陕西省城市化与城市资源压力的协整检验与因果分析

《陕西省城市化与城市资源压力的协整检验与因果分析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《陕西省城市化与城市资源压力的协整检验与因果分析（9页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、陕西省城市化与城市资源压力的协整检验与因果分析 卫海燕 赵安周 白 凯 【摘要】本文从人口、经济、社会、地域景观四个方面，构建陕西省城市化水平综合评价指标体系，对陕西省城市化水平进行综合测度；同时，构建资源压力指数对陕西省城市资源压力进行定量评价，并对其关系进行了协整检验和格兰杰(Granger)因果检验。结果表明：19902009年期间陕西省城市化综合水平持续提高；城市资源压力指数与城市化综合水平及其分指数之间存在均衡的关系；城市化综合水平、人口城市化、社会城市化是城市资源压力的Granger原因，城市资源压力是经济城市化的Granger原因，地域景观城市化和城市资源压力之间的格兰杰因果关系

2、不明显。 【关键词】城市化；城市资源压力；协整检验；格兰杰因果关系检验；陕西省 1 引言 自18世纪工业革命以来，城市化已成为各国社会经济发展的主旋律，越来越受到各个国家和地区的关注，城市化是一个涉及人口、经济、社会、文化等多方面的复杂过程，虽然各个学科都对城市化有自己的解释，但都偏重本学科领域，存在一定的局限性，现代城市化的内涵应该包括城市居住人口的增加、农业人口的减少、城市面积的扩大、经济发展水平的提高、经济结构的改变、城市生活方式、服务设施的完善等1-2。中国正处于城市化加速阶段，在发展过程中不可避免地要消耗大量的水、土地、能源以及矿产资源，而目前我国水资源等主要资源人均占有量均不及世界

3、平均水平，如何缓解城市化与城市资源压力之间的矛盾已成为目前我国城市化进程中急需解决的问题。 城市化造成的日益严重的城市资源压力问题，已经得到高度关注，许多学者也从不同角度对城市化发展水平和城市资源压力的关系进行了研究。A1Kharabsheh应用数学模拟方法对城市化与地表水质量作过定位跟踪研究3；张丽平以北京市城市化对城市用水的影响，探讨了其内在发展规律和互动关系，并设计出未来北京城市化与城市用水的发展思路与措施4；董婕、方创琳、高桂芝从城市工业化、城市人口增长方面探讨了城市化对城市水资源利用的影响5-7；吴璞周、卫海燕以西安市为例，从人口、经济、社会、地域景观四方面人手，建立数学模型，分析了

4、西安市城市化水平与城市资源压力的关系8-9；徐满满通过建立江苏省城市化和工业化互动关系的数学模型，分析了江苏省城市化和工业化的作用机制10；吴群、卫海燕通过应用相关分析和回归分析，对城市化水平与耕地面积的关系进行了分析11-12；鲁春阳以重庆市为例，通过协整检验和格兰杰(Granger)因果关系分析了城市化与城市用地之间的关系13。以往的研究主要集中在城市化水平对水资源、耕地资源等单一方面城市资源压力的影响，而关于城市化与城市土地资源、人力资源、水资源、用电资源等多个方面的资源压力的影响研究较少。 本文以陕西省为例，构建城市资源压力指数，从计量经济学角度分析陕西省城市化水平与城市资源压力的关系

5、，探讨城市化发展过程中对城市资源压力的影响趋势，从而为陕西省有关部门合理利用城市资源提供科学参考。 2 研究方法和数据来源21 指标体系的构建 从城市化内涵出发，借鉴已有的城市化综合测度指标体系成果，遵循全面性、主导型、层次性及可操作性等原则14，选取四个方面：人口城市化，主要包括非农人口占全市总人口的比重，市区人口占全市人口的比重，城市第三产业从业人员占全市从业人员的比重，城市第三产业人员与第二产业人员比重；经济城市化，主要包括人均GDP，第三产业比重，第三产业与第二产业产值比，人均地方财政收入；社会城市化，主要包括在校大学生人数，每万人拥有病床数，市区居民生活用电量，每万人拥有公交车数目；

6、地域景观城市化，主要包括城市人均公共绿地面积，人均道路面积，建成区面积，建成区绿化覆盖率。四方面既相互联系又相互区别，力求全面准确反映城市化进程的综合水平。 22 数据来源 人均GDP，人均地方财政收入，市区居民生活用电量，每万人拥有公交车数目，人均公共绿地面积，人均道路面积几项指标的数据来源于19912009年度陕西省统计年鉴，其他数据来源于19912009年的中国城市统计年鉴和(2009年陕西省国民经济和社会发展统计公报，部分数据是计算后的结果，个别年份数据的缺失采用相邻年份值插值法补齐。 23 研究方法 231 熵值法 在综合指标的测度中，目前权重赋值的方法主要分为主观赋值法和客观赋值法

