張 旺，周躍云，趙先超

（1.湖南工業(yè)大學 長株潭兩型社會研究院，湖南 株洲 412007；2.首都師范大學 資源環(huán)境與旅游學院，北京 100048）

0 引言

自1958年希臘學者道薩迪亞斯（C.A.Doxiadis）創(chuàng)立人類聚居學理論以來，聚落人居環(huán)境就成為國內外規(guī)劃、建筑、園林、地理和環(huán)境等學科眾多學者關注的熱點話題。國外對城市人居環(huán)境的研究卓有成效，在定量分析和評價過程中形成了一些指標體系[1-2]。雖然這些指標體系并不完全適合我國城市的具體情況，但其注重應用遙感（remote sensing，RS）、地理信息系統(tǒng)（geographic information system，GIS）等高新技術獲取數據，并與數字城市、區(qū)域分析與評價、規(guī)劃管理系統(tǒng)相銜接，以實現信息提取、評價和規(guī)劃設計一體化，這值得我們借鑒。國內對城市人居環(huán)境的研究主要集中在2個方面：一是對不同規(guī)模、等級的城市進行了人居環(huán)境的評價與優(yōu)化，如寧越敏等[3]、李華生等[4]分別研究了上海、南京這2個大城市的人居環(huán)境，胡武賢等[5]、劉道辰等[6]則對常德、聊城和丹東等中等城市的人居環(huán)境進行了評價；二是研究了城市人居環(huán)境質量評價的具體方法，如李明等[7]、李雪銘等[8]、劉欽普等[9]分別采用基于遺傳算法改進的BP神經網絡法、Fuzzy方法和因子分析法等分析和評價了城市人居環(huán)境。

對城市人居環(huán)境的研究，從研究區(qū)域而言，主要集中在不同規(guī)模的單個城市，對處于同一區(qū)域的城市群涉及不多；就比較研究的角度而言，對同一城市人居環(huán)境發(fā)展趨勢的縱向比較研究較多，但對不同城市人居環(huán)境差異的橫向比較研究較少；從人居環(huán)境評價的內容來看，建立的指標體系大多依賴易于獲得的統(tǒng)計數據，而對自然地理環(huán)境這一制約人居環(huán)境的因素缺乏考慮；從評價方法尤其是確定指標體系的權重來看，對于具有模糊性的人居環(huán)境質量評價這樣一個多指標決策過程，還存在評價標準的客觀性及各子系統(tǒng)之間的協(xié)調性等問題。

基于此研究背景，本文通過RS, GIS及其他多種信息源獲得相關數據資料，運用熵值法，對泛長株潭城市群進行了人居環(huán)境指數和協(xié)調度的綜合評價，以期豐富和發(fā)展城市人居環(huán)境的理論和實證研究，并為城市規(guī)劃和建設管理、房地產開發(fā)及市民買房定居等提供科學決策的依據。

1 研究區(qū)域、數據來源及研究方法

1.1 研究區(qū)域概況

泛長株潭城市群是指以湖南省長沙、株洲和湘潭3個城市為核心，岳陽、益陽、常德、婁底、衡陽5個地級市為外圍，包括這8個城市所轄的12個縣級市和28個縣，沿京廣鐵路（京珠高速）、湘黔鐵路、石長鐵路（常長高速）為發(fā)展軸，約1.5 h城際交通連接而成的城鎮(zhèn)綿延區(qū)域。2008年，該城市群面積為9.69萬km2，占湖南省總面積的45.74%；人口為4 094.38 萬人，占全省總人口的59.81% ；GDP達8 760.51億元，占全省GDP的78.52%；人均GDP為17 024元，為全省平均水平的1.22倍。同年，該城市群城鎮(zhèn)人口為1 845.11萬人，占全省城鎮(zhèn)人口的63.95%；城鎮(zhèn)化水平為45.06%，高于全省42.15%的平均水平。

