吴　平　汤放华　黄曦红



湖南省城市效率的时空差异特征及其驱动机制

吴平汤放华黄曦红

摘要：城市以追求高效率为目标，城市效率的测度是城市可持续发展研究的重要方向。以湖南省29个城市为研究对象，运用2001—2013年近13年面板数据，结合DEA模型和Malmquist指数，从城市要素空间投入——产出角度，对湖南省城市生产效率的时空差异特征及其驱动机制进行研究，结果表明：2001—2013年，湖南省城市技术效率仅为0.847，未达到DEA有效；城市全要素生产率增加了3.0%，主要来源于技术改进，技术效率变化起着拖累作用，全省城市效率变化整体呈现稳中求进的趋势。同时，省内城市效率区域差异和个体差异特征明显，城市效率的区域空间差异格局表现出与经济发展格局的一致性，长株潭地区城市效率水平和全要素增长率均最高，湘西地区城市则均表现为最低；针对城市效率时空差异的驱动机制表明，其主要由影响城市效率的内源动力与外源动力有机协同的“自增长机制”体系所导致。

关键词：城市效率；时空差异特征；驱动机制

城市作为区域的政治、经济和文化的中心，效率功能历来是城市的基本功能，而城市应该以追求高效率为目标。所谓城市效率，国内学者比较认同的是王嗣均教授提出来的观点［3］，他认为城市效率可以理解为城市单位投入（人力、财力、物力）在单位时间内（如1年）创造或增值的物质产品和精神产品的价值量，也可以从减少损耗的角度理解为城市创造或增值单位价值量的物质产品和精神产品所消耗的人力、物力、财力的时间。可以说，城市效率特征是描述城市本质特征的一个概念，是将城市的“质”与“量”相结合，并将城市“质”的内容用“量”的形式反映。

近几年来，学术界对城市效率的研究逐渐增多。在研究方法上，主要有指标评价法、全要素生产效率评价法、数据包络分析法和生态足迹法四种定量分析方法。但是Charnes明确指出，数据包络分析法（Data Envelopment Analysis，简称DEA）特别适合城市这类复杂系统的效率评价。因此国内众多学者运用数据包括分析方法对城市效率展开了丰富的实证研究；在研究内容上，则主要集中于专业型城市效率或者侧重于某一时间点城市发展效率的测度，而纯粹对具有“时间”因素和“空间”特性的城市效率动态性研究涉及还较少，对影响城市效率的驱动机制的研究还不够；在研究尺度上，现有研究主要集中于宏观和中观尺度，对全国、省域及市域尺度有较多的研究，而对微观县域城市效率研究还很少见。因此，就运用数据包络分析方法在进行城市效率研究这一领域还有很大的可应用性。

截至2013年，湖南省城市数量共有29个，其中地级市13个县级市16个。29个城市建成区面积达1504.95平方千米，共实现GDP11361.03亿元，以全省9.2%土地取得了全省46%的GDP。鉴于此，本文以湖南省29个城市为研究对象，运用DEA模型和Malmquist指数模型，从要素空间投入和产出角度对湖南省城市效率的时空差异特征进行测度，同时进一步对影响城市效率时空差异的驱动机制进行了分析，以期为湖南省城市效率提高和健康发展提供理论参考。

一、研究方法简介

（一）DEA模型

数据包络分析是1978年由美国著名的运筹学家A.Charnes和W.W.Cooper等学者在相对效率概念为基础发展起来的一种效率评价方法。它是一种针对多输出—多输入决策单元的相对效率有效性进行综合评价方法。其基本思路是：通过对投入和产出数据的综合分析，确定有效生产前沿面，并根据决策单元（Decision Making Unit，简称DMU）与有效生产前沿面的距离状况确定各DMU是否为DEA有效。DEA分析中最基本模型主要有两个：规模报酬不变为前提的CRS模型（The Constant Returns to Scale Model）和规模报酬可变为前提的VRS模型（The Variable Returns to Scale Model）。

