[ 区域发展] 京津冀地区产业集聚与生态环境间的耦合关系（上）

0  引言

京津冀都市圈位于我国东部渤海湾，以其便捷的海陆空交通优势、雄厚的工业基础以及丰厚的自然资源优势，在中国乃至世界占据着举足轻重的地位。京津冀一体化发展的趋势促进并刺激了相关产业内部的规模效益、关联效益以及集聚效益的形成，在一定程度上形成了产业集聚，并逐渐完善成为上下游产业关联的产业集群。近年来，随着雾霾天气的恶劣影响日益凸显，生态环境再次成为社会关注的焦点话题，作为雾霾重灾区的京津冀地区，除了面对严峻的大气污染问题之外，更面临着水土流失，水资源短缺、污染，生物多样性减少等系列严重的生态环境问题。这与该地区部分产业的快速发展不无关系，因此研究产业集聚与生态环境间的作用机制，探究两者间的动态耦合关系，对建立资源节约型、环境友好型社会有着积极重要的作用。本文将通过建立产业集聚与生态环境两个复杂系统的指标体系，利用耦合度及耦合协调度模型，在这一方面进行探讨。

1  京津冀地区产业集聚现状

由于第一产业、第三产业对于生态环境的影响作用较小，本文主要采用第二产业中的工业产业作为研究对象，探究工业产业集聚与生态环境的耦合关系。区位商是一种用来衡量某产业在一定区域的相对集中度的普遍应用方法，最早由哈盖特(P.Haggett)提出。本文将使用区位商的方法分析京津冀地区工业产业的集聚现状。

区位商公式：

其中outputir代表r地区工业产业的总产值；outputr代表r地区的生产总值；outputi代表全国工业产业产值；output代表全国生产总值。区位商值与产业集聚程度成正相关关系，即区位商越大，工业产业在该地区集聚程度越高。区位商大于1，则工业产业在r区域内优势明显，呈现出集聚现象。

表1  京津冀地区工业产业区位商计算结果

表1为京津冀地区工业产业区位商计算结果，其中天津市、河北省自2004年—2013年十年间工业产业区位商均大于1，在全国范围内保持着优势地位，拥有相当程度的工业产业集聚。而北京市的区位商则处于0.4～0.65之间，十年间呈现出阶段性下降状态，这与北京市将建设成为全国政治中心，文化中心，国际交流中心的定位不无关系。此外，由于京津冀三省市产业梯度，功能定位，比较优势等方面的差异，存在着一定程度的北京市工业产业向天津市及河北省转移的情况，使得北京市工业产业区位商相对较低。纵观京津冀地区整体区位商情况，十年来始终处于全国均势地位，并保持着逐年增长的趋势，直到2013年区位商数值超过1，超越了全国平均水平，呈现出工业产业逐渐集聚的发展态势。

2  指标体系、数据来源

遵循比例适当、重点突出、数据可得性等原则以及产业集聚与生态环境之间耦合协调发展的作用机制，本文构建了分别构建了产业集聚系统与生态环境系统的六个方面包括31个指标。具体指标体系如表2所示。

指标体系中31个指标原始数据分别来自于2005年—2013年《中国统计年鉴》、《中国环境统计年鉴》、《河北省统计年鉴》、《天津市统计年鉴》、《北京市统计年鉴》等统计工具。

表2  指标评价系统与权重

3  数据处理

3.1  数据标准化处理

在上述指标中，不同的指标具有不同的量纲和数量级，为了消除其所造成的影响，本文采用极差标准化方法，标准化后的数据介于1—0之间。

极差标准化公式：

(i=1，2，…，p个指标；t=1，2，…，n年)

其中：xit为指标i历年标准化后的结果；xit为指标i历年的原始数据；ximax：指标i在选取时段的最大值；ximin：指标i在选取时段的最小值。在指标体系中，数值越大越促进系统发展的为正效应指标，反之，越小对系统越有利的为负效应指标。

3.2  指标权重

制定指标权重的方法有很多，主要包括客观计算法和主观评价法。由于本文涉及北京、天津、河北三省市共用同一个指标评价系统，因此使用以数据离散程度为依据的客观计算法无法得出的统一的指标权重。本文在此将采用综合评判的方法，首先利用熵值法计算出权重大致范围，再根据主观评价法依据指标重要程度进行调整，最终得出一套统一的指标权重。权重分配见表2所示。

4  耦合度与耦合协调度计算

耦合是物理学中的一个概念，指两个或两个以上的系统或者运动形式通过相互作用而产生相互影响，耦合度表示各系统相互间的影响程度，是测度产业集聚与生态环境两个系统间耦合程度的重要指标。耦合协调度是反映系统间耦合程度以及协调发展状况的定量指标，体现了耦合协调程度的好坏。

4.1  耦合度模型

对物理学中的容量耦合概念及模型加以借鉴推广，可以得到产业集聚与生态环境间的耦合度模型。

耦合度公式为：

其中C为耦合度，k为调节系数，一般情况下2≤k≤5，本文取值k=4以便增加区分度。C反映了产业集聚与生态环境之间协调的数量程度，0＜C＜1，其值其值大小与耦合程度成正比，即越大耦合性越好；反之越差。

产业集聚系统与生态环境系统两个不同的子系统间相互影响，在此采用加权的方法反映系统内各要素的有序程度。

建立的产业集聚综合评价函数为：

其中i为产业集聚指标系统中的指标个数，ai为指标权重，xi为产业集聚指标系统中第i个指标的标准化值。z(x)值越大表明产业集聚情况越好；反之，越差。

建立的生态环境综合评价函数为：

其中i为生态环境指标系统中的指标个数，bi为指标权重，yi为生态环境指标系统中第i个指标的标准化值。h(y)越大表明生态环境状况越好；反之，越差。

4.2  耦合协调度模型

耦合度C能较好的反京津冀地区产业集聚与生态环境之间的协调程度，然而由于研究取值的时间阶段性限制，导致耦合度数值在一定年限内出现极高极低的情况，单纯依靠耦合度不能准确判断多个区域两系统间的综合协调水平。因此需要构造耦合协调度模型反映产业集聚与生态环境间的综合协调水平：

P=αz(x)+βh(y)

其中R为耦合协调度，C为耦合度，P为产业集聚与生态环境的效益综合评价指数。α为产业集聚发展水平权重，β为生态环境发展水平权重，因为两者同样重要，因此本文中α=β=0.5。通过公式可得0＜R≤1，R值越大表明产业集聚与生态环境发展的综合水平高，两系统间耦合关系和谐。产业集聚综合评价指数、生态环境综合评价指数、耦合度及耦合协调度计算结果如表3所示。