新城市化视角下的区域PRED系统综合评价&以大连市为例_承载力论文

基于新型城镇化视角的区域PRED系统综合评价——以大连为例，本文主要内容关键词为：大连论文,为例论文,视角论文,城镇化论文,综合评价论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。

       doi：10.11820/dlkxjz.2014.03.008 中图分类号：K90 文献标识码：A

       修订日期：2014-02。

       1 引言

       随着全球尤其是广大发展中国家城市化的快速推进，因人口(Population)、资源(Resources)、环境(Environment)与发展(Development)不相容、不协调导致的区域PRED问题逐渐成为世界各国关注的焦点(Niu，1993；王铮等，1992)。由于区域人口、资源、环境与发展诸要素之间存在着既相互制约又相互促进的耦合关系，构成一个错综复杂的巨系统(黄明知等，2005；毛汉英，1995)。其中，人口是核心，人口数量、素质的变化能够引起资源、环境及经济、社会变动等一系列变化；对人类而言，发展是终极目标，资源、环境是人类经济、社会发展的必要条件和坚实基础。由于人类经济、社会活动强度与广度的空前加剧，不同时空尺度的资源稀缺、环境污染问题等日益成为经济、社会发展的“瓶颈”，促使人们逐渐意识到必须突破高消耗、单纯追求经济增长以及先污染、后治理的传统发展之路，才能实现区域人口、资源、环境与经济、社会相互协调的可持续发展道路(Yang，1995)。

       近年来，由于中国新型城镇化进程不断加快，城市人口膨胀引发的资源、环境与经济、社会发展不协调甚至不相容的问题日益凸显，推动有关区域PRED问题研究持续升温，不同学者分别在国家(赵兴国等，2011)、地区(曹利军等，1998)、省(柴箐等，2012)、市县(周扬等，2014)等不同层次、不同空间尺度取得了比较丰富的区域可持续发展研究成果。但是，以往研究多基于PRED系统各要素之间的协同效应进行测度与评价，或多基于各种评价指标体系进行综合分析(戴志军等，2002；李孝坤等，2008；周哲等，2004)，评价方法相对单一、评价结果不够直观，致使其成果在实践应用中的指导作用往往有所局限(毛汉英，1991)。

       新型城镇化以城乡统筹、城乡一体、生态宜居、和谐发展为基本特征，不同于以往片面追求城市规模扩大、城市空间无限扩张的传统城镇化理念，新型城镇化的主线是农村人口转移到城镇、实现从农民到市民的转变，因此推进新型城镇化的核心是促进人口的城镇化。基于此，在借鉴有关学科领域中承载力思想的基础上，从资源、环境及其与区域经济、社会发展相互促进、相互制约的复杂关系视角，界定了以人口为基础的区域PRED系统承载力概念及其表征方法，参考压力—状态—响应模型(PSR模型)构建区域(城市)PRED系统综合评价指标体系，在此基础上引入控制论和系统科学领域中的多目标规划与决策方法进行区域PRED系统综合评价。以2000-2012年大连市为例进行实证分析，旨在为科学调控区域人口规模、为区域可持续发展的定量评价提供一种新的思路和方法，以期为新形势下加强中国城镇化发展质量评价工作提供借鉴和参考。

       2 基于新型城镇化视角的区域PRED系统综合评价方法

       2.1 区域PRED系统承载力内涵及其表征方法

       承载力最初是一个物理学概念，是指物体所能承受的最大内力或在规定的压力变形段内物体所能承受的最大压力。人口承载力是指在一定时空范围内，某地区所能承载的最大人口数，其思想起源可以追溯到18世纪马尔萨斯提出的资源有限及人口增长理论，后来Pearl等(1920)将马尔萨斯理论用逻辑斯蒂方程的形式表达出来，用容纳能力衡量资源、环境要素对人口增长的限制作用，将人口承载力定义为“在不损害生物圈或不耗尽可合理利用的不可更新资源的条件下，各种资源在长期稳定的基础上所能供养的最大人口数量”。Park等(1921)首次将承载力概念引入生态学，将生态承载力定义为在某一特定环境条件下(阳光、营养物质、生存空间等生态因子组合)，个体存在数量的极限值。

