孫 斌，潘 杰

(內(nèi)蒙古科技大學(xué) 經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，內(nèi)蒙古 包頭 014010)

智慧城市的出現(xiàn)是需要一定的推動(dòng)力來實(shí)現(xiàn)的，在智慧城市理念逐漸形成的過程中，其中一個(gè)主要原因就是現(xiàn)代化進(jìn)程的加速使得技術(shù)創(chuàng)新帶來了技術(shù)的飛速發(fā)展，迎來了新的信息技術(shù)的飛躍式革命，而另一個(gè)原因則是在城市人口增加、城市承載力受到挑戰(zhàn)的背景下學(xué)術(shù)知識(shí)研究需要對(duì)新環(huán)境中城市的發(fā)展開展新的理論創(chuàng)新環(huán)境，這就體現(xiàn)出了社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中出現(xiàn)的社會(huì)創(chuàng)新層面的因素。然而在城市建設(shè)過程中，智慧城市并不是唯一的出路與解決辦法，生態(tài)城市同時(shí)也是一種可以高效利用能源，解決污染，提高人民幸福感的城市建設(shè)方向。生態(tài)城市建設(shè)的速度與質(zhì)量直接影響到居民的生活環(huán)境、幸福指數(shù)，對(duì)包頭市生態(tài)城市建設(shè)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行充分研究、梳理，才能從中找出關(guān)鍵線索，才能掌握包頭市生態(tài)城市的發(fā)展現(xiàn)狀，也能更好地對(duì)未來的發(fā)展趨勢(shì)做出預(yù)測(cè)。

1 緒論

IBM在其2009年發(fā)布的商業(yè)價(jià)值研究報(bào)告《智慧的城市在中國(guó)》中認(rèn)為，智慧城市體現(xiàn)在城市發(fā)展過程當(dāng)中的某些需求和相關(guān)活動(dòng)，例如城市充分利用信息通信技術(shù)，智慧感知、集成、分析和應(yīng)對(duì)城市事務(wù)，包括在其所管轄的公共事務(wù)、城市服務(wù)、城市環(huán)境、本地產(chǎn)業(yè)發(fā)展中行使市場(chǎng)監(jiān)管、經(jīng)濟(jì)調(diào)節(jié)、社會(huì)管理和公共服務(wù)等職能[1]。智慧城市的發(fā)展與研究使學(xué)者們對(duì)它產(chǎn)生了濃厚的興趣和希望。辜勝阻(2012)從技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的視角出發(fā)，指出智慧城市是以物聯(lián)網(wǎng)為核心，以物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的深度融合為具體表現(xiàn)，致力于信息技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用的產(chǎn)物[2]。宋剛(2012)等人基于對(duì)智慧城市的兩個(gè)層面的解析，這兩個(gè)層面分別為技術(shù)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展兩個(gè)層面的創(chuàng)新，指出智慧城市的重要性更多地體現(xiàn)在面向知識(shí)社會(huì)中的創(chuàng)新2.0的方法論的應(yīng)用，是創(chuàng)新2.0時(shí)代以人為本的可持續(xù)創(chuàng)新城市[3]。張永民(2011)運(yùn)用系統(tǒng)論的觀點(diǎn)，指出智慧城市實(shí)質(zhì)上是一個(gè)完整的系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)不是一系列功能的簡(jiǎn)單疊加，而是由一個(gè)個(gè)彼此聯(lián)系而又相互影響的子系統(tǒng)形成的整體[4]。孫斌(2015)在大數(shù)據(jù)不斷發(fā)展的前提下，大數(shù)據(jù)將成為智慧城市的支撐，為智慧城市提供技術(shù)支持[5]。因此，智慧城市是一個(gè)知識(shí)型城市，且其信息化應(yīng)用取得良好效益，智慧城市必須以公眾視角看待，不能以信息工程學(xué)的精確定義來簡(jiǎn)單界定。

