東北地區(qū)城市可持續(xù)發(fā)展的時(shí)空格局演變分析

李恒吉,逯承鵬,鹿晨昱,韓金雨,徐 麗

(1.中國(guó)科學(xué)院 西北生態(tài)環(huán)境資源研究院文獻(xiàn)情報(bào)中心,蘭州 730000;2.蘭州大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院,蘭州 730000; 3.蘭州大學(xué) 縣域經(jīng)濟(jì)發(fā)展研究院&鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略研究院,蘭州 730000;4.西北師范大學(xué) 地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院,蘭州 730070)

城市可持續(xù)發(fā)展是地理學(xué)關(guān)注的熱點(diǎn)問題[1]，地理學(xué)相關(guān)理論、方法和技術(shù)已成為解決可持續(xù)發(fā)展問題的基礎(chǔ)[2]。隨著全球城市化進(jìn)程的加快，城市成為落實(shí)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵，實(shí)現(xiàn)城市經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境系統(tǒng)的“共同發(fā)展、相互促進(jìn)”已越來越引起各界人士的普遍關(guān)注[3]。同時(shí)，城市作為地域性組織，規(guī)模差異巨大、內(nèi)部關(guān)系復(fù)雜以及發(fā)展問題繁多，這就使探索城市可持續(xù)發(fā)展能力尤為必要[4]。國(guó)際上對(duì)于城市可持續(xù)發(fā)展能力的研究主要集中在城市發(fā)展與社會(huì)公平及與資源環(huán)境承載力可持續(xù)性等[5-6]相關(guān)領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)學(xué)者則圍繞城市可持續(xù)發(fā)展測(cè)度和評(píng)估開展研究并取得豐富成果[7-9]。然而，隨著該領(lǐng)域研究的不斷發(fā)展，學(xué)者們不僅著眼于可持續(xù)發(fā)展能力的量化測(cè)算，也逐漸關(guān)注其在時(shí)空維度上的演變特征。因此，定量評(píng)估城市可持續(xù)發(fā)展能力并探討起時(shí)空格局演化極其必要，不僅可為城市空間發(fā)展戰(zhàn)略制定、資源優(yōu)化配置等提供參考依據(jù)，同時(shí)具有重要的理論價(jià)值。

城市可持續(xù)發(fā)展能力體現(xiàn)的是一個(gè)城市或者區(qū)域可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施效果，是對(duì)所施行的一系列可持續(xù)發(fā)展措施成果的體現(xiàn)[10]。然而，科學(xué)評(píng)估城市可持續(xù)發(fā)展能力的關(guān)鍵和難點(diǎn)在于經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)3個(gè)維度間復(fù)雜緊密聯(lián)系和相互之間產(chǎn)生的影響[11]，例如我國(guó)較早開始對(duì)可持續(xù)發(fā)展進(jìn)行研究的學(xué)者牛元文[12]將可持續(xù)發(fā)展定義為經(jīng)濟(jì)—社會(huì)—自然相協(xié)調(diào)的矢量，它會(huì)引導(dǎo)一個(gè)國(guó)家、地區(qū)或者城市向著更加和諧健康穩(wěn)定的方向發(fā)展。當(dāng)前，我國(guó)學(xué)者從不同層面有針對(duì)性地構(gòu)建了城市可持續(xù)發(fā)展能力評(píng)估指標(biāo)體系，采用諸如生態(tài)足跡[13]、能值分析[14]及物質(zhì)流分析[15]等方法與模型開展城市可持續(xù)性量化測(cè)算與評(píng)估，但現(xiàn)有的城市可持續(xù)發(fā)展能力評(píng)價(jià)方法大多限定了評(píng)價(jià)指標(biāo)，無法滿足實(shí)際的政策制定需要。同時(shí)，揭示城市可持續(xù)發(fā)展能力空間分異特征和聯(lián)合信息的研究還相對(duì)較少。此外，隨著該領(lǐng)域研究的不斷深入，需要更多關(guān)注城市各子系統(tǒng)內(nèi)部耦合協(xié)調(diào)度在時(shí)空維度上的演變特征。

