城市是人类活动最密集的区域，城市将各种社会的、经济的、环境的、文化的因素与冲突融为一体，形成一类社会-经济-自然复合生态系统^[1]。中国的城市人口比例从1978年的17%激增至2010年的50%^[2]，城市化在给人们带来经济和社会效益、改善生活水平的同时带来了一系列的生态环境问题，例如城市化导致物种丰富度减少^[3]、水质恶化^[4]、能源消耗、资源困乏、热岛效应^[5]、空气污染^[6]、基础设施不完善、交通堵塞^[7]等。

自1992年在巴西里约热内卢召开联合国环境与发展大会以来，国际社会陆续积极推动实施了各种可持续发展计划和议程。1994年中国通过了《中国21世纪议程》，提出了促进经济、社会、资源和环境相互协调的可持续发展战略目标。目前，中国已成为世界第二大经济体和最大的能源消费国与碳排放国，中国的城市化对全球生态环境的影响举足轻重。因此，实行可持续发展是中国城市化发展的必由之路^[8-10]，也是国际形势的迫切需求。

目前，可持续发展指标体系和评价方法的研究是一项世界性的普遍课题。国内外有关城市的可持续发展评价方法和评价指标体系的研究有很多，但仍旧没有形成统一的指标体系和评价方法。一些国际组织也都有各自的可持续发展指标体系，例如联合国可持续发展委员会(UNCSD)依据“21世纪议程”设计了134个指标构成的指标体系，它包含23个经济指标，41个社会指标，55个环境指标以及15个系统指标；世界银行的可持续发展指标体系综合了自然资本、社会资产、人力资源和社会资源四组要素。国家尺度上，德国、芬兰等把重点放在项目上；英国主要集中在社会方面，建立了“生活质量评估”的可持续发展指标体系；瑞典等国则是从效率、公平和参与、适应性、价值和给后代的资源4个方面出发构建指标体系；中国作为一个发展中国家，坚持从自己的实际情况出发，构建有中国特色的可持续发展指标体系^[11]。国内的可持续发展研究也一直是热点，目前的研究区域多针对全国各省和直辖市、单个或者某几个城市^[12-13]、生态城市^[14-15]或城市社区^[16]，例如王如松等针对扬州市从发展状态、发展动态和发展实力3个方面进行了可持续发展评价^[17]；王爱辉等从经济、社会与环境协调发展角度构建的评价指标体系^[18]；袁晓玲等从经济发展、社会发展和人口、资源与环境发展角度评价了陕西省的城镇化可持续发展水平^[19]。评价方法则主要包括层次分析法^[20]、德尔菲法^[21]、 环境可持续指数法^[22]、生态足迹法^[23]、能值分析法^[24-26]、生态网络分析法^[27]、指标体系综合评价法^[28]、数据包络分析方法^[29]和基于场景分析的评估模型^[30]等。

本研究主要从经济发展、社会进步、生态环境3个方面建立了2000—2010年全国不同规模277个城市(包括地级和地级以上城市、直辖市)的可持续发展评价指标体系。采用全排列多边形综合图示法^[31]对不同规模城市可持续发展能力进行综合评估。进一步发掘中国各个城市可持续发展过程中所面临的诸多问题，从而提出相应的调控对策，为今后的新型城市化建设提供借鉴和参考。

1 研究区域及方法 1.1 城市划分

本研究以城市规模为依据进行综合评估和比较研究，城市的空间尺度范围一般为市区及部分市辖县。目前我国对大中小城市规模概念尚未有统一定论，本研究参考《中小城市绿皮书》^[32]，结合目前中国城市人口规模现状，将全国地级及地级以上城市划分为巨大、特大型城市(大于300万人)，大型城市(100万人—300万人)，中小型城市(100万人以下)三类，研究对象包括20个巨大特大型城市、105个大型城市、152个中小型城市。

1.2 构建指标体系

城市的可持续发展评价指标体系应反映城市的经济、社会、资源、环境各方面的发展状况。依据科学性原则、独立性原则、客观性原则、易获得性原则^[33]，选取的指标数据库包含了全国不同规模277个城市关于经济发展、社会进步、生态环境等方面的24项指标，并建立了相应的指标体系(表 1)。

指标数据主要来源于2001年、2006年、2011年的《中国城市统计年鉴》和《环境统计年鉴》，部分缺失数据来源于中国经济与社会发展统计数据库(http://tongji.cnki.net/kns55/)。指标数据来源一致，从而保证了各个城市数据的可比性。