假设有n个城市，每个城市视为一个DMU，j=1, 2,3，…，n；xj、yj分别代表第j个城市的投入和产出变量，则其CRS模型为：

其中，θ表示城市的技术效率值（也称为综合效率），θ∈［0，1］，θ值越大表示技术效率越高，当θ=1时，表示该城市运行在最优生产前沿面上，其产出相对投入而言达到了最大利用，称其为技术效率最优或有效。而在式（1）中引入约束条件∑λj=1则可变成VRS模型，其可将技术效率分解成纯技术效率和规模效率，且满足技术效率（TE）=纯技术效率（PTE）×规模效率（SE），纯技术效率、规模效率具有与技术效率相同的数值含义，其值越大，表示效率越高，当其值为1时，则该城市分别为纯技术效率有效和规模效率有效。依据DEA模型的方法可知：城市技术效率指数主要反映城市要素资源的配置、利用和规模集聚等效率，纯技术效率指数则反映城市的要素资源的配置和利用的效率，规模效率指数则表征城市规模集聚效率。

（二）Malmquist生产率指数

由于DEA分析是对多个同类型的决策单元相对效率进行比较的方法，是一种静态效率，这使得决策单元的纵向可比性较弱，因此本文主要采用Malmquist生产率指数的方法进行湖南省城市效率的历时性评价。Malmquist生产率指数是基于DEA模型提出来的。目前使用最广泛的Malmquist生产率指数模型是由Fare等人于1989年提出。其中，TFPC为基于CRS的Malmquist生产率变化指数，它可以分解成技术效率变化指数（EC）和技术进步指数（TC）：

二、指标体系构建和数据来源

目前，针对城市效率的评价，国内外学者通常是从城市投入和产出两个维度来测试其发展效率水平的。而DEA方法对效率进行评价结果的正确性很大程度上依赖于测评过程中使用的投入和产出指标。在参考前人关于城市效率评价指标构建的相关研究成果上，遵从数据的可获得性、科学性、系统性等原则的前提下，从投入和产出两个角度构建了湖南省城市效率的评价指标体系（见表1）。DEA分析的数据资料来源于2002-2014年《湖南省统计年鉴》及各地州市统计年鉴，分析单元为湖南省29个城市，包括13个地级市和16个县级市。

表1　湖南省城市效率评价指标体系

土地、劳动、资本是古典经济学意义上最基本的生产投入要素。因此，在城市效率投入指标上选取城市建成区面积来表示对土地的投入量，城镇固定资产投资总额表示资本的投入，市区全部从业人员总人数则用来表示劳动投入。GDP作为城市的经济产出，可以综合地反映其经济发展的规模和总量，社会零售商品总额则代表城市消费产出的能力，市区地方财政预算收入则衡量投入要素的收益情况，作为城市投入的收益产出。特别指出的是，对于处于工业化中前期阶段的城市而言，工业是城市发展中吸收劳动力和增加地区收入最主要的产业部门之一，因此，本文选取规模以上工业总产值反映城市工业产出水平。由于考虑到投入和产出滞后的同时性，同时当期的投入主要都是影响当期产出，因此，本文对数据的滞后性不做考虑。本文核算的城市效率、全要素生产率均是相对意义上的结果，当各个城市及它们的投入、产出数据均为当年数据时，价格因素的影响不大［18］，且限于各个城市各类价格缩减指数的缺乏，本文仅对市区生产总值按照具体地市州的地区生产总值缩减指数进行统一平滑缩减，其余数据均直接利用各城市的当年数据。

