黃河流域高質量發展綜合評價與空間分異研究

王慧璇，汪 霞

（鄭州大學建筑學院，河南 鄭州 450001）

0 引言

2021 年10 月8 日，中共中央、國務院印發了《黃河流域生態保護和高質量發展規劃綱要》，強調黃河流域生態保護和高質量發展是重大國家戰略，并提出“為保持重要生態系統的完整性、資源配置的合理性、文化保護傳承弘揚的關聯性，在謀劃實施生態、經濟等領域舉措時，根據實際情況可延伸兼顧聯系緊密的區域?！?/p>

在有關于黃河流域高質量發展的相關研究中，較多針對黃河流域單一維度要素開展研究，如：生態[1-4]、經濟[2，5]、文旅[6-7]等方面，也有學者開展綜合研究[3，8]。影響城市和區域發展的因素眾多，不少學者采用統計決策方法進行發展潛力的評估與評價工作來指導決策，具有一定的科學性與可信度。本文從黃河流域城市高質量發展的角度入手，運用因子分析和聚類分析的方法開展綜合研究，并根據分析結果開展空間分異研究。

1 指標體系、數據來源與研究方法

1.1 研究區域

研究范圍為黃河干支流流經的青海、四川、甘肅、寧夏、內蒙古、山西、陜西、河南、山東九個省份，具體研究對象為9 省區100 個地級以上城市。

1.2 評價指標體系構建

文章選取“生態基底、經濟發展、城市建設、社會保障”四大綜合指標來構建黃河流域高質量發展綜合評價體系。在設置評價準測層時，按照全面、綜合的目標設置目標層，然后將各個準則層細化為具體的指標，根據指標所能夠涵蓋問題的全面性大小，將部分指標細化至二級指標，以冀能夠全面反映準則層內涵。在整個指標選取過程中，涉及到正向指標和逆向指標兩種。如表1 所示為黃河流域高質量發展綜合評價指標體系。

表1 黃河流域高質量發展綜合評價指標體系

1.3 數據來源與處理

本文中所涉及到的各類統計數據分別來自于《中國統計年鑒》（2021）、《中國城市統計年鑒》（2021）、《中國社會統計年鑒》（2021）、《中國城市年鑒》（2021）。缺少2021 年統計數據的城市，均以2020 年末各個城市數據為基礎，根據歷年統計數據進行補全。

1.4 研究方法

文中首先采用因子分析法，對黃河流域100 個城市進行高質量發展綜合評價。因子分析在SPSS 21.0軟件環境下運行。其次，在因子分析的結果基礎上，對100 個城市的發展狀況與發展質量進行聚類分析。采用Ward 聚類方法，運用平方歐氏距離進行聚類，最終得出聚類分析結果，并運用ArcGIS 10.5 進行空間可視化與空間格局分析。

1.4.1 因子分析

由于評價體系中評價指標眾多，且部分指標之間具有一定的相關性，因此，利用主成分分析法對黃河流域高質量發展現狀的眾多評價指標進行因子降維和指標聚合。

1.4.2 聚類分析

為了闡明黃河流域各個城市發展“因何而強/弱”的問題，本文立足于因子分析得出的結果，根據黃河流域高質量發展綜合評價采用Q 型聚類分析進行樣本聚類。

2 黃河流域城市發展綜合評價

2.1 量綱處理

本文采用Min-Max 處理方法分別對正向指標和負向指標進行同向化與標準化處理：

式中，X*是j項指標的第i個數據的標準化結果；Xij是j項指標的第i個數據；Xjmax、Xjmin代表j項指標的最大和最小樣本值。

2.2 適用性檢驗

KMO 和Bartlett 球形度檢驗用于檢驗數據是否適合進行因子分析，如表2 所示。本研究數據的KMO 值為0.888（0.8＜KMO 值=0.888＜0.9），且通過Bartlett球形度檢驗（顯著性=0.000＜0.05），這表明數據的變量間具有較強的相關關系，很適合使用因子分析進行指標選取與聚合。