       2.1.1 概念内涵

       随着人类经济、社会活动与全球生态、资源的交互作用日渐增强，承载力概念的直观性和形象性使之在地球系统科学、人文社会科学等诸多领域得到广泛应用。但是，由于不同学科之间差异性或互斥性的影响，使得承载力概念始终缺少统一的表征与度量方法(Costanza，1995)。在借鉴前述有关承载力思想及其概念的基础上，将区域PRED系统承载力概念界定为：在维持区域全部人口拥有相对稳定的生存状态的条件下，区域现有资源、环境、经济、社会发展要素所能容纳的最大人口数量；由于该系统的核心是“人”，因此这里界定的区域PRED系统承载力亦即区域人口承载力，其数学表达式为：

       C=S/P (1)

       式中：S代表区域PRED系统状态的表征量(总量)；P代表维持相对稳定生存状态的区域PRED系统背景值，即作为参考标准的PRED系统要素人均水平的表征量；C代表区域PRED系统承载力(单位：人)，其值越大，表明该区域的资源、环境及经济、社会发展要素对区域人口的承载能力越大。

       2.1.2 表征方法

       由于一定时空范围内的区域PRED系统是多要素构成的复杂系统，不同居民个体或群体对不同要素的供需要求具有一定差异性，为便于揭示某种要素与考虑全部要素的系统承载力，相应地提出单要素承载力和全要素承载力，数学表达式分别如下：

      

      

       式中：

分别为第i种PRED系统要素的单要素承载力、区域PRED系统现状表征量以及作为参考标准的区域PRED系统背景值；

为全要素区域PRED系统承载力、即导致区域PRED系统超载的阈值，基于各种要素的支撑功能相互排斥的考虑，按照大中取小的原则、以各有关单要素区域PRED系统承载力中的最小值来表示。

       2.2 区域PRED系统负荷指数及评价指标体系

       2.2.1 区域PRED系统负荷指数

       区域PRED系统不仅为人类生存提供各种正向的经济、社会服务支撑条件，作为人类活动的空间载体，诸如资源耗竭、环境污染等又会导致区域PRED系统的承载能力下降，因此它是一个由多种要素构成的非线性、多目标耦合的复杂巨系统，为了便于同一区域不同要素或不同区域PRED系统承受的压力进行综合比较，分别提出单要素负荷指数和全要素PRED系统负荷指数，数学表达式分别如下：

      

       式中：

为第i种要素的单要素负荷指数(无量纲)，用以表征区域内某个单一PRED系统构成要素实际承受的相对压力大小；

=1，表明区域第i种要素承受的压力与作为参考标准的背景值水平相当，

＞1和

＜1分别表示大于或小于参考标准(分别称之为超负荷、低负荷状态)；

分别表示正向指标和负向指标(站在人类的视角来看，资源消耗、环境污染因素等可导致区域PRED系统负荷加重的指标为正向指标；为人们提供经济支撑、社会服务或其他有利条件的要素指标，其值越大则区域PRED系统负荷越小，因此是负向指标)；p为参考标准值；

表示全要素区域PRED系统负荷指数，以单要素均值表示。

       2.2.2 区域PRED系统负荷评价指标体系

       人类赖以生存的区域PRED系统既为人类活动提供空间和载体，又为人类活动提供资源并容纳废弃物等，对满足人类社会活动需要提供重要支撑。由于这一复杂系统的各类组成物质在数量上有一定的比例关系、在空间上具有一定的分布规律，所以它对人类活动的支持能力有一定的限度。一个典型的区域PRED系统模型见图1。

       在图1所示的CPSR模型中，资源消耗、环境污染与生态治理投入、经济支撑、社会公共服务等4个要素显示了区域PRED系统状态；以中长期国家总体规划、区域发展目标或其他高层级行政区的区域PRED系统要素背景值为参考标准，假设区域整体发展还处于上升期，则可以认为这些规划、目标可以看做作用于区域PRED系统之上的压力；状态与压力相互促进、相互制约，共同决定区域PRED系统的承载能力与负荷状况，促使人们通过调整区域人口或经济规模等作出各种响应，以自我调节的形式积极地推动各子系统协调发展。

