基于模糊物元模型的城市活力评价

第26卷第1期 2010年1月 地理与地理信息科学 GeographyandGi!O--InformationScience V6L26No．1 January2010 基于模糊物元模型的城市活力评价 刘黎1，徐逸伦1，江善虎2，吴庆明3 (1．南京大学城市与区域规划系，江苏南京210093；2．河海大学水文水资源学院，江苏南京210093； 3．浙江省围海建设集团股份有限公司，浙江宁波315040) 摘要：将熵值理论与模糊物元理论相结合，建立了基于熵权的城市活力评价模糊物元模型，并将该模型应用于江苏 省沿江15个县级城市的活力评价研究。结果表明，处于苏南地区且靠近上海都市圈的4个县级市的城市活力水 平相对领先于其他县级市。究其原因，涉及区位条件、政治经济、历史文化等影响因素，进而提出经济、与空间 3方面的沿江城市发展对策，以实现区域协调发展。模糊物元城市活力评价模型的建立为城市活力评价提供了一 种考虑多因素的综合方法。 关键词：城市活力；模糊物元模型；熵权；欧氏贴近度；沿江城市 中图分类号：TU984文献标识码：A 文章编号：1672--0504(2010)01--0073--05 0引言 1城市活力评价模糊物元模型 城市活力指一个城市对经济社会发展综合目标 及对生态环境、人的能力提升的支持程度。对应于 城市结构体系，城市活力体系包括经济、社会、环境 及文化活力，且其相互联系密切，共同对城市活力形 成支撑。城市活力体现城市各要素和资源的活跃 性、开放性及相关约束的合理性，并综合表现为城市 运行和发展的效率。具有活力的城市是那些能够不 断拓展成长空间，有效利用资源，挖掘增长潜力的城 市[1]。然而，纵览近年来相关研究领域，城市活力的 论述侧重于物质空间创造与更新的城市设计视角， 而深入其机制剖析的理论研究相对较少；并且这些 研究主要集中于城市经济活力和城市竞争力方面， 大多采用主成分分析和因子分析方法，在处理级别 区间内部差异、白化信息和对所选指标进行效度分 析方面存在不足，其评价结果难免会有局限甚至导 致偏差。 城市活力评价是一个多指标决策过程，评价指 标间可能存在不相容问题，而物元分析理论以促进 事物转化、解决不相容问题为核心，适用于多因子评 价问题。本文利用物元分析原理，结合模糊集和欧 氏贴近度[2]概念，将信息论中的熵值理论[3]引入权 重计算中，在此基础上建立基于熵权的城市活力模 糊物元评价模型[4’5]，对城市活力系统进行实证研 究，以有效避免评价标准不确定性带来的影响，尽量 全面、客观地进行城市活力系统的评价。 1．1模糊物元及复合模糊物元 在物元分析中所描述的事物M及其特征C和 量值z组成物元R一(M，C，z)，同时把事物的名称、 特征和量值称为物元三要素。如果物元模型中的量 值X具有模糊性，则称其为模糊物元[5]。事物M有 竹个特征C1，c2，⋯，G及相应的量值z1，X2，⋯z。， 则称R为咒维模糊物元。由优个待评价城市的行 个活力评价指标组成m个城市活力评价复合模糊物 元R。=(zⅣ)。×。(歹一1，⋯，m；i一1，⋯，行)。 1．2从优隶属度 模糊物元各单项指标相应的模糊值从属于标准 各对应评价指标相应的模糊量值隶属程度，称 为从优隶属度[6]。各评价指标特征值对于方案评价 而言，有的是越大越优，有的是越小越优，因此，对于 不同的隶属度分别采用不同的计算公式： 越大越优型：蛳一稚／maxx／ (1) 越小越优型：％一ITlinxjIx矗 (2) 式中：“Ⅳ为从优隶属度；maxxj、minzf分别为各方 案中每一评价指标中的最大值和最小值。分析城市 活力各指标属性，构建城市活力评价从优隶属度模 糊物元R。。 1．3标准模糊物元与差平方复合模糊物元 标准模糊物元R。是指从优隶属度模糊物元尺。 中各评价指标的从优隶属度的最大值或最小值[6’7]。 本文均以最大值作为最优，即各指标从优隶属度均 为l，计算城市活力评价差平方复合模糊物元民。 收稿日期：2009—07—30；修订日期：2009—10—15 作者简介：刘黎(1984一)，女。硕士研究生，主要研究方向为城市与区域规划。E—mil：liulili227@126．com 万方数据 第74页 地理与地理信息科学 第26卷 1．4熵值法确定权重系数[8-9] (1)构建m个待评价城市咒个活力评价指标的 判断矩阵R： R=(砷)。(j=1，⋯，m；i=l，⋯，竹)(3) (2)将判断矩阵归一化处理，得到城市活力评价 归一化判断矩阵B： 以一(J簪一minx)／(maxz—minz) (4) 式中：maxz和minz分别为同一评价指标下不同 事物中最满意者或最不满意者(越大越满意或越小 越满意)。 (3)根据熵的定义，可以确定m个待评价城市恕 个活力评价指标的熵为： 墨厶iln厶 魁一一eL广—一 (5)Inm 厶=颤／∑颤 (6) 显然厶-----0时，ln厶无意义，此时定义lnf,-一O。 (4)计算评价指标的熵权w一(姒)。×。，其中： "UJi一(1一Hi)／(祝一∑Hi) (7) 1．5贴近度和综合评价 贴近度是指被评价样本与标准样本两者接近的 程度，其值越大表示两者越接近，反之则相离越远。 