基于PSIR模型的山東半島城市群韌性水平評價

摘要：全面評價黃河流域山東半島城市群韌性水平是貫徹落實(shí)黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展國家戰(zhàn)略的重要舉措。基于壓力-狀態(tài)-影響-響應(yīng)（PSIR）模型，構(gòu)建黃河流域山東半島城市群韌性評價指標(biāo)體系，并運(yùn)用熵權(quán)法和TOPSIS法進(jìn)行韌性水平評價。研究發(fā)現(xiàn)：山東半島城市群的16個城市整體韌性水平存在明顯差異，在空間上呈現(xiàn)出“從東到西、由強(qiáng)到弱”的布局；狀態(tài)韌性對整體韌性水平的影響最大；濟(jì)南市和青島市的壓力韌性水平相較于其他三個維度較低，應(yīng)重視生態(tài)環(huán)境修復(fù)與保護(hù)。

關(guān)鍵詞：PSIR模型；城市韌性評價；熵權(quán)法；TOPSIS法；山東半島

0 引言

2021年，中共中央 國務(wù)院聯(lián)合發(fā)布了《黃河流域生態(tài)保護(hù)與高質(zhì)量發(fā)展規(guī)劃綱要》，該綱要明確了沿黃城市群的建設(shè)要求，強(qiáng)調(diào)以高質(zhì)量、高標(biāo)準(zhǔn)推動城市發(fā)展，旨在形成特色突出、優(yōu)勢互補(bǔ)、協(xié)同高效的全新城市群發(fā)展布局。從區(qū)位上來看，萬里黃河從山東入海，山東半島城市群在黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展中發(fā)揮著龍頭作用。有效評價山東半島城市群韌性水平，對貫徹落實(shí)“以新安全格局保障新發(fā)展格局”具有顯著的現(xiàn)實(shí)意義和價值^[1]。

“韌性”一詞源自拉丁語“Resilio”，最初指“恢復(fù)到原來的狀態(tài)”。20世紀(jì)90年代，韌性的概念首次被應(yīng)用到城市規(guī)劃領(lǐng)域。城市群韌性指面對突發(fā)社會危機(jī)時，城市群能夠迅速做出反應(yīng)、較快地適應(yīng)當(dāng)下的狀態(tài)，并通過動態(tài)調(diào)節(jié)來持續(xù)發(fā)展的能力。目前，城市群韌性的研究主要聚焦于針對不同城市群構(gòu)建韌性指標(biāo)評價體系。例如，夏方舟等^[2]基于演化韌性理論構(gòu)建京津冀城市群韌性評價指標(biāo)體系，研究結(jié)果顯示，京津冀城市群城市韌性水平呈現(xiàn)“京津雙核心、東北高西南低”的分布格局；Shi等^[3]從區(qū)域韌性維度和城市網(wǎng)絡(luò)框架兩方面入手，建立了包括經(jīng)濟(jì)、社會和工程網(wǎng)絡(luò)在內(nèi)的粵港澳大灣區(qū)城市群網(wǎng)絡(luò)韌性評價體系；焦柳丹等^[4]以長三角城市群為韌性評價對象，基于突變理論和木桶理論，構(gòu)建長三角城市群韌性評價指標(biāo)體系，得出長三角城市群內(nèi)各城市的韌性水平呈“中間大，兩頭小”的橄欖型結(jié)構(gòu)的結(jié)論。綜上所述，現(xiàn)有研究大多針對“京津冀城市群^[5]”“粵港澳城市群^[6]”“長三角城市群^[7]”等城市群韌性水平進(jìn)行研究，黃河流域山東半島城市群韌性水平評價方面有所欠缺。

鑒于此，本研究基于山東半島城市群16個城市基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，利用壓力-狀態(tài)-影響-響應(yīng)（PSIR）模型，構(gòu)建山東半島城市群韌性評價指標(biāo)體系，并運(yùn)用熵權(quán)法和TOPSIS法進(jìn)行韌性水平評價，根據(jù)綜合得分分析城市群韌性水平，進(jìn)而剖析山東半島城市群韌性水平影響因素。

