中国省际城镇化与生态环境的耦合协调与优化研究论文

中国省际城镇化与生态环境的耦合协调与优化研究论文（共5篇）

篇1：中国省际城镇化与生态环境的耦合协调与优化研究论文

伴随着1978年改革开放以来，我国城镇化得到了快速发展，城市生态环境系统也受到了前所未有的挑战，快速城镇化带来生态环境问题日益引起人们的关注与重视，城镇化与生态环境之间的关系也逐渐成为学术界研究的热点课题之一。在梳理国内外相关研究文献基础上进行综述:国外学者Berry首次应用生态因子法来分析城镇化对生态环境影响作用及机制，Grossman揭示出城镇化与生态环境之间呈倒”U”字型内在规律。Rork构建出城市化与生态环境关系双对数模型。Shen, Kwon等对国家、区域等不同尺度地域进行了实证研究;目前国外对城市与生态环境关系探讨涉及地理学、生态学、经济学及社会学等学科，研究呈现出多元化发展趋势;而国内的研究起步相对较晚，20世纪80年代初最早提出社会一经济一自然复合生态系统理论，开始城镇化和生态环境关系初步探讨。目前主要运用数理定量统计的因子分析法、模糊物元模型、物理耦合模型及3S空间分析技术等对城镇化与生态环境耦合关系规律、演变机制及模式等方面展开了研究;研究尺度上主要有省域、流域等宏观尺度，并逐渐向中微观尺度(市域、县域)深化。探讨区域城镇化与生态环境耦合关系，揭示系统间相互作用及影响，总结二者耦合演化规律及机制，成为城镇化与生态环境关系研究的重要范式，可为城镇化与生态环境良性互动、城市可持续发展提供理论支持和实践参考。

基于此，从耦合分析视角，以31个省域单元为研究区，首先构建城镇化、生态环境系统评价指标体系，运用PCA模型测度2000 ~2012年城镇化及生态环境系统综合值;其次通过耦合协调度模型对省际城镇化和生态环境耦合协调状况展开探讨，基于GIS平台对城镇化和生态环境系统耦合协调空间分别进行分析;最后通过城镇化和生态环境系统得分排序，划分4种基本类型，提出未来我国省际城镇化和生态环境耦合协调发展优化对策，为推进我国区域可持续发展与规划提供有益借鉴与参考。

1材料与研究方法

1.1指标选取及数据来源

城镇化和生态环境系统都是较复杂概念，科学地构建城镇化和生态环境系统评价指标体系是研究其耦合协调关系基本前提。参考前人关于耦合协调研究文献，基于数据的真实性、可获得性、可比较性、可操作性等原则，将城镇化系统分解为人口城镇化、经济城镇化、空间城镇化、社会城镇化的4大子系统，在4大子系统上共选择16项指标来说明省际城镇化综合得分值;另外，城镇化不可避免地会对城市生态环境造成一定程度的影响，但人类也具备一定主观能动性，会积极地对破坏的城市生态环境采取相应的补救措施，因此文中将生态环境系统划分为生态环境污染和生态环境治理两大子系统，在两大子系统上选取10项指标来说明我国省际生态环境综合得分值。

文中数据均来源于《中国统计年鉴》、《中国城市统计年鉴》、《中国城市建设统计年鉴》、各省统计年鉴(2001~2013年)，空间尺度为中国31个省域单元，省域边界图主要在《中国地图册》(2013)的基础上进行高精度配准并跟踪矢量化获取(未涉港、澳、台地区)。

2结果与分析

2.1城镇化与生态环境测度及评价

根据2000~2012年31个省域单元的样本数据，分别对城镇化、生态环境系统的各项分析指标标准化处理，基于SPSS17.0软件平台，采用主轴分解法计算相关系数阵的特征值、贡献率及累计贡献率，根据累计贡献率大于85%及因子碎石图，通过分析可以发现初步地判断出所选年份各系统前3个主成分的累计方差贡献率基本接近85 %，因此提取前3个主成分基本能反映各系统的原始数据大部分信息，最后通过测度公式测算出2000~2012年省域单元城镇化及生态环境系统综合值。从城镇化系统看，2000年沪的城镇化程度最高，数值达到0.488，其次分别京、苏、浙、津，到2012年城镇化系统发展得分排名前5位省份为沪、京、苏、浙、粤;2000~2012年间中国东部沿海地区的城镇化最高，具有显著的领先优势，而中原、西北、西南等的城镇化水平相对较低;2)从生态环境系统看，2000年的生态环境得分排名靠前省份有:苏、沪、京、藏、川等，而晋、徽、豫、陕排名靠后;而到2012年晋、陕、豫等生态环境综合得分仍位于低水平状态，这些省份主要以粗放型工业为主，对区域生态环境造成较大程度破坏，因此区域生态环境质量相对较差。

2.2耦合协调总体格局特征

基于耦合协调计算公式，测算31个省域耦合度C和协调度D。2000~2012年省际城镇化和生态环境系统C E[0.50.8]，说明我国省际城镇化与生态环境系统耦合度整体上处于磨合阶段水平;而2000 ~ 2012年中国省际城镇化与生态环境系统DE[0.3 0.5]，总体上低于耦合度C且协调度D整体上以中度耦合协调为主要趋势;综合来看，2000~2012年我国省际城镇化与生态环境的C及D均值呈现出上升态势，也说明了研究期省际城镇化与生态环境系统耦合协调发展水平在提高。

绘制出省际城镇化与生态环境耦合协调雷达图，着重分析2000 ~ 2012年城镇化与生态环境耦合协调总体空间格局。1)耦合度上，2000年沪的耦合度C最大，数值为0.823，说明城镇化与生态环境处在高度耦合阶段，而青的耦合度C最小，仅为0.202，表明城镇化与生态环境系统处于低度耦合水平;2012年沪的耦合度C仍得分第一(0.696)，且城镇化和生态环境以高度系统耦合为主，而系统耦合度C最小的是藏，数值仅为0.126，说明城镇化和生态环境系统仍以低度耦合为主;2)协调度上，2000年系统协调度D最大为沪(0.863)，说明城镇化和生态环境位于极度耦合协调水平，而2012年系统协调度D最大值仍为沪(0.745)，不同的是城镇化和生态环境演化为高度系统耦合协调状态;另外，20002012年我国省际城镇化与生态环境系统协调度D值最小的都为藏(0.203,0.154)，表明了城镇化和生态环境系统一直位于低度耦合协调水平。

2.3耦合协调空间格局演化

基于GIS分析平台，根据协调度D值区间划分标准，进行空间化显示处理，从而揭示2000~ 2012年省际城镇化与生态环境空间分异演化特征。:1)低度耦合协调区:2000年该类型区单元包括:宁、晋、甘、青、藏、疆、蒙，到2012年该区单元主要有:甘、青、藏、疆、蒙，期间宁、晋演变为中度耦合协调。2000~2012年该区主要集聚在藏疆蒙甘青地区，这些地区以粗放型的城镇发展为主要模式，对区域生态环境造成较大影响;2)中度耦合协调区:2000年该类型区单元主要有:川、云、贵、渝、陕、豫、琼，到2012年该区单元包括:川、云、贵、渝、晋、陕、徽、豫、黑、吉，其中琼等演化成高度耦合协调。2000 } 2012年该区主要分布在西南、中原及东北地区;3)高度耦合协调区:2000年该类型区单元主要有:辽、冀、鲁、苏、浙、鄂、湘、闽、桂、粤;而到2012年该区单元主要为辽、冀、鲁、苏、浙、鄂、湘、闽、桂、粤。2000~2012年该区主要集中在东部沿海地区，己形成了良性循环格局;4)极度耦合协调区:2000年该类型区单元主要有:沪、京;到2012年该区单元包括:沪、京、津。研究期间总体上我国东部地区城镇化与生态环境耦合协调程度整体

