李文正

(咸陽師范學院 旅游與資源環(huán)境學院, 陜西 咸陽 712000)

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基于層次分析法的陜西省城市綠色發(fā)展區(qū)域差異測度分析

李文正

(咸陽師范學院 旅游與資源環(huán)境學院, 陜西 咸陽 712000)

從環(huán)境健康與基礎設施綠色水平、環(huán)境承載潛力綠色水平、經濟增長綠色水平和環(huán)境治理綠色水平4個方面，構建了城市綠色發(fā)展水平的綜合評價指標體系，運用層次分析法和聚類分析法對陜西省10個地級市2013年城市綠色發(fā)展水平進行了綜合測度與分析。結果發(fā)現：(1) 各市之間綠色發(fā)展水平差異顯著，可將10市劃分為五種類型區(qū)：高水平均衡發(fā)展區(qū)(安康市、延安市和寶雞市)、中等水平均衡發(fā)展區(qū)(漢中市、商洛市和榆林市)、中等水平非均衡發(fā)展區(qū)(西安市)、低水平均衡發(fā)展區(qū)(銅川市和咸陽市)和超低水平均衡發(fā)展區(qū)(渭南市)；(2) 從空間上看，陜南地區(qū)整體水平較高；陜北地區(qū)南部水平高，北部水平低；關中地區(qū)從西部到東部，水平逐漸由高變低。陜西省各市綠色發(fā)展綜合水平與經濟社會發(fā)展水平存在一定的背離現象；(3) 環(huán)境承載潛力綠色水平和經濟增長綠色水平對各市綜合水平差異影響最大，這兩個方面權重大，并且各市在這兩個方面的得分差距大。而土地面積、工業(yè)規(guī)模與技術水平以及經濟增長方式又是影響這兩方面的主要因素。研究結果為陜西省城市綠色發(fā)展規(guī)劃與決策提供參考。

陜西省; 城市綠色發(fā)展; 區(qū)域差異; 層次分析法(AHP); 聚類分析法

城市是人口和經濟活動高度集聚的區(qū)域，也是人類對自然環(huán)境影響最深刻的區(qū)域，走綠色發(fā)展道路已成為世界各國的共識。當前陜西省正處于城市化和工業(yè)化迅猛發(fā)展的階段，要解決好城市發(fā)展產生的資源環(huán)境問題，要提高城市化質量和人的幸福感，必須擺脫傳統的高消耗、高排放、高擴張、低效率和低效益的“黑色發(fā)展”模式，積極推動城市發(fā)展轉向新的“綠色發(fā)展”模式。綠色發(fā)展是將經濟發(fā)展置于資源與環(huán)境承載力約束條件下，以保護環(huán)境為前提，通過轉變經濟增長方式，依靠技術和管理的不斷革新，降低消耗，減少污染，提高經濟效率和效益，實現經濟社會進步與環(huán)境保護相統一的發(fā)展模式[1-7]。城市綠色發(fā)展水平已成為衡量城市化質量和城市現代化程度的重要標志,而當前有關城市綠色發(fā)展水平的定量研究還較少，尤其是針對省域范圍內各城市綠色發(fā)展水平的比較評價研究很少。鑒于此，本文通過對陜西省10個地級市綠色發(fā)展水平現狀進行測度與分析，為正確認識陜西省城市綠色發(fā)展狀況、發(fā)現存在的問題、做好城市綠色發(fā)展規(guī)劃以及采取有效措施，促進陜西省城市綠色發(fā)展提供理論參考。

1 評價陜西省城市綠色發(fā)展的指標體系

從城市綠色發(fā)展的內涵出發(fā)，并參考相關研究成果[8-13]，將指標體系分為三層，以城市綠色發(fā)展綜合水平為目標層(第一層)，以環(huán)境健康與基礎設施綠色水平、環(huán)境承載潛力綠色水平、經濟增長綠色水平和環(huán)境治理綠色水平四個方面為準則層(第二層)，最基層為指標層(第三層)，設計了27個指標，見表1。

表1 陜西省城市綠色發(fā)展評價指標體系及權重

2 研究方法

2.1 數據來源與標準化處理

本文中27個指標的原始數據是根據《陜西統計年鑒2014》、《中國城市統計年鑒2014》、《陜西區(qū)域統計年鑒2014》和《2013年陜西省水資源公報》上相關數據換算得到或直接查得的，同時對個別存在質疑的數據，筆者在到相關政府職能部門進行調研時對其進行了核準。

