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泛長株潭城市群各市區(qū)人居環(huán)境的評價與優(yōu)化

2011-06-30 07:55:16周躍云趙先超
關(guān)鍵詞:株潭環(huán)境質(zhì)量人居

張 旺,周躍云,趙先超

(1.湖南工業(yè)大學(xué) 長株潭兩型社會研究院,湖南 株洲 412007;2.首都師范大學(xué) 資源環(huán)境與旅游學(xué)院,北京 100048)

0 引言

自1958年希臘學(xué)者道薩迪亞斯(C.A.Doxiadis)創(chuàng)立人類聚居學(xué)理論以來,聚落人居環(huán)境就成為國內(nèi)外規(guī)劃、建筑、園林、地理和環(huán)境等學(xué)科眾多學(xué)者關(guān)注的熱點話題。國外對城市人居環(huán)境的研究卓有成效,在定量分析和評價過程中形成了一些指標體系[1-2]。雖然這些指標體系并不完全適合我國城市的具體情況,但其注重應(yīng)用遙感(remote sensing,RS)、地理信息系統(tǒng)(geographic information system,GIS)等高新技術(shù)獲取數(shù)據(jù),并與數(shù)字城市、區(qū)域分析與評價、規(guī)劃管理系統(tǒng)相銜接,以實現(xiàn)信息提取、評價和規(guī)劃設(shè)計一體化,這值得我們借鑒。國內(nèi)對城市人居環(huán)境的研究主要集中在2個方面:一是對不同規(guī)模、等級的城市進行了人居環(huán)境的評價與優(yōu)化,如寧越敏等[3]、李華生等[4]分別研究了上海、南京這2個大城市的人居環(huán)境,胡武賢等[5]、劉道辰等[6]則對常德、聊城和丹東等中等城市的人居環(huán)境進行了評價;二是研究了城市人居環(huán)境質(zhì)量評價的具體方法,如李明等[7]、李雪銘等[8]、劉欽普等[9]分別采用基于遺傳算法改進的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、Fuzzy方法和因子分析法等分析和評價了城市人居環(huán)境。

對城市人居環(huán)境的研究,從研究區(qū)域而言,主要集中在不同規(guī)模的單個城市,對處于同一區(qū)域的城市群涉及不多;就比較研究的角度而言,對同一城市人居環(huán)境發(fā)展趨勢的縱向比較研究較多,但對不同城市人居環(huán)境差異的橫向比較研究較少;從人居環(huán)境評價的內(nèi)容來看,建立的指標體系大多依賴易于獲得的統(tǒng)計數(shù)據(jù),而對自然地理環(huán)境這一制約人居環(huán)境的因素缺乏考慮;從評價方法尤其是確定指標體系的權(quán)重來看,對于具有模糊性的人居環(huán)境質(zhì)量評價這樣一個多指標決策過程,還存在評價標準的客觀性及各子系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)性等問題。

基于此研究背景,本文通過RS, GIS及其他多種信息源獲得相關(guān)數(shù)據(jù)資料,運用熵值法,對泛長株潭城市群進行了人居環(huán)境指數(shù)和協(xié)調(diào)度的綜合評價,以期豐富和發(fā)展城市人居環(huán)境的理論和實證研究,并為城市規(guī)劃和建設(shè)管理、房地產(chǎn)開發(fā)及市民買房定居等提供科學(xué)決策的依據(jù)。

1 研究區(qū)域、數(shù)據(jù)來源及研究方法

1.1 研究區(qū)域概況

泛長株潭城市群是指以湖南省長沙、株洲和湘潭3個城市為核心,岳陽、益陽、常德、婁底、衡陽5個地級市為外圍,包括這8個城市所轄的12個縣級市和28個縣,沿京廣鐵路(京珠高速)、湘黔鐵路、石長鐵路(常長高速)為發(fā)展軸,約1.5 h城際交通連接而成的城鎮(zhèn)綿延區(qū)域。2008年,該城市群面積為9.69萬km2,占湖南省總面積的45.74%;人口為4 094.38 萬人,占全省總?cè)丝诘?9.81% ;GDP達8 760.51億元,占全省GDP的78.52%;人均GDP為17 024元,為全省平均水平的1.22倍。同年,該城市群城鎮(zhèn)人口為1 845.11萬人,占全省城鎮(zhèn)人口的63.95%;城鎮(zhèn)化水平為45.06%,高于全省42.15%的平均水平。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本研究所需數(shù)據(jù)主要有2類:一是表示自然環(huán)境的指標,如地形起伏指數(shù)、地被指數(shù)、人體氣候舒適指數(shù)和水文指數(shù)等,其基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源于湖南省l:500 000數(shù)字高程模型、湖南省土地利用類型圖(1:250 000)、歸一化差值植被指數(shù)圖(1 km×1 km)及覆蓋湖南省的34景CBERS CCD多光譜影像和湖南省97個地面氣象觀測站自建站到2008年的觀測資料;二是表示生態(tài)環(huán)境、居住條件、支撐服務(wù)設(shè)施、人文環(huán)境和社會經(jīng)濟環(huán)境的指標,其原始數(shù)據(jù)來源于《2008年湖南省環(huán)境狀況公報》《湖南省統(tǒng)計年鑒(2009)》《中國城市統(tǒng)計年鑒(2009)》及泛長株潭城市群各城市《2008年國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》。