表2 KMO 和Bartlett 的檢驗

2.3 因子分析

2.3.1 主因子數量與含義

根據特征根大于1 的原則選取因子，發現20 個指標可以歸納為4 個因子，其累計方差貢獻率為78.855%，能夠較好地反映原來20 個指標的信息。因此，黃河流域高質量發展的綜合水平能夠通過前4 個公因子來進行評價。

通過因子旋轉可以進一步明晰變量屬性，文章采用方差法以利于解釋各個公因子的含義。如表3 所示，由旋轉后的因子載荷可以得出：（1）公因子1 載荷較高的指標較多，分別為：城市建設用地面積、居住用地面積、綠地面積、公園綠地面積、全市地區生產總值、全市工業企業數量、地區一般公共預算收入、地區一般公共預算支出、社會消費品零售總額、專利授權數量、中等職業教育學校人數、醫院床位數量，反映了城市發展綜合水平，可以認為公因子1 越高，城市的發展情況越好。（2）公因子2 載荷較高的指標包括有水資源量、全市境內公路總里程，公因子2 指標越高，表明城市水資源量越充沛、道路通達性水平越高。（3）公因子3 上載荷較高的指標包括有全市二氧化硫排放量、全市工業氮氧化物排放量，代表了城市生態建設潛力。（4）公因子4 指標包括有建成區綠化覆蓋率、污水處理廠集中處理率，反映了城市環境質量。

表3 旋轉成份矩陣

2.3.2 因子得分

根據SPSS 21.0 可以得出因子得分系數矩陣，結合旋轉成分矩陣中的相關信息，可以得出黃河流域九大省份各個城市的綜合得分。如表4 所示，為黃河流域各個城市綜合得分與排名情況。計算公式為：F總=57.297F1+8.722F2+7.644F3+5.192F4。

2.3.3 結果分析

表4 為黃河流域100 個城市高質量發展的綜合評價結果，該結果綜合表明城市在生態基底、經濟發展、城市建設和社會保障四個方面的發展情況。整體來看，綜合排名前十的城市分別為成都市、鄭州市、青島市、西安市、濟南市、臨沂市、煙臺市、洛陽市、南陽市、濟寧市。其中，成都市、鄭州市、青島市、西安市、濟南市綜合得分遠超過臨沂市、煙臺市、洛陽市、南陽市、濟寧市5 個城市。綜合排名后十位的城市分別為海東市、銅川市、石嘴山市、金昌市、烏海市、嘉峪關市、吳忠市、攀枝花市、忻州市、運城市，這些城市建設發展各方面均有待加強。

從單個因子分析的角度來看，（1）主因子1：成都市、鄭州市、青島市、西安市、濟南市仍然位于前五位，城市整體發展能力較強，另外，蘭州市、呼和浩特市、威海市、東營市、鄂爾多斯市、包頭市、運城市等城市在城市發展層面比綜合水平排名有較大的提升，呼倫貝爾市、朔州市、雅安市、商洛市等城市的單因子排名較綜合排名有較大下降。（2）主因子2：呼倫貝爾市、南陽市、臨沂市、綿陽市、信陽市、達州市、安康市、漢中市、廣元市位于前列，表明這些城市資源本底較好，要重視水源和水質的保護，利用發揮好城市的水資源優勢。（3）主因子3：朔州市、西安市、攀枝花市、雅安市、巴中市、海東市、資陽市、自貢市、隴南市排名前十位，具有較大的生態發展潛力。（4）主因子4：朔州市、鄭州市、南陽市、駐馬店市、菏澤市、臨汾市、天水市、晉城市、平頂山市排名前十，整體水平較好。