       在新型城镇化的背景下，处于上升阶段的区域发展同样要经历一段诸如耕地资源减少、生态环境恶化、经济发展不协调、社会公共服务设施缺失等不可持续发展的阵痛期。为此，基于区域PRED系统的综合性及区域承载力的复杂性(毛汉英，2001；王丹等，2011)，借鉴OECD(1994)提出的PSR模型，构建基于承载力—压力—状态—响应的区域(城市)PRED系统综合评价指标体系(表1)。

      

       图1 PRED系统承载力—压力—状态—响应模型结构图

       Fig.1 Framework of CPSR model on PRED system

      

       表1所示的综合评价指标体系，最上层的区域PRED系统状态为目标层，中间两层分别是由资源子系统、环境子系统(压力)及经济子系统、社会子系统(承载力)构成的准则层，其下是从各子系统选取若干代表性的指标，即由25个具体指标构成的区域PRED系统综合评价指标体系(CPSR模型)。需要指出的是，上述指标只是在分析区域PRED系统各要素之间相互制约、相互促进的复杂关系时，基于新型城镇化视角并以城市为例进行区域PRED系统综合评价的一个参考指标体系，在实际应用过程中，还需要因地制宜选择具有独立性、代表性的评价指标，以提高评价结果的科学性和可靠性。

       2.3 区域PRED系统综合响应度及评价方法

       2.3.1 区域PRED系统综合响应度

       作为度量区域PRED系统现状与参照标准之间差异的指标，区域PRED系统承载力是一定时期、一定状态下的区域PRED系统结构与功能的表征，是客观存在并且可以衡量和评价的。同时，由于区域PRED系统是一个由多种要素构成的非线性、多目标巨系统，使得PRED系统负荷指数具有一定模糊性和主观性，因此人们对一个区域资源与环境、经济与社会发展综合状况的认识或评价不能仅以区域PRED系统各要素负荷的简单叠加来表示。为充分反映这一兼具客观性和主观性的特征，提出区域PRED系统综合响应度模型，计算式如下：

      

       式中：

表示第i种PRED系统要素评价指标的模糊隶属度；

为其权重值；r为区域PRED系统综合应急响应度(无量纲)，既能够客观地体现区域PRED系统的综合负荷状况，也能够表征区域人口对其居住地PRED系统现状的整体认知度。

       2.3.2 多准则评价方法

       包括资源、环境、经济与社会发展要素在内的地理要素的时空变化往往具有阶段性和突变性(姚鲁烽等，2013)，结合区域PRED系统的复杂性和非线性考虑，在此引入突变理论对区域PRED系统承载力进行多准则综合评价。同时，基于区域PRED系统承载力及负荷指数兼具客观性和主观性考虑，提出通过主、客观赋权方法确定各参评指标的相对重要性。

       突变理论是法国数学家Thom基于奇点理论和稳定性理论建立的研究不连续运动现象的数学理论，被广泛应用于多准则、多目标复杂系统决策与评价工作中(魏婷等，2008)。突变级数法基于突变理论对评价目标进行多层次分解，利用突变模型产生模糊隶属度函数，通过归一化公式进行综合量化运算得出总的隶属度函数。评价过程中首先按照评价目的将总指标分解成递进的层次结构，确定评价指标体系的突变类型；然后，按照突变理论，系统受到干扰后从一种稳定组态跃变到另一种组态的不连续过程一般用某种特定形状的几何图形来表示，不同类型系统对应不同的势函数；根据势函数对系统的临界点进行分类，再对分歧集进行归一化处理，最终得到总指标的突变隶属度，从而实现对临界点附近的非连续性变化特征进行分析和评价。常用的突变模型有折叠型、尖点型等，相关公式如表2所示。

      

       表2中，F(X)为系统势函数，X为系统状态变量，a、b、c、d、e为控制变量，

分别代表突变级数、在0～1之间取值。控制变量的初始突变级数需依据各控制变量在系统中所处地位、利用专家打分法确定参评指标的相对重要性，最终通过隶属度函数取得。为了使负向指标与正向指标具有可比性，需将原始指标值分别通过越小越优型或越大越优型隶属度函数进行标准化处理，相应公式如下：

