基于系統協調度的長株潭城市群城市土地集約利用評價研究

沈彥

（湖南省國土資源規劃院，長沙410007）

目前我國經濟正處于由粗放型向集約型增長的轉軌時期，一方面土地資源需求日益加大，城市規模超常規快速發展；另一方面城市土地粗放利用造成土地資源的人為破壞與浪費，并給城市建設及社會經濟的快速、高效、穩定發展帶來了嚴重制約。目前城市土地集約利用評價研究尚處于起步階段，研究力度仍不能滿足建設節約型社會的迫切需求［1－6］，因此探討城市土地集約利用的內涵、評價指標體系和方法不僅具有重要的學術價值，而且有助于推動城市土地利用的可持續發展。本文擬以“兩型”社會建設綜合配套改革試點之一的長株潭城市群城市土地為研究對象，借助系統協調度模型分析長株潭城市群城市土地集約利用的時空變異特點和空間差異，以期為長株潭城市群城市土地的結構調整和可持續利用提供參考。

長株潭城市群東眺長江三角洲，南靠珠江三角洲，西連巴蜀、云貴，北依長江黃金水道，受華東、華南及武漢經濟圈疊加影響，為湖南經濟最發達區域，成為介于兩大經濟區域邊際地帶的新興增長極。長沙、株洲、湘潭三市，呈“品”字形分布，2008年，土地面積2.81萬km2，占全省13.26%；總人口1 320.28萬人，占全省19.30%；土地經濟密度1 624.67萬元／km2，為全省的1.26倍，區內有長沙高新區、長沙經濟開發區、株洲高新區、湘潭高新區為國家級開發區。長株潭城市群城鎮化率為55.04%，略高于全國水平，是我國城市化推進較快的區域之一。2007年12月，長株潭城市群獲準為全國“兩型社會”建設綜合配套改革實驗區，成為全國6個綜合配套改革實驗區之一，這將為湖南省經濟發展注入強大活力，也為三市乃至湖南快速推進城市化進程創造了空前機遇。本次長株潭城市群城市土地集約利用總體評價僅以三市中心城區為研究對象，包括長沙市雨花區、芙蓉區、天心區、開福區、岳麓區，湘潭市雨湖區、岳塘區以及株洲市荷塘區、蘆凇區、石峰區、天元區。

1 研究方法與數據來源

1.1 城市土地集約利用評價指標體系的確定

城市土地集約利用系統，是由自然條件和人的干預共同組成的相互作用、相互制約的有機整體，是人與自然環境相互作用和相互協調而構成的自然生態綜合體，以人口子系統為紐帶的自然－生態子系統和經濟－社會子系統的耦合復系統，因而影響城市土地集約利用程度的因素具有多樣性和復雜性［1－6］。研究從系統論的角度出發，認為城市土地集約利用系統是一個自然社會經濟復合系統，是多維度的耦合，從經濟、社會、生態和時間4個維度出發，構建體現長株潭城市群城市土地集約變化的三維空間和時間維特性的評價指標體系。

根據長株潭城市群實際和已有研究成果，以及10位專家的意見，最終選擇5個因素18個因子表征長株潭城市群城市土地集約利用程度。依據層次分析法的原理，通過對前述10位專家的問卷調查構建層次比較矩陣，計算各特征向量即權系數；然后進行一致性檢驗，一致性比率CR均小于0.1，通過檢驗，得到各指標的權重，如表1所示。

表1 長株潭城市群城市土地集約利用評價指標體系及其權重值

1.2 系統協調度模型的構建

1.2.1 系統指標有序度計算 對于城市土地集約利用評價復合系統包括投入產出效益、生態環境效益、土地利用結構、土地利用強度和動態集約利用5個子系統，本文分別用i＝1，2，3，4，5表示。定義各子系統第j個指標分量的有序度Ci。

式中xij＝（xi1，xi2，…，xin），其中n≥2；aij和bij分別為第i子系統第j個指標的上、下闕值，aij為城市土地集約利用各指標的標準值或目標值；bij可根據長株潭城市群三市自然、社會與經濟狀況的詳細調查，參照研究時段各指標的平均值，依據長株潭城市群三市土地集約利用的最低要求綜合確定。