1.3 研究方法簡介

對自然宜居性的評價,即地形起伏指數(shù)、地被指數(shù)、人體氣候舒適指數(shù)和水文指數(shù)等,采用的是封志明等[10]和郝慧梅等[11]建立并應(yīng)用的人居環(huán)境指數(shù)模型和測評方法。為了對有關(guān)影像進行幾何校正和獲得行政邊界數(shù)據(jù),采用了由國家基礎(chǔ)地理信息中心提供的全國1:250 000地形圖,利用arcgis軟件對市、縣級行政區(qū)與觀測數(shù)據(jù)進行疊加分析;同時,為了有效避免級別區(qū)間的內(nèi)部差異、多指標變量間的信息重疊和確定權(quán)重等方面的不足,運用了熵值法進行客觀賦權(quán),反映人居環(huán)境系統(tǒng)信息的有序程度和效用值,以全面客觀評價城市人居環(huán)境。

熵值法的計算步驟[12]如下:

1)采用標準化公式對指標體系中的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行標準化處理,對于正向指標采用公式,對于負向指標采用公式,并定義標準化矩陣Y,其中,;

3)分別計算單項指標的信息效用值dj=1-eij,然后采用公式分別計算各指標和各子系統(tǒng)的權(quán)重;

4)運用公式fij=wj×xij,計算出各子系統(tǒng)的評價值及系統(tǒng)的綜合評價值。

2 人居環(huán)境的評價

2.1 評價指標體系的構(gòu)建

參照我國人居環(huán)境學(xué)者吳良鏞院士的理論體系[13],并借鑒國內(nèi)外已有的城市人居環(huán)境評價指標體系,咨詢相關(guān)專家學(xué)者的意見,本著系統(tǒng)性、全面性、針對性、有效性、可比性、可得性和可操作性等原則,建立了泛長株潭城市群各市區(qū)人居環(huán)境評價指標體系(見表1)。該評價指標體系包括自然生態(tài)子系統(tǒng)、居住條件子系統(tǒng)、支撐設(shè)施子系統(tǒng)、人文環(huán)境子系統(tǒng)和社會經(jīng)濟子系統(tǒng)5類評價指標子系統(tǒng),共42個單項指標。

2.2 人居環(huán)境指數(shù)的計算與評價

根據(jù)前文的評價方法,對泛長株潭城市群各市區(qū)42項指標的336個基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行計算,計算時將5類子系統(tǒng)及人居環(huán)境系統(tǒng)的評價指數(shù)分別命名為自然生態(tài)指數(shù)(natural ecological index,NEI)、居住條件指數(shù)(habitation setting index,HSI)、支撐設(shè)施指數(shù)(supporting facilities index,SFI)、人文環(huán)境指數(shù)(humanities environment index,HCI)、社會經(jīng)濟指數(shù)(socio-economic index,SEI)、人居環(huán)境指數(shù)(human settlements environment index,HEI)。計算所得人居環(huán)境各子系統(tǒng)的評價值及系統(tǒng)的綜合評價值見表2。

表2 泛長株潭城市群各市區(qū)人居環(huán)境指數(shù)表Table2The index table of human settlement environment of pan Chang-Zhu-Tan urban agglomeration

從理論上而言,HEI越接近1,其人居環(huán)境質(zhì)量越好。從表2可看出,泛長株潭城市群的HEI都在0.3以下,這說明各城市人居環(huán)境質(zhì)量普遍不高。由于城市人居環(huán)境系統(tǒng)是一個復(fù)雜的、多層次的開放系統(tǒng),其子系統(tǒng)及各要素之間相互依存、相互制約,各子系統(tǒng)對人居環(huán)境綜合評價值的貢獻率即權(quán)重不同,表明了改善人居環(huán)境各個方面的輕重緩急。表2中,從各子系統(tǒng)的權(quán)重來看,HCI的權(quán)重值最大,說明改善人居環(huán)境質(zhì)量最主要的方向為人文環(huán)境質(zhì)量;SFI, NEI的權(quán)重值分列第2, 3位,表明支撐設(shè)施和自然生態(tài)對各市區(qū)人居環(huán)境質(zhì)量也有較大影響;而HIS, SEI的權(quán)重值相對較小,表示居住條件和社會經(jīng)濟環(huán)境對人居環(huán)境的影響相對較弱。

