東北地區城市可持續發展的時空格局演變分析

李恒吉,逯承鵬,鹿晨昱,韓金雨,徐 麗

(1.中國科學院 西北生態環境資源研究院文獻情報中心,蘭州 730000;2.蘭州大學 資源環境學院,蘭州 730000; 3.蘭州大學 縣域經濟發展研究院&鄉村振興戰略研究院,蘭州 730000;4.西北師范大學 地理與環境科學學院,蘭州 730070)

城市可持續發展是地理學關注的熱點問題[1]，地理學相關理論、方法和技術已成為解決可持續發展問題的基礎[2]。隨著全球城市化進程的加快，城市成為落實可持續發展的關鍵，實現城市經濟、社會和環境系統的“共同發展、相互促進”已越來越引起各界人士的普遍關注[3]。同時，城市作為地域性組織，規模差異巨大、內部關系復雜以及發展問題繁多，這就使探索城市可持續發展能力尤為必要[4]。國際上對于城市可持續發展能力的研究主要集中在城市發展與社會公平及與資源環境承載力可持續性等[5-6]相關領域，國內學者則圍繞城市可持續發展測度和評估開展研究并取得豐富成果[7-9]。然而，隨著該領域研究的不斷發展，學者們不僅著眼于可持續發展能力的量化測算，也逐漸關注其在時空維度上的演變特征。因此，定量評估城市可持續發展能力并探討起時空格局演化極其必要，不僅可為城市空間發展戰略制定、資源優化配置等提供參考依據，同時具有重要的理論價值。

城市可持續發展能力體現的是一個城市或者區域可持續發展戰略的實施效果，是對所施行的一系列可持續發展措施成果的體現[10]。然而，科學評估城市可持續發展能力的關鍵和難點在于經濟、環境和社會3個維度間復雜緊密聯系和相互之間產生的影響[11]，例如我國較早開始對可持續發展進行研究的學者牛元文[12]將可持續發展定義為經濟—社會—自然相協調的矢量，它會引導一個國家、地區或者城市向著更加和諧健康穩定的方向發展。當前，我國學者從不同層面有針對性地構建了城市可持續發展能力評估指標體系，采用諸如生態足跡[13]、能值分析[14]及物質流分析[15]等方法與模型開展城市可持續性量化測算與評估，但現有的城市可持續發展能力評價方法大多限定了評價指標，無法滿足實際的政策制定需要。同時，揭示城市可持續發展能力空間分異特征和聯合信息的研究還相對較少。此外，隨著該領域研究的不斷深入，需要更多關注城市各子系統內部耦合協調度在時空維度上的演變特征。

自2000年起，國家針對東北振興及城市轉型的緊迫性提出要走可持續發展道路并陸續發布一系列指導意見和措施，對東北三省可持續發展起到明顯效果。但是，東北地區城市經濟、社會及生態環境子系統之間的協調發展問題依然突出，迫切需要開展東北地區城市可持續發展能力的科學評估，揭示其時空特征和影響因素及其相互作用機理，為制定城市宏觀經濟決策和產業發展規劃提出相應對策?；诖耍疚囊?000年、2005年、2010年及2015年東北三省(遼寧省、吉林省和黑龍江省)34個地級市為研究對象(因延邊朝鮮族自治州和大興安嶺地區數據缺失，不作為研究對象)，構建基于TOPSIS法的城市可持續發展能力評估模型并結合耦合協調度模型，結合GIS進行空間可視化分析，對東北地區城市可持續發展能力和耦合協調度時空演變過程及空間分異格局進行綜合研究，以期為實現新時代東北全面振興與城市可持續發展提供理論決策依據。

1 研究方法與數據

1.1 指標體系

影響城市可持續發展能力的因素具有多樣性和復雜性等特征，已有文獻[7,9-10]通常選用GDP增長率、人均GDP和人均財政收入等指標表征城市經濟子系統可持續發展能力，選用城鎮登記失業率、人口自然增長率和城鎮居民人均可支配收入等指標城市社會子系統可持續發展能力，選用建成區綠化覆蓋面積、人均綠地面積和工業廢水排放量等指標表征城市生態環境子系統可持續發展能力。本文結合東北區域特點，遵循全面性、代表性、可比性以及數據可獲取性原則，增加全員勞動生產率、常住人口城鎮化率和一般工業固體廢棄物綜合利用水平等指標，并咨詢相關專家對指標進行研討，最終確定了包含22項具體指標的東北地區城市可持續發展能力評價指標體系(表1)，既反映社會經濟發展的客觀成就，又體現城市居民對社會進步的體驗與感受，與全面小康、生態文明的時代理念想結合，并強調研究的政策服務和導向功能。所有數據均直接或間接來源于相應年份的《遼寧省統計年鑒》、《吉林省統計年鑒》、《黑龍江省統計年鑒》及《中國城市統計年鑒》。

