中国首位城市现代化与生态化耦合协调的时空演变分析

刘晨跃，董天丹，胡昕昱

（合肥工业大学 经济学院，安徽 合肥 230601）

0 引言

2020年中央经济工作会议指出要实施城市更新行动，区别于城市化、城镇化的概念，城市现代化要求城市在经济科技、社会生活、物质文明和精神文明等方面的现代化，是城市化进程中城市综合水平的提高，而城市生态文明建设更是构建资源节约型、环境友好型社会的必由之路。为此我们必须设法协调城市现代化发展与生态环境间的矛盾，而各地区首位城市作为引领经济发展的风向标，均是地区政治、经济中心，通过对其现代化和生态化耦合发展规律的研究，识别各地区首位城市现代化和生态化水平提升的障碍和瓶颈，探寻首位城市现代化与生态化耦合发展的优化道路，并从现代化和生态化内在耦合机理视角遴选最优城市化发展模式，制定相应的城市现代化发展战略，形成首位城市实现经济发展和环境保护双赢的决策依据，为高质量发展理念的有效贯彻提供理论参考。

学术界关于城市现代化的研究主要分为两类，一类是围绕对城市现代化建设发展问题的思考（任致远，2014）、资源型城市现代化的困境（陈彦超等，2015）、城市治理现代化的理念、价值、路径及其范式选择 （计永超等，2015；王浦劬等，2018）以及中心城市现代化的动力机制与路径探索（孟静，2020）展开系统性的分析与论述；另一类主要是基于不同层面的现代化评价指标体系构建对不同空间尺度的区域展开数据搜集、整理和综合分析（张学良等，2009；董明月，2011；王桂琴等，2016，2020）。

至于城市生态化的研究，一类文献仍然是思考城市生态化的发展问题、建设模式、重要机制和有效路径（黄光宇等，1999；潘义勇，2003；李康，2004；陈孝杨等，2006；刘峰等，2012；王艳秀，2014；薄立明，2019；左学金，2019）。另一类文献主要着眼于生态化指标体系的构建展开对各地区生态化水平的评价 （都沁军，2005；张黎明等，2014；潘真真等，2016；付光辉等，2021）。和本文关系最为密切的研究是关于城市化与生态化耦合机制的探讨。黄金川等（2003）揭示出生态环境随城市化的发展存在先衰退、后改善的变化规律。赵先超等（2019）对湖南省城市现代化和生态化之间的耦合关系进行了研究，为政府推进可持续发展提供了决策依据。

现有研究要么只关注城市现代化和生态化的某一方面，要么只是对某一地区内部各城市间现代化和生态化耦合关系展开分析，研究视角过于片面化，研究区域过于狭窄化，无法识别同一级别城市走向现代化的进程中是否关注了生态化，因此本文构建首位城市现代化和生态化评价指标体系，分析全国各地区首位城市现代化和生态化耦合协调发展情况，研判首位城市是否能够在各地区现代化和生态化进程中起到表率与示范作用，对于总结各地区是否真正践行“绿色青山就是金山银山”理念具有重要的参考价值。

本文的边际贡献包括：1）创新研究视角，以首位城市为新的研究视角，研究同一级别城市走向现代化的进程中是否关注了生态化，深化了对城市生态化的认识；2）探索异质性效应，现代经济词典指出首位城市是一个国家或地区的政治、经济、文化中心，是在一个相对独立的地域范围内（如全国、省区等）或相对完整的城市体系中，处于首位的、亦即人口规模最大的城市。在一定地区范围内，首位城市只有一个，如中国城市体系中，首位城市是北京，安徽省的首位城市是合肥，山东省的首位城市是济南等。首位城市不仅要考虑经济实力及其影响力，更重要的是其对所辖地区的政治、文化、经济的综合辐射力，因此本文选取直辖市和各省区省会城市作为首位城市，即本文的研究样本，探究不同地区首位城市现代化和生态化的耦合度和协调度，有利于因地制宜地制定首位城市提升现代化和生态化水平的个性化战略，从而有效提升城市现代化和生态化的耦合度和协调度。