為了消除不同指標量綱和量級的差異，使不同指標數值具有可比性，同時將逆向指標正向化(即指標值越大越好)，本文選用極差標準化方法對指標原始數據進行處理。對于正向指標，其處理公式為:

(1)

對于逆向指標，其處理公式為:

(2)

式中：Yij——標準化后數值(取值范圍為0～1)；Xij——i指標在城市j的實際指標數值(本文中i=1，2，…，27；j=1，2，…，10)；Ximax，Ximin——i指標的最大值和最小值。

2.2 運用層次分析法確定指標權重

層次分析法(簡稱AHP法)是美國運籌學家T.L.Saaty于20世紀70年代提出的一種定性與定量相結合的決策分析法，模擬人的決策思維過程，將多要素構成復雜系統分解為若干層次和若干因素，在各因素之間通過比較和計算，便可確定各因素重要性的權重值。與其他確定指標權重的方法相比，AHP法最大的優(yōu)點是通過一致性檢驗，保證專家邏輯思維上的一致性。用層次分析法確定指標權重過程如下[14-16]。

(1) 構建兩兩比較的判斷矩陣。本研究采用Saaty提出的1—9標度法[14]，通過對政府環(huán)境保護部門、發(fā)改委、城建部門和高校從事城市化與城市環(huán)境研究的專家學者進行訪談調研，在與多位專家分析討論的基礎上，構建目標層與準則層構成的判斷矩陣A—S1-4和準則層與指標層構成的判斷矩陣S1—U1-7，S2—U8-12，S3—U13-21，S4—U22-27。

(2) 層次單排序和判斷矩陣的一致性檢驗。層次單排序是計算本層次中各個指標相對于他們所屬的上一層指標的權重。對判斷矩陣進行一致性檢驗是為了考察得出的權重是否合理。這里以構建的判斷矩陣A—S1-4為例(見表2)，說明具體方法。

第一步，計算判斷矩陣每一行元素的乘積Mi。M1=1/4，M2=4，M3=4，M4=1/4。

表2 判斷矩陣A—S1-4

第四步，計算判斷矩陣的最大特征值λmax：

第五步，判斷矩陣的一致性檢驗。當判斷矩陣的λmax接近n時(n為判斷矩陣的階數)，表明具有滿意的一致性，當λmax=n時，判斷矩陣具有完全一致性。顯然，判斷矩陣A—S1-4具有完全一致性。如果計算出的λmax≠n，則需要對判斷矩陣進行一致性檢驗，檢驗公式為：

CR=CI/RI

(3)

式中：CR——判斷矩陣的隨機一致性比率；CI——判斷矩陣的一致性指標，CI=(λmax-n)/(n-1)；RI——判斷矩陣的平均隨機一致性指標，RI值可查表獲得(見表3)，本矩陣是4階，所以RI=0.90；當CR<0.1時，表明判斷矩陣具有滿意的一致性，說明權重分配合理，否則需要對判斷矩陣進行調整，重新計算權重和一致性檢驗。對具有完全一致性的判斷矩陣，CI=CR=0。

表3 平均隨機一致性指標RI

根據上述方法，對準則層與指標層構成的4個判斷矩陣進行計算，分別算得指標U1—U7，U8—U12，U13—U21和U22—U27的單排序權重，見表1。同樣，對這4個判斷矩陣進行一致性檢驗，算得判斷矩陣S1—U1-7的λmax=7.0213，CI=0.0036，RI=1.32，CR=0.0027<0.1；判斷矩陣S2—U8-12的λmax=5.0000，CI=0，RI=1.12，CR=0<0.1；判斷矩陣S3—U13-21的λmax=9.0186，CI=0.0023，RI=1.45，CR=0.0016<0.1；判斷矩陣S4—U22-27的λmax=6.0000，CI=0，RI=1.24，CR=0<0.1。顯然，這4個判斷矩陣均獲得滿意的一致性。

(3) 層次總排序和一致性檢驗。層次總排序是計算本層次各指標針對自己所屬的更高一層指標的權重，而對于最高層指標而言，算出的下面第二層單排序同時也是第二層的總排序。本項研究中指標共有三層，指標層某個指標相對目標層的權重=該指標在單排序中的權重×該指標所屬準則層的權重，計算結果見表1。對評價層次總排序結果一致性的檢驗與單排序類似，按下列計算公式：

(4)

(5)

(6)

