沿海城市弹性演变趋势与影响因素分析——以大连市为例

李 博， 张 帅

(辽宁师范大学 海洋经济与可持续发展研究中心，辽宁 大连 116029)



沿海城市弹性演变趋势与影响因素分析
——以大连市为例

李 博， 张 帅

(辽宁师范大学 海洋经济与可持续发展研究中心，辽宁 大连 116029)

城市是人地相互作用十分强烈的地区，具有典型的弹性特征.在弹性城市理念和内涵的基础上，构建城市弹性评价指标体系和评估模型，运用熵值法和灰色关联分析法对大连市城市弹性及城市子系统弹性指数进行评估，并在此基础上分析影响城市弹性的主要因素.结果表明：①2004—2014年间，大连市城市弹性程度整体上呈现上升的态势，弹性指数由2004年的0.252上升至2014年的0.723，目前已处于较高弹性水平；② 城市子系统弹性中除城市生态弹性程度呈现明显的倒V型外，其他城市子系统弹性程度均有较大提升；③城市弹性的主要影响因素是城市经济发展水平不高、高端人才缺乏以及基础设施不够完善.建议通过改变经济增长方式，鼓励民营企业发展，培养高端人才，完善城市基础设施建设等措施，提高大连市城市弹性水平.

弹性理论；弹性城市；大连市；熵值法；灰色关联分析

随着城镇化进程的加快，社会各界高度关注城市的发展.城市是一个复杂的有机生命体，它的形成也不是一蹴而就的，经历了各种自然和人文因素的影响，由最初的乡村、聚落逐步演变为城市[1].当今城市在变得越来越强大的同时，也显示出脆弱的一面，城市面临的挑战在不断增大.比如，极端气候带来的干旱和洪涝侵扰；重大自然灾害，如海地地震、汶川地震、江苏盐城龙卷风和日本福岛海啸带来的城市毁灭；9·11恐怖袭击、昆明火车站爆炸和SARS等传染病传播带来的社会恐慌[2].城市如何应对这些突如其来的危机，实现可持续发展，是当前亟待解决的重要问题.人们在探寻城市发展的过程中，提出了诸多的城市发展理念与发展模式，如低碳城市、宜居城市、生态城市、智慧城市、适应性城市等.这些城市理念都有一定的侧重点和片面性，显然无法解决当今城市发展面临的复杂问题，在这一背景下，弹性城市理念便应运而生.

中国对于弹性城市的研究尚处于起步阶段，大多是从弹性思维和定性研究的角度出发，理论还不够完善，更缺少实践方面的经验，但这并不妨碍选择评价指标，构建评价指标体系对城市弹性进行测度.因此，在借鉴国外弹性城市研究成果的基础上，结合具体城市的特点，对大连市城市弹性程度进行了测算，并找出影响城市弹性的主要因素，提出相应对策，以提高大连市城市弹性.

1 弹性理论与弹性城市

近些年来，在全球变化研究不断升温的背景下，以及若干国际科学计划的推动下，催生了一门整合地理学、生态学、环境科学、经济学和社会学等相关学科的新兴学科——可持续性科学[3-4]，出现了一些从系统论思想出发研究人与环境耦合系统的概念及理论，其中最具代表性的概念有“脆弱性”“弹性”“适应性”等[5-8].其中弹性概念最初是被物理学家用来表示弹簧特性而提出，给它一个外力，在这个力消失后，弹簧能够恢复到原来的状态.在20世纪60年代，由于受到系统理论思想方法的影响，弹性被引入到生态学，由加拿大生态学家霍林于1973年最早提出生态弹性概念[9].目前，弹性理论已从早期生态视角扩展到包括生态、技术、经济和社会等多维视角.最近几年，弹性概念越来越受到重视，其演化大致经历了工程弹性、生态弹性和社会生态弹性等3个发展阶段.单一系统中的“工程弹性”是由霍林定义的，为了与他提出的“生态弹性”相区别，将当时生态学界流行的“稳定性”定义为“工程弹性”[10].“工程弹性”的研究范围是单一、静态的系统，系统恢复到原有平衡状态的时间成为评价系统弹性强弱的关键指标.在工程弹性的基础上，霍林将生态弹性定义为“系统吸收状态变量、驱动变量及参数带来的变化，仍然维持系统运转的能力”[9].围绕生态弹性，学者们进行了相应的鲁棒性、多样性、自组织以及稳态转换等的研究.由“生态弹性”的研究演化到“社会-生态弹性”的研究始于20世纪90年代，“社会-生态弹性”的研究将人类和自然界视为一个整体，而不像以前将社会系统和生态系统置于不同的学科分别研究[11].社会系统和生态系统相互作用最强烈的地区就是城市.