1.2 數據來源

本研究所需數據主要有2類：一是表示自然環(huán)境的指標，如地形起伏指數、地被指數、人體氣候舒適指數和水文指數等，其基礎數據來源于湖南省l:500 000數字高程模型、湖南省土地利用類型圖（1:250 000）、歸一化差值植被指數圖（1 km×1 km）及覆蓋湖南省的34景CBERS CCD多光譜影像和湖南省97個地面氣象觀測站自建站到2008年的觀測資料；二是表示生態(tài)環(huán)境、居住條件、支撐服務設施、人文環(huán)境和社會經濟環(huán)境的指標，其原始數據來源于《2008年湖南省環(huán)境狀況公報》《湖南省統(tǒng)計年鑒（2009）》《中國城市統(tǒng)計年鑒（2009）》及泛長株潭城市群各城市《2008年國民經濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》。

1.3 研究方法簡介

對自然宜居性的評價，即地形起伏指數、地被指數、人體氣候舒適指數和水文指數等，采用的是封志明等[10]和郝慧梅等[11]建立并應用的人居環(huán)境指數模型和測評方法。為了對有關影像進行幾何校正和獲得行政邊界數據，采用了由國家基礎地理信息中心提供的全國1:250 000地形圖，利用arcgis軟件對市、縣級行政區(qū)與觀測數據進行疊加分析；同時，為了有效避免級別區(qū)間的內部差異、多指標變量間的信息重疊和確定權重等方面的不足，運用了熵值法進行客觀賦權，反映人居環(huán)境系統(tǒng)信息的有序程度和效用值，以全面客觀評價城市人居環(huán)境。

熵值法的計算步驟[12]如下：

1）采用標準化公式對指標體系中的基礎數據進行標準化處理，對于正向指標采用公式，對于負向指標采用公式，并定義標準化矩陣Y，其中，；

3）分別計算單項指標的信息效用值dj=1-eij，然后采用公式分別計算各指標和各子系統(tǒng)的權重；

4）運用公式fij=wj×xij，計算出各子系統(tǒng)的評價值及系統(tǒng)的綜合評價值。

2 人居環(huán)境的評價

2.1 評價指標體系的構建

參照我國人居環(huán)境學者吳良鏞院士的理論體系[13]，并借鑒國內外已有的城市人居環(huán)境評價指標體系，咨詢相關專家學者的意見，本著系統(tǒng)性、全面性、針對性、有效性、可比性、可得性和可操作性等原則，建立了泛長株潭城市群各市區(qū)人居環(huán)境評價指標體系（見表1）。該評價指標體系包括自然生態(tài)子系統(tǒng)、居住條件子系統(tǒng)、支撐設施子系統(tǒng)、人文環(huán)境子系統(tǒng)和社會經濟子系統(tǒng)5類評價指標子系統(tǒng)，共42個單項指標。

2.2 人居環(huán)境指數的計算與評價

根據前文的評價方法，對泛長株潭城市群各市區(qū)42項指標的336個基礎數據進行計算，計算時將5類子系統(tǒng)及人居環(huán)境系統(tǒng)的評價指數分別命名為自然生態(tài)指數（natural ecological index，NEI）、居住條件指數（habitation setting index，HSI）、支撐設施指數（supporting facilities index，SFI）、人文環(huán)境指數（humanities environment index，HCI）、社會經濟指數（socio-economic index，SEI）、人居環(huán)境指數（human settlements environment index，HEI）。計算所得人居環(huán)境各子系統(tǒng)的評價值及系統(tǒng)的綜合評價值見表2。

表2 泛長株潭城市群各市區(qū)人居環(huán)境指數表Table2The index table of human settlement environment of pan Chang-Zhu-Tan urban agglomeration

