中国城市群绿色发展时空演变与障碍因素分析

张含朔，程 钰，孙艺璇

(山东师范大学地理与环境学院，中国 济南 250014)

2017年中国城镇化率已经达到58.52%，较上年末提升1.17%，城市化进程保持在高速水平。城市群是城镇化发展到一定阶段的高级化产物，不仅在空间上组织紧凑，且城市群内和城市群间都具有十分密切的经济、社会联系。城市群作为一个高度一体化的整体[1，2]，相比于城市具有更为明显的优势，各个城市间的协调联动使其具有更为发达的经济社会条件[3]。而城市群作为人类生产生活的高度聚集区域，在推动经济发展、社会进步，提高居民生活水平的同时，各种城市问题也相继出现：城市空间急剧扩张、城市人口急速膨胀、资源能源过度消费、生态环境持续恶化等[4，5]。2001—2015年，我国能源消费总量从15.0亿吨标准煤增加至43.0亿吨标准煤，跃居世界第一位。我国的单位GDP能耗位居世界前列，2017年我国创造1美元GDP所需的能耗约为美国的2.5倍，日本的4.1倍[6]。在如此高消费、低效率的粗放型城市扩张进程中，生态环境压力也日渐增大。2017年，全国338个地级以上城市中，仅有29.3%的城市空气质量达标，而PM2.5浓度和氮氧化物含量长期处于高水平状态难以下降。因此，实现能源消耗低、能源效率高、环境压力小、居民生活品质高的城市绿色发展具有重要意义[7]。

绿色发展理论与可持续发展理论密切相关，其理论起源于上世纪60年代美国经济学家鲍尔丁提出宇宙飞船经济理论[8，9]，该理论将人与自然视为具有有机联系的整体。1989年，英国环境经济学家大卫·皮尔斯在其著作《绿色经济的蓝图》中首次提出了“绿色经济”的概念[10]，阐述经济发展的同时应当注重环境保护[11]。随着研究的不断深入，人们进一步完善绿色发展的理论，将生态因子视为经济发展系统的内生因子[12]，重视经济系统、社会系统和自然系统的和谐共生[13]。当前绿色发展的研究内容主要集中在以下几个方面：一是绿色发展的内涵，主要致力于分析绿色发展理论的内在含义和机制[14]，发掘绿色发展理论的功能，以及提出绿色发展理论在实践中的应用策略[15]，如胡鞍钢[16]等构建了绿色发展的三圈模型，阐述了绿色发展各个内生因子的内在含义和交互机制。二是绿色发展水平的测度，此方面研究主要依据绿色发展的内涵构建指标体系，利用各种方法测度某一区域的绿色发展水平[17]，如黄跃[18]等从经济发展、社会进步以及生态文明3个方面构建指标体系，采用投影寻踪模型、变异系数法、Pearson相关等方法测度中国城市群绿色发展水平，分析了其演变规律；又如马双[19]等从绿色生态、绿色生产、绿色生活3个方面构建指标体系，运用熵权TOPSIS方法，以城市为单位测度长江经济带的绿色发展水平，并揭示其空间格局。三是绿色发展的影响机理，这方面研究旨在揭示绿色发展的影响因素，以实现绿色发展的重点要素提升[20]，如任嘉敏[21]等从资源利用、产业绿色化、经济发展质量、环境保护、绿色人居5方面构建指标体系，运用障碍度模型分析影响东北老工业基地绿色发展水平提升的障碍因子并提出优化建议。四是绿色发展的对策方面，提出以提升绿色发展水平为目标的对策建议，如秦书生[22]提出要推动生产方式和生活方式的绿色化，并通过制度保障、政策支持与促进机制来推动绿色发展，实现产业和生活的绿色化。