城市化發(fā)展需要生態(tài)環(huán)境要素提供支撐，并對(duì)生態(tài)系統(tǒng)造成深刻的變化，可能導(dǎo)致生態(tài)城市質(zhì)量的下降。其中，城市化引起的土地利用類型的變化被認(rèn)為是生態(tài)城市質(zhì)量下降的主要驅(qū)動(dòng)因素，具有重大的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)[6]，如何提高城市化與生態(tài)城市協(xié)調(diào)發(fā)展是實(shí)現(xiàn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵[7]。

包頭市地處環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)圈腹地與黃河上游資源富集交匯處，是國(guó)家呼包銀榆經(jīng)濟(jì)帶和內(nèi)蒙古呼包鄂經(jīng)濟(jì)圈的重要組成部分。作為學(xué)術(shù)前沿，智慧城市群的相關(guān)內(nèi)容仍比較匱乏。但其具有城市群與智慧城市共同的理論基礎(chǔ)，可以借鑒到智慧城市群的理論研究中。孫斌(2019)采用基于粒子群算法的投影尋蹤評(píng)價(jià)模型與耦合協(xié)調(diào)發(fā)展度模型，對(duì)呼包鄂榆城市群2012年-2017年的智慧城市群建設(shè)水平、區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平以及二者間的耦合協(xié)調(diào)發(fā)展度進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，觀察期內(nèi)呼包鄂榆城市群的智慧城市群建設(shè)水平、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平均有所提高，耦合協(xié)調(diào)趨于良性發(fā)展，但是仍有提升空間[8]。對(duì)于包頭市城市發(fā)展研究也可借鑒其他城市的相關(guān)研究，通過分析、學(xué)習(xí)其他城市的研究辦法、路徑，也會(huì)對(duì)包頭市的研究起到啟發(fā)作用。王翔宇(2021)以山東省為例，利用有序聚類方法，從不同的行政級(jí)別、用地結(jié)構(gòu)的尺度，運(yùn)用脫鉤指數(shù)模型，得出結(jié)論：脫鉤狀態(tài)與土地和經(jīng)濟(jì)政策息息相關(guān)，提高城市化水平，是優(yōu)化用地與經(jīng)濟(jì)之間耦合關(guān)系的關(guān)鍵[9]。楊亮潔(2021)以成都、重慶城市群為研究對(duì)象，從經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)和城鄉(xiāng)協(xié)調(diào)4個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)建城鎮(zhèn)化綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，將生態(tài)環(huán)境承載力和生態(tài)彈性結(jié)合構(gòu)建生態(tài)環(huán)境綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，結(jié)果表明，研究期間，成渝城市群的城鎮(zhèn)化質(zhì)量呈現(xiàn)波動(dòng)上升趨勢(shì)[10]。唐志強(qiáng)(2020)通過借鑒國(guó)內(nèi)外城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)發(fā)展現(xiàn)有的研究成果，以2005年-2017年張掖市統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為依據(jù)，建立綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，得出結(jié)論：耦合協(xié)調(diào)程度總體上呈現(xiàn)出逐漸增強(qiáng)的態(tài)勢(shì)，張掖市新型城鎮(zhèn)化與生態(tài)安全的耦合發(fā)展仍處于新型城鎮(zhèn)化發(fā)展強(qiáng)于生態(tài)安全的態(tài)勢(shì)[11]。雒占福(2021)為了探究蘭西城市群城市高質(zhì)量發(fā)展與區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的相互關(guān)系問題，以蘭州—西寧城市群為對(duì)象，基于多元數(shù)據(jù)與GIS空間分析方法，定量評(píng)價(jià)了蘭西城市群城市發(fā)展質(zhì)量與區(qū)域生態(tài)敏感性水平，及其二者的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系[12]。羅旖璇(2020)為研究智慧城市建設(shè)與綠色發(fā)展的耦合關(guān)系機(jī)理，以寧夏銀川市為例，評(píng)價(jià)2010年—2017年智慧城市建設(shè)與綠色發(fā)展的耦合協(xié)調(diào)狀態(tài)[13]。

