不同職能城市土地利用結構影響因素分析

魯春陽，高成全，楊慶媛，文 楓

(1.河南城建學院，河南平頂山 467001;2.西南大學 地理科學學院，重慶 400715)

一直以來，城市土地利用結構是城市土地利用及城市規劃研究的核心內容之一［1－3］。目前，我國學者關于城市土地利用結構的研究主要集中在結構的動態變化及驅動機制［4］、結構利用效益［5］、結構合理性［6－7］等領域，部分學者對全國、省域及城市建設用地結構變化驅動力［8－12］及模式［13－14］進行了分析。但從城市性質和職能的角度來探討城市用地結構影響因素的還不深入、不系統。城市土地利用結構受多種因素影響，其中，城市性質和職能的差異是一個重要的因素，特別是對處于職能轉型的城市來說，合理的土地利用結構是城市職能轉型的物質基礎。本研究通過不同職能城市建設用地結構影響因素分析，以期為我國不同職能城市用地結構調控及優化提供參考。

1 數據來源與研究方法

1.1 數據來源

城市土地利用數據來自《中國城市建設統計年報2007》，社會經濟數據來自《中國城市統計年鑒2007》、《中國統計年鑒2007》以及各城市統計年鑒。研究對象為2007年全國地級以上規模城市，剔除樣本數據不全和異常數據的城市，研究范圍共包括261個城市。

1.2 研究方法

城市職能判斷分兩步進行:第一步，對城市職能指標進行因子分析，計算主因子得分值;第二步，根據城市主因子得分值進行聚類分析［15］，判斷城市職能類型。城市用地結構影響因素分析采用主成分法和二元相關分析法［15］。利用主成分法厘定城市用地結構主要影響因素，然后以信息熵［16］來表示土地利用結構特征，采用二元相關分析法得出person相關系數，厘定各影響因素對城市用地結構信息熵的相關性。

2 城市職能和用地結構的影響因素

2.1 城市職能影響因素及指標

關于城市職能的劃分，我國學者孫盤壽［17］、張文奎［18］，周一星［19］、田文祝［20］等從不同角度進行了實證研究。影響城市職能的因素復雜多樣，且大部分城市又兼有幾種職能，因此，我國目前對城市職能的劃分尚無統一標準。本研究從經濟、社會、從業結構、交通、環境5個方面選擇指標對城市職能類型進行劃分(表1)。

表1 城市職能分類指標Tab.1 The index of urban function classification

從業結構根據《中國城市統計年鑒2007》給出的勞動力從業構成統計數據，對統計資料中的19個行業進行剔除和歸并。其中，剔除了農林牧漁業、水利環境和公共設施管理業、居民服務和其他服務業3個行業;保留了建筑業、交通運輸、倉儲和郵政業、房地產業、公共管理和社會組織5個行業;將采礦業、制造業、電力燃氣及水的生產和供應業這3個行業合并為工業;將批發零售業，住宿餐飲業，金融業，租賃和商務服務業，信息傳輸、計算機服務和軟件業5個行業合并為商貿零售業;將教育業，衛生、社會保障和社會福利業，文化、體育和娛樂業3個行業合并為科教文衛業。

2.2 土地利用結構影響因素及指標

城市土地利用結構的影響因素很多，既有自然地理環境、也有社會經濟、制度和政策等方面的因素，由于城市中各種生產和消費活動都是城市用地的需求者，都能引致城市用地結構的變化。因此，城市用地結構主要是由市場需求決定的。由于政策對土地利用結構的影響會體現在其他社會經濟活動中，鑒于數據的可得性，本研究主要從社會、經濟、人口等方面選擇指標，在指標選擇的主導性、代表性和針對性等原則的基礎上，選擇人均GDP(X1)、固定資產投資額(X3)、社會消費品零售額(X5)、第二產業產值比重(X7)、第三產業產值比重(X8)、城市人口(X9)、城市化率(X10)、人均城市道路面積(X26)、人均綠地面積(X27)、工業總產值(X29)、人均居住用地面積(X30)共11個指標。

3 結果分析

3.1 城市職能分類結果

借助SPSS軟件中的因子分析和聚類分析功能，提取城市職能的主因子，根據因子得分值，采用歐式距離測度261個樣本城市間的距離，選用組平均法計算類之間的距離，對樣本城市進行歸類。結果顯示，影響城市職能的主因子有5個(表2):(1)第一主因子主要與城市人口，交通運輸、倉儲和郵政業從業人員比重，商貿餐飲業從業人員比重，房地產從業人員比重，科教文衛從業人員比重，公共管理和社會組織業從業人員比重，社會消費品零售額，限額以上批發零售貿易業商品銷售總額，房地產投資額等指標密切相關;這類城市可表達為區域綜合性城市。(2)第二主因子在第二產業從業人員比重和第二產業產值比重上的載荷系數較高，代表以第二產業為主的城市。(3)第三主因子與公路客運量、客運總量、貨運總量直接相關，反映了以交通運輸職能為主的城市。(4)第四主因子與人均城市道路面積、每百人公共圖書館藏書量、建成區綠化覆蓋率相關，可表達為以文化旅游職能為主的城市。(5)第五主因子在城市化率和人均工業總產值上的載荷相對較高，在其他指標上的載荷相對較小，且差距不大，反映了正處于工業化和城市化加速發展的城市;這類城市可歸納為地方中心城市。