2.3.4 空間格局分析

將得到的評價結果利用屬性表連接的方法連接到黃河流域九省中的100 個地級以上城市矢量文件中，并分別按照4 個主因子和綜合評價結果進行可視化與空間格局分析。

（1）如圖1 所示，黃河流域發展較好的城市主要集中在四川省、陜西省、河南省、山東省，其中，四川省以成都市為中心，周邊城市也具有一定的發展；陜西省西安獨大；河南省和山東省城市發展較為均衡。所有省份中，省會城市相較于其他城市，均表現出較好的發展態勢。（2）如圖2 所示為各個城市的水資源和道路交通發展情況。在寧夏回族自治區北部、內蒙古自治區中南部交界處表現出明顯的弱勢性；甘肅省、四川省、陜西省與河南省南部、山東省中南部表現良好；其他地區呈現出明顯的分布不均勻狀況。（3）因子3 表征的是全市二氧化硫排放量、全市工業氮氧化物排放量兩個因子，且這兩項均為逆向指標，即：指標值越大，用于生產生活產生的有害氣體就越多；指標值越小，則表明該城市的有害氣體產生量越少。如圖3所示，內蒙古自治區中南部、陜西省北部、山西省西部交界地區呈現出指標值較小的特征，也即這些城市中生產生活產生的有害氣體量較少。（4）如圖4 所示，陜西省南部、甘肅省南部、四川省東部呈現出連片的弱勢性。（5）如圖5 所示，為黃河流域高質量發展綜合評價結果，四川省、河南省、山東省城市整體發展水平較為均衡；陜西省、山西省呈現出極化現象，省內僅有1～2 個城市發展較好，其他城市仍然有較大發展潛力。內蒙古、寧夏、甘肅、青海發展較弱。

圖1 根據主因子1 的空間格局分布

圖2 根據主因子2 的空間格局分布

圖3 根據主因子3 的空間格局分布

圖4 根據主因子4 的空間格局分布

圖5 根據主因子的綜合評價結果空間格局分布

2.4 聚類分析

在因子分析的基礎上，進行樣本聚類分析，并利用ArcGIS 軟件進行空間分異顯示。如表5 所示，根據聚類結果，可以將黃河流域9 個省份的100 個地級以上城市劃分為2～11 類。如果劃分太少的類別，則無法考察類別之間的差異性，如果選擇較細的類別劃分，則某一類別中含有的城市過少，更多的表達了特殊性。為了體現類型之間的差異性，又保證不同類型包含城市的均勻性，如表6 所示，本文將100 個城市劃分為8 類。

表5 各個分類包含的城市個數

表6 各個分類包含的具體城市

3 黃河流域城市發展空間格局分析

為進一步清晰直觀明確黃河流域城市發展質量空間格局分布特征，文章用ArcGIS 軟件分析得出空間分布差異圖（圖6）。

圖6 黃河流域城市高質量發展空間分異格局

如表6 和圖6 所示，第一類城市分散于黃河流域南部各個省份中，大部分為省會城市；第二類城市集中分布于黃河流域北部，主要集中在內蒙古自治區中南部、山西省中部、陜西省北部、甘肅省和寧夏回族自治區；第三類城市集中于黃河流域中下游的河南省和山東??；第四類城市、第五類與第七類城市數量較少，沒有呈現出較為明顯的空間分布特征；第六類城市主要集中分布在黃河流域西南部，即陜西省南部和四川省東部；第八類城市在黃河流域九個省份中均有分布，而且相較于其他類別城市而言，這一類城市分布范圍廣、城市數量多。

其中，（1）從綜合得分來看，第一類城市遠遠領先于其他城市，說明這5 個城市在黃河流域9 省份中綜合發展水平較高，與因子分析相一致。而且這5 個城市中成都市、鄭州市、濟南市、西安市為省會城市，青島為沿海城市。因此，可以看出，在黃河流域城市高質量發展中，省會城市和傳統經濟發達的城市仍然處于領先水平。這類城市在未來發展中仍然需要保持自己的綜合領先水平，對區域城市發展起到引領作用。（2）第二類城市發展水平相對較好，而且大部分城市具有重要的生態區位優勢，因此，這類城市需要兼顧城市發展與生態保護。（3）第三類城市位于黃河中下游的平原地區，城市具有較大的產業體量，此類城市發展應發揮特色，做大做強。（4）第六類城市與第二類城市互為補充，其具有良好的生態條件，但是城市整體水平有待進一步發展。（5）第八類城市為黃河流域中最為常見的城市類型，這類城市構成了黃河流域城市發展的本底。

4 小結

本文運用因子分析和聚類分析方法，綜合生態、經濟、文化、社會等各因素，對黃河流域九省100 個地級以上城市高質量發展水平進行綜合評價并研究了其空間分異特征。對黃河流域各個城市按照綜合實力、生態價值、產業特色等提出了聯動及錯位發展建議。