2 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

2.1 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化

一般來說，指標(biāo)體系X=(x1，x2…xm)之間由于各自單位及量級(jí)(即計(jì)量指標(biāo)xj的數(shù)量級(jí))的不同而存在著不可公度性，這就為比較綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)y值的大小帶來了不便。因此，為了不違反實(shí)際情況中個(gè)數(shù)值的表征，避免由于各指標(biāo)單位不同、數(shù)量級(jí)不同、數(shù)值懸殊差別使指標(biāo)產(chǎn)生不合理的現(xiàn)象，并對(duì)指標(biāo)帶來不良影響，需要對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)做無量綱化處理。無量綱化也稱為指標(biāo)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化。它通過數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換來消除原始數(shù)據(jù)指標(biāo)單位的影響。

評(píng)價(jià)指標(biāo)分為正向指標(biāo)和負(fù)向指標(biāo)兩種類型，正向指標(biāo)是指那些數(shù)值越大，評(píng)價(jià)結(jié)果越好的指標(biāo)；負(fù)向指標(biāo)則與正向指標(biāo)恰恰相反，數(shù)值越小，評(píng)價(jià)結(jié)果反而會(huì)更好。

正向指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化公式如公式(1)所示。

(1)

負(fù)向指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化公式如公式(2)所示。

(2)

式中xij為第i年第j項(xiàng)指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)值；xij為標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)值，max{xj}為第j項(xiàng)指標(biāo)原始數(shù)據(jù)值中的最大值；min{xj}為第j項(xiàng)指標(biāo)原始數(shù)據(jù)值中的最小值。歸一化后，數(shù)值均處于[0，1]范圍內(nèi)。

2.2 權(quán)重確定的步驟

評(píng)價(jià)指標(biāo)相對(duì)于系統(tǒng)評(píng)價(jià)目的的重要性程度就是評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中的權(quán)重，他對(duì)系統(tǒng)評(píng)價(jià)起著重要的影響作用。一般的，即使是同一指標(biāo)在不同的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中其相對(duì)應(yīng)的權(quán)重也有不同，這主要根據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)的評(píng)價(jià)目的來決定。熵值法作為一種客觀的評(píng)價(jià)方法，不僅可以避免研究者的主觀判斷失誤，并且可以解決指標(biāo)與指標(biāo)之間的信息重疊問題。到目前為止，熵值法已被廣泛用于智慧城市評(píng)估和社會(huì)經(jīng)濟(jì)研究等諸多領(lǐng)域。因此本研究采用客觀賦值法，即熵值法確定指標(biāo)權(quán)重。熵表示的是不確定性的量度，值越小表示某項(xiàng)指標(biāo)值變異程度越大，該指標(biāo)提供的信息量越大，其權(quán)重越大，主要步驟如下(其中n是指標(biāo)數(shù)，m表示年份)。

計(jì)算第j項(xiàng)第i年的指標(biāo)Pij如公式(3)所示。

(3)

第j項(xiàng)指標(biāo)的熵值ej如公式(4)所示。

(4)

第j項(xiàng)指標(biāo)的冗余系數(shù)fj如公式(5)所示。

fj=1-ej

(5)

第j項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重Wj如公式(6)所示。

(6)

2.3 基于SOP-PSR模型的指標(biāo)評(píng)價(jià)