從理論上而言，HEI越接近1，其人居環(huán)境質量越好。從表2可看出，泛長株潭城市群的HEI都在0.3以下，這說明各城市人居環(huán)境質量普遍不高。由于城市人居環(huán)境系統(tǒng)是一個復雜的、多層次的開放系統(tǒng)，其子系統(tǒng)及各要素之間相互依存、相互制約，各子系統(tǒng)對人居環(huán)境綜合評價值的貢獻率即權重不同，表明了改善人居環(huán)境各個方面的輕重緩急。表2中，從各子系統(tǒng)的權重來看，HCI的權重值最大，說明改善人居環(huán)境質量最主要的方向為人文環(huán)境質量；SFI, NEI的權重值分列第2, 3位，表明支撐設施和自然生態(tài)對各市區(qū)人居環(huán)境質量也有較大影響；而HIS, SEI的權重值相對較小，表示居住條件和社會經濟環(huán)境對人居環(huán)境的影響相對較弱。

城市人居環(huán)境的建設是一個從低級到高級、從簡單到復雜的動態(tài)發(fā)展過程，也是各子系統(tǒng)之間相互作用的過程。理想的人居環(huán)境應該是自然生態(tài)、居住水平、社會經濟、人文環(huán)境和支撐設施各子系統(tǒng)之間的協(xié)調發(fā)展，并實現人居環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。這種協(xié)調關系在評價中表現為各城市的NEI, HIS, SFI,HCI, SEI之間相互均衡，協(xié)調一致。城市人居環(huán)境協(xié)調發(fā)展的內涵就是在不超過各子系統(tǒng)承載力或容量范圍內實現人居環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。各子系統(tǒng)之間關系越協(xié)調，其評價值就會越接近；其關系越不協(xié)調，其評價值就會相差越大。協(xié)調度是度量要素之間協(xié)調狀況的定量指標[14]。為定量描述城市人居環(huán)境協(xié)調性，在此利用協(xié)調系數來評價城市群人居環(huán)境各子系統(tǒng)之間的發(fā)展關系。

定義某城市i人居環(huán)境的協(xié)調系數Ci為：

式中：Si為某城市i的NEI, HIS, SFI, HCI, SEI的標準差，i為某城市i的NEI, HLI, SFI, HCI, SEI的平均值。

運用上式計算長株潭城市群各市區(qū)人居環(huán)境的協(xié)調系數，計算結果見表3。

表3 泛長株潭城市群各市區(qū)人居環(huán)境的協(xié)調系數Table 3The coordination coefficient of human settlement environment of pan Chang-Zhu-Tan urban agglomeration

城市群人居環(huán)境的綜合評價需要考察各市區(qū)的人居環(huán)境評價值和協(xié)調性，由城市群各市區(qū)的人居環(huán)境指數（HEI）和協(xié)調系數（Ci）共同組成。HEI和Ci構成一個二維的評價空間，這個評價空間以HEI為縱軸，以Ci為橫軸，分別表征某城市的人居環(huán)境水平和協(xié)調性。為觀察方便，可參照系統(tǒng)聚類分成3層分析結果，并結合具體的數值確定等級標準。具體操作如下：首先，將HEI分為3類，按HEI值從小到大依次命名為欠宜居（HEI＜0.08）、次宜居（0.08≤HEI≤0.16）和最宜居（HEI＞0.16）；然后，將Ci也分為3類，按Ci值從小到大依次命名為弱協(xié)調（Ci＜0.60）、勉強協(xié)調（0.60≤Ci≤0.70）和一般協(xié)調（0.70＜Ci＜0.80）。據此標準對城市群各市區(qū)的人居環(huán)境總體狀況進行分類，并將其具體位置標注在綜合評價圖上。據其在圖上的位置可確定該城市的人居環(huán)境特性，得出各市區(qū)人居環(huán)境質量的綜合評價結論。

按照上述方法，結合表2和表3有關數據，作出泛長株潭城市群各市區(qū)人居環(huán)境綜合評價圖（見圖1）。

圖1 泛長株潭城市群各市區(qū)人居環(huán)境綜合評價Fig.1The comprehensive evaluation of human settlement environment of pan Chang-Zhu-Tan urban agglomeration

從圖1可看出，長沙處于最宜居弱協(xié)調狀態(tài)，株洲、湘潭和常德處于次宜居弱協(xié)調狀態(tài)，衡陽處于次宜居勉強協(xié)調狀態(tài)，岳陽處于次宜居一般協(xié)調狀態(tài)，婁底和益陽處于欠宜居一般協(xié)調狀態(tài)。

