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2024 , Vol. 43 >Issue 7: 1320 - 1336

DOI: https://doi.org/10.18306/dlkxjz.2024.07.005

研究论文

长三角地区城乡融合发展动力机制的系统动力学仿真

  • 段锴丰 , 1 ,
  • 施建刚 , 2, * ,
  • 吴光东 3 ,
  • 周佳宁 4 ,
  • 刘聪 5
展开
  • 1.福州大学经济与管理学院，福州 350108
  • 2.同济大学经济与管理学院，上海 200092
  • 3.重庆大学公共管理学院，重庆 400044
  • 4.西南大学商贸学院，重庆 402460
  • 5.上海第二工业大学经济与管理学院，上海 201209
*施建刚(1962— )，男，上海人，博士，教授，博士生导师，主要从事城市发展与管理、城市更新、土地资源管理研究。E-mail:

段锴丰(1992— )，男，江西上饶人，博士，副研究员(校聘)，硕士生导师，主要从事可持续发展、城乡融合发展研究。E-mail:

收稿日期: 2023-10-18

  修回日期: 2023-11-29

  网络出版日期: 2024-07-23

基金资助

国家社会科学基金项目(19BGL274)

国家社会科学基金项目(23CJY017)

福建省自然科学基金项目(2023J05098)

福建省社会科学基金项目(FJ2023C035)

重庆大学人文社科重大研究计划培育项目(2022CDJSKPY13)

收起

System dynamics simulation of the driving mechanism of urban-rural integration development in the Yangtze River Delta

  • DUAN Kaifeng , 1 ,
  • SHI Jiangang , 2, * ,
  • WU Guangdong 3 ,
  • ZHOU Jianing 4 ,
  • LIU Cong 5
Expand
  • 1. School of Economics and Management, Fuzhou University, Fuzhou 350108, China
  • 2. School of Economics and Management, Tongji University, Shanghai 200092, China
  • 3. School of Public Policy and Administration, Chongqing University, Chongqing 400044, China
  • 4. College of Business, Southwest University, Chongqing 402460, China
  • 5. School of Economics and Management, Shanghai Polytechnic University, Shanghai 201209, China

Received date: 2023-10-18

  Revised date: 2023-11-29

  Online published: 2024-07-23

Supported by

National Social Science Foundation of China(19BGL274)

National Social Science Foundation of China(23CJY017)

Natural Science Foundation of Fujian Province(2023J05098)

Social Science Foundation of Fujian Province(FJ2023C035)

Cultivation Project of Major Research Program of Humanities and Social Sciences of Chongqing University(2022CDJSKPY13)

Fold

摘要

城乡融合发展动力机制是一个持续演进并有序发挥作用的复杂、有机的运作系统。为拓展城乡融合发展动力机制相关理论体系，进而指导长三角地区城乡融合发展，论文构建了长三角地区城乡融合发展动力机制的系统动力学模型，仿真模拟并分析了4类驱动情景(包括基准情景和内生动力、外生动力、基础动力三类动力因素驱动情景)下长三角地区城乡融合发展不同维度水平以及综合水平随时间的动态演变特征，并讨论了城乡融合发展动力机制中的关键问题。研究发现：① 现状延续型发展模式下，长三角地区城乡融合不同维度及综合发展水平的总体趋势向好；② 三类动力因素对城乡融合发展的驱动路径各不相同，但相互之间能够弥补彼此在城乡融合发展不同维度方面驱动力不足的劣势；③ 外生动力和基础动力对长三角地区城乡融合发展的驱动效果明显弱于内生动力。

关键词： 城乡融合发展; 长三角; 动力机制; 系统动力学; 仿真模拟

本文引用格式

段锴丰 , 施建刚 , 吴光东 , 周佳宁 , 刘聪 . 长三角地区城乡融合发展动力机制的系统动力学仿真[J]. 地理科学进展, 2024 , 43(7) : 1320 -1336 . DOI: 10.18306/dlkxjz.2024.07.005

Abstract

The driving mechanism of urban-rural integration development (URID) is a complex and organic operation system that continuously evolves and plays an orderly role. In order to expand the related theoretical system on the driving mechanism of URID and guide the URID in the Yangtze River Delta, this study constructed a system dynamics model of the driving mechanism of URID in the Yangtze River Delta. The dynamic evolution characteristics of different dimensions and the comprehensive level of URID in the Yangtze River Delta over time under four types of scenarios (including the benchmark scenario and scenarios of three different types of driving factors: Endogenous factor, exogenous factor, and basic factor) were simulated and analyzed. Key issues in the driving mechanism of URID were also discussed. The results show that: 1) The overall trend of the levels of different dimensions and the comprehensive level of URID in the Yangtze River Delta are positive under the benchmark scenario. 2) The three types of driving factors have different driving paths to URID, but they can make up for the lack of driving force in different dimensions of URID of others. 3) The driving effect of the exogenous factor and basic factor on URID in the Yangtze River Delta is obviously weaker than that of the endogenous factor.

Key words： urban-rural integration development; Yangtze River Delta; driving mechanism; system dynamics; simulation