為了能夠較為良好的反映包頭市智慧城市和生態(tài)城市的耦合協(xié)調(diào)水平的客觀現(xiàn)狀，對(duì)智慧城市建設(shè)和生態(tài)城市建設(shè)所涉及的復(fù)雜系統(tǒng)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)分析、研究、計(jì)算，在構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系時(shí)候就要遵循可行性、單義性、可計(jì)算性等原則建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和研究模型。智慧城市的發(fā)展?fàn)顩r和生態(tài)城市的發(fā)展?fàn)顩r之間是存在著復(fù)雜的相互作用關(guān)系的，既有積極作用又有消極事實(shí)存在。筆者基于SOP(主體—對(duì)象—過程)模型，選取包括了3項(xiàng)二級(jí)指標(biāo)，即產(chǎn)業(yè)投入、產(chǎn)業(yè)支撐和產(chǎn)業(yè)產(chǎn)出，各二級(jí)指標(biāo)又分別包含5項(xiàng)三級(jí)指標(biāo)，通過對(duì)指標(biāo)的篩選優(yōu)化，最終確定各項(xiàng)數(shù)值進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算。PSR模型在研究人類活動(dòng)與生態(tài)環(huán)境之間的作用關(guān)系的過程中，使用“原因—效應(yīng)—響應(yīng)”的研究路線。該模型主要涉及3類指標(biāo)，即壓力、狀態(tài)和響應(yīng)。人類生產(chǎn)生活等社會(huì)活動(dòng)對(duì)環(huán)境的影響被稱為壓力指標(biāo)，例如大量樹木被砍伐，溫室氣體排放；在一定時(shí)間段內(nèi)環(huán)境所處情況和環(huán)境發(fā)生的變化情況所具有的特定特征被稱作狀態(tài)指標(biāo)，一般是指生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定程度和自然環(huán)境所處現(xiàn)狀等；人類對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響所采用的各種措施就是相應(yīng)指標(biāo)，一般有減少環(huán)境污染、恢復(fù)生態(tài)平衡等行為，總的目的是將人類對(duì)環(huán)境的破壞降到最低，為環(huán)境的良性發(fā)展采取補(bǔ)救措施。筆者依據(jù)SOP-PSR模型構(gòu)建了包頭市智慧城市建設(shè)和生態(tài)城市建設(shè)的指標(biāo)評(píng)價(jià)體系，根據(jù)智慧城市與生態(tài)城市研究選取的指標(biāo)并依次列舉計(jì)算，基于不同系統(tǒng)選取響應(yīng)指標(biāo)類型。計(jì)算公式如公式(7)和公式(8)所示。

基礎(chǔ)指標(biāo)的綜合發(fā)展水平Y(jié)ij：

Yij=Wj×xij

(7)

一級(jí)指標(biāo)的綜合發(fā)展水平Y(jié)i：

(8)

2.4 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建過程和結(jié)果

在設(shè)計(jì)智慧城市群發(fā)展水平與生態(tài)城市發(fā)展水平評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的過程中，其評(píng)價(jià)指標(biāo)體系主要需要體現(xiàn)兩個(gè)方面：①盡可能完整的體現(xiàn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，將智慧城市的指標(biāo)評(píng)價(jià)體系構(gòu)建主要圍繞投入、支撐、產(chǎn)出來建立，根據(jù)智慧城市群發(fā)展水平與生態(tài)城市發(fā)展水平各系統(tǒng)所具有的不同特點(diǎn)，分別設(shè)置兩子系統(tǒng)不同的評(píng)價(jià)指標(biāo)。②選取了既能體現(xiàn)智慧城市的發(fā)展水平，也能體現(xiàn)生態(tài)城市的發(fā)展水平的生態(tài)文明指標(biāo)，讓“人的智慧”充分體現(xiàn)在智慧城市與生態(tài)城市的發(fā)展當(dāng)中，充分體現(xiàn)“以人為本”建設(shè)城市的人文情懷。

生態(tài)城市建設(shè)的指標(biāo)選取，主要考慮應(yīng)用壓力、狀態(tài)、響應(yīng)框架，這一方法常被應(yīng)用于生態(tài)環(huán)境的質(zhì)量評(píng)估當(dāng)中，該模型主要反映了人類生產(chǎn)生活與自然資源、環(huán)境生態(tài)狀況之間的相互影響的情況，破壞環(huán)境造成的壓力和對(duì)環(huán)境改造產(chǎn)生的響應(yīng)直接的聯(lián)系。在這一模型中，壓力子系統(tǒng)表征人類對(duì)環(huán)境造成的不良影響出現(xiàn)了環(huán)境承載力超載，其主要來源就是人類生產(chǎn)生活中所產(chǎn)生的污染和對(duì)環(huán)境的破壞。人類通過實(shí)施補(bǔ)救的響應(yīng)措施能否提高生態(tài)環(huán)境的承載能力、改善生態(tài)環(huán)境是這一模型的核心問題。

