陳奕璋，周國華,b,c，王 華,b，崔樹強,b，畢方澤，于雪霞

（a.湖南師范大學 地理科學學院；b.地理空間大數(shù)據(jù)挖掘與應用湖南省重點實驗室；c.城鄉(xiāng)轉(zhuǎn)型過程與效應重點實驗室，長沙 410081）

城市群協(xié)同發(fā)展，以經(jīng)濟發(fā)展一體化、社會福利均等化、生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)化為主要目標，是凝聚各城市發(fā)展合力的內(nèi)在要求，更是實現(xiàn)整體效益最大化、提升城市群整體競爭力的關鍵路徑。作為新型城鎮(zhèn)化發(fā)展的主體形態(tài)，城市群在承載地區(qū)人口活動與經(jīng)濟社會發(fā)展核心功能的同時，也面臨著生態(tài)環(huán)境退化、人地關系失衡的挑戰(zhàn)（Fang et al., 2017；方創(chuàng)琳 等，2017，2018；宮清華 等，2020）。二十大報告強調(diào)要“堅定不移走生產(chǎn)發(fā)展、生活富裕、生態(tài)良好的中國式現(xiàn)代化文明發(fā)展道路”，在此背景下，促進城市群經(jīng)濟-社會-生態(tài)的協(xié)調(diào)共榮，既是新時代城市群協(xié)同發(fā)展的題中之義，也是聚焦城市群人地矛盾與實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必要舉措。

以城市群協(xié)同發(fā)展為議題，學界主要圍繞功能協(xié)同和主體協(xié)同兩大視角進行研究。功能協(xié)同以特定區(qū)域中的功能系統(tǒng)為研究對象，以區(qū)域可持續(xù)發(fā)展與高質(zhì)量發(fā)展為目標，關注經(jīng)濟、社會、生態(tài)、人口、土地等功能系統(tǒng)之間的耦合協(xié)調(diào)關系（方創(chuàng)琳 等，2016；李久楓 等，2018；范擎宇 等，2020；蔡勃偉 等，2022）。已有研究聚焦于經(jīng)濟-社會-生態(tài)系統(tǒng)的協(xié)同發(fā)展進行深入的理論探析（馬世駿等，1984；趙景柱，1995；王如松 等，2012）。如馬世駿等（1984）提出社會-經(jīng)濟-自然復合生態(tài)系統(tǒng)的概念，認為應基于自然系統(tǒng)的合理性、經(jīng)濟系統(tǒng)的利潤、社會系統(tǒng)的效益來綜合衡量復合系統(tǒng)的發(fā)展水平；在實證研究方面，已有研究針對京津冀、長三角、粵港澳大灣區(qū)、天山北坡城市群、武漢城市圈、洞庭湖區(qū)等案例地進行分析（劉承良等，2009；王愛輝 等，2014；王琦 等，2015；倪維秋，2016；張楊 等，2017；李雪松 等，2019）。如劉承良等（2009）運用系統(tǒng)協(xié)調(diào)度和協(xié)調(diào)發(fā)展度模型揭示了武漢城市圈經(jīng)濟-社會-資源-環(huán)境復合系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展特征。主體協(xié)同是指城市群內(nèi)不同城市主體間的聯(lián)合、互動與協(xié)作共建，通常以城市群整體及各城市為研究對象，從城市協(xié)同能力（曾剛 等，2018；2020；2022）、城市間要素流動（Scott et al., 2015; Storper et al., 2016；邱堅堅 等，2019；郭杰 等，2022）、城市間協(xié)同治理（秦立春等，2013；張銜春 等，2015）等方面闡釋協(xié)同發(fā)展。如曾剛等（2022）從經(jīng)濟發(fā)展、科技創(chuàng)新、交流服務、生態(tài)保護等4個維度出發(fā)對長江經(jīng)濟帶城市協(xié)同發(fā)展能力進行評價；王長建等（2022）基于要素流動的視角對粵港澳大灣區(qū)城市間的相互關系、流動性、連通性與邊界效應進行量化分析；張銜春等（2015）從區(qū)域治理的視角提出應構(gòu)建長株潭城市群多中心網(wǎng)絡治理機制。然而，基于功能視角，現(xiàn)有關于城市群經(jīng)濟-社會-生態(tài)復合系統(tǒng)的研究多僅側(cè)重時空演化特征的分析，對其提升路徑的探討相對薄弱；基于主體視角，學界對于城市群經(jīng)濟、社會、生態(tài)等一體化維度的互動關系研究仍有待深入。同時，當前以長株潭城市群為對象的研究主要從區(qū)域治理（秦立春 等，2013；張銜春 等，2015）、產(chǎn)業(yè)發(fā)展（唐承麗 等，2012，2018；楊珍麗 等，2018）、空間沖突（周國華 等，2012；賀艷華 等，2014）等視角展開，但對于長株潭城市群經(jīng)濟、社會、生態(tài)等不同系統(tǒng)之間的相互作用和協(xié)同機制仍缺乏較為深入的探討。

基于此，本文選擇以“兩型”社會建設為特色的長株潭城市群為研究區(qū)域，基于功能視角將城市群復合系統(tǒng)分解為經(jīng)濟、社會、生態(tài)三大子系統(tǒng)，采用復合系統(tǒng)協(xié)同度模型對城市群協(xié)同發(fā)展水平進行測度評價，并進一步結(jié)合主體視角探索城市群及各城市提升經(jīng)濟-社會-生態(tài)協(xié)同水平的具體路徑。綜合考慮城市群發(fā)展實際及數(shù)據(jù)的可獲取性，以2007年長株潭國家“兩型”社會試驗區(qū)的成立作為研究時段起點，至新冠肺炎疫情大規(guī)模發(fā)生前一年（2019 年）為止，對長株潭城市群經(jīng)濟-社會-生態(tài)協(xié)同發(fā)展水平的演化歷程進行探究，揭示長株潭城市群協(xié)同發(fā)展的演化特征及趨勢，并謀劃提升協(xié)同發(fā)展水平的優(yōu)化路徑，以期為長株潭及國內(nèi)其他城市群提高協(xié)同發(fā)展能力提供經(jīng)驗借鑒。