針對本項研究，ai為準側層4個指標的權重，CIi與RIi為準則層與指標層構成的4個判斷矩陣的一致性指標和平均隨機一致性指標。算得層次總排序的隨機一致性比率CR=0.0011<0.1，故一致性檢驗通過。

2.3 計算城市綠色發(fā)展水平得分

根據各市27個指標的標準化數據與按層次總排序確定的權重，運用線性加權求和法分別計算各市準則層4個方面得分和目標層得分，可寫成公式：

(7)

式中：Fj——j城市準則層某方面水平得分或目標層綜合水平得分；Wi總——指標i在總排序中的權重，Yij——j城市的i指標標準化數據。

3 結果與分析

3.1 測算結果

采用上述方法，測得陜西省2013年10個地級市城市綠色發(fā)展綜合水平得分與準則層4個方面水平得分，結果見表4。

表4 陜西10市城市綠色發(fā)展水平得分及排序

3.2 各市綠色發(fā)展綜合水平差異分析

從表4可以看出，陜西省各市綠色發(fā)展綜合水平差異顯著，水平最高的安康市得分(0.795 7)是水平最低的渭南市得分(0.405 5)的近2倍。綜合水平的差異又與各市的4個準則層得分緊密相關。為了從總體上把握陜西省城市綠色發(fā)展水平的空間差異特點，利用SPSS 19.0軟件，對陜西省10個市的綠色發(fā)展綜合水平得分和4個準則層指標得分進行聚類分析，采用系統聚類的Q型聚類方法(對觀察樣本進行分類)，選擇“組間聯接”和“歐式平方距離”，得到的聚類譜系圖，見圖1。對聚類結果分析，將陜西省10個市分成5種類型區(qū)較合適，即高水平均衡發(fā)展區(qū)、中等水平均衡發(fā)展區(qū)、中等水平非均衡發(fā)展區(qū)、低水平均衡發(fā)展區(qū)和超低水平均衡發(fā)展區(qū)。

3.2.1 高水平均衡發(fā)展區(qū) 高水平均衡發(fā)展區(qū)包括安康、延安和寶雞，這3市綜合水平在全省排名第1，第2和第3，綜合水平得分為0.795 7～0.781 1，遠高于其他各市。同時，這3市在4個準則層方面整體表現也最好，發(fā)展較均衡，只有延安在環(huán)境治理綠色水平方面得分排名很落后，但該指標權重小，對延安的綜合得分影響不大。這3市相比而言，安康和延安在兩個權重大的環(huán)境承載潛力綠色水平和經濟增長綠色水平方面優(yōu)勢最為突出，寶雞在這兩個指標方面表現較好，而在環(huán)境健康與基礎設施綠色水平和環(huán)境治理綠色水平方面優(yōu)勢最為突出。結合各市在三級指標方面的表現及指標權重，安康今后應加強提高公共汽車數量、燃氣普及率、生活污水集中處理率、工業(yè)二氧化硫去除率和重視生產節(jié)水。但應當看到安康經濟水平在全省很落后，今后在保持環(huán)境優(yōu)勢的同時，要加快經濟發(fā)展。延安今后應提高工業(yè)污染物處理率、提高第三產業(yè)比重和城市用水普及率。寶雞重點要降低工業(yè)污染物排放量。

圖1 陜西省10市城市綠色發(fā)展水平聚類譜系

3.2.2 中等水平均衡發(fā)展區(qū) 中等水平均衡發(fā)展區(qū)，包括漢中、商洛和榆林，這3市綜合水平得分在10個市中分別排名第4，第5，第7，得分值為0.714 3～0.638 1，與10市平均值0.660 9較接近，處于中等水平。同時，這3市的4個準則層發(fā)展水平較為均衡，只有漢中的經濟增長綠色水平得分與其綜合水平相比明顯偏低，商洛的環(huán)境健康與基礎設施綠色水平得分與其綜合水平相比明顯偏低。這3市相比，漢中和商洛在環(huán)境承載潛力方面相對具有一定優(yōu)勢，榆林在4個準則層方面發(fā)展相對更均衡。結合這3市的三級指標表現及指標權重，今后漢中和商洛在減少單位GDP能耗及產生的污染物、提升城市環(huán)境健康與基礎設施水平和提高污染物處理方面都需要努力。同時，漢中和商洛的經濟水平很落后，今后需要加快經濟發(fā)展。榆林面積在全省排第1，比別的城市大得多，但工業(yè)規(guī)模也很大，產值已接近西安，遠高于其他各市，是典型的依托能源開發(fā)發(fā)展起來的資源型城市，污染物排放量大，在環(huán)境承載潛力方面并無優(yōu)勢，在其他3個準則層方面也處于中等偏下水平，尤其是自然環(huán)境多風沙和水土流失較為嚴重。今后榆林應該利用經濟和資本方面的優(yōu)勢，優(yōu)化產業(yè)結構，加大生產技術設備的改造，提高對污染物的處理率以及加強對生態(tài)環(huán)境建設方面的投入。