表2 旋轉后的因子載荷矩陣Tab.2 Rotation loading matrix

根據主因子得分值，結合各城市發展實際，利用聚類分析法，將261個地級城市分為5類(表3):區域綜合性城市(39個)，主要是省會城市和副省級城市;第二產業城市(90個);交通運輸城市(18個);文化旅游城市(34個);地方中心城市(80個)。

3.2 不同職能城市土地利用結構信息熵

表3 城市職能分類結果Tab.3 The results of urban function classification

表4 不同職能城市土地利用結構信息熵指數差異Tab.4 Difference of urban land use information entropy for different function cities

由表4可知:(1)地方中心城市內部差異較大，區域綜合性城市差異最小。(2)區域綜合性城市土地利用結構信息熵屬于高級的城市比例最高，為35.90%，說明區域綜合性城市的土地利用類型齊全程度最高，城市功能較為完善;其次是交通運輸城市(33.33%)、地方中心城市(23.75%)、第二產業城市(16.67%);文化旅游城市土地利用信息熵屬于高級的城市比例最小，僅為11.76%。(3)不同職能城市土地利用信息熵以處于中等水平為主，區域綜合性城市、第二產業城市、交通運輸城市、文化旅游城市、地方中心城市中土地利用多樣性處于中等水平的城市比例分別為58.97%，65.56%，50.00%，64.71%，56.25%，說明我國地級以上城市土地利用類型多樣性還有很大的提升空間。(4)區域綜合性城市中土地利用信息熵屬于低級的城市較少，僅占5.13%;其他職能城市中近1/5的城市土地利用多樣化程度不高，土地利用信息熵均小于1.70。

3.3 不同職能城市土地利用結構影響因素

3.3.1 區域綜合性城市土地利用結構影響因素。由表5可知，影響區域綜合性城市土地利用結構的主因子有4個。第一主成分在固定資產投資額、社會消費品零售額、城市人口、工業總產值4個變量上的載荷系數較大，反映了土地利用結構與投資水平、商業經濟和城市人口的關系密切。第二主成分在二、三產業產值比重上的載荷最大，其載荷系數分別為0.951，－0.943，反映產業結構與土地利用結構的關系。第三主成分與人均城市道路面積、人均綠地面積和人均GDP有較大關系，反映了城市基礎設施建設對土地利用的影響。第四主成分與人均居住面積載荷系數最大，為0.841，反映城市居民生活水平對土地利用結構的影響。從信息熵與4個主因子的相關系數看，土地利用信息熵與第一主成分和第三主成分呈正相關，與第二主成分和第四主成分呈負相關。在顯著性水平0.05下，反映城市居民生活水平的第四主成分對土地利用信息熵的影響最為顯著，其相關系數達到 －0.898。

3.3.2 第二產業城市土地利用結構影響因素。由表6可知:第一主成分在工業總產值、社會消費品零售額、固定資產投資額載荷系數分別為 0.927，0.940，0.939，反映城市的經濟因素。第二主成分與二、三產業產值比重相關性最大，反映了產業結構對土地利用的影響。第三主成分與人均城市道路面積、人均綠地的相關性較大，說明城市基礎設施水平對土地利用結構的影響。第四主成分在人均居住用地面積上的載荷系數最大，為0.903。從各主成分與土地利用信息熵的相關系數看，經濟因素、產業結構與基礎社會水平與土地利用信息熵的相關系數分別為 0.578，0.671，0.574。在顯著性水平0.01下，顯著相關只有以人均居住用地面積為代表的反映生活水平的第四主因子，其相關系數為－0.895。

表5 影響區域綜合性城市用地結構的主因子及與信息熵相關系數Tab.5 The principal component of affecting urban land use structure and correlation coefficient with information entropy of regional comprehensive city

表6 影響第二產業城市用地結構的主因子及與信息熵相關系數Tab.6 The principal component of affecting urban land use structure and correlation coefficient with information entropy of industrial city

3.3.3 交通運輸城市土地利用結構影響因素。如表7所示，影響交通運輸城市土地利用結構的主因子有3個。第一主成分在固定資產投資額、社會消費品零售額、工業總產值的載荷系數分別為 0.937，0.967，0.891，反映土地利用結構與城市經濟因素較為密切。第二主成分在人均綠地面積、人均城市道路面積的載荷系數較大，說明城市基礎設施水平對土地利用的影響。第三主成分與人均居住用地面積、三產比重相關性較大，反映社會發展與產業結構是土地利用結構的影響因素。在顯著性水平0.01下，與土地利用信息熵顯著相關的是反映社會發展與產業結構的第三主成分，相關系數為－0.974。經濟因素與基礎設施水平與土地利用信息熵的相關系數分別為 0.561，0.722。