自2000年起，國(guó)家針對(duì)東北振興及城市轉(zhuǎn)型的緊迫性提出要走可持續(xù)發(fā)展道路并陸續(xù)發(fā)布一系列指導(dǎo)意見和措施，對(duì)東北三省可持續(xù)發(fā)展起到明顯效果。但是，東北地區(qū)城市經(jīng)濟(jì)、社會(huì)及生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)發(fā)展問題依然突出，迫切需要開展東北地區(qū)城市可持續(xù)發(fā)展能力的科學(xué)評(píng)估，揭示其時(shí)空特征和影響因素及其相互作用機(jī)理，為制定城市宏觀經(jīng)濟(jì)決策和產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃提出相應(yīng)對(duì)策?；诖耍疚囊?000年、2005年、2010年及2015年?yáng)|北三省(遼寧省、吉林省和黑龍江省)34個(gè)地級(jí)市為研究對(duì)象(因延邊朝鮮族自治州和大興安嶺地區(qū)數(shù)據(jù)缺失，不作為研究對(duì)象)，構(gòu)建基于TOPSIS法的城市可持續(xù)發(fā)展能力評(píng)估模型并結(jié)合耦合協(xié)調(diào)度模型，結(jié)合GIS進(jìn)行空間可視化分析，對(duì)東北地區(qū)城市可持續(xù)發(fā)展能力和耦合協(xié)調(diào)度時(shí)空演變過程及空間分異格局進(jìn)行綜合研究，以期為實(shí)現(xiàn)新時(shí)代東北全面振興與城市可持續(xù)發(fā)展提供理論決策依據(jù)。

1 研究方法與數(shù)據(jù)

1.1 指標(biāo)體系

影響城市可持續(xù)發(fā)展能力的因素具有多樣性和復(fù)雜性等特征，已有文獻(xiàn)[7,9-10]通常選用GDP增長(zhǎng)率、人均GDP和人均財(cái)政收入等指標(biāo)表征城市經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展能力，選用城鎮(zhèn)登記失業(yè)率、人口自然增長(zhǎng)率和城鎮(zhèn)居民人均可支配收入等指標(biāo)城市社會(huì)子系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展能力，選用建成區(qū)綠化覆蓋面積、人均綠地面積和工業(yè)廢水排放量等指標(biāo)表征城市生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展能力。本文結(jié)合東北區(qū)域特點(diǎn)，遵循全面性、代表性、可比性以及數(shù)據(jù)可獲取性原則，增加全員勞動(dòng)生產(chǎn)率、常住人口城鎮(zhèn)化率和一般工業(yè)固體廢棄物綜合利用水平等指標(biāo)，并咨詢相關(guān)專家對(duì)指標(biāo)進(jìn)行研討，最終確定了包含22項(xiàng)具體指標(biāo)的東北地區(qū)城市可持續(xù)發(fā)展能力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系(表1)，既反映社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的客觀成就，又體現(xiàn)城市居民對(duì)社會(huì)進(jìn)步的體驗(yàn)與感受，與全面小康、生態(tài)文明的時(shí)代理念想結(jié)合，并強(qiáng)調(diào)研究的政策服務(wù)和導(dǎo)向功能。所有數(shù)據(jù)均直接或間接來源于相應(yīng)年份的《遼寧省統(tǒng)計(jì)年鑒》、《吉林省統(tǒng)計(jì)年鑒》、《黑龍江省統(tǒng)計(jì)年鑒》及《中國(guó)城市統(tǒng)計(jì)年鑒》。

表1 東北地區(qū)城市可持續(xù)發(fā)展能力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

1.2 基于TOPSIS法的城市可持續(xù)發(fā)展能力評(píng)估模型

基于變異系數(shù)TOPSIS法[16-17]構(gòu)建東北地區(qū)城市可持續(xù)發(fā)展能力評(píng)估模型來評(píng)估城市可持續(xù)發(fā)展能力水平。通過TOPSIS法計(jì)算可得研究區(qū)各城市經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)環(huán)境3個(gè)子系統(tǒng)及綜合系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展能力水平，借鑒已有研究[17]，并結(jié)合區(qū)域?qū)嶋H，將其劃分為5個(gè)等級(jí)(表2)。

表2 城市可持續(xù)發(fā)展能力水平分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

1.3 耦合協(xié)調(diào)度模型

耦合協(xié)調(diào)度可有效判斷城市經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)環(huán)境各子系統(tǒng)的耦合作用強(qiáng)度。按照耦合度和耦合協(xié)調(diào)度大小,借鑒已有研究[18],劃分不同類型(表3)。