1 研究設計

1.1 研究區(qū)概況

長株潭城市群包括長沙、株洲、湘潭3個省轄市，總面積為28 069 km2，2021年城市群常住人口1 683.16萬人，城鎮(zhèn)化率為77.70%，地區(qū)生產(chǎn)總值19 239.3億元，占全省的41.77%，是湖南經(jīng)濟發(fā)展的核心增長極（圖1）。1997年長株潭城市群經(jīng)濟合作戰(zhàn)略首次被提出；2007年長株潭城市群獲批成為國家“兩型”社會綜合配套改革試驗區(qū)，城市群協(xié)同發(fā)展進入新階段；近年來，長株潭城市群多次召開一體化發(fā)展聯(lián)席會議并簽署一體化發(fā)展行動計劃，長株潭城市群協(xié)同發(fā)展持續(xù)推動（周國華 等，2009；2018）。作為全國第一個自覺進行區(qū)域一體化發(fā)展實驗的區(qū)域，湖南省先后于1998 和2008 年提出長株潭城市群基礎設施建設的“五同規(guī)劃”①1998 年，湖南省開始編制和實施長株潭經(jīng)濟一體化“五同”規(guī)劃，即“交通同環(huán)、電力同網(wǎng)、金融同城、信息同享、環(huán)境同治”。http://www.hnsk.gov.cn/content/2016/01/27/9597201.html和“新五同規(guī)劃”②2008 年，時任湖南省長周強提出長株潭一體化“新五同”，即“交通同網(wǎng)、能源同體、信息同享、生態(tài)同建、環(huán)境同治”。http://news.cctv.com/china/20080120/102051.shtml，重點關注交通、能源、生態(tài)環(huán)境、信息化建設等層面；2021 年，《長株潭一體化發(fā)展五年行動計劃（2021-2025）》③2021年，湖南省委辦公廳、省政府辦公廳印發(fā)《長株潭一體化發(fā)展五年行動計劃（2021-2025年）》。https://www.hunan.gov.cn/hnszf/hnyw/zwdt/202106/t20210602_19412348.html提出“十同”行動，涉及規(guī)劃、設施、市場、產(chǎn)業(yè)等多個方面，為城市群多個維度的協(xié)同發(fā)展進一步指明方向。

圖1 長株潭城市群區(qū)位Fig.1 Location of Changsha-Zhuzhou-Xiangtan urban agglomeration

1.2 指標體系構(gòu)建

根據(jù)《長株潭城市群資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會建設綜合配套改革試驗總體方案》④2009年，湖南省人民政府印發(fā)《長株潭城市群資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會建設綜合配套改革試驗總體方案》。http://www.hunan.gov.cn/hnszf/xxgk/wjk/zcfgk/202007/t20200730_f1eba169-c6fe-4ccd-b690-40415108c26e.html《長株潭城市群區(qū)域規(guī)劃》⑤2015 年，湖南省人民政府印發(fā)《長株潭城市群區(qū)域規(guī)劃（2008—2020）》（2014 年調(diào)整）。https://fgw.hunan.gov.cn/fgw/xxgk_70899/ghjh/201605/t20160517_3058399.html《長株潭區(qū)域一體化發(fā)展規(guī)劃綱要》⑥2020 年，湖南省人民政府印發(fā)《長株潭區(qū)域一體化發(fā)展規(guī)劃綱要》。http://hunan.gov.cn/hnszf/xxgk/tzgg/swszf/202010/t20201030_13946516.html《長株潭都市圈發(fā)展規(guī)劃》⑦2022 年，湖南省人民政府印發(fā)《長株潭都市圈發(fā)展規(guī)劃》。http://www.hunan.gov.cn/hnszf/xxgk/wjk/szfwj/202203/t20220329_22725038.html等文件對城市群協(xié)同發(fā)展的要求，并參考已有研究（干春暉 等，2011；魏敏 等，2018；孫久文 等，2022），將長株潭城市群分為經(jīng)濟、社會、生態(tài)3個子系統(tǒng)，構(gòu)建經(jīng)濟-社會-生態(tài)協(xié)同發(fā)展水平測度指標體系（表1）。在指標體系中，經(jīng)濟子系統(tǒng)是影響公共服務及基礎設施建設、污染治理與綠化建設的動力基礎，社會子系統(tǒng)是經(jīng)濟規(guī)模、發(fā)展質(zhì)量所產(chǎn)生社會效益的直接體現(xiàn)，生態(tài)子系統(tǒng)是促進產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型、基礎設施節(jié)能化建設的重要指引。3個子系統(tǒng)間具有密切、復雜的內(nèi)在聯(lián)系和關聯(lián)邏輯，共同作用于城市群的協(xié)同發(fā)展。各項指標中，泰爾系數(shù)、恩格爾系數(shù)、城鎮(zhèn)登記失業(yè)率、單位工業(yè)產(chǎn)值綜合能耗、單位GDP耗電量、單位工業(yè)產(chǎn)值工業(yè)廢水排放量、單位工業(yè)產(chǎn)值工業(yè)SO2排放量、單位工業(yè)產(chǎn)值工業(yè)煙塵排放量等8項指標的屬性為逆向，其余均為正向指標。通過熵值法對指標進行賦權，數(shù)據(jù)主要來源于研究時段內(nèi)各年份的《中國城市統(tǒng)計年鑒》（《中國城市建設統(tǒng)計年鑒》編輯委員會，2008—2020）、《湖南統(tǒng)計年鑒》（《湖南統(tǒng)計年鑒》編輯委員會，2008—2020）、《長沙統(tǒng)計年鑒》（《長沙統(tǒng)計年鑒》編輯委員會，2008—2020）、《株洲統(tǒng)計年鑒》（《株洲統(tǒng)計年鑒》編輯委員會，2008—2020）、《湘潭統(tǒng)計年鑒》（《湘潭統(tǒng)計年鑒》編輯委員會，2008—2020）及各市年度統(tǒng)計公報⑧各市年度統(tǒng)計公報來源于湖南統(tǒng)計信息網(wǎng)。http://tjj.hunan.gov.cn/hntj/tjfx/tjgb/szgb/index.html。

