城市土地開發約束與支持的協調度評價
——以浙江省為例

徐 暉，馮秀麗，范園園

（寧波大學地理與空間信息技術系，浙江 寧波 315211）

1 引言

土地開發是一個復雜且持久的過程，涉及資源、環境與人類活動等多維因素。近年來人類活動強度急劇增加，使得土地開發規模、速度不斷加大[1]。但是當土地開發程度和開發規模超過一定限度，其土地資源的供給能力又與之不相匹配，就極易引起土地利用空間失配問題[2]。因而，土地開發的協調性研究顯得尤為重要。土地開發協調度即滿足土地可持續開發利用的前提下建立以土地開發約束與支持協調發展為目標的土地資源合理開發模式[3]。而基于土地開發約束力與支持力強度分析的土地開發協調度評價展現了土地開發利用的水平與質量，對實現土地資源可持續利用具有重要的理論意義與現實意義，是衡量人地關系是否和諧及土地系統是否有序的指標之一。

當前在城市化的影響下，城市土地擴張問題、供需問題日益凸顯，因此城市土地開發協調度的研究受到重視[4]。協調度理論最早提出于1971年，由德國物理學家赫爾曼的協同論演化而來，協同論指出系統內各因子間的協同作用是導致系統從無序走向有序的關鍵所在[5-6]。因而，城市土地開發協調度強調的是土地系統內各因子間的共生關系，它衡量的是一個具有“內生性、綜合性”的整體[7]。國內學者利用PSR模型[8]，并結合熵值法[9]、層次分析法[10]等方法將協調度理論應用于土地利用研究中，如分析人地關系與土地利用的協調性[11]、城市化與土地利用的協調性[12]、區域經濟與土地市場的協調性[13]、土地管理協調性[14]及土地集約利用系統的協調性[15]等。綜上所述，將協調度作為城市土地開發評價的研究較少，且學者大多從經濟、社會維度進行協調度研究，未將影響城市土地開發的因子進行整體歸納，同時在確定評價指標權重時，缺乏對指標系統有序性和關聯性的度量。因此本文針對城市土地開發系統，將影響城市土地開發的因子歸結于土地開發約束與支持因子，并嘗試將協調度模型應用于城市土地開發約束與支持的協調性評價中，通過融合熵權法與灰色關聯法構建權重矩陣[16]，建立基于灰色關聯熵的復雜時空城市土地開發協調度評價模型，且借助ArcGIS 10.2將評價結果進行可視化表達。

浙江省經濟發達，作為城市化發展的一個典型區，其城鎮化率超前。由于區域經濟、產業、資源的差異，各城市土地開發協調情況不盡相同。本文以浙江省11個地級市為例，利用基于灰色關聯熵的土地開發協調度評價模型，對研究區城市土地開發約束與支持的協調度進行評價，并揭示其時空分異特征，以期為該模型的應用提供實證借鑒與參考。

2 研究方法與指標體系

2.1 指標體系構建

就土地開發而言，由于各市的自然稟賦、土地政策存在差異，進行土地開發時所需承擔或付出的包括經濟、社會及生態環境等在內的代價迥然不同[17]，因而可通過科學構建評價模型、遴選最大程度表征影響因子信息的指標，探索城市土地開發約束與支持的協調性。在選取評價指標時，首先運用頻度統計與理論分析相結合的方法篩選出相關性強的指標，再通過主成分分析法結合SPSS 19.0軟件進一步篩選，若指標間耦合度高則有所取舍，盡量使構建的指標體系全面覆蓋影響因子，確保研究的科學性、準確性、有效性。本文基于上述方法共選取指標28個，包括13個城市土地開發約束力評價指標，15個城市土地開發支持力評價指標，分為正向型和負向型兩類，并以此構建了城市土地開發協調度評價指標體系（表1）。

表1 城市土地開發協調度評價指標體系Tab.1 The index system of urban land coordinated degree evaluation

2.2 研究方法解析

關于“度”的評價，即研究事物本身數量變化、保持自身質的范圍的一種度量，其方法中，熵權法和灰色關聯法比較常用。熵權法中熵值可定量描述各因子間的相似度與吻合度，其大小與系統有序度聯系緊密[18]；灰色關聯法能客觀體現不同數據間的誤差程度，能對發展趨勢進行量化比較和分析[19]。在灰色關聯法的基礎上結合熵權法進行灰關聯熵值計算，能改善灰色關聯法中存在的個性信息損失與局部關聯傾向的不足，且能反映指標系統的有序度及系統的穩定性。為此本文引入指標組合權重，實現效果改進，得到灰色關聯熵模型[20]。

（1）原始數據標準化處理。為消除評價指標量綱差異的影響，對指標數據進行標準化處理（歸一化處理）。設研究地域單元數量為a，評價指標數量為c,其中土地開發約束力指標數量為b，支持力指標數量為d，第i個被評價對象的第j個評價指標記為Rij（i= 1，2，3，…，a；j= 1，2，3，…，c），則得到a行c列的原始矩陣（Rij）a×c，指標數據標準化后矩陣為（Xij）a×c，原始數據標準化處理公式為：