城市人居環(huán)境的建設(shè)是一個從低級到高級、從簡單到復(fù)雜的動態(tài)發(fā)展過程,也是各子系統(tǒng)之間相互作用的過程。理想的人居環(huán)境應(yīng)該是自然生態(tài)、居住水平、社會經(jīng)濟、人文環(huán)境和支撐設(shè)施各子系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)發(fā)展,并實現(xiàn)人居環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。這種協(xié)調(diào)關(guān)系在評價中表現(xiàn)為各城市的NEI, HIS, SFI,HCI, SEI之間相互均衡,協(xié)調(diào)一致。城市人居環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的內(nèi)涵就是在不超過各子系統(tǒng)承載力或容量范圍內(nèi)實現(xiàn)人居環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。各子系統(tǒng)之間關(guān)系越協(xié)調(diào),其評價值就會越接近;其關(guān)系越不協(xié)調(diào),其評價值就會相差越大。協(xié)調(diào)度是度量要素之間協(xié)調(diào)狀況的定量指標[14]。為定量描述城市人居環(huán)境協(xié)調(diào)性,在此利用協(xié)調(diào)系數(shù)來評價城市群人居環(huán)境各子系統(tǒng)之間的發(fā)展關(guān)系。

定義某城市i人居環(huán)境的協(xié)調(diào)系數(shù)Ci為:

式中:Si為某城市i的NEI, HIS, SFI, HCI, SEI的標準差,i為某城市i的NEI, HLI, SFI, HCI, SEI的平均值。

運用上式計算長株潭城市群各市區(qū)人居環(huán)境的協(xié)調(diào)系數(shù),計算結(jié)果見表3。

表3 泛長株潭城市群各市區(qū)人居環(huán)境的協(xié)調(diào)系數(shù)Table 3The coordination coefficient of human settlement environment of pan Chang-Zhu-Tan urban agglomeration

城市群人居環(huán)境的綜合評價需要考察各市區(qū)的人居環(huán)境評價值和協(xié)調(diào)性,由城市群各市區(qū)的人居環(huán)境指數(shù)(HEI)和協(xié)調(diào)系數(shù)(Ci)共同組成。HEI和Ci構(gòu)成一個二維的評價空間,這個評價空間以HEI為縱軸,以Ci為橫軸,分別表征某城市的人居環(huán)境水平和協(xié)調(diào)性。為觀察方便,可參照系統(tǒng)聚類分成3層分析結(jié)果,并結(jié)合具體的數(shù)值確定等級標準。具體操作如下:首先,將HEI分為3類,按HEI值從小到大依次命名為欠宜居(HEI<0.08)、次宜居(0.08≤HEI≤0.16)和最宜居(HEI>0.16);然后,將Ci也分為3類,按Ci值從小到大依次命名為弱協(xié)調(diào)(Ci<0.60)、勉強協(xié)調(diào)(0.60≤Ci≤0.70)和一般協(xié)調(diào)(0.70<Ci<0.80)。據(jù)此標準對城市群各市區(qū)的人居環(huán)境總體狀況進行分類,并將其具體位置標注在綜合評價圖上。據(jù)其在圖上的位置可確定該城市的人居環(huán)境特性,得出各市區(qū)人居環(huán)境質(zhì)量的綜合評價結(jié)論。

按照上述方法,結(jié)合表2和表3有關(guān)數(shù)據(jù),作出泛長株潭城市群各市區(qū)人居環(huán)境綜合評價圖(見圖1)。

圖1 泛長株潭城市群各市區(qū)人居環(huán)境綜合評價Fig.1The comprehensive evaluation of human settlement environment of pan Chang-Zhu-Tan urban agglomeration

從圖1可看出,長沙處于最宜居弱協(xié)調(diào)狀態(tài),株洲、湘潭和常德處于次宜居弱協(xié)調(diào)狀態(tài),衡陽處于次宜居勉強協(xié)調(diào)狀態(tài),岳陽處于次宜居一般協(xié)調(diào)狀態(tài),婁底和益陽處于欠宜居一般協(xié)調(diào)狀態(tài)。

