張文龍
摘要:城市化與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化的耦合是城市化子系統(tǒng)的四要素與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化子系統(tǒng)的五要素間各種關(guān)聯(lián)關(guān)系的總和。文章構(gòu)建出城市化子系統(tǒng)與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化子系統(tǒng)的測度指標(biāo)體系,基于熵值法和變異系數(shù)而選定城市化與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化耦合發(fā)展的協(xié)調(diào)度,并依據(jù)協(xié)調(diào)度數(shù)值的大小構(gòu)建起相應(yīng)的分類體系以及其判別標(biāo)準(zhǔn),并將理論成果應(yīng)用于廣東省佛山市的實(shí)踐。
關(guān)鍵詞:城市化;產(chǎn)業(yè)生態(tài)化;協(xié)調(diào)度;變異系數(shù);佛山市
中圖分類號:F26 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
文章編號:1005-913X(2016)09-0039-04
一、城市化與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化及其相互聞的耦合發(fā)展
城市化(Urbanization),亦被稱為城鎮(zhèn)化,是傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)社會向現(xiàn)代的工業(yè)社會逐步變遷過度和轉(zhuǎn)型過程中的一個復(fù)雜的過程,城市化的維度,至少包含著人口城市化(亦即人口的增長)和空間城市化(亦即空間的擴(kuò)張)以及經(jīng)濟(jì)城市化(亦即經(jīng)濟(jì)的發(fā)展)和社會城市化(亦即社會生活水平的提高)等四個維度。
產(chǎn)業(yè)生態(tài)化(Industrial Ecologization)是產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中的一種高級的形態(tài),在這種形態(tài)下,仿照自然生態(tài)系統(tǒng)而構(gòu)建產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng),從而應(yīng)用類似于自然生態(tài)系統(tǒng)中所存在的物質(zhì)和能量“閉路循環(huán)”的思路和模式,在對產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)活動進(jìn)行安排時,既要考慮到遵從產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)的本有規(guī)律,另外又要考慮到充分利用自然生態(tài)的運(yùn)行規(guī)律,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)的生態(tài)化,從而最大限度地實(shí)現(xiàn)資源物質(zhì)利用的循環(huán)化以及廢棄物排放的減少化,從而逐漸消弭生態(tài)環(huán)境的破壞,因而產(chǎn)業(yè)生態(tài)化的評價維度,主要從產(chǎn)業(yè)化水平和生態(tài)環(huán)境水平以及生態(tài)環(huán)境壓力和生態(tài)抗逆能力并考慮到生態(tài)效率等共五個維度進(jìn)行分析。
耦合(Coupling)是指兩個或以上的系統(tǒng)通過相互之間的作用而互相影響以至于最終它們會聯(lián)合起來而成為一個整體大系統(tǒng)的現(xiàn)象。而城市化與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化可以分別被視為一個地區(qū)的經(jīng)濟(jì)社會大系統(tǒng)發(fā)展的過程中存在的兩個子系統(tǒng),它們相互之間通過各自內(nèi)部的各種因素和耦合元素而相互作用和相互促進(jìn)以致相互妥協(xié)與協(xié)調(diào),這其實(shí)就是城市化與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化之間的耦合聯(lián)動關(guān)系。具體地說,城市化與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化之間的耦合發(fā)展就是城市化的四個維度與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化的五個維度之間的各種關(guān)聯(lián)關(guān)系的總和。
二、基于變異系數(shù)的城市化與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化耦合發(fā)展協(xié)調(diào)度測度模型
協(xié)調(diào)度是測度一個系統(tǒng)由無序狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橛行驙顟B(tài)的一種趨勢,是對系統(tǒng)在其發(fā)展變化過程中所屬內(nèi)部的多個子系統(tǒng)或者多個要素之間和諧程度的定量的度量。協(xié)調(diào)度測度模型的核心內(nèi)容包括測度指標(biāo)體系、功效函數(shù)和協(xié)調(diào)度測度函數(shù)三大部分。
