密度（X4）代表城市社會建設水平，污水處理率（X5）代表城市生態建設水平，城市道路面積（X6）代表城市基礎設施建設水平，財政支出占GDP 比重（X7）反映政府的調控力，實際使用外資金額（X8）反映城市的對外開放水平等指標，作為影響城市韌性與經濟發展水平耦合協調的因素。利用灰色關聯模型計算各因素對京津冀城市韌性與經濟發展水平間耦合協調的關聯程度（表6）。

表6 京津冀城市群城市韌性與經濟發展水平耦合協調各影響因素灰色關聯度

從表6 中灰色關聯度計算結果可以看出，京津冀城市群城市韌性與經濟發展水平耦合協調和各影響因素間的關聯度均超過了0.5，體現出各影響因素發展對兩系統間的耦合協調起到了一定推動作用。其中，市場供給能力、經濟發展水平、社會建設水平的灰色關聯度排名穩居前三，2010—2014 年間均大于0.8，屬于強關聯；基礎設施建設水平、市場需求能力穩居第四、五位，關聯度均在0.6 以上，屬于較強關聯；而生態建設水平、政府調控能力、對外開放水平排名處于波動狀態，屬于較強關聯。各因素較強的關聯性也從側面體現出經濟發展水平作為城市韌性發展的重要因素，與城市韌性之間有著密切的關系。這是因為較強的經濟韌性是抵御各種風險的關鍵所在，經濟發展水平的提高可為城市建設提供巨大的效益，為城市社會建設、生態建設、基礎設施建設提供充足的資金，從而全面提高城市韌性水平，提升城市防災減災的能力。此外，較高的城市韌性也可為經濟發展提供優越的外部環境，保障城市經濟各要素和機能的有序轉化和運轉，提高抵御外部風險的干擾能力，有力促進經濟發展水平的有序提高。從時間上看，2010—2018 年間各影響因素的關聯度呈現波動下降的趨勢，表明京津冀城市群不同城市間經濟發展水平與城市韌性建設的耦合協調影響因素差距在不斷縮小，而耦合協調水平在逐漸提高。

4 結論、討論與建議

4.1 結論

本文利用基于均方差確定權重的多指標綜合評價法，以京津冀城市群13 個地級及以上城市為研究對象，分別測算了2009—2018 年間的城市韌性與經濟發展水平，并利用耦合協調模型、空間自相關和灰色關聯模型對兩者之間的耦合協調性、空間集聚及其影響因素進行了分析，得到以下主要結論：①京津冀城市群城市韌性水平10 年間呈波動上升的趨勢，空間分布存在明顯的地區差異，總體表現為“以京津為核心，中部高南北低”的空間分布格局。②10 年來京津冀城市群的城市經濟發展水平總體呈上升的狀態，但空間分布不平衡，北京市、天津市是區域經濟發展的增長極，河北省各市經濟發展水平與京津兩市差距較大。③京津冀城市群的城市韌性與經濟發展水平耦合協調度總體穩定上升，協調度低于耦合度水平，但兩者之間的差距不斷縮小。從協調度等級劃分來看，協調度整體水平較低，空間差異明顯，形成了由“京津為核心向四周擴散，中部高南北低”的態勢。④利用全局Moran′s I 指數和局部自相關模型分析，發現京津冀城市群城市韌性與經濟發展水平耦合協調空間集聚效應較弱，不同空間分布類型之間存在著較大的差異。⑤通過灰色關聯度計算，得出京津冀城市群城市韌性與經濟發展水平間的耦合協調度和各影響因素的關聯度較強，各城市間影響因素差距在不斷縮小，也耦合協調水平在逐漸提高。

4.2 討論

總體上，京津冀城市群城市韌性與經濟發展水平發展趨勢良好，兩者間耦合協調程度穩定上升，但依然存在空間發展不均衡、整體協調度水平低、空間集聚效應弱等問題，原因是由于京津冀城市群內各市經濟社會發展水平參差不齊［20］，北京市、天津市在發達的經濟水平基礎上，優化空間結構，完善城市基本系統，可以對韌性城市建設中各種利益與矛盾沖突起到有效調節作用，城市韌性水平與經濟發展水平間耦合協調水平較高［21］；河北各市因為較為落后的經濟水平和不合理的城市規劃，城市適應系統水平低，抵御各種風險的能力弱［22］，城市韌性水平與經濟發展水平間耦合協調水平較低。同時，京津冀城市群內各地區之間的相互聯系與合作程度較弱，城市間缺乏密切的聯系與溝通，無法形成完善有效的整體機制來保持城市穩定發展，各類風險使得城市系統壓力較大［23］，導致城市韌性與經濟發展水平差異較大，兩者之間的耦合協調關系差。隨著京津冀協同發展、“雄安新區”規劃建設等重大國家戰略的深入實施，京津冀城市群經濟發展水平將會不斷提高。近年來國家對城市安全建設的高度重視，以及相關發展政策的頒布實施，促使京津冀城市群在推動經濟轉型升級同時提升城市韌性建設水平［24，25］，提升了京津冀城市群城市韌性與經濟發展水平的耦合協調度。

4.3 建議

基于研究結論，提出以下建議：①牢固樹立韌性城市理念，積極建設“韌性京津冀”。在城市規劃、建設與管理中，要加強城市公共安全規劃，強化互助合作，構建一體化城市群發展機制，縮小區域間城市韌性空間差距；建立多層次的防災減災應急管理體制，加強經濟、社會、生態、基礎設施等城市子系統的交叉配合，通過資源高效整合，實現效率最優；積極引進相關人才，加大人才培養力度，提高全社會城市建設管理創新能力，明確城市建設管理各部門分工，建立有效的溝通方式。②大力促進經濟協調發展，改善京津冀經濟非均衡空間格局。要繼續實施區域協調發展戰略，推進京津冀經濟一體化建設。河北省各市要充分利用扶持政策，發揮自身比較優勢，積極做好京津地區產業承接。同時，要加快京津冀基本公共服務均等化發展，促進經濟要素的自由流動，著力優化區域基礎建設布局，為經濟發展與城市建設提供更加優越的發展環境。③深入推動京津冀城市韌性與經濟發展水平協調發展。針對京津冀城市群的城市韌性與經濟發展水平空間集聚效應較弱等問題，要充分發揮政府戰略引導和宏觀調控，明確戰略目標，多措并舉推進京津冀城市各方面協調發展，提高空間合作與集聚能力。