湯昪，于婧，唐業(yè)喜，鄧明蓉，廖國志

(1.湖北大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，湖北 武漢 430062；2.吉首大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院，湖南 張家界 427000)

0 引言

隨著城市化的進一步發(fā)展，城市人口、資源和環(huán)境之間矛盾也日益凸顯，黨的十八大提出建設(shè)“五位一體”戰(zhàn)略布局，將生態(tài)文明建設(shè)提到更高位置,黨的十九大提出“加快生態(tài)文明體制改革，建設(shè)美麗中國”，要求堅持人與自然和諧共生，構(gòu)筑尊崇自然、綠色發(fā)展的生態(tài)體系，我國越來越多的城市把建設(shè)“生態(tài)宜居城市”寫入其發(fā)展綱要，因此探索如何建設(shè)人居環(huán)境優(yōu)良的城市是目前城市發(fā)展的研究熱點之一.

國外對于宜居城市的研究相對較早，19世紀末英國學(xué)者Ebenezer Howard首次提出了“田園城市”的概念，認為田園城市實質(zhì)上是城與鄉(xiāng)的結(jié)合體，其主要思想代表了早期西方國家追求城鄉(xiāng)發(fā)展平衡的理想.美國學(xué)者Peter B Evans[1]認為判斷一個城市是否為“宜居”城市，需要在保證生態(tài)安全的基礎(chǔ)上還能提供給居民日常所需要的物質(zhì)，同年P(guān)eter B Evans將宜居城市的理論框架完整地建立起來.20世紀80年代初，英國學(xué)者Bonaiuto和Harvey[2]探討了城市街區(qū)生活質(zhì)量和居民居住滿意度之間的聯(lián)系，并闡述了宜居城市的發(fā)展體系.我國對宜居城市的研究較慢，20世紀90年代，我國學(xué)者吳良鏞[3]院士開創(chuàng)了人居環(huán)境科學(xué)，隨后國內(nèi)區(qū)域化的生態(tài)宜居研究也逐漸增多.如王如松等[4]采用專家咨詢、定性與定量相結(jié)合的方法，從社會、經(jīng)濟和自然3個方面對揚州生態(tài)城市評價指標體系進行構(gòu)建；王毅等[5]運用地理學(xué)分析方法對浙江省生態(tài)環(huán)境宜居性空間格局等進行定量研究；賈占華[6]等運用熵值法、空間分析法對東北城市宜居性及影響因素進行研究.

目前國內(nèi)對宜居城市的研究相對較少，且部分模型與指標權(quán)重的科學(xué)性較欠缺[7-11]，本文中根據(jù)生態(tài)宜居城市內(nèi)涵，運用熵值法及層次分析法構(gòu)建組合權(quán)重模型，從經(jīng)濟支撐、環(huán)境建設(shè)、社會發(fā)展和生活便利水平等4方面選取24個評價指標，對湖南省14個地級市(州)2008—2018年的生態(tài)宜居度和影響因素進行研究，以期為生態(tài)宜居城市的建設(shè)和發(fā)展提供相關(guān)借鑒.

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

湖南省位于長江中游以南，介于北緯20°～ 30°與東經(jīng)109°～ 114°之間，土地總面積為211 800 km2，共計14個地級市(州).全省大部分面積處于湘江、洞庭湖流域.湖南省以低山丘陵為主，全省森林覆蓋率達59.8%以上，位于亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū).2020年6月《湖南省生態(tài)環(huán)境狀況公報》顯示，2019年是防治污染攻堅戰(zhàn)“三年行動計劃”的關(guān)鍵之年，2019年湖南省環(huán)境質(zhì)量不斷好轉(zhuǎn)，空氣環(huán)境質(zhì)量總體穩(wěn)定，自然生態(tài)得到有效保護，但不少城市的環(huán)境問題仍較突出，城市環(huán)境治理形勢依舊嚴峻.所需面板數(shù)據(jù)來源于2009—2019年《湖南省統(tǒng)計年鑒》和2019年各地級市《國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》，湖南省地圖矢量數(shù)據(jù)來源于1∶1 000 000全國地理信息資源目錄服務(wù)系統(tǒng)(http://www.webmap.cn/).