1 指标选取和研究方法

1.1 指标选取

参照王桂芹等（2020）所提出的“城市现代化指标”和汪洋等 （2016）提出的 “生态环境指标”，首位城市现代化与生态化的评价体系选取具有代表性的17个指标来分别进行构建。

城市现代化是城市经济、社会、生活、空间各个维度的协调发展，具体表现在城市经济发展质量稳步提高、社会发展更具活力、生活品质逐步改善、空间格局更为优化。因此，本文将城市现代化划分为经济现代化、社会现代化、生活现代化、空间现代化4个层面，形成包含11个评价指标的评价体系。

城市生态化主要侧重于城市化进程中对于生态环境的保护。本文借鉴生态环境研究方面使用的PSR概念模型 （压力pressure-状态state-响应response）。该模型充分反映了城市生态治理保护的动态过程，国内学者多将其划分为生态压力、生态状况及生态响应3个维度。考虑到城市生态化指标的可获取性，本文将城市生态化划分为城市生态压力、生态保护水平、生态质量水平3个层面，并在此基础上形成包含6个基本指标的首位城市生态化评价指标体系。此外经检验，各评价指标间在首位城市层面相关性满足文章分析需求，不会影响权重的设置，具体结果如表1所示。

表1 城市现代化与生态化指标评价体系Table 1 Index evaluation system of urban modernization and ecologicalization

1.2 研究方法

1.2.1 数据标准化

设UI（I＝1，2，…，θ）是城市现代化与生态化系统模型中综合指标值；Uj表示第j个指标，该指标的实际属性值为Xtij（t＝1，2，…，r；i＝1，2，…，n；j＝1，2，…，m）。由于各个指标量纲、测度量级的不同，计算前将所选指标分为正向、负向指标，采用标准化法对原始数据进行处理。

采用的数据为正向指标时，则有：

1.2.2 指标赋权

采用熵值法为指标层数据项进行权重赋值。为了避免数据标准化产生的误差的影响，首先将上步标准化的数据平移一单位：

式中：G为耦合度；B1为城市现代化综合指标的目标值；B2为城市生态化综合指标的目标值。参考赵先超（2019）的耦合度划分标准，将31所城市现代化与生态化耦合度划分为4个层级，如表2所示。

表2 耦合层次分级表Table 2 Classification of coupling hierarchy

耦合强度可以反映城市现代化与生态化两系统相互影响程度，但可能出现两系统同时处于低发展水平但却高度耦合的情况，此时不能准确反映城市现代化与生态化协调的质量。因而要引入城市现代化与生态化协调度模型，在反映两系统协调作用的同时，判断系统是否具有良好的发展水平，对耦合度发展程度和层次进行合理评价。即：

式中：H为城市现代化与生态化协调程度；Q为城市现代化与生态化综合协调指数，反映两系统间的协同水平；α、β为待定系数，由于城市现代化和生态化相互影响，且两者同等重要，同时为了便于分析，故将α、β各自取值为0.5。参考汪洋等（2016）的研究，本文将H划分以下层次：当H值处于0＜H≪0.3区间时，表明城市现代化与生态化处于一个严重失调的耦合协调阶段，城市现代化、生态化发展滞后；当H值处于0.3＜H≪0.6区间时，虽然两者达到协调阶段，但为较低程度的耦合协调，此时城市的现代化和生态化发展处于关键的过渡时期；当H值处于0.6＜H≪1区间时，表明城市现代化与城市生态化整体良性协同效应达到了较高水平，两者之间能够相互带动发展。

1.3 数据收集及标准化处理

本文将直辖市和各地区省会城市作为首位城市，选取2008—2017年的城市现代化与生态化的各项指标为研究期限和样本。数据主要来源于历年来的首位城市统计年鉴、《中国城市统计年鉴》《中国城市建设统计年鉴》，并收集国民经济和社会发展统计公报等资料，经过筛选整理完成数据的收集与处理。

2 城市现代化与生态化发展水平分析

2.1 首位城市现代化发展水平评价

基于城市现代化评测方法，对全国31个首位城市现代化水平进行测度研究，得出2008—2017年的现代化综合水平，首先将其划分为东部、中部、西部和东北4个地区，具体结果如图1所示。

