朱旻 段金馈 韩磊

【摘  要】通过筛选城市承载力评价指标，构建评价系统，运用层次分析法确认各项权重，建立土地、水资源、环境、交通四个评价子系统，计算2007-2016年济南市城市承载力得分，利用GM（1，1）模型预测未来各子系统发展状况，得出以下结论：（1）各子系统中水资源所占比重最大，其次是土地、环境、和交通承载力。对于单项指标来说，人均水资源量所占比重最大，民用汽车拥有量所占比重最小。（2）济南市城市承载力在2007-2016年整体呈现波动式增长趋势。各子系统承载力也有一定程度的增加。（3）济南市2017-2026年的承载力整体存在上升态势。预测中只有土地承载力呈现下降趋势，其它三种都呈现上升趋势，这其中交通变化幅度最大，而水资源变化幅度最小。

【关键词】城市承载力;灰色关联分析;灰色预测;GM（1，1）模型

引言

随着城镇化程度的不断加深，截至2016年底，济南市城镇化率从2007年的63.05%提高至2016年的69.46%。城镇化率的提高再提升人民收入水平、生活质量的同时，也出现了土地滥用、水资源浪费、交通拥挤、环境破坏等问题。因此，构建合理的指标体系，对济南市城市承载力进行综合分析，对于城市合理规划和城市资源可持续发展具有重要意义。

城市承载力的定义是指一个城市在可预见到的一个时期内，基于本地的自然资源、能源、技术、智力等多个条件，在基本的物质和精神需求下，能够连续供养的人数[1]。目前已有许多学者从不同角度对城市承载力进行了研究：周侃等[2]在区域尺度上对水资源的超载状态进行分析，构建评价指标体系和计算方法，对宁夏西海固地区水资源承载力进行评价。卢青等[3]运用“木桶原理”建立评价体系，对县域资源环境承载力进行评价。王亮等[4]基于“PS-DR-DP”正六边形相互作用模型，分析了北京市2010-2015年资源环境承载力状态的变化趋势。傅聪颖等运用熵权TOPSIS模型，分析了南昌市2006-2017年资源环境承载力動态变化情况，发现人类对耕地资源和水资源的消耗，是当下制约承载力发展的重要因素。

本文基于灰色关联法、层次分析法对2007-2016年济南市城市承载力进行评价，并用GM（1，1）模型预测济南市2017-2026年的城市承载力动态变化状况，进而提出提升城市承载力的对策建议，为提高城市规划合理性、促进可持续发展提供参考。

1数据来源与研究方法

1.1数据来源与处理

数据主要来源于2007-2016年《山东省统计年鉴》以及2007-2016年《济南市国民经济和社会发展统计公报》。为了便于计算和分析，将原始数据进行无量纲化处理。根据指标体系的类型，把各指标体系分成效益型指标、成本型指标和适中型指标三类。灰色关联分析需要根据子指标 得到评价指标  [5]。

1.2指标体系的构建

从前人已有研究中可以得知，城市承载力的评价指标可以分为单因素指标和综合指标评价体系两种[6]。城市承载力的评价涉及资源、环境、交通等多方面的内容，因此单因素指标不能准确的说明承载力的大小，不能较全面的反应城市问题，因此我们采用综合评价指标体系。根据以往的评价方法以及济南市的区域特点，将济南市承载力评价分为土地承载力、水资源承载力、交通承载力和环境承载力4个一级指标层，16个二级指标层（图1.1）。

1.3灰色关联分析模型

灰色关联度分析为可以量化的分析系统的变化态势，基于序列曲线几何形状，依据其相似度来判别是否存在紧密联系。相应序列之间的关联度与曲线的接近程度成正比。

1.3.1层次分析法（AHP）权重分析

根据上述的指标体系，建立济南市城市承载力权重模型。根据数据的相对优越程度，确定各指标体系的相对重要标度，通过规范化处理和一致性检验后，得到以下综合得分：（表1.1）

