濟南市城鎮化與城市土地利用效益耦合協調發展研究

席振鑫a，劉兆德a,劉金花

(山東建筑大學 a.建筑城規學院;b.管理工程學院,山東 濟南 250101)

1 引言

2011年底,我國的城鎮化率達到51.27%,城鎮人口數首次超過農村人口數,這在我國城鎮化進程中具有重大意義。在城鎮化快速發展的過程中,城市規模不斷擴大,城市供地面臨著巨大壓力。在新型城鎮化戰略背景下,未來城市發展將逐漸由增量擴展轉向為存量發展,這就需要在有限的用地條件下提高城市發展質量,提升城市土地的集約利用程度。有關研究表明,1980—2005年我國城鎮化水平每增加1%,占用的建設用地為1004km2;2006—2030年,我國城鎮化進程每增加1%,占用的建設用地將達到3460km2,約為前者的3.45倍[1]。國外有學者對城市土地利用和城市發展間的相互關系做了研究[2,3],國內也有學者從土地利用效益評價、新型城鎮化發展水平測度以及兩者間的耦合協調度關系等方面進行了研究[4-9],研究發現很多城市的土地利用與城鎮化之間還處于不太協調的階段,認為通過掌握兩者之間的耦合協調關系可在一定程度上防止城市“攤大餅”式發展,實現城市社會經濟生態的最大綜合效益。當前我國經濟發展進入新常態,城鎮化進程處于快速發展階段,城市發展面臨轉型,在土地審批越來越嚴格的情況下,協調城市發展與土地利用之間的關系顯得尤為重要。本文以濟南市為例,研究其城鎮化和土地利用效益之間的發展階段,為城市未來發展提供理論支持。

2 研究對象及數據來源

2.1 研究對象

本文選取濟南市轄區(簡稱“濟南”)作為研究對象。濟南市是山東省的省會、全國15個副省級城市之一,是山東省的政治、文化與經濟中心。2016年,濟南市實現地區生產總值6536.12億元,常住人口723.31萬人,城鎮化率達到69.46%。2016年12月，濟南市被國務院列為第三批國家新型城鎮化綜合試點地區;2018年1月，國務院批文支持濟南市建設國家新舊動能轉換先行區。濟南市作為轉型發展的先行者,研究城鎮化與土地利用效益耦合協調度具有重要意義。

2.2 數據來源

數據主要來源于2008—2017年的《山東省統計年鑒》、《濟南統計年鑒》、《中國城市統計年鑒》和《中國城市建設統計年鑒》,部分數據通過年鑒數據計算得出。

3 研究體系構建

3.1 城鎮化和土地利用效益耦合協調內涵

城鎮化一詞蘊含著“轉型”的意思,包括人口、經濟、空間、生活等方面的轉型。人口轉型即人口流動,由農村地區流入到城鎮地區,農業從業人員比重降低,城鎮從業人員比重上升;經濟轉型即經濟結構以第一產業為主轉變為以第二、三產業為主;空間轉型即農村地區轉化為城鎮地區,城鎮地區規模不斷擴大;生活轉型即人的生產生活方式由傳統的農業農村生活轉變為現代城鎮生活[10]。隨著我國發展進入新階段,城鎮化發展也進入新的階段,發展速度、質量需要調整優化。2013年,我國提出要推進農業轉移人口市民化,解決好人的問題是推進新型城鎮化的關鍵,即以人為本作為新型城鎮化的核心內容。通過查閱相關研究文獻,國內學者認為相對于傳統用地效率較低的城鎮化,新型城鎮化是在土地利用更加集約、與周邊生態環境更加和諧、城鄉融合更加統籌的可持續發展模式,在生產上發展、生活上改進、文化上繁榮、環境上美化、資源上節約的城鎮化[11-13]。城市土地利用效益指在城市發展過程中,對城市土地的利用給城市帶來的社會、經濟、生態效益總和,在不同的時間與空間上社會、經濟、生態效益實現是不一樣的[14]。在土地資源有限的條件下,通過對土地利用結構調整和空間布局優化等措施,實現以最小的資源投入獲得最大單位土地產出,提高土地利用效益進而實現土地的集約利用[15]。

“耦合”源于物理學概念,是指兩個體系或多個體系之間通過相互作用、相互影響而協同發展的現象[16];協調是指系統間或系統內部各要素之間通過相互影響、相互作用后達到的一種良性互動狀態[17]。城鎮化系統和土地利用系統兩者之間互有依賴,城鎮化發展離不開土地的支撐,在某種程度上其發展水平的高低也是土地利用效益發展水平的體現,同時城市土地的擴展也需要城鎮化的推動[13]。城鎮化—土地利用效益系統的耦合協調關系可反映城市的經濟、社會、生態系統之間的相互影響程度及其所處的發展階段,對提升城市發展具有重要的指導意義。

3.2 城鎮化與土地利用效益耦合協調指標體系

通過參閱相關文獻[13,15,18-21]并結合數據的可獲得性,確立評價指標體系,其中城鎮化水平評價子系統包括人口城鎮化、經濟城鎮化、空間城鎮化和社會城鎮化四個方面;土地利用效益評價子系統包括社會效益、經濟效益和生態效益三個方面,具體指標見表1。