3.2.3 中等水平非均衡發(fā)展區(qū) 中等水平非均衡發(fā)展區(qū)只有西安，綜合水平得分在全省排名第6，處于中等水平。西安在4個準則層方面發(fā)展很不均衡，其經濟增長綠色水平和環(huán)境治理綠色水平很高，分別排名全省第1和第2，環(huán)境健康與基礎設施綠色水平排名第6，而權重大的環(huán)境承載潛力綠色水平卻排名全省第10。顯然，西安作為省會城市，第二、三產業(yè)規(guī)模很大，城鎮(zhèn)人口最多，土地面積與其他市相比又小的多，所以環(huán)境承載能力在全省最差，這也是大城市經濟與環(huán)境之間最常見的矛盾。但另一方面，西安能依靠生產技術的進步，單位產值對資源的消耗和排放污染物以及對污染物處理方面走在全省最前列，也體現了西安在環(huán)境保護方面的嚴格監(jiān)管。西安的環(huán)境健康與基礎設施綠色水平排名第6，主要是城市空氣質量和人均水資源方面落后于其他城市，在城市自來水、燃氣、公交車、綠地面積等方面，西安還表現最好。

3.2.4 低水平均衡發(fā)展區(qū) 低水平均衡發(fā)展區(qū)包括銅川和咸陽，這2市綜合水平得分在全省分別排名第8和第9，得分值為0.583 3～0.568 8，比10市平均值0.660 9還低約15%。這2市在4個準則層方面水平也都低，較為均衡，只有銅川的環(huán)境健康與基礎設施水平排名顯著高于其綜合排名，咸陽的經濟增長綠色水平排名顯著高于其綜合排名。銅川由于土地面積遠比其他市小的多，使其環(huán)境承載潛力在全省居后，同時由于其重工業(yè)規(guī)模大，經濟增長綠色水平和環(huán)境治理綠色水平都很低，所以未來重點要減少工業(yè)排污及提高污染物處理率。咸陽由于工業(yè)規(guī)模大，產值在全省排第3，而土地面積在全省排第8，環(huán)境承載潛力水平低，同時，在環(huán)境健康與基礎設施水平和污染物處理率方面水平也低，今后重點要在減少污染物排放量和改善城市生態(tài)環(huán)境方面提高綠色發(fā)展水平。

3.2.5 超低水平均衡發(fā)展區(qū) 超低水平均衡發(fā)展區(qū)只有渭南，其綜合水平得分在全省排名最后，比低水平的銅川與咸陽還低30%，綜合水平顯著超低。準則層有3個水平都很低，只有環(huán)境治理綠色水平排名第6，明顯高于其綜合水平排名。渭南工業(yè)產值在全省居第5，而土地面積相對較小(在全省居第7)，在環(huán)境承載潛力、單位GDP能耗及產生的污染物和環(huán)境健康與基礎設施方面水平都很低。今后在產業(yè)結構升級改造、提高生產技術水平、轉變粗放的經濟增長方式、提高城市人居生態(tài)環(huán)境質量和基礎設施水平等方面，政府與企業(yè)都應在提高城市綠色發(fā)展水平方面采取有效措施。

4 結論及討論

(1) 評價城市綠色發(fā)展水平涉及許多方面及其眾多指標，因此，應該采用多指標綜合評價方法。對各指標權重運用層次分析法確定較為科學實用，該方法既能體現不同專家的知識和經驗，又可防止專家判斷的隨意性。