3讨论

(1)以31个省域单元作为研究区，构建城镇化和生态环境系统的评价指标体系，运用PCA模型测算出2000 } 2012年城镇化及生态环境系统得分值;并通过耦合协调度模型对省际城镇化与生态环境系统耦合协调度进行评价及空间分异探讨。研究发现:2000~ 2012年城镇化与生态环境的C及D均值呈现出上升态势，省际城镇化与生态环境系统耦合协调发展水平在提高，但是东中西耦合协调的空间差异显著。从耦合协调视角出发，分析城镇化与生态环境系统关系及空间分异演化特征，总结出城镇化与生态环境系统间相互作用的基本规律，既可以丰富城市地理学研究视角，也可为区域协调优化发展提供有益参考。

(2)将城镇化和生态环境系统划分成多个子系统，通过PCA定量模型客观赋权重，避免人为的主观性，并运用构建耦合协调模型揭示城镇化与生态环境交互作用和谐程度，具有一定的科学性及可借鉴性，下一步还需细化城镇化与生态环境子系统分析指标选取;与此同时，短时间尺度的探讨能否揭示系统耦合协调规律?哪些因素影响城镇化与生态环境耦合协调格局演化?它们之间的内在作用机理如何?面临这样的问题，下一步深化长时间尺度系统耦合协调格局演化、机制及模式探讨将是文中重点研究领域，这将为区域城镇化与生态环境系统耦合目标的实现提供更科学依据。

(3)基于省际城镇化与生态环境得分排名，以城镇化得分排名为横坐标，生态环境得分排名为纵坐标，将其划分4种基本类型，并提出协调优化建议:1)区域I城镇化高生态环境高，未来在良好发展基础上，进一步加强技术人才投入，加快城市产业结构优化，推进发展方式转型升级，也需加强区域生态环境污染治理及改善;2)区域II城镇化高生态环境低，未来应重点关注生态环境改善，突出区域资源优势，转变城市增长方式，走高效生态城镇化道路;3)区域IQ城镇化低生态环境低，未来应通过合理规划及项目引进，改善区域基础设施，修复区域生态质量;不断改变区域传统粗放型增长模式，调整区域产业结构;4)区域IV城镇化低生态环境高，未来应努力将生态环境优势转变化为区域发展优势，围绕生态环境优势吸引项目，发展区域循环型经济，走高效益低污染区域可持续发展之路。

4结论

通过构建耦合协调度模型发现2000 ~ 2012年省际城镇化与生态环境系统耦合协调度呈上升态势，耦合度c值[0.5 0.8]，整体位于磨合阶段;而协调度D值[0.3 0.5]，低于系统耦合度，整体属于中度耦合协调水平;基于GIS分析平台，将耦合协调度按照区间划分标准空间化显示处理，得到2000 ~2012年省际城镇化与生态环境耦合协调具有显著的地域空间分异，总体上东部地区高于中西部地区的空间分布格局;最后提出未来我国东中部地区需要进一步调整产业结构，提升区域发展环境;而西部地区等需要进一步强化区域发展的基础设施、技术人才等各种要素的投入，并将生态环境优势转化为区域发展优势，从而实现未来我国区域健康、绿色、可持续发展。

篇2：中国省际城镇化与生态环境的耦合协调与优化研究论文

伴随着1978年改革开放以来，我国城镇化得到了快速发展，城市生态环境系统也受到了前所未有的挑战，快速城镇化带来生态环境问题日益引起人们的关注与重视，城镇化与生态环境之间的关系也逐渐成为学术界研究的热点课题之一。在梳理国内外相关研究文献基础上进行综述:国外学者Berry首次应用生态因子法来分析城镇化对生态环境影响作用及机制，Grossman揭示出城镇化与生态环境之间呈倒”U”字型内在规律。 Rork构建出城市化与生态环境关系双对数模型。 Shen, Kwon等对国家、区域等不同尺度地域进行了实证研究;目前国外对城市与生态环境关系探讨涉及地理学、生态学、经济学及社会学等学科，研究呈现出多元化发展趋势;而国内的研究起步相对较晚，20世纪80年代初最早提出社会一经济一自然复合生态系统理论，开始城镇化和生态环境关系初步探讨。目前主要运用数理定量统计的因子分析法、模糊物元模型、物理耦合模型及3S空间分析技术等对城镇化与生态环境耦合关系规律、演变机制及模式等方面展开了研究;研究尺度上主要有省域、流域等宏观尺度，并逐渐向中微观尺度(市域、县域)深化。探讨区域城镇化与生态环境耦合关系，揭示系统间相互作用及影响，总结二者耦合演化规律及机制，成为城镇化与生态环境关系研究的重要范式，可为城镇化与生态环境良性互动、城市可持续发展提供理论支持和实践参考。

基于此，从耦合分析视角，以31个省域单元为研究区，首先构建城镇化、生态环境系统评价指标体系，运用PCA模型测度 ~城镇化及生态环境系统综合值;其次通过耦合协调度模型对省际城镇化和生态环境耦合协调状况展开探讨，基于GIS平台对城镇化和生态环境系统耦合协调空间分别进行分析;最后通过城镇化和生态环境系统得分排序，划分4种基本类型，提出未来我国省际城镇化和生态环境耦合协调发展优化对策，为推进我国区域可持续发展与规划提供有益借鉴与参考。

1材料与研究方法

1.1指标选取及数据来源

城镇化和生态环境系统都是较复杂概念，科学地构建城镇化和生态环境系统评价指标体系是研究其耦合协调关系基本前提。参考前人关于耦合协调研究文献，基于数据的真实性、可获得性、可比较性、可操作性等原则，将城镇化系统分解为人口城镇化、经济城镇化、空间城镇化、社会城镇化的4大子系统，在4大子系统上共选择16项指标来说明省际城镇化综合得分值;另外，城镇化不可避免地会对城市生态环境造成一定程度的影响，但人类也具备一定主观能动性，会积极地对破坏的城市生态环境采取相应的补救措施，因此文中将生态环境系统划分为生态环境污染和生态环境治理两大子系统，在两大子系统上选取10项指标来说明我国省际生态环境综合得分值。

文中数据均来源于《中国统计年鉴》、《中国城市统计年鉴》、《中国城市建设统计年鉴》、各省统计年鉴(~)，空间尺度为中国31个省域单元，省域边界图主要在《中国地图册》的基础上进行高精度配准并跟踪矢量化获取(未涉港、澳、台地区)。