因此，可以根据贴近度的大小对各方案进行优劣排 序，也可以根据标准值的贴近度进行类别划分m]。 本文采用欧氏贴近度lDHf作为评价标准，计算和构 建贴近度复合模糊物元矩阵Rm，根据计算出的各城 市活力指标的欧式贴近度对评价城市的活力进行优 劣排序评价： 鼯一[P马兰：：：麓] ㈣ 其中： Pq一·一椎石 2江苏沿江县级城市活力评价 2．1江苏沿江城市概况 江苏拥有长江岸线的地区是沿江开发的核心区 域，其与上海、浙江环杭州湾城市组成了长江三角洲 地区。该区包括南京、镇江、常州、扬州、泰州、南通 6个市区和句容、扬中、丹阳、江阴、张家港、常熟、太 仓、仪征、江都、泰兴、靖江、如皋、通州、海门、启东 15个县(市)，是当前全国乃至亚太地区最具活力的 经济增长区域，也是中国参与世界经济竞争的中心 区域之一。因此，研究江苏沿江城市的活力具备理 论价值和现实意义。 考虑到区域内城市之间存在行政级别的差异， 如果将地级市与县级市进行同指标的横向比较，研 究结果对现实指导意义并不大；如果按照官方网站 对该区域的界定，即以6个地级市市区与15个县 级市进行同指标比较，研究对象存在的能级差异将 导致评价结果不具有说服力。事实上，当前以县级 市(尤其是全国县域经济强县(市))为主体的县域 经济是全国范围内工业化、城镇化的先行者，其地 位高、作用大，已形成集聚导向、区域崛起和科学示 范三大效应，在城乡统筹和多予少取放活政策下， 增长速度快于整个省域经济，已成为保增长、保民 生、保稳定的生力军。因此，本文以江苏沿江15个 县级市为例进行城市活力的实证评价分析，一方面 反映沿江中小城市发展的基本情况，同时在同一行 政级别的城市单元之间进行比较，更具科学价值和 实践意义。 2．2确定评价指标 城市活力评价指标是用来反映城市活力的若干 属性。全球化、信息化强化了城市内部和城市间的 科技、市场、经济信息等的传播和交流，使城市发展 模式以及评价城市的价值层面发生了深刻变化。城 市发展不仅是经济的增长，还涉及社会的和谐、文化 的繁荣、环境的可持续。城市的可持续增长取决于 城市活力。 江苏沿江15个县级城市活力评价指标的选取 以体现经济、社会、文化和环境系统活力为目标，考 虑区域自然环境背景和社会经济发展状况，遵循评 价指标综合性和主导性原则、动态性和相对稳定性 原则、科学性和可操作性原则以及层次性和相对独 立性原则。在借鉴相关研究成果的基础1-1,11,12]上，采 用理论分析、经验选取和专家咨询相结合的方法，将 2006年度的统计数据整理并建立了江苏沿江15个 县级城市的活力评价指标体系(表1)，其由4个二级 层次、16个三级层次组成。受可获取统计数据的限 制，该评价体系尽可能采用可测度的显性指标，以人 均创造价值、地方政府财力、产业结构等反映经济活 力层面，以城市居民生活消费水平、客流物流量等反 映社会活力层面，以人才结构、公共文化设施共享率 等反映文化活力层面，以一系列标准化的环境规范 指数反映环境活力层面。 2．3评价结果与分析 根据选定的2006年江苏沿江15个县级城市活 力评价指标体系，参照城市活力评价模糊物元模型 方法及式(1)～式(8)，计算出各城市活力评价欧氏 贴近度(表2)。 万方数据 第1期 刘黎等：基于模糊物元模型的城市活力评价 第75页 袭1 2006年江苏省沿江县级城市活力评价指标值 Table1 ThevaluesofevainationindexesofurbanvitalityofthecitiesatcountylevelalongtheYangtzeRiver。Jiangsuin2006 表2 2006年江苏省沿江县级城市活力评价欧氏贴近度 Table2TkvaincsofEuclidapproachdegreeofill'banvitalityofthecitiesatcountylevelalongtheYangtzeRiver。Jiungsuin2006 江阴常熟 张家港 太仓 启东 如皋 通州 海fJ 仪征 江都 丹阳 扬中 旬容 靖江 泰兴 pH 0．47 0．43 0．76 0．37 0．18 0．18 0．2l O．20 0．23 0．2l O．25 O．22 O．18 O。23 0．22 pWA0．72 0．68 0．90 0．87 0．28 0．28 0．36 0．31 0．29 0．26 0．37 0．39 0．30 0．41 0．29 pna0．96 0。71 o．69 0．40 0．30 O．35 o．30 0．34 o．27 O．46 o．42 0．21 o-27 o．23 o．30 pwc0．53 0．83 0．59 0．60 0．27 0．20 0．40 0．29 0．42 0．42 0．37 0．46 0．30 0．35 0．32 pm0．27 0．19 0．81 0．16 0．07 0．06 0．05 0．06 0．13 0．05 0．10 0．07 0．04 0．11 O．13 注：pH、pHA、0Vla、pHc、pm分别表示各城市综合、经济、社会、文化及环境欧氏贴近度，其值越大，表示城市越具有活力。 (1)根据表2对江苏沿江15个县级城市的活力 进行综合排序(图1)，用SPSS将各城市的综合欧氏 贴近度进行Q型聚类(图2)，得出江阴、张家港、常 熟、太仓属于第一层次，这4个城市都处于上海都市 圈的核心辐射圈层内，并且是狭义苏南(仅指苏州、 无锡、常州市及其下属区县)的重要节点城市。张家 港、常熟、太仓、江阴分属于近年来发展强劲的苏州、 无锡2市，在充分利用腹地资源要素优势以及地方 政府改革、体制创新、城市发展目标明确的共同作用 下，县域特色经济发达，城市发展活力强劲。其余11 个县级市处于第二层次。其中句容、丹阳处于长江 南岸，其受上海都市圈辐射相对较弱，而受南京都市 圈这一相对较弱增长极的辐射更为明显；其余城市 均处于长江北岸、属于传统意义上的苏中区域(指长 江以北沿江的城市群体)，受城市历史积累相对薄 弱、发展政策倾斜等诸多政治经济、社会文化因素的 综合影响，在省域城市发展战略中以其相对落后的 地理位置和区位条件，错失了发展先机，城市活力水 平亦相对较低。 (2)2006年15个沿江县级城市活力系统各层次 的欧氏贴近度如图3所示，并结合SPSS将各层次的 欧氏贴近度进行聚类(图略)。从经济活力看，张家 港、太仓、江阴、常熟表现活跃，这不仅与其优越的地 理区位相关，还与自上而下的城市发展理念与体制 创新密切相关。近年来，这些城市的政府主导并统 筹推进县域经济科学发展主题，在实现五化(工业 化、信息化、城镇化、市场化、国际化)、完善主体功能 区、基本公共服务均等化、省直管县体制改革以及县 域经济科学管理等方面不断探索与反复实践，取得 了重大进展。从社会活力看，经济活力强劲的城市 其社会活力相对也较强，如江阴、常熟、张家港处于 第一层次，江都、丹阳、太仓处于第二层次，其余为第 三层次。从文化活力看，常熟市明显领先于其他城 市，这与其重视并落实文化建设密不可分；近年来， 常熟加强文化基础设施建设、文化管理机构整改、高 素质人才引进等工作，并根据《江苏省2001—2010 年文化大省建设规划纲要》和《常熟市“文化名市”行 动》制定了《常熟文化发展“十一五”规划》等一 系列城市文化发展战略与对策。文化活力处于第二 层次的是太仓、张家港、江阴，其余城市基本处于第 三层次，这也与城市经济活力、社会活力保持有显著 相关性。从环境活力看，江阴、张家港、常熟处于第 一层次，太仓、仪征、泰兴、靖江处于第二层次，其余 为第三层次。可见，城市活力整体水平表现较高的 城市，在环保意识、环境管制、环保绩效方面具有相 对较高的水平，而这一结果也与后发地区的城市政 府急功近利的短视行为以及重经济利益轻环境效益 的传统观念紧密相关。 万方数据 第76页 地理与地理信息科学 第26卷 萨麓译榭碡薄§瓣薄薄§ 图1江苏沿江各县级城市整体活力评价 Fig．1Evaluationaboutthewholeur"banvitalityofthecitiesat countylevelalongtheYangtzeRiver，Jiangsu CASE LabeINum 汀阴 l 张家港2 常熟 3 太仓4 句容 14 如皋 15 海门 12 启东 13 江都 9 泰兴 10 扬巾8 通州 11 靖江 6 仪征 7 丹阳 5 ．．．．．．．．J 图2江苏沿江各县级城市活力聚类谱系 №2 Clusterpedigreee'hal-tofurbanvitalityofthecitiesat countylevelalongtheYangtzeRiver-Jiangsu 图3江苏沿江各县级城市系统活力评价 Fig．3Evaluationabouturlydllvitalityofthesystemsofthecities atcountylevelalongtheYangtzeRiver，Jiangsu 3结论与建议 运用模糊物元模型评价城市活力能够得出较合 理的结果，从而为城市问题的综合研究提供了一种 新方法。针对影响因素的不确定性和信息的有限 性，城市活力评价需要统筹考虑多指标的属性，在评 价方法上应注重实效性和理论性。建立基于城市活 力系统评价的熵权模糊物元模型，既可从横向上比 较不同城市的活力状况，又可从纵向上衡量某城市 的活力发展趋势，还可避免活力标准的判定给评价 结果带来的不确定性，计算简便，结果合理。只有长 时间序列的城市活力系统研究才可以对其进行深入 分析，为进一步探讨城市活力奠定基础。本研究受 数据资料来源及篇幅限制，仅从空间维度上比较了 特定区域内不同城市某一时期的活力状况；而在资 料充足情况下，比较同一城市及其不同子系统不同 时期发展变化趋势，对江苏沿江各城市活力的研究 尚有继续探索的空间。 江苏沿江城市带的发展不能仅以几大中心城市 的发展为重心，应基于可持续发展原则，以15个县 级市为代表的广大中小城市的整体繁荣为目标。而 缩小沿江城市带内城市发展差异，须在中心城市的 辐射带动下，从以下3方面加大建设力度：1)经济整 合。目前沿江地区内部不同城市之间的经济联系仍 然相对薄弱，仅在苏锡常都市圈内部密集一些，因 此，经济整合是实现沿江地区协调发展的关键；而实 现经济整合，必须通过经济协调合作过程，为区域城 市网络内部的不同层级提供公平的经济发展机会 (市场、金融、贸易、技术、人才、就业)，以缩小区域内 部发展水平差距，提升区域整体经济活力。