      

       式中：U为归一化的指标隶属函数值；X为指标实测值；

分别为各定量指标的上、下界，实际评价时可根据具体情况来确定，如在最大、最小值的基础上增减其本身的10％作为该定量指标的上、下界。由式(4)得出的区域PRED系统负荷指数已经去除量纲相异、趋势不同的影响，故直接利用式(7)或式(8)进行归一化处理即可得到PRED系统各个评价指标(要素)的突变隶属度

。

       为了体现区域PRED系统承载力、区域PRED系统负荷指数具有的客观性和主观性，应通过主、客观赋权方法确定各参评指标的相对重要性。层次分析法可将专家意见与决策者的主观判断有效结合，基于评价目标构建递进的层次结构，按指标重要性排序构建判断矩阵，利用一定数学方法计算各层次权重，并对判断矩阵进行一致性检验，从而实现对定性评价指标的量化分析(何池全等，2001)；熵值法根据各指标的变异程度，利用信息熵计算各指标的权重，能在一定程度上消除计算过程中的人为干扰，使评价结果更加符合客观实际(双文元等，2011)。可分别利用层次分析法和熵值法计算参评指标的主、客观权重，再通过加权求均值得出各指标组合权重，据此确定准则层和底层指标的相对重要性，进而求得相应突变级数及总指标隶属度。

       2.3.3 等级划分标准

       在区域PRED复合系统中，人们通过资源消费、废弃物排放等改变了资源数量和环境质量，而当人们意识到其生产、消费活动制约了自身经济、社会福利发展，就会试图通过一系列对策和措施改善这种状况。因此，人们对当前系统状态的认知程度，是决定其采取什么样的改善对策或何时施行补救措施的关键。为进一步衡量区域人口对区域PRED系统负荷的感知、预判以及响应状态，参考相关研究成果(陈云峰等，2006)及有关气象学领域中的颜色预警信号概念，采用分段法构建区域PRED系统综合响应级别、应急响应预警信号颜色划分标准见表3。

      

       3 实证研究：2000-2012年大连市

       近年来，大连市在全域城市化的战略目标引导下，城市化进程不断加快，在推进新型城镇化建设工作中走在全国前列。为客观反映近年来大连城市发展状况，以同期中国有关PRED系统背景值代表维持相对稳定生存状态的参考标准，以2000-2012年大连市PRED系统承载力、系统负荷指数、应急响应度的综合评价为例进行实证分析。

       数据来源及相关说明如下：大连市人口及经济类指标来源于2000-2012年大连市国民经济与社会发展统计公报，废水、废气和固体废弃物、居民年生活用水量等源自有关年度大连市环境状况公报、水资源公报，社会服务类指标及居民年生活用电量、生活用燃气量等取自于有关年度《大连统计年鉴》；全国人口及各PRED系统要素背景值均依据历年《中国统计年鉴》进行计算得出，部分无法直接查阅的指标，通过对相关数据进行预处理(缺失数据的空间插值、统一单位并计算等)后得到相应参评指标值。

       3.1 大连市PRED系统承载力分析

       依据式(2)、式(3)及有关数据，参考表1所示部分评价指标并结合相关数据，计算出2000-2012年大连市的区域PRED系统单要素承载力、全要素承载力分别如图2a-2d和图2e所示。

       图2a显示了2000-2012年大连市资源子系统中各要素承载力变化趋势：居民生活用水的承载力相对最高，各年度均在600万人以上，其中2000-2005年、2006-2012年两个上升阶段与大连市水资源整体利用情况相符；居民生活用电、燃气的承载力持续降低，近年来降幅尤其明显；耕地资源及农产品的承载力基本保持稳定，但历年耕地资源承载力均在450万人以下、始终低于在籍人口数，与大连市耕地面积相对较少、农产品长期依赖域外输入的客观情况相符。