三、湖南省城市效率的时空差异特征分析

（一）湖南省城市发展的总体效率特征

根据所选择方法和指标体系，运用DEAP.21软件进行测算，计算出2001—2013年湖南省城市效率的总体发展特征（见表2）。总体而言，2001—2013年湖南省城市技术效率平均值为0.847，未达到DEA有效水平，处于相对中等水平，由2001年的0.883下降到2008年的0.818，再增加至2012年的0.885,2013年又下降至0.812，城市技术效率的波动较大，城市效率还有进一步提升空间。从三大效率的影响水平来看，纯技术效率低于规模效率0.062，是影响技术效率的主要因素；从Malmquist生产率指数来看，2001—2013年期间，只有全要素生产率指数平均值和技术进步指数平均值大于1，其余均小于1。其中，湖南省29个城市全要素生产率的动态变化平均值为1.030，这表明2013年较2001年城市全要素生产率提升了3.0%，城市整体效率是呈现上升趋势，但是上升幅度比较小。而从其全要素生产率分解结果来看，城市全要素生产率3.0%改善的贡献主要来源于技术进步，在此期间，技术进步动态平均值上升3.8%，而技术效率变化平均值下降0.8%，分别来自于纯技术效率的下降和规模效率的下降，纯技术效率下降幅度略大于规模效率，这也在一定程度上说明研究期间全省城市的效率增长尚处于粗放的技术使用阶段，对现有的技术水平下能达到的资源利用并未得到有效挖掘。

（二）湖南省城市效率的区域差异特征分析

根据湖南省空间发展战略格局调整及国家政策支持，可将全省分为长株潭地区、洞庭湖地区、湘南地区、湘西地区四大区域（见表3），四大区域中各有城市数量为7、7、6、9个①。以2003年、2008年、2013年截面数据为例，从城市效率分解值来看，长株潭地区是湖南省城市效率的发展最高的区域，其技术效率值明显高于其余三个地区，年平均值大于0.9，接近于DEA有效单元，2008年纯技术效率值较2003年提高明显，达到相对有效值1，而规模效率略低，是导致其综合效率值较低的主要原因，因此，本区域在城市效率发展过程中应当合理的提高或控制规模。其余三大区域技术效率值大致逐渐降低，湘西地区与其他区域的差距明显，普遍存在纯技术效率低于规模效率的现象，因此，相对于注重城市发展规模而言，更应当提高城市要素的利用与配置能力。

表2　2001—2013年湖南省城市发展的总体效率值

表3　2001—2013年湖南省四大区域城市效率分解值

分析四大区域全要素生产率变化分解值可得出，其全要素变化率平均值均大于1，其中最高为长株潭地区，但四大区域差距很小，说明全省城市效率的全要素生产率变化整体呈上升趋势，而四大区域全要素生产率变化均受技术效率变化下降影响。从影响技术效率变化角度看，除长株潭地区纯技术效率变化呈现增长外，其余各区域各项指标均呈现下降趋势，其中洞庭湖地区和湘西地区则因为规模效率变化较纯技术效率变化下降明显；湘南地区地区则主要是纯技术效率变化偏低所导致。因此，从全省全要素变化区域差异分析可知：长株潭地区在继续提高城市纯技术效率变化的同时，应当注重对城市规模的调整，提高规模效率变化；洞庭湖地区和湘西地区则需要在进一步加强对城市的发展规模上进行调整，使城市规模达到与发展能力相一致的程度；湘南地区则应当更加注重城市要素资源的配置和利用，提高城市的纯技术效率变化（见图1）。

图1　全要素生产率的区域比较

总的来说，全省四大区域城市效率的空间差异表现出与区域经济发展格局的一致性特征，整体呈现出“东强西弱”的趋势。长株潭地区作为全省经济发展水平的核心地，其城市效率水平和全要素发展水平均高于其他三大地区，特别是与湘西地区差距明显，并表现出不断扩大的趋势。

（三）湖南省城市效率的个体差异特征分析

从湖南省29的城市的效率分解值来看，根据其效率分解值的大小将其分为四类城市地区（见图2），可以得出如下结论：2003年、2008年、2013年城市技术效率值达到1的共有15、11、11个城市，分别占城市总数的48%、38%、38%。其中长沙市、浏阳市、湘潭市、汨罗市、常德市、郴州市、常宁市一直保持相对较优的效率水平，技术效率、纯技术效率、规模效率值三年均为1，说明这7个城市相对于全省其他城市而言生产要素的利用度相对较高。湘乡市城市效率相对处于上升阶段，由2003年的非DEA有效单元，到2008年、2013年所有效率值均达到1。株洲市、衡阳市、邵阳市、津市市、临湘市、涟源市6个城市效率则由2003年的DEA有效城市转变为非DEA有效城市，表明这些城市的城市相对效率提升存在滞后。以上也可简单表明城市效率的高低与城市规模并不一定存在必然联系，规模大的城市并不是意味着城市效率水平也高。