2)制度 构建。随着全球化与区域化格局的日益复杂，江苏 省发展战略由南向北梯度转移，沿江地区的社会、 文化等层面的制度建设迫在眉睫。由于制度构建 的目标是建立区域内城市间的长效竞争协作机制， 因此要鼓励地方城市政府的发展积极性，并充分发 挥省级政府的宏观调控作用，尽快促使沿江地区向 基于中心城市的实体经济区域和要素与政策联系 的虚拟区域所构成的复合区域转型。3)空间重组。 当前的关键是以主要的都市区为核心，通过不同层 级的空间增长极核，构建开放的基于网络联系的沿 江区域城市走廊，而区域城市走廊的网络联系具体 表现为：规划完善城市间交通、通信及网络系统；加 强区域基础设施建设，改善城市发展环境；进一步推 进靖江与江阴等城市增长联盟的建立等[13|。以空间 重组强化区域合作，可提升区域整体实力，增强城市 发展活力。 参考文献： 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2．CollegeofHydrologyandWaterResources，HohaiUniversity，Nanjing210093； 3．ZhejiangReclaimConstructionGroupCU．LTD．。Ningb0315040，China) Abstract：Basedonthefuzzymatter-elementmodel。aIlentropyfuzzymatter-elementmodelofsystemevaluationabouturbanvi— talitywasestablished，whichintroducedtheconceptsofEuclidapproachdegreeandentropytheory．Andonthebasisofthis model。theurbanvitalityof15citiesatcountylevelalongtheYangtzeRiverinJiangsuProvincewasestimated．Theresearch showsthat，4citiesinthesouthofJiangsuProvinceandnearShanghaimetropolitanareaexceedtheothercitiesatcountylevel inurbanvitalitywhichreasonsincludelocationsituation，politicalandeconomic，historicalandculturalfactorsandsoon．Thee— valuatingresultsarereasonable，whichavoidtheimpactofuncertaintycausedbytheevaluationcriteria．Theresultsalsoedify that，urbandevelopmentofcitiesalongtheYangtzeRiverinJiangsucannotbeconstruedasthefocusonlyonafewmajorcan- tralcities．Itshouldmakethesinailormedium-sizedcitiesas15citiesatcounty-levelalongtheYangtzeRiverprosperoverallas thegoalbasedontheprincipleofsustainabledevelopment．Thensomeadvicesaregivenfromtheaspectsofeconomicintegra— tion。institutionalconstructionandspatialreorganizationfortheregionalcoordinateddevelopment．Suchestablishmentabout fuzzymatter-elementevaluationmodelofurbanvitalityprovidesacomprehensiveevaluationmethodconsideringmulti-factors forreaP．archofurbanproblems．Andthefutureresearchofurbanvitalitywinbeexploredinthecaseofsurficientinformation． Keywolds：urbanvitality；fuzzymatter-elementmodel；entropyweight；Euclidapproachdegree；citiesalongtheYangtzeRiver (上接第62页) StudyOilDelineatingMountainousAreasofHunan JIWeil”，JIANG)(iao—b01 (j．InstituteofMountainHazardsandEnvironment，CAS，Chengdu610041； 2．