表1 長株潭城市群經(jīng)濟-社會-生態(tài)協(xié)同發(fā)展水平測度評價體系Table 1 Measurement and Evaluation System of Coordinated Development Level of Economy-Society-Ecology in Changsha-Zhuzhou-Xiangtan Urban Agglomeration

1.3 研究模型選取

考慮到城市群作為一個復雜巨系統(tǒng)，其內(nèi)部各子系統(tǒng)之間具有錯綜復雜的聯(lián)系和相互作用機制，參考孟慶松等提出的復合系統(tǒng)協(xié)同度模型對長株潭城市群協(xié)同發(fā)展水平進行測算（孟慶松 等，1999；項國鵬 等，2021）。設長株潭城市群復合系統(tǒng)為S，S=｛S1，S2，…Sj｝，Sj為復合系統(tǒng)S的第j個子系統(tǒng)，j∈［1，3］，其中經(jīng)濟子系統(tǒng)為S1，社會子系統(tǒng)為S2，生態(tài)子系統(tǒng)為S3。首先對研究時段內(nèi)各子系統(tǒng)的有序度進行計算，進而評估子系統(tǒng)之間的相互影響，最終求得城市群復合系統(tǒng)的協(xié)同發(fā)展水平。

1.3.1 子系統(tǒng)有序度 有序度是各子系統(tǒng)發(fā)展有序程度的反映，體現(xiàn)各子系統(tǒng)接近其最佳狀態(tài)的程度。子系統(tǒng)由多項序參量組成，序參量是決定系統(tǒng)協(xié)同演變進程的根本變量，其內(nèi)部存在多項序參量分量，即序變量。設子系統(tǒng)Sj在協(xié)同發(fā)展過程中的序參量為ej=（ej1,ej2,…,ejn），n≥1，αji≤eji≤βji。定義當i∈ [1,k] 時，序變量eji為正向指標；當i∈ [k+1,n] 時，序變量eji為逆向指標。序變量eji的有序度計算公式為（孟慶松 等，1999）：

式中：αji和βji分別是第j個子系統(tǒng)在穩(wěn)定狀態(tài)下序變量eji的下限值和上限值，各序變量有序度uj(eji)∈[0, 1]，其取值越大，則表明序變量eji對系統(tǒng)有序度的貢獻越高。子系統(tǒng)Sj的有序度通過序變量eji的集成進行計算，一般采用線性加權求和法或幾何平均法進行計算。本文采用線性加權求和法計算子系統(tǒng)Sj的有序度，計算公式為（項國鵬 等，2021）：

式中：ωi為序變量eji的權重，子系統(tǒng)有序度uj(sj)∈[0, 1]，其值越大意味著子系統(tǒng)j的有序程度越高，反之越低。

1.3.2 復合系統(tǒng)協(xié)同度 協(xié)同度反映各子系統(tǒng)之間的相互聯(lián)系與相互作用，用于衡量復合系統(tǒng)的協(xié)同發(fā)展水平。若在給定初始時刻t0，各子系統(tǒng)的有序度為，當復合系統(tǒng)運行到時刻t時，各子系統(tǒng)有序度為，通過幾何平均法計算兩兩系統(tǒng)間的協(xié)同度C（Sx，Sy），再利用系數(shù)θ反映子系統(tǒng)對協(xié)同度的作用方向。計算公式為（孟慶松 等，1999）：

由式（3）-（4）可知，復合系統(tǒng)協(xié)同度U（S）∈ [-1, 1]，取值越大表征復合系統(tǒng)具有越高的協(xié)同發(fā)展水平。復合系統(tǒng)協(xié)同度受子系統(tǒng)間的相互作用影響，若子系統(tǒng)間協(xié)同水平較低，則復合系統(tǒng)協(xié)同度呈較低水平。目前關于復合系統(tǒng)協(xié)同度階段等級的劃分還未有統(tǒng)一標準，參考已有研究（孟慶松等，1999；鄔彩霞，2021），設定系統(tǒng)間協(xié)同度等級與劃分標準（表2）。

表2 復合系統(tǒng)協(xié)同水平劃分Table 2 Synergy level division table of composite system

1.3.3 指標權重的確定 在科學選取模型的基礎上，需采用合適的方法為指標賦權。目前關于權重確定的方法主要有主觀賦權法和客觀賦權法，客觀賦權法主要有主成分分析、熵值法、CRITIC 賦權法等（王昆 等，2003；楊珍麗 等，2018）。熵值法根據(jù)各項指標信息熵的大小確定權重，能較好地克服主觀判斷帶來的隨機性，又能有效解決多指標變量間信息的重疊問題。由于篇幅所限，其計算步驟參考文獻（陳明星 等，2009），此處不再贅述。經(jīng)熵權法賦權得到的各指標權重見表1。

