東北地區城市土地利用效益綜合測度及耦合協調度分析

2019-07-22 01:32:45司靜波王笑竹黃巖

江蘇農業科學 2019年11期

司靜波王笑竹黃巖

摘要：從經濟、生態、社會效益入手構建土地利用效益評價體系，選取熵值賦權與變異系數的綜合法確定指標權重，利用耦合協調度模型探討東北三省34個地級市的土地利用經濟、生態、社會效益間耦合協調程度。結果表明，遼寧省土地利用綜合效益最高，其經濟、生態、社會效益間耦合與協調度也最高，吉林省次之，黑龍江省最低，不同效益間耦合與協調格局差異顯著，整體呈現由遼寧省向吉林省、繼而向黑龍江省逐漸遞減的空間格局;除遼寧省沈陽市、大連市、盤錦市外，其余地級市土地利用生態效益均超前于社會、經濟效益發展;沈陽市與大連市土地利用綜合效益最好，黑河市與綏化市為脆弱區;城市耦合度整體相對較高，多為高強度與中高強度耦合，經濟與社會效益的耦合度強于生態與社會效益，經濟與生態效益較高;經濟與生態效益協調中瀕臨與輕度失調城市居多，經濟與社會效益協調中中度失調城市居多，生態與社會效益協調中瀕臨失調城市居多，生態與社會效益協調度強于經濟與生態效益，經濟與社會效益較低。

關鍵詞：土地利用效益;耦合度;協調度;空間格局;東北三省

中圖分類號： F321.1? 文獻標志碼： A? 文章編號：1002-1302（2019）11-0276-06

土地是人類一切經濟、社會、交通活動開展與運行的空間載體，土地作為一個系統，其自身及系統內部的諸要素間結構、組織、效益、功能間的協調性分析是度量該系統有序性的重要準則。耦合協調度模型是研究2個系統相互作用程度、相互協同的重要度量模型，也是多數學者在測度耦合協調性最常用的模型。武京濤等選取中國城市東北34個地級市與陜西省10個地級市，結合層次分析與變異系數等確權方法研究土地利用效益與城市化的耦合協調機制[1-3];賈琦等選取長三角、珠三角與京津冀城市群，運用主成分分析針對土地利用效益與城鎮化的時空耦合展開分析[4];張超等結合熵值賦權法探討2000—2011年甘肅省蘭州市新型城鎮化和土地利用效益耦合交互機制[5];吳金華等以陜西省延安市與川中丘陵縣域為研究對象，探討土地利用程度與效益的耦合協調格局[6-7];孔雪松等結合土地利用結構信息熵、關聯度分析等探討湖北省嘉魚縣土地利用結構與效益的耦合效應[8];也有學者對江蘇省南京市、湖北省武漢市、陜西省西安市、黑龍江省哈爾濱市、新疆維吾爾自治區烏魯木齊市、廣東省深圳市、廣東省廣州市、浙江省寧波市等的土地利用社會經濟效益和生態環境效益間的耦合關系進行了研究[9-16];土地利用效益通常用社會、經濟、生態效益表示，三大效益間密切相關，社會效益是目的、經濟效益是核心、生態效益是基礎[6]。本試驗選取東北三省34個地級市為研究對象，從經濟、生態、社會效益入手構建土地利用效益評價體系，并選取熵值賦權與變異系數的綜合確權法確定指標權重，利用耦合協調度模型探討土地利用經濟、生態、社會效益三者間的耦合協調程度，以期對東北地區城市土地利用調整、規劃與優化，實現土地利用經濟、生態、社會三者效益的最優水平提供參考與借鑒。

1 評價體系與研究方法

1.1 土地利用效益評價體系

借鑒已有研究成果中的指標體系[1-16]，以土地利用效益的基礎理論為依據，遵循科學性、可操作性、系統性、獨立性、動態性、前瞻性及數據可獲取性原則，考慮到城市發展階段、內部資源稟賦、社會經濟發展水平、生態環境等實際情況，構建土地利用效益評價指標體系（表1），包括經濟、生態、社會效益3個子系統，數據來源于《中國城市統計年鑒2016》《黑龍江統計年鑒2016》《吉林統計年鑒2016》《遼寧統計年鑒2016》。

1.2 指標確權方法

采用熵值賦權與變異系數的綜合賦權法確定各指標權重，為避免主觀賦權的客觀性誤差，消除單一賦權方法的缺陷;由于各指標測度量級的不同，須對各指標無量綱化處理，公式如下。

正向指標：Xij=（xij-minxj）/（maxxj-minxj）;