其中p为各指标所占的权重，r为指标体系的灰色关联系数，得到济南市各指标承载力。

1.3.3灰色预测模型

（1）GM（1，1）预测模型

灰色预测模型能够找到系统变化的规律，通过对系统变量间的差异度的识别，进行相关分析，利用原始数据以找到系统变化的规律，产生的数据序列具有高规则性，进而构建所需的微分方程模型，对未来的发展进行预测。它使用由不同定量值构成的灰色预测模型来表示在等时距内观察到的预测对象特征，对将来某个时间的特征量进行预测，或估算到达某个特征量的时间。

（2）GM（1，1）模型的计算

将原始数据排成时间序列x（0）={ x（0）（1），x（0）（2），x（0）（3），…，x（0）（N）}，经依次累加得x（1）={ x（1）（1），x（1）（2），x（1）（3），…，x（1）（N）}，使得x（1）满足一阶线性微分方程 ，上式为GM（1，1）模型，其中a、u为待定系数。通过最小二乘法计算a、u的数值。

（3）模型检验

对模型进行可行性检验，从残差、相对误差和预测精度三个方面入手，进行相关数值的检验计算。若满足相对误差Δk<0.01，方差比c<0.35，小误差概率p>0.95，则模型精度为一级。

2城市承载力评价分析

建立济南市城市承载力评价指标体系后，可通过层次分析法和灰色关联度求得2007-2016年济南市城市承载力各子系统指标得分情况（表2.1）。

根据济南市2007年—2016年济南市承载力子系统指标的得分情况，绘制出各子系统得分情况及综合承载力得分的演变趋势，分别如图2、图3所示。

根据表2.1、图2.1、图2.2可以看出济南市城市承载力的变化趋势如下：

（1）根据层次分析法对每个子系统的权重进行分析，水资源对城市发展的影响最大，为0.34，其次是土地承载能力、环境承载能力和交通承载能力，分别为0.24、0.24和0.17。

在单项指标的分析中，所占权重最高的是人均水资源量，为0.139，大大高于其他指标，其次是供水综合生产能力，为0.11，两者的权重表明水资源供给量对济南市城市发展具有重要意义。再次为建成区绿化覆盖率、人均公园绿地面积、人均耕地面积等，由0.09向下递减。其中权重最小的单项指标为民用汽车拥有量，仅为0.02，其余交通承载力指标权重也较低，表明交通状况对城市承载力的影响较低。

（2）济南市水资源承载力在2007—2016年呈现出一定的波动式上升的趋势，由2007年的0.212上升到0.2719，在2013年水资源承载力最高，为0.28，随后由于水资源受降水、资源分配等多种不确定因素的影响以及城市水资源利用率不高，水资源承载力大幅下降。2014年以后，随着人们对水资源的重视提高以及合理利用，水资源承载力又转为上升。

（3）济南市土地承载力呈现缓速上升趋势，从0.2029上升到0.2195。2009年至2014年土地承载力逐年下降，在此期间，济南市土地问题主要体现在人口密度增加，建成区面积增长迅速，耕地面积减少，城市用地紧张，人地矛盾突出。在近几年，随着《济南市土地利用总体规划》的颁布实施以及政府的调控作用，济南市土地承载力开始上升，土地问题不断得到改善。

（4）济南市交通承载力在2007-2016年逐年上升，从0.0931上升至0.1562，提升效果明显，这主要得益于公共交通的推广以及近几年共享交通的发展，这大大减轻了济南市的交通压力，对济南市交通承载力的提高做出了重大贡献。

（5）济南市环境承载力大体呈现上升趋势，从0.1959上升到0.2274，与上述子系统相比速度较为迟缓，且2007-2012年环境承载力有所下降。2013年起，随着济南市环境工程治理工作的展开，环境承载力转为上升趋势，且增速较快。

3城市承载力预测

通过上述GM（1，1）模型对未来十年济南市城市承载力进行预测分析，通过了相对误差检验，其结果如图3.1所示.

