吳瓊 汪銘遠(yuǎn) 喬建設(shè) 朱童 湯瑋 李會

[提要] 城市聚集化是未來城市發(fā)展的必然趨勢，而城市聚集區(qū)宜居水平的提升不僅有利于為城市居民打造舒適的居住環(huán)境，更是一個(gè)地區(qū)發(fā)展程度的衡量尺度。本文將安徽省16個(gè)地級市按照地理位置劃分為若干聚集區(qū)進(jìn)行宜居評價(jià)。通過AHP方法建立分析結(jié)構(gòu)，并用聚類分析法進(jìn)行指標(biāo)篩選，輸入RBF網(wǎng)絡(luò)，輸出安徽省不同城市聚集區(qū)的評價(jià)得分。根據(jù)結(jié)果對影響城市聚集區(qū)宜居水平的因素進(jìn)行分析，并提出發(fā)展意見。

關(guān)鍵詞：城市聚集區(qū);宜居評價(jià);AHP分析結(jié)構(gòu);聚類分析;RBF網(wǎng)絡(luò)

本文為2019年國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目：“基于敏感度分析與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的城市宜居性評價(jià)體系構(gòu)建研究——以安徽省16市2014-2018年數(shù)據(jù)的實(shí)證研究”（編號：201910378046）;通訊作者：李會

中圖分類號：F292 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

收錄日期：2019年11月16日

一、導(dǎo)言

城市聚集區(qū)共有兩種類型：第一種是以某一個(gè)規(guī)模較大的城市作為中心，在該城市的周邊聚集著規(guī)模次之的中小城鎮(zhèn);另一種是若干個(gè)類似的城市聚集在一起，形成一個(gè)城市群。城市聚集區(qū)中包含的城市可職能互補(bǔ)，加強(qiáng)聚集區(qū)內(nèi)城市之間經(jīng)濟(jì)、科技、文化、生活等各方面的聯(lián)系，有效提高城市綜合發(fā)展水平。居民過多、過于集中的大型城市可以利用自身向心力輻射周邊，帶動區(qū)域宜居水平整體提升;居民較少的小型城市可依托與大城市的聯(lián)系提高自身實(shí)力。如此可創(chuàng)造城市聚集區(qū)高質(zhì)量的生產(chǎn)合作條件，有效提升整體實(shí)力，促進(jìn)聚集區(qū)內(nèi)規(guī)模不同的城市共同發(fā)展。

關(guān)于城市聚集區(qū)的研究，概念最早于1957年由城市地理學(xué)家戈特曼在《大都市帶：美國東北海岸的城市化》一文中提出。21世紀(jì)，關(guān)于城市聚集區(qū)的研究逐漸增多：波蘭學(xué)者薩倫巴提出城市發(fā)展的趨勢是擴(kuò)展成聚集區(qū)，沿著交通地帶延伸的同時(shí)，整個(gè)聚集區(qū)變成帶狀系統(tǒng)。我國學(xué)者李震、顧朝林、姚士謀借對隨機(jī)分布模型進(jìn)行改進(jìn)，構(gòu)建城市空間分布的引力模型，對中國城鎮(zhèn)體系地域空間結(jié)構(gòu)類型進(jìn)行定量研究。劉庸與常榜扣針對西北地區(qū)已形成的城市聚集區(qū)與城市鏈空間分布特征的影響因素進(jìn)行研究，并預(yù)測各聚集區(qū)的空間演進(jìn)趨勢。汪文革通過對城市群概念的辨析，闡述城市群和城市帶、都市圈、都市連綿區(qū)的關(guān)系以及城市化的四個(gè)階段，結(jié)合我國城市群具體情況，總結(jié)出我國城市群建設(shè)中應(yīng)該遵循的基本原則。