基于以上原因，根據(jù)文獻(xiàn)參考總結(jié)選取出評(píng)價(jià)指標(biāo)，如表1所示。

表1 初步構(gòu)建智慧城市與生態(tài)城市耦合協(xié)調(diào)指標(biāo)評(píng)價(jià)體系

3 耦合協(xié)調(diào)度模型

耦合度是對(duì)系統(tǒng)間關(guān)聯(lián)程度的度量，只反映各系統(tǒng)間相互作用程度大小，不能反映各系統(tǒng)的水平。而耦合協(xié)調(diào)度既可以反映各系統(tǒng)是否具有較好的水平，又可以反映系統(tǒng)間的相互作用關(guān)系?？梢泽w現(xiàn)出協(xié)調(diào)狀況是否為優(yōu)良情況的指標(biāo)是協(xié)調(diào)度，主要反映了耦合關(guān)系中良性耦合的情況。

耦合協(xié)調(diào)度模型主要分為耦合度C值、協(xié)調(diào)指數(shù)T值、耦合協(xié)調(diào)度D值的指標(biāo)運(yùn)算，并且最終結(jié)合耦合協(xié)調(diào)度D值的大小，對(duì)照協(xié)調(diào)等級(jí)表，最終得出各系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)程度。

在研究包頭市智慧城市的建設(shè)水平和生態(tài)城市的建設(shè)水平的過程當(dāng)中，數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建是不可缺少的研究工具，各系統(tǒng)之間是否相互獨(dú)立抑或是存在相互作用關(guān)系，都可以通過構(gòu)建模型進(jìn)行測(cè)算，而耦合協(xié)調(diào)發(fā)展度模型在這個(gè)問題的解決上起到了決定性的作用，為研究的順利進(jìn)行提供了有效的理論科學(xué)基礎(chǔ)與實(shí)踐工具。包頭市智慧城市和生態(tài)城市的兩子系統(tǒng)間的耦合度模型如公式(9)所示。

(9)

其中，包頭市智慧城市建設(shè)水平和生態(tài)城市建設(shè)水平的耦合度大小可以用C來進(jìn)行表示；Y1表示包頭市智慧城市的建設(shè)水平的評(píng)價(jià)值，Y2表示包頭市生態(tài)城市建設(shè)水平。耦合度模型中要求子系統(tǒng)評(píng)價(jià)值需滿足0≤Y1≤1、0≤Y2≤1，耦合度C的取值要滿足數(shù)值計(jì)算結(jié)果在[0，1]的取值范圍內(nèi)。計(jì)算結(jié)果中C的值越小，則顯示包頭市智慧城市和生態(tài)城市兩者的相關(guān)聯(lián)程度越小，反之亦然。

在研究系統(tǒng)整體功效的過程中耦合度的大小并不能很好地反映系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的具體協(xié)調(diào)情況，為了能更好地研究包頭市智慧城市和生態(tài)城市兩子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展情況，不能簡(jiǎn)單地耦合度大小來作為唯一確定手段，需要進(jìn)一步對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化，建立耦合協(xié)調(diào)度模型，公式如式(10)和(11)所示。

T=αY1+βY2

(10)

(11)

在式(11)中，T表示綜合協(xié)調(diào)指數(shù)，α和β為待定參數(shù)(注：α+β=1)，兩參數(shù)為影響智慧城市群建設(shè)水平與生態(tài)城市建設(shè)水平在評(píng)價(jià)模型中所占比重。對(duì)兩系統(tǒng)在整個(gè)評(píng)價(jià)體系中所占重要程度經(jīng)專家評(píng)價(jià)法打分，確定參數(shù)大小，最終確定均取0.5。Y1代表智慧城市建設(shè)水平，Y2代表生態(tài)城市建設(shè)水平，D表示耦合協(xié)調(diào)度指數(shù)，D的取值范圍在[0，1]，其值越大，說明包頭市智慧城市和生態(tài)城市的相關(guān)聯(lián)程度越好，數(shù)值越小則程度越差。當(dāng)D=1時(shí)說明兩子系統(tǒng)處于最佳協(xié)調(diào)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)智慧城市與生態(tài)城市的協(xié)調(diào)發(fā)展。耦合協(xié)調(diào)度等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。