2结果与分析

2. 1城镇化与生态环境测度及评价

根据2000~2031个省域单元的样本数据，分别对城镇化、生态环境系统的各项分析指标标准化处理，基于SPSS17. 0软件平台，采用主轴分解法计算相关系数阵的特征值、贡献率及累计贡献率，根据累计贡献率大于85%及因子碎石图，通过分析可以发现初步地判断出所选年份各系统前3个主成分的累计方差贡献率基本接近85 %，因此提取前3个主成分基本能反映各系统的原始数据大部分信息，最后通过测度公式测算出2000~年省域单元城镇化及生态环境系统综合值。从城镇化系统看，沪的城镇化程度最高，数值达到0. 488，其次分别京、苏、浙、津，到2012年城镇化系统发展得分排名前5位省份为沪、京、苏、浙、粤;2000~2012年间中国东部沿海地区的城镇化最高，具有显著的领先优势，而中原、西北、西南等的城镇化水平相对较低;2)从生态环境系统看，20的.生态环境得分排名靠前省份有:苏、沪、京、藏、川等，而晋、徽、豫、陕排名靠后;而到2012年晋、陕、豫等生态环境综合得分仍位于低水平状态，这些省份主要以粗放型工业为主，对区域生态环境造成较大程度破坏，因此区域生态环境质量相对较差。

2. 2耦合协调总体格局特征

基于耦合协调计算公式，测算31个省域耦合度C和协调度D。2000~2012年省际城镇化和生态环境系统C E[0.50.8]，说明我国省际城镇化与生态环境系统耦合度整体上处于磨合阶段水平;而2000 ~ 2012年中国省际城镇化与生态环境系统DE[0.3 0.5]，总体上低于耦合度C且协调度D整体上以中度耦合协调为主要趋势;综合来看，2000~2012年我国省际城镇化与生态环境的C及D均值呈现出上升态势，也说明了研究期省际城镇化与生态环境系统耦合协调发展水平在提高。

绘制出省际城镇化与生态环境耦合协调雷达图，着重分析2000 ~ 2012年城镇化与生态环境耦合协调总体空间格局。1)耦合度上，2000年沪的耦合度C最大，数值为0.823，说明城镇化与生态环境处在高度耦合阶段，而青的耦合度C最小，仅为0. 202，表明城镇化与生态环境系统处于低度耦合水平;2012年沪的耦合度C仍得分第一(0. 696)，且城镇化和生态环境以高度系统耦合为主，而系统耦合度C最小的是藏，数值仅为0.126，说明城镇化和生态环境系统仍以低度耦合为主;2)协调度上，2000年系统协调度D最大为沪(0.863)，说明城镇化和生态环境位于极度耦合协调水平，而2012年系统协调度D最大值仍为沪( 0. 745 )，不同的是城镇化和生态环境演化为高度系统耦合协调状态;另外，20002012年我国省际城镇化与生态环境系统协调度D值最小的都为藏(0.203,0.154)，表明了城镇化和生态环境系统一直位于低度耦合协调水平。

2. 3耦合协调空间格局演化

基于GIS分析平台，根据协调度D值区间划分标准，进行空间化显示处理，从而揭示2000~ 2012年省际城镇化与生态环境空间分异演化特征。:1)低度耦合协调区:2000年该类型区单元包括:宁、晋、甘、青、藏、疆、蒙，到2012年该区单元主要有:甘、青、藏、疆、蒙，期间宁、晋演变为中度耦合协调。2000~2012年该区主要集聚在藏疆蒙甘青地区，这些地区以粗放型的城镇发展为主要模式，对区域生态环境造成较大影响;2)中度耦合协调区:2000年该类型区单元主要有:川、云、贵、渝、陕、豫、琼，到2012年该区单元包括:川、云、贵、渝、晋、陕、徽、豫、黑、吉，其中琼等演化成高度耦合协调。2000 } 2012年该区主要分布在西南、中原及东北地区;3)高度耦合协调区:2000年该类型区单元主要有:辽、冀、鲁、苏、浙、鄂、湘、闽、桂、粤;而到2012年该区单元主要为辽、冀、鲁、苏、浙、鄂、湘、闽、桂、粤。2000~2012年该区主要集中在东部沿海地区，己形成了良性循环格局;4)极度耦合协调区:2000年该类型区单元主要有:沪、京;到2012年该区单元包括:沪、京、津。研究期间总体上我国东部地区城镇化与生态环境耦合协调程度整体

3讨论

(1)以31个省域单元作为研究区，构建城镇化和生态环境系统的评价指标体系，运用PCA模型测算出2000 } 2012年城镇化及生态环境系统得分值;并通过耦合协调度模型对省际城镇化与生态环境系统耦合协调度进行评价及空间分异探讨。研究发现:2000~ 2012年城镇化与生态环境的C及D均值呈现出上升态势，省际城镇化与生态环境系统耦合协调发展水平在提高，但是东中西耦合协调的空间差异显著。从耦合协调视角出发，分析城镇化与生态环境系统关系及空间分异演化特征，总结出城镇化与生态环境系统间相互作用的基本规律，既可以丰富城市地理学研究视角，也可为区域协调优化发展提供有益参考。

(2)将城镇化和生态环境系统划分成多个子系统，通过PCA定量模型客观赋权重，避免人为的主观性，并运用构建耦合协调模型揭示城镇化与生态环境交互作用和谐程度，具有一定的科学性及可借鉴性，下一步还需细化城镇化与生态环境子系统分析指标选取;与此同时，短时间尺度的探讨能否揭示系统耦合协调规律?哪些因素影响城镇化与生态环境耦合协调格局演化?它们之间的内在作用机理如何?面临这样的问题，下一步深化长时间尺度系统耦合协调格局演化、机制及模式探讨将是文中重点研究领域，这将为区域城镇化与生态环境系统耦合目标的实现提供更科学依据。

(3)基于省际城镇化与生态环境得分排名，以城镇化得分排名为横坐标，生态环境得分排名为纵坐标，将其划分4种基本类型，并提出协调优化建议:1)区域I城镇化高生态环境高，未来在良好发展基础上，进一步加强技术人才投入，加快城市产业结构优化，推进发展方式转型升级，也需加强区域生态环境污染治理及改善;2)区域II城镇化高生态环境低，未来应重点关注生态环境改善，突出区域资源优势，转变城市增长方式，走高效生态城镇化道路;3)区域IQ城镇化低生态环境低，未来应通过合理规划及项目引进，改善区域基础设施，修复区域生态质量;不断改变区域传统粗放型增长模式，调整区域产业结构;4)区域IV城镇化低生态环境高，未来应努力将生态环境优势转变化为区域发展优势，围绕生态环境优势吸引项目，发展区域循环型经济，走高效益低污染区域可持续发展之路。

4结论

篇3：中国省际城镇化与生态环境的耦合协调与优化研究论文

1 农业生态环境与经济协调发展的耦合机理

耦合作为物理学概念,是指两个(或两个以上的)系统或运动形式通过各种相互作用而彼此影响的现象。农业生态系统和经济系统是两个相互作用、相互影响的系统,二者之间通过物质循环、能量流动和信息传递等交互耦合而形成复合系统——农业生态经济系统[1]。