1 山東半島城市群韌性評價指標(biāo)構(gòu)建

1.1 山東半島城市群韌性基本情況

依據(jù)《山東半島城市群發(fā)展規(guī)劃（2021—2035年）》的界定，山東半島城市群包括濟(jì)南市、青島市、淄博市、棗莊市、東營市、煙臺市、濰坊市、濟(jì)寧市、泰安市、威海市、日照市、臨沂市、德州市、聊城市、濱州市和菏澤市16個城市。山東半島城市群坐落于黃河中下游地帶，其綜合交通網(wǎng)絡(luò)發(fā)達(dá)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平位居全國前列，具有顯著的地理、經(jīng)濟(jì)和文化優(yōu)勢。未來，隨著城市群內(nèi)部交通網(wǎng)絡(luò)的不斷完善和對外開放程度的不斷提高，山東半島城市群有望成為華東地區(qū)的重要增長極之一，為推動區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展做出更大貢獻(xiàn)。

濟(jì)南市和青島市作為山東半島城市群建設(shè)的中心城市，對周邊地區(qū)具有較強(qiáng)的輻射帶動作用，但是從整體上看，山東半島城市群發(fā)展過程中面臨城鄉(xiāng)發(fā)展不平衡、生態(tài)韌性提升受限、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理等挑戰(zhàn)，可在一定程度上影響城市群韌性水平。因此，為科學(xué)合理地確定山東半島城市群韌性水平，并制定切實(shí)有效的提升策略，亟須構(gòu)建適合的韌性水平評價指標(biāo)體系。

1.2 山東半島城市群韌性評價指標(biāo)

加拿大的統(tǒng)計(jì)學(xué)者Rapport、Friend等提出了壓力-狀態(tài)-響應(yīng)模式（PSR），最初用以應(yīng)對諸如生態(tài)-環(huán)境等方面的問題。該模型通過“壓力-狀態(tài)-響應(yīng)”的思維邏輯，揭示了人類活動與環(huán)境之間的相互作用關(guān)系。PSR模型為系統(tǒng)安全韌性評估提供了新的思路和方法。PSIR（壓力-狀態(tài)-影響-響應(yīng)）模式是PSR模型發(fā)展演變過程中的一個階段^[8]，具有良好的適用性。其中，“壓力”是目前生態(tài)環(huán)境造成的壓力；“狀態(tài)”是指在目前的壓力下，經(jīng)濟(jì)、社會等方面的情況；“影響”是當(dāng)前狀況對社會、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，以及人類活動和健康狀況產(chǎn)生的影響；“響應(yīng)”是做出的積極的、切實(shí)可行的應(yīng)對措施^[9]。

因此，本研究在借鑒國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，通過深度訪談來自環(huán)境科學(xué)、城市規(guī)劃、管理科學(xué)與工程等多個領(lǐng)域?qū)＜覀兊膶I(yè)意見和建議，選取得到基于PSIR模型的工業(yè)廢水排放量、工業(yè)粉塵排放量等20項(xiàng)指標(biāo)，構(gòu)建城市群韌性評價指標(biāo)體系。城市群韌性水平評價指標(biāo)見表1。

2 山東半島城市群韌性水平評價

本研究基于PSIR模型構(gòu)建山東半島城市群韌性評價指標(biāo)體系，采用熵權(quán)-TOPSIS法對山東半島城市群16市指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，并依據(jù)分析結(jié)果對山東半島城市群韌性水平進(jìn)行評價。熵權(quán)-TOPSIS法是一種結(jié)合熵權(quán)法和TOPSIS法的決策分析方法。其中，熵權(quán)法是一種基于信息熵的概念確定各評價指標(biāo)的權(quán)重的方法，能夠客觀地反映各指標(biāo)的重要程度，避免了人為因素的干擾。TOPSIS法是一種多目標(biāo)決策分析方法，通過計(jì)算評價對象與正理想解和負(fù)理想解的相對距離來評價各對象的優(yōu)劣。本研究將兩種方法相結(jié)合，對山東半島城市群韌性水平進(jìn)行評價。