弹性理论与城市系统结合后开拓了弹性城市研究的内容与视野，弹性城市正成为城市规划领域的重要理论.弹性理论在进一步的演化中要结合具体城市的文脉[12]，即不同城市具有不同的地理条件和历史发展过程等，因此，弹性城市理论的应用更应该考虑到城市的特色，使弹性理论本身更为“弹性”[1].

2 研究方法

2.1 弹性评价模型

根据弹性城市的定义与内涵，构建城市弹性评价模型.

CR=f(A,B,C,D).

(1)

其中,CR表示城市弹性，A表示城市生态弹性，B表示城市工程弹性，C表示城市经济弹性，D表示城市社会弹性.

根据公式(2)计算大连城市弹性综合评价值.

(2)

式中：CRI表示城市弹性指数；αj表示准则层的权重，其中,j表示准则层数；ωi表示指标的权重，其中,i表示第j准则层中指标数；rij表示第j标准则层中第i指标的量化指标值.

2.2 评价指标体系

弹性城市指标体系的构建是准确分析和判断城市弹性发展水平的关键，虽然中国对弹性城市研究起步较晚，但是城市发展的进程并没有因此而停滞，所以中国急需一套科学、完整的指标体系对城市弹性进行评价.依据西方对弹性城市指标体系构建的实践，结合对弹性城市内涵的理解，在参考最新研究成果以及对大连市城市特征与现状充分认识的基础上，综合生态足迹法、承载力模型和可持续发展度量法，考虑指标选取的典型性、科学性、现实性、可计量性、可获得性、系统性等特点，建立定性与定量相结合的复合指标体系.

建设弹性城市的主要目标是抵抗外界干扰，使城市更具活力，实现可持续发展.因此，弹性城市评价指标体系可以借鉴可持续发展评价指标体系.依据弹性城市内涵，结合大连市自身特点，分别从生态、工程、经济、社会等4个方面选取22个基础性指标，构建弹性城市评价指标体系(表1).城市生态弹性是城市健康、稳定、可持续发展的基础，既要考虑当前的生态状况，减少城市污染的产生，还要保护自然生态环境，使城市开发建设不超过环境承载力.选取的指标主要考虑建成区绿化覆盖率、一氧化碳年均值、工业固体废物产生量、工业废水排放量、人均公园绿地面积.城市工程弹性主要是指城市公共基础设施完善程度，主要包括硬件基础设施和软件基础设施，公共基础设施越完善，城市在遭遇危机时的应变能力以及恢复能力越强.选取的指标有人均拥有道路面积、排水管道密度、互联网普及率、民用机动船拥有量、人均生活日用电量.城市要具有强大的经济弹性不仅要有一定的经济基础，还要求产业结构的优化和经济发展的活力.选取的指标主要有大连市GDP增速、人均GDP、大连市GDP占辽宁省GDP比重、第三产业产值占GDP比重、人均固定资产投资、实际利用外商投资.城市社会弹性主要强调人的作用，不仅要满足人的物质和精神需求，提高人的素质和生活质量，还要为人类提供一个公平、有序、稳定、和谐的社会，以应对各种不确定的突发事件.指标选取有城镇居民人均可支配收入、研究生在校人数、每千人拥有执业医师数、城市恩格尔系数、城镇化率、人口自然增长率.

表1 大连市城市弹性评价指标体系

注：*表示负向型指标，其余为正向型指标

2.3 数据来源

本文数据主要来源于2005—2015年大连市国民经济和社会发展统计公报以及《大连统计年鉴》[13]的相关数据.