农业生态环境子系统与农业经济子系统作为农业生态经济系统中对立统一的两个矛盾体,二者耦合作用表现在积极与消极两个方面:从积极方面看,生态系统的物流、能流是经济系统物流、能流的来源,农业经济系统又是生态环境系统物流、能流持续流动的保证。也就是说,农业经济发展要以开发利用资源和环境为基础,而开发资源、治理污染和保持良好的生态环境需要农业经济的发展来提供技术和资金支持;从消极方面看,农业经济系统的发展要消耗资源,对环境带来不利影响,会破坏生态环境系统的平衡,而生态环境系统的失衡又会阻碍农业经济系统的发展。

农业生态环境与经济之间的耦合作用要求生态环境与经济发展要协调,只有农业生态子系统与经济子系统之间相互促进,产生协调效应,才能推动整个系统向协调有序的方向发展。农业生态经济系统协调发展就是要充分利用并促进生态环境与经济之间的积极作用关系,实现二者之间的良性循环,达到经济稳定发展,资源合理高效利用、环境状况良好的一种有序状态[2]。

2 农业生态环境与经济系统耦合协调发展的度量模型

耦合度是描述系统发展过程中序参量之间协同作用的强弱程度,根据协同论原理[3],系统走向有序的关键在于系统内部各子系统间的协同作用,耦合度正是这种协同作用的量度。本研究把农业生态环境与经济两个系统通过各自的要素产生相互作用、彼此影响的程度定义为农业生态经济系统耦合度。协调发展模型由三部分组成,即耦合度模型、耦合协调度模型以及协调发展的分类体系与判别标准。

2.1 耦合度模型

2.1.1 功效函数

设变量μi(i=1,2,L,m)为系统序参量,μij为第i个序参量的第j个指标,其值为χij(j=1,2,L,n)。αij、βij为系统稳定临界点上序参量相应指标的上、下限值。则xij对系统有序的功效系数可表示为:

式(1)中μij为变量χij对系统的功效贡献大小,且μij∈[0,1]。系统内各序参量相应指标功效的“总贡献”可通过集成方法来实现[4]:

式(2)中:μi为子系统i对总系统有序度的贡献;λij为第i个序参量相应指标的权重,且满足:

2.1.2 耦合度函数

借鉴物理学中的容量耦合概念及容量耦合系数模型[5],推广得到多个系统相互作用的耦合度模型:

由于本文度量的是由农业生态环境和经济两个子系统构成的耦合度模型,故m取2,则(4)可推演为:

C为耦合度,且C∈[0,1]。

2.2 耦合协调度模型

在多个区域对比研究的情况下,单纯依靠耦合度进行判别有可能产生误导,从而使得出的结论对实际问题的指导意义不明显。为此,构造农业生态环境与经济耦合协调度[6]函数,其目的是评判区域农业生态环境与经济系统间交互耦合的协调程度,采用下式:

式(6)中:D为协调度,C为耦合度;T为农业生态环境与经济发展的综合协调指数,用下式求取:

式(7)中:a、b为待定系数,μ1、μ2分别为农业生态环境、经济子系统的参量贡献度。

2.3 农业生态环境与经济耦合协调发展的分类体系与判别标准

按照耦合协调度的大小将区域生态环境与经济的协调发展状况划分为4大类10个亚类,然后再按照生态环境与经济发展的综合评价指数u环境和u经济的相对关系[7]划分为30种基本型(表1)。

3 中国区域农业生态环境与经济耦合协调发展的实证分析

3.1 耦合度评价指标体系及指标权重的计算方法

3.1.1 耦合度评价指标体系的构建

本着指标选取的代表性、可比性、动态性和可操作性原则,分别对区域农业生态环境和经济发展子系统的指标[8]予以筛选,建立指标体系(表2)。

表中各项指标中,具有负功效的指标为每公顷农田的化肥施用量与成灾面积占耕地总面积的比重,其余指标均具有正功效。

3.1.2 序参量指标权重的计算方法

本研究采用差变异系数法[9]来确定指标的权重,这样可以在一定程度上避免主观赋权的偏差。计算得到指标的权重值见表2。

注:表中各项指标中,具有负功效的指标为每公顷农田的化肥施用量与成灾面积占耕地总面积的比重,其余指标均具有正功效。

3.2 序参量指标值的获取与序参量上、下限的确定

本研究各研究区域的相应指标数值均来自于2006年《中国农村统计年鉴》。序参量上、下限分别以各区域相应指标值的最大值、最小值代替。

3.3 农业生态环境与经济发展的耦合协调测算结果与分析

根据式1~7,分别计算出区域农业生态环境综合序参量(U环境)、经济发展综合序参量(U经济)、耦合度(C)和耦合协调度(D)的数值,并归入相应发展类型(表3)。分析表3可以得出:

(1)2005年中国各区域生态环境与经济发展的耦合度均较高,除贵州省为0.83外,其余省(区)均介于090~1.00。

(2)从耦合协调程度看,我国31个省区中属于低度协调的仅有甘肃1省;处于中度协调的有河北、山西等21个省(区);高度协调的有北京、天津等9个省(区)。

(3)从耦合协调度类型看,共分为5类:①轻度不协调是甘肃1省;②勉强调和协调的有山西等9个省(区);③调和协调类的有河北等12个省(区);④初级耦合协调的包括北京8个省(区);⑤中级耦合协调的仅有吉林1省。

(4)从环境与经济对比关系看,①属于环境滞后型的省(区)共计16个,其中环境比较滞后型的有河北等8个省(区),环境严重滞后型的有北京等7个省(区),环境极度滞后型的有上海1市;②属于经济滞后型的省(区)有14个,其中经济比较滞后型的有黑龙江等7个省(区),经济严重滞后的有江西等5个省(区),经济极度滞后的有山西、河南2省;③属于经济与环境同步型的是甘肃省。环境滞后型表明在农业经济的发展过程中,消耗了大量的资源,已严重破坏了生态环境,这些省(区)今后要从经济发展中抽出更多的资金修复环境,以保证生态环境与经济协调发展;经济滞后型表明在农业经济的发展过程中,对环境的破坏相对较轻,生态环境尚可承载和消化经济发展所带来的后果,这些省(区)今后要在保护环境的前提下发展农业经济。

参考文献

[1]李金叶,安尼瓦尔.阿木提.农业生态经济系统发展要素分析[J].农村经济,2007(12):102-105.

[2]吴跃明,张子珩,朗东锋.新型环境经济协调度预测模型及应用[J].南京大学学报(自然科学版),1996,32(3):466-473.

[3]吴大进,曹力,陈立华.协同学原理和应用[M].武汉:华中理工大学出版社,1990:9-17.

[4]曾珍香.可持续发展协调性分析[J].系统工程理论与实践,2001(3):18-21.

[5]Valerie Illingworth.The Penguin Dictionary of Physics[M].Beijing:Foreign Language Press,1996:92—93.

[6]刘耀彬,李仁东,宋学锋.中国城市化与生态环境耦合度分析[J].自然资源学报,2005,20(1):105—112.

[7]贾蕊,梁银河,朱新民,等.山西省农业资源环境与经济协调发展评价与对策研究[J].国土与自然资源研究,2007(4):39-40.

[8]尹海东、任永泰、祁雪莲.全息观点下的农业生态系统可持续性评价[J].农业系统科学与综合研究,2003,19(2):129-130.