图2　湖南省城市效率发展水平差异

从全要素生产率的变化来看，虽然全省整体全要素生产率指数达到了1，但是城市个体之间差异显著，研究期间，湖南省29个城市中全要素生产指数呈现正增长的有19个城市，12个城市呈现负增长的趋势。全要素效率生产率变化的最大值是资兴市，其变化平均值达到1.168，研究发现资兴市2009年纳入国家资源枯竭型城市后，在各项政策和资金支持下，通过一系列的科技创新和体制机制改革取得了一定的转型效果，全要素生产率变化值由2009年的0.995增长为2010年的1.375，以后则呈现相对较高的上升变化趋势，而最小值则为津市市，其主要归咎于近几年工业投资总量下降，同时，面临着固定资产投资增速下降明显，综合导致其全要素生产率变化的波动性较大。综合效率变化大于1的仅有湘乡市、常德市、益阳市、沅江市、资兴市、洪江市、冷水江市、吉首市等8个城市，近半数城市技术效率变化呈现下降趋势，进一步分析可得出，技术效率变化指数偏低由纯技术效率变化指数和规模效率变化指数偏低导致，而技术进步指数与全要素生产率变化值相似。这也进一步验证了前面分析的全要素生产率改善的来源主要为技术进步的改善的结论。

表4　2001—2013年湖南省各城市全要素生产率变化的统计特征

四、湖南省城市效率时空差异的驱动机制分析

城市作为一个复杂的社会经济空间体，受到多种因素的影响，因此，影响城市效率的因素具有多样性特点。本文认为湖南省城市效率的提高有赖于构建内源动力与外源动力有机协同的“自增长机制”体系，其有效地驱动了全省城市效率的上升与下降，引起了城市效率发展水平的差异化发展，而又由于影响城市效率的各类要素资源在地区之间的分配不均，这种差异性反映在时间上则表现出城市效率发展的阶段性特征，反映在空间上就形成了全省城市效率的空间差异格局，综合导致了全省城市效率的时空差异总格局的形成。

（一）内源动力机制

1.区位条件与资源禀赋

城市区位条件决定了城市效率的基本空间格局，而资源禀赋是城市初期发展的固有资本，两者是城市效率发展的原始驱动力。由于区位条件和资源禀赋具有地区差异性特征，因此，出现了省内城市效率发展的空间差异性，区位条件优越的长株潭地区，其内部各种基础设施建设度明显高于省内其他地区，有利于城市内部各种资源的配置与利用。同时，经济辐射腹地较广，为其城市效率整体的相对高水平奠定了基础，而湘西地区由于各种先天发展条件的欠缺，城市经济发展所需要的各类要素投入成本较高，其城市效率水平也是全省最低的。整体而言，虽然随着现代科技、优惠政策、交通建设等各种条件在地区之间的均衡化，原始的区位条件影响在逐渐减弱，但是对城市发展初期而言，其依旧是重要的影响因素。

2.城市产业结构的调整

城市产业结构是衡量城市经济社会发展水平最重要或最核心的指标之一，也是影响城市效率水平的重要推动力。三次产业比重，直接决定或影响城市资源的节约利用、土地利用效率、城市生态环境和市容景观等要素。对城市效率而言，其主要通过影响城市的纯技术效率对城市的技术效率发生作用，同时，城市产业结构的演进对全要素生产率的变化具有重大影响，城市不断发展的过程就是产业结构不断调整的过程，特别是在目前新型工业化的带动下，产业的发展也将带动新型城镇化的发展。湖南省城市产业结构基本都属于“二三一”结构，第三产业比重还普遍低于第二产业，对城市长远而言，加快推进第三产业发展，加强产业的相互渗透和支持是城市效率不断提高的持续推动力。