综合现有文献，我国学者对绿色发展的研究已经取得显著进展，特别是在研究方法和影响机理方面，但是当前研究依然存在一些问题。首先，研究区域主要以省级、市级或者国家级的行政区为研究单元，覆盖面较为单一，缺乏对区际联系较为密切的地区的研究。城市群是人类经济活动发生发展的核心区域，城市群内部具有很强的经济社会联系和人员贸易往来，我国多数城市群主要依托工业制造业等第二产业成型[23]，过重的人口、经济与社会压力使得城市群生态环境具有较高的脆弱性，抵御外界扰动和危机的能力相对较弱[24]；且城市群作为推进中国新型城镇化和城乡一体化的重要载体[25]，其必将成为推行绿色发展理念和实施的最前沿阵地，因此研究城市群绿色发展具有重要意义。其次，多数研究对绿色发展的内涵界定不够清晰，绿色发展与可持续发展理论一脉相承，因此其理论的发展和延伸也应当在可持续发展视角下进行，即绿色发展应当兼顾经济、社会和自然系统的发展，形成在3个系统耦合协调下的绿色发展。

中国城市群自19世纪80年代开始形成发展[26]，参考方创琳[27]对城市群的分级，至今形成5个国家级城市群，9个区域级城市群，6个地区级城市群组成的“5+9+6”的新格局，当前城市群已经上升为国家发展战略中的重要发展单元，成为国家制定决策的重要理论支撑。因此对城市群的研究具有重要意义。研究选择2000—2015年为区间，并选取了2000，2005，2010和2015共4年为样本时间节点，运用熵权TOPSIS方法[28]以及障碍度模型[29]，探究中国城市群绿色发展的时空演变规律，并分析影响城市群绿色发展的障碍因子，对探究城市群发展路径[30]、推进城市群绿色发展实施提出理论参考[31]。

1 数据来源及研究方法

1.1 研究方法

1.1.1 绿色发展内涵界定与指标体系构建 绿色发展是实现各个生产部门在生产过程中能耗量最低、物耗量最低、污染物排放量最低的发展模式[32]。构建绿色发展指标体系是评价绿色发展水平的基础，因此构建一个兼顾科学性、合理性、准确性的指标体系直接影响到评价结果。实现绿色发展的前提是实现经济子系统、社会子系统以及自然子系统的全面协调兼顾，如果3个子系统交互得当合理，则形成对绿色发展有益的循环，反之则会阻碍绿色发展。自然子系统为经济子系统的发展提供物质基础，而经济的进步会增加对自然子系统保护的投入，实现自然子系统的可持续发展，形成良性循环；如果经济的发展过度使用自然子系统中的资源，则会对生态环境形成不可逆的破坏，同时自然子系统也不能为经济发展提供物质支持。经济发展会促进社会子系统进步，提升人力资本的素质和价值，高素质人力资本的技术生产和创新能力又会为经济子系统的发展提供更强劲的动能。社会子系统与自然子系统的交互同样存在，随着社会的进步和发展，居民的受教育程度和可持续发展意识不断提高，会改善生态环境状况，而生态环境的改善又有利于人口的生存和发展，培养素质和价值更高的人力资本[33]。

绿色增长主要表征经济子系统，绿色财富主要表征自然子系统，绿色福利主要表征社会子系统。绿色财富是一种广义上的定义，不仅包含自然界中各类有形的资源，还包含社会中各类无形的资本，例如人力资本以及各类基础设施。绿色财富的长期积累是一个区域强盛繁荣的最根本原因。绿色福利是对区域内居民日常生活的福利，包括生态环境的适宜生存以及社会环境的安全稳定；绿色福利的概念不仅局限于当代居民，还面向后代，是可持续性福利。绿色发展的最终目标即是提高绿色福利水平；绿色增长是对经济发展绿色化的要求，经济发展要追求对能源和物质的消耗最低，对环境的影响最小，同时经济发展要推动绿色福利提高和绿色财富积累，绿色福利提高和绿色财富积累又反作用于经济的发展，使绿色增长水平得到提高，产生良性的循环，形成高质量经济发展模式。基于以上分析，依照科学性、系统性、准确性的原则，参照现有的研究成果，从绿色增长、绿色财富、绿色福利3个角度构建绿色发展指标体系(表1)。

表1 中国城市群绿色发展指标体系Tab. 1 Evaluation index system of green development of urban agglomeration of China

1.1.2 熵权TOPSIS综合指数模型 本研究采用熵权法与专家打分法求平均值确定各项权重。既考虑到研究者对各项指标的重视程度，又采集了足够的客观信息，力求获得最为科学的权重值。