負向指標：Xij=（maxxj-xij）/（maxxj-minxj）。

式中：xij表示指標實際值;Xij表示指標標準化值;maxxj與minxj分別表示第j項指標的最大值與最小值。

1.2.1 熵值賦權法（1）指標同度量化Sij=xij/∑mi=1xij;（2）指標信息熵ej=-k∑mi=1SijlnSij（k=1/lnm）;（3）指標熵權wj熵=（1-ej）/∑nj=1（1-ej）;（4）城市綜合得分Ui熵=∑nj=1（wj熵×Xij）。

式中：m表示城市數;n表示指標數;Sij表示指標xij的比重;ej表示第j項指標的信息熵;wj熵表示第j項指標的熵權;Ui熵表示i城市的熵值賦權綜合得分。

1.2.2 變異系數法（1）指標平均值 xj=1m∑mi=1xij;（2）指標標準差Sj=1m∑mi=1（xij-xj）2;（3）指標變異系數Vj=Sj/xj;（4）指標權重wj變=Vj/∑nj=1Vj;（5）城市綜合得分Ui變=∑nj=1（wj變×Xij）。

式中：m表示城市數;n表示指標數;xj表示第j項指標的平均值;Sj表示第j項指標的標準差;Vj表示第j項指標的變異系數;wj變表示第j項指標的變異權重;Ui變表示i城市的變異系數綜合得分。

第j項指標的最終綜合權重為wj=wj熵×wj變;

第i城市的最終綜合得分為Ui=Ui熵×Ui變。

1.3 耦合協調度測算方法

借鑒物理學中的容量耦合及其系數模型，構建城市土地利用效益的耦合度函數，表征土地利用經濟、生態、社會效益3個子系統中元素相互作用與影響、相互脅迫與依存等程度，是對系統中各要素朝著有序或無序方向發展的度量，公式如下：

式中：C表示耦合度，取值范圍為[0，1];C=0表示兩系統處于無序狀態，C=1表示兩系統處于良性共生耦合狀態;U1與U2分別表示兩系統的綜合序參量;將耦合度劃分為4個等級，C∈（0，0.3]、C∈（0.3，0.5]、C∈（0.5，0.8]、C∈（0.8，1]分別表示低水平耦合、拮抗、磨合、高水平耦合。

協調是2種或2種以上系統或系統要素之間一種良性的相互關聯[10]，為更好探討兩系統間相互耦合的協調程度，避免兩系統綜合序參量較低而耦合程度較高的現象，引入協調發展度函數，用來表征兩系統協調發展水平，公式如下。

式中：D表示協調度，取值范圍為[0，1]，D值越大，說明兩系統間耦合協調發展程度越好，反之亦然;T表示綜合協調指數;a和b表示待定系數且a+b=1，研究結果表明土地利用效益系統中的經濟、生態、社會效益同等重要，故a=b=0.5;C、U1與U2同上。將協調度D劃分為9個等級：（0，0.19]、（0.2，0.29]、（0.3，0.39]、（0.4，0.49]分別表示嚴重、中度、輕度與瀕臨失調，（0.5，0.59]、（0.6，0.69]、（0.7，0.79]、（0.8，0.89]、（0.9，1]分別表示勉強、初級、中級、良好與優質協調。

2 東北三省土地利用經濟、生態、社會效益綜合測度

東北三省34個地級市除遼寧省沈陽市、大連市、盤錦市外，其余地級市均表現為土地利用生態效益超前于社會、經濟效益的發展（表2），此類城市比重達到91.18%，土地利用生態效益指標層中工業廢水排放量（0.085）與工業二氧化硫排放量（0.065）所占權重最大，由于國家宏觀調控加之東北三省內在驅動因素影響，東北三省“三廢”排放量已大大減少，其回收與再處理技術不斷革新，其整體土地生態環境惡化程度已得到極大緩解;且近期國家在推進振興東北的35項政策舉措中將生態環境建設放在重中之重，提出推進重點生態功能區建設、工業廢棄地及老礦區的環境治理，天然林、三江與松遼平原大濕地、興凱湖、查干湖等湖泊的重點保護，黑龍江省西部鹽堿地及部分廢舊老礦區的專項治理與重新利用，推進土地利用生態效益的巨大提升。