2.1 數(shù)據(jù)來源及數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)來自2023年《山東省統(tǒng)計(jì)年鑒》及山東半島城市群各市2023年統(tǒng)計(jì)年鑒及城市發(fā)展公報等，部分缺失數(shù)據(jù)通過均值法補(bǔ)齊。設(shè)共有m個城市，n個指標(biāo)，第i個城市的第j個指標(biāo)為xij（i=1，2，…，m;j=1，2，…，n）。

本研究采用Min-Max標(biāo)準(zhǔn)化方法，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為0～1的小數(shù)。

當(dāng)指標(biāo)與評價結(jié)果正相關(guān)時，標(biāo)準(zhǔn)化處理公式如下

Zij=Xij-min（Xij）max（Xij）-min（Xij）（1）

當(dāng)指標(biāo)與評價結(jié)果負(fù)相關(guān)時，標(biāo)準(zhǔn)化處理公式如下

Zij=max（Xij）-Xijmax（Xij）-min（Xij）（2）

2.2 基于熵權(quán)法的指標(biāo)權(quán)重計(jì)算

（1）確定每個指標(biāo)熵值，公式如下

Ej=-1ln（m）∑mi=1（ZijlnZij）（3）

式中，Ｚij為第i個樣本在第j個指標(biāo)中的比重值。

（2）計(jì)算各項(xiàng)指標(biāo)的差異度，公式如下

Dj=1-Ej（4）

（3）確定權(quán)重，公式如下

Wj=Dj∑nj=1Dj（j=1， 2， …， n）（5）

通過以上步驟計(jì)算得山東半島城市群韌性評價體系中各指標(biāo)的權(quán)重，熵值法計(jì)算權(quán)重結(jié)果匯總見表2。

2.3 基于TOPSIS法的城市群韌性水平評價

首先，對所選取的數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，以確保不同性質(zhì)和量綱的指標(biāo)能夠進(jìn)行比較和分析；其次，運(yùn)用熵權(quán)法來確定各個評價指標(biāo)的權(quán)重并采用TOPSIS綜合評價方法對山東半島城市群16市進(jìn)行韌性水平綜合評價。TOPSIS法評價結(jié)果見表3。

2.4 山東半島城市群各城市韌性水平比較分析

2.4.1 整體韌性水平比較分析

山東半島城市群韌性水平發(fā)展不平衡，各城市之間差距顯著。其中，濟(jì)南市韌性水平最強(qiáng)，綜合得分為0.622 8；聊城市韌性水平最弱，綜合得分為0.175 7。依據(jù)各城市綜合得分高低進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)差分級，將山東半島城市群韌性水平劃分為高度韌性城市（C≥0.40）、中度韌性城市（0.27lt;Clt;0.40）和低度韌性城市（C≤0.27）3個等級，城市韌性水平的等級評價見表4。

（1）高度韌性城市多為省會城市，或?yàn)榻?jīng)濟(jì)發(fā)展表現(xiàn)較為突出的城市。其中，濟(jì)南市為省會城市，青島市、威海市、煙臺市與東營市為沿海城市，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較高。這些城市具備強(qiáng)大的抵御、適應(yīng)及恢復(fù)能力，能有效應(yīng)對各類災(zāi)害，保障關(guān)鍵功能不中斷，通過指揮調(diào)度資源，快速恢復(fù)城市秩序，并從經(jīng)驗(yàn)中學(xué)習(xí)，不斷優(yōu)化升級，確保城市持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展。

（2）中度韌性城市多數(shù)是以工業(yè)發(fā)展或旅游業(yè)發(fā)展為主的城市。其中，濟(jì)寧市、臨沂市、濰坊市、濱州市在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中大力發(fā)展工業(yè)，淄博市和日照市依靠自身優(yōu)勢大力發(fā)展旅游業(yè)。這類城市在一定程度上能夠抵御各類風(fēng)險，但是在遇到重大危害災(zāi)難時，仍存在一定風(fēng)險，還需要不斷提高城市韌性水平，以便更好地應(yīng)對各類災(zāi)害。