2.4 指标权重的确定

为了避免主观因素对评价结果造成偏差，本文采用客观赋权法中常用的熵值法确定指标权重[14].对原始数据进行标准化处理，进而加权求和得到大连市城市生态弹性、城市工程弹性、城市经济弹性、城市社会弹性，最后得到大连市城市弹性指数及变化趋势.具体计算步骤如下：

(1)构建原始指标数据矩阵.m个样本，Xij为第i年第j个指标的指标值.

(2)数据标准化处理.

正向评价指标，其函数为

Yij=(Xij-Xjmin)/(Xjmax-Xjmin).

(3)

逆向评价指标，其函数为

Yij=(Xjmax-Xij)/(Xjmax-Xjmin).

(4)

其中：Xij为指标的统计值；Xjmax、Xjmin分别为同一指标的最大值和最小值，i为第i个样本，j为第j个指标.

(3)计算第j项指标下第i年指标值的比重Pij.

(5)

(4)计算第j项指标的信息熵Ej.

其中，k=1/lnm.

(6)

(5)计算第j项指标的效用值Dj.

Dj=1-Ej.

(7)

(6)计算第j项指标的权重Wj.

Wj=Dj/∑Di.

(8)

(7)对各项指标进行加权求和，计算各指标的数值.

2.5 灰色关联分析法

灰色关联分析法是灰色系统理论的重要组成部分，其基本思想是根据序列曲线几何形状的相似程度来判断其联系的紧密程度，即曲线相似程度越接近，相应序列的关联度就越大，反之就越小.为了测度评价指标与城市弹性之间的关系，找到影响城市弹性的主要因子，本文选取灰色关联分析法，根据灰色关联公理及计算公式[15]，具体步骤如下：

第1步 确定特征序列和因素序列.

第2步 求各序列的初值像.

(9)

第3步 求差序列.

(10)

第4步 求两极最大差与最小差.

(11)

第5步 求关联系数.

(12)

第6步 计算关联度.

(13)

取ξ=0.5，经过计算，得出大连市城市弹性与各评价指标之间的关联度.

2.6 弹性等级划分

当前，国内外对城市弹性评价研究成果较少，在此结合弹性的特定内涵并借鉴现有脆弱性等级划分研究成果[16-20]，采用间隔分级法将弹性评价指数值在(0,1)范围内间隔划分为5组.通常，当0

3 结果与分析

3.1 城市弹性动态分析

指标的权重系数确定之后，根据第j项指标的权重值与标准化值的乘积作为该项指标的评价值，并通过加权求和得出大连市2004—2014年城市弹性以及城市各子系统弹性评价值，由此可以得到弹性变化趋势(图1).

图1 2004—2014年大连市城市弹性演变Fig.1 The resilient change of city of Dalian from 2004 to 2014

从图1中可以看出：(1)城市弹性方面.2004—2014年来，大连市城市弹性呈现不断上升的趋势，城市弹性指数由2004年的0.252上升到2014年0.723，城市弹性水平由低度弹性水平上升到较高弹性水平.截至2014年，大连市国内生产总值达到7 655.6亿元，人均GDP达到109 939元，交通便利度和信息通达度有了较大提高，社会和谐稳定，并多次被评为国家卫生城市.可见大连市有了长足的发展，但是距离高度弹性水平还有一定差距.

(2)城市生态弹性方面.随着城市规模的不断扩大，城市生态弹性在这11 a内波动幅度较大，呈现明显的倒V型结构，弹性评价值由2004年的0.301逐渐上升到2010年的0.887，之后又逐渐下降到2014年的0.479，城市生态弹性水平由较低弹性水平逐渐上升到较高弹性水平，之后又逐渐降低到较低弹性水平.由于城市开发强度增大，人口激增、产业集聚度攀升、资源与能源的消耗增大，并且节约、环保意识淡薄，造成城市生态环境面临严重的挑战.从另一个角度可以看出，在一定时期内生态弹性评价值与经济弹性评价值都有所上升，说明经济发展与环境改善是可以共存的.

