中国省域城市化效率与人口素质的耦合协调性分析

徐 鑫，赵明华，韩荣青，任亚平

(山东师范大学 地理与环境学院，山东 济南 250358)

1 引言

中国《国家新型城镇化规划(2014-2020)》强调城市化质量是新型城镇化发展的核心，城市化效率是衡量城市化质量的重要标准[1]。改革开放以来，快速发展的城市化对经济社会的发展做出了重要贡献，城市化使一定区域先进的社会要素集中起来[2，3]，使原来的城市功能更加完善，结构更加合理，人们得到全面发展的机会。城市化促进了社会经济的发展、人民收入的提高和物质生活条件的改善，人们拥有更大的能力投入教育、医疗、卫生、体育及社会公德的宣传和维护中去，进而不断提高人民的物质生活水平和精神境界[4]。但是高能耗、高污染、高投入等问题一直存在，随着资源环境约束作用的加大，传统的城市化发展模式已经变得不可持续，高效有序地推进城市化将是今后工作的重点[5]。城市化的快速发展给政治、经济和文化带来了巨大的影响的同时,也对人口素质提出了更高的要求[6]。从人口的质量这个方面来说,城市化是一个城乡人口结构演变的过程,在这个过程中,人口素质作为核心因素自然深受影响。

人口素质是指一个国家或地区在一定的生产模式下理解和改造世界的综合素质与能力[7]，目前已经成为影响城市化的关键因素之一，在推动农业转移人口市民化进程中发挥了重要作用[8]。人口素质特别是社会劳动力素质的提高是城市化的灵魂，没有高水平的人口素质支撑的城市化是低质量的、没有未来的[9]。人口素质的整体提高是城市化的最终目的，城市化是实现这一目标的方法和手段[10]。人口素质与城市化效率之间相互影响，存在良性互动的关系,较高的人口素质可以为城市化提供可持续性的智力支持，同样城市化可以为人口素质的提高提供基本的物质保障[11，12]。人口素质的提高可以使劳动力掌握更多科学知识和技能,为社会培养和造就大批高素质的人才；可以优化劳动力就业结构，有效转移社会剩余劳动力,推动劳动力向二、三产业转移；可以提高社会生产率，促进城市产业优化和升级，使人口素质水平与城市化建设相适应[13]。高水平的人口素质有助于提升城市文化，能形成城市持续发展凝聚力[14],有利于吸引和集聚人才、技术和资本；有利于形成城市居民积极向上的精神风貌；有利于转变思想观念和行为方式，减少城市化进程中的阻碍，从而加速城市化进程[15]。

近年来，国内外学者对人口素质和城市化效率进行了大量的研究，其中关于城市化效率或人口素质的研究比较丰富，但是两者的耦合协调性研究比较稀少。在城市化效率方面，方创琳、关兴良采用CRS、VRS、Bootstrap-DEA等模型, 研究了中国城市群的投入产出比例、发展趋势及时空演化规律[16]；陈明星、陆大道、张华等采用指标分析法研究了中国城市化的动力因素[17]；戴永安、孙东琪、刘雷等运用 DEA、SFA等模型对城市化效率进行测度[18～20]；何艳冰、黄晓军、翟令鑫等分析了城市化效率的影响因素[21]。在人口素质研究方面，张小平、唐万梅等对人口素质的评价进行了研究[22，23]；廖建辉、李钢等则研究了人口素质的影响因素[24]；徐惠民研究了人口素质评价指标体系的构建[25]；耿修林对我国人口素质的时空演变进行了研究[26]。在城市化效率与人口素质的关系方面，现有研究主要集中在城市化与人口素质的互动效应[27]、人口素质对城市化的推动作用[28，29]、城市化与人口素质的关系[30]等方面。

在此背景下，本文以30个省级行政单位为研究对象，探讨了其城市化效率和人口素质的发展规律，分析两者的耦合协调关系。旨在探讨人口素质对城市化效率的空间异质性影响，以期能够对新型城镇化建设、人口素质的提升提供借鉴和参考，弥补研究工作的空白。

2 研究方法、数据来源与指标体系

2.1 研究方法

2.1.1 DEA模型

数据包络分析方法(DEA)是美国的A.Charnes,W.W.Cooper和 E.Rhodes于1978年发明的一种统计与运筹学方法，分为CCR(规模收益不变)和BCC(规模收益可变)两种模型[31]。

(1)

(2)

式(1)、(2)中，n表示决策单元数量，i代表决策单元(i=1，2，3…，m)，xi、yi、Q分别代表第i个研究对象的投入、产出变量和综合效率值，MinQ、s、t分别代表目标函数和限制性条件，λi、X0、Y0分别代表某项指标的权重变量、决策单元的原始投入和产出值。

