城市综合承载力预警评价研究――基于主成分分析法

1、C O N T E M P O R A R Y E C O N O M I C S表1支持力指标目标层准则层指标层指标作用指标确定环境支持力环境资源量环境容量指数环境支撑同类城市标准环境利用废气排放达标率(%治理情况国家标准废水排放达标率(%治理情况国家标准固体废弃物处理率(%治理情况国家标准土地支持力土地资源量土地资源总量(亩总体情况同类城市标准人均土地可用量(亩/人人口支撑同类城市标准土地资源可利用率(%利用潜力同类城市标准土地利用土地资源利用率(%利用情况同类城市标准基础设施支持力基础设施量人均基础设施投资(万元/人总体状况同类城市标准基础设施利用基础设施故障率(%利用情况同类城市标准水

2、资源支持力水资源量单位面积水资源量(m3经济支撑同类城市标准水资源可利用率(%利用潜力同类城市标准人均水资源可用量(m3人口支撑同类城市标准水资源利用水资源利用率(%利用情况同类城市标准能源支持力能源供应量城市年供电量(亿度支撑情况同类城市标准城市年供气量(亿升支撑情况同类城市标准城市年供煤量(亿吨支撑情况同类城市标准能源利用人均年用电量(度/人利用情况同类城市标准人均年用气量(升/人利用情况同类城市标准人均年用煤量(吨/人利用情况同类城市标准【摘要】本文从我国城市面临的诸多承载挑战的现实出发,界定了城市综合承载力的内涵与结构,设计了城市综合承载力预警指标体系,分析了城市综合承载力预警指标数据

3、处理方法,并提出了城市综合承载力预警评价方法。【关键词】城市综合承载力预警评价主成分分析当今世界,城市化在给现代城市带来繁荣的同时,也使其面临前所未有的承载压力,故“十一五”规划纲要提出:“规划城市规模和布局,要符合当地的水土资源、环境容量、地质构造等自然承载力,并与当地经济发展、就业空间、基础设施和公共设施供给能力相适应。”本文旨在界定城市综合承载力内涵,构建结构模型,设计预警指标,选择评价方法,以期为城市管理提供依据。一、城市综合承载力的内涵与结构1、城市综合承载力内涵所谓城市综合承载力即一定时期、一定空间区域和一定的社会、经济、生态环境条件下,城市资源所能承载的人类各种活动的规模和强度的

4、阈值。就载体而言,城市不仅包含硬件承载力,而且包含文化、政策、精神等在内的软件承载力;就承载对象而言,其包括城市各种社会经济活动,如城市规模、经济产值、交通规模等。城市综合承载力是个复杂的系统,其要素和子系统以不同方式耦合形成城市综合承载力,从而支撑城市社会经济活动的协调发展。2、城市硬件承载力结构硬件承载力中,环境承载力即一定时期、一定状态或条件下,一定环境系统所能承受的城市人类社会活动与经济活动正常运行的最大支持阈值,强调环境系统对城市人口社会与经济活动的支撑能力;土地承载力即一定生产条件下土地资源的生产力和一定生活水平下所承载的城市人口社会活动与经济活动限度;设施承载力即一定时期、一定状

5、态或条件下,城市内外交通和公用设施等承载城市人口社会活动与经济活动所需物资、信息、资金以及人才等要素的阈值;能源承载力即一定时期,城市所获能源支撑一定规模城市人口社会活动与经济活动的能力;水源承载力即一定时期,城市以可持续发展为原则,以维护生态良性发展为条件,以可预见的技术、经济和社会发展水平为依据,在水资源得到适度开发并经优化配置的前提下,城市水资源系统对当地人口和社会经济发展的最大支持能力。3、城市软件承载力结构软件承载力中,文化承载力即一定时期,城市所特有的市民社会意识、道德观念、城市文化氛围和风俗习惯等对城市硬件的影响和作用,而产生的城市承载力变化;制度承载力即城市政府、城市企业以及国

6、家在城市层面上的政治法律制度、经济体制以及社会文化方面的制度等状况及对硬件资源与要素利用的作用与影响程度;管理承载力指一定时期,城市、城市企业等城市主体的管理战略、管理策略、管理水平及管理效率等资源利用的作用,从而带来的承载力变化;科技承载力即一定时期、一定状态或条件下,城市技术水平融合于其他城市硬件而产生的倍增承载力;学习承载力即一定时期,城市通过与城市内外的参观、了解、模仿、借鉴等发生的学习来改变资源、能源以及要素等的输出、输入、利用等方面能力,从而带来的城市承载力变化;开放承载力即一定时期内,城市通过与城市内外城市综合承载力预警评价研究基于主成分分析法唐辉赵富强李东序(武汉理工大学管理学