熵权法确定指标权重：

(1)首先对中国城市群绿色发展评价指标体系各项指标进行无量纲化处理。正向指标的无量纲化公式为uij=[xij-min(xij)]/[max(xij)-min(xij)]，负向指标的无量纲化公式为uij=[max(xij)-xij]/[max(xij)-min(xij)]，式中uij为指标进行无量纲化处理后的值，xij为指标原始值，max(xij)为某项指标所有原始值中的最大值，min(xij)为某项指标所有原始值中的最小值。

(3)根据专家打分法得出的权重ω″与ωij′求平均值计算出最终权重ω。

(5)分别计算2000，2005，2010和2015年中国各城市群的绿色增长指数、绿色财富指数、绿色福利指数。

(6)确定绿色发展3个指数的最理想解R+和最不理想解R-，R+=maxAij(j=1,2,3)，R-=minAij(j=1,2,3)。

1.2 数据来源及说明

本研究数据主要来自《中国城市统计年鉴(2001—2016)》、《中国城市建设统计年鉴(2001—2016)》、《中国环境统计年鉴(2001—2016)》、《中国科技统计年鉴(2001—2016)》以及各地市统计公报等。需要特别说明的是，20个城市群中，由于天山北坡城市群中除乌鲁木齐、克拉玛依外的昌吉市、米泉市、阜康市、呼图壁县、玛纳斯县、石河子市、沙湾县、乌苏市、奎屯市等城市的数据均严重缺失，所以未将天山北坡城市群纳入本研究范围内。对于其他缺失数据，使用计算平均值或使用相近年份数据的方法代替[31]。

2 中国城市群绿色发展水平时空演变特征分析

2.1 中国城市群绿色发展水平时间演变分析

总体来看，中国城市群绿色发展水平呈现出逐步上升的态势(表2)，绿色发展指数平均值从2000年的0.327增加至2015年的0.736。分时间段进行剖析，中国城市群绿色发展水平在2005年呈现略微下降的趋势，这可能与在2000—2005年间政府和公众的环境保护和可持续发展意识并不强，高产出型第二产业多为重污染型工业有关，而在这种粗放的经济发展模式下，GDP平均增速仅为9.76%，因此绿色发展水平整体上有所降低。而在2005—2015年间绿色发展水平迅速增加，进入了快速增长阶段，2005—2010年绿色发展指数增幅达到了78.55%，GDP平均增速达到11.22%，且“新型工业化道路”的理论也全面应用到了工业的生产当中。“十一五”规划中还首次提出了“节能减排”的政策，这些政策符合绿色发展理论的要求，一系列政策的出台和实施使得这5年成为中国城市群绿色发展水平提高最快的阶段。2010—2015年，中国城市群绿色发展水平继续增加，但增长速度较2005—2010年间趋于平缓。2015年绿色发展指数较2010年增加32.26%，GDP增速也有所放缓，但是国家一系列政策的出台使得绿色财富水平和绿色福利水平均有所提升。2014年《国家新型城镇化规划》的发布再次强调不以牺牲生态环境为代价促进经济社会发展，绿色发展水平进入稳定增长阶段。

表2 中国城市群绿色发展水平变化趋势Tab. 2 The changing trend of green development level of urban agglomeration in China

从绿色发展的3个子系统分析，绿色增长指数和其增幅都不断增大，2015年绿色增长达到了峰值0.159，2010—2015年增幅也达到了最大值17.81%。这反映出了中国城市群经济水平不断提高，产业结构不断优化，产业绿色转型取得了一定的成绩，且发展速度越来越快，特别是在有超大城市作为核心的珠三角、长三角、京津冀城市群，发展和转型速度提升更为明显。以珠三角城市群和兰西城市群为例，珠三角城市群有广州和深圳两个超大城市为核心，其绿色增长指数5年增幅平均高达13.21%，绿色增长指数峰值达到0.192，而兰西城市群内没有超大城市，其绿色增长指数5年增幅平均仅为9.05%，绿色增长指数峰值仅为0.164。绿色福利指数处于稳定增加状态，2000—2005年增幅为8.51%，2005年后，5年增幅稳定在12.22%左右。该指数的稳定增加反映出城市群内居民的福利水平稳步增加，不论是受教育水平、收入水平等适宜性福利，还是用水、用电等安全性福利，都呈现出良好的增加趋势，这种良性增加对居民幸福感的提升具有重要意义。绿色财富指数的变化波动较大，特别是在2005年时出现了较大幅度的下跌，较2000年跌幅达到11.88%。这段时间内，工业的发展速度较快，但是随之带来的工业污染问题较为严峻、废水和污染气体的排放量也都达到了峰值，且该时间段内城市内的园林绿化情况较差，造成绿色财富指数明显下滑。这种下滑在工业主导的城市群内尤为明显，2010年绿色财富指数急速回升，5年内增幅达到29.56%，超过2000年的水平。值得一提的是，珠三角城市群绿色财富指数在2005年跌幅最大，而在2010年增幅同样最大，这得益于其产业转型、“腾笼换鸟”的顺利实施。同时，城市内的园林绿化开始增加，为居民营造更好的生活环境，可持续发展的理念在实践中体现得越来越明显，2015年较2010年绿色财富指数继续增长，但是增长速度有所降低，为5.05%，进入稳定增长阶段。