土地利用綜合效益排序為遼寧省（1.240 3）>吉林省（0.989 1）>黑龍江省（0.938 7），其中黑龍江省生態效益相對最高（0.702 3），其次為吉林省（0.690 2），遼寧省（0.580 0）相對最低;遼寧省社會效益最高（0.329 2），吉林省次之（0.199 7），黑龍江省最低（0.187 4）;遼寧省經濟效益最高（0.331 1），吉林省次之（0.099 2）、黑龍江省（0.049 1）與其相差懸殊（表2）。東北三省34個地級市土地利用經濟效益高值區分布在遼寧省沈陽市與大連市及其毗鄰的盤錦、鞍山、遼陽、營口等市，低值區分布在黑龍江省黑河、綏化、七臺河、雙鴨山等市及吉林省松原市;生態效益高值區分布在黑龍江省與吉林省的接壤地帶及黑龍江省東北部分地市，低值區仍分布在黑河市與綏化市;社會效益高值區分布在遼寧省沈陽經濟區與大連市、黑龍江省鶴崗市與雙鴨山市、吉林省白城市，低值區位于黑河市與綏化市。整體而言，34個地級市中沈陽市與大連市土地利用綜合效益最好，黑河市與綏化市為土地利用效益的脆弱區，沈陽市與大連市等土地利用效益較高的城市的人口集聚能力強、產業結構配置合理、經濟發展速度快、土地集約利用水平高，單位面積上土地投入與產出效益也均較高;而黑河市與綏化市等土地利用效益脆弱區的產業結構層次尚待優化、城市凝聚力不強、土地集約利用水平低等導致其土地利用綜合效益不強。

3 東北三省土地利用經濟、生態、社會效益耦合協調性測度

3.1 耦合度分析

東北三省34個地級市土地利用經濟、生態、社會效益兩兩間均為拮抗與低水平耦合等級，但不同城市間耦合強度仍存在顯著差異，依據耦合度將其進一步劃分為：高強度耦合（0.401～0.500）、中高強度耦合（0.301～0.400）、中強度耦合（0.201～0.300）、中低強度耦合（0.101～0.200）、低強度耦合（0～0.100）;經濟與生態效益耦合中，高、中高、中、中低、低強度耦合城市數分別為9、13、8、1、3個，所占比重分別為26.47%、38.24%、23.53%、2.94%、8.82%;經濟與社會效益耦合中，高、中高、中、中低、低強度耦合城市數分別為24、7、0、2、1個，所占比重分別為70.59%、20.59%、0、5.88%、2.94%;生態與社會效益耦合中，高、中高、中、中低、低強度耦合城市數分別為25、8、0、1、0個，所占比重分別為73.53%、23.53%、0、2.94%、0（表3）;經濟與社會效益耦合度強于生態與社會效益，經濟與生態效益相對較高，且34個地級市經濟、生態、社會效益兩兩間耦合程度整體相對較高，多為高強度與中高強度耦合，中低與低強度耦合相對較少。

土地利用經濟與生態效益耦合排序為遼寧省（0.424）>吉林省（0.321）>黑龍江省（0.203）;經濟與社會效益耦合排序為遼寧省（0.490）>吉林省（0.456）>黑龍江省（0.338）;生態與社會效益耦合排序為遼寧省（0.455）>吉林省（0.415）>黑龍江省（0.384）（表3）。遼寧省土地利用經濟、生態、社會效益兩兩間耦合強度最高，吉林省次之，黑龍江省最低，呈現由遼寧省向吉林省、繼而向黑龍江省由南向北逐漸遞減的空間格局;經濟與生態效益耦合高值區集中在遼寧省沈陽市-大連市沿線并向東西兩側逐步拓展，除涵蓋遼中南城市群外，已波及至吉林省四平市，中值區位于遼寧省向吉林省的過渡地帶，包括吉林中部城市群及黑龍江省鶴崗市，低值區大塊分布于黑龍江省域范圍，以綏化市與哈爾濱市為核心的不規則圈層區域耦合度強于以黑河市、雙鴨山市與七臺河市為核心的圈層區域;經濟與社會效益呈現高水平耦合格局，遼寧省、吉林省高強度耦合態勢向黑龍江省蔓延，逐步囊括黑龍江省的綏化市、牡丹江市、鶴崗市，但以黑河市、雙鴨山市與七臺河市為核心的黑龍江北部與東部部分地域耦合度稍弱;生態與社會效益耦合高值區仍位于沈大沿線地域，且已擴展至吉林省長春、四平、遼源、白城等市，中值區分布在除松原市外的吉林省其他地域及黑龍江部分區域，以鶴崗市為核心并囊括伊春市與雙鴨山市的不規則圈層區域耦合度較高，低值區集中在以黑河市、七臺河市、綏化市、松原市為核心的小范圍圈層地域（圖1）。

3.2 協調度分析

東北三省34個地級市除沈陽市與大連市的土地利用經濟、生態、社會效益處于協調階段，其余地級市均處于失調階段，且城市間協調與失調等級也各不相同。經濟與生態效益協調中勉強協調、瀕臨失調、輕度失調、中度失調、嚴重失調的城市數分別為2、10、16、2、4個，所占比重分別為5.88%、29.41%、47.06%、5.88%、11.76%;經濟與社會效益協調中初級協調、瀕臨失調、輕度失調、中度失調、嚴重失調的城市數分別為2、4、5、18、5個，所占比重分別為5.88%、11.76%、14.71%、52.94%、14.71%;生態與社會效益協調中勉強協調、瀕臨失調、輕度失調、中度失調、嚴重失調的城市數分別為3、28、1、1、1個，所占比重分別為8.82%、82.35%、2.94%、2.94%、2.94%（表3）;生態與社會效益的協調度強于經濟與生態效益，經濟與社會效益相對最低，且34個地級市經濟與生態效益協調中瀕臨失調與輕度失調城市相對居多;經濟與社會效益協調中中度失調城市居多;生態與社會效益協調中瀕臨失調城市居多。