（2）灰色關聯系數計算。在計算時要求在標準化數據的基礎上確定一個參考序列，本文分別取土地開發約束力及支持力各個評價指標中的最大值構成序列，W1和W2。其中W1= {X11，X12，X13，…，X1b}，以W1和W2構成的最優值作為參考序列，進行土地開發影響因子中灰色關聯系數分析，土地開發約束力（支持力）中第i個研究單元第j項指標的灰色關聯系數為：

式（3）中：?為分辨系數，0＜?＜1，一般取?=0.5。

（3）灰色關聯熵法確定權重。將由灰色關聯法計算出的各項評價指標系數作為灰列，確定土地開發約束力與支持力指標的灰關聯熵，其公式為：

進而，城市土地開發協調度評價指標的灰關聯熵權為：

式（5）中：ρj作為第j項指標的偏離度，公式為：ρj=1 -Uj。

（4）綜合指數評價模型。結合上述計算的各個評價指標的標準值以及灰關聯熵權，進行線性加權得到城市土地約束力（支持力）中各指標的綜合值，即為約束力（支持力）綜合評價指數，其模型為：

（5）城市土地開發協調度評價模型。城市土地開發協調度模型能反映約束力與支持力兩個因子之間相互關聯度的高低、相對離差的大小，同時還能體現約束力與支持力兩個因子對土地開發整體效應的優劣和發展程度，其公式[21]為：

式（7）中：Hi為第i個研究單元土地開發協調度，且Hi∈ ( 0, 1)，Hi數值越小則表明約束力與支持力之間協調度越低，反之則越高；P（siPri）為第i個研究單元土地開發約束力與支持力因子的綜合評價值；τ為調節系數（τ≥2），本文中τ= 2。協調度指數Hi取值范圍為［0，1］，借鑒已有研究成果[22]，將協調度分為5個等級，并對各個等級進行分段賦值（表2）。

表2 城市土地開發協調度等級劃分標準Tab.2 The standards of coordination degree of urban land development

3 實證研究

3.1 研究區概況

浙江省位于經濟繁榮的長江三角洲南部，區位條件優越。截至2015年末，浙江常住人口為5.54×107人，人口自然增長率為5.02%，城鎮化率為65.8%，浙江地區生產總值達4.29×1012元（居全國第4位），三次產業比重為4.3∶45.9∶49.8。

3.2 數據來源

本文所需11個地級市的數據（經濟、社會發展、資源利用、環境等數據類）主要參考2000—2015年《中國城市統計年鑒》 《中國統計年鑒》 《浙江省統計年鑒》及《浙江自然資源與環境統計年鑒》，矢量數據取自浙江省國土資源廳網站。

3.3 結果與分析

將所得數據帶入上述公式，計算得到2000年、2005年、2010年和2015年4個年度浙江省各地級市土地開發約束力、支持力以及土地開發協調度結果。

3.3.1 城市土地開發約束力與支持力評價

（1）土地開發約束力評價。分析2000—2015年浙江省城市土地開發約束力排名發現，約束力強度最大的為舟山市，而約束力強度最小的區域分布出現波動變化，2000年為衢州市，2005年為麗水市，2010年和2015年均為溫州市（表3）?？梢园l現土地開發約束力強度處于中等水平的城市較多，值域范圍為［0.35，0.66］，且約束力強度高值集中在浙東北部，西南部則較低。這主要與城市發展水平有關，東北部城市城市化率高，人口、環境對土地開發的約束強度大，而西南部城市發展速度慢，城市問題對土地開發的約束強度相對較小。隨著時間的推移，城市間土地開發約束力強度差距在明顯擴大。

（2）土地開發支持力評價。比較2000—2015年浙江省城市土地開發支持力排名，土地開發支持力強度最大的城市為杭州市，寧波市次之，溫州市、嘉興市處于第三與第四的波動變換中（表3）。支持力強度最小的在2000年和2005年均為舟山市，2010年為湖州市，2015年為衢州市。分析發現支持力強度較高的區域主要集中在浙北以及浙東南的溫州市，浙中與浙西南的城市土地開發支持力強度較小。這說明每個城市的資源稟賦以及經濟基礎對城市土地開發支持力具有重要影響，浙北部城市經濟實力在浙江省內靠前，也是浙江省的中心發展城市，給予城市土地開發極大的經濟支持，而浙中及浙西南部則相對較弱。隨著時間的演進，城市間土地開發支持力強度差距呈縮小趨勢。