2 長株潭城市群協(xié)同發(fā)展水平演化特征

2.1 城市群尺度的協(xié)同發(fā)展水平演化特征

2.1.1 各子系統(tǒng)有序度總體呈提升趨勢 經(jīng)模型計算得到長株潭城市群各子系統(tǒng)有序度的演化趨勢如圖2所示。研究時段內(nèi)，長株潭城市群各子系統(tǒng)有序度總體呈平穩(wěn)上升趨勢。其中，經(jīng)濟子系統(tǒng)的有序度在經(jīng)歷2008—2009 年的回落之后得到較快提升，先后于2017、2019年超越社會子系統(tǒng)和生態(tài)子系統(tǒng)，成為有序度最高的子系統(tǒng)。2008—2009 年，受全球金融危機影響，長株潭城市群國際貿(mào)易出現(xiàn)大幅度下滑，進出口總值由2008年的81.77億美元跌落至2009 年的67.01億美元。面對國際金融危機的沖擊，長株潭城市群積極謀求經(jīng)濟發(fā)展轉(zhuǎn)型，圍繞長株潭國家自主創(chuàng)新示范區(qū)等平臺基地，大力激發(fā)經(jīng)濟發(fā)展動能；在此背景下，2010—2019年城市群泰爾系數(shù)由0.25下降至0.13，第三第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值比、高新技術創(chuàng)收度、對外開放度分別增長61.73%、38.43%、5.26%，表征產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理化、高級化進程明顯，發(fā)展質(zhì)量穩(wěn)步提升。

圖2 2007—2019年長株潭城市群子系統(tǒng)有序度演化趨勢Fig.2 Evolution trend of the orderly degree of Changsha-Zhuzhou-Xiangtan urban agglomeration subsystems during 2007-2019

長株潭城市群社會子系統(tǒng)有序度由0.281 提升至0.688，基本呈波動上升之勢，但提升幅度小于其他2個子系統(tǒng)。一方面，研究初期城市群通信服務、交通設施、公共服務等的協(xié)同共建取得較大進展，長株潭3市區(qū)號統(tǒng)一、城際鐵路全線開通、教育及醫(yī)療資源的一體化等建設發(fā)揮了良好的社會效益；另一方面，城市群內(nèi)各城市生活水平差距稍有增大，雖然城市群全體居民可支配收入由2007年的10 046.99 元提升至2019 年的36 129.66 元，但同期收入最高的長沙與最低的湘潭可支配收入比由1.26升至1.43，內(nèi)部差距的擴大對社會子系統(tǒng)有序度的提升形成一定制約。生態(tài)子系統(tǒng)有序度在2007—2008年下降了0.082，而在2010年之后長達9 a的時間迅速上升至各子系統(tǒng)之首，產(chǎn)生該變化的可能原因是長株潭城市群在能源消耗、污染排放治理、綠化建設等方面取得較大突破，研究期內(nèi)城市群萬元工業(yè)產(chǎn)值綜合能耗由0.55 t 標準煤降到0.29 t 標準煤，單位工業(yè)產(chǎn)值工業(yè)廢水排放量、工業(yè)SO2排放量、工業(yè)煙塵排放量分別下降了79.12%、93.54%、80.07%，市區(qū)人均公園綠地面積則提升了53.81%，湘江流域污染綜合治理、城市群生態(tài)綠心保護取得顯著成效。但自2017年起生態(tài)子系統(tǒng)有序度值呈略微回落的趨勢，工業(yè)固體廢物治理水平的退步或能解釋該現(xiàn)象，2017—2019年長株潭城市群工業(yè)固體廢物綜合利用率下降了7.49%，昭示著長株潭城市群污染治理面臨新的挑戰(zhàn)，需進一步提升工業(yè)固廢的綜合利用能力。

2.1.2 復合系統(tǒng)協(xié)同度由輕度失調(diào)走向中度協(xié)同從表3中可以發(fā)現(xiàn)，2008—2019年長株潭城市群復合系統(tǒng)協(xié)同度由輕度失調(diào)走向中度協(xié)同，大致可分為3個階段：第一階段為2008—2011年，復合系統(tǒng)協(xié)同水平處于輕度失調(diào)狀態(tài)，除C（S2,S3）于2010年率先實現(xiàn)輕度協(xié)同外，受經(jīng)濟子系統(tǒng)有序度下降的影響C（S1,S2）、C（S1,S3）均為輕度失調(diào)，這既緣于“兩型”試驗區(qū)建設伊始、各項體制機制尚未成熟，又緣于全球性金融危機等外部因素的強烈沖擊；第二階段為2012—2016年，復合系統(tǒng)處于輕度協(xié)同狀態(tài)，各子系統(tǒng)間的協(xié)同度普遍上揚，受益于社會、生態(tài)子系統(tǒng)有序度保持在前兩位，C（S2,S3）表現(xiàn)為三者間最優(yōu)，并于2016 年率先實現(xiàn)中度協(xié)同；第三階段為2017—2019年，復合系統(tǒng)實現(xiàn)中度協(xié)同，各子系統(tǒng)間的協(xié)同度繼續(xù)上升，在經(jīng)濟、生態(tài)子系統(tǒng)有序度上升的影響下C（S1,S3）提高最為迅速，并于2019 年超越其余二者；C（S2,S3）則由于社會子系統(tǒng)的相對落后而增速放緩。

表3 長株潭城市群復合系統(tǒng)協(xié)同度Table 3 Synergy degree of Changsha-Zhuzhou-Xiangtan urban agglomeration complex system

