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1、湖南城市区域差异的实证分析 -基于城市可持续发展的角度 摘要:本文选用34项指标，对湖南省14个省、地级市的可持续发展水平进行主成分分析，将影响可持续发展水平的因素归结为4个主要影响因素，再进行聚类分析。结果表明，湖南14个城市的可持续发展水平存在较明显的区域差异，可划分为4个等级。长沙市为第一等级城市，株州、湘潭、岳阳为第二等级城市，娄底、怀化、郴州、衡阳、常德、张家界、邵阳、益阳、永州为第三等级城市，湘西为第四等级城市，同时进一步分析了每个等级城市指标得分的区域差异，并提出了各等级城市可持续发展的对策。关键词:可持续发展，主成分分析，聚类分析 一、引言区域是一个复杂的多层次的空间系统，它是
2、一定的地域空间范围内由社会、经济、生态三个相互作用、相互依赖的子系统组成的复合系统。区域可持续发展作为一种系统的发展观，一方面要求区域内部各子系统及其构成要素之间具有较高的协同程度，另一方面要求同一层次和不同层次的区域之间能够更加协同一致、均衡发展，以保证区域可持续发展的实现。城市可持续发展是经济、社会发展的本质要求。我国的可持续发展理论研究，从20世纪80年代中期就开始跟踪国际相关研究的动向。马世骏院学角度于20世纪70年代起，就先后提出复合生态系统的可持续发展思想。在可持续发展定义提出之后，我国学者学习、借鉴国外的可持续发展理论，以我国的实际出发，独立地开创了第四个方向系统学方向。杨多贵、
3、牛文元等遵从一般系统学的理论和原则，对决定“可持续发展系统”的本质要素进行了长期的探索和研究，最后确认可持续发展由其内部具有严格逻辑关系的“五大支持系统”所组成。在国际上，可持续发展理论从萌芽、产生到发展，大体可分为三个阶段。在萌芽期有不少资源经济学家、环境经济学家和经济学家分别从资源的最优利用、环境保护等方面进行了大量研究，这为后来的可持续发展概念的产生提供了认识基础。可持续发展理论提出与探索时期为20世纪80年代初至1992年里约“环境与发展”大会的召开，在这个时期，可持续发展的概念与定义方面展开了争论，随着可持续发展概念讨论的深入，其理论研究也被相继提出并分别在经济学方向、社会学方向和生
4、态学方向三个方向去揭示其内涵与实质。如何构建科学可行的指标体系评价一个城市的可持续发展水平，并对不同城市的可持续发展水平做比较分析，已成为许多学者研究的重要课题。衡量城市发展水平的传统指标是城镇人口占总人口的比例。我认为，用这个单一指标来衡量城市的可持续发展水平是不可取的。张世银等 侯学英、盖美等倾向于用复合指标，构建评价指标体系，衡量一个城市的可持续发展水平。王良健构建了区域可持续发展的评估模型，对湖南长沙市的可持续发展水平进行了实证研究。从现有文献来看,对湖南各个城市的可持续发展水平的综合指标评价分析涉及较少。据此，本文将从经济发展、社会进步、生活改善、环境治理等多角度出发,构建城市可持续
5、发展水平评价指标体系，分析湖南省14个省、地级城市的可持续发展水平的区域差异。二、指标选择和数据来源1、指标选择根据指标选择针对性、层次性、全面性及可操作性的原则，可选择如下指标构建湖南省城市可持续发展水平评价指标体系。X1：人均地区生产总值；X2：地区生产总值增长率；X3：第三产业产值占GDP 的比重；X4：人均工业总产值；X5：当年人均实际使用外资金额；X6：人均社会消费品零售总额；X7：人均固定资产投资总额；X8：人均地方财政一般预算内收入；X9：人均地方财政一般预算内支出；X10：教育支出占财政支出之比；X11：科学支出占财政支出之比；X12：人口密度；X13：人口自然增长率；X14；
6、每万人拥有高等学校专任教师数；X15：每万人高等学校在校学生数；X16：每百人公共图书馆藏书；X17：每万人拥有医生数；X18：城市建设用地占市区面积比重；X19：人均城市道路面积；X20：人均拥有移动电话数；X21：每万人国际互联网用户数；X22：每万人年末城镇登记失业人数；X23：职工平均工资；X24：人均城乡居民储蓄年末余额；X25：人均居民生活用水量；X26：人均居民生活用电量；X27：每万人拥有公共汽车数；X28：人均居民居住面积；X29：工业固体废物综合利用率；X30：城镇生活污水处理率；X31：生活垃圾无害化处理率；X32：人均绿地面积；X33：建成区绿化覆盖率；X34：城市化水