本文采用数据包络分析法计算了2001～2016年30个省区市的城市化效率，将各省级行政单位作为地域单元，运行模型得到各单元每年的综合效率、纯技术效率、规模效率、规模报酬等情况，对其投入产出状况进行分析。

2.1.2 熵值法

熵值法是指用来判断某个指标的离散程度的数学方法[32]。根据熵的特性，我们可以通过计算熵值来判断某个指标的离散程度，指标的离散程度越大，该指标对综合评价的影响越大。因此，本文利用熵值法这个工具，计算出各个指标的权重，为省域人口素质综合评价提供依据。

首先将正负项指标数据进行标准化，消除量纲影响，然后计算出各指标的权重并求出各指标最终得分：

(3)

最后将同一年的各y值相加得到年综合得分：

yj=∑yij

(4)

2.1.3 耦合协调度模型

(1) 耦合度模型。耦合水平说明的是两者之间的相互依赖程度，所以城市化效率和人口素质的耦合度模型可以看作为“城市化效率”体系与“人口素质”体系的耦合关系模型，具体计算公式为：

(5)

上式中，C表示的是城市化效率与人口素质的耦合度，其值大于0且小于1，C值越大，城市化效率与人口素质的耦合程度越高、关系越密切；u、v代表的是城市化效率、人口素质的值；k是调节系数，且k≥ 2 ，本文研究两个体系，故k取2。

(2) 耦合协调度模型。由于耦合度只能反映系统间相互作用的强度，而难以反映协调发展的水平。为了更好地评价城市化效率与人口素质的关系引入耦合协调度模型，其具体计算公式如下：

(6)

其中D是耦合协调度，C是耦合度，T是两者之间的综合评价指数，反映两者的整体效益或水平，α、β为待定参数，由于仅有两个系统，故α、β分别取0.5。

2.2 数据来源

本文数据主要来自研究时间段内的《中国统计年鉴》、《中国城市统计年鉴》以及所研究的30省市区的统计年鉴。具体计算时，由于西藏自治区及港澳台地区统计数据缺失，以其它30个省级行政单位为研究对象。研究区间为2001～2016 年，并选择2001 、2006、2011和2016年4个年份进行详细研究。

2.3 指标体系的构建

参考前人的相关研究，指标选取遵循科学、合理、全面、可得等原则。城市化效率的评估遴选了6个代表性指标，包括城市建成区面积、城镇固定资产投资额、财政支出、城镇单位从业人员数等4项投入指标，城市化率和二三产业增加值2项产出指标。人口素质评价指标体系主要由身体健康素质、人口结构、劳动力素质、科学文化素质4个方面组成，包括居民年住院率、每万人医生人员数、居民病死率、性别比、抚养比、失业率、第三产业从业人数占总从业人数的比重、工资报酬占GDP比重、文盲率、专利申请授权量、每万人用有公共图书馆面积、每万人在校大生数等12项指标(表1)。

3 城市化效率的时空变化分析

3.1 中国城市化效率时序演变

基于构建的城市化效率评价指标体系，采用DEA模型对30省区市的城市化效率进行计算。结果如表2所示，从时间序列上看，研究区间内30个省市区城市化综合效率的均值分别为2001年的 0.830、2006年的0.811、2011年的0.827、2016年的0.849，呈现先下降后上升总体上升的趋势，年均上升0.1267%，说明中国总体城市化效率正在缓慢提高。各省区市城市化效率的标准差由2001年的0.1565下降到2016年的0.1539，说明各省区市城市化效率的差距正在缩小。2001～2016年间城市化效率呈上升趋势的有北京、天津、湖南、广东、广西、宁夏、上海、山东、内蒙古、重庆、贵州、陕西、辽宁、吉林等14省市区；呈下降趋势的有河北、山西、黑龙江、浙江、安徽、江西、河南、湖北、四川、云南、甘肃等11省区；江苏、福建、海南、青海、新疆等5省区的城市化效率不变。从规模报酬来看，2001年有10个省市区的规模报酬不变，10个省市规模报酬递增；10个省市规模报酬递减；2016年则变成12个省市区的规模报酬不变，15个省市区的规模报酬递增，3个省区市的规模报酬递减。这说明在城市化过程中投入产出情况较合理，达到了理想状态(DEA 有效)，实现规模报酬不变的省市正在增多；而城市化过程中要素投入量过多，未能实现要素有效配置，实现规模报酬递减的省份大量减少；在城市化过程中要素投入量不足，未能实现要素有效配置，实现规模报酬递增的省市数量不断上升。