具體分析各子系統(tǒng)間的兩兩協(xié)同關系，從變化幅度上看，研究期內(nèi)C（S1,S2）、C（S1,S3）、C（S2,S3）的增長量分別為0.455、0.489、0.453，經(jīng)濟-生態(tài)子系統(tǒng)協(xié)同度變化最大，其后依次為經(jīng)濟-社會子系統(tǒng)、社會-生態(tài)子系統(tǒng)；從研究期末的協(xié)同水平看，從高到低同樣為經(jīng)濟-生態(tài)、經(jīng)濟-社會、社會-生態(tài)，各子系統(tǒng)之間的協(xié)同水平差距較小，總體態(tài)勢向好。1）C（S1,S2）呈先下降后上升的趨勢。2008—2011年，由于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、發(fā)展質(zhì)量維度波動下滑，經(jīng)濟-社會子系統(tǒng)間的協(xié)同水平處于輕度失調(diào)狀態(tài)；2012—2019年，隨著經(jīng)濟規(guī)模的快速增長、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的不斷優(yōu)化，城市群居民生活水平改善明顯，勞動生產(chǎn)率提升66.95%，經(jīng)濟發(fā)展效率明顯提高；至2018年，經(jīng)濟-社會子系統(tǒng)的協(xié)同度達到0.364，步入中等協(xié)同階段。2）C（S1,S3）變化相對較大，實現(xiàn)由末位至首位的轉(zhuǎn)變。2008—2011年，城市群的經(jīng)濟增長以高能耗、高污染為代價，低碳經(jīng)濟和綠色發(fā)展轉(zhuǎn)型任務艱巨；而2012—2019年，隨著高污染型企業(yè)得到大力整頓、環(huán)境污染治理投入持續(xù)加大、清潔低碳技術得以鼓勵推廣，經(jīng)濟-生態(tài)子系統(tǒng)的協(xié)同程度大幅改善。2008年萬元工業(yè)產(chǎn)值綜合能耗和工業(yè)廢水排放量分別達到0.81 t 標準煤、11.09 t，而2019 年上述指標分別下降至0.29 t標準煤、1.58 t，這正與環(huán)境庫茲涅茨曲線規(guī)律不謀而合，即隨著經(jīng)濟發(fā)展水平的提升及人均收入的增長，生態(tài)環(huán)境會出現(xiàn)先惡化、再改善的過程。3）C（S2,S3）呈先迅速提升、后平緩增長的趨勢。2009—2010年提升迅速的主要原因在于當年基礎設施的不斷完善以及綠化建設的提升，2010年公路密度、市區(qū)人均綠地面積分別同比增長20.36%、21.26%；2011—2018年C（S2,S3）排位最高但增速不斷放緩，至2019年被其余二者超越，說明該時段內(nèi)長株潭資源要素更多地流入經(jīng)濟生產(chǎn)領域，資源節(jié)約、環(huán)境友好指導下的基礎設施建設仍需獲得更多的關注。

2.2 城市尺度的協(xié)同發(fā)展水平演化特征

基于城市尺度，研究期內(nèi)長沙、株洲、湘潭3市的復合系統(tǒng)協(xié)同度分別提升0.471、0.434、0.347，各城市的復合系統(tǒng)協(xié)同度呈長沙持續(xù)強化、株洲與湘潭相對弱化的趨勢；長沙、株洲均于2017年實現(xiàn)中度協(xié)同，而湘潭至研究期末仍處于低度協(xié)同階段（表4）。其中，長沙市復合系統(tǒng)協(xié)同度由-0.052 提升至0.420，經(jīng)歷了2008—2010 年下滑、2011—2019年不斷攀升的過程，其變化趨勢與城市群整體趨勢較為貼合且長期高于城市群平均水平，體現(xiàn)長沙作為城市群“主心骨”對城市群的發(fā)展具有引領作用和顯著影響。株洲市復合系統(tǒng)協(xié)同度由-0.020提升至0.414，總體呈波動上升趨勢，基本與城市群的步調(diào)基本保持一致，但在2017年后逐漸低于城市群復合系統(tǒng)協(xié)同度，表明在長沙市不斷強化核心地位的同時，株洲市在城市群中的控制力和影響力受到一定程度的削弱。湘潭市復合系統(tǒng)協(xié)同度由-0.043 提升至0.305，除了2010 年高于其他2 市外，大部分時間均處于落后位置，從整體上其與城市群復合系統(tǒng)的發(fā)展趨勢偏離程度最大，說明湘潭市作為城市群中經(jīng)濟體量與人口規(guī)模最小的城市，對城市群復合系統(tǒng)的整體發(fā)展走向影響較為有限。

表4 長株潭城市群各城市復合系統(tǒng)協(xié)同度演化特征Table 4 Synergy degree of each city in Changsha-Zhuzhou-Xiangtan urban agglomeration complex system

結(jié)合研究結(jié)果與各城市發(fā)展實際，對各城市經(jīng)濟-社會-生態(tài)子系統(tǒng)間的兩兩協(xié)同關系做進一步解析。1）長沙市C（S1,S2）、C（S1,S3）、C（S2,S3）于研究期內(nèi)分別提升了0.497、0.485、0.438。與其他2市相比，長沙C（S1,S3）、C（S1,S2）優(yōu)勢突出，經(jīng)濟規(guī)模、經(jīng)濟效率、發(fā)展質(zhì)量等維度處于明顯的領先地位。從發(fā)展趨勢看，C（S2,S3）穩(wěn)步提升，C（S1,S3）、C（S1,S2）經(jīng)歷了先下降后上升的變化過程，三者于2016—2018年先后實現(xiàn)中度協(xié)同，這主要得益于長沙市的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化進程提速、發(fā)展質(zhì)量持續(xù)提升，第三第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值比、高新技術創(chuàng)收度分別由2008 年的80.46%、37.74%提高為2019年的152.62%、91.06%；在經(jīng)濟發(fā)展的新舊動能轉(zhuǎn)換顯著的背景下，長沙市居民生活水平、污染排放治理等維度亦呈良好的發(fā)展態(tài)勢，尤其是億元工業(yè)產(chǎn)值SO2、工業(yè)煙塵排放量分別由2008 年的46.18、29.17 t下降至0.80、2.02 t，綠色發(fā)展成效顯著。