2 研究方法與評價指標體系構(gòu)建

2.1 構(gòu)建評價指標體系根據(jù)湖南省實際情況，借鑒前期學(xué)者對于生態(tài)宜居性評價指標體系的研究情況[12-13]，依據(jù)針對性、層次性、可操作性和變動性的基本原則，構(gòu)建經(jīng)濟支撐、環(huán)境建設(shè)、社會發(fā)展和生活舒適水平4個一級指標和24個二級評價指標(表1).

表1 湖南省14個市(州)生態(tài)宜居度評價指標體系

2.2 研究方法

2.2.1 熵值-AHP組合模型 熵值法是經(jīng)常用于判斷所選指標離散程度大小的數(shù)學(xué)方法，指標值離散程度越大，則該指標對綜合評價值的貢獻越大[14-15].具體流程如下：

1)數(shù)據(jù)的標準化處理：

正向指標：

(1)

負向指標：

(2)

2)計算第i個年份的第j項指標值的比重：

(3)

3)計算指標信息熵：

(4)

4)求指標權(quán)重：

(5)

層次分析法(AHP)可以把復(fù)雜的問題處理成為有序的遞階層次結(jié)構(gòu)，通過判斷和數(shù)據(jù)計算得出所需數(shù)據(jù)的權(quán)重[16].通過咨詢專家意見，對所選指標的重要程度進行相互比較，最后利用Yaahp軟件得到各個指標數(shù)據(jù)的相對權(quán)重為Uj.

利用熵值法和AHP得到的權(quán)重分別為Vj和Uj，根據(jù)國內(nèi)外研究及相關(guān)學(xué)者的成果[17-18]，確定組合權(quán)重模型為：

Wj=εVj+(1-ε)Uj

(6)

式中:0<ε<1,ε 為層次分析法的權(quán)重系數(shù)，1-ε為熵值法的權(quán)重系數(shù).

最終得到生態(tài)宜居度的綜合得分：

(7)

2.2.2 空間自相關(guān)分析 空間自相關(guān)[12]是測試空間某點的觀測值是否與其相鄰點的值存在相關(guān)性的一種分析方法.全局莫蘭指數(shù)可以指出區(qū)域?qū)傩灾档姆植际欠袷蔷奂?、離散或者隨機分布模式.莫蘭指數(shù)的值域為[-1，1]，取值為 -1表示完全負相關(guān)，取值為1表明完全正相關(guān)，而取值為0表示不相關(guān).

(8)

3 湖南省生態(tài)宜居度時空演變特征

3.1 生態(tài)宜居度時間演變特征將數(shù)據(jù)輸入Excel進行指標計算后，得到2008—2018年湖南省生態(tài)宜居度變化曲線(圖1).從時間演變趨勢來看，十年來，湖南省各市(州)的生態(tài)宜居度均穩(wěn)步提升，2008年與2013年各市(州)生態(tài)宜居度排名差異較小，2018年各市(州)生態(tài)宜居度差異拉大，長沙市生態(tài)宜居度的時間演變特征較明顯，2008—2018年間長沙市的生態(tài)宜居度排名及綜合評價值始終位列第一名，并且與其他市州的差異有進一步擴大的趨勢.相比長沙市，部分市(州)的生態(tài)宜居度提升速度較慢，如張家界市、湘西州、懷化市等，以2018年為例，這3市與長沙市的生態(tài)宜居度綜合評價值差距較明顯.

圖1 湖南省生態(tài)宜居度變化曲線

3.2 生態(tài)宜居度空間演變特征

3.2.1 空間分布格局 利用ArcGIS10.2軟件將湖南省14個市(州)生態(tài)宜居度綜合評價值進行數(shù)據(jù)處理，根據(jù)前期學(xué)者的研究結(jié)果[15-16]及湖南省的實際情況，將其分為低生態(tài)宜居度(評價值為1 ～ 3)、中生態(tài)宜居度(評價值為3 ～ 6)、較高生態(tài)宜居度(評價值為6～9)和高生態(tài)宜居度(評價值為9～14) 等4個不同等級.從圖2分析可知，湖南省各市州的生態(tài)宜居度水平的地區(qū)差異明顯，空間異質(zhì)性較大.但低生態(tài)宜居度城市數(shù)量明顯下降，從2008年7個低生態(tài)宜居度城市下降到2018年為0個，較高及高生態(tài)宜居度城市數(shù)量增多，且增長速度較快.

