中國城市土地利用效率空間分異特征及優化路徑分析——基于 287個地級以上城市的實證研究

梁流濤，趙慶良，陳 聰

（河南大學環境與規劃學院，河南 開封 475004）

1 前言

隨著城鎮化和工業化進程的加快，城市經濟已經成為國民經濟的重要載體。而城市土地又是城市經濟活動的物質載體[1]，城市用地的快速擴張成為現階段中國土地利用的重要特征[2]。城市土地利用效率狀況不僅影響到城市的發展質量，同時也直接決定城市化對耕地的消耗水平和耕地保護政策的績效。因此，探討城市土地利用效率，分析其時空分異特征及變化源泉，一方面可以為調整城市發展戰略提供理論依據，另一方面也可以為土地資源的優化配置、制定集約型城市土地利用模式提供參考。

關于土地利用效率的評價方法主要有：一是利用單項指標方法[3]，由于只考慮了單項投入和產出，不能全面反映土地利用中多項投入要素的效率；二是綜合評判方法[4-5]，可以彌補單項指標法的不足，但在確定指標權重時主觀性很大，容易造成評價結果的偏差；三是數據包絡分析方法（DEA），主要將土地利用過程視為一個投入—產出系統，不需要假設具體的生產函數形式和市場價格信息，可以有效避免因函數形式錯誤而造成的效率測度不準確[6-7]。國內學者利用DEA模型評價城市土地利用效率的研究逐漸增多[8-10]，但存在明顯的缺陷：一是主要以某一類城市或者某一區域城市截面數據、時序數據作為研究對象，對全國范圍內的城市土地利用效率的比較分析比較少見[1]，不能全面反映城市土地效率差異狀況；二是對DEA方法的研究只是簡單的數據描述，不能揭示土地利用效率變化的源泉，也沒有提出城市土地利用效率優化路徑。

本文利用DEA方法評價城市土地利用效率，并進行擴展：（1）以中國287個地級以上城市為研究對象，考察全國城市土地利用效率空間分異特征；（2）將土地利用效率分解為純技術效率和規模效率，剖析城市土地利用效率變化的源泉；（3）對各個城市的土地利用效率作進一步分析，探討非有效城市在投入和產出上的改進方案。

2 研究方法與數據收集

2.1 研究方法

為測度中國地級以上城市土地利用效率，把每個城市視為獨立的生產決策單元（DMU）。運用由Fare改造的方法構造生產最佳前沿面[11]，將每一個城市的生產同前沿面進行比較，從而測度城市土地利用效率。落在生產最佳前沿面上的DMU的效率值為1，其他則稱為無效率的DMU，其效率值介于0—1。常用的DEA模型包括CRS模型和VRS模型[12]，二者的主要區別在于規模報酬的假設，前者是假設規模報酬是不變的，測度的是綜合技術效率（TE）；后者去掉了這個基本假設，測度的是規模報酬可變的條件下的純技術效率（PTE）。

利用圖1說明綜合技術效率（TE）的分解，OC線表示規模報酬不變的生產最佳前沿面，VV'線表示規模報酬可變的生產最佳前沿面，AT線表示產出不變的投入成本線。則綜合技術效率可表示為：，純技術效率表示為，規模效率表示為：。根據以上關系式，可將綜合技術效率（TE）變型為：

因此，綜合技術效率可以分解為純技術效率（PTE）和規模效率（SE）的乘積。純技術效率衡量的是生產領域中技術更新速度的快慢和技術推廣的有效程度。規模效率的變化反映投入增長對生產率變化的影響，還可以據此判斷各城市處在遞增或遞減的規模報酬區間。

2.2 指標選擇和數據來源

根據可比性、系統性、經濟性的原則[13]，確定土地利用投入和產出指標。在產出指標方面，選用城市二三產業增加值（104元）來衡量。在投入指標方面，土地、資本和勞動力是重要的生產要素，主要從這三方面選擇。對于土地投入，建成區面積（hm2）是比較合理的指標。對于資本投入，一些學者選取固定資產投資額（104元）作為替代指標，計算結果可信性高。本文也選擇城市固定資產投資額作為資本投入的替代指標。對于勞動變量的選擇，用城市二三產業從業人員數量（104人）來表示勞動力投入。