7、15，前者主要包括Delphi(德尔菲法)、APH(层次分析法)等；后者主要包括变异系数法、熵值法等。为了消除人为因素对权重的影响，本文采用熵值法16来确定各个指标的权重，具体步骤如下：数据标准化处理。由于各指标量纲、数量级等有差异，需要对原始数据进行标准化处理。对于正向指标，指标越大越好，计算方法为对于负向指标，指标越小越好，计算方法为将数据归一化处理：由此得数据的标准化矩阵：计算第j项指标的熵值其由计算第j项指标冗余度的计算计算第j项指标的权重：单个指标评价得分：第i个被评价对象的综合水平得分： 232 协整检验在进行时间序列分析时，要求所用的时间序列必须是平稳的，通常情况下必须对原始数据

8、进行差分处理使其变平稳，但会失去总量的长期信息，所以必须通过协整检验来验证变量之间是否存在长期均衡关系。本文通过检验回归方程的残差是否平稳来验证变量之间的均衡关系。其残差公式为：其中et为残差，若残差是平稳的，则变量序列存在协整关系，反之则不存在协整关系。 233 Granger(格兰杰)因果关系分析对于两个时间序列变量，若在包含了变量X、Y的过去信息条件下，对变量Y的预测效果要优于由Y的过去信息对Y进行的预测效果，即变量X有助于解释变量Y的将来变化，则认为变量X是引致变量Y的Granger原因17，则Yt的P阶滞后方程为：式中，b为常数项，i，i为回归系数，i为滞后阶数，P为最大滞后阶数，e

9、t为残差，公式(9)是用来检验Xt是否是引起Y变化的Granger原因，公式(10)是用来检验Yt是否是Xt引起变化的Granger原因。 3 19902009年陕西省城市化水平演变分析根据熵值法的步骤，对陕西省19902009年的16项指标进行处理，计算出相应的值，其处理结果如表1。从指标权重来看，四个子系统的权重分别为02658、02437、02931、02378，这说明在19902009年期间，社会城市化和人口城市化是陕西省城市化进程的主要因素，排名前三位的分别为非农人口占全市人口比重(00991)、人均地方财政收入(00950)和在校大学生人数(00947)，其余指标的权重从高到低依次

10、排序为每万人拥有病床数、人均GDP、人均道路面积、人均公共绿地面积、市区人口占全市人口的比重、每万人拥有公交车数目、建成区面积、城市第三产业从业人员占全市从业人员的比重、第三产业从业人数与第二产业人数比例、第三产业比重、市区居民生活用电量、建成区绿化覆盖率、第三产业与第二产业产值比，权重最小的是建成区绿化率和第三产业与第二产业产值比，权重分别为00385和00243，对陕西省城市化进程影响微弱。再根据(6)和(7)计算出1990年以来陕西省城市化综合水平，如图1。从图1中可以看出，陕西省城市化水平综合得分从1990年到2009年逐年递增，表明城市化水平逐年提高。再分别计算出四个子系统的综合得分

11、，如图2。比较城市化综合水平和四个子系统，可以发现其趋势基本相同，这说明城市化水平不仅意味着经济的增长，人口的增加和城市面积的扩张，公共卫生事业的建设和城市基础设施建设也是其城市化水平的重要体现。 4 陕西省城市资源压力指数(URSI)的设计与计算城市资源压力由4个指数构成18，即土地资源压力指数(LRSI)，人力资源压力指数(HRSI)，水资源压力指数(IVRSI)和用电资源压力指数(ERSI)。直接计算公式加下各指标的意义、标准和权重的确定如表2所示。表2中四个分指标权重采用Delphi法与层次分析法相互结合的方法确定各分指数的权重均为025，各分指数采用极差标准化处理，其公式为：根据公式

12、(11)，计算出19902009年陕西省城市资源压力指数，经过公式(12)标准化处理后得到如表3的结果。 5 陕西省城市化水平和城市资源压力的协整检验与Granger因果关系分析 从理论上来看，陕西省城市化水平和城市资源压力之间存在长期的关系，但是为了进一步验证该关系，本文分别对城市资源压力(Y)、城市化综合水平(Xi)、人口城市化水平(X2i)、经济城市化水平(X3i)、社会城市化水平(X4i)和地域景观城市化水平(X5i)分别取自然对数，消除时间序列的异方差，利用Eviews6进行ADF平稳性检验、协整检验和Granger因果检验分析。 51 ADF平稳性检验在对城市资源压力指数(Y)、城