图1 各地区首位城市现代化水平得分图Fig.1 Scoringmap of first city'smodernization levels in each region

由图1可知，中国首位城市现代化综合水平的空间分布特征由高到低依次是东部、中部、西部和东北，其中除东部地区处于中等程度的城市现代化水平（现代化指标指数在0.35～0.45），其他地区城市现代化水平均为低城市现代化发展水平。此外，2008—2017年总体上各地带现代化走势较为稳定，变动较为平稳。除东北地区以外，其他地区的城市现代化水平呈现上升趋势，其中中部地区上升幅度最大。而东北地区出现了小幅度下降，尤其近几年下降趋势更为明显，成为中国现代化发展的洼地，必须引起足够重视。

2.1.1 东部地区首位城市现代化发展水平评价

由表3可知，东部地区城市现代化水平排名由高到低依次为广州、北京、上海、南京、杭州、济南、天津、海口、福州和石家庄。东部地区10个首位城市现代化整体平均水平为0.42，其中广州、北京、上海、南京、杭州的城市现代化均高于平均水平，占东部首位城市的50%。此外，城市现代化水平最高的广州高达0.633，是石家庄的4.27倍，一定程度上体现出东部地区首位城市现代化发展的内部不均衡。

表3 东部地区城市现代化水平得分表Table 3 Scoring table of urban modernization levels in Eastern China

2008年，东部地区首位城市处于高城市现代化发展水平有4个，分别为北京、上海、广州、南京；中等发展程度有4个，主要包括天津、济南、杭州，其余3所城市处于低等城市现代化发展阶段。2013年，东部地区城市现代水平有所降低，低城市发展水平的城市增加为4个，天津下降到低等发展程度。至2017年，大部分城市的城市现代化程度未发生明显变化，仅海口市上升至中等城市现代化发展水平。总体来看，东部地区的首位城市现代化发展水平呈现出总体水平高、内部分化明显、跃迁难度大等特征。

2.1.2 中部地区城市现代化发展水平评价

由图2可知，中部地区首位城市现代化平均水平排名由高至低分别为武汉、太原、长沙、南昌、合肥和郑州，中部6所城市的现代化平均发展水平为0.292，总体上处于低城市现代化水平地区。中部地区首位城市现代化水平的内部差距依然较大，其中武汉、长沙和太原归为一类，三所城市的城市现代化发展水平较高，且发展路径较为贴近，其中武汉和长沙呈现稳步上升态势，而太原在2008—2017年城市现代化水平在波动中下降。剩余三所城市可归为一类，三所城市的现代化发展水平较低，其中合肥市的现代化发展水平在期间有较大幅度下降，其他两所城市稳步上升。总体上来看，中部地区首位城市的现代化水平整体上呈现上升的趋势，尤其近几年上升趋势更为明显，然而中部地区首位城市现代化在空间格局上显现出明显的两极分化。

图2 中部地区首位城市现代化水平得分图Fig.2 Scoringmap of first city'smodernization level in Central China

2.1.3 西部地区城市现代化发展水平评价

西部地区城市现代化发展水平见表4。

表4 西部地区首位城市现代化水平得分表Table 4 Scoring table of first city'smodernization level in Western China

如表4所示，西部地区首位城市的现代化水平同样存在着较为明显的差异和显著的分层现象，第一层是呼和浩特，城市现代化水平最高且呈现平稳上升趋势；第二层包括乌鲁木齐、西安和昆明，乌鲁木齐现代化水平较高，但是始终围绕在0.35的水平上下波动，未能实现城市现代化水平的进一步提升，存在现代化发展路径上的瓶颈，西安市现代化水平的提升存在明显的阶段性特征，表现为增长速度逐渐变慢，而昆明市现代化水平波动较为剧烈，存在大跌大涨的态势；第三层包括重庆、成都、贵阳、兰州、西宁、拉萨、南宁和银川，其中成都、贵阳、拉萨和兰州现代化发展趋势较好，总体上呈现出上涨态势，而重庆、西宁、南宁和银川现代化水平较低，且提升速度趋缓，尚未能履行区域首位城市的示范功能。