2）株洲市C（S1,S2）、C（S1,S3）、C（S2,S3）在研究期內(nèi)分別提升了0.428、0.428、0.454，各子系統(tǒng)間的協(xié)同水平在城市群中處于中游，主要緣于經(jīng)濟效率、生活水平、環(huán)境治理、綠化建設等維度的發(fā)展水平均居于中位。值得關注的是，研究期內(nèi)株洲市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與污染排放變化較為明顯，其主要原因為株洲以關停高能耗、高污染企業(yè)為重點工作，不斷謀求傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，以2014年末開始的清水塘老工業(yè)區(qū)搬遷改造為典型，當年株洲泰爾系數(shù)為0.23、億元SO2排放量達34.79 t，至2018 年清水塘老工業(yè)區(qū)261家企業(yè)全部關停退出，上述指標分別下降至0.12、16.21，且C（S2,S3）、C（S1,S3）、C（S1,S2）也于2016—2018年先后實現(xiàn)中度協(xié)同。此外，2019年株洲C（S2,S3）以微弱差距超過其他城市，說明株洲在生態(tài)建設與民生福祉方面于城市群中具有一定的相對優(yōu)勢。

3）湘潭市C（S1,S2）、C（S1,S3）、C（S2,S3）于研究期內(nèi)分別提升了0.286、0.333、0.400，各子系統(tǒng)間協(xié)同度的增量均居于末位，僅有社會-生態(tài)子系統(tǒng)于2018 年實現(xiàn)中度協(xié)同，其余二者2019 年仍處于輕度協(xié)同狀態(tài)。其發(fā)展趨勢可劃分為2個階段：2008—2014年，C（S1,S2）、C（S1,S3）呈小幅度波動變化，其原因在于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不盡合理導致的經(jīng)濟子系統(tǒng)有序度提升緩慢，C（S2,S3）則提升迅速，主要歸功于市區(qū)人均公園綠地面積、工業(yè)固體廢物綜合利用率等指標均迅速提高；2014—2019年，C（S1,S2）、C（S1,S3）實現(xiàn)較大幅度的提升，C（S2,S3）增速回落，三者逐漸趨近，這主要緣于2014年后以竹埠港為典型的重金屬污染區(qū)逐漸關停清退，湘潭市發(fā)展質(zhì)量顯著提升、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化。2019年，湘潭各項能源消耗、污染排放指標較2014年均實現(xiàn)下降，資源浪費、環(huán)境破壞得到一定程度的遏制，但與長沙、株洲相比仍存在較大差異，湘潭市綠色發(fā)展轉(zhuǎn)型仍任重道遠。

3 長株潭城市群協(xié)同發(fā)展的問題解析及提升路徑

3.1 長株潭城市群協(xié)同發(fā)展的問題解析

綜上，長株潭城市群經(jīng)濟-社會-生態(tài)協(xié)同發(fā)展水平整體趨勢向好，但仍存在部分問題亟待關注與解決。1）城市群尺度下，總體協(xié)同水平偏低、社會-生態(tài)子系統(tǒng)協(xié)同度增長緩慢。一方面，總體協(xié)同水平仍未達到高度協(xié)同。根據(jù)《長株潭城市群資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會建設綜合配套改革試驗總體方案》中對綜合配套改革試驗發(fā)展階段的謀劃，2019年長株潭城市群“兩型”建設已步入第三階段，基本實現(xiàn)發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變及經(jīng)濟社會發(fā)展與資源環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。2007—2019年長株潭城市群經(jīng)濟-社會-生態(tài)復合系統(tǒng)由輕度失調(diào)走向中度協(xié)同，雖已取得一定成就，但復合系統(tǒng)及各子系統(tǒng)間的協(xié)同發(fā)展程度仍有較大上升空間。另一方面，社會-生態(tài)子系統(tǒng)近年提升緩慢，2019 年與經(jīng)濟-社會、經(jīng)濟-生態(tài)子系統(tǒng)相比分別落后0.014、0.019，與前期的提升迅速及地位領先形成明顯對比。2）城市尺度下，城市間經(jīng)濟-社會-生態(tài)協(xié)同水平存在明顯差距。湘潭市復合系統(tǒng)及各子系統(tǒng)間的協(xié)同水平在城市群中均處于弱勢，雖在2014—2018年其協(xié)同度得到較大提升，但與其他二市相比各子系統(tǒng)的發(fā)展差距仍然顯著，成為城市群中唯一未實現(xiàn)中度協(xié)同的城市。長沙市作為復合系統(tǒng)協(xié)同水平最高的城市，其優(yōu)勢在近年來不斷鞏固提升；而株洲市復合系統(tǒng)協(xié)同度提升幅度則在近年低于城市群平均水平，其在城市群的影響力存在相對弱化的趨勢。各城市差距的擴大，成為長株潭城市群一體化發(fā)展中亟需解決的問題。

進一步挖掘問題背后的核心制約因素。1）城市群層面，各子系統(tǒng)發(fā)展目標及定位的差異影響總體協(xié)同水平的提升，基礎設施與環(huán)境治理等序參量的變化減緩制約了社會-生態(tài)子系統(tǒng)協(xié)同度的發(fā)展。首先，長株潭城市群的協(xié)同發(fā)展始于對經(jīng)濟一體化的關注，而2007年“兩型”示范區(qū)成立后生態(tài)子系統(tǒng)的關注程度得到空前提高，在此背景下生態(tài)子系統(tǒng)的有序度、經(jīng)濟-生態(tài)及社會-生態(tài)子系統(tǒng)的協(xié)同度提升明顯?？梢?，長株潭城市群發(fā)展的不同階段對不同子系統(tǒng)的關注程度有所差異，而近年來長株潭城市群更側(cè)重于經(jīng)濟子系統(tǒng)的規(guī)模性發(fā)展，社會、生態(tài)子系統(tǒng)仍較大程度地依賴于經(jīng)濟子系統(tǒng)，綠色發(fā)展轉(zhuǎn)型、現(xiàn)代化生態(tài)型城市群建設仍需持續(xù)推進。其次，在基礎設施方面，城市群近年來萬人擁有公路里程呈下降趨勢，隨著城市群常住人口規(guī)模的增加，需進一步提升城市群內(nèi)部道路的通達水平；環(huán)境治理方面，城市群工業(yè)固體廢物綜合利用率近年波動下降，昭示著循環(huán)經(jīng)濟的技術與效率仍需提升。2）城市層面，制約株洲、湘潭2市復合系統(tǒng)協(xié)同度的核心序參量包括經(jīng)濟規(guī)模、發(fā)展質(zhì)量、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、污染排放等。首先，株洲的對外開放程度及創(chuàng)新驅(qū)動能力相比其他2市稍顯遜色，2019年株洲對外開放度及高新技術創(chuàng)收度分別為長沙的48.72%、82.68%，湘潭的67.01%、63.74%；湘潭的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及污染排放治理能力仍有待加強，2019年其第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占比將近50%，仍有一定數(shù)量的重污染工業(yè)在湘潭市經(jīng)濟發(fā)展中占據(jù)重要地位，這也導致湘潭市單位工業(yè)產(chǎn)值主要污染物排放量遠高于其他城市。其次，株洲、湘潭地方財政收入增長乏力，2016—2019年長沙、株洲、湘潭3市的地方一般公共預算收入年均增長率依次為6.32%、-2.03%、-2.02%，財政實力偏弱、增速低緩成為株洲、湘潭2市高質(zhì)量發(fā)展的掣肘，也成為株洲、湘潭出于對本地財稅收入考慮形成“地方保護主義”的可能誘因。