土地利用經濟與生態效益協調排序為遼寧省（0.437）>吉林省（0.354）>黑龍江省（0.264）;經濟與社會效益協調排序為遼寧省（0.385）>吉林省（0.260）>黑龍江省（0.189）;生態與社會效益協調排序為遼寧省（0.453）>吉林省（0.429）>黑龍江省（0.410）（表3）。遼寧省土地利用經濟、生態、社會效益兩兩間協調度均強于吉林省，吉林省強于黑龍江省;經濟與生態效益協調高值區已覆蓋整個遼中南城市群，并蔓延至吉林省的四平市與白城市，中值區分布在除松原市外的吉林省域及黑龍江省鶴崗市，低值區中哈大齊城市密集區的協調度強于黑龍江省內的其他地域;經濟與社會效益協調高值區分布在以沈陽市與大連市為核心的緊密腹地，已覆蓋沈陽經濟區，中值區中四平市與白城市的協調度強于吉林省域內其他城市，黑龍江省域內鶴崗市協調度也相對較高，低值區大塊分布于吉林省與黑龍江省域內其他地域，尤以松原市、綏化市、黑河市、七臺河市最低;生態與社會效益高值區分布在以遼寧省沈陽市與大連市、吉林省白城市、黑龍江省鶴崗市為核心的不規則圈層地域，沈陽市與大連市、鶴崗市波及的地域范圍相對較廣，白城市延伸能力稍弱，低值區位于黑龍江省以綏化市為核心的中部和以黑河市為核心的北部（圖2）。

4 結論與建議

4.1 結論

首先，東北三省除沈陽市、大連市、盤錦市外，其余地級市的土地利用生態效益均超前于社會、經濟效益發展;遼寧省土地利用綜合效益最高，其次為吉林省，黑龍江省相對最低;34個地級市中沈陽市與大連市土地利用綜合效益最好，黑河市與綏化市為土地利用效益的脆弱區。其次，土地利用經濟與社會效益的耦合度強于生態與社會效益，經濟與生態效益相對較高，34個地級市經濟、生態、社會效益兩兩間耦合度整體相對較高，多為高強度與中高強度耦合，中低與低強度耦合相對較少。再次，除沈陽市與大連市外，其余地級市土地利用經濟、生態、社會效益兩兩間均處于失調階段，生態與社會效益協調度強于經濟與生態效益，經濟與社會效益相對較低，34個地級市經濟與生態效益協調中瀕臨失調與輕度失調城市居多;經濟與社會效益協調中中度失調城市居多;生態與社會效益協調中瀕臨失調城市居多。最后，遼寧省土地利用經濟、生態、社會效益兩兩間耦合與協調強度最高，吉林省次之，黑龍江省最低，不同效益間的耦合與協調格局差異顯著，整體呈現由遼寧省向吉林省、繼而向黑龍江省由南向北逐漸遞減的空間格局。

4.2 建議

東北三省絕大多數城市均依托東北老工業基地建設，造就了一批資源型、工業型、加工型及其混合型城市，這些城市

均或多或少地面臨著產業轉型與用地重構等問題。第一，內涵集約式城市用地戰略是提升土地利用綜合效益的首要途徑，挖潛、開源、節流、外延并舉，其將為城市新區建設與老區產業結構調整留有足夠的土地利用空間，從而最大限度提升土地利用效益。第二，土地經濟、生態、社會三方面效益協調發展的最優化，如沈陽市、大連市等土地利用效益較高的城市繼續發揮其輻射擴散效應，而如黑河市、綏化市等土地利用效益相對較低的城市則通過土地經濟、生態、社會整體空間形態的培育，基礎設施的建設、產業的優化升級將有限的技術、信息、資本、勞動力等要素發揮整體規模效益，提高土地產出的效率與效益。第三，優先保障與傾斜國家和各省關于東北老工業基地振興所提出的重點基礎設施建設項目的土地供給，尤其重點保障生態建設項目的土地供給。第四，土地開發利用與土地資源空間開發利用并重，即不僅要擴大土地增量，還須挖掘存量、利用潛量、置換等量，并依靠先進的科學技術在三江平原、松嫩平原上發展土地集約農業、設施農業，提升土地產出效益，并挖掘后備資源農用地。第五，清潔用地、生態用地，在東北三省率先制定清潔用地的法律法規，效仿美國建立土地治理基金。

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