王 杨， 孟庆香,2， 宋文博， 康 凯， 郭子龙

(1.河南农业大学资源环境学院，河南 郑州 450002；2.河南省高校农业资源与环境工程技术研究中心，河南 郑州 450002)

随着工业化、城市化进程的急剧加快，城市在发展过程中不断出现环境污染、能源短缺、交通拥挤等影响居住的问题，人居环境作为一直伴随着人类生存与发展的客观存在而不断变化着.道萨迪亚斯(DOXIADIS)[1～3]创立人类聚居学后才开始了系统的人居环境方面的研究.吴良镛[2, 4]首次提出要建立“人居环境科学”，即以人与环境的协调为中心、以居住环境为研究对象的新的学科群.广义的人居环境是指在一定的地理背景下，人们在城市居住生活的自然的、经济的、社会的和文化的物质环境和精神环境的总称，是人类与其生存环境相互作用的存在形式[5]，狭义的城市人居环境仅指城市居民的居住和社区环境.本研究中的城市人居环境范围不仅包括居民居住和社区环境，还包括经济收入支配、教育文化医疗资源等社会经济因素.城市人居环境评价是认识和研究人居环境，对其质量优劣进行科学的定性描述和定量评估的一种科学方法，本研究认为层次分析法界定指标权重时，不仅指标权重赋值有一定的主观性，而且分层次比较指标的重要性会导致全部指标最终权重可比性较差；而主成分分析法可以客观地对多指标进行综合评价，应用软件对数据指标进行降维处理，可以突出影响评价结果的重要因子.因此，采用层次分析法和主成分分析法对郑州市人居环境进行对比综合评价，全面评价郑州市人居环境，重点分析影响其发展的因素.

郑州市位于东经112°42′～114°14′，北纬34°16′～34°58′，北临黄河，西依嵩山，东南为广阔的黄淮平原，总面积约为7 446.2 km2，建成区面积354 km2，2011年年底常住人口为886 万人，地区生产总值为4 979.85亿元.郑州地处国家地理中心，是国家级战略“中原经济区”的中心城市，是中国重要的有色冶金工业基地、食品工业基地、煤炭工业基地、建筑和耐火材料基地、纺织工业基地以及综合性交通通讯枢纽.本研究对象是郑州市辖区，即：中原区、二七区、管城回族区、金水区、惠济区、上街区、中牟县、郑东新区和郑州高新技术产业开发区.2001—2011年，郑州市经济发展增速稳定，城市人居环境不断改善，但随着城市化进程不断加快，人口密度逐年增加，城市公共基础设施和社会保障体系等建设可能出现滞后居民需要的现象，本研究在评价结果的基础上综合分析影响郑州市人居环境发展的因素，为郑州市城市建设、社区改造和环境美化提供依据.

1 研究方法

层次分析法(Analytical Hierarchy Process)，简称AHP，是一种定性与定量相结合的决策方法，常将综合评价指标体系分为目标层、准则层、指标层3层，依据各因子的重要性构造判断矩阵，进行两两比较，就每一层次的相对重要性给予定量表示，进行一致性检验得出权重，然后按照加权求和方法计算综合分值.

主成分分析法(Principal Component Analysis), 简称PCA，是一种常用的基于变量协方差矩阵对信息进行处理、压缩和抽提的有效方法.在计算标准化数据得到相关系数矩阵中，大部分相关系数都小于0.3且未通过统计检验，则这些变量就不适合主成分分析法[6].一般取方差分解主成分提取分析表中特征值大于1的主成分，且这些主成分累计贡献率大于80%[7]，主成分载荷矩阵中的数据除以主成分相对应的特征值开平方根，便得到主成分中每个指标所对应的特征向量，由特征向量和所对应的指标标准化数据加权求和，便可得到基于主成分分析法的人居环境综合评价分值.

2 城市人居环境评价指标体系构建

2.1城市人居环境评价指标体系建立原则

一个真正有效评价描述城市人居环境的评价指标体系，不仅可以综合评价城市人居环境发展阶段、程度和质量，而且有利于对人居环境可持续发展水平进行横向和纵向的比较，从而找出不足[8].因此，选取指标应遵循以下几个原则，以人为本的原则、科学性原则、区域性原则、整体性原则、可操作性原则、稳定性与动态性原则.

2.2郑州市人居环境评价体系的确定

国内关于人居环境质量评价研究的指标体系各具特色，本研究以人居环境科学理论和相关文献[5,9]为基础，从郑州市人居环境的实际状况出发，充分考虑指标选取原则，选取15个评价指标，反映郑州市城市人居环境质量(表1).