宜居城市的概念最早于20世紀(jì)末期提出。步入21世紀(jì)，政府及研究所提出了不同宜居城市評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，包括：2007年中國城市科學(xué)研究會發(fā)布的《宜居城市科學(xué)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》，2018年中國社會科學(xué)院輿情調(diào)查實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合中國輿情調(diào)查與研究聯(lián)盟、宜居中國聯(lián)盟成員機(jī)構(gòu)聯(lián)合發(fā)布的宜居中國發(fā)展指數(shù)報(bào)告，等等。于城市聚集區(qū)，研究者們多是強(qiáng)調(diào)聚集區(qū)內(nèi)城市間需要全方位統(tǒng)籌規(guī)劃與管理，以促進(jìn)城市聚集區(qū)一體化發(fā)展。關(guān)于城市宜居性評價(jià)，研究者多是針對若干個(gè)不同的城市進(jìn)行研究，缺少對城市聚集區(qū)整體宜居發(fā)展水平進(jìn)行評價(jià)。

本文將安徽省16個(gè)地級市劃分為五個(gè)聚集區(qū)：省會合肥市及該城市周邊聚集的縣市;皖東城市聚集區(qū)：滁州市和馬鞍山市;皖西城市聚集區(qū)：六安市及該城市周邊聚集的縣市;皖北城市聚集區(qū)：宿州市、淮北市、蚌埠市、亳州市、阜陽市和淮南市;皖南城市聚集區(qū)：蕪湖市、安慶市、銅陵市、宣城市、池州市和黃山市。運(yùn)用聚類分析方法篩選城市聚集區(qū)宜居評價(jià)指標(biāo)，利用RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行城市聚集區(qū)宜居評價(jià)，最后針對影響城市聚集區(qū)宜居水平的相關(guān)因素進(jìn)行敏感度分析，并提出建議。

二、安徽省城市聚集區(qū)宜居評價(jià)指標(biāo)篩選

（一）研究思路。構(gòu)建科學(xué)合理評價(jià)體系的重要前提是：體系所使用的評價(jià)指標(biāo)具備科學(xué)性和代表性。為此，本文綜合運(yùn)用AHP方法與聚類分析法。運(yùn)用AHP方法構(gòu)建層次分析結(jié)構(gòu)：將宜居城市評價(jià)應(yīng)有的指標(biāo)作為目標(biāo)層，將經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會治理、民生質(zhì)量、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、生態(tài)環(huán)境作為準(zhǔn)則層，將具體每一項(xiàng)準(zhǔn)則對應(yīng)的指標(biāo)作為方案層。再利用聚類分析法，將相似度較高評價(jià)指標(biāo)聚合為一類。

（二）研究步驟

1、基于AHP方法構(gòu)建評價(jià)分析結(jié)構(gòu)。參考中國社會科學(xué)院財(cái)經(jīng)戰(zhàn)略研究院，結(jié)合AHP方法將經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會治理、生活質(zhì)量、創(chuàng)新能力、生態(tài)環(huán)境作為準(zhǔn)則層，其中：經(jīng)濟(jì)發(fā)展包含經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r、居民收入水平、經(jīng)濟(jì)發(fā)展預(yù)期3個(gè)次準(zhǔn)則層，社會治理包含社會治安、社會安全次準(zhǔn)則層，生活質(zhì)量包含基礎(chǔ)教育質(zhì)量、公共醫(yī)療質(zhì)量、生活休閑質(zhì)量3個(gè)次準(zhǔn)則層，創(chuàng)新能力包含高校數(shù)量1個(gè)次準(zhǔn)則層，生態(tài)環(huán)境包含空氣質(zhì)量、城市綠化、生態(tài)環(huán)境保護(hù)3個(gè)第二準(zhǔn)則層根據(jù)次準(zhǔn)則層同時(shí)在保證數(shù)據(jù)容易獲取并且準(zhǔn)確性較高的前提下選擇地區(qū)生產(chǎn)總值、非私營單位就業(yè)人員年平均工資、經(jīng)濟(jì)增長速度、公安機(jī)關(guān)查處治安案件數(shù)、交通事故發(fā)生數(shù)、財(cái)政教育支出、醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)床位數(shù)、各市國內(nèi)旅游人均花費(fèi)、高校數(shù)量、空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)的天數(shù)比例、綠化覆蓋面積、城市污水處理總量作為方案層。