破除城乡二元结构壁垒，促进城乡深度融合发展，是解决区域发展不平衡不充分问题，进而实现共同富裕的必然要求[1]和现实路径[2]，也是实现中国式现代化的必然选择[3]。城乡关系是一种最基本的社会经济关系[4]，而城乡融合发展则是城乡关系演进最为理想的状态[5]。在新时代城乡关系发生深刻转型的背景下，科学把握城乡融合发展的动力机制，并结合不同区域现有的经济、社会、生态及制度环境，进行统筹城乡发展的体制机制及治理策略创新，是当前促进区域城乡融合发展的关键所在。
由于中国幅员辽阔，不同地域存在地理尺度的多样性[6-7]，不同地区城乡经济社会发展差异明显，故而因地制宜探索各区域城乡融合发展的动力机制十分重要。长江三角洲(以下简称“长三角”)地区作为中国经济社会发展的前沿地带，具备良好的资源禀赋与改革条件，肩负区域一体化与高质量发展的目标，为探索如何促进城乡融合发展提供了得天独厚的试验田。长三角地区是中国综合实力最强的区域之一，在社会主义现代化建设的过程中，战略地位显著且对其他区域的引领作用突出[8]。随着长三角区域一体化发展上升为国家战略，该地区“三省一市”(江苏省、浙江省、安徽省和上海市)的合作发展进入了崭新阶段。在新的发展阶段，长三角地区的城乡关系也已经发生了深刻变化，并在“强联系”的发展环境和政策框架的驱动下步入了新型城乡关系构建时期。
长三角区域一体化发展上升为国家战略后，全面深化改革赋予探索城乡融合发展更多灵活性，紧握契机推进城乡融合发展对于长三角区域可持续发展具有重要战略意义。发达的长三角城市群具备良好的制度条件、产业环境和公共服务资源，为该地区城乡融合发展的实现夯实了基础。从全国范围来看，长三角地区交通网络发展成熟，城际互动交流强劲，城市群集聚效应和溢出效应显著，具备探索城乡融合发展体制机制的先天优势和创新场所。随着区域一体化发展步伐的加快，长三角城市群日渐呈现网络化的区域结构，都市圈以及城市带之间互相融合渗透，区域融合步伐加快，区域内城乡联系日益复杂化、多元化[9]，深入探索该地区城乡融合发展的条件趋于成熟[10]。
与此同时，庞大的经济社会发展规模背后的结构化矛盾与机制障碍仍是长三角地区城乡融合发展过程中面临的重要难题。在社会信息化和区域一体化的推动下，长三角地区城乡融合发展动力机制愈发复杂，区域发展存在协同性、联动性和整体性不足，体制机制有待深度创新等突出矛盾[11]。当前，明晰新时代长三角地区城乡融合发展的深层动力机制，有利于破解该地区结构化矛盾和机制障碍，因而成为实现城乡全面融合发展的必要选择和有效途径，对推动中国其他区域城乡融合发展具有重要的示范价值。鉴于此，为拓展城乡融合发展动力机制相关理论体系，进而指导长三角地区城乡融合发展，本文将采用系统动力学方法，对长三角地区城乡融合发展的动力机制进行仿真分析，仿真预测不同关键动力因素对长三角地区城乡融合发展的动态驱动效果，以期为促进该地区城乡融合发展提供有益的政策启示。

1 研究回顾与文献述评

城乡融合发展是一项受经济、社会、资源、环境、政策等多方面因素影响的复杂系统性工程[12]，是一个多维度复杂互动和系统演进的过程[13]；而城乡融合发展动力机制则可视为一个持续演进并有序发挥作用的复杂、有机的运作系统[14]。为科学引导城乡关系协调可持续发展，学术界围绕城乡融合发展动力机制已经开展大量研究，并取得了丰富的理论成果，研究内容主要涉及驱动城乡关系协调演进的关键动力因素以及城乡融合发展的内涵与维度，并重点关注各关键动力因素驱动城乡融合发展的因果关系。

1.1 城乡关系协调演进的动力因素

城乡融合发展动力机制是由一系列促进城乡关系协调演进的动力因素以一定的结构和方式组合起来而形成的复杂运作系统[14]，因此城乡融合发展的关键动力因素成为其动力机制研究的重点内容。总体而言，围绕城乡关系协调演进动力因素的研究可以分为“定性主观描述”和“定量客观实证”两大类，在城乡关系演进的不同政策背景下，涉及城乡统筹发展、城乡一体化发展以及城乡融合发展的动力因素。
在“定性主观描述”研究中，已有一些研究者从不同视角对城乡关系协调演进的动力因素进行了不同维度的分类。从主体视角出发，姜太碧[15]根据城乡两大主体驱动城乡经济协调发展程度的不同，将城乡统筹发展的动力因素划分为自上而下型、自下而上型以及自上自下混合型3种基本模式。从系统视角出发，杨荣南[16]认为城乡一体化发展的动力因素可以划分为以乡村城市化、城市现代化为主的内部动力和以改革开放政策、引进外资为主的外部动力；胡金林[14]在此基础上进一步拓展，将城乡一体化发展的动力因素归纳为内部因素、外部因素以及环境因素三大类；张登国[17]则进一步细化，提出了经济动力(产业发展)、内在动力(城乡利益差别)、主导动力(政府利益驱动)、核心动力(政府制度)、外在动力(外来投资)、组织动力(基层党建)、区域动力(中心城市)和软动力(信息化)等更加具体的动力因素类别。从新时代城乡融合发展本质内涵和实现机制的视角出发，高帆[18]认为城乡融合的关键在于政府—市场关系的持续调整，强调市场机制(促进城乡要素高效自由流动)和政府职能(确保城乡基本公共服务普惠共享)的共同作用；与其不谋而合的是，杨志恒[19]指出城乡融合发展是以“经济自发力量”和“政策制度力量”为代表的两大关键动力因素共同作用下的产物。从城乡融合发展相关的重要期刊文献及政策文本入手，段锴丰等[20]基于扎根理论系统分析了城乡融合发展的动力因素，发现城乡融合发展主要包含内生动力、外生动力、基础动力、协同动力和环境动力等5大类关键动力因素。
除上述“定性分类”外，还有一些研究者围绕城乡关系协调演进的一个或多个动力因素进行了主观描述。例如，许大明等[21]分析了信息化对城乡一体化进程的影响，认为信息化已经成为城乡一体化发展的重要动力因素；Liu等[22]对城乡融合发展的动力机制进行了分析，发现政策和制度、经济增长和发展、城市化水平是城乡协调发展的关键动力因素；周凯等[23]从体制机制的视角展开研究，提出制度是城乡融合发展的客观动力；黄凯南[13]指出，城乡融合发展的动力机制主要由要素配置制度改革、产业创新发展以及空间布局优化三大因素构成；高帆[24]基于对数字经济特征的再审视，阐释了数字经济对城乡结构转化的影响机制，认为数字经济可影响政府—市场的互动关系，从而促进城乡融合发展；类似地，谢璐等[25]将数字经济视为城乡融合发展重要的动力因素，阐释了数字经济驱动城乡融合发展的理论逻辑与现实路径。
在“定量客观实证”研究中，多数研究主要通过定量实证分析的方式探究个别动力因素对城乡融合发展的影响效应。例如，廖祖君等[26]采用空间计量模型实证分析了经济集聚对区域城乡融合发展的影响机制，证实了经济集聚可以通过直接和间接效应驱动区域城乡融合发展。周佳宁等[27]通过实证研究发现，财政分权、财政支出、金融发展和产业结构调整均会通过改变城乡要素流动的方向与程度而对城乡融合发展产生影响效应。刘融融等[28]在测度西北地区城乡融合发展水平的基础上，对其部分动力因素进行了研究，发现经济总量、生活水平、社会保障、投资生产、城乡往来和空间集聚对城乡融合发展均会产生显著影响。崔格格等[29]通过实证研究探讨了中国城乡融合发展的动力机制，发现经济发展和人力资本是城乡融合发展的关键动力因素。舒季君等[30]、辛金国等[31]、台德进等[32]则基于空间计量模型探究了数字经济对城乡融合发展的驱动效应，发现数字经济可以有效驱动区域城乡融合发展，且存在显著的空间溢出效应。