7、平。2、数据来源和归一化处理（1）数据来源。查阅中国城市统计年鉴（2008）和湖南统计年鉴（2008）可得湖南14个省、地级市(其中长沙为省级市)的城市可持续发展指标数据。（2）原始数据归一化处理。由于原始指标数据的计量单位不同、表现形式不一样，故需要对数据进行归一化处理。常见的数据归一化方法有三种：向量归一化法、线性比例变换法|极差变换法。本文所用的方法是极差变换法，基本过程如下：设和表示所有元素项中第i个属性的最大值和最小值，将属性i的一个原始值通过极差变换映射成在区间0,1中，映射公式如下： 其中为原始数据，和分别表示所有元素项中第i个属性的最大值和最小值，为变换处理后的数据。经过极差变
8、换后。其指标均满足01并且正、逆向指标均化为正向指标，最优值为1，最劣值为0.本文即通过极差变换法对各项指标进行归一化处理后了标准化数据。三、湖南城市可持续发展水平的主成分分析主成分分析，就是设法将原来变量或指标重新组合成一组新的、互不相关的几个综合变量或指标，同时根据实际需要从中选取几个较少的综合变量或指标来尽可能多地反映原变量或指标的信息。这种将多变量或多指标转化成少数几个互不相关的综合变量或综合指标的统计方法叫做主成分分析或称主分量分析。本文运用此法对湖南省14个省、地级市的市辖区归一化数据进行主成分分析，得出特征值和累计方差贡献率（表一）解释的总方差成份初始特征值提取平方和载入合计方差
9、的 %累积 %合计方差的 %累积 %120.81561.22061.22020.81561.22061.22024.76714.02275.2424.76714.02275.24232.8048.24783.4892.8048.24783.48941.6094.73388.2221.6094.73388.2225.9692.85191.0736.8742.57193.6447.6912.03395.6778.4771.40297.0789.3661.07698.15410.271.79798.95111.160.47199.42212.108.31899.74013.088.260100.00
10、0148.176E-162.405E-15100.000157.400E-162.177E-15100.000166.197E-161.823E-15100.000175.349E-161.573E-15100.000184.328E-161.273E-15100.000194.012E-161.180E-15100.000203.088E-169.083E-16100.000212.635E-167.751E-16100.000221.704E-165.013E-16100.000239.255E-172.722E-16100.000245.091E-171.497E-16100.00025
11、-8.930E-18-2.627E-17100.00026-9.647E-17-2.837E-16100.00027-1.257E-16-3.696E-16100.00028-2.240E-16-6.589E-16100.00029-3.120E-16-9.176E-16100.00030-4.716E-16-1.387E-15100.00031-5.062E-16-1.489E-15100.00032-6.398E-16-1.882E-15100.00033-7.086E-16-2.084E-15100.00034-7.578E-16-2.229E-15100.000提取方法：主成份分析。由
12、上表可知，前四个主成分的累计贡献率已经达到了88.222%，根据累计方差贡献率达到85%以上的选择标准，我们得到衡量湖南省可持续发展水平的主成分共有四项。主成分分析得分系数见表二：表二成份得分系数矩阵成份1234人均地区生产总值（元）.046-.033-.041.017地区生产总值增长率(%).035.120.023.055第三产业产值占GDP 的比重(%).022.154-.101.102人均工业总产值（元/人）.041-.038.099-.080当年人均实际使用外资金额（美元/人）.041-.082-.094.017人均社会消费品零售总额（元）.044-.060-.087.063人均固定资
13、产投资总额(元).044-.066-.089.011人均地方财政一般预算内收入(元).034-.050.023.284人均地方财政一般预算内支出(元).046.017-.061.099教育支出占财政支出之比（%）.043-.052-.087-.069科学支出占财政支出之比（%）.014.157-.073.208人口密度人/平方公里).036.034.135-.209人口自然增长率().020-.016.244.229每万人拥有高等学校专任教师数.042-.082-.059-.076每万人高等学校在校学生数.042-.075-.051-.118每百人公共图书馆藏书(册.件).045-.063-.