2.2 中国城市群绿色发展水平空间格局分析

中国城市群绿色发展水平格局十分明显(图1)，呈现出东部沿海城市群绿色发展水平高，提升速度快，中西部地区城市群绿色发展水平相对较低，发展速度相对较慢的整体格局。珠三角、长三角、京津冀城市群绿色发展水平在研究期内均处于领先地位。珠三角城市群包含广州、深圳，长三角城市群包含上海，京津冀城市群包含北京、天津，这些超大城市作为城市群核心，经济发达，基础设施和社会保障完备，产业结构上以第三产业为主，污染物排放量低，是优质资源集中区和国家政策先行区，对周边辐射作用也较为明显，因此成为绿色发展水平领先区。辽中南和山东半岛城市群的绿色发展水平指数始终排名较高，在2015年时已进入绿色发展高水平序列，这两个城市群均处于环渤海经济带上，地理位置优越，自然资源丰富，海陆空运发达，知名高校众多，大量人才聚集，经济发展水平也位列全国前列，因此绿色发展水平较高。哈长城市群作为老工业基地，自然资源丰富，经济基础较好，基础设施较为完备，但由于工业生产开展较早，环境状况较差，因此绿色发展未能进入高水平序列，处于较高水平。其余中西部城市群绿色发展水平相对于东部地区始终处于较低水平，由于地理位置的原因，大部分城市群内虽有大城市或特大城市作为核心城市，但是除特大城市外的其他城市经济水平较低，基础设施建设较为落后，例如成渝城市群。作为国家级城市群，成渝城市群内有成都和重庆两个超大城市作为城市群内的核心，但是其他城市多处于地形崎岖的山地或盆地边缘，地形限制导致其发展较为落后，因此绿色发展水平在2015年处于全国最低水平。城市群的绿色发展水平与城市群GDP呈现出了一定的相关性，人均GDP较高的城市群，通常绿色发展水平也较高。东部沿海地区的人均GDP在全国处于领先水平，其经济发展水平也处于全国领先地位，而东部沿海地区城市群的绿色发展水平也是全国所有城市群中最高，且随着各地区人均GDP水平的提高，绿色发展水平也不断提高。因此，可以看出经济发展是影响绿色发展的重要因素。

图1 中国城市群发展水平空间演变趋势Fig. 1 The space evolution trade of green development level of urban agglomeration in China

从绿色发展的3个子系统分析，绿色增长一直呈现出东高西低的格局，这与东部沿海城市群对外来往密切以及经济水平发达密不可分。其中辽中南、京津冀、山东半岛、长三角、珠三角和呼包鄂榆城市群始终处于高绿色增长水平，5个东部沿海城市群也是高绿色发展水平城市群，这体现出经济发展水平是影响绿色发展水平的重要因素。而呼包鄂榆城市群内城市多为资源型城市，经济产出高，其中鄂尔多斯市人均GDP连续多年处于全国第一位，因此绿色增长水平也很高。绿色福利水平较为平均，差值较小，但是呈现出了较为显著的南北差异，以长江为界，北方城市群的绿色福利水平明显高于南方城市群，华北和华东地区是绿色福利水平的高值区，而南方地区普遍较低。即使是绿色增长水平最高的珠三角城市群，绿色福利水平也处于较低水平，这体现了南北方地区在居民生活福利方面的差距。北方地区基础设施建设较好，社会保障完备，高校数量更多，而南方地区则整体上有待提升。绿色财富水平与绿色增长水平的空间分布有类似之处，同样呈现出了东高西低的态势。由东向西递减，且高值区与绿色增长水平的高值区也基本重合。这些城市群经济水平高，产业结构更为合理，污染型工业少，因此对生态环境更为友好，对绿色治理的投入比重更大，也就保持高绿色财富水平。