2.3 各子系統(tǒng)的空間分異

泛長株潭城市群各市區(qū)之間,在人居環(huán)境各子系統(tǒng)的各個指標間存在明顯的地區(qū)差異,這種差異的存在和變化在很大程度上會影響當(dāng)前和今后一段時期內(nèi)諸市人居環(huán)境質(zhì)量水平的空間分異,同時也會影響到城市群人居環(huán)境系統(tǒng)整體水平的提升及協(xié)調(diào)性。根據(jù)表2進一步作出各市區(qū)人居環(huán)境指數(shù)與各子系統(tǒng)指數(shù)曲線圖(見圖2),以具體分析各子系統(tǒng)的空間分異。

圖2HEI和NEI, HIS, SFI, HCI, SEI曲線圖Fig.2The curves of HEI and NEI, HLI, SFI, HCI, SEI

1)自然生態(tài)子系統(tǒng)分異。從圖2 a可看出,HEI和NEI曲線走向不一致。衡陽和岳陽的NEI值分列第1, 2位,分別為0.101 041和0.093 985,婁底和株洲的NEI值排在最后2位。其原因主要是前2市的酸雨頻率較低且建成區(qū)綠地率較高,而后2市空氣綜合污染指數(shù)較高,水文指數(shù)卻較低。這說明優(yōu)化人居環(huán)境的方向之一為大力改善生態(tài)環(huán)境,尤為重要的是減少“三廢”排放,大力提升空氣質(zhì)量和綠地率。

2)居住條件子系統(tǒng)分異。從圖2 b可看出,HEI和HIS曲線走向基本一致。這表明各市區(qū)人居環(huán)境與居住條件表現(xiàn)出較強的相關(guān)性,該結(jié)論與人居環(huán)境評價的核心目標為“人居”即居住條件相吻合,同時也說明近年來各市區(qū)紛紛重視房產(chǎn)開發(fā),加大投資建設(shè)商品房、經(jīng)濟適用房和廉租房等住宅建筑,以改善居住條件。但常德和衡陽的HSI值較低,居各市區(qū)倒數(shù)第1, 2位。因此,2市應(yīng)增加住宅投資,改善居民用水用電條件,以優(yōu)化人居環(huán)境。

3)支撐設(shè)施子系統(tǒng)分異。從圖2 c可看出,HEI和SFI曲線走向幾乎完全一致。這說明人居環(huán)境質(zhì)量與基礎(chǔ)、服務(wù)設(shè)施水平相關(guān)性最大,同時還表明各市區(qū)都比較重視城市基礎(chǔ)和服務(wù)設(shè)施建設(shè)。但益陽和常德的SFI值偏低,分別為0.064 920和0.077 770,居各市區(qū)倒數(shù)第1, 2位,僅相當(dāng)于長沙SFI值的26.15%和31.32%。因此,2市應(yīng)加快城市基礎(chǔ)和服務(wù)設(shè)施建設(shè),以優(yōu)化人居環(huán)境。

4)人文環(huán)境子系統(tǒng)分異。從圖2 d可看出,HEI和HCI曲線走向基本一致。這說明諸市之間的人文環(huán)境子系統(tǒng)空間差異較小。婁底和益陽的HCI值偏低,分別為0.074 870和0.080 930,居各市區(qū)倒數(shù)第1,2位。這說明2市的人文環(huán)境與其他城市之間差距較大。因此,應(yīng)努力提升2市的高等教育水平,加大科技教育投資,增加公共文化服務(wù),以提高城市的人文環(huán)境質(zhì)量。

5)社會經(jīng)濟子系統(tǒng)分異。從圖2 e可看出,HEI和SEI曲線走向大體一致。這說明人居環(huán)境質(zhì)量與社會經(jīng)濟發(fā)展水平緊密相關(guān),社會經(jīng)濟條件可為人居環(huán)境建設(shè)提供必要的物質(zhì)保障,人居環(huán)境質(zhì)量的優(yōu)化又可對社會經(jīng)濟的健康快速發(fā)展起到積極的推動作用。但益陽和衡陽2市分異較明顯,SEI值分別為0.046 330和0.037 570,居各市區(qū)第4, 8位,與其HEI排名(第7, 5位)反差較大。其主要原因在于社會經(jīng)濟子系統(tǒng)的權(quán)重最小,對人居環(huán)境的影響不如其他子系統(tǒng)顯著;且益陽的經(jīng)濟發(fā)展水平不高,而衡陽用于改善民生的財政支出偏低。因此,2市應(yīng)加強社會經(jīng)濟建設(shè),以優(yōu)化城市人居環(huán)境。