表1 城市化效率与区域人口素质综合评价指标体系

表2 2001、2006、2011、2016年中国30省市区城市化效率

注: “—”、“drs”、“irs”三种符号代表的是规模报酬不变、递减、递增三种情况，综合效率也称为技术效率，是综合效率与纯技术效率的比值

3.2 中国城市化效率空间格局演变

为了分析 2001～2016年各省区市城市化效率的空间格局演变特征，根据DEA模型的计算结果，以2001年的结果作为参照标准，采用ArcGIS自然断裂法，将各省区市的城市化效率水平分成低、中等、较高和高城市化效率四类。从全国层面来看，东部优于中西部、北方好于南方，各地区的城市化效率分异明显。2001～2016年城市化效率呈现上升趋势，高城市化效率的省份由2001年的11个增长为2016年的15个；低城市化效率的省份由2001年的9个下降到2016年的6个。从省域层面来看，天津、江苏、浙江、福建、山东、海南、青海、新疆等8省市区城市化效率一直保持高水平；北京、内蒙古、辽宁、上海、湖南、广东、宁夏等7省区城市化效率提高到了高效率水平；河北、黑龙江、安徽、江西、河南、云南等6省有不同程度的下降，特别是安徽和江西两省；陕西、重庆2省市处于上升状态；吉林、山西、湖北3省城市化效率一直保持在中等水平；广西、四川、贵州、甘肃4省区城市化效率一直很低。

4 人口素质的时空变化分析

4.1 区域人口素质时序演变

根据人口素质评价指标体系(表1)，运用熵值法衡量各省区市人口素质，得到了2001～2016年30个省区市的人口素质水平。结果如图1所示，从时间序列上看，人口素质水平不断提高，各省份的人口素质水平的均值从2001年的 0.4327 上升到 2016年的0.4465，年均增加0.092%。各省区人口素质水平的标准差由2001年的0.0584增大到2016年的0.0921，人口素质的极差由2001年的0.2927增加到2016年的0.4411。这表明各省区之间人口素质快速提高的同时省域之间人口素质水平的差距明显增大。其中年均增长率超过0.1%的地区主要有北京、天津、山西、内蒙古、辽宁、上海、江苏、浙江、安徽、湖北、广东、海南、甘肃、青海、宁夏、新疆等16省市区，占省市区总数的53.33%。这表明中国各省区人口素质的提升有着巨大的潜力和良好的前景。

4.2 区域人口素质空间格局演变

为了分析2001～2016年30个省份人口素质的空间格局演变特征，根据计算结果以2001年的得分为参照标准，通过ArcGIS自然断裂法，将人口素质分为低、中等、较高和高人口素质四类。从全国层面来看，研究区间内中国的省域人口素质呈现上升趋势，形成了由东北向西南递减，北方高于南方，东部高于西部的地理格局。在4个节点年份高人口素质的省份数量分别为3、9、8、10；较高人口素质的省市数量分别为14、10、5、7；中等人口素质的省市数量分别为9、7、10、7；低人口素质的省市数量分别为4、4、7、6。总体上中国的省域人口素质处于缓慢上升趋势，其主要表现为高素质区域省市数量的增多。从省域层面来看，人口素质一直保持高水平的地区有北京、天津2直辖市；山西、内蒙古、上海、江苏、浙江、广东、甘肃、宁夏8省区提高为高人口素质省份；安徽、湖北、海南、新疆等4省区人口素质呈现上升趋势；河北、吉林、江西、山东、河南、湖南、重庆、四川等8省市的人口素质呈下降趋势；辽宁、黑龙江、福建、陕西4省稳定在较高人口素质水平，广西、青海2省区保持中等人口素质不变，贵州、云南2省长期处于低人口素质水平。

图1 2001、2006、2011、2016年中国30省市区

5 城市化效率与人口素质的耦合协调分析

5.1 城市化效率与人口素质耦合协调性时序演变

将30个省区市区的城市化效率值和人口素质综合得分，代入到公式(5)和(6)中计算出4个节点年份各省区市城市化效率与人口素质的耦合度与协调度。结果如表3所示，从时间序列来看，2001～2016年30省区市城市化效率与人口素质的耦合度呈现波动上升的趋势，2001、2006、2011、2016年4个年份的耦合度整体平均值分别为0.3214、0.3422、0.3262、0.3510，由2001年的0.3214增长为2016年的0.3510，年均增长率为0.1973%。2001至2016年30个省区市的城市化效率与人口素质的协调度同样呈现波动上升的趋势，2001、2006、2011、2016年4个年份的协调度整体平均值分别为0.4505、0.4637、0.4510、0.4754，由2001年的0.4505增长为2016年的0.4754，年均增长率为0.1660%。耦合度与协调度的标准差分别有2001年的0.0618、0.0698增加到2016年的0.1222、0.1197，说明省域之间的差距不断拉大。研究区间内北京、天津、山西、内蒙古、辽宁、上海、江苏、浙江、湖北、广东、广西、海南、贵州、陕西、甘肃、青海、宁夏、新疆等18省区市的耦合协调度水平呈现上升趋势；河北、吉林、黑龙江、安徽、福建、江西、山东、河南、湖南、重庆、四川、云南等12个省区市则呈现下降趋势。