2.3 各子系統(tǒng)的空間分異

泛長株潭城市群各市區(qū)之間，在人居環(huán)境各子系統(tǒng)的各個指標間存在明顯的地區(qū)差異，這種差異的存在和變化在很大程度上會影響當前和今后一段時期內諸市人居環(huán)境質量水平的空間分異，同時也會影響到城市群人居環(huán)境系統(tǒng)整體水平的提升及協(xié)調性。根據表2進一步作出各市區(qū)人居環(huán)境指數與各子系統(tǒng)指數曲線圖（見圖2），以具體分析各子系統(tǒng)的空間分異。

圖2HEI和NEI, HIS, SFI, HCI, SEI曲線圖Fig.2The curves of HEI and NEI, HLI, SFI, HCI, SEI

1）自然生態(tài)子系統(tǒng)分異。從圖2 a可看出，HEI和NEI曲線走向不一致。衡陽和岳陽的NEI值分列第1, 2位，分別為0.101 041和0.093 985，婁底和株洲的NEI值排在最后2位。其原因主要是前2市的酸雨頻率較低且建成區(qū)綠地率較高，而后2市空氣綜合污染指數較高，水文指數卻較低。這說明優(yōu)化人居環(huán)境的方向之一為大力改善生態(tài)環(huán)境，尤為重要的是減少“三廢”排放，大力提升空氣質量和綠地率。

2）居住條件子系統(tǒng)分異。從圖2 b可看出，HEI和HIS曲線走向基本一致。這表明各市區(qū)人居環(huán)境與居住條件表現出較強的相關性，該結論與人居環(huán)境評價的核心目標為“人居”即居住條件相吻合，同時也說明近年來各市區(qū)紛紛重視房產開發(fā)，加大投資建設商品房、經濟適用房和廉租房等住宅建筑，以改善居住條件。但常德和衡陽的HSI值較低，居各市區(qū)倒數第1, 2位。因此，2市應增加住宅投資，改善居民用水用電條件，以優(yōu)化人居環(huán)境。

3）支撐設施子系統(tǒng)分異。從圖2 c可看出，HEI和SFI曲線走向幾乎完全一致。這說明人居環(huán)境質量與基礎、服務設施水平相關性最大，同時還表明各市區(qū)都比較重視城市基礎和服務設施建設。但益陽和常德的SFI值偏低，分別為0.064 920和0.077 770，居各市區(qū)倒數第1, 2位，僅相當于長沙SFI值的26.15%和31.32%。因此，2市應加快城市基礎和服務設施建設，以優(yōu)化人居環(huán)境。

4）人文環(huán)境子系統(tǒng)分異。從圖2 d可看出，HEI和HCI曲線走向基本一致。這說明諸市之間的人文環(huán)境子系統(tǒng)空間差異較小。婁底和益陽的HCI值偏低，分別為0.074 870和0.080 930，居各市區(qū)倒數第1,2位。這說明2市的人文環(huán)境與其他城市之間差距較大。因此，應努力提升2市的高等教育水平，加大科技教育投資，增加公共文化服務，以提高城市的人文環(huán)境質量。

5）社會經濟子系統(tǒng)分異。從圖2 e可看出，HEI和SEI曲線走向大體一致。這說明人居環(huán)境質量與社會經濟發(fā)展水平緊密相關，社會經濟條件可為人居環(huán)境建設提供必要的物質保障，人居環(huán)境質量的優(yōu)化又可對社會經濟的健康快速發(fā)展起到積極的推動作用。但益陽和衡陽2市分異較明顯，SEI值分別為0.046 330和0.037 570，居各市區(qū)第4, 8位，與其HEI排名（第7, 5位）反差較大。其主要原因在于社會經濟子系統(tǒng)的權重最小，對人居環(huán)境的影響不如其他子系統(tǒng)顯著；且益陽的經濟發(fā)展水平不高，而衡陽用于改善民生的財政支出偏低。因此，2市應加強社會經濟建設，以優(yōu)化城市人居環(huán)境。