7、院湖北武汉430070理论探索146当代经济2012年11月(上C O N T E M P O R A R Y E C O N O M I C S表2社会系统压力评价指标体系目标层准则层指标层指标作用指标确定城市社会系统压力人口数量与结构人口增长率(%动态压力同类城市标准人口密度(人/km2人口压力同类城市标准城市人口比例(%素质压力国家标准生活环境人均绿地面积(亩/人生态压力同类城市标准人均绿化面积(亩/人生态压力同类城市标准住房用地人均住房面积(m2/人住房压力同类城市标准基础设施人均道路面积(m2/人交通压力同类城市标准人均体育设施投资(元/人健康压力同类城市标准人均病床量(张/人医疗压

8、力同类城市标准通讯普及率(%通讯压力同类城市标准生活用水人均生活用水量(m3/人用水压力国际标准生活污水处理达标率(%社会发展国际标准生活用能人均年生活用电量(度/人能源压力同类城市标准人均年生活用气量(升/人能源压力同类城市标准社会发展水平人均GDP/GDPmax社会状态国际标准表3经济系统压力评价指标体系目标层准则层指标层指标性质指标确定城市经济系统承载压力经济总量与结构人均GDP(万元/人整体状况同类标准GDP增长率(%发展能力同类标准第一产业比重(%产业结构同类标准工业环境万元工业产值废水量(吨/万元水源污染同类标准万元工业产值废气量(升/万元大气污染同类标准万元工业产值废弃物量(吨/

9、万元环境污染同类标准工业用地万元工业产值地量(m2综合用地同类标准工业设施万元工业产值设施投资(元/万元综合用地同类标准工业用水万元工业产值用水量(m3综合用水同类标准工业用能万元工业产值用电量(度/万元综合用电同类标准万元工业产值用煤量(吨/万元综合用煤同类标准表4生态环境系统压力评价指标体系目标层准则层指标层指标性质指标确定城市生态环境压力生态环境用地生态环境用地率(%生态用地需求同类标准生态设施投资生态环境投资率(%生态设施需求同类标准生态环境用水生态环境用水率(%生态水源需求同类标准生态环境用能生态环境用能率(%生态能源需求同类标准生态环境质量水污染综合指数(%植被覆盖率(%土地污染率

10、(%水体污染状况绿色可持续土地状况同类标准的联系状况来改变资源、能源以及要素等的输出输入能力,从而带来的承载力变化。二、城市综合承载力预警指标体系1、城市硬件承载力预警指标体系城市承载力预警指标分为宏观和综合两大类。宏观指标描述承载要素承载力的大小,包括城市承载要素支撑的经济规模,它是城市GDP与生产这些GDP所耗要素量之比;城市承载要素支撑的人口规模,它可根据某城市所处社会发展水平下国内生产总值与人均GDP下限的比值确定。综合指标反映社会经济系统结构状态,分为支持力指标、压力指标和协调指标。支持力指标用来衡量城市承载要素量的大小与质的状况,包括承载要素量及其变化指标、质量指标和开发利用等指标

11、,见表1。压力指标包括社会系统、经济系统和生态环境系统三个方面:社会系统指标包括人口数量与结构、增长率、人均要素耗用量等指标,见表2;经济系统评价指标包括GDP及其要素耗用,见表3;生态环境系统评价指标包括生态环境用地、用水、用能以及环境质量,见表4。协调系统评价指标反映承载要素与社会经济系统的协调状况,该指标分为综合协调指标及承载要素与社会、经济、生态等系统的协调指标,见表5。综合协调指标综合反映整个系统协调状况,包括城市承载要素供需平衡指数、人均土地面积、单位土地水资源量、人均用水量、自然灾害损失率及其他资源综合指数等分项指标。承载系统与社会系统协调指标包括人均土地资源、人均水资源和饮水安

12、全人口比例以及生活污水排放率等指标。承载系统与经济系统协调指标包括单位承载要素耗用量生产的GDP指标和污染比指标。承载系统与生态环境的协调指标包括生态环境缺水率、工业废水排放达标率和污废循环利用率。2、城市软件承载力预警指标体系城市文化决定和影响着城市各主体对承载要素使用的价值取向、行为方式、管理方式以及社会监督方式。政策通过制度安排决定和影响各承载对象的使用成本和交易成本,直接影响各承载对象对各承载要素的使用方式和方法,从而改变城市综合承载力。城市管理承载力主要体现在城市政府的宏观调控能力上。政府宏观调控能力反映的是城市政府如何通过分配承载资源要素而影响城市综合承载力的发挥。科学技术决定着城

13、市人口对于各硬件承载要素使用的方式与方法,直接影响硬件要素的单位承载力。学习与开放承载力通过国内外参观学习等来改变承载要素的利用方式,从而带来城市承载力变化。城市软件要素承载力预警评价指标见表6。三、城市综合承载力评价指标数据处理1、城市综合承载力数据处理城市综合承载力评价涉及人口、建筑、经济、生态环境等多方面因素,由于各因素度量单位不一致,并不能够综合反映城市综合承载力,所以有必要采取必要方法使这些指标无量纲化,以便进行综合评价。对于单一性客观指标的原始数据无量纲化处理,可采用标准化、指数化和阈值法来处理;而对综合客观指标原始数据无量纲化处理是先对构成的单项指标进行量化处理,然后再加权平均求

