中国省域综合协调发展水平时空特征研究

叶万军

(吉林工程技术师范学院,吉林 长春 130011)

一、引 言

社会综合协调发展是指经济、生态、环境等社会要素相互依存、良性发展的状态和过程。[1]伴随着我国“创新型”国家建设进程的加快，科技在社会发展中必将起到更加重要的作用。面对“新时代”的新要求，在省域社会综合协调发展的研究中，应将科技纳入到经济、能源、环境同一可持续发展的框架中进行综合考量，充分了解社会综合发展水平，全面认识经济、能源、环境和科技四元系统之间的作用机理。科技、经济、能源、环境等作为社会综合发展水平的重要指标和有机系统，彼此之间相互作用、交互耦合，既存在“发展”和“衰退”两种类型，同时还存在“协调”和“失调”两种关系，单独研究任何一种类型均不足以反映社会综合发展水平；况且发展未必协调，协调未必发展，没有协调的发展是无法长久的，没有发展的协调也只能使社会综合发展水平裹足不前。而省域社会综合发展追求的是“协调”和“发展”的同步性。所以，本文在已有研究的基础上，将协调度和发展度联合建立耦合协调发展模型(耦合协调发展既是对“协调”的推广和应用，又是对“发展”的演化)，以耦合协调度来评价省域四元系统综合协调发展程度。

当前，国内外学者对我国省域社会综合发展水平的研究主要有定性和定量两种方式。定性研究侧重于省域经济社会协调发展内涵、表现、实现条件和发展对策等[2，3]。定量研究主要分为三个层次：一是研究环境约束下经济增长数量和质量的可持续性。最具代表性的研究是环境库兹涅茨曲线。国内外学者利用各种数据考证环境与经济增长之间是否存在倒 “U”型关系。最新研究表明，现有研究由于忽略了经济增长与环境污染之间的互动反馈机制，从而导致研究结论可能存在一定的局限性。二是研究能源约束下经济增长的可持续性。根据研究方法大致分成两类：一类研究注重纯理论的规范分析方法，以主流经济增长模型如罗伯特·索洛的 Solow Growth Mode、The Theory of Endogenous Growth为基础，将能源引入到主流经济增长模型的框架下，用规范经济学的分析方法探讨能源约束与经济增长之间的发展关系问题。另一类研究注重实证分析，大多采用计量经济学的分析方法，以国家或地区事实数据为依据进行实证研究，分析能源消费与经济发展的关系。但由于样本、国别及研究方法不同，导致研究结论不尽相同。如 Ghali[4]、Mozumder[5]、 杨冠琼[6]、宁泽逵[7]等。三是研究经济、能源、环境三个系统的可持续性。随着一系列新发展理念的提出和完善，以及能源消耗、环境污染和经济增长三者之间矛盾的日益凸显，学者们发现，应将能源—经济、能源—环境、经济—环境二元关系的研究扩大到三元关系的研究，以更好地研究经济增长的长期可持续性问题，更好地反映省域综合发展水平。国内外学者将能源、环境、经济纳入到同一可持续发展框架下，通过构建指标体系，从不同角度应用多种方法对其协调或发展水平进行了大量的分析评测。

虽然国内外学者针对能源、经济、环境系统协调或发展问题的相关研究已取得大量的成果，但仍然存在进一步改进的空间：以往文献并没有考虑到科技系统在省域社会综合发展中的重要作用[8-21]。此外，众多文献只是单一地考虑了各系统的协调关系(协调过程)，或者单一地考虑了各系统的发展关系(发展过程)，但协调过程和发展过程是系统发展的不同过程，反映的内容也不尽相同。以各子系统间的发展过程为例，发展度模型能够反映出各子系统横向转变过程(各子系统发展程度的横向差异)和纵向转变过程(各子系统从无到有的变化差异)，但是却不能反映出各子系统间彼此的“和谐”程度，可能出现子系统评价值都较低、但发展度较高的现象。没有协调的发展是不能长久的，没有发展的协调是没有前途的，因此应将发展度和协调度评价模型联合，建立耦合协调发展模型研究省域社会综合发展水平。与此同时，省域之间由于发展水平、资源禀赋、地理位置等原因导致经济发展水平差距悬殊，能源利用效率也大相径庭，环境治理程度更是千差万别，而现有研究止步于测量结果的分析，忽略了省域间的空间交互效应。

本文试图从地理学的视角，应用空间经济学的分析方法，利用中国29个省市(不含新疆和西藏)的数据资料，构建指标体系，建立发展度、协调度和耦合协调发展度模型，探讨省域综合协调发展水平，借助空间相关特性分析工具和非参数核密度模型深层次揭示我国省域科技、经济、能源、环境系统耦合协调发展度的地理空间布局与动态演进机制，建立评判法则识别问题区域，以期增进对当前我国省域四元系统耦合协调发展格局、机理与问题的认识。