2、基于系統(tǒng)聚類法篩選評價(jià)指標(biāo)。使用AHP方法構(gòu)建的評價(jià)分析結(jié)構(gòu)參照標(biāo)準(zhǔn)是主觀經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識，分類處理方式是定性的，導(dǎo)致指標(biāo)進(jìn)行劃分時(shí)主觀性和任意性強(qiáng)，不能很好體現(xiàn)客觀事物內(nèi)在的本質(zhì)差別和聯(lián)系，難以實(shí)現(xiàn)指標(biāo)的準(zhǔn)確劃分。同時(shí)，指標(biāo)數(shù)目過多容易造成數(shù)據(jù)搜集困難、計(jì)算復(fù)雜的問題。宜居城市評價(jià)所用的11個(gè)指標(biāo)之間存在一定線性相關(guān)性，可使用系統(tǒng)聚類法將相關(guān)性強(qiáng)的指標(biāo)歸并到一起，減少指標(biāo)數(shù)目，簡化問題求解。借助SPSS統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析，得到結(jié)果如表1、表2所示，同時(shí)繪制出譜系圖如圖1所示。（表1、表2、圖1）

系統(tǒng)聚類分析法將相似度高的指標(biāo)劃分為一類，所有的指標(biāo)共劃分成五類，在每一類中選擇一個(gè)指標(biāo)，最終確定了用于安徽省城鎮(zhèn)聚集區(qū)宜居評價(jià)的指標(biāo)有：地區(qū)生產(chǎn)總值、交通事故發(fā)生數(shù)、財(cái)政教育支出、高校數(shù)量、空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)的天數(shù)比例。結(jié)合層次分析結(jié)構(gòu)，最終可以得到安徽城市聚集區(qū)宜居評價(jià)分析結(jié)構(gòu)如圖2所示。（圖2）

三、安徽省城市聚集區(qū)宜居評價(jià)模型構(gòu)建

（一）模型原理。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種仿真人腦神經(jīng)突觸連接結(jié)構(gòu)對信息進(jìn)行處理的數(shù)學(xué)模型，在該模型中，大量單元相互連接形成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，達(dá)到信息處理的目的。首先需要建立學(xué)習(xí)樣本用于訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，改變網(wǎng)絡(luò)單元間連接權(quán)的值，以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)特定的功能。隨后將數(shù)據(jù)導(dǎo)入訓(xùn)練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到相應(yīng)的結(jié)果。現(xiàn)有的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、RBF網(wǎng)絡(luò)、Hopfield網(wǎng)絡(luò)等，本文構(gòu)建安徽省城市聚集區(qū)評價(jià)模型使用的是RBF網(wǎng)絡(luò)。

（二）操作步驟

1、城市聚集區(qū)宜居評價(jià)樣本建立。搜集現(xiàn)有的宜居城市排行榜，獲取排名結(jié)果包括城市的排名及得分，選擇近5年內(nèi)經(jīng)常上榜的宜居城市，查閱這些城市的指標(biāo)數(shù)據(jù)。本文采集的數(shù)據(jù)為四川省廣元市、廣東省珠海市、江西省宜春市、河南省信陽市、浙江省金華市、江蘇省揚(yáng)州市2016～2018年數(shù)據(jù)，按照指標(biāo)進(jìn)行分類，統(tǒng)計(jì)成一個(gè)數(shù)據(jù)表格如表3所示。（表3）

將數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理，MATLAB中提供了可以用于標(biāo)準(zhǔn)化的函數(shù)：[tn.ps]=mapminmax（x），其中：x代表標(biāo)準(zhǔn)化處理前的數(shù)據(jù)。利用軟件標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)后，就建立了學(xué)習(xí)樣本，可用于訓(xùn)練RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的隱含層層數(shù)與神經(jīng)元個(gè)數(shù)能夠在訓(xùn)練過程中自適應(yīng)取定，使用MATLAB軟件反復(fù)訓(xùn)練RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，改變神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間連接權(quán)的值，以期實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)特定的功能。訓(xùn)練結(jié)果如圖3所示。（圖3）