本研究中将2000年、2005年和2010年3个年份全国不同规模城市的各个单项指标值从小到大进行排列，依次取5%处的值、均值和95%处的值作为相应指标的下限值、临界阈值和上限值。其中，依据整体的指标数据分布特点，选取均值作为临界阈值，可以保证阈值两侧数据分布的均衡性。另外，取5%和95%处的值分别作为下限值和上限值，可以消除极值带来的影响。

1.3 研究方法

本研究测度各类城市的可持续发展水平时，所采用的指标处理和综合评价方法是全排列多边形综合图示法^[31]。在该方法中，以n个指标(标准化后的值)的上限值为半径构成一个中心n边形，各指标值的连线构成构成一个不规则n边形，这个不规则n边形的顶点是这些指标的首尾相接的全排列。n个指标共可以构成n－2!/2 个不同的不规则中心n边形，综合指数定义为所有这些不规则多边形面积的均值与中心多边形面积的比值。

指标的标准化计算公式为：

式中，S_i表示第i个三级指标的标准化值，X为各个三级指标原始值，U为指标X的上限，L为指标X的下限，T为指标X的临界值。

利用n个指标可以作出一个中心正n边形，n边形的n个顶点为S_i=1时的值，中心点为S_i=－1时的值，中心点到顶点的线段为各指标标准化值所在区间，而S_i=0X_i=T时构成的多边形为指标的临界区。临界区的内部区域表示各指标的标准化值在临界值以下，其值为负；外部区域表示个指标的标准化值在临界值以上，其值为正(图 1)。从这个多边形的示意图既可以看到各单项指标的大小及其最大、最小和临界值的差距和随时间的变化动态，又可以从各指标两两组成的nn－2/2个三角形计算其综合指标值。

全排列多边形综合指数计算公式为：

式中，S_i和S_j表示同一个二级指标目录下第i个和第j个三级指标的标准化值。S为二级综合指标值，即经济发展、社会进步、生态环境指数值。同样可以将综合指标标准化再计算以S为次级指标的更上一级指标值(可持续发展综合指数)。

为了定性表示城市的可持续发展能力，本研究采用了一个4级分级表^[15](表 2)。

2 结果与分析 2.1 不同城市规模类型间的横向对比分析 2.1.1 经济发展综合评价

随着城市规模的增大，城市的经济发展水平相应提高。其中，巨大特大型城市的经济发展指数为0.38，处于Ⅲ级水平；大型城市的经济发展指数为0.23，中小型城市的经济发展指数为0.19，均处于Ⅳ级水平。不同规模城市经济发展的具体指标规律为：城市规模越大，第二产业所占比重越小，除此之外，其他具体指标的规律均与整体经济发展规律相同。说明规模越小的城市，工业占城市产业更大的比重，第三产业发展更加不成熟(图 2，图 3)。

2.1.2 社会进步综合评价

随着城市规模的增大，城市的社会发展水平也相应提高。巨大特大型城市的社会进步指数为0.34，处于Ⅲ级水平；大型城市的社会进步指数为0.23，中小型城市的社会进步指数为0.18，均处于Ⅳ级水平。不同规模城市社会进步的具体指标规律为：城市规模越大，自然增长率和每万人拥有的中专及中学人数这两个指标值越小，除此之外，其他各项社会进步的具体指标规律均与社会进步规律相同。说明规模大的城市，其自身的户籍人口数量比规模小的城市增长得慢，但是外来常住人口的数量却很多(图 2，图 3)。

2.1.3 生态环境综合评价

总体上来看，全国不同规模城市所呈现出来的生态环境特点是规模越大的城市，其生态环境质量指数越低，污染也相对越严重。巨大特大型城市的生态环境指数为0.12，大型城市的生态环境指数为0.14，中小型城市的生态环境指数为0.16，三者均处于Ⅳ级水平。不同规模城市生态环境的具体指标规律为：城市规模越大，工业废水排放达标率、人均绿地面积、建成区绿化覆盖率、每平方公里二氧化硫排放量、人均生活用电量指标值也相应越高，但人均生态用指标值越小。说明城市规模越大，其废水处理和绿化效果越好，大气污染越严重，人均消耗电量越多，且市区建设用地面积也越大，并相应导致人均生态用地越少(图 2，图 3)。

2.1.4 可持续发展能力综合评价

全国不同规模的城市可持续发展综合指数所呈现的总体规律为：随着城市规模的增大，城市的可持续发展综合能力也相应提高。巨大特大型城市的可持续发展综合指数为0.29，处于Ⅲ级水平；大型城市的可持续发展指数为0.20，中小型城市的可持续发展指数为0.17，均处于Ⅳ级水平。说明城市规模越大，经济发展和社会进步指数越高，但规模越小的城市，生态环境质量指数越高。综合分析可以得出：对于不同规模类型的城市，其可持续发展综合指数之间的差距相对于经济发展和社会进步综合指数之间的差距明显减小(图 3)。