3 障碍因子诊断

3.1 障碍因子计算

根据障碍度模型计算出2000—2015年全国城市群绿色发展二级准则层障碍度(表3)。研究期内，经济水平的障碍度呈现出小幅下降的趋势，而生态水平的障碍度则出现了较为明显的升高。居民收入的障碍度出现了大幅下降，而公共交通也出现了小幅度的升高，其余二级准则层障碍度均呈现小幅度波动的趋势。中国城市群绿色发展的障碍度格局基本上处于较为稳定状态。经济水平、生态水平和居民收入是阻碍中国城市群绿色发展障碍度排名前三的障碍因素，平均障碍度分别为25.19%，26.67%和13.20%，2015年时科技教育超越居民收入成为排名第3的障碍因素，说明未来中国城市群绿色发展水平提升的突破口在于提升经济水平、生态水平、居民收入水平和科技教育水平。生态经济和环境质量障碍度最小的障碍因子，平均障碍度分别为0.82%和0.34%。

表3 中国城市群2000—2015绿色发展障碍度 单位：%Tab. 3 Obstacles to green development of urban agglomeration in China from 2000 to 2015 Unit：%

从各个二级准则层内部来看，各地区间存在明显的障碍度差异。研究期内经济水平障碍度最小的是人均GDP居全国首位的呼包鄂榆城市群，2015年障碍度仅为15.69%，比障碍度最高的晋中城市群低12.20%。2010年，障碍度低于平均水平的城市群有7个，而在2015年增加为8个。低于平均水平的城市群多位于东部地区，说明中国城市群经济水平正在逐步提升，但是发展不够均衡，东部城市群的发展速度高于西部城市群。科技教育障碍度方面，2010年低于平均障碍度的城市群有10个，而2015年减少为7个，且城市群间的差距有所增大，最大值与最小值之间的差值由3.21%增加为5.83%。其余二级准则层障碍度差异并不大，其中47.6%的城市群障碍度低于平均障碍度。

3.2 障碍因子分析

从一级准则层来分析，计算全国城市群平均障碍度可知，绿色增长在研究期内始终是障碍度最高的障碍因子，平均值达35.33%；其次是绿色福利，平均值为33.77%；最低为绿色财富，平均值为31.75%。从全国来看，提升绿色发展水平最关键的要素就是提升绿色增长水平，而提升绿色增长水平的手段就是提升经济发展水平。目前我国GDP年增速稳定在7%左右，财政收入年增速略高于GDP增速，经济发展平稳。而从全国范围看，2015年，位于东部沿海的京津冀、珠三角、长三角、辽中南、山东半岛、海峡西岸城市群以及人均GDP居全国首位的呼包鄂榆城市群绿色增长障碍度均低于绿色福利障碍度。这反映出虽然我国目前经济增长保持稳定，但是地区间的发展不平衡问题依然存在，在谋求发展的同时，缩小地区间的差距也是需要解决的问题。因此，在经济发展水平相对落后的中西部城市群，提升经济发展水平，促进产业绿色转型是提升绿色发展水平的主要手段；而在经济相对发达的东部沿海城市群，障碍度最高障碍因子为绿色福利，提升绿色福利水平是提升绿色发展水平的最重要手段。同时，应当着力于提升居民的收入水平、科教水平、交通水平，使得居民福利水平能够与经济发展水平相适应。

4 讨论

中国城市群绿色发展水平的测度和障碍因子的诊断对提高中国城市群绿色发展水平具有重要的意义和参考价值，选取合适的研究方法并构建一个能够合理准确地反映绿色发展水平的指标体系是探究绿色发展水平的基础。本研究由于能够获得的数据有限，选取的指标还不够完善，指标数量不够多。在时间上，时间节点之间的跨度较大，适当缩小时间节点间的跨度，更能准确反映15年间绿色发展水平的变化趋势。