(3)城市工程弹性方面.城市工程弹性有了较大改观，城市工程弹性指数由2004年的0.211上升到2014年的0.668，弹性水平由低度弹性水平上升到中度弹性水平.最近十几年，大连在基础设施建设方面投资力度很大，跨海大桥的修建以及轨道交通的运行极大地缓解了市区交通拥挤的现象.给排水系统和输气管道不断完善和互联网的不断普及，方便人们物质生活的同时，也丰富了人们的精神生活，同时信息的通畅也保障了在自然或人为不利因素来临时人们能及时地采取措施.

(4)城市经济弹性方面.近年来，大连建成区面积不断扩大，优势资源转换步伐不断加快，以及产业结构调整力度的加大，城市经济发展取得了显著成效，城市生产总值不断增长，产业结构进一步优化，生态友好型产业比重不断上升.城市经济弹性呈现快速增长的趋势，地区生产总值由2004年的1 850.4亿元上升2014年的7 655.6亿元，人均GDP也有了大幅度增加，实际利用外资和人均固定资产投资都有所增加，表明大连城市经济规模化发展势头良好.

(5)城市社会弹性方面.大连三面环海，区位条件优良，城镇人口比例大，人口素质和科技水平相对较高，社会发展基础牢固，属于中国社会相对发达的城市.随着城市经济的不断发展，科技水平不断提升，人民生活水平进一步改善，社会各项事业显著进步，城市社会弹性整体上呈现快速升高的趋势.大连城市社会弹性指数由2004的0.169逐渐上升到2014年的0.850，弹性水平由低度弹性上升为较高弹性水平，表明大连市城市社会弹性有了长足的进步.

3.2 城市弹性影响因素分析

为了进一步探明影响大连市城市弹性的主要因素，运用灰色关联分析方法对大连市城市弹性与各项评价指标进行关联分析.通过计算，得出大连市城市弹性指数与各项评价指标指数之间的关联度值(表2).其中,关联度值较大的前5项都在0.85以上，分别是城镇居民人均可支配收入、人均GDP、研究生在校人数、排水管道密度和人均拥有道路面积.一般地，当0<γ≤0.3，关联度为轻度；当0.3<γ≤0.6，关联度为中度；当0.6<γ≤1，关联度为强度.对各指标因子与城市弹性的关联度值分析可知，影响指标因子与城市弹性的关联度值均较大，其关联度均为强度，充分显示各指标因子对城市弹性变化具有重要影响，也表明各指标因子选择较为合理.

表2 大连市城市弹性与评价指标的关联度

分析结果表明：(1)城市弹性水平的高低与大连市经济发展水平和人民生活水平的关系最密切，城镇居民人均可支配收入可以很好地反映一个地区人民生活水平，人均GDP可以反映一个地区经济发展水平，也可以在一定程度上反映人民生活水平的高低.一般地，经济发展水平提高，人均可支配收入也会提高，人民生活水平自然就会提高，即大连市经济发展水平是制约城市弹性的最主要因素.尽管大连市经济发展水平在东北地区属于高水平，但与发达国家以及我国经济发达地区，如北京、上海、广州等相比，还有较大差距.受整个东北地区经济不景气的影响，目前大连市的经济疲软现象已经凸显，过重的产业结构，国企低效率运作是制约大连经济发展最主要的因素.

(2)与城市弹性水平较密切的是研究生在校人数.研究生在校人数可以反映一个地区的科技教育和高端人才储备水平，人才是一个国家核心竞争力所在，一个城市同样如此.

目前，整个东北地区人才外流现象严重，大连也不例外，而且外流人员大多都是有知识、有文化的青壮年，科技型人才和高端服务型人才相对短缺.大连已经逐渐步入老龄化社会，人口红利在不断消失，人才结构不合理，人才结构与产业结构错位现象严重，高精尖产业人才相对缺乏.

(3)排水管道密度和人均拥有道路面积与城市弹性的关联度相对较高.排水管道密度和人均道路面积可以反映一个地区基础设施的完善程度.完善的基础设施是一个城市快速发展的基础和保障.虽然大连的基础设施完善程度在过去十几年有了较大改观，但交通拥挤、城市用地无序化开发等现象严重，未来大连基础设施水平还有很大的提升空间.