圖2 2008年、2013年和2018年湖南省生態(tài)宜居度空間格局演變

從所選取的3個時間節(jié)點來看，不同年份的生態(tài)宜居度空間差異明顯.2008年，各個市(州)生態(tài)宜居度普遍偏低，東部城市中只有長沙市生態(tài)宜居度較高，中生態(tài)宜居度城市空間分布位置基本也緊鄰長沙市，多數(shù)低生態(tài)宜居度城市位于中西部地區(qū).其原因在于2008年中西部地區(qū)交通條件較差，政策投資傾斜度不高，導(dǎo)致經(jīng)濟發(fā)展相對緩慢，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)也隨之滯緩；2013年，各個市(州)生態(tài)宜居度提升明顯，除張家界市、湘西州外，其他城市的生態(tài)宜居度均達到中生態(tài)宜居度和較高生態(tài)宜居度.其原因在于長株潭城市群建設(shè)以來，很好地發(fā)揮了區(qū)域輻射效應(yīng)，另外交通通達度提高，基礎(chǔ)設(shè)施進一步完善，整體提高了生態(tài)宜居度，但是張家界市、湘西州兩地還處于低生態(tài)宜居度，由于其處在武陵山片區(qū)內(nèi)部，交通條件較差，投資環(huán)境較差，受到發(fā)達城市的輻射效應(yīng)較小，盡管其生態(tài)宜居度評價值有所提升，但從全省范圍來看，兩地的生態(tài)宜居度仍然較低.2018年，全省的生態(tài)宜居度綜合評價值達到8.06，且省域范圍內(nèi)的生態(tài)宜居度均在中生態(tài)宜居度以上，中部地區(qū)城市生態(tài)宜居度上升明顯，如常德市、益陽市、湘潭市、邵陽市、永州市均達到較高生態(tài)宜居度，此外東部地區(qū)出現(xiàn)高生態(tài)宜居度城市，如長沙市、株洲市、衡陽市、岳陽市、郴州市等5個城市，在空間上總體形成“東部高，中西部低”的分布格局.

3.2.2 空間自相關(guān)分析 利用Geoda軟件對2008年、2013年和2018年湖南省14個市(州)生態(tài)宜居度綜合評價值進行空間自相關(guān)分析(表2)，所選3個年份的14個市(州)生態(tài)宜居度全局Moran’sI均大于0，且通過5%的顯著性檢驗，顯示出14個市(州)生態(tài)宜居度存在正空間相關(guān)性，2008年、2013年和2018年的值分別為0.350、0.375、0.397，這種正的空間相關(guān)性有進一步的增強趨勢.

表2 湖南省2008—2018年生態(tài)宜居度Global Moran′s I變化值

雖然在空間上總體形成“東部高，中西部低”的分布格局，但其相關(guān)性不明顯，若要整體提升湖南省的生態(tài)宜居度水平，則應(yīng)該積極推動各個城市之間的聯(lián)系，如中西部地區(qū)，特別是以張家界市和湘西土家族苗族自治州為核心的西部城市群應(yīng)該積極提高交通通達度，發(fā)展特色旅游經(jīng)濟，與周邊城市加強經(jīng)濟聯(lián)系.此外，以長株潭為核心的東部城市群應(yīng)該進一步提高其輻射效應(yīng)，推動區(qū)域經(jīng)濟、生態(tài)和社會一體化發(fā)展，多管齊下，才能實現(xiàn)湖南省生態(tài)宜居度的整體提升.

4 生態(tài)宜居度影響因素診斷

根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)，利用式(9)的影響因素診斷模型計算各市(州)生態(tài)宜居度各指標的影響度(表3)，并依據(jù)影響度的排序，對主要影響因素進行分析.本文中依據(jù)各指標影響度大小的排序，對列出影響度前五的5大影響因素進行分析.