表2 耦合協(xié)調(diào)度等級(jí)劃分

4 包頭市智慧城市與生態(tài)城市耦合協(xié)調(diào)分析

4.1 數(shù)據(jù)來源

智慧城市與生態(tài)城市耦合協(xié)調(diào)評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)主要涉及公共衛(wèi)生情況、工業(yè)“三廢”處理狀況等數(shù)據(jù)。經(jīng)過匯總整理，分析選取了部分主要指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，收集了包頭市2013年—2019年相關(guān)樣本數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)來源均為官方公開數(shù)據(jù)，真實(shí)可靠。

4.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)篩選與處理

在對(duì)包頭市智慧城市群建設(shè)水平和生態(tài)城市建設(shè)水平的評(píng)價(jià)過程，由于使用的評(píng)價(jià)模型為SOP—PSR模型，在指標(biāo)選取過程中選取的準(zhǔn)則層、要素層和指標(biāo)層的各個(gè)指標(biāo)本身所蘊(yùn)含的意義也各有不同，且測(cè)量單位不統(tǒng)一，對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果會(huì)產(chǎn)生積極影響還是負(fù)面影響存在著不確定因素。因此，在數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)束只需要對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)處理，即數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化處理，將數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱化處理，得到各數(shù)據(jù)的無量綱，使數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)即使個(gè)數(shù)據(jù)具有不同表征仍然能表現(xiàn)出相同的測(cè)度。

使用離差標(biāo)準(zhǔn)化法，即通過式(1)和式(2)對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行線性變換，使具有不同單位的原始數(shù)據(jù)變?yōu)榫?到1之間常數(shù)。根據(jù)文獻(xiàn)分析法，判斷指標(biāo)正、負(fù)方向。得到負(fù)指標(biāo)有城鎮(zhèn)登記失業(yè)率、城鎮(zhèn)恩格爾系數(shù)、單位GDP電耗變化率、工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量、工業(yè)廢水排放量、工業(yè)廢氣排放量、全年沙塵天數(shù)，采用負(fù)向指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化算法；其余指標(biāo)均為正向指標(biāo)，采用正向指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化算法。

由于筆者采用的是熵值法求權(quán)重，在進(jìn)行數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化后得到的無量綱數(shù)值中會(huì)出現(xiàn)0和1的數(shù)值，而熵值法的計(jì)算需要用到取對(duì)數(shù)，0是無法進(jìn)行取對(duì)數(shù)運(yùn)算的，所以要把得到的無量綱數(shù)據(jù)進(jìn)行平移處理，為了保證對(duì)平移對(duì)數(shù)據(jù)影響盡量小，所以文中無量綱平移采用的是無量綱加1的辦法平移。再進(jìn)行式(3)的計(jì)算，得到指標(biāo)比重。接下來根據(jù)式(4)求出指標(biāo)的熵值，由于文中選取的數(shù)據(jù)為2013年—2019年數(shù)據(jù)，所以式中m取值為7。接下來按照熵值法求出指標(biāo)權(quán)重，如表3所示。

表3 智慧城市與生態(tài)城市耦合協(xié)調(diào)指標(biāo)權(quán)重

4.3 包頭市智慧城市、生態(tài)城市建設(shè)水平變遷

通過構(gòu)造SOP—PSR模型來確定評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，通過熵值法求出權(quán)重后，可根據(jù)式(7)和式(8)計(jì)算得出綜合發(fā)展水平。指標(biāo)中的綜合發(fā)展水平值加和為1，其中數(shù)值越大表示發(fā)展水平越高。