(一)城市化與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化耦合發(fā)展測度指標(biāo)體系
城市化與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化耦合發(fā)展測度的指標(biāo)體系的篩選,應(yīng)該符合科學(xué)性的原則、完備性的原則和獨(dú)立性的原則以及動態(tài)性的原則和可操作性的原則。據(jù)此分別考慮人口城市化和經(jīng)濟(jì)城市化以及社會城市化和空間城市化四個維度而共選用24個指標(biāo)來建立起城市化的測度指標(biāo)體系,通過借鑒吸收中國科學(xué)院可持續(xù)發(fā)展研究組的有關(guān)科學(xué)研究成果,并結(jié)合考慮到生態(tài)效率的內(nèi)涵和測度需要,分別考慮產(chǎn)業(yè)化水平和生態(tài)環(huán)境水平、生態(tài)環(huán)境壓力以及生態(tài)抗逆能力和生態(tài)效率五個維度共選用27個指標(biāo)來建立起產(chǎn)業(yè)生態(tài)化的測度指標(biāo)體系。具體如表1和表2所示。
(二)功效函數(shù)
以決策論的視角來看,因?yàn)槌鞘谢酉到y(tǒng)和產(chǎn)業(yè)生態(tài)化子系統(tǒng)都由多個要素構(gòu)成,若將系統(tǒng)中的每一個要素的發(fā)展變化對整個系統(tǒng)的發(fā)展變化的貢獻(xiàn)看成為整個系統(tǒng)發(fā)展變化的一個具體的子目標(biāo),則城市化與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化的耦合發(fā)展其實(shí)可以被當(dāng)作為一個多目標(biāo)系統(tǒng)決策的問題。
而功效函數(shù)即為描述功效系數(shù)Ui與其具體的子目標(biāo)gi(x)(i=1,2,…,M)之間的關(guān)系的函數(shù),亦即Ut=Gi[gi(x)](i=1,2,…,M)。若設(shè)定總功效函數(shù)為K=K(U1,U2,…,UM)(其中0≤K≤1),則可將之用以呈現(xiàn)出該系統(tǒng)的總體功能,其中的K值愈是大,則說明這個系統(tǒng)的協(xié)調(diào)度愈發(fā)高,協(xié)調(diào)性愈發(fā)好。
若將城市化與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化耦合大系統(tǒng)中的第i個子系統(tǒng)的第f個測度指標(biāo)用記號表示為uij(i=1,2;j=1,2,…,n),而其具體數(shù)值則為xij(i=1,2;j=1,2,…,n),又假設(shè)將該系統(tǒng)的穩(wěn)定的臨界點(diǎn)上的測度指標(biāo)的上限值表記為αij,下限值表記為βij,則城市化與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化耦合大系統(tǒng)的測度指標(biāo)對該系統(tǒng)的有序性的功效函數(shù)可用如下的方式來表示:
對于正的功效指標(biāo)來說,其指標(biāo)數(shù)值愈大,則對該系統(tǒng)的正貢獻(xiàn)將愈大,有: 對于負(fù)的功效指標(biāo)來說,其指標(biāo)數(shù)值愈大,則對該系統(tǒng)的負(fù)貢獻(xiàn)將愈大,有:
在上面的式子中,U(uij)表示該系統(tǒng)的測度指標(biāo)uij對整個系統(tǒng)的有序性的功效函數(shù),并用U(uij)的值的大小來反映和表征該系統(tǒng)的測度指標(biāo)數(shù)值相對于目標(biāo)數(shù)值的滿意程度,若取值為U(uij)=0,則表示為最不滿意,而若取值為U(uij)=1,則表示為最滿意,因此,總有0≤U(uij)≤1。
基于上述的城市化與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化耦合大系統(tǒng)的測度指標(biāo)對該系統(tǒng)的有序性的功效函數(shù)的計(jì)算公式,我們可以更進(jìn)一步地通過采用數(shù)學(xué)集成的方法(比如加權(quán)算術(shù)平均的方法)來分別計(jì)算而獲得城市化子系統(tǒng)、產(chǎn)業(yè)生態(tài)化子系統(tǒng)以及整個城市化與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化耦合大系統(tǒng)內(nèi)部的各個測度指標(biāo)對該系統(tǒng)的有序性的總功效函數(shù),假若分別用X和Y以及K來表示,我們可以有:
在上式中,用來ω1j表示城市化子系統(tǒng)中各個測度指標(biāo)u1j的權(quán)重,用ω2j來表示產(chǎn)業(yè)生態(tài)化子系統(tǒng)中各個測度指標(biāo)u2j的權(quán)重;而用α和β來分別表示城市化子系統(tǒng)和產(chǎn)業(yè)生態(tài)化子系統(tǒng)的發(fā)展變化對整個城市化與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化耦合大系統(tǒng)發(fā)展變化的影響程度的權(quán)重。