（３）低度韌性城市多以經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)單一或經(jīng)濟(jì)發(fā)展滯后的城市。其中，泰安市、棗莊市、菏澤市經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)較為單一，德州市、聊城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展較為滯后。這些城市或經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)單一，或經(jīng)濟(jì)發(fā)展滯后，主要以農(nóng)業(yè)或傳統(tǒng)的工業(yè)為主，缺乏新興產(chǎn)業(yè)和現(xiàn)代服務(wù)業(yè)的支撐，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)發(fā)展動力不足，缺乏抵御外界風(fēng)險的能力，后續(xù)發(fā)展過程中需著重提升自身的韌性水平。

2.4.2 各城市分指標(biāo)韌性水平比較分析

基于熵權(quán)-TOPSIS法，對山東半島城市群16個城市分子系統(tǒng)的韌性水平單獨(dú)進(jìn)行測算，山東半島各城市子系統(tǒng)韌性水平綜合得分見表5。

基于熵權(quán)-TOPSIS法測算山東半島城市群16個城市的P（壓力）、S（狀態(tài)）、I（影響）、R（響應(yīng)）水平，將各城市子系統(tǒng)綜合得分進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)差分級。根據(jù)各城市子系統(tǒng)韌性水平，將各城市分成“高度、中度、低度”三個等級，山東半島城市群韌性水平等級劃分見表6。壓力韌性水平方面：綜合得分大于0.56的為高度韌性城市；綜合得分大于等于0.40且小于等于0.56的為中度韌性城市；綜合得分小于0.40的為低度韌性城市。狀態(tài)韌性水平：綜合得分大于0.36的為高度韌性城市；綜合得分大于等于0.18且小于等于0.36的為中度韌性城市；綜合得分小于0.18的為低度韌性城市。影響韌性水平方面：綜合得分大于0.44的為高度韌性城市；綜合得分大于等于0.29且小于等于0.44的為中度韌性城市；綜合得分小于0.29的為低度韌性城市。響應(yīng)韌性水平方面：綜合得分大于0.47的為高度韌性城市；綜合得分大于等于0.22且小于等于0.47的為中度韌性城市；綜合得分小于0.22的為低度韌性城市。

2.5 山東半島城市群韌性水平空間特征分析

基于熵權(quán)-TOPSIS法計(jì)算結(jié)果，使用Arcgis軟件繪制出山東半島城市群韌性水平空間分布圖如圖1所示。由圖1可知，整個山東半島城市群的韌性水平呈現(xiàn)出“從東到西、由強(qiáng)到弱”的分布格局，即山東半島城市群東部地區(qū)以高度韌性城市為主，中部地區(qū)以中度韌性城市為主，西部地區(qū)以低度韌性城市為主。

經(jīng)過權(quán)重分析，狀態(tài)（S）韌性水平在山東半島城市群韌性評價體系中占比較大（30.04%），這表明經(jīng)濟(jì)社會環(huán)境所處的狀況對城市韌性水平有顯著影響。濟(jì)南市、青島市和煙臺市的狀態(tài)韌性水平與響應(yīng)韌性水平均優(yōu)于其他城市，威海市、東營市在壓力韌性水平與影響韌性水平方面也優(yōu)于其他城市，韌性水平較高。濟(jì)寧市與臨沂市作為魯南經(jīng)濟(jì)圈的重要組成部分，因它們地理位置和資源優(yōu)勢，經(jīng)濟(jì)發(fā)展?jié)摿ν怀觥Ｗ筒┦泻腿照帐袆t在旅游資源方面有著獨(dú)特的優(yōu)勢，經(jīng)濟(jì)發(fā)展良好。濱州市和濰坊市在工業(yè)領(lǐng)域有顯著優(yōu)勢。這些城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較高，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)完善，帶動了生態(tài)環(huán)境與社會民生建設(shè)，韌性水平相對較高。相比之下，山東半島城市群中的德州市和菏澤市由于地理位置不佳、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)失調(diào)等因素，經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對滯后。泰安市、棗莊市和聊城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相對落后，教育資源和醫(yī)療服務(wù)水平相對匱乏，城市韌性水平相對較低。