1.2 城乡融合发展的内涵与维度

明确城乡融合发展的内涵与维度是探索其动力机制的前提条件。围绕城乡融合发展的本质内涵，现有相关文献从不同学科背景出发对其进行了多元化解读，研究领域主要涉及经济学、社会学、生态学、经济地理学和系统论。以刘易斯二元经济论为代表的新古典经济学强调城乡资源要素的优化配置，主张城乡融合发展的本质在于城乡资源要素的优化组合与合理配置，从而实现城乡二者最优化的生产效益[33-34]。社会学理论主张从“城乡公平”的角度探讨城乡融合发展的内涵，认为城乡融合应追求城乡居民享受均等的公共服务、平等的社会福利和同质的生活条件[35]。生态学理论从可持续发展的理论框架出发，主张城乡融合意味着城乡经济社会发展同生态环境和谐共生，城乡经济、社会和环境等不同维度共同实现可持续发展[36-37]。经济地理学则强调城乡区域的空间关联，认为城乡融合是在一体化的交通体系及基础设施体系的基础上，城乡二者实现空间动态均衡的过程[38-39]。系统论认为城乡融合是一个由城乡交互作用而形成的多要素、多层次的复杂开放巨系统，城乡融合发展意味着系统内经济、社会、人口、环境、空间等多维子系统协调有序发展[4,40]。
根据上述理论背景，学者们大多从城乡要素双向自由流动、公共服务均等化、空间一体化交错、生态环境和谐等方面来描绘城乡融合发展的本质内涵。随着城乡联系日渐紧密，空间关联不断增强，现有文献主张将城乡融合发展置于可持续性科学的整体框架下进行研究[37]，且逐渐强调城乡融合发展应从经济一维向社会、空间、经济、生态环境等多维度拓展，并重视不同维度的均衡发展，因而主要从经济、社会、人口、空间、生态等多重维度来构建指标体系进而测度城乡融合发展水平[1,27,41]。

1.3 文献述评

通过上述文献梳理可以看出，城乡融合发展的动力因素庞杂，内涵丰富，学者们围绕城乡关系协调演进的关键动力因素以及城乡融合发展的内涵与维度展开了大量研究，为深入探索城乡融合发展动力机制奠定了坚实的基础。然而，尽管已有一些文献采用定量实证的方式探究了个别动力因素对城乡融合发展的影响效应，但目前围绕“城乡融合发展动力机制”的研究多基于静态实证分析的视角，尚缺乏刻画不同关键动力因素对城乡融合发展动态驱动效果的研究。鉴于此，本文以长三角地区为研究对象，并根据前述文献回顾选取内生动力(市场机制)、外生动力(公共服务供给)和基础动力(信息技术)这三类城乡融合发展关键动力因素作为情景调节因素①(①根据段锴丰等[20]的研究，城乡融合发展主要包含内生动力、外生动力、基础动力、协同动力和环境动力等5大类关键动力因素，其中内生动力、外生动力和基础动力是城乡融合发展动力因素系统中占主导的因素，而市场机制、公共服务供给和信息技术分别可视为这三类动力因素中最关键的因素之一。因此，本文选取内生动力、外生动力和基础动力作为情景调节因素，并分别以城乡市场机制动力因子、公共服务供给因子和信息化水平作为这三类动力因素的代理变量展开研究。)，从经济、社会、人口、空间、生态5个维度来衡量城乡融合发展综合水平，采用系统动力学分析方法，对长三角地区城乡融合发展动力机制进行仿真分析，研究结果不仅能够拓展城乡融合发展动力机制相关理论体系，而且可为长三角地区城乡融合发展实践提供有益参考。

2 长三角地区城乡融合发展动力机制的系统动力学模型构建

2.1 系统动力学适用性分析

系统动力学具有以下特点：第一，适用于处理周期性、长期性但精度要求不高的复杂社会经济问题；第二，对系统变量的性质和数量无特殊限制性要求，适用于处理数据不完整或包含定性变量的复杂系统问题；第三，能够对复杂系统的结构和动态行为进行长期的、战略性的有条件预测和仿真分析。上述特点使得其适用于长三角地区城乡融合发展动力机制的研究，具体表现为以下几个方面：
(1) 城乡融合系统是具有复杂结构和功能机制的开放巨系统[42]，而城乡融合发展涉及众多影响因素且各因素之间存在着复杂的关系。系统动力学的结构化方法能够有效反映城乡融合系统各子结构内部以及子结构之间的复杂交互和反馈关系，有利于对城乡融合发展的动力机制进行系统全面的解析。
(2) 城乡融合发展的影响因素中存在一些变量难以量化，且部分影响因素的数据往往存在难以获取或缺失的情况。系统动力学模型中的多重反馈回路使得系统多数变量的参数对系统的动态行为模式反映不灵敏，故只要对相关参数在合理范围内进行估计，即可获得相对可靠的仿真结果。系统动力学在处理数据不完整或包含定性变量的复杂系统问题时具有明显的优势，故而适用于研究城乡融合发展的动力机制。
(3) 在系统动力学模型中，研究者可以通过设定和改变系统的控制因素，来观察由此引起的系统行为以及诸多研究因子的变化情况。因此，系统动力学可以用来刻画和模拟不同情境下城乡融合发展的演化规律，有利于分析不同影响因素对城乡融合发展的动态影响机制。

