南水北调中线水源区城市化及工业化进程评价
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作者:李阳 汤尚颖
摘 要：十堰市作为南水北调工程中线段核心水源区，在汉江生态流域的经济社会发展中有着重要地位。采用R型因子分析和均生函数对该地区城市化、工业化水平进行评价及预测，得出了十堰市2001-2017年城市化和工业化综合指数总体呈上升趋势，2018—2022年将延续涨势的结论。根据分析结果，提出了大力发展第三产业积极培育和壮大现代服务业，加强防灾体系建设提高地质灾害防治能力，调整产业结构严格控制高耗能行业的政策建议。
关键词：南水北调 水源区城市化 R型因子分析法 十堰市
南水北调工程是实现我国水资源优化配置、促进经济社会可持续发展、保障和改善民生的重大战略基础工程。[1]十堰市作为南水北调工程中线段核心水源区，在汉江生态流域的经济社会发展中有着十分重要的地位。[2]十堰市除了重要生态功能区的定位外，也是我国脱贫攻坚的重点区域，其经济社会发展相对滞后，城乡居民收入差距较大，城镇化和工业化水平较低，如期全面建成小康社会仍是目前区域发展所面临的巨大挑战。因此，对于这样一个特殊的区域，研究其在南水北调背景下的城市化及工业化进程，探究区域经济发展与资源环境保护间的内在联系，探寻区域二者间的协调机制具有重要意义。
一、十堰市城市化及工业化评价设计
（一）指标体系构建
考虑十堰市作为南水北调中线段核心水源区的生态环境保护要求，根据城市化、工业化的内涵与一般制定指標体系的基本原则，本着构建指标体系的全局性、综合性、科学性、可操作性和通用性的原则，在咨询相关专家和学者的基础上，借鉴以往相关文献，最终构建了十堰市城市化、工业化评价指标体系，所选的27个评价指标情况如表1所示。
（二）评价方法选择
一个复杂系统受到多种因素的影响，综合评价需要考量多个指标，目前相关研究方法包括层次分析法、模糊评价法、TOPSIS法、主成分分析法等。但上述分析方法对于评价研究区域的城市化、工业化发展水平都存在着一定的缺陷。如层次分析法[3]更侧重于定性分析，而定量数据较少，且指标过多时权重难以确定;模糊评价法只考虑了主观因素的作用，忽略了次要因素，使评价结果不全面，且当指标数较多时，权向量W与模糊矩阵R不匹配，易造成评判失败;TOPSIS法当两个评价对象的指标值关于最优方案和最劣方案的连线对称时，无法得出准确结果，且只能优劣排序，不能分档管理，灵敏度不高;主成分分析法对数据正态标准化时会存在信息丢失，且在综合值计算时，权重设定有很大主观性。
因此，本文结合十堰市经济社会发展和生态环境保护的实际情况，选择因子分析法中R型因子分析来对该地区进行城市化、工业化水平评价。因子分析法是主成分分析法的推广和发展。它可以对多个变量进行综合，从而将其编为少数的几个因子，并给出原始变量与综合因子之间的相关关系。
二、十堰市城市化及工业化评价分析
（一）数据来源及处理
本文研究所用的基础数据主要来源于《十堰统计年鉴》（2002-2018）《十堰市政府工作报告》（2001-2017）《十堰市环境质量公报》（2001-2017）《十堰市地质灾害报告》以及十堰市统计局、水利局、国土资源局等部门提供的相关数据和资料。
本文通过对收集的资料和数据进行统计和整理，得到十堰市城市化、工业化评价体系的原始数据，其中部分年份数据存在缺失，故利用均值替换法、极大似然估计及指数平滑等数学统计方法进行处理。同时，为消除特征之间的差异性，本文对原始数据进行z-score标准化处理。
（二）评价过程
1.建立相关矩阵R，并对R进行主成分分析。运用主成分分析法确定因子载荷，按照相关矩阵特征值大于1的原则确定公共因子，分别得到四个公共因子和三个公共因子，累计方差贡献率分别为89.986%和83.775%，这一比例说明公共因子可以反映原始指标的绝大部分信息。
2.对因子载荷矩阵进行正交旋转。大部分因子分析的结果各因子和原始变量之间额关系不明显。为了改变这种情况，使得因子载荷矩阵中系数更加显著，可以对初始因子载荷矩阵进行旋转，从而重新对因子和原始变量的关系进行分配，相关系数向0--1分化。根据以上方法，我们得到了该地区旋转后的因子载荷矩阵（见表2和表3）。