各項指標的原始數據主要來源于2012年《中國城市統計年鑒》。由于個別城市數據不完整，最后統計出287個地級以上城市。這些樣本城市占中國地級以上城市總數的97.6%，分布在大陸地區除西藏以外的30個省（市、自治區）。東部、中部和西部地區的城市個數分別為101、100和86個，50萬以下、50—100萬、100—200萬、200—1000萬和1000萬以上人口規模的城市數量分別為51、108、80、45和3個，有較好的代表性（圖2）。

圖1 DEA模型的效率分解Fig.1 Efficiency decomposition in DEA model

圖2 研究對象及其空間分布和人口規模Fig.2 Targeted cities, their spatial distribution and the population scale

3 城市土地利用效率分析

運用數據包絡分析軟件包DEAP 2.1[14]，測度2011年大陸地區287個市級以上城市的土地利用效率。

3.1 城市土地利用效率總體概述

2011年全國城市土地利用效率平均值為0.414，表明城市土地利用實際產出占理想產出的比例只有41.4%。根據效率值的大小，將全國地級以上城市分為5類：（1）高效率城市（效率值在（0.90，1]）：城市數量僅為9個，所占比例為3.1%；（2）效率較高城市（效率值在（0.70，0.90]）：城市數量有12個，比例為4.2%；（3）中等效率城市（效率值在（0.50，0.70]）：城市數量為33個，比例為11.5%；（4）效率較低城市（效率值在（0.30，0.50]）：城市數量達到了175，比例高達61.0%；（5）低效率地區（效率值小于0.30）：城市數量為58個，比例為20.2%。由此可見，大部分城市土地利用效率處于中低層次，投入產出轉化效率上還很低，有很大的提升空間。

3.2 城市土地利用效率的空間差異分析

在城市個體差異方面，最低的效率值只有0.151，不足前沿面效率值的1/6，可見城市土地利用效率空間差異較大。將各個城市土地利用效率與其經濟發展水平進行對比，可以發現效率值較大的城市主要集中于經濟發展水平較高的東部地區，而效率值較低的城市大都分布于經濟發展水平較低的中西部地區。可能的解釋是：東部地區經濟發展水平較高，擁有較好的區位條件和投資環境，在城市基礎設施建設和吸引投資方面具有絕對優勢；產業結構也相對較為合理，企業前后向聯系更為緊密，通過集聚效應能夠大幅度降低企業的生產成本。而中部和西部地區經濟發展水平相對較低，城市基礎設施建設不足，吸引投資的能力有限，產業結構還處于低層次，集聚效應不能得到充分發揮，造成了這些地區城市土地利用效率低下。另外，與城市土地利用效率的省際差異較大相比，省域內的差異卻很小，進一步表明城市土地利用效率與經濟發展水平的相關性。

東部、中部和西部地區的平均效率值分別為0.457，0.412和0.372。東部地區城市土地利用效率高于中部地區且在全國平均效率水平之上，表明東部地區城市土地利用的投入產出的轉換能力高于其他兩個區域，也就是說一定規模生產要素投入水平下的產出水平明顯高于其他兩個區域。中部地區略高于西部地區，二者均低于全國的平均水平，與前沿面的差距較大。

3.3 不同規模城市的土地利用效率差異分析

《中小城市綠皮書（2010年）》依據城市人口規模現狀，提出了城市規模劃分的新標準：常住人口50萬以下的為小城市，50—100萬的為中等城市，100—200萬的為大城市，200—1000萬的為特大城市，1000萬以上的為巨大型城市。本文擬按照新標準對不同等級的城市進行劃分。巨大城市、特大城市、大城市、中等城市和小城市的土地利用效率平均值分別為0.558、0.486、0.432、0.380和0.347。可見，中國城市土地利用效率存在明顯的規模等級遞增效應，即城市規模等級越高，土地利用效率越高。但巨大城市表現出特殊性。上海經濟發展條件較好、是中國的第一大城市以及具有國際大都市的特殊地位，注重城市現代化和國際化發展，能夠有效提高城市土地利用效率。另外兩個巨大城市北京和重慶的土地利用效率卻比較低，分別為0.475和0.387。可能的解釋是：北京作為首都和全國的政治、經濟和文化中心，在城市建設方面并非完全從效率方面來考慮，更多考慮樹立首都的良好形象，再加上中心城區人口限制和控制容積率等政策[15]，導致一部分效率的損失；重慶作為直轄市成立于1997年，城市發展中表現出非常明顯的城市空間快速擴張的特點[16]，并造成城市用地擴展過快過散與城市化人口滯后的矛盾，從而導致資源配置的低效和浪費。