GraduateUniversityofChineseAcademyofSciences，BeOing100041，China) Abstract：Mountainandmountainousareaaretwoimportantconceptswhicharesimilarbutdifferentinfact．Mountainemphasi— gesthenaturalenvironmentandhasaclearanddefiniteboundary。whilemountainousareafocusesonthesocio-economicphe- nomenonandtherangeofitisindistinctanduncertain．Thequantificationofmountainsandmountainousareasisfoundational workfortheestablishmentofmountainousareadatabasesandDigitalMountain．Supportedbythespatialanalysisfunctionsin geographicalinformationsystem(GIS)andthestatisticalanalysis，anedgegrowingmodel(EGM)wasbuiltuptodiscussmoan— tainousareasinHunKnProvincebasedontheareaofmountains．Theprobabilityofmountainousareadeterminationw鹳calcu— hatedforeachnon-mountaineellonthebasisofnaturalenvironmentfactorsandsoeio-eeonomiefactors。includingelevation，road density，forest-grasslandproportion，cultivatedlandproportion，populationdensityandGDP．Athresholdoftheprobabilitywas alsosettodifferentiatemountainousareafromnon-mountainousarea，andconsequentlymountainousareascouldbegenerateda— roundmountaincells．Asflresult，mountainousareasofHunanProvineewas64．52％ofthetotalarea，whichwas43．47％more thanmountains．Thecauseofsuchincreasewasanalyzed，itttirnedoutthatthedisperseddistributionofmountainsandhigh percentageofforest-grasslandinnon-mountainareawerethetwomainreasons． Keywolds：Hunan；mountainousarea；mountains；digitalmountains；GIS；statisticalanalysis 万方数据 基于模糊物元模型的城市活力评价 作者： 刘黎， 徐逸伦， 江善虎， 吴庆明， LIU Li， XU Yi-lun， JIANG Shan-hu， WU Qing- ming 作者单位： 刘黎,徐逸伦,LIU Li,XU Yi-lun(南京大学城市与区域规划系,江苏,南京210093)， 江善虎 ,JIANG Shan-hu(河海大学水文水资源学院,江苏,南京210093)， 吴庆明,WU Qing-ming(浙 江省围海建设集团股份有限公司,浙江,宁波,315040) 刊名： 地理与地理信息科学 英文刊名： GEOGRAPHY AND GEO-INFORMATION SCIENCE 年，卷(期)： 2010,26(1) 被引用次数： 1次 参考文献(13条) 1.金延杰 中国城市经济活力评价[期刊]-地理科学 2007(02) 2.甄峰;明立波;张敏 全球化、区域化与江苏沿江区域空间重构[期刊论文]-城市规划 2006(09) 3.顾朝林 城市实力综合评价方法初探 1992(01) 4.陆晓丽;郭万山 城市经济活力的综合评价指标体系[期刊论文]-统计与决策 2007(06) 5.姚玉鑫;张英;鲁斌礼 模糊物元模型在评价区域水环境承载力中的应用[期刊论文]-南京师范大学学报 2007(02) 6.聂艳;周勇;钱建平 基于信息熵模糊物元模型的城乡结合部农地质量评价--以湖北省荆州市为例[期刊论文]-资源 科学 2008(06) 7.刘娜;艾南山;周波 城市人居环境质量综合评价的熵模糊物元模型及其应用[期刊论文]-建筑科学 2007(12) 8.江善虎;任立良;雍斌 基于模糊物元模型的干旱等级评价[期刊论文]-水电能源科学 2009(02) 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