對于各子系統有序度，可通過xij的集成來實現，采用幾何平均算法或加權求和算法：

式中：Di——投入產出效益、生態環境效益、土地利用結構、土地利用強度和動態集約利用5個子系統的有序度。由上式可知Di∈［0，1］，Di越大，有序程度就越高，反之則越低。

1.2.2 系統協調度計算 城市土地集約利用復合系統的協調度采用式（4）計算：

1.3 全局空間自相關統計量－Moran’s I值

全局空間自相關是對屬性值在整個區域的空間特征描述，主要通過對Global Moran’s I，Geary’s C和Join Count等全局空間自相關統計量的估計，分析區域總體的空間關聯和空間差異程度。其中，最常用的是Moran’s I。在給定顯著性水平時，若 Moran’s I顯著為正，則表示集約度較高（或較低）的區域在空間上顯著集聚；值越趨近于1，總體空間差異越小；若Moran’s I顯著為負，則表明區域與其周遍地區的經濟發展水平具有顯著的空間差異，值越趨近于－1，總體空間差異越大，僅當Moran’s I接近期望值－1／（n－1）時，觀測值之間才相互獨立，在空間上隨機分布。

2 結果與分析

2.1 城市土地利用總體集約度演變特征分析

1997－2007年長株潭城市群城市土地集約利用現狀總體評價及各子系統的集約有序度見表2。參照相關資料，將其分為3大類：過度利用類型（水平指數≥90%）、集約利用類型（其中初等集約利用水平指數為50%～70%，中等集約利用水平指數為70%～80%，高等集約利用水平指數為80%～90%）以及粗放利用類型（低效粗放利用水平指數為≤50%）。

表2 1997－2008年有序度計算結果

從表2可以看出，近10a長株潭城市群城市土地集約利用程度穩步上升，其中1997－2004年處于初等集約利用水平，2005－2008年處于中等集約利用水平，2008年集約綜合指數為77.89，接近高等集約利用狀態，綜合指數和5個子系統都朝著有序的方向發展，長株潭城市群城市土地集約利用程度逐步提高，經濟社會不斷發展，產業結構調整成效顯著。但總體來看，該城市群城市土地集約利用可挖潛力還比較大。

2.1.1 城市土地經濟效益內涵挖潛力度不夠 2008年地均GDP、地均工業增加值、地均社會商品零售額分別比1995年增長7.58倍、5.42倍、7.95倍，年均增長率均在20%以上，表明近些年長株潭城市群城市發展過程中，帶動了各類房地產開發、城市建設及相關投資活動的發展，使得土地利用投入水平逐年增加。另一方面，代表城市土地利用投入的地均固定資產投資年均增長率高達近20%，而代表城市土地產出水平的地均GDP、地均工業增加值、地均社會商品零售額、地均財政收入年均增長率分別為15.23%、8.98%、15.25%、16.14%，均低于同期城市土地利用投入水平增長率。可見，近年來長株潭城市群土地利用上存在一定的“高投入、低產出”現象，經濟發展主要是靠投資拉動，城市用地效益提高不是很明顯，城市土地投入產出效益內涵挖潛不夠，總體集約程度不高。

2.1.2 城市土地生態環境效益有待進一步優化 隨著城市規模擴大和各種職能的發展，長株潭城市群大氣質量不容樂觀，2005－2008年長沙市和株洲市日空氣質量優良率雖呈上升趨勢，但不是特別明顯，湘潭市則表現出波動性，其中以市中心的交通稠密區空氣質量最差，SO2日均值超標率為2.4%～12.4%，最大值出現在2005年株洲市；可吸入顆粒物日均值超標率為10.9%～29.2%，最大值出現在2005年長沙市；NO2日均值超標率為0～0.6%。若不加以控制，還將進一步引發對城市生態環境造成嚴重災害的“酸雨”現象。隨著城市人口的不斷增加，公共綠地不足的矛盾也將更加突出，使城市人均生態環境質量進一步下降。