篇4：中国省际城镇化与生态环境的耦合协调与优化研究论文

知识创新与技术创新对于高端装备制造业来说,是创新过程的核心环节,研究二者的耦合关系对高端装备制造业至关重要。知识创新与技术创新的良性耦合发展,能保障高端装备制造业的创新能力。本研究以高端装备制造业为研究对象,构建知识创新与技术创新耦合度测度模型并确定知识创新与技术创新耦合度测度指标体系,基于我国航空、航天器及设备制造业的省际数据进行实证分析,为提高高端装备制造业创新水平提供一定的借鉴和参考。

1 文献回顾

1.1 知识创新

Gregorio-de-Castro等[1]认为创造和应用新知识的能力是企业竞争优势的主要资源。Wang Jian[2]基于个人层面,研究了以自我为中心的协作网络与知识创新的关系,主要侧重于网络特征联系强度对知识创新的影响,得出了随着联系强度的增加,对知识创新会产生积极的正面影响,但联系强度达到一定阈值后,对知识创新则会产生负面影响等结论。Corinne等[3]实证研究地方性知识扩散,强调知识扩散要根据不同地域采用不同的政策,提出在国内、国际公司促进知识扩散的方式。Mei Chih Hu[4]通过USPTO的专利数据对台湾前五TFT-LCD产业公司的知识流动和创新能力进行了研究并分析。Beatriz等[5]通过利用数学模型计算内部知识创造能力和吸收能力对知识创新进程中渐进或激进创新绩效的影响因子值,分析规模组织具有的复合效应在整个创新进程中起的作用。研究表明,知识积累能力和规模对渐进式创新绩效有积极影响,吸收能力对突破式创新绩效有直接有效的积极影响,而组织规模对突破性创新绩效有一定程度的负面影响。

1.2 技术创新

Connie Zheng[6]认为在信息经济时代,中国企业也认识到技术创新对于其能够获得全球市场具有竞争优势,并且不拘泥于单一的创新途径,采用战略、组织和业务创新多种方式结合。Riccardo Crescenzi等[7]认为虽然合作在公司研究中心和大学依然是技术创新的关键,但是外部网络的创新者也是创新团队的关键力量。Yung-Ching Ho等[8]基于台湾高科技公司,认为有效的管理前端创新已经成为产品创新成功的重要影响因素,强调高技术企业在产品创新过程中,在不同的情况下应注意管理模糊性。Gao Ping[9]的研究证明,在技术开发和技术扩散阶段,创新企业有不同的创新任务的重点和不同的挑战,这需要政府采取一系列规范和多种财务和行政手段进行干预。肖文等[10]基于SFA的技术创新效率测算模型对36个行业的技术创新效率进行测算,发现中国平均技术创新效率较低。吴传荣等[11]以高技术产业统计年鉴为依据,通过分析高技术企业技术创新网络系统的构成要素及各要素相互关系,验证高技术企业技术新网络发展变化的因果关系与系统动力学模型的有效性。林筠等[12]通过对我国制造业进行调查,研究企业社会资本对技术创新的影响路径。

1.3 知识创新与技术创新耦合

Thais Elaine Vick[13]研究发现在团队协作的过程中,当知识创新发生时,信息行为和信息价值可以描述信息文化且可以引导科技创新。他们运用实证分析的方法,证明冒险文化和知识外化、流程导向的文化和知识的结合以及结果为导向的文化和知识的内化之间,存在隐性关系。Gregorio-de Castro等[14]基于251个西班牙高技术制造业企业的多元回归模型,分析组织知识资产、人与人之间的信任与产品创新之间的关系,提出amoderating角色与其对应关系。刘敏等[15]通过对我国226家企业的调研数据进行分析,发现企业R&D能力对知识获取和产品创新之间有完全中介的显著效应,即获取的外部资源转化成产品创新的前提是企业具备R&D能力。张正清[16]基于Moran's I指数的聚集效应,研究了技术创新、知识溢出与区域经济增长的关系。刘微微等[17]对高端装备制造业企业知识创新与技术创新的耦合度测度进行了研究。

2 高端装备制造业知识创新与技术创新耦合系统构建

2.1 知识创新子系统构成要素的确定

在知识创新方面,许多学者从不同的视角进行研究,取得了一些成果。徐芳等[18]认为知识创新过程是由相互关联的知识产生、知识传播、知识转化和知识反馈等4个模块构成。尹云松等[19]通过研究知识创新与技术创新的过程,把知识创新过程划分为知识编码、知识共享、知识应用和知识创造等4个阶段。张阳等[20]对SECI模型进行修正和扩展,认为知识创新过程包括知识获得、知识选取、知识融合、知识创造、知识扩散和知识共享。李文慧[21]在知识管理视角的基础上,认为知识创新能力由知识基础存量、知识创造、知识应用、知识共享和知识创新环境组成,进而构建其评价指标体系。

结合相关研究,本研究中知识创新子系统构成要素由知识基础存量、知识共享、知识扩散、知识创造和知识创新环境等5个维度构成(见图1)。知识创新环境是知识创造、应用及更新的场所;知识基础存量处于输入环节,是知识创新过程的前提,为知识创新过程提供源泉;知识共享和知识扩散为知识创新的中间过程;知识创造作为知识创新的输出,是知识创新过程的结果。

2.2 技术创新子系统构成要素的确定

在技术创新方面,不同的学者提出了技术创新系统的不同划分方法。张倩男等[22]把高技术产业技术创新划分为技术创新投入、技术创新产出与技术创新支撑。范德成等[23]把装备制造业技术创新划分为技术创新资源投入、技术创新研究开发与技术创新产出等3个方面。

结合相关研究,本研究把技术创新子系统构成要素划分为3个维度:技术创新投入、技术创新支持与技术创新产出(见图2)。

2.3 耦合系统概念模型

以知识创新子系统与技术创新子系统的构成要素为基础,构建高端装备制造业知识创新与技术创新耦合系统的概念模型(见图3)。从图3中可以看出,知识创新子系统与技术创新子系统是相互影响、相互作用的。其中,知识创新子系统包括知识基础存量、知识共享、知识扩散、知识创造与知识创新环境五大维度,技术创新子系统包括技术创新投入、技术创新支持与技术创新产出三大维度。知识创新子系统与技术创新子系统共同构成知识创新与技术创新耦合系统。

3 高端装备制造业知识创新与技术创新耦合度测度指标体系构建

3.1 知识创新子系统测度指标

知识创新子系统的构成要素包括知识基础存量、知识共享、知识扩散、知识创造以及知识创新环境等5个维度,具体的测度指标及测算依据如表1所示。

3.2 技术创新子系统测度指标

技术创新子系统的构成要素包括技术创新投入、技术创新支持以及技术创新产出等3个维度,具体的测度指标及测算依据如表2所示。

4 高端装备制造业知识创新与技术创新耦合度测度模型

4.1 功效函数确定

高端装备制造业知识创新子系统和技术创新子系统是由多个构成要素组成的系统,系统中的每一个构成要素都会对系统的发展做出一定的贡献,计算系统中各指标对系统的贡献程度的函数称之为功效函数。计算功效函数的第一步是计算功效系数,功效系数就是对各测度指标实际值进行标准化处理的结果。设变量fi是子系统的第i个测度维度,fij是第i个测度维度的第j个测度指标,其值为Xij,则高端装备制造业知识创新子系统和技术创新子系统下的各指标值的功效系数uij计算公式见式(1):