表3 耦合度和耦合協(xié)調(diào)度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

2 結(jié)果與分析

2.1 城市可持續(xù)發(fā)展能力時(shí)空演變特征

從城市綜合可持續(xù)發(fā)展能力來看(圖1)，2000年，沈陽(yáng)、大連、鞍山、哈爾濱和大慶5個(gè)城市處于高水平發(fā)展階段，僅有長(zhǎng)春處于中高水平發(fā)展階段，其他28個(gè)城市均處于中等和中低水平階段；2005年，處于高水平發(fā)展階段的城市減少到3個(gè)城市，為沈陽(yáng)、大連和哈爾濱，鞍山和大慶則下降到中高水平發(fā)展階段，長(zhǎng)春及其他城市所處階段不變；2010年，處于高水平發(fā)展階段變?yōu)樯蜿?yáng)、大連、長(zhǎng)春和哈爾濱4個(gè)城市，大慶下降為中高水平發(fā)展階段，其他城市均處于中等和中低水平階段；到2015年各城市綜合可持續(xù)發(fā)展能力水平與2010年總體上基本保持一致。此外，從沈陽(yáng)、大連、長(zhǎng)春、哈爾濱和大慶這5個(gè)持續(xù)處于中高和高水平發(fā)展階段的城市的可持續(xù)發(fā)展能力變動(dòng)趨勢(shì)來看(圖2)，整個(gè)研究期間，大連市可持續(xù)發(fā)展能力呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)趨勢(shì)，屬于引領(lǐng)性城市；沈陽(yáng)市總體呈波動(dòng)增長(zhǎng)趨勢(shì)且變化幅度不大；長(zhǎng)春市呈現(xiàn)穩(wěn)步增長(zhǎng)趨勢(shì)，2010年后從中高水平發(fā)展階段進(jìn)入高水平發(fā)展階段；哈爾濱市雖然持續(xù)處在高水平發(fā)展階段但呈波動(dòng)下降趨勢(shì)；大慶市于2005年后由高水平發(fā)展階段進(jìn)入中高發(fā)展水平階段，呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。

圖2 沈陽(yáng)、大連、長(zhǎng)春、哈爾濱和大慶城市綜合可持續(xù)發(fā)展能力變化趨勢(shì)

從城市各子系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展能力來看(圖1)，對(duì)于城市經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)而言，沈陽(yáng)和大連在4個(gè)階段中均處于高水平發(fā)展階段，是東北地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平與實(shí)力最強(qiáng)的2個(gè)城市；長(zhǎng)春與哈爾濱2個(gè)省會(huì)城市分別從2000年的中等、中高發(fā)展水平提升到2015年的高水平發(fā)展階段，呈現(xiàn)出增長(zhǎng)趨勢(shì)；而典型的資源型城市大慶因資源逐步枯竭由2000年的高水平下降到中等發(fā)展水平，并表現(xiàn)為持續(xù)降低趨勢(shì)；其他城市均低于中等發(fā)展水平且所占比重較高。對(duì)于城市社會(huì)子系統(tǒng)而言，沈陽(yáng)、大連以及哈爾濱3個(gè)城市始終處于高水平發(fā)展階段，其他城市中僅有長(zhǎng)春在2005年和鞍山在2000年處在高水平階段，長(zhǎng)春自2005年以后持續(xù)維持在中高發(fā)展水平，而鞍山在2005年處于中高發(fā)展水平之后下降為中等發(fā)展水平階段；撫順、大慶與齊齊哈爾在2000年和2005年維持在中高發(fā)展水平，而在2010年和2015年下降到中等發(fā)展水平；七臺(tái)河和牡丹江僅在2000年為中高發(fā)展水平，之后下降到中等及中低發(fā)展水平；其他城市中，本溪、盤錦、吉林、白山和綏化5個(gè)城市只有在2005年處在中高發(fā)展水平，其他年份處在中等及中低發(fā)展水平。對(duì)城市生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)而言，2000年城市生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展能力較高，沈陽(yáng)、大連、撫順等21個(gè)城市均處于高發(fā)展水平，剩余的13個(gè)城市處在中高發(fā)展水平；2005年，僅有沈陽(yáng)和大慶處在中高發(fā)展水平，處在中等發(fā)展水平的有大連、長(zhǎng)春和吉林等7個(gè)城市，其他均處在中低發(fā)展水平；2010年，僅有沈陽(yáng)和大連處在中高發(fā)展水平，長(zhǎng)春、哈爾濱和大慶3個(gè)城市維持在中等發(fā)展水平，其他城市均處在中低發(fā)展水平；到2015年，僅有沈陽(yáng)、大連和長(zhǎng)春處在中高發(fā)展水平，哈爾濱和大慶處在中等發(fā)展水平，其他處在中低發(fā)展水平，整體上表現(xiàn)為下降趨勢(shì)。總體來看，研究期間東北三省城市綜合可持續(xù)發(fā)展能力整體水平較低，處于中高和高水平發(fā)展階段的城市總體上僅有5個(gè)城市，處于中等和中低水平階段的城市所占比重較大。對(duì)于各子系統(tǒng)而言，東北地區(qū)34個(gè)地級(jí)市城市經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)和社會(huì)子系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展能力亦不高，主要原因是東北地區(qū)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展整體水平不高，資源型城市轉(zhuǎn)型壓力較大，社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施不完善，經(jīng)濟(jì)發(fā)展滯后以及失業(yè)率增加等因素。并且，2000年以來生態(tài)環(huán)境壓力逐年加大，導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展能力急劇下降，同時(shí)表明東北振興戰(zhàn)略實(shí)施以來，盡管部分城市生態(tài)環(huán)境建設(shè)效果顯著，但由于環(huán)境污染治理與保護(hù)方面投入仍然不足，城市生態(tài)環(huán)境改善仍舊受到制約，城市生態(tài)建設(shè)與環(huán)境治理亟待加強(qiáng)。因此，全面提升城市綜合可持續(xù)發(fā)展能力是新時(shí)代推進(jìn)東北全面振興的重要任務(wù)。