3.2 長株潭城市群協(xié)同發(fā)展的提升路徑

基于長株潭城市群經(jīng)濟-社會-生態(tài)復合系統(tǒng)協(xié)同發(fā)展水平的演化特征，并針對其存在的問題及影響因素，從城市群、各城市等層面提出提升路徑。城市群層面，應合理制定各子系統(tǒng)有序發(fā)展與協(xié)同目標，健全城市群財政及公共事務統(tǒng)籌管理機制；城市層面，各城市應以補足發(fā)展短板為重點、不斷提升城市發(fā)展能級，完善城市間互動合作機制、推動各城市聯(lián)動發(fā)展（圖3）。

圖3 長株潭城市群協(xié)同發(fā)展水平問題解析及提升路徑Fig.3 The problem analysis and enhancement paths of the coordinated development of Changsha-Zhuzhou-Xiangtan urban agglomeration

1）合理制定各子系統(tǒng)有序發(fā)展與協(xié)同目標，推動“經(jīng)濟驅(qū)動+社會支持+生態(tài)承載”形成發(fā)展合力。其一，以經(jīng)濟子系統(tǒng)的提質(zhì)增量加強城市群發(fā)展的驅(qū)動力。通過經(jīng)濟規(guī)模的做大做強、財稅制度的合理分配，為社會子系統(tǒng)和生態(tài)子系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展強基固本；通過產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的技術化、綠色化轉(zhuǎn)型，優(yōu)化城市群的就業(yè)結(jié)構(gòu)、服務于城市群“雙碳”目標的實現(xiàn)。其二，以社會子系統(tǒng)的繁榮穩(wěn)定夯實城市群發(fā)展的支持力。以提升全體居民可支配收入水平、縮小地區(qū)間及城鄉(xiāng)間的收入差距作為重要的目標，切實提升人民的獲得感，從而刺激區(qū)域消費水平，提升城市群發(fā)展的經(jīng)濟活力。其三，以生態(tài)子系統(tǒng)的綠色安全鞏固城市群發(fā)展的承載力。以制定長株潭城市群“雙碳”目標行動方案為重點，關注資源利用效率和生態(tài)環(huán)境供容能力的提高；以綠色新基建為抓手，推動城市群生產(chǎn)、生活方式向低碳化、節(jié)能化轉(zhuǎn)型，指引城市群產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，促進城市群社會-生態(tài)子系統(tǒng)協(xié)同水平的提升。

2）健全城市群財政及公共事務統(tǒng)籌管理機制，推進城市群基礎設施共同建設及生態(tài)環(huán)境聯(lián)防聯(lián)治。城市規(guī)劃學者劉易斯·芒福德（1995）曾指出“促進區(qū)域經(jīng)濟的進一步發(fā)展須設立具有法定資格的、有規(guī)劃和投資權利的區(qū)域性權威機構(gòu)”，而城市群經(jīng)濟、社會、生態(tài)協(xié)同發(fā)展更離不開跨城市區(qū)域性權威機構(gòu)的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)。目前，長株潭城市群已經(jīng)成立“長株潭一體化發(fā)展事務中心”，但其在城市群財權、事權統(tǒng)一層面仍存在完善空間，針對基礎設施一體化建設及生態(tài)環(huán)境聯(lián)防聯(lián)治工作的實際作用仍較為有限。為此，建議在一體化發(fā)展事務中心的基礎上增設分管公共財政協(xié)調(diào)、公共事務統(tǒng)籌的部門，不斷完善城市群公共財政儲備機制與公共事務管理機制，推動城市群財政一體化、事權一體化，從而更好地服務于城市群基礎設施建設和生態(tài)環(huán)境防護治理的統(tǒng)籌建設。

3）各城市聚焦于補足短板，提升城市發(fā)展能級。對于長沙而言，作為城市群綜合實力最強、復合系統(tǒng)協(xié)同水平最高的城市，應繼續(xù)保持經(jīng)濟-社會-生態(tài)子系統(tǒng)的協(xié)同，同時以強化輻射帶動能力為重點，通過在科技創(chuàng)新、智能制造、文化創(chuàng)意等方面提升核心競爭力，引領城市群實現(xiàn)更大進步。對于株洲而言，針對創(chuàng)新驅(qū)動力及對外開放程度偏弱的問題，應以軌道交通制造等主導產(chǎn)業(yè)為主體，增強與城市群內(nèi)高校的合作，推動產(chǎn)學研一體化與技術進步，重點提升中高附加值產(chǎn)品的產(chǎn)出，進而實現(xiàn)外貿(mào)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與對外開放水平的提高，通過創(chuàng)新引領、擴大開放增強城市地方財政實力、為城市及城市群的高質(zhì)量發(fā)展賦能。對于湘潭而言，針對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)及污染排放治理欠優(yōu)的問題，應繼續(xù)以“退二進三”為重點，積極培育商業(yè)服務業(yè)的發(fā)展，同時進一步清退高污染型企業(yè)、提升污染綜合治理技術，在推動產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理化、高級化進程的同時，從根源處解決污染排放量過大的問題。

