基于GeoDA的江蘇省土地利用投入產(chǎn)出耦合協(xié)調(diào)度空間分析

崔開(kāi)俊

(江蘇省蘭德土地工程技術(shù)有限公司，江蘇南京 210019)

基于GeoDA的江蘇省土地利用投入產(chǎn)出耦合協(xié)調(diào)度空間分析

崔開(kāi)俊

(江蘇省蘭德土地工程技術(shù)有限公司，江蘇南京 210019)

采用耦合協(xié)調(diào)度模型、GeoDA方法對(duì)江蘇省土地利用投入產(chǎn)出耦合協(xié)調(diào)度進(jìn)行空間分析，結(jié)果表明，江蘇省土地利用投入產(chǎn)出耦合協(xié)調(diào)度空間差異顯著，蘇南為熱點(diǎn)區(qū)，蘇中、蘇北為冷點(diǎn)區(qū)，且蘇中、蘇北地區(qū)的城市間差異也較顯著，為全省踐行節(jié)約集約用地“雙提升”行動(dòng)計(jì)劃提供借鑒和參考。

GeoDA；江蘇省；耦合協(xié)調(diào)度；空間分析

土地利用的經(jīng)濟(jì)效益是土地利用效益評(píng)價(jià)的核心之一，是衡量土地集約利用水平和效率的重要指標(biāo)。學(xué)者對(duì)該領(lǐng)域已有較多研究，但側(cè)重于市、縣級(jí)的單一分析，較少?gòu)氖∮驅(qū)用嬷郑叶鄰耐恋赝度搿⑼恋禺a(chǎn)出等選取指標(biāo)構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，較少對(duì)兩者間的協(xié)調(diào)關(guān)系進(jìn)行分析。因此，筆者以江蘇省為例，利用空間分析軟件GeoDA分析省內(nèi)13個(gè)地級(jí)市的土地投入與產(chǎn)出的耦合協(xié)調(diào)度及其空間差異規(guī)律，為全省踐行節(jié)約集約用地“雙提升”行動(dòng)計(jì)劃提供借鑒和參考。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

1.1 研究區(qū)概況 江蘇省東臨黃海，與上海市、浙江省、安徽省、山東省接壤，下轄13個(gè)地級(jí)市。江蘇與上海、浙江共同構(gòu)成的長(zhǎng)江三角洲城市群已成為6大世界級(jí)城市群之一。2014年全省GDP為66 814.24億元，比上年增長(zhǎng)8.93%，在全國(guó)位居第二；人均國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值81 874元，在全國(guó)位居第四。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源 研究區(qū)域的圖形數(shù)據(jù)來(lái)源于江蘇省2014年以各地級(jí)市為行政單元的矢量數(shù)據(jù)圖層，研究區(qū)域的GDP等數(shù)據(jù)來(lái)源于《江蘇統(tǒng)計(jì)年鑒2015》，其他省份及地區(qū)的經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來(lái)源于《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒2015》。

1.3 研究方法 采用GeoDA進(jìn)行江蘇省土地投入產(chǎn)出耦合協(xié)調(diào)度空間分析。GeoDA是基于空間自相關(guān)原理進(jìn)行空間統(tǒng)計(jì)分析的軟件。空間自相關(guān)是測(cè)試空間某點(diǎn)觀測(cè)值是否與其相鄰點(diǎn)的值存在相關(guān)性的一種空間統(tǒng)計(jì)分析方法[1]，是研究空間中的某空間單元與其周?chē)鷨挝唬槍?duì)某一特征數(shù)據(jù)值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)算空間自相關(guān)性程度，分析其在空間上的分布特性。事物在空間上表現(xiàn)出很強(qiáng)的相關(guān)性，空間距離越近，屬性越相近。空間自相關(guān)計(jì)算空間相關(guān)性的定量指標(biāo)，能很好地揭示空間分布的規(guī)律性[2]。