       图2b显示了2000-2012年大连市环境子系统中各要素的承载力变化趋势：废水排放以及环保投资的承载力较高，表明年均废水排放量、年均环保投资相对较高；固体废弃物、因灾损失两项指标承载力始终低于600万人并保持相对稳定；废气排放承载力先降后升的趋势表明近年来空气质量趋于恶化，与机动车保有量持续增加有关(隋丽丽等，2005)。

      

       图2 2000-2012年大连市区域PRED系统承载力变化趋势

       Fig.2 Trend of PRED system carrying capacity of Dalian during 2000-2012

       图2c显示了2000-2012年大连市经济子系统各要素的承载力变化趋势：人均可支配收入的承载力一直维持在600万左右；历年地区GDP总量、居民储蓄存款余额、房地产投资额、社会消费品零售额等指标的承载力均在1200万人以上，承载能力均两倍于区域人口数量，与其经济实力和经济地位相吻合①(隋丽丽等，2005)。

       图2d显示了2000-2012年大连市社会子系统各要素的承载力变化趋势：医院床位数、公共电汽车车辆总数及公共图书馆藏书的承载能力均在600万人以上；科技投入及道路面积的承载能力先后突破600万人，且整体上呈上升趋势。

       图2e显示，从各子系统及整个PRED系统来看，2000-2012年大连市资源、环境系统承载力始终在200～400万人之间波动变化、低于历年地区人口总数；经济及社会子系统承载力相对较高；从整体来看，大连市历年PRED系统承载力均未超过400万人，且有逐渐下降的趋势。

       3.2 大连市PRED系统负荷分析

       依据式(4)、式(5)及有关数据，参考表1所示部分评价指标并结合相关数据，计算出2000-2012年大连市的区域PRED系统全要素及各子系统单要素负荷指数。

      

       图3 2000-2012年大连市区域PRED系统负荷指数变化趋势图

       Fig.3 Trend of PRED system load index of Dalian during 2000-2012

       由式(1)及前述相关定义可知，PRED系统承载力是区域PRED系统各单一要素或全要素承载能力的客观表征；而由式(4)及相关定义可知，PRED系统负荷指数实际上是区域资源消耗、环境状况、经济支撑、社会服务类单一指标或全要素的人均占有量(承受量)与参照区人均占有量(承受量)的比值(正向指标)或倒数(负向指标)。因此，PRED系统负荷指数具有可调控性，例如通过加大环境保护力度、优化生态规划、调整公众社会活动方式、控制区域人口数量等，均可以在一定程度上降低PRED系统负荷。图3a-3e依次显示了区域资源、环境、经济、社会4个子系统及PRED系统全要素负荷指数。

       由图3a-3d可以看出，2000-2012年大连市人均生活用水量及废水排放量、环保投资等高于全国平均水平，人均耕地面积、农产品占有量、万元GDP能耗及固体废弃物排放量、因灾损失、第一二产业比重等低于全国人均值，居民人均生活用电、燃气量逐渐降到全国平均水平以下，人均废气排放量由2009年开始逐渐超过全国人均值；2000-2012年大连市地区国内生产总值、可支配收入、居民储蓄存款余额、房地产投资额、社会消费品零售额、地区GDP增长率以及医院卫生院床位数、公共电汽车数、公共图书馆藏书、绿地面积、居住面积等指标的人均占有量均高于全国平均水平，除个别年度外、人均道路面积及人均科教投入两项指标整体上也高于全国人均值。因此从整体上来看(图3a)，2000-2012年大连市PRED系统全要素负荷指数均小于1，表明区域PRED系统承受的压力低于全国平均水平，一方面表明中国人口、资源、环境与经济、社会协调发展的整体形势依然严峻，另一方面也反映了近年来大连市着力促进经济与社会发展取得的阶段性成绩。

       3.3 大连市PRED系统综合响应级别分析

       分别应用层次分析法、熵值法计算各指标的主、客观权重，再由主、客观权重加权求平均值的方法得出归一化的各指标组合权重；依据表2所示的相关突变模型并利用式(6)计算出大连市各有关年度的区域PRED系统综合响应度、综合响应级别、应急响应预警颜色分类等(图4)。

      