根据功效系数可以分别计算出高端装备制造业知识创新子系统对耦合系统的功效值与技术创新子系统对耦合系统的功效值,其计算公式见式(2):

式(2)中:u——子系统对耦合系统的功效值

αij——测度指标ui对应的权重,其中

4.2 耦合度函数确定

选用验证性因子分析的方法,通过计算各测度指标标准化因子载荷系数确定各个测度指标的权重,在此基础上,借鉴物理学中的容量耦合概念及容量耦合系数模型,得到多个系统(或要素)相互作用耦合度模型[24],如式(3)所示。

高端装备制造业知识创新子系统与技术创新子系统耦合度计算公式,如公式(4)所示。

式(4)中:C——知识创新与技术创新耦合度

u1——知识创新子系统的功效值

u2——技术创新子系统的功效值

根据数学极值原理,可以判断耦合度的值C在[0,1]之间,当C=1时,耦合度最大,子系统之间达到最优的有序状态;当C=0时,耦合度最小,子系统之间呈现无序的状态。根据子系统之间由无序到有序的过程,将耦合度分为4个阶段,耦合度值处于区间[0,0.3]为低水平耦合阶段,处于区间(0.3,0.5]为颉颃阶段,处于区间(0.5,0.8]为磨合阶段,处于区间(0.8,1)为高水平耦合阶段。

5 高端装备制造业知识创新与技术创新耦合度实证分析

5.1 数据来源

本研究以高端装备制造业中的航空、航天器及设备制造业为研究对象,由于统计口径不同,2009年以前某些指标缺少统计数据,为保证数据的完整性及一致性,本研究以《中国高技术产业统计年鉴2010—2014》、《中国科技统计年鉴2010—2014》和《中国知识产权统计年报2010—2014》为依据,可以获取到2009—2013年连续5年的中国23个省、直辖市、自治区(其余省、直辖市、自治区没有航空、航天器及设备制造业数据)航空、航天器及设备制造业的24项指标数据,共2 760项基础数据,其中“知识产权保护环境”指标没有各省、直辖市、自治区数据,只有全国统计数据,因此,通过各省、直辖市、自治区知识产权数量占全国知识产权总量的百分比确定各省、直辖市、自治区数据。通过运算最终得到2009—2013年连续5年23个省、直辖市、自治区的航空、航天器及设备制造业的20项测度指标数据,共2 300项原始数据。

5.2 耦合度测度结果及分析

本研究选取拥有航空、航天器及设备制造业的23个省、直辖市、自治区为实证对象,对各省、直辖市、自治区航空、航天器及设备制造业知识创新与技术创新耦合度进行计算,计算结果如表3所示。从总体上看,大部分省份航空、航天器及设备制造业知识创新与技术创新耦合度呈上升趋势,山西省耦合度较低,但2012年以后耦合度水平大幅度提升,到达高水平耦合阶段。2009年、2011年和2013年山西省耦合度为各省最低,2010年广西省耦合度为各省最低,2012年天津市耦合度为各省最低。2009年河北省与浙江省耦合度为各省最高,2010年北京市耦合度为各省最高,2011年广东省耦合度为各省最高,2012年山东省耦合度为各省最高,2013年河北省耦合度为各省最高。目前,全国大部分省、直辖市、自治区航空、航天器及设备制造业知识创新与技术创新耦合属于高水平耦合阶段,主要原因是我国大力发展创新,知识创新水平与和技术创新水平不断提高,知识创新转化为技术创新的周期不断缩短,技术创新对知识创新反馈速度加快。但仍有少数省、直辖市、自治区耦合阶段并不理想,这些省、直辖市、自治区的情况是知识创新越小,技术创新越大,或者知识创新越大,技术创新越小,知识创新和技术创新二者之间没有形成良好的促进作用。出现这种情况的原因可能是企业把资源和精力集中用在知识创新上或集中用在技术创新上,没有对二者进行合理的资源配置。

6 结论

本研究通过构建高端装备制造业知识创新与技术创新耦合系统,确定知识创新与技术创新耦合度测度指标体系,在此基础上,构建耦合度测度模型,基于统计年鉴数据对我国航空、航天器及设备制造业进行实证研究,根据实证研究结果可以确定高端装备制造业知识创新与技术创新的耦合阶段,可见高端装备制造业知识创新与技术创新耦合度测度模型具有可行性,对于管理实践具有重要的理论意义。研究发现,目前我国大部分省、直辖市、自治区航空、航天器及设备制造业知识创新与技术创新处于高水平耦合阶段,同时少数省、直辖市、自治区航空、航天器及设备制造业的知识创新与技术创新没有达到高水平耦合阶段,仍处于颉颃阶段与磨合阶段。本研究可确定高端装备制造业知识创新与技术创新的耦合状态,进而对知识创新与技术创新进行良好的调整,使二者达到良好的耦合,推进高端装备制造业的创新。本研究测重高端装备制造业知识创新与技术创新的耦合关系,二者的协同关系将在未来的研究中进行深入探讨,为培育高端装备制造业的创新能力提供理论基础,促进高端装备制造业快速发展。

摘要：知识创新与技术创新是目前学术领域的研究热点,而关于二者耦合机制的研究仍处于起步阶段。高端装备制造业复杂耦舍机制的研究能够有效地促进我国战略性新兴产业的发展。以我国高端装备制造业为研究对象,构建高端装备制造业知识创新与技术创新耦合系统,确定高端装备制造业知识创新与技术创新耦合度测度指标体系。在此基础上,建立耦合度测度模型,最后从实证的角度验证了知识创新与技术创新耦合度测度模型的有效性与可行性。

篇5：中国省际城镇化与生态环境的耦合协调与优化研究论文

关键词：信息化,产业转型升级,耦合机理,两化融合

1 前言

近年来,我国经济发展迅猛,2010年工业增加值首次超越美国,跻身世界制造业第一大国。2015年,中国国内生产总值达到676708亿元,稳居世界第二。然而,中国工业的快速扩张很大程度上依赖人口红利、政策红利、土地红利、低环境限制等粗放型增长方式,在当前红利逐渐耗尽、资源环境约束的国内国际环境下,中国面临着产业结构转型升级的不争事实,促进经济增长的模式必须进行改革和创新。

信息化是在经济发展、结构优化和科技进步达到一定程度时,社会由工业化向两化深度融合,由工业社会向信息社会迈入的动态发展过程。2015年,我国电子信息产业的销售收入高达15.4万亿元,规模以上电子信息制造业增加值增速达到10.5%,相对于同期的工业平均水平高出4.4%,这主要是充分发挥了信息产业在工业经济中的领先和支柱作用。而信息化发展水平既可通过生产信息技术产品或提供信息服务(信息产业化)来提高新兴产业的比重,优化产业结构,也可通过为各产业提供信息技术、信息资源等高级生产要素(产业信息化),提升产业劳动生产率,促进产业结构的转型升级。