14、032.026每万人拥有医生数.040.050.045-.102城市建设用地占市区面积比重(%).035-.026.159-.234人均城市道路面积(平方米).039.015.169-.019人均拥有移动电话数.046-.045-.074.020每万人国际互联网用户数.015.146-.147.023每万人年末城镇登记失业人数.038.045.167-.015职工平均工资（元）.040.094-.028.137人均城乡居民储蓄年末余额（元）.040-.056-.037.131人均居民生活用水量（吨/人）.043-.057-.014.064人均居民生活用电量(千瓦时/人）.042-.071-.1
15、06.048每万人拥有公共汽车数.036-.014.120.292人均居民居住面积（平方米）.045-.012-.046-.146工业固体废物综合利用率（%）.029.143.008-.045城镇生活污水处理率（%）.036.057-.009-.209生活垃圾无害化处理率（%）.034.058-.028-.262人均绿地面积（平方米）.028.040.245.025建成区绿化覆盖率（%）.020.156-.075-.092城市化水平（%）.045.064.006.048提取方法 :主成份。我们知道主成分分析得分系数即原变量标准化后的协方差阵的特征向量，于是，衡量可持续发展水平的第一个主成分可表
16、达为： PRIN1=0.046*X1+0.035*X2+0.022*X3+0.041*X4+0.041*X5+0.044*X6+0.044*X7+0.034*X8+0.046*X9+0.043*X10+0.014*X11+0.036*X12+0.020*X13+0.042*X14+0.042*X15+0.045*X16+0.040*X17+0.035*X18+0.039*X19+0.046*X20+0.015*X21+0.038*X22+0.040*X23+0.040*X24+0.043*X25+0.042*X26+0.036*X27+0.045*X28+0.029*X29+0.036*X30
17、+0.034*X31+0.028*X32+0.020*X33+0.045*X34 同理，可以得到四个主成分的得分。由此说明，X1：人均地区生产总值；X2：地区生产总值增长率； X3：第三产业产值占GDP的比重；X4人均工业总产值能基本上评价各地区可持续发展水平。四、湖南各城市的聚类分析聚类分析中采用离差平方和法聚类，相似性统计量选用欧氏距离系数。离差平方和法是由Ward提出来的，又称Ward法。其具体思想是：先将n个样本各自成一类，然后每次缩小一类，每缩小一类离差平方和就要增大，选择使类内离差平方和增加最小的两类合并，直至全部样本归类完毕。具体的计算过程如下：（1）原始数据标准化，构成标准化数
18、据矩阵；（2）计算欧氏距离矩阵，选出最小距离样本组。计算两两样本间欧氏距离，构成距离矩阵，从中选出具有最小距离的样本组。将具有最小距离的样本组归并为一类，当计算新类与其他样本类之间的距离时，采用离差平方和法计算类之间的距离，计算完毕后再从中选择具有最小距离的两类；（3）用新的样本类代替原来的一对样本类；（4）对新形成的样本数据与其余样本数据重新计算欧氏距离矩阵，以代替原矩阵中最小距离的对应样本类，如此重复3到4的步骤，直到把所有样本都归为一类为止。（5）最后按下列原则连接成谱系图：1、若两个样本在已经归并成类的类中未出现过，则它们归为一个新类；2、若两个样本中有一个在某类中出现过，则另一个就加