13、市化综合水平(Xi)、人口城市化水平(X2i)、经济城市化水平(X3i)、社会城市化水平(X4i)和地域景观城市化水平(X5i)进行协整检验之前，先对其平稳性进行ADF检验，以判断这些变量的时间序列是否平稳。分别对时间序列Y、Xi、X2i、X3i、X4i、X5i的平稳性进行ADF检验，结果如表4，从表中可以看出Y、Xi、X2i、X3i、X4i、X5i的ADF检验值都大于10的临界值，说明其均为非平稳性序列，对6个时间序列做一阶差分，再进行平稳性检验，IY、IXi、IX2i、IX3i、IX4i、IX5i在1的临界值下，拒绝原假设，均为平稳性序列，由此可知，Y、Xi、X2i、X3i、X4i、X5i

14、均为一阶单整性。 52 协整检验 通过上述ADF检验可知，Y、Xi、X2i、X3i、X4i、X5i均为单方根过程，为了考察它们之间存在长期的均衡关系，y对Xi、X2i、X3i、X4i、X5i进行回归的OLS估计，估计方程如下：其中各变量的t统计量分别为-0850525、3162669、-3449821、-4565583、-2376245、-1173695，R2=0910142，F=2836010，DW=2158433对其残差et进行平稳性检验，以验证协整方程的合理性，若残差具有单方根过程，则变量之间不存在均衡关系，反之则为平稳序列，存在均衡关系，其残差的ADF检验结果如表5，从表中可以看出，在

15、1的临界值水平上，拒绝et为单方根的原始假设，即e。为平稳性过程，因此时间序列y、Xi、X2i、X3i、X4i、X5i存在长期的均衡关系，即城市资源压力指数与城市化综合水平、人口城市化、经济城市化、社会城市化和地域景观城市化的对数之间存在协整关系。 53 Granger因果关系检验陕西省城市资源压力指数与城市化综合水平、人口城市化、经济城市化、社会城市化及地域景观城市化的Granger因果关系检验如表6。 从表中可以看出：在10的显著性水平上，城市化不是导致城市资源压力指数变化的Granger原因的概率值为275，即在9725的置信水平上，城市化直接影响城市资源压力指数的变化，相比而言，城市资

16、源压力对城市化的影响的Granger原因的概率值为1433，明显弱于前者，这说明伴随着陕西省城市化水平进程的加快，大量劳动力流入城市、城市人口所占比例增大，对城市用水、用电、公共设施、医疗、住房等方面的需求量增大，进而导致水资源、电力资源、土地资源、公共设施资源等的压力增大，这些都导致城市资源压力指数增大，但城市资源压力对城市化进程的影响并不像前者明显，这说明盲目加大对城市资源的开发利用，并不会加速城市化进程，相反会减缓城市化进程；在10的显著性水平上，人口城市化是引起资源压力的Granger原因的置信水平为9516，人口城市化是城市资源压力指数的Granger原因显著，人口的城市化在一定程度

17、上加剧了城市资源压力指数的增大，城市资源压力对人口城市化的Granger原因不显著，这说明伴随着城市人口的增长，对城市的资源压力增大，但由于缺乏可持续的发展观念，城市资源浪费严重，因此资源压力的增大对人口城市化进程的影响并不显著；经济城市化是导致城市资源压力的Granger原因和城市资源压力是导致经济城市化的Granger原因的置信水平分别为7447和9168，城市资源压力对经济城市化的Granger原因较显著，这是由于陕西省作为资源大省，经济的发展对资源过于依赖，因此城市资源在一定程度上支撑了经济城市化的发展。虽然随着现代经济的发展，对城市资源的需求会较少，即经济城市化是城市资源的Grang

18、er原因，但是陕西省处于西部地区，还处于工业化前期，对水电等资源需求量大，致使经济城市化对城市资源压力的Granger原因不明显；从表6中可以看出，社会城市化引起城市资源压力的Granger原因的置信水平为9303，社会城市化直接影响城市资源压力指数的变化，相比之下，城市资源压力对社会城市化的影响弱于后者对前者的影响，这是由于社会城市化主要包括在校大学生、医疗设施、公共设施等的增加，这些势必会加大城市用水、用电等资源的压力；地域景观城市化是导致城市资源压力的Granger原因和城市资源压力是导致地域景观城市化的Granger原因的置信水平分别为8219和5468，其Granger关系不明显。一