2.2 系统边界及基本假设

(1) 系统边界
系统边界包括空间边界和时间边界。本文将系统的空间边界限定为长三角地区27座中心区城市，时间边界限定为2003—2035年(以2003年为基准年)，仿真步长设定为1年。其中，2003—2019年为模型仿真行为和状态的验证区间，该区间的历史数据可用于确定相关参数变量并调试模型，作为验证模型仿真精确性和有效性的现实参考②(②由于2019年末发生了新冠疫情重大突发事件，对此后的社会经济发展产生了显著影响，为避免该事件对仿真预测结果的干扰，故在此仅以2020年之前的历史数据作为现实参考。)，而2020—2035年则为模型仿真模拟及情景预测区间，用于模拟和预测系统未来可能的发展趋势和演变路径，以便进行相应的政策分析。
(2) 基本假设
为了对现实复杂的城乡融合系统进行合理简化并确保系统动力学模型具有一定的科学性和逻辑性，本文提出以下基本假设：第一，模型以外的其他因素对系统不会产生影响；第二，在仿真期内，系统未发生重大变化，系统各类要素发展的基本趋势不变，保持在相对稳定的状态；第三，城乡融合发展水平主要可以从经济融合、社会融合、人口融合、空间融合和生态融合等5个维度进行衡量；第四，在科学刻画各变量相对值及变化趋势的前提下，对城乡融合不同维度及综合发展水平等变量的衡量进行适度简化不会影响系统的运行效果。

2.3 系统结构分析

在可持续性科学的整体框架下，本文将长三角地区城乡融合发展动力机制的系统模型划分为经济、社会和环境三大子结构，选取112个变量建立系统动力学模型，其中包含9个状态变量、93个辅助变量、10个常量。
经济子结构主要反映长三角地区城乡整体经济发展水平以及城乡经济发展差距，对整个系统动力学模型的主要影响路径为：其一，城乡市场机制动力因子(用以表示城乡市场机制)影响城乡人均GDP，进而影响城乡整体经济发展水平；其二，城乡居民人均收入比、城乡居民人均消费比、二元对比系数和城乡恩格尔系数比共同影响城乡经济发展差距；其三，城乡整体经济发展水平和城乡经济发展差距共同决定了城乡经济融合发展水平的高低，进而对城乡融合发展综合水平产生影响。
社会子结构可以进一步划分为社会子系统和人口子系统。其中，社会子系统主要反映长三角地区城乡整体社会发展水平以及城乡社会发展差距，对整个系统动力学模型的主要影响路径为：其一，城乡养老保险覆盖率、城乡失业保险覆盖率和城乡公共服务供给因子(用以表示城乡公共服务供给)共同影响城乡整体社会发展水平；其二，城乡文娱对比系数、城乡人均医疗保健对比系数和城乡交通通信对比系数共同影响城乡社会发展差距；其三，城乡整体社会发展水平和城乡社会发展差距共同决定了城乡社会融合发展水平的高低，进而对城乡融合发展综合水平产生影响。人口子系统主要反映长三角地区城乡人口互动交融、人口城镇化以及人口市民化同步协调发展的程度[43]，对整个系统动力学模型的主要影响路径为：其一，农村人口迁入和外来人口影响城镇总人口，且农村人口迁入影响农村总人口；其二，农村总人口和城镇总人口共同影响人口城镇化率、城乡人口密度比以及非农与农业从业比重比；其三，人口城镇化率、城乡人口密度比和非农与农业从业比重比共同决定了城乡人口融合发展水平的高低，进而对城乡融合发展综合水平产生影响。
环境子结构可以进一步划分为空间子系统和生态子系统。其中，空间子系统主要反映长三角地区城乡地理空间和网络空间的交错化和流通化程度，对整个系统动力学模型的主要影响路径为：其一，农村土地面积、城镇土地面积以及建成区面积共同影响土地城镇化水平；其二，建成区面积和农作物播种面积共同影响城市空间扩张；其三，农村土地面积、城镇土地面积、公路运营里程和城乡信息化水平共同影响交通通信便捷度；其四，土地城镇化水平、城市空间扩张和交通通信便捷度共同决定了城乡空间融合发展水平的高低，进而对城乡融合发展综合水平产生影响。生态子系统主要反映的是长三角地区城乡资源高效利用及生态环境的改善程度，对整个系统动力学模型的主要影响路径为：城乡生态环保因子(用以表示城乡生态环保水平)、城乡污染治理、城乡节能减排、城乡生活垃圾处理及城乡绿化水平共同决定了城乡生态融合发展水平的高低，进而对城乡融合发展综合水平产生影响。

2.4 因果关系图

基于前文对系统模型的结构分析，运用Vensim软件构建长三角地区城乡融合发展动力机制的因果关系图，如图1所示。因果关系图中的主要反馈回路如下：① 城乡融合发展水平→城乡市场机制动力因子→GDP→城乡人均GDP→城乡整体经济发展水平→城乡经济融合发展水平→城乡融合发展水平；② 城乡融合发展水平→城乡市场机制动力因子→GDP→信息化基础设施建设投资→城乡信息化水平→交通通信便捷度→城乡空间融合发展水平→城乡融合发展水平；③ 城乡融合发展水平→城乡市场机制动力因子→GDP→信息化基础设施建设投资→城乡信息化水平→城乡生态环保因子→城乡生态融合发展水平→城乡融合发展水平；④ 城乡融合发展水平→城乡市场机制动力因子→GDP→信息化基础设施建设投资→城乡信息化水平→城乡公共服务供给因子→城乡整体社会发展水平→城乡社会融合发展水平→城乡融合发展水平；⑤ 城乡融合发展水平→城乡市场机制动力因子→GDP→城乡节能减排→城乡生态融合发展水平→城乡融合发展水平；⑥ 城乡融合发展水平→城乡基础设施投资因子→信息化基础设施建设投资→城乡信息化水平→交通通信便捷度→城乡空间融合发展水平→城乡融合发展水平；⑦ 城乡融合发展水平→城乡基础设施投资因子→信息化基础设施建设投资→城乡信息化水平→城乡生态环保因子→城乡生态融合发展水平→城乡融合发展水平； ⑧ 城乡融合发展水平→城乡基础设施投资因子→信息化基础设施建设投资→城乡信息化水平→城乡公共服务供给因子→城乡整体社会发展水平→城乡社会融合发展水平→城乡融合发展水平。
图1 长三角地区城乡融合发展动力机制的因果关系图