19、入该类；3、若两个样本都在同一类中，则这对样本不再归类；4、若两个都已在不同类中出现过，则把两类归并在一起。上述计算过程用SPSS统计分析软件进行，并通过对聚类图的分析，划分为4 类较合适，分类结果见表三、表四。（表三）群集成员案例4 群集3 群集2 群集1:长沙市1112:株洲市2223:湘潭市2224:衡阳市3225:邵阳市3226:岳阳市2227:常德市3228:张家界市3229:益阳市32210:郴州市32211:永州市32212:怀化市32213:娄底市32214:湘西432 （表四）由此说明，根据可持续发展水平聚类分析，可以将湖南城市可以划分为四类（见表五），第一类是长沙市，其可持
20、续发展水平最高；第二类是株州市、湘潭市和岳阳市，其可持续发展水平仅次于省会城市长沙，可持续水平较高；第三类有娄底、怀化、郴州、衡阳、常德、张家界、邵阳、益阳、永州，这些城市可持续发展水平一般；第四类是湘西，其可持续发展水平落后。（表五） 湖南城市可持续发展水平等级分类表等级城市第一等级长沙第二等级株洲、湘潭、岳阳第三等级娄底、怀化、郴州、衡阳、常德、张家界、邵阳、益阳、永州第四等级湘西五、湖南城市区域差异分析通过聚类分析，已将湖南省14个省、地级市分为4个等级。现对各等级的区域差异做简要分析。（一）第一等级为长沙市。长沙为湖南省省会，决定长沙市可持续发展水平高的主要因素是其较高的地区生产总值和
21、产业结构的优化及升级。长沙是湖南省政治、经济、文化、交通、科技、金融、信息中心，是中西部最具竞争力城市，同时也是华中地区主要的中心城市及经济中心之一。长沙经济原本偏重于第三产业，以媒体和娱乐业闻名，为中南地区重要工商业城市。近年来长沙大力推进新型工业化，一大批高新技术产业、汽车产业、装备制造业产业得到了迅速发展，这些都促进了长沙市可持续发展水平的提高，使其稳居湖南可持续发展水平之首。（二）第二等级主要包括株洲、湘潭、岳阳三市。三所城市地区生产总值在全省排名都靠前，这也是其可持续发展水平相对较高的主要原因。株洲市古称建宁，为湖南省的一个地级市，是全国两型社会综合配套改革试验区之一，同时也是全国首
22、批重点建设的工业城市之一，株洲正朝着中南地区重要的经济中心、综合实力继续保持中部非省会城市第一，全国50强的目标奋勇前进。湘潭是湖南经济比较发达的地区之一，人均国内生产总值居全省第二位。岳阳是一座有着2500多年悠久历史的文化名城，为湘北（岳阳、常德、张家界、益阳）的政治、经济、文化、交通中心和旅游胜地，岳阳是湖南首位门户城市，中国对外开放的甲级旅游城市，2011年社科院中国294个城市综合竞争力排名74位，综合竞争力稳居中部非省会城市第四，2010年中国热议迁都综合得分率最高城市。以上是促进三所城市可持续发展水平提高的积极因素，但这三所城市的第三产业比重不高，对外资的吸引力度不够，失业率相对
23、较高也在一定程度上影响了其可持续发展水平的进一步提高。（三）第三等级主要包括娄底、怀化、郴州、衡阳等9市。娄底、郴州、衡阳、邵阳及益阳5市社会资源基础较好，工业门类较为齐全，娄底园区工业不断壮大，其经济开发区获批“国家高新技术产业基地娄底薄板材料深加工产业园”； 郴州资源丰富，现已探明的矿产资源有7类70多种，其中铋、钼、微晶石墨的储量居全国之首，钨、铅锌会储量分别居全国第三、第四位，矿产资源替在价值2656亿元，人均占用量位居全省第一；衡阳为国家老工业基地、全国重要交通主枢纽城市、全国加工贸易重点承接地、全国商务综合行政执法试点城市、湖湘文化发源地、湘军发祥地。邵阳是“三线”建设时期建成的老
24、工业基地，工业门类较为齐全，初步形成以机械、食品、医化、纺织、建材、造纸等产业为主体的工业体系；益阳其茶叶产量居全省第一，其工业已形成纺织、电力、化工、煤炭、机械、电子、建材、冶金、造纸、仪器等34个行业，以麻纺、造纸、食品、电子工业最为著名。以上几所城市都过于强调工业发展而忽略了第三产业的发展，产业结构有待优化深级。怀化、永州、常德的地理位置优越，为重要的交通枢纽，怀化自古就有“黔滇门户”、“全楚咽喉”之称，是东中部地区通向大西南的桥头堡和国内重要交通枢纽城市，但教育支出、医疗建设支出在全省排名靠后，环境保护力度不够，这些都直接影响了其可持续发展水平的提高。永州是湖南省下属的地级市，是湖南省