2.1.4 东北地区城市现代化发展水平评价

由图3的结果来看，东北地区首位城市现代化发展水平迥异，其中沈阳的城市现代化水平最高，但其走势却呈现出波动中下降的态势，具有波峰与波谷交替出现的规律，说明沈阳市经济韧性较差。剩余两所城市的现代化水平较低，且上升趋势不明显。东北地区首位城市现代化水平的空间分布特征与其“二三一”的产业结构有着一定的关联，伴随着对城市现代化理念的深入理解和全面解读，东北地区固有的传统产业优势演变成其实现产业结构升级的实质性障碍，必须引起足够的重视。

图3 东北地区首位城市现代化水平得分图Fig.3 Scoringmap of first city'smodernization level in Northeastern China

2.2 城市生态化发展水平评价

同样的，根据城市生态化评测方法，计算得出2008—2017年全国31所城市的现代化的综合水平，并将其划分为四个地区，具体结果见图4。

图4 各地区首位城市生态化发展水平得分图Fig.4 Scoringmap of first city's ecologicalization level in each region

由图4可知，各地区城市生态化综合水平的平均值由高到低以此为东部、东北、中部和西部，其中东部地区和东北地区的城市生态化水平路径相似，呈交替分布态势。而中西部地区的城市生态化发展总体上较为平稳，呈现先升后降的倒“U”型态势，其中西部地区城市生态化水平波动幅度更大。

2.2.1 东部地区首位城市生态化发展水平评价

东部地区首位城市生态化水平处于0.5～0.9的区间内，其中城市生态化水平最高为广州，而上海，南京，天津三所城市在生态化上的表现较差，总体上来看东部城市生态化水平的内部差距较大（图5）。从动态角度来看，杭州、福州、南京、上海、济南和海口的城市生态化水平呈下降态势，石家庄、北京、天津、广州处于波动上升的趋势，北京的城市生态化上升幅度最大，由0.695上升至0.788，石家庄的城市生态化发展速度也相对领先，而杭州的表现不佳，生态化水平走势呈逐年下降的态势。总体来看，东部地区城市的生态化水平差距大，且较多城市呈现出下降势态，说明该地区生态压力较大，生态化未能实现与现代化的同步发展。

图5 东部地区首位城市生态化发展得分图Fig.5 Scoringmap of first city's ecologicalization level in Eastern China

2.2.2 中部地区首位城市生态化发展水平评价

中部地区首位城市生态化水平的得分集中在0.5～0.85的范围内，6所城市出现分层现象（图6）。首先，合肥市的生态发展水平最高，然而近年来有下降的趋势。第二层是太原，太原在中部地区力生态化水平最低，呈现波动上升趋势。其余四所城市归为一类，城市生态化水平相近，且城市生态化走势波动幅度均较小。总体而言，中部地区首位城市的生态化水平逐渐趋同化，上升态势并不明显。

图6 中部地区首位城市生态化发展得分图Fig.6 Scoringmap of first city's ecologicalization level in Central China

2.2.3 西部地区首位城市生态化发展水平评价

西部地区首位城市生态化水平得分在0.1～0.9的区间范围内，城市生态化水平的内部差异最大，其中城市生态化水平最高为银川，是拉萨的生态化水平的4.26倍。从城市生态化水平变化趋势来看，银川、南宁、西宁、昆明、成都和西安呈现波动下降的趋势，而重庆、贵阳、兰州、呼和浩特、乌鲁木齐和拉萨处于上升的态势，其中乌鲁木齐和兰州的城市生态化水平增速较快，分别从0.419和0.456上升至0.612和0.577。尽管西部地区部分城市生态化水平上涨明显，但由于有近半数城市的生态化水平呈下降态势，导致地区总体的生态化水平波动剧烈，地区整体的生态化问题并没有得到彻底解决（表5）。

表5 西部地区首位城市生态化水平得分表Table 5 Scoring table of first city's ecologicalization level in Western China

2.2.4 东北地区首位城市生态化发展水平评价

东北地区首位城市生态化水平得分处于0.55～0.85的区间，城市生态化水平差距逐渐缩小。其中除哈尔滨以外的其他城市，均呈现迅速下降势态，说明东北地区首位城市在带动经济发展的过程中始终未能摆正经济振兴与绿色发展的关系，存在相互“拆台”的利益短视化现象（图7）。