注：图中箭头所指的方向为因果反馈回路作用的方向，箭头上的“+”和“-”分别表示变量之间的正相关和负相关关系。

Fig.1 Causal relationship diagram of the driving mechanism of urban-rural integration development in the Yangtze River Delta

2.5 存量流量图及主要方程

根据所选取的相关变量及因果关系图，绘制长三角地区城乡融合发展动力机制模型的存量流量图，如图2所示。基于前述基本假设以及部分变量的历史数据，采用专家估计法、趋势外推法及表函数等方法初步确定模型变量的参数[44-45]，并在模型构建过程中结合现实的经验数据不断对变量的参数及方程进行调整，力求模型中各变量的取值及变化趋势基本符合长三角地区城乡发展的现实情况，最终确定系统变量之间的函数关系，模型中的代表性方程如表1所示。
图2 长三角地区城乡融合发展动力机制的系统动力学模型

注：图中蓝色区域表示经济子结构，黄色区域表示社会子结构，绿色区域表示环境子结构。

Fig.2 A system dynamic model of the driving mechanism of urban-rural integration development in the Yangtze River Delta

表1 长三角地区城乡融合发展动力机制系统模型的主要参数及方程

Tab.1 Key parameters and equations of the driving mechanism system model of urban-rural integration development in the Yangtze River Delta

因变量 方程 单位
城乡融合发展水平 y = 0.2×城乡人口融合发展水平+0.2×城乡生态融合发展水平+0.2×城乡社会融合发展水平+0.2×城乡空间融合发展水平+0.2×城乡经济融合发展水平 —
城乡经济融合发展水平 y = 城乡整体经济发展水平/城乡经济发展差距 —
城乡社会融合发展水平 y = 城乡整体社会发展水平/城乡社会发展差距 —
城乡生态融合发展水平 y = (城乡生态环保因子×城乡绿化水平×城乡生活垃圾处理×城乡污染治理/城乡节能减排/500000)×单位转换因子4 —
城乡空间融合发展水平 y = 交通通信便捷度×土地城镇化水平×城市空间扩张 —
城乡人口融合发展水平 y = 10×人口城镇化率×非农与农业从业比重比/城乡人口密度比 —
第一产业产值 y = INTEG(第一产业增加值, 1.7729e+007) 万元
二三产业产值 y = INTEG(二三产业增加值, 2.68286e+008) 万元
第一产业增加值 y = 第一产业产值×第一产业增长率 万元
二三产业增加值 y = 二三产业产值×二三产业增长率 万元
城乡市场机制动力因子 y = 1+城乡融合发展水平 —
城乡整体经济发展水平 y = 城乡人均GDP×单位转换因子1 —
城乡经济发展差距 y = 城乡居民人均收入比×城乡居民人均消费比/(二元对比系数×城乡恩格尔系数比) —
GDP y = 第一产业产值+二三产业产值 万元
城乡人均GDP y = GDP/(农村总人口+城镇总人口)/10000 万元/人
城乡居民人均收入比 y = 城镇常住居民人均可支配收入/农村常住居民人均可支配收入 —
二元对比系数 y = (第一产业产值/第一产业从业人数)/(二三产业产值/二三产业从业人数) —
城乡居民人均消费比 y = 城镇居民人均消费性支出/农村居民人均消费性支出 —
城乡恩格尔系数比 y = 城市恩格尔系数/农村恩格尔系数 —
第一产业从业人数 y = 第一产业从业人员比重×(农村总人口+城镇总人口) 万人
二三产业从业人数 y = 二三产业从业人员比重×(农村总人口+城镇总人口) 万人
非农与农业从业比重比 y = 二三产业从业人数/第一产业从业人数 —
城乡社会发展差距 y = 1/3×城乡交通通信对比系数+1/3×城乡人均医疗保健对比系数+1/3×城乡文娱对比系数 —
城乡整体社会发展水平 y = 城乡养老保险覆盖率×城乡失业保险覆盖率×城乡公共服务供给因子 —
城乡交通通讯对比系数 y = 城镇居民人均交通通信支出/农村居民人均交通通信支出 —
城乡人均医疗保健对比系数 y = 城镇居民人均医疗保健支出/农村居民人均医疗保健支出 —
城乡文娱对比系数 y = 城镇居民人均文教娱乐支出/农村居民人均文教娱乐支出 —
城乡公共服务供给因子 y = 1×城乡信息化水平 —
农村总人口 y = INTEG(-农村人口迁入, 7133) 万人
城镇总人口 y = INTEG(农村人口迁入+外来人口, 5786) 万人
人口城镇化率 y = 城镇总人口/(农村总人口+城镇总人口) —
城乡人口密度比 y = 城镇人口密度/农村人口密度 —
信息化基础设施建设投资 y = INTEG(信息化基础设施建设投资增加值, 8.58046e+007) 万元
信息化基础设施建设投资增加值 y = GDP×信息化基础设施投资比例 万元
城乡信息化水平 y = (信息化基础设施建设投资×信息化基础设施建设投资转换因子×技术创新出)0.01× 单位转换因子2 —
交通通信便捷度 y = (公路运营里程×城乡信息化水平/土地总面积)×单位转换因子3 —
城市空间扩张 y = 农作物播种面积/建成区面积 —
土地城镇化水平 y = 建成区面积/土地总面积 —
城乡节能减排 y = 能源消费总量/GDP 万tce/万元
城乡生态环保因子 y = 1×城乡信息化水平 —

注：表中只列出了模型系统中较为重要的函数方程式；本文对城乡融合不同维度及综合发展水平等变量的衡量进行了适度简化，相关函数方程式是根据模型仿真结果的真实性和合理性反复调整所得，由此得出的仿真结果同城乡融合不同维度及综合发展的实际水平可能存在一定的差异，但可以确保其变动趋势及波动范围基本保持一致，故而不会影响模型运行的可靠性和有效性。