5.2 城市化效率与人口素质耦合协调性空间格局演变

为了分析2001～2016年30个省区市的城市化效率与人口素质的耦合协调度的空间格局演变特征，以2001年的数值作为参照标准，通过ArcGIS自然断裂法，将计算结果分为低度、中度、高度和极度耦合协调4类。

表3 2001、2006、2011、2016年中国30省市区城市化效率与人口素质耦合协调度

从时间序列上看，研究区间内城市化效率与人口素质的耦合协调度呈现上升趋势，形成了东部好于西部，北方高于南方，由东北向西南递减的地理格局。在4个节点年份极度耦合协调的省份数量分别为2、10、9、11；高度耦合协调的省市数量分别为9、1、3、2；中度耦合协调的省市数量分别为7、6、6、5；低度耦合协调的省市数量分别为12、13、12、12。从省域层面来看，一直保持极度耦合协调的地区只有天津市；北京、内蒙古、辽宁、上海、江苏、浙江、广东、海南、陕西、新疆等10省区市升级为极度耦合协调省份；山西、湖北、甘肃、宁夏等4省区耦合协调度有不同程度的提高；河北、吉林、黑龙江、福建、江西、山东、河南、湖南等8省的耦合协调度存在不同程度的下降，特别是河北、江西、河南3省；安徽、广西、重庆、四川、贵州、云南、青海7省市区的耦合协调水平一直很低(表4)。

表4 中国30省市区城市化效率与人口素质耦合协调度类型

6 结论与展望

6.1 结论

(1)研究区间内，所选30个省区市城市化效率水平整体呈现缓慢上升的趋势，大部分省域在研究区间内城市化效率都有了明显的提升并且省域之间的差距正在缩小。从地理格局上看，整体呈现东部优于中西部、北方好于南方的演变特征。从省域角度来看，研究区间内高城市化效率的省份不断增多，低效率的省份不断减少，其中天津、江苏、浙江、福建、山东、海南、青海、新疆等8省市区城市化效率一直保持高水平。从规模报酬上看，城市化过程中投入产出情况较为合理的省份不断增多，要素投入过多的省份大为减少，要素投入不足的省份增长迅速。

(2)2001～2016年，所选30个省区市的人口素质整体呈现缓慢上升趋势，大部分省份人口素质的年增长率超过0.1%。省域人口素质的差距呈现日渐扩大态势，区域差异明显。从地理空间上看，人口素质整体呈现由东北向西南递减，北方高于南方，东部好于西部的地理格局。从省域角度来看，高人口素质的省份不断增多，研究区间内北京、天津2个直辖市一直保持高人口素质水平。

(3)从时间序列上看，所选30个省区市城市化效率与人口素质的耦合协调度整体呈现波动上升的趋势，耦合度和协调度的均值均有不同程度的提高并且省域之间的差距不断扩大。从空间格局上看，呈现由东北向西南递减，北方高于南方，东部好于西部，由东北向西南递减的地理格局。从省域角度来看，极度耦合协调的省份大幅度增多，研究区间内天津市一直保持极度耦合协调水平。

(4)总体上来看，耦合协调度较高的省份主要集中在东部地区，优越的地理位置，发达的经济，云集的高校与科研机构，不断优化升级的城市产业结构和完善的城市基础设施都对城市化效率与人口素质的提高起到了促进作用。耦合协调度较低的省份大多位于中西部，地理位置偏远，对外通达性差，经济发展滞后，城市化发展模式不合理，教育科研投入不足和高素质人才缺乏都是其制约条件。在今后的发展过程中，耦合协调度低的省份要协调好城市化的投入产出比例，走绿色新型的城市化道路，切实提高城市化效率；同时加大高素质人才的培养力度和资金投入，全面提升人口素质，为城市社会各项事业的发展提供持续的智力支持。

6.2 展望

目前有关城市化效率与人口素质的耦合协调性的研究较少，可参考借鉴的理论与方法比较稀少。本文只是利用了2001～2016年的指标数据对中国30省区市的城市化效率与人口素质之间的耦合协调关系进行初步的研究分析，本文可能存在着许多缺失与不足，还需以后进一步研究和完善。未来，会选取新的指标来完善现有指标体系，采用新的研究方法进一步揭示两者之间的耦合协调性关系，为促进新型城镇化建设、提高中国人口素质等方面提供更有价值的参考和借鉴。