3.科学技术能力的支撑

科学技术作为第一生产力，是城市效率提高的核心支撑力，特别是在知识经济时代，科学技术的影响逐渐渗透到城市发展的各个方面，是影响城市发展道路、城市发展结构的重要因素之一。现代城市以通信、计算机及信息资源网络化为基础，广泛利用数字化信息处理技术和网络通信技术，将城市的各种信息资源加以整合，形成新的城市规划、建设和管理的理念与调控手段已经显得越来越重要。同时，技术能够有效地提高城市产业特别是工业的生产效率水平，通过多样化、信息化的管理手段辅助城市的管理，提高城市各方面的服务水平，有效地配置城市的各类资源。科学技术的发展有效地提高了城市发展的纯技术效率水平，并且能对城市的规模进行合理调整，推动了城市发展效率在空间上的转换。

（二）外源动力机制

1.政策的导向作用

政策不但影响城市空间结构发展变化的速度，还决定了城市发展的方向，城市的形成和发展与国家和其他政策密切相关。城市政策支持的差异是导致全省城市效率出现时空差异的重要因素之一。目前，湖南省城市发展基本形成以国家和省级两级的政策支撑体系，四大区域板块均上升为国家层次发展战略，在此基础上，对特殊类型城市进行专业政策支持，有力地引导了资金、技术、信息等城市要素资源在不同城市之间的流动，形成了差异化的城市效率要素保证体系，引导了城市效率的差异化发展。

2.发达地区的辐射

外部因素主要是要素梯度转移和受发达地区辐射。作为欠发达地区的省份，湖南省整体处于一个受辐射地区。在世界新一轮产业转移的浪潮，湖南省作为内陆省份，依靠“一部一带”的区位优势可以成为发达国家和我国沿海发达地区要素转移的承接地，弥补自身某些要素的不足。发达地区的辐射对城市产业的影响最大，特别是对工业的影响，而对目前普遍以第二产业作为城市持续推动力阶段的城市而言，产业转移导致城市产业结构的调整对拉动城市活力和城市效率方面发挥着促进作用，同时，由产业结构调整带动的一系列的乘数效应将带动城市效率的提升。

3.区域竞争与合作

区域之间的竞合关系是湖南省城市效率出现时空差异的耦合策动力。耦合作为物理学概念,是指两个（或两个以上的）体系或运动形式通过各种相互作用而彼此影响的现象。城市是处在各种流之间有机联系的个体，对湖南省各城市而言,由于地域上的近邻性、文化上的同源性以及各种生产要素和资源的流动互补性,而产生的相互作用和相互影响的现象可称之为耦合策动力。它会在城市的发展过程中表现出竞争与合作两种不同的形式。在城市效率的发展过程中，区域之间良好的协作机制能够更好地促进各城市之间的交流与合作，而在政策支持下的城市合作是城市效率提升的有效保证，区域竞争对城市效率而言不会带来显性增长，但是会从某些方面加快城市效率的差异化的发展。

图3　湖南省城市效率提升的动力机制图

（三）城市发展的自增长机制

自增长是指开放系统的演化无需外界的干扰，仅依靠系统内部各要素的相互协调便能不断进化，使空间秩序自发的形成。通过以上六大机制综合作用形成的“自增长机制”是驱动湖南省城市效率时空差异的源泉。城市作为区域经济的增长极，在不断发展的过程中会产生极化效应和扩散效应，一方面可以通过极化作用从周围地区吸引资金、人才、技术等生产要素，为城市发展提供持久的动力；另一方面，可以通过辐射作用带动周围地区经济、社会文化的发展，同时开拓外部市场，延伸经济发展腹地，为下一步的稳步发展奠定基础。湖南省城市效率不断不断提高的过程也是自增长机制不断加强的过程。