3 模型检验及仿真情景设计

3.1 模型有效性检验

为保证系统动力学模型模拟现实系统的近似性和可靠性，在进行模型仿真及情景分析前需要对模型进行有效性检验。一般而言，可通过模型直观检验、模型运行检验和模型历史检验等方法来验证模型的合理性和有效性[46]。
(1) 模型直观检验
长三角地区城乡融合发展动力机制的系统动力学模型是基于可持续性科学的整体框架建立的，故系统模型的结构体系划分具备一定的合理性。因果关系图和存量流量图的绘制均充分考虑了城乡融合发展的现实状况，模型的参数以及变量之间的动力学方程未遗漏且相对合理，多数变量的数据来源真实可靠，故可认为模型通过了直观检验。
(2) 模型运行检验
模型运行检验主要包括对模型的结构和单位两个方面进行检验。模型的结构检验主要是为了确保整个系统所有变量之间的动力方程式合理且无遗漏，而单位检验则主要是为了确保模型中动力方程式左右两边单位的一致性。利用Vensim软件的“Check Model”和“Units Check”工具可以分别实现对系统模型的结构检验和单位检验。经检验，模型均显示“Model is OK”和“Units are OK”，说明模型通过了运行检验。
(3) 模型历史检验
模型历史检验指的是将模型的仿真结果同部分变量的历史值进行对比，以验证模型的仿真结果同现实系统的近似程度，可利用平均绝对百分误差(mean absolute percentage error, MAPE)指标对模型的相对误差进行评估，其计算公式为：
M A P E = 1 n ∑ i = 1 n Y ˆ i - Y i Y i
式中：n为对历史数据的预测次数(在本文中，n为除起始年外包含历史数据的年数，即n=16)， Y ˆ i代表第i年对应指标的仿真预测值，Yi则表示第i年对应指标的实际数据值。若MAPE≤10%，表明模型的仿真结果为高精度预测；若10%<MAPE≤20%，说明仿真结果为良好预测；若20%<MAPE≤50%，对应仿真结果可视为可行预测；若MAPE>50%，则为错误预测[47]。
根据系统模型的特点，本文分别从经济、社会和环境子结构中各选取2个(共计6个)变量的仿真预测值及实际数据值，以MAPE作为评价指标进行模型历史检验，结果如表2所示。由表2可知，模型具有良好的仿真预测效果，可以较为准确地反映长三角地区城乡融合发展的基本现状，故可以进行下一阶段的仿真及情景分析。
表2 长三角地区城乡融合发展动力机制系统模型历史检验结果

Tab.2 Historical test results of the driving mechanism system model of urban-rural integration development in the Yangtze River Delta

变量 MAPE/% 预测效果
GDP 20.40 可行预测
人均GDP 19.52 良好预测
农村总人口 4.01 高精度预测
城镇总人口 4.88 高精度预测
农村土地面积 2.99 高精度预测
城镇土地面积 6.24 高精度预测

3.2 仿真情景设计

本文将仿真情景分为4类。第1类为基准情景，即延续模型初始状态而不对系统做出任何改变的既定参数下的情景；第2类为内生动力驱动情景，即在不改变其他参数的情况下，仅改变城乡融合发展内生动力(在模型中，仅改变城乡市场机制动力因子)的情景；第3类为外生动力驱动情景，即在不改变其他参数的情况下，仅改变城乡融合发展外生动力(在模型中，仅改变城乡公共服务供给因子)的情景；第4类为基础动力驱动情景，即在不改变其他参数的情况下，仅改变城乡融合发展基础动力(在模型中，仅改变城乡信息化水平)的情景。其中，第2、3、4类仿真情景分别设立两个仿真子情景，一个子情景用以反映改善系统某一动力因素的条件与模型初始状态的比较，另一个子情景则用以反映系统某一动力因素条件的改善程度对相应输出变量仿真结果的影响程度。

4 模型仿真与结果分析

4.1 基准情景分析

保持系统动力学模型的初始状态不变，对模型进行仿真模拟，得到基准情景(现状延续型发展模式)下长三角地区城乡融合不同维度及综合发展水平的仿真结果，如图3所示。由基准情景下的仿真结果可知，在仿真期内，长三角地区城乡融合不同维度及综合发展水平的总体趋势向好，这一结果主要缘于长三角地区在经济、社会、环境等维度的持续向好发展及系统自身存在的自我增强的正反馈效应。其中，城乡人口融合发展水平和城乡空间融合发展水平接近线性增长的趋势，总体以相对较稳定的速度波动增长；而城乡融合发展综合水平、城乡经济融合发展水平、城乡社会融合发展水平以及城乡生态融合发展水平在2020年之前的增长速度较为缓慢(尤其是城乡社会融合发展水平和城乡生态融合发展水平)，此后的增长速度明显加快，呈指数增长的趋势。这在一定程度上说明，在未来一段时间内，长三角地区城乡融合各维度发展存在巨大的增长潜力。
图3 基准情景下长三角地区城乡融合发展水平仿真结果

Fig.3 Simulation results of urban-rural integration development level in the Yangtze River Delta under the benchmark scenario

4.2 内生动力驱动情景分析

内生动力驱动情景是在基准情景的基础上，通过改善城乡融合发展的内生动力探究内生动力因素对长三角地区城乡融合发展的影响程度。本文选取城乡市场机制动力因子作为内生动力的代理变量，通过改变该调控因子的参数(表3)，将城乡市场机制动力因子分别提高20%和40%，考察在内生动力驱动的情景下，各相关输出变量的变化趋势，仿真结果如图4所示。
表3 长三角地区城乡市场机制动力因子变化情景

Tab.3 Scenarios of the driving factor of urban-rural market mechanism in the Yangtze River Delta

情景 城乡市场机制动力因子
基准情景 y = 1+城乡融合发展水平
情景1 y = 1.2×(1+城乡融合发展水平)
情景2 y = 1.4×(1+城乡融合发展水平)
图4 内生动力驱动情景下长三角地区城乡融合发展水平的仿真结果

Fig.4 Simulation results of urban-rural integration development level in the Yangtze River Delta under the scenario of endogenous driving factors