2 文献回顾

自小松崎清介[1]等提出信息化的概念以来,信息化与工业化的融合、信息化与产业转型升级的互动发展一直受到国内外研究学者的关注。Zuboff、Shoshana[2]提出在两化融合过程中,信息化对工业化的影响具有多重作用,而非单一的促进作用;Bally[3]认为,技术融合改变了独立的产业边界并形成了新的竞争环境,从而进一步推进了技术和产业的共同成长;Arash Azadegan、Stephan M Wagner[4]采用微观企业调研数据分析了产业升级和创新绩效的关系,结果表明:两者呈现显著的正相关关系,产业升级与技术创新协同发展;张劲[5]表示,两化融合能优化区域主导产业、提升区域辅助产业和基础结构、催生区域新兴产业,从而促进区域产业结构升级;陈石、陈晓红[6]利用微观企业调研数据和面板门限回归的方法,发现两化融合促进企业经济效益和社会效益的增加;张亚斌、金培振、沈裕谋[7]通过构建技术创新模型,发现较高的重工业化水平能促进两化融合水平的提升,而两化融合水平反过来又有效促进了重工业化环境治理的改善;魏明、王超指出信息化通过创新驱动促进制造业转型升级[8];韩先锋等实证得出信息化能有效促进工业部门技术创新效率,促进行业转型升级[9]。可见,信息化与产业转型升级之间确实存在正向联动关系。

更多学者通过构建指标体系对两化融合水平进行了测度。Shanlin Y等[10]建立中国产业转型升级的指标体系,采用熵权法和层次分析法实证分析得出中国工业发展模式已逐步改变,但产业结构调整效果不理想,人力资本和自主创新转化率较低;Xiaoyan Zh等[11]通过对1995—2009年的面板数据实证分析了产业结构调整与碳排放之间的关系,发现产业结构调整是低碳经济的一部分,通过技术进步促进产业结构优化与升级;LI Y等[12]构建区域综合评价指标体系,探讨中国四化协调发展格局,指出协四化协调发展能有效促进区域发展和经济增长;Tsun S等[13]探讨了结构转型和产业升级对区域经济平衡性的影响,发现工业化对区域经济增长推动作用最大,也成为区域经济不平等的主要因素;郑珞琳、高铁峰[14]运用AHP和模糊关联度分析法,综合评定江苏省两化融合的发展水平,发现2004—2010年江苏省两化融合发展水平呈现逐年稳步增长趋势;胡新等[15]采用因子分析法综合评价了我国两化融合的社会环境,并按照社会环境综合指数将全国分为四个梯队;张吉力圻、郑建明[16]创新地在两化融合水平测度体系中增加了信息资源、信息资产和信息消费,并分析了其重要性;支燕等[17]基于2000—2007年的投入产出表,研究了制造业15大产业的两化融合度,发现资本与技术密集型制造业的融合度明显高于劳动密集型产业,呈现先导性的演进特征;刘力强、冯俊文[18]基于粗糙集和神经网络理论建立区域两化融合评价模型,并采用2010年和2011年的数据进行实证说明该模型具有良好的泛化能力;白雪等[19]通过建立两化融合评价指标体系测算了我国两化融合水平,结果显示:我国整体两化融合程度偏低但具有逐年增加的趋势,并呈现群际分异的现象,东部城市的融合水平显著高于中西部城市。

综上所述,学者们的研究多聚集在实证测度两化融合水平的大小,但对信息化与产业转型升级系统间协同共进的内在驱动机制研究得偏少。本文对中国信息化和产业转型升级的耦合关系进行了理论探讨,构建耦合协调度模型,并对中国31个省区信息化与产业转型升级进行了实证研究(注:香港与澳门特区、台湾省除外)。

3 理论分析

信息化是一个综合发展过程,实质上是信息技术产业化和社会化的进程。既表现为信息资源从小集体向大众的转移集聚,又表现为信息通信技术在各产业内的渗透和普及;既表现为信息技术在人们工作生活中的应用水平,又表现为信息产业对社会经济的贡献程度。本文将信息化系统分为:基础设施、产业技术、应用消费、知识支撑和发展效果五个方面。

全球信息化的发展,一方面通过信息技术的创新更替、新兴产业的孕育发展给产业转型升级提供了机遇;另一方面通过市场环境的加速演变、竞争模式的进步升级提高了产业改革创新的迫切性,带来了压力和挑战。信息化系统的各元素主要是通过信息产业化和产业信息化的合力对产业转型升级产生耦合作用,促进产业结构的合理化和高度化。

信息基础设施的优化,公共信息网络的建设,一方面通过改善人民生活方式和消费结构,促进人民生活水平的提升和区域经济的增长;另一方面通过网络效应和外溢效应,拉动第三产业的发展,促进区域协同和产业结构的高级化[20]。产业技术反映了信息化的进程,是产业结构升级和产业转型发展的主要推动力。信息化发展催生了知识和技术的革新,具有高渗透性和创新性的信息技术在生产和服务环节的广泛应用,有利于传统生产方式的改进和企业管理方式的优化,有利于产业的自动化、智能化和现代化发展,有利于产品附加值的增加和企业生产效率的提高,也有利于资本结构、就业结构和技术结构的转型升级。信息产业的高速发展,加快了三次产业结构以及各产业内部结构的转移。信息产业自身规模的扩张和生产效率的提高,对国民经济整体生产效率有拉动作用,通过产业关联和融合机制产生竞争效应和外溢效应,加快传统产业边界的调整,促进新兴产业的滋生发展。信息化人才队伍的建设和居民总体教育水平的提升,推动了全球范围内的深度分工,加速了经济的国际化进程,促进了产业重组和优化产业布局。信息化带动了生产方式的变革,促进了生产要素智能化发展。信息资源的开发利用,有利于产业增长极限的扩大,使传统的劳动、资源密集投入的粗放型增长方式向知识、信息、技术密集投入的集约型增长方式转变,降低了单位能耗和生产成本,促进了产业的绿色低碳发展。由于经济的增长、增长方式的转变、人民生活水平的提升,政府、企业、人民才更有财力和精力进行信息化建设。总体来说,信息化和产业转型升级之间客观存在着复杂的交互耦合关系(图1)。

4 模型构建与处理

由于信息化和产业转型升级系统的交错性和复杂性,同时考虑两个子系统的关联度和协调发展度,本文拟采用耦合度和耦合协调发展模型,从时间和空间两个角度定量评价我国31个省区的信息化与产业转型升级之间的关系,揭示信息化对产业转型升级的协同效应。

耦合是指两个或两个以上的系统通过相互作用以至协同发展的情形,反映的是各子系统间互动产生的一种或协调或制约的动态关联关系[20]。耦合度是指衡量两个系统在空间逻辑上相互作用、共同发展的关联度,即系统内部序参量之间协同作用的大小;而耦合协调度则是在时间逻辑上衡量系统内部序参量之间协调发展的程度。信息化和产业转型升级是两个相互作用、相互制约的耦合交互体,两系统间既存在关联协同性,也存在一定的异质性。把两个系统通过子系统元素产生相互关联的配合程度确定为信息化与产业转型升级的耦合度,并通过指标的时间轴纵向测算,可反映两者之间发展的协调关系。