1.3.1 構(gòu)建指標(biāo)體系。借鑒相關(guān)研究成果[3]，結(jié)合數(shù)據(jù)的可獲取性，土地經(jīng)濟(jì)效益主要從土地投入和土地產(chǎn)出兩方面選取指標(biāo)，土地投入選取建設(shè)用地比重、人均擁有道路面積、地均固定資產(chǎn)投資額、地均勞動(dòng)力投入水平4個(gè)指標(biāo)，土地產(chǎn)出選取人口密度、經(jīng)濟(jì)密度、地均消費(fèi)品零售額、地均財(cái)政收入4個(gè)指標(biāo)(表1)。

1.3.2 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理。對(duì)表1中13個(gè)市的8項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)量綱化處理，公式為：

Bij=(Aij-minAij)/(maxAij-minAij)

式中，Bij為指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化值，Aij為某一指標(biāo)值，maxAij為某一指標(biāo)的最大值，minAij為某一指標(biāo)的最小值。

1.3.3 土地投入產(chǎn)出水平。采用熵權(quán)法確定8項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重，根據(jù)下列公式計(jì)算得出土地投入和土地產(chǎn)出水平：

式中，C1為土地投入水平；C2為土地產(chǎn)出水平；wj為第j項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重；Bij為第i城市第j項(xiàng)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值；n為城市個(gè)數(shù)。

1.3.4 耦合協(xié)調(diào)度。土地投入與產(chǎn)出耦合協(xié)調(diào)度的計(jì)算公式為[4]：

D=C1×C2/[(C1+C2)/2]2

E=a C1+(1-a)×C2

F=(D×E)0.5

a=w1/(w1+w2)

式中，D為耦合協(xié)調(diào)系數(shù)，反映了土地投入與土地產(chǎn)出協(xié)調(diào)程度；E為土地利用整體效益水平；F表示耦合協(xié)調(diào)度；a為土地投入的權(quán)重，1-a為土地產(chǎn)出的權(quán)重。根據(jù)土地投入與產(chǎn)出協(xié)調(diào)發(fā)展分類(lèi)體系及判別標(biāo)準(zhǔn)(表2)，對(duì)根據(jù)公式計(jì)算得出的耦合協(xié)調(diào)度進(jìn)行判斷。

表1 土地產(chǎn)出投入指標(biāo)體系及數(shù)據(jù)

表2 土地投入與產(chǎn)出協(xié)調(diào)發(fā)展的分類(lèi)體系及判別標(biāo)準(zhǔn)

1.3.5 空間自相關(guān)指標(biāo)。

1.3.5.1 全局空間自相關(guān)指標(biāo)。全局空間自相關(guān)指標(biāo)用于驗(yàn)證整個(gè)江蘇省13個(gè)地級(jí)市的土地投入產(chǎn)出耦合協(xié)調(diào)度的空間分布特征。Moran’I的公式為[5]：

式中，I為Moran指數(shù)；Fi為城市i的觀測(cè)值；wij為空間權(quán)重矩陣。Moran’sI的取值范圍在[-1，1]，大于0表示正相關(guān)，小于0表示負(fù)相關(guān)，等于0表示不相關(guān)。

1.3.5.2 局部空間自相關(guān)指標(biāo)。局部空間自相關(guān)指標(biāo)LISA用于反映一個(gè)城市耦合協(xié)調(diào)度與鄰近城市耦合協(xié)調(diào)度的相關(guān)程度，公式如下[5]：

2 結(jié)果與分析

2.1 耦合協(xié)調(diào)度空間分布特征 根據(jù)上述研究方法，對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到江蘇省13個(gè)地級(jí)市的土地投入水平、土地產(chǎn)出水平、耦合協(xié)調(diào)系數(shù)和耦合協(xié)調(diào)度(表3)。