3 人居環(huán)境的優(yōu)化

3.1 實行城市管治模式,加強人居軟環(huán)境建設(shè)

目前,人文環(huán)境是泛長株潭城市群各市區(qū)人居環(huán)境的“軟肋”,因此,在注重城市基礎(chǔ)和服務(wù)設(shè)施等硬環(huán)境建設(shè)的基礎(chǔ)上,應(yīng)著力創(chuàng)建宜居軟環(huán)境。為改善人居軟環(huán)境,可考慮采取環(huán)境同治、因城而異和支持發(fā)展的管治模式,協(xié)調(diào)各級政府職能部門、市民、企業(yè)、非政府組織等各方利益,組建一個城市管治權(quán)利機構(gòu)——宜居城市群管治委員會,對各市的人居環(huán)境實行管治。具體而言,長沙需適當(dāng)控制中心城區(qū)的人口規(guī)模,湘潭需控制城區(qū)人口的生育率,益陽和婁底應(yīng)提升高等教育水平、加大科技教育投資和增加公共文化服務(wù),株洲和常德則應(yīng)增加城區(qū)各級各類教育的師資力量,衡陽和岳陽應(yīng)加強公眾文化和娛樂休閑設(shè)施的建設(shè)。

3.2 加快“兩型”社會建設(shè),構(gòu)建和諧生態(tài)環(huán)境

自然生態(tài)環(huán)境和支撐設(shè)施這2個子系統(tǒng)的影響也較大,因此,泛長株潭城市群應(yīng)積極在各市區(qū)開展創(chuàng)建“兩型”機關(guān)、“兩型”企業(yè)、“兩型”園區(qū)、“兩型”社區(qū)和“兩型”家庭等活動,分階段、有重點地改善生態(tài)環(huán)境,特別是減少“三廢”排放,提升空氣質(zhì)量,提高城區(qū)的綠化率,盡早建成宜居型城市。就各市來說,長沙應(yīng)努力提高城區(qū)綠化覆蓋率和飲用水源水質(zhì),降低酸雨頻率;株洲和湘潭應(yīng)加大空氣污染治理力度;衡陽和婁底應(yīng)重點加強城市污水處理;岳陽需注意節(jié)約用水用電;常德應(yīng)著力調(diào)整燃料結(jié)構(gòu),減少燃煤使用量,以降低空氣中SO2含量;益陽則應(yīng)重點加強城市綠化系統(tǒng)建設(shè),提高城區(qū)綠化率。

3.3 加強城市規(guī)劃和建設(shè)管理,完善引導(dǎo)、控制和治理機制

城市人居環(huán)境的改善和優(yōu)化在很大程度上取決于城市的合理規(guī)劃、建設(shè)與管理。首先,應(yīng)根據(jù)各自的自然地理和歷史人文特點及目前突出的問題確定優(yōu)化目標,重點解決城市人居環(huán)境的“短板”。如株洲在突出其工業(yè)新城的同時應(yīng)逐步提高居住用地在城市建設(shè)用地中的比例;常德和益陽應(yīng)加強城市基礎(chǔ)和服務(wù)設(shè)施等硬環(huán)境建設(shè);衡陽應(yīng)多方籌資以增加住宅投資,并加大財政投資力度,改善居民用水用電條件。其次,應(yīng)注重地域文化,遵循人類聚居生態(tài)學(xué)規(guī)律,貫徹“天人合一”“以人為本”和“江南近山親水臨綠型”等城市規(guī)劃理念,創(chuàng)造人性化的生態(tài)住區(qū),如長沙可以“山水洲城”為主題,提高人居環(huán)境的親水性,注重濱水型社區(qū)的開發(fā)。再者,在規(guī)劃管理上應(yīng)嚴格執(zhí)法,對違法者給予嚴懲嚴罰,盡可能避免城市次生性人居環(huán)境問題的產(chǎn)生[15]。

4 結(jié)語

以城市自然宜居性為研究立足點,對泛長株潭城市群進行了人居環(huán)境指數(shù)和協(xié)調(diào)度的綜合評價與橫向比較分析,以期為城市規(guī)劃和建設(shè)管理、房地產(chǎn)開發(fā)及市民買房定居等提供科學(xué)決策的依據(jù)。但囿于統(tǒng)計口徑的變化和有關(guān)數(shù)據(jù)的可獲得性,未能對各市區(qū)進行縱向比較分析,從而無法得出其動態(tài)演進規(guī)律,這是本研究的不足之處,也是下一步的研究方向。

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