在包頭市智慧城市建設(shè)水平的評(píng)價(jià)中，主要從產(chǎn)業(yè)投入、產(chǎn)業(yè)支撐、產(chǎn)業(yè)產(chǎn)出3個(gè)要素層來評(píng)價(jià)智慧城市建設(shè)水平。從搜集到的2013年—2019年的數(shù)據(jù)當(dāng)中，包頭市這3個(gè)要素層指標(biāo)都逐年有所提高。如表4所示。

表4 包頭市智慧城市綜合發(fā)展水平變遷

在評(píng)價(jià)包頭市生態(tài)城市發(fā)展水平的指標(biāo)選取中，根據(jù)模型分為壓力、狀態(tài)、響應(yīng)3個(gè)要素層來進(jìn)行評(píng)價(jià)。從政府公開網(wǎng)站搜集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算分析。如表5所示。

表5 包頭市生態(tài)城市綜合發(fā)展水平變遷

綜合包頭市智慧城市的發(fā)展水平和包頭市生態(tài)城市發(fā)展水平兩個(gè)子系統(tǒng)，根據(jù)式(8)計(jì)算，可得出兩系統(tǒng)發(fā)展水平隨時(shí)間變化數(shù)據(jù)，結(jié)果如表6所示。

表6 包頭市智慧城市與生態(tài)城市綜合發(fā)展度

4.4 包頭市智慧城市與生態(tài)城市的耦合協(xié)調(diào)分析

智慧城市的建設(shè)與生態(tài)城市的建設(shè)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要綜合考慮到城市管理、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、交通環(huán)境、資源利用、環(huán)境保護(hù)、“三廢”處理等方方面面，確保城市各領(lǐng)域相互作用協(xié)調(diào)發(fā)展。將測(cè)算出的包頭市的智慧城市發(fā)展水平與生態(tài)城市發(fā)展水平的數(shù)值導(dǎo)入耦合協(xié)調(diào)發(fā)展度模型，計(jì)算2013年—2019年包頭市兩子系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度與協(xié)調(diào)類型，并進(jìn)行分析。

根據(jù)式(8)中計(jì)算得到的綜合發(fā)展水平數(shù)值，代入到式(9)—式(11)中，得到包頭市智慧城市與生態(tài)城市的耦合度C值、綜合協(xié)調(diào)指數(shù)T值、耦合協(xié)調(diào)度D值，結(jié)果如表7所示。

表7 包頭市智慧城市與生態(tài)城市的耦合度

耦合度是對(duì)系統(tǒng)間關(guān)聯(lián)程度的度量，只反映各系統(tǒng)間相互作用程度大小，不能反映各系統(tǒng)的水平。根據(jù)耦合階段類型劃分標(biāo)準(zhǔn)，0

耦合協(xié)調(diào)度既可以反映各系統(tǒng)是否具有較好的水平，又可以反映系統(tǒng)間的相互作用關(guān)系。協(xié)調(diào)度是指相互作用中良性耦合程度的大小，體現(xiàn)了協(xié)調(diào)狀況好壞，可以表征各功能之間是在高水平上相互促進(jìn)還是低水平上相互制約。從包頭市智慧城市與生態(tài)城市的耦合協(xié)調(diào)度D的計(jì)算結(jié)果來看，對(duì)照表2中耦合協(xié)調(diào)度的等級(jí)劃分，耦合協(xié)調(diào)度D的數(shù)值從2013年的0.3097到2019年的0.3951，雖然協(xié)調(diào)度隨時(shí)間變化逐年增大，但耦合協(xié)調(diào)度數(shù)值較小，2013年-2019年一直處于協(xié)調(diào)等級(jí)4。這個(gè)階段一直處于輕度失調(diào)狀態(tài)，這個(gè)過程在2013年-2016年間進(jìn)展緩慢，但2017年和2019年上升明顯。說明在經(jīng)過2013年-2016年4年的發(fā)展，包頭市智慧城市與生態(tài)城市的各子系統(tǒng)之間的相互作用沒有起到良好的效果，各表征功能之間存在相互制約，但在2018年和2019年開始逐步改善，各要素的制約關(guān)系開始減小，同時(shí)開始有相互促進(jìn)的跡象出現(xiàn)。