2.3数据来源

本研究以郑州市2001—2011年人居环境质量为研究对象，评价指标体系的数据主要选取自2001—2011年《河南省统计年鉴》和《郑州市统计年鉴》中国民经济核算、人口、城市概况、人民生活等统计指标数据.2001—2011年，郑州市人均GDP、社会固定资产投资总额、城镇居民人均可支配收入、每万人参加医疗保险人数、人均公共绿地拥有面积、污水处理率逐年提高；第三产业占GDP比重、市区人口密度、城市市区燃气普及率、建成区绿化覆盖率总体呈上升趋势；每万人在校学生数量、每万人医疗机构数、人均城市道路面积年变化不稳定，整体呈波动发展.

表1 郑州市人居环境评价指标

3 郑州市人居环境评价

3.1郑州市人居环境评价数据标准化

本研究采用Z-score标准化方法处理数据，此方法适用于数据的最大值和最小值未知的情况，或有超出取值范围的离群数据的情况[13]，标准化后的数据中负值表示与平均数据相比偏低，正值表示与平均数据相比偏高(表2)，其公式为：

(1)

3.2郑州市人居环境评价

3.2.1 基于层次分析法的计算过程 将综合评价指标体系分为目标层、准则层、指标层3层，并对各层的相关因素进行两两比较，构造判断矩阵，公式如下(2).准则层判断矩阵U和4个指标层判断矩阵C见图3.

表2 郑州市人居环境评价指标标准化数据

(2)

式中：Ui为评价指标的量度；Uij为Ui对Uj的相对重要性数值；

准则层相对目标层的判断矩阵如图1所示：

3.2.2 基于层次分析法的计算结果 计算可得各层次评价因子的权重值(表3)，总权重为1.准则层中，对郑州市人居环境质量影响最大的方面是人民生活水平(C2)，权重达到0.458 9，影响最小的方面是经济发展水平(C1)，仅占0.132 5，公共设施水平(C3)和生态环境水平(C4)权重分别是0.239 4,0.169 3；指标层中，对郑州市人居环境质量影响最大的3个因素是城镇居民人居可支配收入(A5)、每万人参加医疗保险人数(A7)和每万人医疗机构数(A9)，总计占到0.439 9.各指标权重与相对应的标准化数据加权求和，计算综合分值(表4)；负值表示本年度人居环境评价得分相对于平均分值偏低，正值表示本年度人居环境评价得分相对于平均值偏高.

图1 准则层的判断矩阵

指标层相对准则层的判断矩阵如图2所示：

3.2.2 基于主成分分析法的评价 本研究采取层次分析法对郑州市人居环境进行评价分析后，再运用主成份分析方法与其进行对比检验修正.通过SPSS软件分析数据结果得出，指标相关系数矩阵表中数值大于0.3的系数占78.2%，表明各变量间大多为强相关，适合于主成分分析法.主成分1，2，3的特征值分别是9.104，2.652，1.756(表5)，且累积贡献率为90.08%，大于85%，因此取这3个主成份即可.

图2 准则层的判断矩阵

表3郑州市人居环境评价指标权重

Table3TheindexesweightofZhengzhouhumansettlements

指标IndexA1A2A3A4A5A6A7A8A9A10A11A12A13A14A15权重Weight0．0410．0530．0270．0120．1880．0690．1470．0540．1050．070．0220．0390．0530．0330．084

表4 郑州市人居环境评价综合分值

表5 方差分解主成分提取分析表

载荷值的大小反映了各主成分和原始指标间的相关程度的大小，在主成分分析中，一般认为大于0.3的载荷就是显著的.由表6可知，第1主成分在人均GDP、第三产业占GDP比重、社会固定资产投资总额、城镇居民人居可支配收入、市区人口密度、每万人参加医疗保险人数、人均卫生机构数、每万人拥有公共图书数量、建成区绿化覆盖率、人均公共绿地面积、污水处理率上载荷较大，从指标的实际意义可看出，该指标主要反映了城市经济发展、城市公共设施建设和人民生活水平相协调，可以认为F1是城市人居环境发展的基础水平，其贡献率最大，达到60.695%.第2主成分在城镇登记失业率、每万人在校学生人数、人均城市道路面积上载荷较大，贡献率达到17.682%.第3主成分在城市燃气普及率上载荷较大，它反映了城市居民生活环境的便利性，F3称为城市支撑系统水平，贡献率达到11.704%.

表6 主成分载荷

用主成分载荷矩阵中的数据除以主成分相对应的特征值开平方根，便得到3个主成分中每个指标所对应的特征向量(表7).由表7所得主成分因子特征向量和所对应的每年评价指标标准化数据加权求和，便可得到基于主成分分析法的人居环境综合评价分值(表8)；负值表示本年度人居环境评价得分相对于10年平均分值偏低，正值表示本年度人居环境评价得分相对于10年平均值偏高.