(2) 陜西各市綠色發(fā)展綜合水平差異較大，可分為5種不同的類型區(qū)，針對不同類型區(qū)今后應采取不同的綠色發(fā)展政策和促進策略。陜西各市綠色發(fā)展綜合水平高低受環(huán)境承載潛力和經濟增長綠色水平這兩個方面影響最大，這兩個方面指標不僅權重很大，而且各市在這兩個方面上的水平差距較大。而土地面積、工業(yè)規(guī)模與技術水平以及經濟增長方式又是影響這兩方面的主要因素。面積大對提高城市綠色水平貢獻大，相反，工業(yè)規(guī)模大，尤其是能源工業(yè)比重高的城市，其綠色水平一般明顯受到影響，只有西安受此影響小，雖然西安工業(yè)規(guī)模很大，面積中等，但在節(jié)能減排和污染物處理方面做得好，所以綠色發(fā)展水平表現為較低而不是很低。環(huán)境健康與基礎設施綠色水平、環(huán)境治理綠色水平這兩個指標權重小，各市得分差距也小，所以對綜合水平影響小。

(3) 陜西省各市綠色發(fā)展綜合水平與經濟社會發(fā)展水平之間存在一定的背離現象。整體上看，陜南地區(qū)城市綠色發(fā)展綜合水平高，而陜南地區(qū)的經濟社會水平在陜西省卻最落后；陜北地區(qū)南部的延安綠色發(fā)展綜合水平高，北部的榆林綠色發(fā)展綜合水平低，但這兩市的經濟社會水平卻正好與此相反；關中地區(qū)綠色發(fā)展綜合水平表現為從西向東，水平由高到中等再到低逐漸降低的特點，但從整體上看，關中地區(qū)城市綠色發(fā)展綜合水平低，而關中地區(qū)經濟社會水平卻在全省最高。這種綠色水平與經濟社會水平的背離，說明陜西省各市在追求經濟增長速度時對環(huán)境保護重視不夠，揭示出陜西省經濟增長模式依然存在著一定的落后性。

(4) 根據陜西省各市綠色發(fā)展綜合水平差異特點，今后要從空間上合理規(guī)劃和調整陜西的工業(yè)分布格局，要加大對落后地區(qū)的經濟投入，在自然環(huán)境條件較差的地區(qū)要重點發(fā)展綠色產業(yè)，要從優(yōu)化產業(yè)結構、提高企業(yè)技術水平、提高資源和能源的利用效率、減少污染物排放量、加強環(huán)境治理和環(huán)境執(zhí)法等方面促進陜西省綠色發(fā)展水平的提升。

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Measure and Analysis on the Regional Differences of Urban Green Development in Shaanxi Province Based on Analytic Hierarchy Process

LI Wenzheng

(CollegeofTourismandResources&Environment,XianyangNormalUniversity,Xianyang,Shaanxi712000,China)

We constructed a comprehensive evaluation system for urban green development level from the four aspects: the green level of environmental health and infrastructure, green level of environment carrying potential, green level of economic growth, and green level of environmental treatment. With the methods of analytic hierarchy process and cluster analysis, the synthesized measure and analysis on the urban green development level of 10 prefecture level cities of Shaanxi Province in 2013 were carried out. The results are as follows. (1) There are great differences among cities in terms of the green development level, and the 10 cities can be classified into five types: high level balanced development regions(Ankang, Yan′an and Baoji); medium level balanced development regions(Hanzhong, Shangluo and Yulin); medium level non-balanced development region(Xi′an); low level balanced development regions(Tongchuan and Xianyang); ultra-low level balanced development region(Weinan). (2) In view of the spatial differences, the comprehensive level of southern Shaanxi is generally high; the northern part of northern Shaanxi is medium, and its southern part is high; from the western part of Guanzhong to central and eastern parts, the comprehensive level is decreasing from high to medium and low status. There are deviations of the urban green development level from its economic-society development level in Shaanxi Province. (3) The green level of environment carrying potential and the green level of economic growth are the most important factors affecting the gap of comprehensive level among different cities. The two aspects have great weight, and the score gap among cities is big in the two aspects. The land area, industrial scale and technology level, and economic growth mode are the main factors affecting these two aspects. The results of this research can offer reference for the urban green development plan and decision in Shaanxi Province.

Shaanxi Province; urban green development; regional difference; analytic hierarchy process; cluster analysis

2015-07-11

2015-08-24

陜西省普通高等學校優(yōu)勢學科建設項目(0602);咸陽師范學院教學改革研究項目(200802024);陜西省社會科學基金資助項目(2014D20);咸陽師范學院專項科研資助項目(07XSYK287);陜西省社科界重大理論與現實問題研究項目(2015Z066)

李文正(1963—),男,陜西咸陽市人,副教授,主要從事資源環(huán)境與經濟地理研究。E-mail:lwzh6302@163.com

X822

1005-3409(2015)05-0152-06