圖1 2000年、2005年、2010年、2015年?yáng)|北地區(qū)城市可持續(xù)發(fā)展能力時(shí)空演變

2.2 東北地區(qū)城市可持續(xù)發(fā)展能力空間分異特征

從空間分異情況來看(圖3)，總體而言，東北地區(qū)綜合可持續(xù)發(fā)展能力較強(qiáng)的城市主要分布于哈大鐵路沿線，這與其區(qū)位與交通優(yōu)勢(shì)密切相關(guān)。資源型城市可持續(xù)發(fā)展能力呈下降趨勢(shì)，以葫蘆島、雞西、鶴崗、雙鴨山、七臺(tái)河市等市最為明顯。從省域來看，對(duì)于遼寧省而言，沈陽(yáng)和大連兩市引領(lǐng)發(fā)展，“雙核”特征較為顯著；吉林省整體上可持續(xù)發(fā)展能力不強(qiáng)，省會(huì)城市長(zhǎng)春市形成單中心引領(lǐng)區(qū)，“中心—外圍”特征較為突出；黑龍江省內(nèi)西南部的哈爾濱、大慶和牡丹江等城市可持續(xù)發(fā)展能力明顯高于東北部的伊春、鶴崗和佳木斯等城市，形成具有明顯差異的兩帶，西南帶以哈爾濱為中心，以大慶為副中心，城市可持續(xù)發(fā)展能力水平整體明顯高于東北帶，兩帶的兩極分化特征較為顯著。

圖3 2000年、2005年、2010年和2015年?yáng)|北地區(qū)城市可持續(xù)發(fā)展水平空間分異

從發(fā)展階段來看，2000年，南部地區(qū)形成沈陽(yáng)—鞍山—大連城市可持續(xù)發(fā)展能力高水平發(fā)展軸，中部地區(qū)形成哈爾濱、大慶、長(zhǎng)春為主要城市的高—中高水平發(fā)展區(qū)，北部地區(qū)則為中低發(fā)展水平區(qū)，空間分異特征顯著；到2005年，由于鞍山可持續(xù)發(fā)展能力降低，遼寧省內(nèi)沈陽(yáng)和大連的“雙核”特征顯著。哈長(zhǎng)地區(qū)則以哈爾濱為中心，以長(zhǎng)春和大慶為副中心，周邊地區(qū)較低。葫蘆島、錦州、朝陽(yáng)、阜新、白城、松原、四平、遼源、白山、通化等市可持續(xù)發(fā)展能力較低，形成“V”字型“凹槽區(qū)”；到2010年，沈陽(yáng)和大連在遼寧省的“雙核”特征依然突出，哈爾濱和長(zhǎng)春兩個(gè)省會(huì)城市形成高水平發(fā)展區(qū)，在哈大經(jīng)濟(jì)走廊上的輻射帶動(dòng)作用進(jìn)一步增強(qiáng)。沈陽(yáng)、大連、長(zhǎng)春和哈爾濱這4大城市引領(lǐng)發(fā)展的格局基本形成。到2015年，與2005年比較而言，總體上空間分異特征變化不大，依然表現(xiàn)為沈陽(yáng)、大連、長(zhǎng)春和哈爾濱4大城市引領(lǐng)格局。