由图4可以看出，随着长三角地区城乡融合发展内生动力的逐渐改善，城乡融合综合发展水平、城乡经济融合发展水平、城乡生态融合发展水平均有较明显的提高(但在仿真期间的前期，三者的改善非常细微，随着时间的推移，三者各自的改善幅度明显增大)；城乡社会融合发展水平和城乡空间融合发展水平二者有细微程度的改善，但改善程度极小；而城乡人口融合发展水平的变化趋势则并未发生任何改变。造成这一仿真结果的原因在于，改变内生动力调控变量对系统整体而言是促进正反馈关系的变化，因此同该调控变量关系密切的子系统中相应变量的取值会受此驱动而得以提高，但随着系统仿真步长的延伸，部分子系统间的正反馈关系趋于弱化，因而子系统中的相应变量对调控变量变化反应的敏感性明显降低；由于长三角地区城乡人口流动受外界因素影响的不确定性较大，难以直接设定对其产生确定性方向影响的某一具体变量，故本模型对人口子系统的仿真模拟进行了简化，由此造成了城乡人口融合发展水平的变化趋势不变的结果，但这并不影响模型整体的仿真效果。由此可见，在本模型中，内生动力主要通过改善城乡经济融合发展水平及城乡生态融合发展水平的路径来驱动城乡融合发展。
从内生动力对城乡融合发展的主要驱动路径来看，城乡市场机制动力因子属于经济子结构中的变量，故其对经济子系统中的相关变量会产生较明显的影响。其取值的提高首先驱动了城乡第一产业产值以及二三产业产值的提高，进而促进了城乡整体经济发展水平的提高。与此同时，由于城市地区的全要素生产率不可避免地高于农村地区，城乡市场机制动力因子取值的提高会进一步改善城乡资源配置的效率，从而拉大城乡经济发展差距的绝对数。尽管城乡经济发展差距有所增加，但由于城乡整体经济发展水平的增长幅度远高于城乡经济发展差距的增长幅度，使得城乡经济融合发展水平仍然得到较为明显的改善。值得一提的是，从基准情景到情景1再到情景2所进行的两次调控中，城乡市场机制动力因子相较于基准情景的改善幅度相同(均为20%)，但由于多重因素的叠加效应，第二次调控所引起的各类指标(包括城乡融合综合发展水平、城乡经济发展水平以及城乡生态融合发展水平)的改善幅度均远大于第一次调控所引起的指标改善幅度，这在一定程度上反映了内生动力对于驱动城乡融合发展的巨大潜力。
城乡生态融合发展水平的明显提高，主要受益于城乡生态环保因子以及城乡节能减排两项指标的改善。一方面，内生动力的驱动作用改善了长三角地区的GDP水平，从而通过对信息化基础设施建设投资的改善间接提高了城乡信息化水平，进而对城乡生态环保因子产生了正向影响；另一方面，由于GDP水平的大幅度提高，使得能源消费总量占GDP的比重逐年加速下降(即城乡节能减排指标逐年加速改善)。这两方面因素的叠加效果，形成了长三角地区城乡生态环境发展的“良性循环”，故而促进了该地区城乡生态融合发展水平的大幅度改善。

4.3 外生动力驱动情景分析

外生动力驱动情景是在基准情景的基础上，通过改善城乡融合发展的外生动力探究外生动力因素对长三角地区城乡融合发展的影响程度。本文选取城乡公共服务供给因子作为外生动力的代理变量，通过改变该调控因子的参数(表4)，将城乡公共服务供给因子分别提高20%和40%，考察在外生动力驱动的情景下各相关输出变量的变化趋势，仿真结果如图5所示。
表4 长三角地区城乡公共服务供给因子变化情景

Tab.4 Scenarios of urban-rural public service supply factor in the Yangtze River Delta

情景 城乡公共服务供给因子
基准情景 y = 1×城乡信息化水平
情景3 y = 1.2×城乡信息化水平
情景4 y = 1.4×城乡信息化水平
图5 外生动力驱动情景下长三角地区城乡融合发展水平的仿真结果

Fig.5 Simulation results of urban-rural integration development level in the Yangtze River Delta under the scenario of exogenous driving factors

由图5可以看出，随着长三角地区城乡融合发展外生动力的逐渐改善，仅有城乡社会融合发展水平发生了较明显的改善；城乡融合综合发展水平、城乡经济融合发展水平以及城乡生态融合发展水平发生了较小程度的改善，其中城乡经济融合发展水平以及城乡生态融合发展水平的改善程度极小；而城乡人口融合发展水平以及城乡空间融合发展水平的变化趋势则并未发生任何改变。可见，长三角地区城乡融合发展的外生动力主要通过改善城乡社会融合发展水平的路径来驱动该地区城乡融合发展。
从外生动力对城乡融合发展的主要驱动路径来看，城乡公共服务供给因子属于社会子结构中的变量，故其对社会子系统中的相关变量会产生较明显的影响。其取值的提高直接促进了城乡整体社会发展水平的提高，从而对城乡融合综合发展水平产生正向影响。将此仿真结果同内生动力驱动情景的仿真结果进行对比，可以发现，从基准情景到情景3再到情景4所进行的两次调控中，城乡公共服务供给因子相较于基准情景的改善幅度相同(均为20%)，城乡融合综合发展水平以及城乡社会融合发展水平的改善幅度也基本相同(改善幅度明显低于由内生动力引起的相应变量的改善幅度)，说明外生动力对长三角地区城乡融合发展的驱动作用明显弱于内生动力，但其重要之处在于可以弥补内生动力对城乡社会融合发展驱动力不足的劣势。

4.4 基础动力驱动情景分析

基础动力驱动情景是在基准情景的基础上，通过改善城乡融合发展的基础动力探究基础动力因素对长三角地区城乡融合发展的影响程度。本文选取城乡信息化水平作为基础动力的代理变量，通过改变该调控因子的参数(表5)，将城乡信息化水平分别提高20%和40%，考察在基础动力驱动的情景下，各相关输出变量的变化趋势，仿真结果如图6所示。由图6可以看出，随着长三角地区城乡融合发展基础动力的逐渐改善，城乡融合综合发展水平、城乡社会融合发展水平、城乡空间融合发展水平以及城乡生态融合发展水平均有较明显的提高；城乡经济融合发展水平有细微程度的改善，但改善程度较小；而城乡人口融合发展水平的变化趋势则并未发生任何改变。据此可知，长三角地区城乡融合发展的基础动力主要通过改善城乡社会融合发展水平、城乡空间融合发展水平以及城乡生态融合发展水平的路径来驱动该地区城乡融合发展。
表5 长三角地区城乡信息化水平变化情景