綜上所述，兩個維度在空間上的分布具有一定的相似性，且均呈現小范圍的集中分布。

3.3.2 城市土地開發協調度評價

（1）總體協調度評價。將浙江省11個地級市土地開發約束力、支持力以及協調度計算的平均值作為衡量浙江省整體城市土地開發約束力、支持力以及協調度的標準，并分析其發展趨勢（圖1）。浙江省城市土地開發約束力強度從2000—2015年一直處于下降的狀態，支持力強度處于“降低—升高—降低”的波動變化中。在約束力與支持力雙重機制協同演進下，2000—2015年浙江省城市土地開發協調度水平總體呈現先升高后降低的趨勢，其中2010年為拐點。將協調度發展趨勢分為三個階段：第一階段為2000—2005年，浙江省城市土地開發協調度升高明顯；第二階段為2005—2010年，期間由于2008年的經濟危機，城市土地開發協調度受到一定影響，協調度升高速度減緩；第三階段為2010—2015年，期間城市土地資源已達到飽和開發狀態，加之城市問題凸顯，使得城市土地開發協調度水平持續降低。

表3 浙江省各地級市土地開發約束力與支持力強度分區Tab.3 Intensity division of land development restraint and support strength in municipal-level cities of Zhejiang Province

（2）協調度空間格局評價。根據浙江省城市土地開發協調度評價結果，運用ArcGIS 10.2軟件繪制2000年、2005年、2010年和2015年四個年度的城市土地開發協調度時空分異圖。從圖2中發現，浙江省城市土地開發協調度具有明顯的“小集中—大分散”特征。2000年，以衢、杭、嘉、寧、臺為主體構成的倒“C”型區域處于高度協調狀態，中等協調與基本協調區以“X”型交叉分布。2005年，麗水市、溫州市土地開發協調度水平提升明顯，而浙中的金、衢、臺土地開發協調度水平呈下降趨勢。2010年，城市土地開發協調度空間分布發生顯著變化，杭、嘉、寧的協調度水平降低，其中表現最為搶眼的為杭州市，高度協調的集中區從浙北轉移到浙東與浙西。2015年，城市土地開發協調度水平整體偏低，未出現高度協調的區域，其余三個狀態呈帶狀分布，且從北到南協調度水平依次降低。

圖1 浙江省城市整體土地開發協調度綜合評價趨勢圖Fig.1 Comprehensive evaluation trend of urban land development coordination degree in Zhejiang Province

圖2 浙江省各地級市土地開發協調度評價Fig.2 Evaluation of the coordination degree of urban land development in municipal-level cities of Zhejiang Province

依據各個城市土地開發協調度分布的時序特征，可將其分為3種類型：平穩型、浮動型、交叉型。平穩型為湖州市、舟山市，其15年間協調等級未發生變化，均處在較低水平；浮動型為紹、金、衢、臺、麗，其協調等級一直處于不穩定的變動狀態；交叉型為杭、嘉、寧三市，其協調等級在2000—2010年處于平穩狀態，2010—2015年協調等級出現浮動變化。

4 總結與討論

4.1 總結

本文以浙江省11個地級市為例，選取2000年、2005年、2010年和2015年四個年度統計數據，通過改進后的灰色關聯熵模型，對城市土地開發協調度進行綜合評價，并分析了城市土地開發約束力、支持力、協調度在時空上的分異特征。結果表明：（1）浙江省城市土地開發約束力強度高值集中在浙東北部，西南部較低，各城市土地開發約束力在時序上呈兩極化趨勢。支持力強度較高的區域主要集中在北部以及東部的溫州，隨著時間演進，各城市土地開發支持力強度的差距呈縮小趨勢。（2）受土地開發約束力、支持力的影響，浙江省整體城市土地開發協調度水平2000—2015年呈現“升高—降低”的變化趨勢，其中2010年為拐點。（3）浙江省城市土地開發協調度水平在空間上呈現北部高，南部低的空間差異，且具有明顯的“小集中—大分散”特征。依據各個城市土地開發協調度狀態變化趨勢，可將城市分為3種類型：平穩型、浮動型、交叉型。

為促進浙江省城市土地開發約束與支持的協調發展，本文提出以下相關建議與對策：首先，明確城市功能分區。明確各城市功能定位，因地制宜地發展優勢產業，可極大地提升經濟效益。其次，促進土地集約開發。土地開發需從外延式擴張轉移到內涵式增長上來，深入挖掘開發潛力，減少土地閑置浪費。再次，夯實中心城市的輻射作用。在城市土地開發過程中，需強化浙北中心城市的輻射帶動作用，避免經濟、人口過于集中而產生負面效應。最后，提升環境支持力。加快高能耗、高投入產業的轉型升級，降低城市土地開發約束力強度，提升城市抗干擾能力。

4.2 討論

本文發散了對協調度的理解，將協調度模型應用于土地開發的評價中，而此前尚未有將協調度模型應用于浙江省城市土地開發約束與支持評價研究的先例，因此本文嘗試在對土地開發約束力與支持力量化后進行城市土地開發協調度評價。利用頻度分析法、主成分分析法篩選指標，并結合灰色關聯熵法建立復雜時空權重矩陣，保證了評價體系建立的規范性與合理性。此外增加“社會用電量”“專利數量”等重要表征指標，使得建立的評價體系更加完整、全面。城市土地開發協調度在浙江省的實證研究，與實際情況相符，說明評價體系具有實際價值與可操作性，可為城市土地開發評價提供方法參考。