城市产城融合的系统量化评价方法

骆达荣，肖健华

（五邑大学 经济管理学院，广东 江门 529020）

随着国内国际双循环相互促进新发展格局的形成，加速新型城镇化发展具有构建国内循环体系重要基石和推动形成整个新发展格局重要路径的作用和意义[1]. 由于当前城镇化的发展速度与发展模式不匹配，我国城市“经济增长”与“人居环境”协调方面存在的问题依然突出，产业升级缓慢、资源环境恶化、社会矛盾增多等诸多风险依然存在. 因此，如何转变新型城镇化的发展模式，促进新型城镇化的高质量发展，成为当前我国城镇化发展亟待解决的首要问题. 产城融合的发展模式强调产业与城市融合发展，能有效提升城市的发展质量、发展活力和竞争力，是实现新型城镇化高质量发展的重要手段. 通过建立科学的评价体系和评价方法，对城市的产城融合水平展开评价，能够准确掌握城市发展的优势和劣势，可为有针对性地制订城市高质量发展规划和改善发展政策提供重要的决策参考.

经过多年的发展，我国城镇化经过了多个阶段，但对产城融合的研究文献在进入21世纪才不断涌现. 经过对一些研究成果[2-10]的整理和分析发现，既有成果主要从实践层面展开研究，内容涉及内涵界定、发展路径、实证测评等方面，同时也存在如下问题：

1）研究对象主要集中在工业区、高新区、商务区等各类产业区与城市空间发展协调程度，这些产业区只是城市的组成部分，其资源投入和效果产出难以全面评估城市整体的产城融合水平.

2）在内涵体现方面，由于研究对象的局限，指标主要选取经济发展和城市建设两个方面的影响因素，忽略了城市产城融合发展中以人为本和绿色发展两个方面.

3）在评价方法方面，由于评价技术创新不足，评价结果无法量化反映子系统对整体系统的影响，评价过程也存在一定的主观性. 产城融合是一个复杂系统，评价指标众多，传统的评价方法需要应用现代先进的数据分析手段才能表现城市系统融合的特征.

考虑到研究成果存在的上述不足，本文从系统的视角对产城融合进行分析和评价. 首先从城市整体的角度明晰产城融合的内涵，然后划分产、城、人和生态四个子系统并构建评价指标体系，通过CRITIC（Criteria Importance Though Intercrieria Correlation）法[11]确定指标的权重，再采用系统耦合原理测定各子系统的发展度、协调度和融合度，进而利用无监督聚类方法[12]对被评价的城市进行类别划分，最终通过系统相关法深入分析各类城市的融合特征并给出针对性发展建议.

1 评价原理与方法

1.1 系统划分与指标体系构建

城市的融合发展是一个复杂系统，包含产、城、人和生态四个方面的协调发展. 按照评价客观科学性、数据可获得性、评价可操作性等原则，本文将城市产城融合大系统F划分为产业支撑 1F、城市功能 2F、人文发展 3F、生态环境 4F四个子系统，共选取16个指标，具体如表1如示.

表1 城市产城融合评价指标体系

1.2 确定指标权重

评价过程中指标重要性的差异通过权重来体现，为科学客观评价，本文采用CRITIC法确定各指标的权重. CRITIC方法是一种客观赋权法，通过指标的对比强度和冲突性来确定指标的权重. 对比强度表示同一指标在各个评价方案取值差距的大小，以指标数据标准差的形式来表现，即标准差越大表示各方案的取值差距越大，则相应的权重也越大. 评价指标之间的冲突性则以指标之间的相关性来表现，如两个指标之间具有较强的正相关，表明两个指标冲突性较低，则相应的权重应越小.因此，应用CRITIC法时，当标准差一定，指标间冲突性越小，权重也越小；冲突性越大，权重也越大.