結(jié)果顯示，R值大于0.95，說明實(shí)驗(yàn)樣本的訓(xùn)練效果很好，網(wǎng)絡(luò)能夠較為精確地實(shí)現(xiàn)宜居評價(jià)功能，并且當(dāng)?shù)螖?shù)為第7次時(shí)，實(shí)現(xiàn)最好的預(yù)測效果。

2、城市聚集區(qū)宜居評價(jià)模型構(gòu)建。首先，通過查閱相關(guān)資料，獲取安徽省各地級市近五年數(shù)據(jù)。隨后，按照地理區(qū)域?qū)不帐澐譃槲鍌€(gè)城市聚集區(qū)，即：省會城市聚集區(qū)，即合肥市及該城市周邊聚集的縣市;皖東城市聚集區(qū)：滁州市和馬鞍山市;皖西城市聚集區(qū)：六安市及該城市周邊聚集的縣市;皖北城市聚集區(qū)：宿州市、淮北市、蚌埠市、亳州市、阜陽市和淮南市;皖南城市聚集區(qū)：蕪湖市、安慶市、銅陵市、宣城市、池州市和黃山市，將獲取到的數(shù)據(jù)按照聚集區(qū)進(jìn)行分類。最終，將聚集區(qū)內(nèi)所有地級市各項(xiàng)數(shù)據(jù)取平均值，即可得到聚集區(qū)的指標(biāo)數(shù)據(jù)值，將其輸入訓(xùn)練好的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，得到輸出結(jié)果：安徽省城市聚集區(qū)宜居得分。整理即可得到安徽省近五年城市聚集區(qū)宜居得分及排名。（表4、表5）

3、評價(jià)結(jié)果分析。根據(jù)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)：（1）全省形成“一超多強(qiáng)”的發(fā)展格局。合肥市作為安徽省省會，是中國東部地區(qū)重要中心城市，依托于政策的傾斜、科技的創(chuàng)新、基建的完善，地區(qū)生產(chǎn)總值逐年增長，科教文衛(wèi)水平不斷提升。在宜居水平上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他地級市，成為安徽發(fā)展的領(lǐng)頭羊。但其余城市聚集區(qū)近年來也力爭補(bǔ)齊短板，宜居水平明顯提升，形成了“一超多強(qiáng)”的發(fā)展格局。（2）各城市聚集區(qū)“齊頭并進(jìn)”，發(fā)展均衡。除合肥外的其他城市聚集區(qū)整體上宜居得分較為接近，并沒有明顯的落后，顯示出各城市聚集區(qū)在發(fā)展上可以有效利用自身優(yōu)勢實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定發(fā)展。各地差距不大，更有利于實(shí)現(xiàn)整體宜居水平提升。

四、安徽省城市聚集區(qū)宜居水平影響因素分析及相關(guān)建議

（一）研究方法。通過改變安徽省五個(gè)城市聚集區(qū)數(shù)據(jù)值，即：增加有利于提高城市聚集區(qū)宜居水平的指標(biāo)數(shù)據(jù)值包括地區(qū)生產(chǎn)總值、財(cái)政教育支出、高校數(shù)量和空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)的天數(shù)比例;降低不利于提升城市聚集區(qū)宜居水平的指標(biāo)數(shù)據(jù)值包括交通事故發(fā)生數(shù)。重新輸入訓(xùn)練好的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，得到輸出的得分，和未改變數(shù)據(jù)前的輸出結(jié)果進(jìn)行對比。