表3 湖南省生態(tài)宜居度影響因素與影響度

經(jīng)過統(tǒng)計后發(fā)現(xiàn)，在所選取的24項指標中，2008—2018年，14個市(州)城市生態(tài)宜居度影響度排序前五的影響因素基本相同，出現(xiàn)頻度最高的為固定資產(chǎn)投資總量(C3)、全社會產(chǎn)出(C5)、高新技術(shù)企業(yè)單位數(shù)(C14)、郵電業(yè)務(wù)總量(C24)和普通高等學(xué)校學(xué)生人數(shù)(C13)等5個主要影響因子.

從出現(xiàn)頻次來看，固定資產(chǎn)投資總量(C3)、全社會產(chǎn)出(C5)和高新技術(shù)企業(yè)單位數(shù)(C14)等3個主要指標在2008—2018年間一直穩(wěn)居影響度前五，普通高等學(xué)校學(xué)生人數(shù)(C13)和郵電業(yè)務(wù)總量(C24)等2個主要指標的影響度略有浮動，其中社會發(fā)展水平與經(jīng)濟支撐水平的二級指標中各有2個指標名列前五，可以得知，在一級指標中，影響湖南省城市生態(tài)宜居度的主要為經(jīng)濟支撐水平和社會發(fā)展水平.進一步分析可知，2008—2018年，穩(wěn)居影響度前五的3個影響因素中，高新技術(shù)企業(yè)單位數(shù)(C14)影響度最大，除2018年邵陽市、益陽市和常德市等3個城市外，其排序穩(wěn)居固定資產(chǎn)投資總量(C3)之上，而全社會產(chǎn)出(C5)影響度增速最大，表明高新技術(shù)開發(fā)區(qū)作為區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的重要引擎，有助于區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的推動，對城市社會發(fā)展具有一定反哺作用；2008—2018年，影響度略有浮動的2個主要影響因素中的普通高等學(xué)校學(xué)生人數(shù)(C13)在湖南省各市州(除長沙市外)影響度居五大主要影響因子第一位，郵電業(yè)務(wù)總量(C24)在湖南省各市州(除長沙市、邵陽市外)影響度居五大主要影響因子第五位.2008年、2013年，全社會產(chǎn)出(C5)影響度在湖南省各市州(除長沙市外)穩(wěn)居第四位，2018年在長沙市等9個城市中其影響度上升至第二位或第三位.

此外，14個地級城市中，長沙(2008—2018年)、常德(2008年)、衡陽(2008年)、邵陽(2008年、2018年)排序前五的影響因素除頻度最多的五大主要影響因素外，人均 GDP(C1)、公共財政支出(C2)、普通高等學(xué)校在校學(xué)生人數(shù)(C13)、高新技術(shù)企業(yè)單位數(shù)(C14)、固定資產(chǎn)投資總量(C3)、全社會產(chǎn)出(C5)、污水年排放量(C12)等7項二級指標躋身為排序前五的影響因素，2018年長沙市前五位的影響因素發(fā)生劇變，五大主要影響因子已不再是影響長沙市生態(tài)宜居度的主要影響因素，如污水排放量(C12)在研究中為負向指標，在2013年對長沙市的影響度超過50%，說明長沙市作為湖南省的省會，雖然經(jīng)濟發(fā)展迅速，但帶來的污水排放量也遠大于其它中西部城市，成為制約長沙市生態(tài)宜居度的重要障礙因素，并且在未來的幾年中有進一步擴大的趨勢.

5 結(jié)論與建議

5.1 結(jié)論基于湖南省2008年、2013年和2018年的面板數(shù)據(jù)，從經(jīng)濟支撐、環(huán)境建設(shè)、社會發(fā)展和生活便利水平等4個方面選取指標，運用熵權(quán)-AHP組合模型對數(shù)據(jù)進行量化處理，使用GIS空間分析，使用Geoda軟件進行時空演進、空間相關(guān)性研究，并引入影響因素診斷模型進行影響因素分析.結(jié)果表明，湖南省生態(tài)宜居度呈逐年上升趨勢.

從時間演變趨勢來看，近十年各市(州)的生態(tài)宜居度均穩(wěn)步提升，但不同時期各市(州)發(fā)展速度不一.從空間演進上來看，各市州的生態(tài)宜居度水平地區(qū)差異明顯，空間差異較大.