表7 主成分因子特征向量

3.3郑州市人居环境评价结果分析

通过层次分析法和主成分分析法分别求得郑州市2001—2011年城市人居环境评价分值，绘制曲线图(图1)，直观表现其变化规律.2种统计方法结果的趋势都基本一致，准确性相互验证，所得到的结果可以反映事实情况.从评价结果可以看出，郑州市人居环境综合评价水平整体呈上升趋势, 但是主成分分析法突出表明，2008年的郑州市人居环境质量出现下降.

表8 郑州市人居环境评价综合分值

图1 郑州市人居环境评价分值对比

2001—2011年11 a内，郑州市人居环境质量不断优化.以2006年为分界线，在2001—2006年，郑州市人居环境质量处在直线上升时期；2006—2011年，郑州市人居环境发展缓中有升.

2001—2006年，郑州市政府不断进行经济结构调整，经济实力显著增强，传统服务业发展水平不断提升，第三产业值占GDP比重逐年增加，社会固定资产投资总额逐年增多.城市基础设施建设力度不断加大，城市市区燃气普及率达到91.2%，建成区绿化率35.1%，达历年最高值.生态环境质量持续改善，全市饮用水源地水质达标率为100%，污水处理率达到64.34%.社会保障网络逐步完善，失业、工伤、医疗保险顺利推进，城市居民最低生活保障实现了应保尽保，每万人中有857人参加了基本医疗保险.基础教育质量不断提高，高中教育规模扩大，民办教育发展迅速，每万人中有2 752人在校接受教育.

2006—2011年，郑州市人居环境发展缓慢的原因是经济增长趋缓、城市框架不断拉大、人口增多、第三产业增长放缓等因素，进而产生了城镇失业率上升、建成区绿化建设滞后等后果.城市人居环境与地区经济发展水平、人口数量和密度有着密切关系，2008年金融危机爆发后，全国经济增长总体趋缓，部分行业的劳动力需求增长减缓，特别是沿海地区第三产业经济发展增长放缓，造成用工量下降，使大量打工者失业回流家乡；作为外出务工人口大省的河南，其省会郑州市城镇居民人口数量增加，市区人口密度随之增大，但是郑州市经济增速下行，第三产业发展放缓，用工需求降低，农民工等群体继续求职难度增大；同时，高校毕业生的就业期望值与社会需求差异较大，待业毕业生数量增多；以上2个方面造成人均生产总值下降、城镇登记失业率上升.随着城镇化进程加速，郑州市全面实施城市总体规划，建成区面积由262 km2扩大到354 km2，尽管城市功能不断完善，但按照实际人口计算，郑州市的绿化建设等公共设施建设仍滞后于城市发展及人口增加，导致建成区绿化率下降、人均道路面积减少，居民生活舒适性、出行便利性降低.因此，2009—2011年郑州市人居环境发展缓慢.

4 结论与讨论

本研究基于层次分析法和主成分分析法选取经济发展水平、人民生活水平、公共设施水平、生态环境水平4个方面共15个评价指标，对郑州市2001—2011年城市人居环境进行评价分析，从2种方法的评价结果看，郑州市人居环境朝着正向发展，经历了高速发展和稳定发展2个阶段.但随着城市化进程的加快，城市框架不断拉大、人口聚集、第三产业增长放缓等因素间接影响到郑州市人居环境质量的提高.在2008年，城镇登记失业率上升和建成区绿化率下降，直接影响到郑州市人居环境稳步发展.因此，郑州市人居环境建设的努力方向应在保持经济快速发展的情况下，注重提升中心城区功能，在旧城区的改造过程中，要特别注重与历史文化名城保护融合与促进，在新城区建设发展过程中，要注意保护原有的自然生态环境；要改善城市排水基础设施水平，优化城市路网结构，解决金水路、花园路等城市主干道的拥堵问题，优化连接中心城区、郑州新区的支线路网.要完善社会保障体系层次，扩大就业，大力开发劳动就业岗位和公益性岗位，帮助高校毕业生、失业人员、进城务工人员等重点群体实现就业再就业，做好复员退伍军人的就业安置工作.解决流动人口子女入学问题，切实解决留守儿童无学上或上学难的问题.加大自然生态环境保护力度，注重社区生态环境作用，促进工业生态化转型，实现市区内生态与经济、社会与人口、资源与环境的协调发展和良性循环，建设具有安全性、健康性、便利性、舒适性的人居环境.

基于条件限制，本研究侧重于郑州城市基础建设发展、社会保障体系完善、教育医疗资源均衡分配和城市环境优化等客观因素影响，未考虑在生活消费、出行便利度、文娱生活等居民主观感受对人居环境的影响，因此，在今后的研究中，可通过生态-经济-社会复合模型评价体系与居民主观感受度问卷调查评价相结合的方式，对人居环境进行剖析，找出影响人居环境可持续发展的全面原因，提出更好的优化建议措施.

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