假设有n个待评价样本，p项评价指标，形成原始指标数据矩阵其中，xij表示第i个样本第j项评价指标的数值. 指标权重的具体计算步骤如下：

1）无量纲化. 由于指标具有不同的量纲，为了消除量纲对分析结果的影响，需要先规范数据. 根据指标特性，采用正向化或逆向化对原始数据进行处理，使结果映射到[0,1]区间. 设原始指标数据为xij（i=1,…,n；j=1,…,p），则无量纲化后的指标数据如下计算：

2）确定指标差异性. 指标差异性通过指标数据的标准差来表示，计算公式如下：

3）确定指标冲突性. 指标冲突性通过冲突系数Rj来表示，计算公式如下：

其中，rij表示第i个评价指标和第j个评价指标之间的相关系数. 相关系数可以反映指标间的相关性，如果某指标与其他指标的相关性越强，则该指标与其他指标的冲突性越小，反映出的相同信息也多，在一定程度上削弱了该指标的评价强度，应降低其权重.

4）确定指标重要性. 指标的标准差和冲突系数的乘积表示指标的重要性Ej，即

Ej越大表明第j个评价指标在整个评价指标体系中的作用越大，应分配更多的权重.

5）确定指标权重. 设Ej为第j个指标的重要性，则第j个指标的权重wj计算公式如下：

1.3 基于系统协调度与综合发展度的融合度模型

产城融合是城市系统的高水平协调发展，其测度涉及系统的综合发展度和协调度两个部分. 其中，系统的综合发展度由各子系统的发展指数确定，协调度则采用系统耦合度[13]来表征.

1）子系统发展指数. 先确定各子系统F1,F2, …,Fm的发展水平，第r个子系统的发展指数记为：

其中，wmi为第m个子系统的第i项指标的权重，为第m个子系统的第i项指标的无量纲化值. 子系统的发展指数越高，表明子系统的发展程度越高，反之则越低.

2）系统综合发展度. 综合发展度T由子系统发展指数的加权和来确定，计算公式如下：

其中，T为系统的综合发展度，iw为第i个子系统的权重，反映第i个子系统的重要程度.

3）系统协调度. 设子系统的个数为m，则系统协调度C的定义[14]如下：

4）系统融合度. 系统的融合发展意味着系统整体的高水平和协调发展，可利用下式计算：

融合度越高，城市各子系统不仅发展水平高而且协调，同时产城融合的水平也越好.

1.4 城市系统产城融合评价和特征分析

对城市产城融合发展的有效规划首先需要明确当前融合的程度，同时深入掌握城市融合发展与各子系统发展之间的关系特征. 融合度表明了城市系统高水平协调发展的程度，但无法直接反映其与各子系统之间的联系. 为此，本文采用聚类方法对各子系统的发展度进行分类，从而实现城市产城融合的分类评价；然后分析各类别城市融合度和子系统发展度的关系特征，从而深入分析子系统在融合发展中存在的优势和劣势，以便有针对性地给出发展决策建议. 考虑到评价的科学客观性，而且上述评价数据都是无标签的，因而采用最大最小距离的无监督聚类方法根据上述指标数据进行类别划分.

最大最小距离法是一种无监督的聚类算法. 它以欧氏距离为基础，取尽可能远的对象作为聚类中心，避免了K-means法在初值选取时可能出现的聚类种子过于临近的情况. 最大最小距离法不仅能自行确定聚类种子的个数，而且提高了样本数据集划分的效率.

设待分类的样本集为{x1,x2,… ,xn}，选定比例系数θ，最大最小距离法的基本思想是从样本集中以最大距离原则选取新的聚类中心，以最小距离原则进行归类. 具体步骤如下：

1）任选一个样本作为第1个聚类中心1z，如11z=x；

2）从待分类样本集中选出距离1z最远的样本作为第2个聚类中心z2；

3）计算未被作为聚类中心的各样本ix与1z、z2之间的距离，并求出它们之中的最小值，即

5）设存在k个聚类中心，计算未被作为聚类中心的各样本到各聚类中心的距离dij，并求出这

2 实证分析

以广东省21个地级市为研究目标，利用上述方法进行产城融合评价. 指标数据源自《广东省统计年鉴》，篇幅所限，详细数据不在文中列出.