(三)基于改進(jìn)的熵值法的測度指標(biāo)權(quán)重決策
測度指標(biāo)體系中所采用的指標(biāo)的權(quán)重一般意即該指標(biāo)在整個測度指標(biāo)體系中所占有的比重。本文采用改進(jìn)的熵值法來進(jìn)行權(quán)重決策。
1.熵值法(Entropy Method)賦權(quán)的基本原理
信息論的創(chuàng)始人、美國數(shù)學(xué)家克勞德·香農(nóng)(Claude Elwood Shannon,1916-2001)提出信息熵(Information Entropy)的概念:H(X)=-∑[p(xi)lnp(xi)],其中的H(X)亦被命名為“平均信息量”,p(xi)為xi出現(xiàn)的概率,0≤p(xi)≤1,且有∑p(xi)=1。因此,我們有:H(X)≥0,其表征的是該系統(tǒng)中的隨機(jī)變量xi的無約束的程度。信息熵H(X)愈大,說明該系統(tǒng)的無序程度愈高,亦即愈混亂,故而該信息的效用值會愈??;反過來,若信息熵H(X)愈小,則說明該系統(tǒng)的無序程度愈低,亦即愈有序,故而該信息的效用值會愈大。
由此,借用信息熵這個理論工具,我們可以依據(jù)各個測度指標(biāo)各個年度的指標(biāo)值的變異程度來對該測度指標(biāo)進(jìn)行賦權(quán),從而為多指標(biāo)的綜合評價提供科學(xué)的依據(jù)。
2.原始數(shù)據(jù)指標(biāo)值的標(biāo)準(zhǔn)化
對于不同的測度指標(biāo)xj(j=1,2,…,n),其原始數(shù)據(jù)值的量綱不完全相同,難以統(tǒng)一處理,由此,需要對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行量綱的統(tǒng)一化處理,亦即對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。
式中的n表示協(xié)調(diào)度的層次系數(shù),一般取值為n=2;而對于K=αX+βY式中的α和β,我們認(rèn)為在整個城市化與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化耦合大系統(tǒng)中,城市化子系統(tǒng)X和產(chǎn)業(yè)生態(tài)化子系統(tǒng)Y擁有同樣的重要性,因而取值α=β=0.5。根據(jù)上述公式,我們可以知道:協(xié)調(diào)度0≤Ct≤1,其值愈大,表示城市化與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化耦合發(fā)展的協(xié)調(diào)性愈好,反之,則表示其協(xié)調(diào)性愈差。
三、城市化與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化耦合發(fā)展分類體系及其判別標(biāo)準(zhǔn)
因?yàn)镃t協(xié)調(diào)度的值愈大,表示城市化與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化耦合發(fā)展的協(xié)調(diào)性愈好,其值愈小,就表示其發(fā)展的協(xié)調(diào)性愈差。因此,依據(jù)協(xié)調(diào)度Ct值的大小,我們應(yīng)用均勻分布函數(shù)的方法,可對城市化與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化耦合發(fā)展的協(xié)調(diào)性劃分為7個不同的等級,如下表3所示:
依據(jù)協(xié)調(diào)度Ct值的大小,我們將城市化與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化耦合發(fā)展協(xié)調(diào)性7個不同的等級歸集為3個大類。又因?yàn)槌鞘谢c產(chǎn)業(yè)生態(tài)化的協(xié)調(diào)發(fā)展不僅意味著整個城市化與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化耦合大系統(tǒng)的K值和協(xié)調(diào)度Ct值要比較大,而且要求城市化子系統(tǒng)的X與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化子系統(tǒng)的Y之間的差異程度比較小,因此,若X和Y之間的差異不大于0.1,則將二者視為同步的發(fā)展,而若X和Y之間的差異大于0.1,則將二者視為不同步的發(fā)展,由此城市化子系統(tǒng)的X與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化子系統(tǒng)的Y之間的對比關(guān)系可以分為3個基本類型,因此,綜合起來,可以將城市化與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化耦合發(fā)展細(xì)化地分為21個基本類型。如表4所示。
四、廣東省佛山市城市化與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化耦合發(fā)展的協(xié)調(diào)度研究