4 提高城市弹性的对策分析

4.1 深化国企改革，注入经济增长新活力

把握国有企业的改革力度和深度，准确掌握经济转型的时机.大力发展民营企业，鼓励中小微企业发展，注入经济增长新活力.政府要制定相应政策，成立扶持中小微企业管理的专门机构，为中小微企业提供信息、技术和资金的支持，引导社会的资源和人才更多地流向中小微企业.要依靠科技创新，大力发展战略性新兴产业，培育和发展新型支柱产业，替代过度依赖的传统产业，加快产业转型升级的步伐.还要依托大连的区位优势，积极开拓国际和国内2个市场，同时借鉴发达国家的先进技术和管理经验.

4.2 加强人才培养

大连市要加强人才队伍建设，提供优厚的待遇吸引人才回流.还要加强人才培养，满足高规格基础设施建设、产业优化升级、战略性新兴产业以及经济社会发展重点领域对高技能人才的需求.通过完善职业培训体系，推动公共实训基地建设，鼓励企业和职业院校密切合作，工学结合、产教融合，打造合理的人才结构.建立健全高技术人才引进、培养、使用和激励机制，构建高技能人才动态信息和运行检测系统，为大连市人才队伍建设保驾护航.

4.3 完善城市基础设施

首先，要大力发展城市交通，缓解交通拥挤现象,加快大连轨道交通、大连湾跨海大桥、大连新机场等的建设进程，优化城市公交线路，发挥大连港口优势,其次，要不断完善给排水系统，全面实施集中供暖，缓解城市环境压力；最后，要建立发达的网络通信系统，增强信息通达度和流畅度，既提高人们工作效率，又可以在灾害来临时及时发布预警信息.

5 结论与讨论

城市弹性的强弱直接决定了城市可持续发展的强弱.利用弹性评价模型，分析大连市2004—2014年的数据，研究发现大连市城市弹性整体上呈现逐年上升的趋势，弹性指数由2004年的0.252上升到2014年的0.723，目前处于较高弹性水平，距离高度弹性水平还有一定距离.通过灰色关联分析，得出影响城市弹性的主要因素是城市经济发展水平、高端人才数量与结构以及基础设施完善程度，并提出了大连市提高其城市弹性的几条建议，以促进城市可持续发展.

城市弹性的主要影响因素在不同时期会有所变化，所以本文选择的评价模型和评价指标还有待进一步调整与完善.在今后的研究中，应该深入地分析城市生态弹性、城市工程弹性、城市经济弹性与城市社会弹性之间的内在联系，并开展弹性与可持续性综合研究.

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Influence factors and evolution of city elastic in Dalian

LIBo,ZHANGShuai

(Center for Studies of Marine Economy and Sustainable Development, Liaoning Normal University, Dalian 116029， China)

City is of very strong interaction between areas,and typical elastic characteristics.Taking the typical coastal city of Dalian and using the qualitative analysis,we build urban flexible evaluation index system and evaluation model.By using entropy method and the grey correlation degree of each subsystem,we make an analysis of the main factors influencing the elasticity of city.The results show that:①the rising volatility of elastic degree,elasticity index from 0.252 in 2004 to 0.723 in 2014,is now in a higher level of elastic.② City subsystem of the urban ecological elastic degree presents obvious inverted “V”,other subsystems have significant flexibility.③ The main factors influencing urban elastic is that the level of economical development is not high,lack of top talent and inadequate infrastructure.Suggestion are given about changing the economic growth model,encouraging the development of private enterprises,cultivating talents,improving the urban infrastructure construction,improving the level of elasticity of Dalian city.

elastic theory;elastic city;Dalian city;entropy value method;grey correlation analysis

2016-12-19

国家自然科学基金资助青年基金项目(41401176;41601114)；辽宁省教育厅人文社会科学重点研究基地专项资助项目(ZJ2015033)

李博(1983-)，女，吉林长春人，辽宁师范大学副教授，博士.E-mail:libo_ok@126.com

1000-1735(2017)02-0268-08

10.11679/lsxblk2017020268

K901

A