第一步，首先按照式（1～5）对指标数据进行无量纲化并计算各指标的权重，结果如表2所示.

表2 利用CRITIC法计算得到的指标权重

第二步，根据式（7～9）计算广东省21个城市的综合发展度T、协调度C和融合度D，本研究中各子系统视为同等重要，权重和为1，因而式（9）中各个子系统的权重iw均为0.25，T、C和D的计算结果如图1所示.

图1 广东省21个城市的综合发展度、协调度和融合度

由图1可以看出，不同城市的融合度明显存在差异，但是仅仅通过融合度无法反映城市各子系统与融合度的关系特征. 因此，在第二步完成后，通过最大最小距离聚类，以各子系统的发展度作为样本分量进行类别划分，并计算各类别子系统的发展度平均值与融合度的相关系数，从而得到各子系统的发展与城市产城融合的关系特征. 通过聚类得到各类别的包含城市及其特征如表3所示.

表3 各类别包含城市及类别特征

根据表3的分类结果可进一步对各类别城市子系统发展度与融合度进行相关性分析，结果如表4所示.

表4 各类别城市子系统发展度平均值及与融合度的相关系数

由表4的数据可以看到：

1）从各类别子系统发展度平均值来看，各子系统不同类别的平均值大小存在一定的差异，说明聚类算法对样本进行了有效划分. 第一类城市各子系统及融合度平均值最高，体现城市各方面发展最好，而且相对平均，因而此类城市整体协调度和融合度也最高. 第二类城市的融合度比第三类和第四类城市要高，但城市功能和生态环境子系统平均值比第三类城市低，说明城市融合发展良好，但是存在不均衡的情况，因此整体协调度和融合度不如第一类城市. 第四类城市各子系统平均值最低，说明城市整体发展水平较低，虽然整体表现平均，但是属于低水平发展，因此发展度和融合度也较低.

2）从各子系统发展度与融合度的相关系数来看，各子系统与融合度都存在正向相关的联系. 其中产业支撑与融合度的相关性最大，相关系数达到98.12%，表明产业支撑对城市产城融合的影响起主要作用；其次是城市功能和人文发展，相关系数分别达到91.84%和91.44%，表明城市功能和人文发展对城市产城融合的影响也较大；生态环境也是主要因素，但相对其他因素的影响最小.

通过上述的评价和分析，对广东省各类别城市产城融合的发展建议如下：

1）第一类城市，应优化产业结构，做强做大现代产业，加快先进产业建设步伐，优化城市空间功能布局，提升城市核心竞争力、城市承载力及公共服务保障能力，推进城市建设品质不断提升，推动区域城镇化向更高质量的阶段发展.

2）第二类城市，需以产业发展为主导，充分发挥自身优势，大力发展支柱产业，坚持产业布局与生活居住、公共服务、生态文明等城市功能有机融合，实现现代产业、现代生活、现代都市一体化发展，努力提升城市品质、能级，促进城市有机更新.

3）第三类城市，要切实做好发展规划，加大支柱产业投入，加快工业化步伐，同时注重对城市功能、人文环境和可持续发展等方面的建设. 以产业为引领，强化城市产城融合发展的实力，发掘城市产城融合发展的潜力.

4）第四类城市，应积极营造良好的政策环境，加强基础建设，吸引外部资源，扎扎实实地打好经济发展基础，努力提升经济发展活力，同时注重城市功能、人文发展和生态环境等方面的同步协调发展.

3 结语

产城融合是新型城镇化高质量发展的目标和手段，对其进行科学客观的评价，同时通过评价结果的量化分析有助于城市系统的协调发展. 本文将系统耦合、无监督聚类和系统相关分析等科学的数据分析手段应用于城市系统的产城融合评价，在明晰城市产城融合内涵的基础上，对城市产城融合发展评价进行了拓展. 本文方法评价思路清晰、层次分明，评价过程简明、便捷，评价效果明显且有针对性，提高了评价的有效性和决策参考性.