二、评价指标体系和数据处理

(一)评价指标体系

中国省域综合协调水平评测建立在科技、经济、能源、环境四元系统发展度水平评测和四元系统协调度水平评测的基础上。四元系统耦合协调水平是四元系统综合作用的结果，因此针对省域综合协调水平的评价指标必须涵盖科技、经济、能源和环境四个子系统。本文采用四个层级的评价体系来评价中国省域综合协调发展水平：一级指标为耦合协调发展度；2个二级指标分别为发展度和协调度；4个三级指标分别为经济子系统、能源子系统、环境子系统和科技子系统；8个四级指标分别为劳动者报酬(正向)、居民消费(逆向)、能源生产总量(正向)、能源消费总量(逆向)、环保投资(正向)、治理“三废”费用(逆向)、技术市场成交额(正向)、科技支出费用(逆向)。指标的选取充分考虑了投入(生产)和产出(消费)的关系，而且不是用单一指标代替整个子系统。需要说明的是，能源生产和消费总量包含了煤、油和天然气三种能源，本文根据发热量指标统一折算成“标准煤”治理；“三废”费用指标包含了治理污水、废气中二氧化硫和固体废物的费用，该费用标准借鉴了国家的《排污费征收标准管理办法》相关标准，通过加权求和得到总费用。指标数据均来自《中国统计年鉴》、《中国能源统计年鉴》和《中国科技统计年鉴》。

(二)模型和数据处理

1.正向和逆向指标的归一化标准化。由于本文涉及到正向指标(代表向上或向前发展、增长的指标，指标值越大越好，反之越小越不好)和逆向指标(指数值越小越好的指标，如能源消费总量等)，同时各个四级指标的量纲也不相同，本文选择采用极差化方法对原始数据进行标准化及归一化处理。[12,16]

其中xmax,xmin分别代表最大值和最小值，x为样本的具体指标， x′为标准化后的指标。

2.协调度模型的确定。设X、Y、Z和T分别代表经济、能源、环境和科技四个子系统的三级指标。本文仿效三元系统协调度模型[16]，经数学推导，建立如下四元系统协调度模型：

其中0< C′≤1，该数值越大，代表协调度水平越高。

3.发展度模型的确定。仿效三元系统的发展度模型[16]，四元系统发展度模型可以表示为：

G(X,Y,Z,T)=αX+βY+γZ+λT

其中α，β，γ，λ为待定系数，假定科技子系统、经济子系统、能源子系统、环境子系统对四元系统整体发展具有相同作用，即：

α=β=γ=λ=1/4

4.耦合协调发展度模型的确定。协调和发展不能顾此失彼，要齐头并进。为此，引入科技—经济—能源—环境耦合协调发展度系数D，结合四元系统协调度模型和四元系统发展度模型，仿效三元系统[16]，四元系统协调耦合度系数D表示为：

5.空间特性分析。为了研究发展度、协调度和耦合度的空间分布特性，本文引入了全局空间自相关分析方法，全局空间自相关常用Moran′s I 指标来衡量，可以用下式表示：

6．动态演化规律。为了研究我国经济—能源—环境—科技系统协调发展关系的演化规律，其是趋于改善还是趋于恶化，区域之间差异是在缩小还是在扩大，本文引入非参数核密度函数模型对系统协调水平空间差异的演进轨迹和特征进行深入分析。该方法不需要预先确定变量间的函数关系，从而避免了其他方法的主观性。[17]

设x为一个随机变量，其密度函数f(x)未知，设x1,x2,…,xn为x的样本值，可从经验分布函数Fn(x)导出核密度分布函数fn(x) 。

其中，n为样本数目，I(x)为指针函数，当x为真时，I(x)=1；当x为假时，I(x)=0。

本文取核函数为均匀核，核密度估计可以表示为:

其中，K为核函数,h为带宽，代表的是平滑程度。

三、结果与讨论

表1给出了2007～2015年各个省市经济—能源—环境—科技四元系统耦合协调发展度评价结果(限于篇幅，只给出9年平均值)。从表1可以看出，我国大陆29个省市(鉴于数据缺失，不含新疆和西藏)协调度类型可以分成四种。第一种：中级协调发展类型，包含广东、北京、上海、江苏和浙江5个省市；第二种：初级协调发展类型，包含山东和天津2个省市；第三种：勉强协调类型，包含福建、湖北、黑龙江、湖南、陕西、安徽、河南、四川、辽宁、内蒙古、吉林、广西、河北、山西、江西、重庆、云南17个省市；第四：濒临失调衰退类型，包含甘肃、贵州、宁夏、海南和青海5省市。

表1 2007～2015年各省市耦合协调发展度、排名和类型

图1给出了基于Kernel密度函数得到的29个省市协调发展耦合度演变趋势。可以看出，2007年曲线存在明显的“双峰”，表明2007年29个省市耦合度指标存在一定的“两极分化”现象，多数省市处于低耦合度水平。2011年低耦合度区域的峰型发生变化，左侧肩部隐约出现了一个更低值的小峰，主峰向右明显移动，表明低耦合区省份发生分化，多数省份开始向高耦合区省份靠拢。2015年高耦合区域的峰逐渐消失，曲线基本呈现了右侧略有“凸起”的单峰，表明29个省市耦合度水平趋于平均，地区差异减小。