表1 東北地區城市可持續發展能力評價指標體系

1.2 基于TOPSIS法的城市可持續發展能力評估模型

基于變異系數TOPSIS法[16-17]構建東北地區城市可持續發展能力評估模型來評估城市可持續發展能力水平。通過TOPSIS法計算可得研究區各城市經濟、社會和生態環境3個子系統及綜合系統的可持續發展能力水平，借鑒已有研究[17]，并結合區域實際，將其劃分為5個等級(表2)。

表2 城市可持續發展能力水平分級標準

1.3 耦合協調度模型

耦合協調度可有效判斷城市經濟、社會和生態環境各子系統的耦合作用強度。按照耦合度和耦合協調度大小,借鑒已有研究[18],劃分不同類型(表3)。

表3 耦合度和耦合協調度分級標準

2 結果與分析

2.1 城市可持續發展能力時空演變特征

從城市綜合可持續發展能力來看(圖1)，2000年，沈陽、大連、鞍山、哈爾濱和大慶5個城市處于高水平發展階段，僅有長春處于中高水平發展階段，其他28個城市均處于中等和中低水平階段；2005年，處于高水平發展階段的城市減少到3個城市，為沈陽、大連和哈爾濱，鞍山和大慶則下降到中高水平發展階段，長春及其他城市所處階段不變；2010年，處于高水平發展階段變為沈陽、大連、長春和哈爾濱4個城市，大慶下降為中高水平發展階段，其他城市均處于中等和中低水平階段；到2015年各城市綜合可持續發展能力水平與2010年總體上基本保持一致。此外，從沈陽、大連、長春、哈爾濱和大慶這5個持續處于中高和高水平發展階段的城市的可持續發展能力變動趨勢來看(圖2)，整個研究期間，大連市可持續發展能力呈現快速增長趨勢，屬于引領性城市；沈陽市總體呈波動增長趨勢且變化幅度不大；長春市呈現穩步增長趨勢，2010年后從中高水平發展階段進入高水平發展階段；哈爾濱市雖然持續處在高水平發展階段但呈波動下降趨勢；大慶市于2005年后由高水平發展階段進入中高發展水平階段，呈現下降趨勢。

圖2 沈陽、大連、長春、哈爾濱和大慶城市綜合可持續發展能力變化趨勢

從城市各子系統可持續發展能力來看(圖1)，對于城市經濟子系統而言，沈陽和大連在4個階段中均處于高水平發展階段，是東北地區經濟發展水平與實力最強的2個城市；長春與哈爾濱2個省會城市分別從2000年的中等、中高發展水平提升到2015年的高水平發展階段，呈現出增長趨勢；而典型的資源型城市大慶因資源逐步枯竭由2000年的高水平下降到中等發展水平，并表現為持續降低趨勢；其他城市均低于中等發展水平且所占比重較高。對于城市社會子系統而言，沈陽、大連以及哈爾濱3個城市始終處于高水平發展階段，其他城市中僅有長春在2005年和鞍山在2000年處在高水平階段，長春自2005年以后持續維持在中高發展水平，而鞍山在2005年處于中高發展水平之后下降為中等發展水平階段；撫順、大慶與齊齊哈爾在2000年和2005年維持在中高發展水平，而在2010年和2015年下降到中等發展水平；七臺河和牡丹江僅在2000年為中高發展水平，之后下降到中等及中低發展水平；其他城市中，本溪、盤錦、吉林、白山和綏化5個城市只有在2005年處在中高發展水平，其他年份處在中等及中低發展水平。對城市生態環境子系統而言，2000年城市生態環境子系統可持續發展能力較高，沈陽、大連、撫順等21個城市均處于高發展水平，剩余的13個城市處在中高發展水平；2005年，僅有沈陽和大慶處在中高發展水平，處在中等發展水平的有大連、長春和吉林等7個城市，其他均處在中低發展水平；2010年，僅有沈陽和大連處在中高發展水平，長春、哈爾濱和大慶3個城市維持在中等發展水平，其他城市均處在中低發展水平；到2015年，僅有沈陽、大連和長春處在中高發展水平，哈爾濱和大慶處在中等發展水平，其他處在中低發展水平，整體上表現為下降趨勢?？傮w來看，研究期間東北三省城市綜合可持續發展能力整體水平較低，處于中高和高水平發展階段的城市總體上僅有5個城市，處于中等和中低水平階段的城市所占比重較大。對于各子系統而言，東北地區34個地級市城市經濟子系統和社會子系統可持續發展能力亦不高，主要原因是東北地區城市經濟發展整體水平不高，資源型城市轉型壓力較大，社會基礎設施不完善，經濟發展滯后以及失業率增加等因素。并且，2000年以來生態環境壓力逐年加大，導致生態環境可持續發展能力急劇下降，同時表明東北振興戰略實施以來，盡管部分城市生態環境建設效果顯著，但由于環境污染治理與保護方面投入仍然不足，城市生態環境改善仍舊受到制約，城市生態建設與環境治理亟待加強。因此，全面提升城市綜合可持續發展能力是新時代推進東北全面振興的重要任務。