通过建立GM（1，1）灰色预测模型预测分析济南市2017-2026年的城市承载力，以期对济南市的城市发展过程提供借鉴，研究结果表明：

（1）土地承载力是在2017-2026年各子系统中唯一呈现单调递减趋势的，且变化幅度较大，由2017年的0.2109下降到2026年的0.2024，平均每年变化幅度为0.009。

（2）水资源承载力在2017-2026年相对稳定，存在逐年缓慢递增的趋势，由2017年的0.2404上升至2026年的0.2438，年平均变化幅度仅为0.004。

（3）交通承载力在2017-2026年大幅度上升，在各子系统中变化幅度最大，由2017年各子系统中承载力水平最低的0.1519上升至2026年承载力水平最高的0.2508，年平均变化幅度为0.011。

（4）环境承载力在2017-2026年最为稳定，是各子系统中变化幅度最小的，由2017年的0.1994缓慢递增至2026年的0.2096，年平均变化幅度为0.001。

通过分析预测结果可以发现在济南市未来十年的城市承载力整体呈现上升态势。预测中只有土地承载力呈现下降趋势，其它三种都呈现上升趋势，这其中交通变化幅度最大，而水资源变化幅度最小，交通年变化幅度最大，水资源变化幅度最小。各子系统承载力水平排名由2017年的水资源、土地、环境、交通，转变为2026年的交通承载力最高，其次為水资源、环境和土地。这表明济南市的整体承载力向好的方向发展，但是缺点明显，仍然存在巨大的提高空间。

4结论与建议

4.1结论

通过筛选城市承载力评价指标，构建评价系统，运用层次分析法确认各项权重，建立土地、水资源、环境、交通四个评价子系统，计算2007-2016年济南市城市承载力得分，利用GM（1，1）模型预测未来各子系统发展状况，得出以下结论：

（1）各子系统中水资源占比重最大，其比重为0.34，其次是土地、环境、和交通承载力。对于单项指标来说，人均水资源量占比重最大，其比重为0.139，民用汽车拥有量占比重最小，其比重仅为0.02。

（2）济南市城市承载力在2007-2016年整体呈现波动式增长趋势。其中水资源承载力由0.212上升至0.2719;土地承载力上升缓慢，由0.2029上升至0.2195;交通承载力提升明显，从0.0931上升至0.1562;环境承载力由0.1959上升到0.2274。

（3）济南市2017-2026年的承载力整体存在上升态势。预测中只有土地承载力呈现下降趋势，其它三种都呈现上升趋势，这其中交通变化幅度最大，而水资源变化幅度最小。

4.2建议

根据研究结果与研究区具体情况，建议采取的主要措施有：

（1）倡导集约化开发，提升土地特别是耕地利用效率，面对土地的不可代替地位，要保护耕地红线，加大保护力度，遵循生态优先原则，以科技手段提高粮食产量。

（2）提高水资源保护力度，推进产业转型，依托技术进步减少单位产值耗水量，引导传统高耗水型产业向节水型产业转型升级，重视提高水资源综合整治能力，区域间协作调节和使用水资源。

（3）合理优化交通布局，大力推广公共交通，在城市发展过程中应对城市交通的疏导和管理力度不断加强，通过合理规划交通路网结构规避城市拥堵，大力提高公共交通承载力以提升交通质量。积极整合各类优势资源，不断优化、升级、完善现有交通路网，大力开展法制交通建设。

（4）提升环境保护意识，控制高耗能、高排污企业增长速度，严格监管企业污染排放，依法取缔违规企业，推行清洁生产，注重节能减排，在规划阶段扩展公园绿地面积，提高城市绿化覆盖率，以生物手段减少大气污染、水污染。

参考文献：

[1]时若婷. 长春城市承载力研究方法浅析[J]. 才智，2014（09）：320.

[2]周侃，樊杰，王亚飞，等. 干旱半干旱区水资源承载力评价及空间规划指引——以宁夏西海固地区为例[J]. 地理科学，2019，39（02）：232–241.

[3]卢青，胡守庚，叶菁，等. 县域资源环境承载力评价研究——以湖北省团风县为例[J]. 中国农业资源与区划，2019，40（01）：103–109.

[4]王亮，刘慧. 基于PS-DR-DP理论模型的区域资源环境承载力综合评价[J]. 地理学报，2019，74（02）：340–352.

[5]王帆. 基于可持续发展的西安城市承载力研究[D]. 西安工业大学，2010.

[6]吕斌，孙莉，谭文垦. 中原城市群城市承载力评价研究[J]. 中国人口·资源与环境，2008（05）：53–58.

作者简介：

朱旻，1979年08月，男，汉，山东济南，大学本科，高级工程师，研究方向：城乡规划。