由于耦合度是协调度和发展度两个二级指标相互耦合作用的结果，直接受限于协调度和发展度两个指标。图2和图3分别给出了基于Kernel密度函数计算得到的协调度和发展度演变规律。从图2可以看出，曲线存在明显的“双峰”，表明29个省市协调度指标也存在“两极分化”，但是与图1中耦合度指标趋势有一点重要的区别——高值区峰强明显占优，表明多数省市协调度发展水平较好，而少数省市协调度水平较低；由于“双峰”的半缝宽较宽，表明高协调省份和低协调省份内部也存在一定差距。2011年相比2007年高值峰的强度明显增强，半缝宽减少，表明高协调度省份数量有所增加，内部差异也在减小；而低值峰的峰位向右发生明显移动，表明低协调度省份整体水平得到大幅度提升。2015年高值峰的半缝宽有增大趋势，表明高协调度省份内部差距加大，低值峰也演变成更加“尖锐”的“高斯峰”，表明低协调度省份内部差距减小。通过比较图1和图2还可以看出，我国29个省市协调度水平较高，而耦合度水平较低，表明协调度不是构成我国省域经济—能源—环境—科技系统协调发展的“短板”。

图3 发展度演变规律 图4 发展度、协调度和耦合度全局空间自相关特性

通过比较图3发展度演变规律和图1耦合度演变趋势可以看出，曲线规律趋势相似，主要不同在于2011年的发展度曲线线形相对简单，低值峰左侧并未出现更低的小峰，同时峰位未发生明显的移动。此外，通过比较图1和图3峰值位置可以发现，发展度整体水平明显比耦合度偏低。因此，目前我国29个省市经济—能源—环境—科技四元系统协调发展水平不高的主要原因是“发展度”短板效应造成的。

图4 给出了29个省市发展度、协调度和耦合度全局空间自相关指标变化规律。三个指标数值均为正值，表明在空间上存在一定的“聚集”特性，也就是水平高的省市其周边省市的水平也较高(例如东部地区相关省份)，水平低的省市其周边省市的水平也较低(例如西北相邻省市)。从图4还可以明显看出，耦合度空间相关特性和发展度空间相关特性数值和变化趋势都极其相似，而与协调度空间特性差异较大，表明我国大陆29个省市经济—能源—环境—科技四元系统协调发展耦合度的空间分布特征主要由四元系统发展度空间相关特性所决定。

四、结论与对策建议

综上，我国大陆29个省市经济—能源—环境—科技四元系统协调度较好，但是发展度普遍较低，导致协调和发展的耦合度不高，尤其是西部一些省市已经处于“濒临失调衰退”的类型。从发展度、协调度和耦合度演变规律可以看出，三个指标均存在一定的两极分化，但是总体而言，低水平省市有大幅度提升，使得省际差异总体呈现缩小态势;三个指标在地理空间上存在一定的“聚集”特性，这种“聚集”特性随时间呈现“震荡”，还没有出现减弱征兆。针对以上问题，本文提出我国经济—能源—环境—科技四元系统协调发展对策建议：

第一，我国绝大多数省市，尤其是西部省市，当前首先要致力于谋发展。早在2000年前后，党中央部署实施了西部大开发战略，经过近20年的努力，西部地区的发展取得了辉煌的成就，GDP等指标增速明显高于全国平均水平；2008年，其增幅就已经超过了东部地区。但是，由于西部省市发展基础薄弱，整个经济和社会发展水平要赶上进而超越东部地区还需经过艰苦的努力，这些省市目前的首要任务还是要谋经济发展。由于这些省市绝大多数位于“一带一路”沿线，因此应最大限度地融入“一带一路”建设，抓住机遇，利用国家“一带一路”优惠政策着力提升经济子系统指标。

第二，对于发展度处于“初级协调发展”和“勉强协调发展”的省市，应把“谋发展”的着眼点放在“能源”和“科技”方面。要使“能源”和“科技”系统协调发展，最有效的方法是利用科技的正面驱动作用，不断提高清洁能源发展比重，同时不断提升煤炭等化石能源的利用效率。由于科技是一把“双刃剑”，一旦出现偏差，就会对能源和环境等造成严重破坏，所以必须把握好“度”，发挥科技在人类社会发展中的积极作用。

第三，目前我国各个省市之间还存在一定的差距，这是发展过程中不可避免的。我国政府一直十分重视区域协调发展问题，先后制定了沿海港口城市开放开发战略、西部大开发战略、东北老工业基地振兴战略和中部崛起战略，包括正在推进的“一带一路”国际合作，对于促进区域协调发展、缩小地区差异发挥了重要的作用。我们相信，经过不懈的努力，我国地区之间的差距必定会不断缩小。鉴于各个省市之间社会发展空间上存在“聚集”特性，笔者认为，可以利用这种“高高聚集”地区的示范作用，不断向“低低聚集”地区辐射，从而达到既消除空间“聚集”特性又缩小省市差距的目的。