按照前文建立起來的城市化測度指標(biāo)體系和產(chǎn)業(yè)生態(tài)化測度指標(biāo)體系,收集廣東省佛山市的相關(guān)數(shù)據(jù)。借助SPSS 13.0 for Windows和Microsoft Office Excel 2003軟件,依照改進(jìn)的熵值法的操作流程,計(jì)算各個測度指標(biāo)的權(quán)重,按照協(xié)調(diào)度測度模型,分別統(tǒng)計(jì)出廣東省佛山市2002-2007年的城市化綜合指標(biāo)值及其產(chǎn)業(yè)生態(tài)化綜合指標(biāo)值以及城市化與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化耦合發(fā)展的協(xié)調(diào)度,并據(jù)此判斷廣東省佛山市城市化與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化耦合發(fā)展的類型,結(jié)果如表5所示。
我們可以發(fā)現(xiàn):
1.基于協(xié)調(diào)度發(fā)展變化的角度??傮w上來說,廣東省佛山市城市化與產(chǎn)業(yè)化耦合發(fā)展的協(xié)調(diào)度愈來愈高。若分階段來研究,我們發(fā)現(xiàn),佛山市城市化與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化的發(fā)展大致可以劃分為3個小的階段:在2002-2003年的階段處于失調(diào)衰退類型狀態(tài),在2004-2005年的階段則過渡到勉強(qiáng)協(xié)調(diào)發(fā)展類型的狀態(tài),而到2006-2007年的階段則開始進(jìn)入到協(xié)調(diào)發(fā)展類型的狀態(tài)。
2.基于城市化與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化發(fā)展變化的角度??傮w上來說,廣東省佛山市城市化與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化的發(fā)展亦都呈現(xiàn)出上升的勢頭。尤其是其城市化的進(jìn)程,更呈現(xiàn)出強(qiáng)勁的發(fā)展勢頭,每年都有大的推進(jìn)。但在產(chǎn)業(yè)生態(tài)化的進(jìn)程方面,則出現(xiàn)了一些周折。在2002-2007的6年時間里,佛山市的產(chǎn)業(yè)生態(tài)化程度提高0.39,而同期的城市化程度提高0.44,高于產(chǎn)業(yè)生態(tài)化程度13%,據(jù)此可見,在這期間,佛山市的城市化進(jìn)程快于其產(chǎn)業(yè)生態(tài)化進(jìn)程,但總體上來看,其城市化進(jìn)程與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化進(jìn)程基本上還是同步發(fā)展的。
研究廣東省佛山市經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的歷史,我們可以發(fā)現(xiàn),上述的分析結(jié)果基本符合客觀現(xiàn)實(shí)。
2002年12月,廣東省佛山市的行政區(qū)劃調(diào)整申請獲得國務(wù)院的批準(zhǔn)。撤銷原來的佛山轄區(qū)的城區(qū)、石灣區(qū)以及縣級的南海市、順德市和三水市以及高明市,新設(shè)立佛山市的禪城區(qū)、南海區(qū)、順德區(qū)和三水區(qū)以及高明區(qū)五個區(qū)。這符合佛山市的經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的客觀需求,也有利于科學(xué)地制定佛山市的城市發(fā)展規(guī)劃,加快佛山市的城市化進(jìn)程。同時,廣東省委、省政府也根據(jù)全省的形勢和佛山的狀態(tài),規(guī)劃將佛山市建設(shè)成為廣東省除廣州市和深圳市之外的第三大城市,并且要率先基本地實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化?;诖耍鹕绞械某鞘谢M(jìn)程和發(fā)展走上了新的快車道。與此同時,佛山市也特別注意加強(qiáng)城市環(huán)境保護(hù)和改善城市生態(tài)環(huán)境。佛山市嚴(yán)格限制傳統(tǒng)的陶瓷、印染、電鍍等高污染產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,要求逐步地撤離佛山市中心城區(qū)以及人口密集區(qū)。同時,將園林綠化當(dāng)作城市化建設(shè)當(dāng)中重要的組成部分。佛山市在2001-2002年期間基本控制住工業(yè)污染,在2003-2006年期間有更進(jìn)一步的改善,空氣環(huán)境質(zhì)量功能區(qū)方面全部達(dá)標(biāo),并進(jìn)而在2007年成功地通過當(dāng)時的國家環(huán)??偩值摹皠?chuàng)建國家環(huán)境保護(hù)模范城市”的考核和驗(yàn)收。由此我們可知,佛山市城市化與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化的確是一直在不斷地進(jìn)步和發(fā)展的,與我們進(jìn)行的數(shù)據(jù)測度基本相符。
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