14、得综合指标值。标准值确定可参考国内外相关承载要素可持续利用标准和要素承载力标准,同时根据城市承载要素的具体情况进行修正。理论上,应坚持以下理论探索147当代经济2012年11月(上C O N T E M P O R A R Y E C O N O M I C S表5城市协调评价指标体系目标层准则层指标层指标作用指标确定城市协调系统评价指标综合协调指标资源供需平衡指数人均土地面积(亩/人单位土地水资源量(m3/hm2自然灾害损失率(%人均用水量(m3/人人均用电量(kwh/人供求状况可持续保障水土匹配情况生态社会协调生活生产用水生活生产用能同类标准国际标准同类标准同类标准同类标准同类标准承载系统

15、与社会系统人均土地资源量(亩/人人均水资源量(m3/人用水安全人口比例(%生活污水排放率(%可持续发展人口水源匹配社会水源影响环境污染影响同类标准同类标准国家标准国家标准承载系统与经济系统万元GDP耗水(m3/万元万元GDP用地(亩/万元万元GDP耗能(度/万元万元GDP设施投资(元/万元工业废水排放率(%可持续发展经济水源影响经济能源影响经济设施影响环境污染影响同类标准同类标准同类标准同类标准国际标准承载系统与生态环境生态环境缺水率(%工业废水排放达标率(%污废水循环利用率(%生态水源协调经济影响情况社会影响情况国家标准国家标准国家标准评价对象评价项目绩效评价指标文化承载力价值取向(C1c1

16、1:资源意识;c12:环境意识;c13:能源意识节约习惯(C2c21:节约意识;c22:环保程度;c23:节能程度制度承载力法规健全指数(S1s11:法规健全性;s12:法规连续性;s13:法规普及率环境保护程度(S2s21环保违法处理率;s22环保违法情况政府管制程度(S3s31:行业准入度;s32:政府执行力;s33:政府监管力管理承载力政府规划能力(M1m11:战略科学性;m12:政策稳定性;m13:政策连续性政府执法能力(M2m21:法制及时性;m22:法制科学性;m23:执行公正性政府服务能力(M3m31:政府办事效率;m32:服务水平;m33:服务质量政府凝聚能力(M4m41:市民

17、满意度;m42:社会保障度;m43:社会安全度政府创新能力(M5m51:执行灵活性;m52:交流频繁性;m53:创新推广性科技承载力科技队伍情况(T1t11:城市科技人员总数;t12:万人科技人员数科技投入情况(T2t21:R&D经费总额;t22:万人R&D经费金额科技成果情况(T3t31:国家计划科研项目总数;t32:专利授权量科技转化情况(T4t41:技术市场成交合同金额;t42:R&D经费总额学习开放承载力资源引进能力(L1l11:外部资源实用量;l12:外部资源实用增长率技术引进能力(L2l21:技术引进数;l22:技术引进额人文开放程度(L3l31:移民人口数;l32:外来文化影响程

18、度标准值制定原则:已有国家或国际标准的指标,尽量采用规定标准值;没有国家或国际标准的,参考相关城市现状值,作趋势外推确定标准值;尽量与我国现有政策目标值一致,或优于其目标值;对目前统计数据不完整但又十分重要的指标,暂用类似指标替代。2、城市综合承载力一般评价法城市综合承载力的评价旨在找出城市综合承载力中的优势和存在的问题,否则城市措施调整就可能过于盲目,因此,对城市综合承载力的评价非常重要。其一般的评价方法包括:历史比较法,通过城市综合承载力与城市自身历史综合承载力进行比较,找出问题所在和产生的原因,进而寻求问题的解决措施;横向比较法,与其他城市,尤其是同地区同类型的城市进行横向比较,找出城市

19、的优势和劣势,取长补短,更好发展;平均比较法,把城市综合承载力的各方面绩效与全国城市的平均绩效进行比较,找出城市差距,改善城市发展;结构比较法,根据木桶原理,通过城市内部承载力不同方面的对比,找出并解决影响城市综合承载力发挥作用的瓶颈环节,从而提升城市综合承载力。四、城市综合承载力预警评价方法选择1、主成分分析法的提出城市承载力预警系统是由多种因子构成的复杂系统。由于变量个数多,并且彼此间存在一定的相关性,使得所观测到的数据在一定程度上反映的信息有所重叠。主观赋权法的缺点是没有考虑各指标之间的相关性,容易造成重复,没有分析形成城市承载力的各预警因素之间关系。因此,应采用主成分分析法,通过主因子特征值和特征向量对各城市承载预警指标进行综合评价,运用因子载荷和方差极大正交旋转因子载荷分析形成城市承载预警指标各因素间的关系。2、主成分分析法的应用