3 結(jié)論

山東半島城市群韌性水平存在明顯差異，其中濟(jì)南市韌性水平最高，綜合得分為0.622 8；聊城市韌性水平最低，綜合得分為0.175 7。山東半島城市群包括16個城市，它們在韌性水平上呈現(xiàn)出明顯的“從東到西、由強(qiáng)到弱”的空間分布格局，即從沿海城市向內(nèi)陸城市韌性水平整體上呈現(xiàn)遞減的趨勢。從壓力（P）、狀態(tài)（S）、影響（R）和響應(yīng)（I）4個維度構(gòu)建山東半島城市群韌性水平的綜合評估指標(biāo)體系，其中狀態(tài)（S）韌性水平對綜合韌性水平的影響最大，所占比重達(dá)30.04%。濟(jì)南市與青島市在壓力方面均居于低度韌性水平，其他三個方面均居于中度或高度韌性水平。兩市工業(yè)發(fā)展位居山東半島前列，但經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中會對生態(tài)環(huán)境造成破壞，粉塵排放量和廢水排放量明顯高于其他城市，因此在促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時，濟(jì)南市和青島市也要注意保護(hù)生態(tài)環(huán)境。德州市、菏澤市、棗莊市和聊城市在狀態(tài)（S）、影響（R）和響應(yīng)（I）三方面均位于低度韌性水平，其中綜合得分最低的聊城市，其經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)較為薄弱且產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)以傳統(tǒng)工業(yè)為主，在面對經(jīng)濟(jì)波動或市場變化時，其傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)可能面臨較大的壓力和挑戰(zhàn)，從而影響整個經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和韌性。

4 結(jié)語

構(gòu)建韌性城市不僅能提升城市應(yīng)對災(zāi)害風(fēng)險的能力，也對促進(jìn)城市可持續(xù)發(fā)展具有重要影響。本研究結(jié)合PSIR模型并運(yùn)用熵權(quán)-TOPSIS法對山東半島城市群各市韌性水平進(jìn)行評價。通過標(biāo)準(zhǔn)差分級法將各市分為高度、中度和低度韌性水平城市，這對研究區(qū)域可持續(xù)發(fā)展和優(yōu)化韌性城市建設(shè)具有參考價值。但本研究仍存在不足與改進(jìn)之處：一方面本研究受限于較短的時間跨度，僅采用了山東半島城市群16個城市1年的數(shù)據(jù)，因此難以準(zhǔn)確預(yù)測該城市群未來城市韌性的發(fā)展趨勢，為了更全面地把握其發(fā)展脈絡(luò)，未來的研究應(yīng)拓展至更長的時間范圍；另一方面，在指標(biāo)選取方面，本研究主要依據(jù)PSIR模型及當(dāng)前的相關(guān)研究成果進(jìn)行篩選，所構(gòu)建的體系可能難以覆蓋城市韌性這一復(fù)雜系統(tǒng)的所有方面。未來的研究工作可以聚焦于城市空間所承受的災(zāi)害風(fēng)險與生態(tài)環(huán)境挑戰(zhàn)等具體情境，并融入其他關(guān)聯(lián)性指標(biāo)，以期對韌性水平評價體系進(jìn)行更為全面和深入的優(yōu)化與提升。

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收稿日期：2024-10-31

作者簡介：

張琳（1982—），女，博士，副教授，碩士研究生導(dǎo)師，研究方向：韌性城市建設(shè)。

楚冰潔（2002—），女，研究方向：智慧社區(qū)建設(shè)。

李冰冰（通信作者）（2001—），女，研究方向：城市更新。

張艷娜（2001—），女，研究方向：可持續(xù)建造與投融資。

趙蕊（2001—），女，研究方向：可持續(xù)建造與投融資。