2.1.3 城市土地利用結構優化配置需進一步加強近年來，長株潭城市群土地利用結構集約變化不大，且出現了明顯的波動，在2002年達到低谷。說明長株潭城市群城市用地結構配置近年來變化不大，對比來看，城市土地閑置率較大。長株潭城市群各市已建立的國家級經濟開發區和國家產業基地，工業用地指數明顯偏小。以長沙為例，2006年《中國50大城市土地市場研究報告》指出，在新增用地項目，工業項目用地僅占14%。針對各市產業用地效率低等問題，應積極探索一些積極模式，制定相應措施和政策，使土地利用結構不斷優化，集約度不斷提高，建設用地的利用效益進一步增強。另一方面，對比5個子系統的有序度，可以看出土地利用結構集約對長株潭城市群城市土地集約利用的制約作用最大，因而該子系統是應重點關注的對象。

2.1.4 城市土地節約集約意識仍需增強 受長株潭城市群人口快速增長的影響，主城區用地緊張、“人地矛盾”更為突出。長株潭城市群近10a來城市容積率雖有了較大幅度的提高，但相對于國外許多城市而言，還有相當程度的上升空間，根據我國情況，城市整體容積率可達0.60，居住區容積率可高達1.80。長株潭城市群目前各市城區土地集約利用程度還不夠，這也直接導致了較低的單位面積城市土地收益。

2.1.5 城市土地動態集約變化不大、規律不明顯目前各市用地增長率變化不大，而人口增長率較快，造成用地與人口彈性系數相比專家認同標準1.12差距較大，該指標對動態集約度的影響幾乎沒有；而GDP增長率逐年加大，使得GDP與用地增長彈性系數有增大趨勢，動態集約朝有序方向發展。據調查，長株潭城市群建成區擴展速度慢于非農業人口增長速度，1997－2008年其擴展彈性系數為0.59，明顯低于合理系數1.12；但以城市建設用地面積平均增長速度和城市人口年均增長速度相比得到的彈性系數為1.24，略高于合理系數1.12，說明長株潭城市群建成區用地屬于擴展不足型，其城市內部用地緊張，“人地矛盾”較為突出。

2.2 城市土地總體集約評價協調度演變特點分析

從表3可以看出，長株潭城市群城市土地集約利用程度基本是朝著有序的方向發展，各集約子系統之間的協調性不斷增強。城市土地利用系統在2001年、2001年復合環境系統協調度為負，系統出現無序化發展的征兆。對比原始數據和專家的觀點，主要是受當年政府出讓土地過多造成城市建設用地增量較大，使其它指標特別是地均指標出現較大降幅，因而在2000年、2001年出現土地集約利用系統整體功能不穩定的表現。

2.3 城市土地總體集約評價全局空間差異特征分析

從表3可以看出，1997－2008年正的全局空間自相關指數Moran’s I值說明長株潭城市群城市土地利用集約度具有較明顯的空間聚集特征，即存在集約度高的區域與集約度高的區域相鄰接，集約度低的區域與集約度低的區域相鄰接，在空間上表現為組團式環狀分布，而鑲嵌形式則表現不明顯。其中2008年Moran’s I值最高，空間集聚特征最明顯，這與近年來長株潭城市群加大對城市土地利用結構的調整、舊城區改造等政策措施相關；相反，Moran’s I值較低年份，可能與當年建設用地增長過大，改變了區域土地集約聚集的空間特征有關。

表3 1997－2008年長株潭城市群城市土地集約利用系統協調度和Moran’s I估計值

3 結論

（1）根據近10a長株潭城市群城市土地集約利用程度發展趨勢來看，對長株潭城市群城市土地集約利用程度影響較大的主要為土地利用結構集約和土地利用強度集約兩個子系統。

（2）長株潭城市群城市土地利用各子系統協調性較好，2002年、2003年協調度出現負值，系統有無序化發展的征兆；1997－2008年 Moran’s I值表明長株潭城市群城市土地利用集約度具有較明顯的空間聚集特征，其中2008年Moran＇s I值最高，空間集聚特征最明顯，而2002年Moran’s I值最低。

（3）運用協調度模型進行土地集約利用評價時可以對歷年來的集約利用水平以及各子系統的狀況進行縱向對比分析，較好的掌握集約變化的趨勢和主要的限制性因素，為政府和決策部門制定科學、合理的政策和方針提供依據；但指標變量的選擇和評價指標的確定比較重要，而這都受主觀影響較大，今后應加強這方面的研究。

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