4）完善城市間互動合作機制，推動各城市聯(lián)動發(fā)展。長株潭城市群經(jīng)濟-社會-生態(tài)協(xié)同水平的提升，不僅在于城市群層面的整體統(tǒng)籌及各城市自身的補足短板，還在于完善城市與城市之間的互動合作機制，形成互為依托、相互促進的健康合作關系。首先，強化市場主導作用。應充分發(fā)揮市場在城市群資源配置中所起的決定性作用，進一步破除行政壁壘引致的要素流動阻隔，為促進資金、人才、技術、土地等各種要素在城市群內(nèi)部有序流動、優(yōu)化配置制定合理有效的引導和保障政策，推動城市群統(tǒng)一開放大市場的建設。其次，提升平臺引領功能。依托長株潭國家自主創(chuàng)新示范區(qū)等平臺，進一步推動長沙、株洲、湘潭各開發(fā)園區(qū)的要素互通、資源共享及聯(lián)合創(chuàng)新，共同聚焦于長株潭城市群科創(chuàng)高地的培育建設，各市也可憑借平臺優(yōu)勢實現(xiàn)優(yōu)勢互補、“借力”發(fā)展。最后，完善利益聯(lián)結(jié)機制。按照成本共擔、收益共享、投資與回報對等、消費與付費對應的原則，完善城市群橫向利益分享機制、利益補償機制，優(yōu)化城市群再分配機制，逐步提升株洲、湘潭2市的地方財稅收入及人均可支配收入水平，推動各城市社會子系統(tǒng)的均衡化發(fā)展。

4 結(jié)論與討論

本文基于復合系統(tǒng)協(xié)同度模型，以長株潭城市群為研究對象，將城市群復雜巨系統(tǒng)解析為經(jīng)濟、社會、生態(tài)3 個子系統(tǒng)，基于城市群和城市2 個尺度，對2007年長株潭獲批成為國家“兩型”社會綜合配套改革試驗區(qū)以來城市群的協(xié)同發(fā)展水平進行測度，進而探析長株潭城市群協(xié)同發(fā)展存在的問題并探索提升路徑。得到的主要結(jié)論為：

1）基于城市群尺度，長株潭城市群經(jīng)濟、社會、生態(tài)子系統(tǒng)有序度總體呈提升趨勢，復合系統(tǒng)協(xié)同度由輕度失調(diào)走向中度協(xié)同。各子系統(tǒng)間的協(xié)同度差異較小，從研究期間的變化幅度和研究期末的協(xié)同水平看，從大到小均依次為經(jīng)濟-生態(tài)、經(jīng)濟-社會、社會-生態(tài)。

2）基于城市尺度，長沙、株洲均于2017 年實現(xiàn)中度協(xié)同，而湘潭尚未實現(xiàn)低度協(xié)同向中度協(xié)同的轉(zhuǎn)變。從發(fā)展趨勢看，各城市復合系統(tǒng)協(xié)同度呈長沙持續(xù)強化、株洲與湘潭相對弱化的趨勢。

3）城市群尺度下，長株潭城市群主要表現(xiàn)為總體協(xié)同水平偏低、社會-生態(tài)子系統(tǒng)協(xié)同度增長緩慢，基礎設施和環(huán)境治理是核心制約序參量；城市尺度下，城市間經(jīng)濟-社會-生態(tài)協(xié)同水平存在明顯差距，經(jīng)濟規(guī)模、發(fā)展質(zhì)量、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、污染排放等序參量是主要的制約因素。

4）城市群層面，長株潭城市群應合理制定各子系統(tǒng)有序發(fā)展與協(xié)同目標，健全城市群財政及公共事務統(tǒng)籌管理機制；城市層面，一方面，各城市應補足發(fā)展短板、提升發(fā)展能級，長沙以強化輻射帶動能力為核心、株洲聚焦于主導產(chǎn)業(yè)的提升發(fā)展、湘潭以持續(xù)推進“退二進三”為重點；另一方面，應從強化市場主導作用、提升平臺引領功能、完善利益聯(lián)結(jié)機制等層面健全城市間互動合作機制。

城市群協(xié)同發(fā)展，既是各城市之間基于共同發(fā)展目標和各自發(fā)展實際，通過政策制定、機制構(gòu)建等途徑實現(xiàn)規(guī)劃同編、交通同網(wǎng)、產(chǎn)業(yè)同鏈的發(fā)展，又是經(jīng)濟、社會、生態(tài)等各子系統(tǒng)之間相互聯(lián)系、相互作用，形成良性協(xié)同、互促共贏的發(fā)展。本文主要的創(chuàng)新之處在于將城市群作為一個整體，基于城市群和城市雙重尺度，以經(jīng)濟、社會、生態(tài)各子系統(tǒng)之間的聯(lián)系、復合系統(tǒng)的協(xié)同為主題進行研究，并對城市群協(xié)同發(fā)展的進一步優(yōu)化提出建議。作為一個復雜的巨系統(tǒng)，城市群內(nèi)部子系統(tǒng)、要素繁多，各子系統(tǒng)、各項要素之間的關聯(lián)和互動機制仍有待進一步深入探索，從而更好地揭示城市群協(xié)同發(fā)展的演化過程和內(nèi)在機理，為提升城市群發(fā)展效率、實現(xiàn)城市群綜合競爭力的增強提供更科學的借鑒。