3 人居環(huán)境的優(yōu)化

3.1 實行城市管治模式，加強人居軟環(huán)境建設

目前，人文環(huán)境是泛長株潭城市群各市區(qū)人居環(huán)境的“軟肋”，因此，在注重城市基礎和服務設施等硬環(huán)境建設的基礎上，應著力創(chuàng)建宜居軟環(huán)境。為改善人居軟環(huán)境，可考慮采取環(huán)境同治、因城而異和支持發(fā)展的管治模式，協(xié)調各級政府職能部門、市民、企業(yè)、非政府組織等各方利益，組建一個城市管治權利機構——宜居城市群管治委員會，對各市的人居環(huán)境實行管治。具體而言，長沙需適當控制中心城區(qū)的人口規(guī)模，湘潭需控制城區(qū)人口的生育率，益陽和婁底應提升高等教育水平、加大科技教育投資和增加公共文化服務，株洲和常德則應增加城區(qū)各級各類教育的師資力量，衡陽和岳陽應加強公眾文化和娛樂休閑設施的建設。

3.2 加快“兩型”社會建設，構建和諧生態(tài)環(huán)境

自然生態(tài)環(huán)境和支撐設施這2個子系統(tǒng)的影響也較大，因此，泛長株潭城市群應積極在各市區(qū)開展創(chuàng)建“兩型”機關、“兩型”企業(yè)、“兩型”園區(qū)、“兩型”社區(qū)和“兩型”家庭等活動，分階段、有重點地改善生態(tài)環(huán)境，特別是減少“三廢”排放，提升空氣質量，提高城區(qū)的綠化率，盡早建成宜居型城市。就各市來說，長沙應努力提高城區(qū)綠化覆蓋率和飲用水源水質，降低酸雨頻率；株洲和湘潭應加大空氣污染治理力度；衡陽和婁底應重點加強城市污水處理；岳陽需注意節(jié)約用水用電；常德應著力調整燃料結構，減少燃煤使用量，以降低空氣中SO2含量；益陽則應重點加強城市綠化系統(tǒng)建設，提高城區(qū)綠化率。

3.3 加強城市規(guī)劃和建設管理，完善引導、控制和治理機制

城市人居環(huán)境的改善和優(yōu)化在很大程度上取決于城市的合理規(guī)劃、建設與管理。首先，應根據各自的自然地理和歷史人文特點及目前突出的問題確定優(yōu)化目標，重點解決城市人居環(huán)境的“短板”。如株洲在突出其工業(yè)新城的同時應逐步提高居住用地在城市建設用地中的比例；常德和益陽應加強城市基礎和服務設施等硬環(huán)境建設；衡陽應多方籌資以增加住宅投資，并加大財政投資力度，改善居民用水用電條件。其次，應注重地域文化，遵循人類聚居生態(tài)學規(guī)律，貫徹“天人合一”“以人為本”和“江南近山親水臨綠型”等城市規(guī)劃理念，創(chuàng)造人性化的生態(tài)住區(qū)，如長沙可以“山水洲城”為主題，提高人居環(huán)境的親水性，注重濱水型社區(qū)的開發(fā)。再者，在規(guī)劃管理上應嚴格執(zhí)法，對違法者給予嚴懲嚴罰，盡可能避免城市次生性人居環(huán)境問題的產生[15]。

4 結語

以城市自然宜居性為研究立足點，對泛長株潭城市群進行了人居環(huán)境指數和協(xié)調度的綜合評價與橫向比較分析，以期為城市規(guī)劃和建設管理、房地產開發(fā)及市民買房定居等提供科學決策的依據。但囿于統(tǒng)計口徑的變化和有關數據的可獲得性，未能對各市區(qū)進行縱向比較分析，從而無法得出其動態(tài)演進規(guī)律，這是本研究的不足之處，也是下一步的研究方向。

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