從空間自相關(guān)分析來看，2008年、2013年、2018年湖南省莫蘭指數(shù)值分別為0.350、0.375、0.397，生態(tài)宜居度存在正空間相關(guān)性，莫蘭指數(shù)值增加說明其正的空間相關(guān)性有進一步增強的趨勢.11年間湖南省各市州生態(tài)宜居度在空間上總體形成“東部高，中西部低”的分布格局，但是莫蘭指數(shù)值總體較小，表明其相關(guān)性并不顯著.

從影響因素來看，湖南省城市生態(tài)宜居度的影響因素主要為全社會產(chǎn)出(C5)、固定資產(chǎn)投資總量(C3)、郵電業(yè)務(wù)總量(C24)、高新技術(shù)企業(yè)單位數(shù)(C14)和普通高等學(xué)校學(xué)生人數(shù)(C13)等五大主要影響因子，通過二級指標影響度可以得知，一級指標中，影響湖南省城市生態(tài)宜居度的主要為經(jīng)濟支撐水平和社會發(fā)展水平.

5.2 建議

5.2.1 重視經(jīng)濟發(fā)展,提高經(jīng)濟支撐水平 經(jīng)濟支撐水平是影響湖南省城市環(huán)境建設(shè)水平的主要因素，同時湖南省14個城市之間經(jīng)濟發(fā)展水平差異較大，各城市的生態(tài)宜居度并未因經(jīng)濟發(fā)展水平的差異而出現(xiàn)分化現(xiàn)象，說明經(jīng)濟支撐水平是城市生態(tài)宜居度建設(shè)的重要基礎(chǔ)，但并非決定性因素.對于湘西自治州、懷化市、張家界市等經(jīng)濟發(fā)展水平和居民收入不高的地區(qū)，在城市的發(fā)展建設(shè)中重視經(jīng)濟發(fā)展的同時應(yīng)堅持提升生態(tài)環(huán)境承載力.在經(jīng)濟發(fā)展過程中，應(yīng)將提高人均可支配收入作為重點，保證社會財富分配的公平性，讓經(jīng)濟發(fā)展惠及更多人.根據(jù)湖南省經(jīng)濟結(jié)構(gòu)特點，提升經(jīng)濟支撐水平需加快第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展，使經(jīng)濟結(jié)構(gòu)更趨于合理，促進經(jīng)濟健康的可持續(xù)發(fā)展.

5.2.2 提高教育科研能力,提升社會發(fā)展水平 社會發(fā)展水平與教育科研能力息息相關(guān)，湖南省14個城市之間教育科研之間的差距較大，長沙市教育資源豐富，其居民文化生活也是較豐富的城市，但湘西自治州、懷化市、張家界市等西部地區(qū)城市無論科研教育能力還是居民文化生活的豐富度都與其他地市相差較大，排名靠后，需要加快教育科研事業(yè)和文化事業(yè)的發(fā)展.教育科研機構(gòu)在提高教育能力上發(fā)揮至關(guān)重要的作用，因此要重視教育發(fā)展，優(yōu)化教育結(jié)構(gòu)，完善基礎(chǔ)教育的同時，提高科研經(jīng)費投入的比重，促進生態(tài)宜居城市的發(fā)展.

5.2.3 加強生態(tài)環(huán)境建設(shè)，提升環(huán)境建設(shè)水平 環(huán)境建設(shè)水平是生態(tài)宜居城市的主體，是生態(tài)宜居城市建設(shè)的不可缺少的部分，只有生態(tài)環(huán)境建設(shè)好，才能使人健康地、身心愉悅地投入于工作與生活，是生態(tài)宜居城市建設(shè)的前提和基礎(chǔ).從數(shù)據(jù)結(jié)果來看，長沙市的年污水排放量成為其環(huán)境建設(shè)水平提高的阻礙因素，建成區(qū)的綠化覆蓋率也有待進一步提高，因此不僅要加強相關(guān)生態(tài)環(huán)境建設(shè)的宣傳教育，讓每個人意識到生態(tài)環(huán)境的重要性，自覺地在生活中形成環(huán)保意識，而且要減少對生態(tài)環(huán)境的污染，逐步改善城市的生態(tài)環(huán)境狀況，提升城市環(huán)境建設(shè)水平.