2.3 城市子系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度時(shí)空演變特征

由圖4可知，研究期間，沈陽(yáng)、大連、長(zhǎng)春、哈爾濱和大慶的城市耦合協(xié)調(diào)度持續(xù)較高，大于0.6，城市子系統(tǒng)之間協(xié)調(diào)發(fā)展程度較強(qiáng)，這些城市多是東北地區(qū)省會(huì)城市和核心城市，經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平、科技創(chuàng)新能力及生態(tài)環(huán)境保護(hù)能力等方面均優(yōu)于其他城市。牡丹江、吉林、撫順、本溪一直處于勉強(qiáng)協(xié)調(diào)發(fā)展階段；齊齊哈爾在2010年子系統(tǒng)間衰退明顯，呈現(xiàn)瀕臨失調(diào)的狀態(tài)，究其原因與污染物排放量、失業(yè)率增加、經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度慢等因素有很大的關(guān)系，2010年齊齊哈爾的污染物排放量達(dá)到近幾年的最高峰，環(huán)境治理力度較低，失業(yè)率增加明顯，使得整個(gè)城市發(fā)展相對(duì)滯后。整體而言，東北地區(qū)大多數(shù)城市一直面臨著衰退失調(diào)的困境，對(duì)全域城市發(fā)展有著很強(qiáng)的制約效應(yīng)。因此，如何提升城市之間以及各城市自身的協(xié)調(diào)發(fā)展今后東北城市可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵問題。

圖4 2000年、2005年、2010年和2015年?yáng)|北地區(qū)城市耦合協(xié)調(diào)度時(shí)空演變

3 結(jié) 論

(1)總體而言，研究期間東北地區(qū)城市綜合可持續(xù)發(fā)展能力整體較低，34個(gè)地級(jí)市中，僅有沈陽(yáng)、大連、長(zhǎng)春、哈爾濱和大慶5個(gè)城市持續(xù)處于中高和高水平發(fā)展水平，處于中等和中低發(fā)展水平的城市所占比重較大，同時(shí)，城市經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展能力在不同時(shí)期呈現(xiàn)出不同的時(shí)空演化特征。提升城市可持續(xù)發(fā)展能力整體水平是新時(shí)代東北全面振興過程中亟待解決的關(guān)鍵問題。

(2)從空間分異視角來看，從全域來看，總體上表現(xiàn)為沈陽(yáng)、大連、長(zhǎng)春和哈爾濱4大城市引領(lǐng)格局，綜合可持續(xù)發(fā)展能力較強(qiáng)的城市主要分布于哈大鐵路沿線，空間分異特征較為顯著。從省域來看，遼寧省內(nèi)沈陽(yáng)和大連的“雙核”特征較為顯著，吉林和黑龍江兩省整體來看以哈長(zhǎng)地區(qū)為中心，“中心—外圍”特征較為突出。

(3)從耦合協(xié)調(diào)度來看，東北三省34個(gè)地級(jí)市經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)整體耦合協(xié)調(diào)度水平較低，較多城市面臨衰退失調(diào)的困境，制約效應(yīng)明顯，嚴(yán)重影響城市未來可持續(xù)發(fā)展，提升城市間以及各城市子系統(tǒng)內(nèi)部的協(xié)調(diào)發(fā)展是今后的可持續(xù)發(fā)展的主要任務(wù)。

本文主要從宏觀層面反映城市可持續(xù)發(fā)展能力與耦合協(xié)調(diào)度的時(shí)空演變和分異特征，而對(duì)于各個(gè)時(shí)間段內(nèi)更小時(shí)間尺度的演變特征與發(fā)展規(guī)律有待深入研究，同時(shí)，采用更精細(xì)尺度的縣域?yàn)閷?duì)象及連續(xù)的時(shí)間序列開展研究，能更深入地探索和闡明東北地區(qū)可持續(xù)發(fā)展能力的區(qū)域內(nèi)部差異和時(shí)空演變趨勢(shì)，未來需要開展進(jìn)一步的深入研究。