图7 东北地区首位城市生态化水平得分图Fig.7 Scoringmap of first city's ecologicalization level in Northeastern China

为进一步分析中国首位城市现代化和生态化水平的空间分布特征，依据其不同的表现，分别划分为低水平型、中低水平型、中高水平型和高水平型，形成了表6。

表6 2008—2017年中国首位城市现代化水平与生态化水平空间分布Table 6 Spatial distribution of China's first city'smodernization level and ecologicalization level during 2008 to 2017

如表6所示，总体上来看，首位城市现代化水平从低到高的个数分别为5个、12个、10个和4个，整体分布特征接近于正态分布，生态化水平从低到高的个数分别为5个、9个、15个和2个，呈现出偏左的偏态分布规律。此外，无论是现代化还是生态化，高水平型的城市分布有一定的趋同性，空间分布集中在东部和南部区域，从一定程度上可以看出，近年来我国生态环境和经济发展的差异已从东中西三大地带演变成更为严重的南北差异，我国经济发展水平差异的主要原因从地理区位特征向商业意识、要素投入的市场化程度等制度特征过度。

总之，新时期我国首位城市现代化依然面临增长动力不足、空间转移黏性过大、结构性矛盾突出等问题，生态化存在高水平型城市过少、中高水平城市扎堆、生态化提升瓶颈难以突破等问题，必须引起足够的重视。

3 首位城市现代化与生态化耦合协调发展评价

明晰中国首位城市现代化和生态化的耦合协调度的空间分布规律及其演绎趋势是本文的归宿和目的，因此利用耦合协调度计算公式和分类标准，对2008和2017年度的结果进行了归纳和整理，形成了表7和图8。

图8 首位城市现代化与生态化耦合协调离散图Fig.8 Coupling coordinated scattering plot between first city'smodernization and ecologicalization

表7 首位城市现代化与生态化耦合协调度Table 7 Coupling coordination between first city'smodernization and ecologicalization

如表7所示，就耦合度水平而言，从2008年到2017年，总体上首位城市现代化和生态化耦合程度呈上升态势，从磨合层级（0.899）提升到了高水平耦合层级（0.921），首位城市现代化与生态化耦合程度进一步加深，高水平耦合城市占比增加到70.97%。其中上海在测评期间一直处于耦合关系首位，成为现代化和生态化耦合发展的典范，郑州（0.908）、成都（0.916）和贵阳（0.91）也成功进入高水平耦合，西宁市以低起点实现最大增幅（14.19%），各城市间发展差距逐步缩小，四个地区的耦合性趋于均衡。然而石家庄、福州、合肥、南昌、重庆、西宁、银川、长春和哈尔滨依然处于磨合阶段，未能突破自身发展的限制。此为耦合程度出现的下跌的城市包括北京、天津、广州、太原、合肥和哈尔滨，前四个城市属于高水平阶段的局部调整，后两个城市属于磨合阶段的瞻前顾后，并未能足够重视实现首位城市现代化和生态化耦合机制的重要性。

协调度水平方面，从2008年到2017年，总体上多数首位城市现代化与生态化协调水平呈上升势态，由中度协调逐渐过渡到较高协调程度，较高协调水平的城市占比从77.42%上升至87.10%。其中石家庄、贵阳、兰州从中度协调水平进入较高协调水平，广州的现代化与生态化协调程度为全国最高水平（0.845）。然而依然出现上海、济南、南京、杭州、福州、合肥、成都、银川、沈阳和长春等协调度在下跌的城市，南京甚至出现了协调等级的下降。总之，首位城市耦合水平强于协调水平，说明首位城市现代化和生态化虽然已经产生了较强的互动效应，但是并未彻底实现二者间相互促进的良性互动。