五、结论

本文以湖南省13个地级市和16个县级市为研究对象，结合DEA模型和Malmquist指数，测度了2001—2013年湖南省城市发展效率，对湖南省城市效率的时空差异特征进行总结，在此基础上，分析了影响湖南省城市效率时空差异的驱动机制，得出以下基本结论：一是2001—2013年湖南省城市技术效率平均值为0.847，未达到DEA有效，纯技术效率明显低于规模效率，是影响技术效率的主要因素。全要素生产率动态变化平均值为1.030，较2001年提升了3.0%，说明全省城市效率整体呈现上升趋势，但平均上升幅度不大，全省城市效率的全要素变化则主要由技术变化贡献，技术效率变化起着拖累作用，城市纯技术效率变化和规模效率变化均有待提升。二是全省城市效率的区域差异和个体差异明显，城市效率的区域空间差异格局表现出与经济发展格局的一致性，整体呈现出“东强西弱”的趋势，在四大区域中，长株潭地区城市效率发展水平和全要素生产率变化均高于其他三大区域，湘西地区则均为最低。三是由内源动力、外源动力及其有两者所形成的“自增长机制”体系是湖南省城市效率时空差异特征的驱动力。此之外，本文还有值得进一步研究之处，比如：对城市效率空间关系仅仅从空间位置进行了简单分析，对城市效率空间溢出效应未进行深入研究，这都有待以后进一步提升。

注释

①根据湖南省四大区域空间发展战略，长株潭地区城市主要包括长沙市、浏阳市、株洲市、醴陵市、湘潭市、湘乡市、韶山市；洞庭湖地区主要包括岳阳市、汨罗市、临湘市、常德市、津市市、益阳市、沅江市；湘南地区主要包括衡阳市、耒阳市、常宁市、郴州市、资兴市；湘西地区主要包括娄底市、涟源市、冷水江市、邵阳市、武冈市、怀化市、洪江市、吉首市、张家界市。

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（责任编辑：弘昶）

【新型城镇化发展】

Space-Time Difference Feature and Drive Mechanism of Hunan Province’s City Efficiency

Wu Ping Tang Fanghua Huang Xihong

Abstract:City takes pursuing high efficiency as the goal, and the measure of city efficiency is the important trend of study on the sustainable development of the city. The research of space-time difference features and drive mechanisms of Hunan Province city efficiency takes the 29 cities of Hunan province as the research objects, adopting the aspect of input - output elements of city space, is taking using the almost 13 years panel data from 2001 to 2013, and combining with the DEA model and Malmquist index. And the result shows: from 2001 to 2013, the city technical efficiency of Hunan Province is 0.847, which is not reach the DEA efficiency. Due to technology promotion, total factor productivity of city is increased by 3.0%, the change of technical efficiency is playing a drag role, and the whole trend of the change of city efficiency in Hunan is seeking progress in stability. Meanwhile, the regional difference and individual difference characteristics of city efficiency in Hunan is obvious. Efficiency of regional spatial difference structure is in keeping with the economy develop structure. The city efficiency level and total factor productivity increase rate of Chang-Zhu-Tan Area is the highest, while it is the lowest in the cities in Xiangxi Area. The drive mechanism of Time-space differences of city efficiency shows that : it is mainly caused by organic combined“Self growth mechanism”system from endogenous power and exogenous power which influence the city efficiency.

Key Words:City Efficiency；Time-space Difference Feature；Drive Mechanism；Hunan Province

作者简介：吴平，男，湖南师范大学资源与环境科学学院人文地理学硕士生（长沙410081）。汤放华，男，湖南师范大学资源与环境科学学院、湖南城市学院建筑与城市规划学院教授（益阳413100）。黄曦红，女，湖南师范大学资源与环境科学学院人文地理学硕士生（长沙410081）。

中图分类号：F299.23

文献标识码：A

文章编号：2095—5766（2016）01—0131—09

收稿日期：2015—10—20