（二）結(jié)果分析及相關(guān)建議。皖東城市聚集區(qū)中包含區(qū)位優(yōu)越型城市——滁州市與資源優(yōu)越型城市——馬鞍山市，兩市依托區(qū)位和資源優(yōu)勢，經(jīng)濟(jì)活力位居全省前列，但當(dāng)?shù)刎?cái)政教育支出占比較低，以致科技創(chuàng)新不足。當(dāng)皖東城市聚集區(qū)財(cái)政教育支出指標(biāo)值提高至原先數(shù)值的1.5倍時(shí)，宜居得分由原先的85.60755分提高至86.08407分，成為提高宜居水平的中流砥柱;伴隨著高校數(shù)量由原先的4所升至6所，宜居得分由原先的85.60755分提高至86.44314分。皖東需依靠自身經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的優(yōu)勢，積極提升教育投入，建設(shè)一批高水平高校，取得人才競爭優(yōu)勢，讓科技帶動經(jīng)濟(jì)更快發(fā)展。

皖西城市聚集區(qū)中主要包括地處大別山區(qū)的六安市及周邊縣市，地理?xiàng)l件限制了經(jīng)濟(jì)發(fā)展也導(dǎo)致交通事故發(fā)生率較高。擴(kuò)大地區(qū)生產(chǎn)總值為原先數(shù)值的1.5倍與降低交通事故發(fā)生數(shù)為原始數(shù)據(jù)的0.5倍時(shí)，宜居得分均能夠由原先的86.5分提高至87.5分左右?！耙敫幌刃蘼贰?，皖西城市聚集區(qū)在宜居建設(shè)中加大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投入，并做好安全保障措施。在此基礎(chǔ)上利用自身資源環(huán)境優(yōu)勢開發(fā)旅游業(yè)，輸出綠色食品，探索一條綠色發(fā)展之路。

皖南城市聚集區(qū)屬于丘陵地帶，山路崎嶇使交通事故頻發(fā)。將交通事故發(fā)生數(shù)減少50%時(shí)，宜居得分由原先的89.5分提高至92.4分。皖南城市聚集區(qū)首要目標(biāo)是加強(qiáng)交通管理，提升城市安全性。并且作為徽派文化的發(fā)源地，應(yīng)利用自身文化優(yōu)勢和人才積累，積極發(fā)展高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，結(jié)合毗鄰長三角的區(qū)位優(yōu)勢，形成新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。

皖北城市聚集區(qū)由于之前過分依賴依靠資源發(fā)展，在自然資源枯竭的今天人才流失嚴(yán)重，宜居水平表現(xiàn)相對不佳。將其提高地區(qū)生產(chǎn)總值、教育方面的財(cái)政支出、高校數(shù)量、空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)比例的指標(biāo)值，而降低交通事故發(fā)生數(shù)指標(biāo)值，均能夠提高皖北城市聚集區(qū)的宜居得分。皖北城市聚集區(qū)改變粗獷的資源型發(fā)展模式，遏制環(huán)境的惡化，繼而利用人口紅利積極承接長三角產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移以促進(jìn)第二、第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，形成資源、工廠、人才多方位的全面發(fā)展。

合肥作為安徽省會，亦是全省最宜居城市區(qū)域。合肥依托中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)等高水平學(xué)校，逐步成為科技創(chuàng)新新的策源地，人才、經(jīng)濟(jì)、生活水準(zhǔn)均于明顯高于其他地市。但過于注重經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)對環(huán)境保護(hù)力度仍有不足，空氣質(zhì)量位居全省末端?！熬G水青山就是金山銀山”，合肥應(yīng)加大環(huán)境治理力度，將宜居水平提升到更高水準(zhǔn)。

五、結(jié)論

本文綜合層次分析、聚類分析與RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評價(jià)法，構(gòu)建安徽省城市聚集區(qū)宜居評價(jià)指標(biāo)體系與評價(jià)模型。針對不同的城市聚集區(qū)的宜居水平表現(xiàn)進(jìn)行橫向比較，針對某一個(gè)城市聚集區(qū)不同年份的宜居水平表現(xiàn)進(jìn)行縱向比較，并由此提出具體建議。利用RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評價(jià)法建立的宜居評價(jià)模型具有普適性，可推廣至全國范圍內(nèi)不同地區(qū)或不同城市。

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