2.2 不同城市规模类型内的时间序列分析 2.2.1 巨大特大型城市可持续发展能力评估

经济发展指标方面，除了第二产业比重和第三产业比重两项指标几乎不变以外，其余指标在2000年到2010年间均增加，而且增幅很大，说明10年间巨大特大城市的总体经济发展水平得到了飞速提升，但是产业结构却没有明显的改变；社会进步指标方面，年末总人口、每万人拥有中专及中学人数、每百人公共图书馆藏书、人均铺装道路面积、每万人拥有公共汽电车、人均住房使用面积这六项指标在10年间均增加，而其余四项指标在10年间均略有减小，说明10年间巨大特大型城市的社会福利水平得到了明显提高。虽然巨大特大型城市的医疗条件在全国处于较高水平，但是人均医疗资源仍然不足。同时，城市户籍人口增长速率逐渐减慢，大量的农业人口流向巨大特大型城市导致非农业人口比重有所减小；生态环境指标方面，工业废水排放达标率、人均绿地面积、建成区绿化覆盖率这三项指标在10年间均增加。而每平方公里二氧化硫排放量、人均生态用地这两项指标值在10年间基本保持不变，人均生活用电量这项指标在10年间逐渐增大，说明10年间巨大特大型城市加强了废水处理和城市绿化，但能源消耗仍持续增加(图 4)。

2000—2010年，巨大特大型城市经济发展、社会进步、生态环境三项综合指标均逐渐提高，尤其是经济发展水平提升最快。其中，经济发展指数由0.17提升到0.64，即由Ⅳ级水平提升到Ⅱ级水平，发展能力由较差变到了较好；社会进步指数由0.29提升到0.40，即Ⅳ级水平提升到Ⅲ级水平，发展能力由较差变到了一般；生态环境指数由0.09提升到0.15，处于Ⅳ级水平，生态环境保护水平略有提升，但效果不明显，发展能力一直处于较差水平。同时，可持续发展综合能力也得到了提高，综合指数由0.19提升到0.40，仅发展为一般水平，但却得到了稳步提升(图 5)。

2.2.2 大型城市可持续发展能力评估

经济发展指标方面，第三产业比重几乎不变，第二产业比重略有增加，其余指标在2000年到2010年间均增加，而且增幅很大，说明10年间巨大特大城市的总体经济发展水平得到了飞速提升，但产业结构却没有明显的改变；社会进步指标方面，除自然增长率、市区人口密度这两项指标在10年间减小以外，其余指标在10年间均增加，说明10年间巨大特大型城市的各项社会福利水平都得到了明显提高。大型城市户籍人口增长速率逐渐减慢，且城市土地扩张，从而导致市区人口密度略微减小；生态环境指标方面，除人均生态用地指标在10年间有所减小以外，其余指标均大幅增加，说明大型城市更加注重废水治理和城市绿化，但10年间大气污染却更加严重，人均能源消耗也增加(图 6)。

2000—2010年，大型城市经济发展、社会进步、生态环境保护三项综合指标均逐渐提高，尤其是经济发展提升最快。其中，经济发展指数由0.10提升到0.41，社会进步指数由0.17提升到0.30，即由Ⅳ级水平提升到Ⅲ级水平，发展能力均由较差提升到一般水平；生态环境指数由0.12提升到0.17，即Ⅳ级水平，生态环境保护水平略有提升，但效果不明显，发展能力一直处于较差水平。同时，可持续发展综合能力也得到了提高，综合指数由0.13提升到0.29，发展为Ⅲ级水平，即处于一般水平，但却得到了稳步提升(图 7)。

2.2.3 中小型城市可持续发展能力评估

经济发展指标方面，第三产业比重几乎不变，第二产业比重略有增加，其余指标在2000年到2010年间均增加，而且增幅很大，说明10年间巨大特大城市的总体经济发展水平得到了飞速提升，但产业结构却没有明显的改变；社会进步指标方面，市区人口密度在10年间略有减小，自然增长率先减小后略有增加，人均住房使用面积先增加后略有减小，其余指标在10年间均增加，说明10年间中小型城市的社会福利水平整体提高，2000年到2005年间由于实行计划生育，人口增长速率有所减慢，人均住房面积随之增加，之后到2010年间由于独生子女生育政策的放宽，人口增长率又略有增加，相应的人均住房面积又随之减小；生态环境指标方面，每平方公里二氧化硫排放量、人均生活用电量两项指标在10年间有所增加，人均生态用地略有增加，工业废水排放达标率、人均绿地面积、建成区绿化覆盖率三项指标均明显增加，说明10年间中小城市更加注重废水治理和城市绿化，但是大气污染却更加严重，人均能源也增加(图 8)。