3.计算综合评价指标值。即十堰市城市化、工业化综合评价指数YU、YI。
公式中的F1前面的权重值的确定采用其所对应的累积贡献率来设定，四舍五入后，城市化评价分别为0.650、0.109、0.074和0.067，工业化评价分别为0.572、0.149和0.118。
通过上述公式，可以算出十堰市城市化、工业化的综合指数值，具体表示分别为：
YU=0.650F1+0.109F2+0.074F3+0.067F4
YI=0.572F1+0.149F2+0.118F3
（三）评价结果分析
通过上述测算方法，所得十堰市2001-2017年17年间的城市化（表4）、工业化进程（表5）综合指数得分表。
1.因子载荷与解释能力分析。表4因子载荷矩阵可知：主因子F1对U1、U3、U4、U5、U6、U7、U8、U9、U10具有较强的载荷与解释能力，其中包括的这些指标主要是反映经济发展和城市发育状况，它们对城市化水平具有较大的影响;主因子F2对第三产业产值占GDP比重U2具有较强的载荷与解释能力，说明它对十堰市城市化水平具有较大的影响;主因子F3对空气质量优良率U13载荷较高;主因子F4对地质灾害治理费U14具有较强的载荷和解释能力，说明生态环境主题下地质灾害治理费指标对十堰市城市化水平具有较大的影响作用。
由表5因子载荷矩阵可知：在第一个主成分中，I1、I3、I4、I7、I8的载荷较高，即表示它们对工业化进程有着重要的影响力;第二个主成分中，万元GDP能耗I9、工业用水量I10的载荷较高，说明这两个指标也对该地区的工业化水平有较大影响作用，而这两个指标均反映了工业化协调性和可持续性的主题，这也表明了协调性与可持续性和工业发展之间的密切关系;在第三个主成分中，第一产业就业人员比I6、工业废水排放达标率I11的载荷较高，说明它们对该地区工业化水平有较大的影响作用。 2.城市化、工业化综合指数变化趋势。由图1可知：该地区2001-2017年城市化综合指数整体呈上升趋势，从2001年的-1.016到2017年的0.857，17年时间十堰的城市化综合指数整整提高了1.873，这也意味着十堰市的城市化水平在这17年间得到了整体的提高。无论是从经济发展，城市发育，还是生态环境等等方面都有了巨大的提高。
该地区2001-2017年工业化综合指数整体大致呈“M”型趋势，从2001年的最低点-1.708上涨到2005年的0.002，随即跌至2008年的-0.105后大幅反弹到2010年的最高点0.584，最后小幅下降到2013年的0.306后小幅上涨到2015年的0.425。15年时间十堰的工业化综合指数整整提高了2.131，总的来说，十堰市的工业化水平在这17年间得到了整体的提高。将这15年分解为3个五年来看，2001-2005年，工业化综合指数呈现出上涨趋势，尤其是2001-2002年的大幅度跳跃增长，结合收集整理的数据来看，主要原因在于这一年工业产值得到了大幅增长;2006-2010年，综合指数先小幅下降，随后快速增长至最高点，从数据层面来看，这几年间规模以上工业总产值与工业劳动生产率的增长速度也很快;2011-2017年，该地区工业化综合指数在0.382左右小幅震荡。
总之，十堰市工业化水平、工业化效率以及与资源环境之间的协调性和可持续性，对该地区工业化进程的有效推进具有不可或缺的作用。
三、十堰市城市化、工业化潜力预测
（一）预测方法
根据前一节运用R型因子分析法得到的2001-2017年城市化、工业化综合指数（见表6）。
运用DPS软件得出均生函数预测模型的结果，建立所有可能的回归子集，采用双评分准则（CSC）确定作为一个最优回归子集作为预报模型。得到城市化进程预测模型的四个可能的回归子集分别为：
1阶回归子集：Y=0.006+1.09377x2
2阶回归子集：Y=0.037+0.49545x1+0.62337x2
3阶回归子集：Y=0.028+0.66739x1+0.78766x2-0.32280x4
4阶回归子集：Y=0.021+0.65610x1+0.85901x2-0.04916x3-0.37871x4这四个子集各自所对应的离差平方和、回归平方和、残差平方和、RMSE、CSC、相关系数以及预报值见表7：