土地利用效率的分布與規模等級之間的線性關系也基本得到體現（表1）。高等級城市在土地利用效率方面具有明顯優勢，應有針對性地適度擴大城市規模，發揮城市規模聚集經濟效應，提升城市土地利用效率。處于不同區域的同等級的城市，土地投入產出效率差異也較大，東部地區的大城市、特大城市土利用效率較大，中部地區整體不高，西部地區這兩個等級城市的土地投入產出效率更低。中部地區小城市土地利用效率的平均值高于東部和西部地區。可見，東部低級別城市、中部高級別城市和西部各級城市土地利用效率有待提高。

表1 不同等級城市的土地利用效率差異Tab.1 Land use efficiency in cities with different grades

4 城市土地利用效率分解

4.1 純技術效率的空間分異特征分析

2011年地級以上城市的純技術效率整體較低，平均值僅為0.567。近年來以生產技術、管理技術和規劃技術為主要內容的城市管理技術體系總體上有所提高，但相對于城市發展的需求還有較大差距。同時純技術效率在空間分布上也表現出明顯的差異性，東部、中部和西部地區的純技術效率分別為0.547、0.648和0.521。

4.2 規模效率的時空特征分析

2011年間全國城市土地的平均規模效率為0.753。規模效率較高的城市主要集中在東部地區，規模效率較低的城市主要分布在中西部地區。主要是因為經濟發展水平較高的城市對勞動、資本的吸引力較大，能夠形成較大的投入規模，規模效應得到了充分的發揮；而經濟發展水平較低的城市在產業投資、基礎建設等方面不具有優勢，城市發展的要素投入不足，規模效應很難發揮。

根據DEA模型原理，通過規模收益不變條件下效率和規模收益非增條件下效率的比較可以判定各個城市規模報酬所處的階段。結果表明，191個城市處于規模報酬遞增階段，占地級以上城市的比例為67.6%，這些城市的要素投入尚沒有達到最優規模；87個城市處于規模報酬遞減階段，所占的比例為29.3%，這些城市的投入規模已經超過了自身的消化能力；只有9個城市是規模報酬不變階段。可見，中國大部分城市處于規模收益遞增階段，可以通過擴大要素投入獲得更高的收益。從不同等級城市所處的規模報酬階段來看（表2），土地規模報酬遞增城市所占的比例隨城市規模等級增加而減少。也就是說處于規模報酬遞增階段的城市大都是等級較低的城市，而處于規模報酬遞減階段大都是等級較高的城市。

表2 不同等級城市所處的規模報酬階段Tab.2 The stages of different cities with different grades in terms of returns to scale

從不同區域城市所處的規模報酬階段來看（表3），規模報酬遞減的城市大多處于經濟發展水平較高的東部地區，而規模報酬遞增的城市處于經濟發展水平較低的中部和西部地區的較多。

表3 不同區域城市所處的規模報酬階段分析Tab.3 The stages of different regional cities in terms of returns to scale

4.3 純技術效率和規模效率對總效率的貢獻

為反映純技術效率和規模效率對綜合效率的貢獻，制作表征綜合效率與其分解效率之間的關系圖（圖3）。代表各城市土地利用效率的散點并不能很好地與45°對角線匹配，表明城市土地利用效率受兩種分解效率的共同影響。與純技術效率相比，有更多城市的規模效率達到有效狀態，并且規模效率整體大于純技術效率，所以有更多的點位于散點圖的頂端和偏上部，偏離45°對角線的程度較嚴重，而綜合效率與純技術效率構成的散點圖中的點更接近于45°對角線。這說明純技術效率對總效率的影響及制約能力略強于規模效率，而純技術效率整體偏小，城市土地利用效率低下主要是由純技術效率不高造成的。

圖3 分解效率對總效率的貢獻分析Fig.3 Contribution of efficiency decompositions on overall efficiency