2000—2010年，中小型城市经济发展、社会进步、生态环境保护三项综合指标均逐渐提高，尤其是经济发展提升最快。其中，经济发展指数由0.06提升到0.36，即由Ⅳ级水平提升到Ⅲ级水平，发展能力由较差变到了一般；社会进步指数由0.13提升到0.22，处于Ⅳ级水平，社会发展水平有所提升，但发展能力一直处于较差水平；生态环境指数由0.14提升到0.19，处于Ⅳ级水平，生态环境保护水平略有提升，但效果不明显，且一直处于较差水平。同时，可持续发展综合能力也得到了提高，综合指数由0.11提升到0.25，即发展为Ⅲ级水平，可持续发展能力一般，但得到了稳步提升(图 9)。

3 结论与讨论 3.1 结论

2000—2010年，全国不同规模的地级及地级以上城市，其经济、社会和环境所呈现出的整体特点是经济发展、社会进步、生态环境指数各个方面均有显著提高，巨大特大型城市在这三方面分别提高了276.5%、37.9%和66.7%，大型城市的提高幅度则为310.0%、76.5%、41.7%，中小型城市的提高幅度为500.0%、69.2%、35.7%。同时，可持续发展能力综合指数也伴随着提升，巨大特大型城市、大型城市和中小型城市的提高幅度分别为110.5%、123.1%、127.3%。

可以发现，对于不同规模的城市，经济发展指数均比其他二级指标的提高幅度大。并且巨大特大型城市在生态环境保护方面提高幅度最大；大型城市在社会进步方面提高幅度最大；中小型城市在经济发展和可持续发展综合能力方面提高幅度最大。就全国范围来看，城市规模越大，经济发展和社会进步的水平越高，可持续发展综合能力也越好，但生态环境保护却相对越差。同时，对于不同规模的城市，其生态环境指数均低于经济发展和社会进步指数，说明各类城市在寻求经济发展和社会进步的同时，并没有同等程度的重视生态环境治理与保护，这是全国不同规模的城市化发展过程中出现的共性问题。

3.2 讨论与建议

本文尽可能地建立全面完整的城市可持续发展指标体系，但部分指标数据搜集困难，特别是生态环境方面的指标还有所缺失，今后需要进一步完善相应的指标体系。由于所选的指标都相对比较重要，且研究中所包含的城市数目较多，故将各个指标的权重认为是相等的。另外，本研究所采用的全排列多边形综合图示法既有单项指标与综合指标的结合，又有静态分析与动态趋势的结合。与传统简单加权法相比，不用专家主观评判系数的大小，只需要参考相关阈值和上、下限确定，减少了主观随意性。并且该方法改传统加法为多维乘法，反映了整体大于或小于部分之和的系统整合原理^[34]。当其应用于城市可持续发展评估时，既可以直观静态的显示不同年份各类城市单项指标和综合指标的相对大小，又可以动态的反映各类城市的可持续发展年际变化趋势。

对于全国不同规模城市2000—2010年间可持续发展过程中遇到的问题，应采取相应的调控对策。经济发展方面，针对产业结构几乎不变的状况，应该优化调整产业结构，提高第三产业比重，实现从传统的高污染、高耗能投入的制造业向绿色、低碳、环保的产业转变^[35]；社会进步方面，应保障不同规模城市间的教育、医疗资源分配的合理性与公平性，同时要缩小居民的收入差距^[36]，健全社会保障体系与管理体系，以确保居民享有同等的社会保障和福利待遇；生态环境方面，针对人均能源消耗增加和大气污染愈加严重的现象，应逐步加强新能源的使用、提升能源效率和低碳环保技术^[37]，实施节能减排政策^[35]，同时增加环境治理投资占GDP的比重，建立和完善城市环境政策和生态管理制度。

不同规模的城市在10年间经济、社会、环境及可持续发展综合指标值都呈增加趋势，且城市规模越小，可持续发展综合指数提升幅度越大。说明规模越小的城市，其可持续发展潜力越大，为《国家新型城镇化规划(2014—2020)》提出的“加快发展中小城市，有重点地发展小城镇，促进大中小城市和小城镇协调发展，把加快发展中小城市作为优化城镇规模结构的主攻方向”战略提供了科学依据。但总体来说，截止到2010年，全国不同规模城市的可持续发展综合能力并不高，仅处于一般水平。因此，在未来的城市化发展过程中，不同规模的城市应进一步针对自身特点实行合理分阶段的规划和理性的发展^[38]。城市的经济发展和社会进步必须要有良好的生态环境作为依托，以最少的资源消耗，实现社会、经济和环境的协调可持续发展，同时也要健全可持续发展相关法律法规。