圖1 2000年、2005年、2010年、2015年東北地區城市可持續發展能力時空演變

2.2 東北地區城市可持續發展能力空間分異特征

從空間分異情況來看(圖3)，總體而言，東北地區綜合可持續發展能力較強的城市主要分布于哈大鐵路沿線，這與其區位與交通優勢密切相關。資源型城市可持續發展能力呈下降趨勢，以葫蘆島、雞西、鶴崗、雙鴨山、七臺河市等市最為明顯。從省域來看，對于遼寧省而言，沈陽和大連兩市引領發展，“雙核”特征較為顯著；吉林省整體上可持續發展能力不強，省會城市長春市形成單中心引領區，“中心—外圍”特征較為突出；黑龍江省內西南部的哈爾濱、大慶和牡丹江等城市可持續發展能力明顯高于東北部的伊春、鶴崗和佳木斯等城市，形成具有明顯差異的兩帶，西南帶以哈爾濱為中心，以大慶為副中心，城市可持續發展能力水平整體明顯高于東北帶，兩帶的兩極分化特征較為顯著。

圖3 2000年、2005年、2010年和2015年東北地區城市可持續發展水平空間分異

從發展階段來看，2000年，南部地區形成沈陽—鞍山—大連城市可持續發展能力高水平發展軸，中部地區形成哈爾濱、大慶、長春為主要城市的高—中高水平發展區，北部地區則為中低發展水平區，空間分異特征顯著；到2005年，由于鞍山可持續發展能力降低，遼寧省內沈陽和大連的“雙核”特征顯著。哈長地區則以哈爾濱為中心，以長春和大慶為副中心，周邊地區較低。葫蘆島、錦州、朝陽、阜新、白城、松原、四平、遼源、白山、通化等市可持續發展能力較低，形成“V”字型“凹槽區”；到2010年，沈陽和大連在遼寧省的“雙核”特征依然突出，哈爾濱和長春兩個省會城市形成高水平發展區，在哈大經濟走廊上的輻射帶動作用進一步增強。沈陽、大連、長春和哈爾濱這4大城市引領發展的格局基本形成。到2015年，與2005年比較而言，總體上空間分異特征變化不大，依然表現為沈陽、大連、長春和哈爾濱4大城市引領格局。

2.3 城市子系統耦合協調度時空演變特征

由圖4可知，研究期間，沈陽、大連、長春、哈爾濱和大慶的城市耦合協調度持續較高，大于0.6，城市子系統之間協調發展程度較強，這些城市多是東北地區省會城市和核心城市，經濟社會發展水平、科技創新能力及生態環境保護能力等方面均優于其他城市。牡丹江、吉林、撫順、本溪一直處于勉強協調發展階段；齊齊哈爾在2010年子系統間衰退明顯，呈現瀕臨失調的狀態，究其原因與污染物排放量、失業率增加、經濟增長速度慢等因素有很大的關系，2010年齊齊哈爾的污染物排放量達到近幾年的最高峰，環境治理力度較低，失業率增加明顯，使得整個城市發展相對滯后。整體而言，東北地區大多數城市一直面臨著衰退失調的困境，對全域城市發展有著很強的制約效應。因此，如何提升城市之間以及各城市自身的協調發展今后東北城市可持續發展的關鍵問題。

圖4 2000年、2005年、2010年和2015年東北地區城市耦合協調度時空演變

3 結 論

(1)總體而言，研究期間東北地區城市綜合可持續發展能力整體較低，34個地級市中，僅有沈陽、大連、長春、哈爾濱和大慶5個城市持續處于中高和高水平發展水平，處于中等和中低發展水平的城市所占比重較大，同時，城市經濟、社會和生態環境子系統可持續發展能力在不同時期呈現出不同的時空演化特征。提升城市可持續發展能力整體水平是新時代東北全面振興過程中亟待解決的關鍵問題。

(2)從空間分異視角來看，從全域來看，總體上表現為沈陽、大連、長春和哈爾濱4大城市引領格局，綜合可持續發展能力較強的城市主要分布于哈大鐵路沿線，空間分異特征較為顯著。從省域來看，遼寧省內沈陽和大連的“雙核”特征較為顯著，吉林和黑龍江兩省整體來看以哈長地區為中心，“中心—外圍”特征較為突出。

(3)從耦合協調度來看，東北三省34個地級市經濟、社會和生態環境子系統整體耦合協調度水平較低，較多城市面臨衰退失調的困境，制約效應明顯，嚴重影響城市未來可持續發展，提升城市間以及各城市子系統內部的協調發展是今后的可持續發展的主要任務。

本文主要從宏觀層面反映城市可持續發展能力與耦合協調度的時空演變和分異特征，而對于各個時間段內更小時間尺度的演變特征與發展規律有待深入研究，同時，采用更精細尺度的縣域為對象及連續的時間序列開展研究，能更深入地探索和闡明東北地區可持續發展能力的區域內部差異和時空演變趨勢，未來需要開展進一步的深入研究。