由表3可知，江蘇省土地投入與產(chǎn)出的耦合協(xié)調(diào)度平均值為0.380 4，平均水平屬于輕度失調(diào)衰退類(lèi)。南京、無(wú)錫、蘇州和鹽城這4個(gè)市的土地產(chǎn)出水平高于土地投入水平，為投入滯后型，其余9個(gè)市為產(chǎn)出滯后型。13個(gè)市中位于協(xié)調(diào)發(fā)展類(lèi)的僅有南京、無(wú)錫和蘇州，且均為協(xié)調(diào)發(fā)展類(lèi)型中最低層級(jí)的初級(jí)協(xié)調(diào)發(fā)展類(lèi)；處于過(guò)渡類(lèi)的有常州和鎮(zhèn)江，其中常州為過(guò)渡類(lèi)的勉強(qiáng)協(xié)調(diào)發(fā)展類(lèi)，鎮(zhèn)江為過(guò)渡類(lèi)的瀕臨失調(diào)衰退類(lèi)；協(xié)調(diào)發(fā)展類(lèi)和過(guò)渡類(lèi)的城市均在蘇南地區(qū)，其余7市屬于失調(diào)衰退類(lèi)型，均位于蘇中、蘇北地區(qū)，且7市間的耦合協(xié)調(diào)度差異明顯。可見(jiàn)全省土地利用耦合協(xié)調(diào)水平不高，各市之間耦合協(xié)調(diào)度差異較大。蘇南地區(qū)協(xié)調(diào)水平相對(duì)較高，蘇中、蘇北地區(qū)較低，且較低區(qū)域內(nèi)的城市之間差異明顯(圖1)。

表3 土地利用投入與產(chǎn)出耦合協(xié)調(diào)情況

Table 3 The coupling coordination status of input-output of land use

地級(jí)市Prefecture?levelcityC1C2DF類(lèi)型Types南京Nanjing0．30740．43460．97060．60211無(wú)錫Wuxi0．43230．50260．99440．68281徐州Xuzhou0．14990．09490．94960．33954常州Changzhou0．31460．30760．99990．55762蘇州Suzhou0．38840．44440．99550．64471南通Nantong0．20650．11750．92450．38494連云港Lianyungang0．09270．03830．82770．23105淮安Huaian0．01980．01890．99950．13916鹽城Yancheng0．00150．00270．91880．04407揚(yáng)州Yangzhou0．10440．10311．00000．32214鎮(zhèn)江Zhenjiang0．23270．19290．99120．45843泰州Taizhou0．16060．11950．97840．36914宿遷Suqian0．10830．01710．47140．16956

注：1表示初級(jí)協(xié)調(diào)發(fā)展類(lèi)投入滯后型，2表示勉強(qiáng)協(xié)調(diào)發(fā)展類(lèi)產(chǎn)出滯后型，3表示瀕臨失調(diào)衰退類(lèi)產(chǎn)出滯后型，4表示輕度失調(diào)衰退型產(chǎn)出滯后型，5表示中度失調(diào)衰退型產(chǎn)出滯后型，6表示嚴(yán)重失調(diào)衰退型產(chǎn)出滯后型，7表示極度失調(diào)衰退型投入滯后型。

Note：1.Input lag type of primary coordination development class，2.Output lag type of barely coordinated development class，3.Output lag type on the verge of disorder，4.Output lag type of mild disorder class，5.Output lag type of moderate disorder class，6.Output lag type of serious disorder type，7.Input lag type of extreme disorder class.

圖1 江蘇省13市土地投入產(chǎn)出耦合協(xié)調(diào)度分布Fig.1 The distribution of coupling coordination degrees of input-output of land use in 13 cities of Jiangsu Province

2.2 耦合協(xié)調(diào)度的相關(guān)性分析

2.2.1 耦合協(xié)調(diào)度的全局空間自相關(guān)分析。運(yùn)用GeoDA軟件對(duì)13個(gè)市的耦合協(xié)調(diào)度進(jìn)行空間自相關(guān)分析[6]，得到全局空間自相關(guān)指數(shù)Moran’sI為0.646 418，說(shuō)明全省13個(gè)市的土地利用投入產(chǎn)出耦合協(xié)調(diào)度在空間上正相關(guān)性，即存在空間集聚。

圖2 Moran散點(diǎn)圖Fig.2 Moran scatter

為檢驗(yàn)Moran’sI是否顯著，在GeoDA中采用蒙特卡羅模擬的方法來(lái)檢驗(yàn)，結(jié)果顯示，P值為0.000 3，說(shuō)明在99.97%置信度下空間自相關(guān)是顯著的。