5 結(jié)論與建議

筆者對(duì)智慧城市的概念與內(nèi)涵、智慧城市的評(píng)價(jià)方法，以及生態(tài)城市的內(nèi)涵和特征、智慧城市的評(píng)價(jià)體系，耦合理論、耦合協(xié)調(diào)理論的相關(guān)概念與內(nèi)容進(jìn)行了闡釋，并用耦合協(xié)調(diào)度模型對(duì)包頭市智慧城市和生態(tài)城市的耦合協(xié)調(diào)度進(jìn)行了計(jì)算，得到了包頭市智慧城市和生態(tài)城市發(fā)展的耦合度、耦合協(xié)調(diào)度、綜合協(xié)調(diào)水平相關(guān)數(shù)值，從時(shí)間角度分析了智慧城市發(fā)展和生態(tài)城市發(fā)展的變化過程。筆者基于已有的理論基礎(chǔ)展開研究，根據(jù)相關(guān)計(jì)算結(jié)果，得出以下研究成果：①包頭市智慧城市的發(fā)展進(jìn)入相對(duì)成熟的新階段，為生態(tài)城市建設(shè)營(yíng)造了良好的政策環(huán)境與硬件基礎(chǔ)。②從耦合度的計(jì)算結(jié)論來看，包頭市的智慧城市和生態(tài)城市的耦合度在2013年-2019年間一直處于0.95以上，長(zhǎng)期處于高水平耦合階段。這也就表明兩者之間存在著非常緊密的聯(lián)系，協(xié)調(diào)好智慧城市和生態(tài)城市的關(guān)系，可以為未來城市的發(fā)展起到積極的作用，是未來的重要發(fā)展方向。③從耦合協(xié)調(diào)度的數(shù)值來看，包頭市智慧城市和生態(tài)城市的耦合協(xié)調(diào)度雖然逐年升高，但經(jīng)過多年發(fā)展耦合協(xié)調(diào)度依然處于輕度失調(diào)的狀態(tài)。這也表明了包頭市智慧城市和生態(tài)城市的發(fā)展的各子系統(tǒng)之間開始得到了一定的發(fā)展，相互作用、相互促進(jìn)、協(xié)調(diào)發(fā)展的局面已經(jīng)開始形成，但距離高度耦合水平還有一定距離，這也說明包頭市的智慧城市和生態(tài)城市的建設(shè)還有很長(zhǎng)的路要走。

結(jié)合以上結(jié)論，為了更好地增速包頭市智慧城市的建設(shè)，使包頭市逐漸成為給人民帶來更多幸福感、更高生活品質(zhì)的城市，基于這個(gè)愿景提出幾點(diǎn)建議：①?gòu)陌^市當(dāng)前的實(shí)際情況出發(fā)，將產(chǎn)業(yè)與資源相結(jié)合，使之相互融合相互促進(jìn)?；诎^市已有的軍轉(zhuǎn)民的技術(shù)能力，配合朝陽中發(fā)展的大數(shù)據(jù)技術(shù)，使之形成合力提升產(chǎn)業(yè)技術(shù)實(shí)力，加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)靈活度，提升管理效率，加速城市發(fā)展。②利用好包頭市在城市信息化建設(shè)中的優(yōu)勢(shì)，加速智慧城市建設(shè)穩(wěn)中向好的步伐。加速生態(tài)城市建設(shè)速度，從而促進(jìn)生態(tài)環(huán)境向更高質(zhì)量發(fā)展。③提升包頭市智慧城市和生態(tài)城市的協(xié)調(diào)水平，使得智慧城市發(fā)展與生態(tài)城市相互促進(jìn)，共同為更好地城市發(fā)展、更高的經(jīng)濟(jì)效益、更加完善的城市治理能力提高有效支撐與可行抓手。