19、般来说，随着经济城市化和地域景观城市化的发展，城市公共设施服务用地、用水、用电的需求会急剧上升，但是由于公共服务的建设大多数是通过政府的宏观调控实现的，地域景观城市化对城市资源压力的影响不如人口城市化对其的影响明显。 6 结论与讨论 以陕西省为例，利用熵值法构建了陕西省城市化综合水平指标体系，并应用协整检验和Granger因果检验对其城市资源压力指数与城市化水平及其子系统进行了动态计量分析，可以得出以下结论： (1)近20年来，陕西省城市化进程参数随时间增大，且从2000年以后增速开始加快，说明陕西省城市化水平在不断提高，且人口城市化、经济城市化、社会城市化和地域景观城市化是推动城市化的四个主

20、要因子。 (2)通过ADF检验可知，陕西省城市资源压力指数、城市化综合水平、人口城市化、经济城市化、社会城市化、地域景观城市化自然对数的时间序列均具有单方根过程，为非平稳性序列，其一阶差分为平稳性序列。通过对陕西省城市资源压力指数、城市化综合水平、人口城市化、经济城市化、社会城市化、地域景观城市化进行OLS估计，并对残差e进行ADF检验可知，城市资源压力指数、城市化综合水平、人口城市化、经济城市化、社会城市化、地域景观城市化之间存在均衡的关系。 (3)城市化综合水平、人口城市化、社会城市化是城市资源压力的Granger原因，城市资源压力是经济城市化的Granger原因，地域景观城市化和城市资源

21、压力之间的Granger因果关系不明显。 本文从人口城市化、经济城市化、社会城市化、地域景观城市化四方面构建了城市化水平综合指标，并应用计量经济学中的协整检验和Granger因果检验对城市化水平和城市资源压力进行了计量分析，得出结论与陕西省情况基本吻合。但在实际操作中，在进行计量分析时，研究结果受样本长度和滞后阶数的影响，其研究结果是否适合其他省区还有待进一步探讨；同时，今后应选择更多不同类型的城市进行实证研究，力求客观、准确地反映城市化进程和城市资源压力的关系。【参考文献】1Chao Bao，Chuang-lin FangWater resources constraint force on

22、 urbanization in water deficient regions：A case study of the Hexi Corridor，arid area of NW China_JEcological Economics， 2007，62，(3)：507-5172 Lei Shen，Shengkui Cheng，Aaron James GunsonUrbanization， sustainability and the utilization of energy and mineral resources in ChinaJCities，2005，22，(4)：287-3023

23、 Atef AI-Kharabsheh，Rakad TaanyInfluence of urbanization on water quality deterioration during drought periods at south Jordan JJournal of Arid Environments，2003，(53)：619-6304 张丽平北京市城市化对城市用水影响机制研究D北京：首都师范大学硕士学位论文，2004：36-635 董婕，张华丽，延军平西安城市化进程对城市用水的影响J资源科学，2010，32(8)：1520-15256 方创琳，孙心亮河西走廊水资源变化与城市化过程

24、的耦合效应分析J2005，27(2)：2-87 高桂芝，刘俊良，田智勇，刘兴坡城市水资源利用与城市化的关系J中国给水排水，2002，18(2)：32-348 吴璞周，卫海燕，杨芳城市化水平与城市资源压力关系研究J城市问题，2008(1)：40-449 卫海燕，王威，等西安市城市资源压力与城市化水平的灰色关联分析J地域研究与开发，2008，27(4)：56-5910 涂满满江苏省工业化与城市化互动关系实证分析J现代商贸工业，2007，19(11)：16-1811 吴群，郭贯成城市化水平与耕地面积变化的相关研究以江苏省为例J南京农业大学学报，2002，25(3)：95-9912 卫海燕，张君城市化

25、水平与耕地面积变化的关系研究以陕西省为例J西北大学学报(自然科学版)，2006，36(4)：667-67013 鲁春阳，杨庆媛，文枫城市化与城市土地利用结构关系的协整检验与因果分析J地理科学，2010，30(4)：551-55614 陈明星，陆大道，张华中国城市化水平的综合测度及其动力因子分析J地理学报，2009，64(4)：387-39815 郭亚军综合评价理论、方法及应用M北京：科学出版社，2007：31-3316 李元年基于熵理论的指标体系区分度测算与权重设计D南京：南京航空航天大学硕士学位论文，2008：8-917 刘耀彬江西省城市化与生态环境关系的动态计量分析J资源科学，2008：30(6)：829-83618 中国科学院可持续发展战略研究组2005中国可持续发展战略报告M北京：科学出版社，2005：67-72