同样的，我们得到工业化进程预测模型的四个可能的回归子集分别为：
1阶回归子集：Y=0.416+0.71171x1
2阶回归子集：Y=0.365+0.61347x2+0.60347x3
3阶回归子集：Y=0.369+0.84969x2+0.62187x3-0.23092x4
4阶回归子集：Y=0.366-0.02976x1+0.85081x2+0.63215x3-0.20635x4
这四个子集各自所对应的离差平方和、回归平方和、残差平方和、RMSE、CSC、相关系数以及预报值见表8：
（二）预测结果
根据DPS数据处理系统中均生函数预测模型所得到的结果，选取CSC值最大的模型，得到十堰市城市化、工业化综合指数2018—2022年预报值（图2）。由此可知：
1. 2018—2022年十堰市城市化进程将延续前两年的涨势，并以更快的增长速度上升，最终2022年的预报值1.7122较2015年的0.857上涨了近一倍之多，这说明该地区的城市化进程即将进入快速发展时期，从经济发展、城市发育以及生态环境等各个方面都将有所体现。
2. 201—2022年年十堰市工业化进程整体来看，呈现良好的上升趋势。其中仅201—2018年年出现0.027的小幅下降，而2016-2017年则是出现比较大幅度的上升，201—2020年年则是稳步上升阶段，这与该地区的工业化效率的提高以及与资源环境的协调性和可持续性息息相关。
四、结论与建议
（一）结论
1.十堰市2001-2017年城市化综合指数整体呈上升趋势，2018—2022年将延续涨势，且增长速度有所加快，到2022年的预测值较2017年翻了一番，这说明该地区的城市化进程即将进入快速发展时期，无论是从经济发展，城市发育，还是生态环境等各个方面都有了巨大的提高。
2.该地区2001-2017年工业化综合指数整体大致呈“M”型趋势，期间区域工业化综合指数得到了2.131个单位的提高。各增长年份的工业产值以及规模以上工业总产值与工业劳动生产率的增长速度较快快。而区域在2018—2022年将呈现良好的上升趋势。该地区的工业化效率的提高以及与资源环境的协调性和可持续性对该地区工业化进程的有效推进具有不可或缺的作用。
（二）建议
1.大力发展第三产业，积极培育和壮大现代服务业。由于第三产业产值占GDP比重具有较强的载荷与解释能力，对十堰市城市化水平具有较大的影响。十堰市服务业比重远低于全国全省水平，且十堰市服务业企业规模较小、竞争力弱。因此，要支持和鼓励现有的规模以上服务业企业努力做大做强，加快推进生产性服务业。
2.加强防灾体系建设，提高地质灾害防治能力。鉴于地质灾害治理费具有较强的载荷，对十堰市城市化、工业化进程的影响较大。而十堰市作为湖北省地质灾害高易发区和防治重点区之一，应进一步开展隐患排查，加强防灾制度、监测预警、应急处理、综合防治等体系等建设，帮助贫困地区树立防灾防损的观念和意识。
3.调整产业结构，严格控制高耗能行业的发展。万元GDP能耗对城市发育、生态环境，以及工业化持续性和可持续性方面都具有较大的影响作用，因此要对高能耗工业进行严格控制，改变现有的高耗能高效率模式，通过设备改造降低能耗，比如化学、纸制品等产业的企业，要通过设备改造和流程改变等方式，降低能耗;对一些高耗能低效率模式的产业，则要积极推动其更新产品，创新产业，降低能耗，努力发展清洁能源和使用清洁能源;同时，要大力发展低耗能工业项目，降低单位产值能源消耗。在实施项目带动战略中，要从“招商引资”向“招商选资”方向转变，重点扶持轻工、纺织、农副产品加工、新型建材等一批低耗能项目布局和发展。
参考文献：
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〔本文系中国地质调查局二级项目“丹江口水库南阳——十堰市1：5万环境地质调查”（项目编号：2018080022）阶段性成果〕
〔李阳、汤尚颖（通讯作者），中国地质大学（武汉）经济管理学院〕
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