表7 影響交通城市用地結構的主因子及與信息熵相關系數Tab.7 The principal component of affecting urban land use structure and correlation coefficient with information entropy of transportation city

3.3.4 文化旅游城市土地利用結構影響因素。由表8可知，影響文化旅游城市土地利用結構的主因子有4個。第一主成分社會消費品零售額、固定資產投資額、城市人口、工業總產值的載荷系數較大，分別為0.970，0.965，0.957，0.935，反映投資能力、商業經濟、工業化水平和城市人口對土地利用結構的影響。第二主成分與二、三產業比重相關性較大，載荷系數分別為0.935，－0.977。第三主成分與人均居住面積直接相關，載荷系數為0.860。第四主成分與人均綠地相關，載荷系數為0.904。在顯著性水平0.05下，第三主成分與土地利用信息熵顯著相關，其person相關系數為－0.850。在顯著性水平0.01下，第二主成分與土地利用信息熵顯著相關，相關系數為－0.947。第一主成分和第四主成分與土地利用信息熵的相關系數分別為 0.547，－0.590。

3.3.5 地方中心城市土地利用結構影響因素。由表9可知，影響地方中心城市土地利用結構的主因子有3個。第一主成分主要與社會消費品零售額、固定資產投資額、城市人口、工業總產值相關，載荷系數分別為0.911，0.844，0.857，0.769。第二主成分與人均城市道路面積、人均綠地面積、城市化率有較大關系，說明城市化水平和基礎設施水平對土地利用結構的影響較大。第三主成分與二、三產業比重相關，載荷系數分別為0.820，－0.832。總體上，3個主成分與土地利用信息熵的person相關系數都沒有達到顯著性水平，其相關系數分別為 0.534，－0.624，0.655。

表8 影響文化旅游城市用地結構的主因子及與信息熵相關系數Tab.8 The principal component of affecting urban land use structure and correlation coefficient with information entropy of culture and tourism city

表9 影響地方中心城市用地結構的主因子及與信息熵相關系數Tab.9 The principal component of affecting urban land use structure and correlation coefficient with information entropy of local central city

3.3.6 小結。從不同職能城市土地利用結構的主要影響因素可以看出以下特征。(1)經濟因素是影響土地利用結構的主要因素和根本動力。經濟總量的不斷增加在促使城市規模不斷擴張的同時，城市內部用地結構也在不斷進行重組，這些都引致工業用地、商業用地、交通用地等需求量增加和空間布局的變遷。其中，第二產業城市和交通運輸城市與工業的關聯強于其他職能城市。(2)產業結構是影響土地利用結構的直接動力。城市經濟的發展實際上是通過城市產業結構的不斷變革與升級完成的。由于不同產業對土地區位有不同的需求，在產業置換的過程中，原有的產業由于在土地競爭中的劣勢而在外圍選擇聚集效應較高、地租和勞動力便宜的地區，最終對城市用地結構產生內在驅動。從主成分分析的結果可知，產業結構對交通運輸城市和地方中心城市的影響排在第3位，而其他職能城市影響土地利用結構的第2個主要因素均是產業結構。(3)基礎設施水平也是影響土地利用結構的重要因素，城市快速交通及軌道交通等不僅提高了人們出行的效率，同時也影響城市用地結構變化。如在軌道交通停站點周圍一定范圍內，極大地帶動了居住用地、商服業及公共設施用地的發展。(4)城市人口對土地利用結構的影響體現在人口的增長對住房、交通、公共設施等用地需求量的增加方面。城市發展的最終目標是為城市居民提供宜居的生產和生活環境，其中，人均居住用地和人均綠地面積增加說明城市發展過程中社會文明進步的程度。

4 結論

(1)根據城市職能主因子得分，結合城市規劃及城市發展實際，可以把地級以上城市分為區域綜合性城市、第二產業城市、交通城市、文化旅游城市和地方中心城市5類。(2)不同職能城市土地利用信息熵以中等水平為主。區域綜合性城市土地利用信息熵指數較高，且內部差異小，而地方中心城市內部差異較大。不同職能城市土地利用類型多樣性還有很大的提升空間。(3)不同職能城市土地利用結構影響因素的次序和影響程度異質性顯著。經濟因素是影響土地利用結構的主要因素和根本動力;產業結構是影響土地利用結構的直接動力;交通設施水平、城市人口及社會進步等因素都對城市土地利用結構產生影響。

本研究對不同職能城市土地利用結構影響因素的分析，得出的結論對城市用地調控具有一定的參考意義。但由于只分析了地級以上的城市，沒有涉及到縣城，且研究以靜態分析為主，沒有從動態發展角度對不同職能城市用地結構影響因素的演變規律進一步地挖掘。即使同一職能類型城市，由于受自然條件、經濟水平等因素的影響，土地利用結構的差異也較大，說明影響土地利用結構的因素較為復雜，今后還需進一步地深入研究，為我國城市用地結構標準制定及用地結構調控提供科學、準確的依據。

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