结合2017年首位城市耦合度与协调度散点图分布情况，可以将首位城市现代化与生态化耦合协调分为三类。离散图分别以耦合度C和协调度H为横纵轴，具体结果如图8所示。

广州、北京在现代化和生态化耦合协调中处于高水平耦合-高度协调（耦合性＞0.9；协调性＞0.8）的层次，这类城市的现代化和生态化联系较为紧密，且能实现现代化和生态化水平的良性发展和相互推进；上海、南京、杭州、呼和浩特、济南、长沙、武汉、乌鲁木齐、太原、海口、西安、兰州、昆明、天津、成都、沈阳、贵州、银川、郑州等城市在现代化与生态化耦合中处于高水平耦合-较高协调层次，耦合性大于0.9，协调性介于0.6～0.8之间，这类城市相较于第一类，其良性协调程度略有下降，城市现代化建设与生态化建设虽然较为同步，但存在一定的冲突，未能实现耦合协调的同步提升；南昌、合肥、福州、长春、石家庄、南宁、西宁和重庆这些城市处于磨合-较高协调和磨合-中度协调层级，耦合性介于0.7～0.9之间，协调性介于0.5～0.8之间，这类城市现代化与生态化子系统间处于剧烈的运动中，必须重视发展理念转变和模式重塑的重要性；而拉萨虽然耦合程度较高，但两系统协调不佳，城市现代化和生态化建设中存在着不协调不充分的现象，现代化建设过程中对生态化重视不足，生态化保护进程中对现代化理解不到位。基于全国平均水平来看，中国当前处于高水平耦合（0.921） -较高协调（0.668）阶段，表明总体上城市现代化建设和生态化建设尽管能够互动起来，但依然不够充分、协调，不能在相互促进中实现共同提升。

4 结论与启示

文章以2008—2017年中国31个首位城市的现代化和生态化数据为基础，通过熵值法分别分析了首位城市现代化水平和生态化水平在各地带的时空动态演绎特征，并利用耦合协调度模型对其现代化子系统和生态化子系统的耦合协调关系及其空间分布规律进行了总结和提炼。研究发现：1）首位城市现代化和生态化水平的空间分布规律迥异，现代化水平的空间转移黏性过大，生态化高水平型城市过少、中高水平城市扎堆，中高值区与中低值区的空间内部分化明显，且高水平型城市的分布具有趋同性，空间分布多集中在东部和南部区域；2）在空间格局上，现代化和生态化处于高水平耦合和高度协调的首位城市依然较少，多数城市处在高水平耦合和较高协调阶段，协调度有待提升，且北京和广州为一级核心区，耦合协调空间结构呈现出南北“两级多核”状态；3）在时间演化上，中国首位城市现代化和生态化的耦合度和协调度均呈上升态势，耦合度从磨合层级提升到高水平耦合层级，高水平耦合城市占比增加到70.97%。协调度由中度协调逐渐过渡到较高协调程度，较高协调水平的城市占比从77.42%上升至87.10%，然而整体耦合水平依然强于协调水平。由此得出以下启示。

1）立足于城市等级、空间区位和所处发展阶段，树立系统化发展理念，从整体维度把脉中国首位城市现代化和生态化水平提升的障碍和瓶颈。当前我国处于由高速增长阶段转向高质量发展阶段，在全域现代化和生态化共同推进的大背景下，尤其对于辖区内首位城市来说，如若其现代化和生态化耦合协调度未能足够高，就更应着眼于自身实际情况，加速推进现代化和生态化水平，谋求带动辖区内其余城市共同推进经济高质量发展，实现区域发展的协调化、统筹化。

2）瞄准首位城市现代化和生态化时空分布规律的差异性和异质性，按照“一市一策”原则精准制定首位城市提升现代化和生态化水平的个性化战略。由于我国各区域地理、文化和经济水平的差异，辖区范围内的首位城市实现现代化和生态化高水平耦合协调水平突破的路径迥异，还要结合自身比较优势及辖区内城市间不同功能定位，以最小成本实现现代化与生态化的高度统一。

3）紧盯首位城市耦合度和协调度的时空演绎规律，从顶层设计视角精准出台有利于各区域有序推进现代化与生态化进展的制度体系。“不识庐山真面目，只缘身在此山中”，中央政府和地方政府要充分发挥各自优势，防止地方政府间由于信息闭塞出现各自为政、重复建设的事实，对现代化与生态化偏废一方，耦合协调度出现波动，最终反而不利于现代化和生态化步调的一致性，更不利于经济高质量发展的顺利实现。