25、、二级铁路枢纽、二级公路枢纽、三级航空枢纽。常德位于湖南省西北部，史称“黔川咽喉，云贵门户”，是湘西北重要的交通枢纽、能源基地和政治文化中心，也是三峡洞庭湖、南岳衡山张家界黄金旅游走廊的纽带与中枢。这三所城市的人口自然增长率较高，消费需求不足在一定程度上影响了其可持续发展水平的提高。张家界为中国湖南省的省辖地级市，是中国最重要的旅游城市之一。1982年9月，张家界成为中国第一个国家森林公园，1992年，由张家界森林公园、索溪峪风景区、天子山风景区三大景区构成的武陵源自然风景区被联合国教科文组织列入世界自然遗产名录。这种天然的优势造就了张家界的第三产业产值在全省排名第一，对其可持续发展水平起了促
26、进作用，但其第一产业比重却位居全省之末和有限的城市占地面积也给其可持续发展带来了一定的难度。第四等级为湘西。湘西是湖南省的“西北门户”，在州域已勘查发现63个矿种485处矿产地。已探明的主要矿产有铅、锌、汞、锰、磷、铝、煤、紫砂陶土等，其中锰、汞、铝、紫砂陶土矿居湖南省之首。丰富的矿产资源使得湘西的经济发展形成以高能耗产业为主的工业体系，耗能产业比重过大且有进一步扩大的趋势，湘西在发展经济的同时并没有注重保护环境，这些正是湘西的可持续发展低的主要原因。六、结论与建议1、结论本文选用了34个指标构建了湖南城市可持续发展水平评价指标体系，查阅相关文献后获取指标数据，并对数据做归一化处理。以归一化数
27、据为基础，进行指标主成分分析，提取4个主成分，以累积贡献率85%选取了X1，X2，X3，X4作为影响湖南城市可持续发展水平最大的因素，再进行聚类分析。聚类结果表明，湖南14个城市的可持续发展水平存在较明显的区域差异,可划分为4个等级。长沙市为第一等级城市，株州、湘潭、岳阳为第二等级的城市，娄底、怀化、郴州、衡阳、常德、张家界、邵阳、益阳、永州为第三等级的城市，湘西为第四等级的城市。2、建议应根据分类指导的总体原则,针对不同等级城市,多管齐下,采取不同的对策。第一等级城市的对策。长沙市是湖南可持续发展水平最高梯度地区，除人口密度、城市建设用地占市区面积比重和人均居民居住面积等指标得分较低外,其他
28、指标的得分都名列前茅。该城市可持续发展的着力点有三个。一是加速市辖区向周边地区扩展的步伐；二是化解人口过密造成的压力；三是加快房地产业的健康发展。第二等级城市的对策。株州、湘潭、岳阳为可持续发展水平较高梯度地区,分别在第三产业从业人员比重、每万人年末城镇登记失业人数、当年人均实际使用外资金额等指标上得分较低。三个城市应抓住十二五规划下长株潭城市一体化重大契机，从以下三个方面提高可持续发展水平。一是提升产业结构；二是开拓就业渠道；三是加强国际合作。第三等级城市的对策。娄底、怀化、郴州、衡阳、常德、张家界、邵阳、益阳、永州为可持续发展水平较低梯度地区。综合来看,九个城市在人口自然增长率、生活垃圾无
29、害化处理率、人均社会消费品零售总额和第三产业从业人员比重等方面尚存劣势。应从以下四个方面提高城市可持续发展水平。一是人口控制；二是环境治理；三是消费引导；四是产业结构升级。第四等级城市的对策。湘西为可持续发展水平最低梯度地区，其指标得分和综合得分均处于全省末端，应从以下四个方面提高城市可持续发展水平。一是加快产业结构升级；二是切实提升居民收入水平；三是大力发展各项社会事业；四是加强生态环境治理。参考文献1Barbary J H.Toawrds an alternative theory of resource一based town development .Economic Geography
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