圖2中，第一象限和第三象限的點(diǎn)為空間正相關(guān)的點(diǎn)數(shù)據(jù)，表明這些市在空間上正相關(guān)，第二象限和第四象限的點(diǎn)為空間負(fù)相關(guān)的點(diǎn)數(shù)據(jù)，表明這些市在空間上負(fù)相關(guān)。位于第一象限的有5市，其中蘇州、無(wú)錫、常州、南京等4市均屬蘇南地區(qū)，說(shuō)明蘇南地區(qū)(鎮(zhèn)江市除外)是熱點(diǎn)區(qū)；位于第三象限的有鹽城、宿遷、揚(yáng)州、徐州、連云港、淮安等6市，說(shuō)明這6市所在區(qū)域?yàn)槔潼c(diǎn)區(qū)。

2.2.2 耦合協(xié)調(diào)度的局部空間自相關(guān)分析。江蘇省13個(gè)市土地投入產(chǎn)出耦合協(xié)調(diào)度LISA聚集結(jié)果見(jiàn)圖3。由圖3可知，熱點(diǎn)區(qū)中的常州市屬于顯著High-High類(lèi)型，冷點(diǎn)區(qū)中的連云港市、淮安市和鹽城市屬于顯著Low-Low類(lèi)型，其他9市均為不顯著類(lèi)型。

圖3 江蘇省13市土地投入產(chǎn)出耦合協(xié)調(diào)度LISA聚集結(jié)果Fig.3 LISA aggregation results of coupling coordination degrees of input-output of land use in 13 cities of Jiangsu Province

對(duì)全省13市土地投入產(chǎn)出耦合協(xié)調(diào)度的全局空間自相關(guān)和局部空間自相關(guān)分析結(jié)果表明：江蘇省13個(gè)地級(jí)市之間的土地利用投入產(chǎn)出耦合協(xié)調(diào)空間“兩極分化”現(xiàn)象顯著。

3 結(jié)論

(1)江蘇省土地投入與產(chǎn)出的耦合協(xié)調(diào)度水平整體不高，平均水平為輕度失調(diào)衰退型，但13個(gè)地級(jí)市之間差異顯著，蘇南地區(qū)耦合協(xié)調(diào)度較高，蘇中、蘇北耦合協(xié)調(diào)度相對(duì)較低，且位于蘇中、蘇北的9個(gè)地級(jí)市之間差異較顯著。

(2)江蘇省13個(gè)地級(jí)市土地投入產(chǎn)出耦合協(xié)調(diào)度存在顯著的空間正相關(guān)性，蘇南地區(qū)呈現(xiàn)空間High-High集聚，即蘇南地區(qū)的南京、蘇州、無(wú)錫、常州的耦合協(xié)調(diào)度較高，蘇中、蘇北主要呈現(xiàn)Low-Low集聚，即蘇中、蘇北地區(qū)的鹽城、宿遷、揚(yáng)州、徐州、連云港、淮安也存在較強(qiáng)的空間正相關(guān)，但這6市的耦合協(xié)調(diào)度較低。

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Spatial Analysis on the Coupling Coordination Degree of Input-output of Land Use of Jiangsu Province Based on GeoDA

CUI Kai-jun

(Jiangsu Lande Engineering Technology Co. Ltd., Nanjing, Jiangsu 210019)

The coupling coordination degree of input-output of land use in Jiangsu Province was analyzed by adopting the model of coupling coordination degree and GeoDA. It was concluded that there’s obvious difference in the coupling coordination degree of input-output of land use in Jiangsu Province. Besides, south of Jiangsu Province was hot spot area while middle and north of Jiangsu Province was cold spot area. There’s obvious difference among cities in middle and northern Jiangsu Province. All the above analysis was provided to be reference for carrying out the action of double promotion of intensive utilization of land resources.

GeoDA; Jiangsu Province; Coupling coordination degree; Spatial analysis

崔開(kāi)俊(1983- )，女，江蘇揚(yáng)州人，工程師，碩士，從事土地規(guī)劃與利用研究。

2016-10-26

S-29；F 301.2

A

0517-6611(2016)35-0205-04