5 土地利用效率優化路徑分析

通過投入要素合理配置可以確保在土地產出既定條件下實現最小化的要素投入，消除投入冗余問題，最終使無效城市達到投入產出最佳狀態。據此可以得出不同城市土地利用投入產出的優化方案。（1）固定資產投資（S1）需要減少的有57個城市，主要分布在東部地區，大多屬于大城市和特大城市。因為這些城市大都具有較好的投資環境，固定資本投資一直呈現高速增長趨勢，而資本利用效率在短期內又難以快速提高，城市二三產業增加值的增長速度遠小于資本投入的增長速度。（2）勞動力（S2）要減少投入的城市數量有86個，東部、中部和西部地區所占的比例分別為33.7%、41.9%和24.4%。小城市、中等城市和大于100萬以上的高級別等級城市所占的比例分別為5.8%、32.6%和61.6%，可見勞動力的冗余主要分布在高級別的城市。（3）城市土地面積投入（S3）需要減少的城市數量達到了101個，主要分布在中部和西部地區。東部地區土地供需矛盾緊張，土地取得成本相對較高，土地集約利用水平較高；而中部和西部地區的城市近年來處于快速擴張狀態，用地成本較低，城市用地較為粗放。小城市、中等城市和大于100萬以上的高級別等級城市所占的比例分別為12.9%、20.8%和66.3%，高等級別城市所占的比例較高。綜合以上分析可知，投入要素冗余的城市數量比較多，資本、勞動和建設用地存在不同形式的投入要素的松弛，三者共同造成了城市土地利用效率低下。

實現土地利用效率優化在對策選擇上主要是投入要素的控制和合理配置，促進產業結構優化升級，提高固定資產使用效率，適當控制城市用地規模，優化勞動力配置。同時還需要根據不同區域城市、不同等級城市投入要素的冗余特點采取差別化的措施。（1）東部地區應優化資本投資結構，積極培育高科技產業和新興的第三產業，提升城市經濟發展質量。中部地區應加快產業優化升級，以城市群為依托促進產業集群化發展，全面系統地優化生產要素配置，強化城市增長邊界控制，提升城市土地節約和集約水平。西部地區應加強投資環境軟件和硬件建設，促進產業升級和更新，提高產業對城市化人口的吸納能力，實施城鄉建設用地的統籌規劃和管理，強化城市用地的高效利用。（2）對于小城市來說，主要是加大固定資產投資力度、合理布局和規劃城市用地；對于中等城市來說，主要是強化固定資產投資、提高勞動力在不同產業的配置效率和增加勞動力素質、建立城市土地節約集約考核標準，注重城市用地的內涵挖潛；對于大于100萬的高級別等級城市，主要是提高固定資產投資利用率，通過產業升級優化勞動力配置，同時加強城市增長邊界控制、合理配置土地資源、嚴格控制城市用地規模。

6 結論和啟示

（1）2011年全國城市土地利用效率的平均值為0.414，并且大部分城市效率值處于中低層次，同時城市土地利用效率表現出明顯的區域差異。城市土地利用效率與地區經濟發展存在著對應關系，效率值較大的城市多數分布在經濟發展水平較高的東部地區。另外，不同等級城市的土地利用效率也差異較大，中國城市土地利用效率存在明顯的規模等級遞增效應，城市規模等級愈高，土地利用效率愈高，而巨大城市表現出明顯的特殊性。

（2）純技術效率對總效率的影響及制約能力略強于規模效率，而純技術效率整體偏小，這在很大程度上降低了土地利用效率，因此提高城市土地利用效率的關鍵是提高純技術效率。因此，要加快城市管理技術更新速度、提高技術推廣的有效程度，可以通過城市合作、人才流動等方式實現對現有高技術水平的追趕。

（3）中國大部分城市處于規模報酬遞增階段，但不同等級和不同區域的城市所處的規模報酬階段又有所不同。等級較低的城市大都處于規模報酬遞增階段，等級較高的城市處于規模報酬遞減階段的數量較多。因此，應有針對性地嚴格控制巨大城市、適當控制部分特大城市及合理擴大中小城市規模。在區域差異方面，經濟發展水平較高的地區，處于規模報酬遞減階段的城市較多，而經濟發展水平較低的中部和西部地區的城市大都處于規模報酬遞增階段。因此，應制定差別化的城市發展戰略，對于東部地區來說，應適當控制城市規模；對于中部和西部地區來說，大部分城市都有擴大規模獲取規模報酬的空間，應適度擴大城市規模。

（4）中國城市土地利用中要素投入冗余現象比較嚴重，這也為確立城市土地利用效率的優化路徑提供了依據，可以通過合理配置投入要素方式提升土地利用效率。

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