4.1 子系统功效评价

设Wi为信息化与产业转型升级耦合系统的第i个(i=1,2,…,m)子系统综合序参量;Wij为第i个序参量的第j个(j=1,2,…,n)指标,其值为Xij;m为子系统个数;n为子系统的指标个数[21];αij、βij是子系统指标值的最大值和最小值。子系统对信息化与产业转型升级耦合系统有序的功效系数Wij的计算公式为:

式中,αij≤Xij≤βij,则Wij的取值范围为[0,1]。即将Wij进行了Z坐标变换,避免了数据之间的量纲差异;Wij为Xij对信息化与产业转型升级耦合系统的贡献大小,体现了相关指标达到既定目标值的满意程度,当Wij越接近0时为最不满意,趋向于1时贡献最大。

λij为耦合系统第i个序参量中第j个指标变量参数的权重,Wij代表了各子系统指标层的贡献值,总作业层综合贡献模型为:

式中,Wi表示信息化和产业转型升级子系统对耦合系统有序度的功效;。为了尽量避免主观因素带来的偏差,并降低指标的重复性,本文将采用主成分分析法确定权重λij。由于两个子系统相互作用且有一定的异质性,可通过集成方法论即几何平均法和线性加权和法来计算子系统内各个序参量的有序程度的“总贡献”,本文采用后者。

4.2 耦合协调度评价

根据物理学中耦合的概念和容量耦合模型,可得到多系统相互影响的耦合度模型[22]:

根据式(3),可得到包括信息化和产业转型升级两个子系统的耦合度模型:

式中,C∈[0,1]。当C=1时,信息化与产业转型升级耦合度达到最大值,说明这两者呈现良性共振耦合状态;当C=0时,信息化与产业转型升级的耦合度最小,两者处于无关状态。耦合度在一定程度上判断了两个子系统之间相互作用的强弱以及作用的时序区间,然而在多区域空间的对比研究情况下,当子系统得分都低且相近的时候,使用耦合度指标都会推出系统间协同度较高的结论[23],容易产生误导。因此,耦合度能评价两个子系统之间的关联程度,却不能全面反映综合系统内部各子系统之间的交互耦合发展的协调程度,为此构造信息化与产业转型升级耦合协调度模型,计算公式为:

式中,T为信息化与产业转型升级的综合调和指数,体现子系统间的整体协同效应;a、b数值待定,分别代表子系统的贡献系数,且a+b=1,本文选取a=b=0.5;C为耦合度;D为耦合协调度。

根据耦合协调度D、信息化子系统W1和产业转型升级子系统W2的大小,并借鉴物理学中相关协调类型的划分,将信息化与产业转型升级耦合系统进行分类,见表1。

4.3 评价指标体系的建立和说明

为了使信息化与产业转型升级之间的耦合协调度能得到较好的评价,遵循科学性、系统性、共识性和可操作性原则,借鉴前人的研究成果[24],构建了耦合协调度评价指标体系(表2)。

4.4 数据来源与评价方法

本研究所用数据主要来源于相关地区的统计年鉴和报告,包括2010—2015年的《中国统计年鉴》、《中国高技术产业统计年鉴》、《中国科技统计年鉴》,2009—2014年的《中国信息年鉴》和CNNIC报告(第25次、27次、29次、31次、33次、35次),并以我国31个省区统计年鉴和国民经济和社会发展统计公报中相关数据作为补充。

考虑到本文使用的数据主要来自统计年鉴,故我们采用主成分分析法来确定指标的权重,主要原理是通过变量转换的方法把众多相互关联的变量降维变成若干不相关的综合变量。采用主成分分析法可在一定程度上避免主观因素带来的偏差,降低指标的重复性。主要步骤为:①子系统功效评价。根据式(1)可得信息化与产业转型升级子系统对耦合系统的有序功效系数。②指标权重的确定。首先对指标进行主成分分析,得到各指标在各主成分线性组合中的系数,然后计算指标的方差贡献率,再将指标权重做归一化处理。为了使不同年份的数值具有可比性,各级指标的权重选取统一采用2009年的数据经处理后的权重作为权重。③序参量计算。根据子系统的功效评价模型即式(2)计算系统序参量W1和W2,得出子系统对耦合系统有序度的贡献值。④耦合协调度的测算。根据耦合度模型即式(4)计算信息化与产业转型系统的耦合度C,再根据式(5)计算综合调和指数T和耦合协调度D。

5 实证分析与讨论

根据文中模型,可计算出信息化综合序参量(W1)、产业转型升级综合序参量(W2)和耦合协调度(D),实证结果见表3和表4。

注:根据相关数据处理而得。

5.1 信息化水平和产业转型升级水平逐年提高

随着国家对信息产业的重视,信息产业的宏观发展环境不断改善,技术创新能力不断增强,信息化建设力度不断加大。尤其是北京、广东、天津、上海、江苏和浙江等省市加快信息技术的研发与应用水平,以云计算、物联网、三网融合、新型平板显示、高性能集成电路等新一代信息技术发展为支撑,稳定推进“智慧政务、智慧产业、智慧城市”等信息化建设措施,信息化水平不断提升。

5.2 信息化发展滞后于产业转型升级提升水平

从全国各省区的发展情况来看,信息化发展状况总体上滞后于产业转型升级发展,见图2。在全国31个省区中,北京、广东、福建、陕西、青海和宁夏6个省区的信息化综合序参量数值与产业转型升级综合序参量数值绝对值差小于0.1,即这6个省区的信息化与产业转型升级发展基本同步;剩下25个省区的产业转型升级综合序参量数值均大于信息化综合序参量的数值。

5.3 区域之间的耦合协调度差距较大

由表4可知,中国总体上信息化与产业转型升级耦合协调度处于中、下等水平。2014年耦合协调度排在第一位的为北京市,达到良好耦合协调水平,处于中级耦合协调水平的地区有上海、天津、广东、江苏和浙江5个省市,有6个省区处于初级耦合协调水平,有15个省区尚处于勉强耦合协调水平,还有4个省区仅处于濒临失调水平(图3)。

信息化与产业转型升级的耦合协调度实证表明,中国大部分信息化与产业转型升级尚未形成优质的互动耦合机制,甚至还出现相互胁迫交互掣肘的现象。因此,各地政府应该重视信息化与产业转型升级的耦合发展关系,根据当地信息化发展水平和产业结构制定相应的发展战略,促进两者协调发展。在空间分布上,信息化与产业转型升级耦合协调度呈现东部较高、中西部较低的现象。

6结论与建议

实证分析表明,2009年以来中国31个省区的信息化水平和产业转型升级水平逐年提高,但相对于产业转型升级水平,信息化水平相对滞后,且区域之间信息化与产业转型升级耦合度差距较大,有1个省区达到良好耦合协调水平,5个省区达到中级耦合协调水平,6个省区处于初级协调耦合水平,15个省区处于勉强协调耦合水平,有4个省区处于濒临失调水平。总体上,信息化与产业转型升级耦合协调度呈现东部较高、中西部较低。究其原因,中西部地区的经济实力、信息技术基础设施建设和普及等都比东部地区差,故信息化水平比东部地区低。尽管近年来各地政府在两化融合方面加大了投入力度,并已取得了一定的成效,但中西部地区与部分东部地区信息化与产业转型升级的耦合协调度仍较低,融合深度不够,即信息化对产业转型升级推动作用还有待加强。