Tab.5 Scenarios of urban-rural informatization level in the Yangtze River Delta

情景 城乡信息化水平
基准情景 y = (信息化基础设施建设投资×信息化基础设施建设投资转换因子×技术创新产出)0.01×单位转换因子2
情景5 y =1.2×(信息化基础设施建设投资×信息化基础设施建设投资转换因子×技术创新产出)0.01×单位转换因子2
情景6 y = 1.4×(信息化基础设施建设投资×信息化基础设施建设投资转换因子×技术创新产出)0.01×单位转换因子2
图6 基础动力驱动情景下长三角地区城乡融合发展水平的仿真结果

Fig.6 Simulation results of urban-rural integration development level in the Yangtze River Delta under the scenario of basic driving factors

从基础动力对城乡融合发展的主要驱动路径来看，城乡信息化水平属于环境子结构中的变量，故其对空间子系统和生态子系统中的相关变量会产生较明显的影响。其取值的提高直接促进了空间子系统中交通通信便捷度以及生态子系统中城乡生态环保因子的改善，进而促进了城乡空间融合发展水平以及城乡生态融合发展水平的提高。此外，城乡信息化水平的提高，会改善城乡公共服务的供给效率，因此会对城乡公共服务供给因子产生直接的正向影响，从而也促进了城乡社会融合发展水平的提高。将此仿真结果同内生动力以及外生动力驱动情景的仿真结果进行对比，可以发现，从基准情景到情景5再到情景6所进行的两次调控中，城乡信息化水平相较于基准情景的改善幅度相同(均为20%)，城乡融合综合发展水平、城乡社会融合发展水平、城乡空间融合发展水平以及城乡生态融合发展水平的改善幅度也基本相同(改善幅度同外生动力引起的相应变量的改善幅度相同，二者均为同比例改善，但明显低于由内生动力引起的相应变量的改善幅度)，说明基础动力对长三角地区城乡融合发展的驱动作用明显弱于内生动力，但其重要之处在于可以弥补内生动力对城乡社会融合发展以及城乡空间融合发展驱动力不足的劣势。

5 结论与讨论

城乡融合发展动力机制是一个持续演进并有序发挥作用的复杂、有机的运作系统。本文基于系统动力学方法，构建了长三角地区城乡融合发展动力机制的系统动力学模型，仿真模拟并分析了4类驱动情景(包括基准情景和三类动力因素驱动情景)下长三角地区城乡融合发展不同维度水平以及综合水平随时间的动态演变特征，并讨论了城乡融合发展动力机制中的关键问题，研究结果不仅能够拓展城乡融合发展动力机制相关理论体系，而且能够为长三角地区城乡融合发展实践提供有益参考。主要结论如下：
(1) 现状延续型发展模式下，长三角地区城乡融合不同维度及综合发展水平的总体趋势向好；
(2) 内生动力(市场机制)主要通过改善城乡经济融合发展水平以及城乡生态融合发展水平的路径来驱动该地区城乡融合发展；
(3) 外生动力(公共服务供给)主要通过改善城乡社会融合发展水平的路径来驱动该地区城乡融合发展；
(4) 基础动力(信息技术)主要通过改善城乡社会融合发展水平、城乡空间融合发展水平以及城乡生态融合发展水平的路径来驱动该地区城乡融合发展；
(5) 外生动力(公共服务供给)和基础动力(信息技术)对长三角地区城乡融合发展的驱动作用明显弱于内生动力(市场机制)。
本文的贡献主要体现在以下三个方面：① 现有围绕“城乡融合发展动力机制”的研究多基于静态实证分析的视角，而本文是从动态视角研究“城乡融合发展动力机制”的一次有益尝试，综合考虑了城乡融合发展动力机制系统中各类因素之间的复杂因果关系，探讨了不同动力因素驱动长三角地区城乡融合发展的周期性规律，弥补了当前学术界在“城乡融合发展动态驱动效果”方面的“研究空白”。② 重点探讨了市场机制、公共服务供给和信息技术三类关键动力因素对长三角地区城乡融合发展的驱动路径，发现这三类动力因素对城乡融合发展的驱动路径各不相同，但相互之间能够弥补彼此在城乡融合发展不同维度方面驱动力不足的劣势。此研究发现同现有“静态实证分析”类的研究相比更加系统和全面，也说明城乡融合发展的现实取向离不开“有效市场+有为政府+现代信息技术”的协同、耦合支撑[18,21]。③ 比较了市场机制、公共服务供给和信息技术三类关键动力因素对长三角地区城乡融合发展的动态驱动效果，发现公共服务供给和信息技术的驱动效果明显弱于市场机制。不同种类动力因素对城乡融合发展驱动效果的比较是以往研究中常常容易忽视的内容，本文的研究发现佐证了“城乡融合发展首先应基于市场逻辑”的观点[18]，说明城乡融合发展只有在提高要素配置效率、增强城乡整体经济实力的基础上才能实现，而仅仅依靠政府的“强制性平均分配”以及发达的信息技术难以促进区域城乡深度融合发展。
因此，在城乡关系治理过程中应首先遵循市场逻辑，重点完善城乡要素双向流动机制，进一步推进要素市场化改革并释放市场活力和要素红利，从而尽可能发挥内生动力驱动城乡融合发展的巨大潜力。在此基础上，也应完善城乡一体普惠共享的基本公共服务供给体系，优化城乡基本公共服务供给制度，进而改善城乡社会融合发展水平，维护城乡之间的公平性。与此同时，应进一步加强信息化体系建设，并重点探索数字化转型背景下信息技术与城乡社会治理体系深度融合的有效途径，为促进城乡深度融合发展提供技术支撑。
需要说明的是，本文所构建的系统动力学模型是对城乡融合发展动力机制系统的一种高度抽象，难免需要对现实复杂系统进行适当简化，然而现实系统中还存在诸多复杂情形和不确定性并未被纳入考虑范围，故模型还存在较大拓展和改进的空间，尚需在未来的研究中不断优化并验证其普适性。例如，模型对长三角地区城乡人口流动因素的不确定性进行了简化，有待未来研究进一步识别影响该地区城乡人口流动的不确定性因素，并厘清这些因素之间的复杂关系，从而构建更加贴近现实系统的仿真模型。

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