       图4 2000-2012年大连市区域PRED系统综合响应度变化趋势

       Fig.4 Trend of PRED system comprehensive responsiveness of Dalian during 2000-2012

       采用主、客观结合取得的指标组合权重较之单独通过AHP法、熵值法得到的主、客观权重顺序既能够反映区域人口对PRED系统各要素的主观需求，也能够体现出区域PRED系统的客观状况。图4显示，2000-2012年大连市区域PRED系统负荷综合响应级别整体上处于Ⅲ～Ⅱ级之间，除2008、2010、2011年应急响应为黄色预警信号外，其余年份均为橙色预警信号，应急响应级别相对较高：其中2000-2004年为先降后升阶段，2004年达到最高点，这与当时积极倡导全域城市化的宏观背景相吻合；从2005年开始，区域PRED系统应急响应度整体呈逐渐下降趋势，表明近年来大力推进新型城镇化取得阶段性成果。

       结合图2、图3及图4的分析可以看出，尽管大连市区域PRED系统压力与全国平均水平比较相对不高，但是居民对区域PRED系统状态仍不十分满意，对其抱有一定的忧患意识，期望政府据此作出积极响应，这就需要不断改善民生、提升区域可持续发展水平。

       4 结论

       在借鉴前人有关承载力理论研究成果的基础上，基于人口承载力界定的区域PRED系统承载力概念及其表征、评价方法，科学地体现了人口与资源、环境及经济、社会要素之间相互促进、相互制约的复杂关系，评价过程更直观、评价结果更易于为人所接受，为中国新型城镇化背景下区域可持续发展的定量研究提供一种新的思路；基于区域PRED系统负荷指数的承载力表征方法，从资源与环境压力而非人的福利视角、通过研究区资源、环境现状水平与作为参考标准的背景值比较，以相对量的形式进行区域PRED系统评价的方法更显客观性和可靠性；基于区域PRED系统综合响应级别、应急响应预警颜色划分的区域PRED系统综合响应度表征与评价方法，使得研究成果的可操作性得到提高，更易于应用到区域经济、社会活动以及有关政策和措施的制订。

       与以往基于协调、适宜、安全、可持续发展概念等进行的PRED系统研究相比，以人口为衡量标准和单位的承载力评价过程可视化程度更高、评价结果更直观，容易理解并易于为人们所接受；与通过各种指标体系、指数模型等进行PRED系统评价方法相比，以研究区与作为参考标准的区域PRED系统要素背景值(人均占有量、承受量)之比值表征的区域PRED系统负荷指数，从相对量的角度体现了不同区域PRED系统的负荷状态，避免了评价结果的绝对性；借鉴压力—状态—响应模型构建了区域PRED系统综合评价指标体系，引入多目标规划与决策方法计算区域PRED系统综合响应度，较之基于体现实现自我需要、城市人居环境满意度等概念进行的相关研究，采用组合权重的评价过程既反映了区域PRED系统本质特征及其客观性，也体现了区域人口对区域PRED系统状态的主观认知，评价结果的科学性和可靠性得到一定程度的提高。

       需要指出的是，囿于有关年度区域流动人口、域外农产品供应量及某些社会公共服务指标数据难以准确获取，基于在籍人口、区内农产品产量得出的区域PRED系统负荷指数可能比实际值偏高，因此包括数据的可靠性、评价指标体系的全面性以及个人认识水平的局限性等均需在今后的研究中不断完善和提高；另外，本研究仅侧重部分指标对近年来大连市的区域PRED系统承载力及其评价方法进行实证分析，对相关评价结果的探讨还不够深入，因此今后还需对区域PRED系统综合评价指标体系构建、不同时空尺度的实证分析等作进一步深入探讨。

       注释：

       ①中国人居环境奖办公室.2013.历年中国人居环境奖获奖项目.http：//www.chinahabitat.gov.cn/hjxm.aspx

标签：承载力论文;  新型城镇化论文;  经济模型论文;  经济指数论文;  综合评价模型论文;  环境经济论文;  突变理论论文;  系统评价论文;  环境评价论文;  计算负荷论文;  综合评价论文;  经济论文;  经济学论文;