表1 城鎮化水平及土地利用效益評價指標體系

注:※城鄉居民收入比即城鎮居民人均可支配收入與農村居民人均純收入之比。

3.3 城鎮化與土地利用效益耦合模型

數據處理:由于數據量綱不同,選用極差標準化方法對數據進行標準化處理。首先根據指標的屬性分為正向(效益)指標和負向(成本)指標兩大類進行標準化處理,公式為:

(1)

(2)

由于在熵值法中需要運用到對數,但部分數據經過標準化處理后并不能直接使用,為了解決部分數據所造成的影響,需要對標準化后的數值再進行平移:

Zij=xij+A

(3)

式中,Zij為平移后數值;A為平移幅度,這里A取1。

在城鎮化水平評價和土地利用效益評價兩個子系統中,城鎮登記失業率、城鄉居民收入比、地均二氧化硫排放量和地均工業廢水排放量為負向指標,采用負向(成本)指標標準化公式。

權重計算:經數據標準化后,采用熵值法計算各指標權重,將各項指標同度量化,計算第j項指標下該指標比重(Pij):

(4)

式中, i=1,2,…,n;j=1,2,…,m;n為樣本個數;m為指標個數。權重結果見表1。

計算第j項指標熵值(ej):

(5)

式中,k=1/ln(n)；ej≥0。

計算第j項指標的差異系數(gj):

gj=1-ej

(6)

通過式(6)對差異系數進行歸一化處理,計算第j項指標的權重(wj):

(7)

式中,j=1,2,…,m。

計算第i城市的城鎮化綜合指數和土地利用效益綜合指數(Fi):

(8)

耦合度、協調度模型:耦合度量值表示城鎮化和土地利用效益系統從無序走向有序的協同作用的大小,兩者的耦合度模型可以簡化為[22]:

(9)

式中,U1、U2分別為城鎮化、土地利用效益的綜合指數,C為耦合度,介于[0,1]之間。

協調度模型計算公式為[23]:

(10)

式中,D為城鎮化與土地利用效益的協調度;T為綜合協調指數;α1+α2=1為待定系數,這里取α1=α2=0.5,即認為城鎮化與土地利用效益重要程度相當[13]。“城鎮化—土地利用效益”系統的耦合與協調階段見表2、表3[24]。

表2 耦合度階段劃分類型

表3 協調度等級劃分類型

4 城鎮化和土地利用效益耦合協調機制

4.1 城鎮化和土地利用效益評價結果

運用式(1)—(8)計算得出濟南市2007—2016年城鎮化和土地利用效益的綜合指數和各準則層的指數,見表4和圖1。

表4 2007—2016年濟南市城鎮化與土地利用效益系統評價結果

城鎮化和土地利用效益綜合水平:從圖1可見,2007—2016年濟南市城鎮化和土地利用效益綜合指數呈逐年上升的趨勢,城鎮化綜合指數從2007年的1.1937增長到2016年的1.8608,年均增長率為5.06%;土地利用效益綜合指數由2007年的1.1161增長到2016年的1.8836,年均增長率為5.98%。整體看,土地利用效益綜合指數較城鎮化綜合指數增長速度要快。在整個研究時段內,濟南市城鎮化綜合指數除2008—2009年出現小幅度下降外,其他時間段均不斷增長,2010年后增長速度開始加快;土地利用效益綜合指數始終呈現增加的趨勢,2013—2014年增長率明顯高于其他時間段。

圖1 2007—2016年濟南市城鎮化與土地利用效益綜合指數變化

從城鎮化子系統和土地利用效益子系統兩者間交互發展的角度看,整個研究階段可劃分為兩個階段:第一階段(2007—2013年),城鎮化發展水平高于土地利用效益發展水平(2010年除外);第二階段(2014—2016年),土地利用效益發展水平高于城鎮化發展水平。濟南市轄區建設用地變化見圖2。

圖2 2007—2016年濟南市轄區建設用地變化

從圖2可見,2007—2013年城鎮建設用地年均增長率為2.8%,土地利用數量大幅增長,但利用質量提升不明顯,單位面積上各項產出下降而導致整體發展水平出現下降,使這一階段的土地利用效益水平發展落后于城鎮化發展水平,分析認為是由于濟南市舉辦第十一屆全運會和濟南西客站建設,使城鎮空間擴展明顯較快,從而造成了這種現象。自2013年以來,濟南市先后獲得“國家園林城市、國家森林城市、國家衛生城市、全國文明城市”等榮譽稱號,城市建設水平、生態環境等方面發生了很大變化。2014—2016年的城鎮建設用地年均增長率為2.1%,城鎮空間擴展速度較第一階段有所降低,土地利用效益得到快速提升,使第二階段的土地利用效益發展水平高于城鎮化發展水平。

城鎮化和土地利用效益準則層因素:整體上看,2007—2016年城鎮化和土地利用效益的各準則層因素大多數都表現出上升的趨勢。在城鎮化子系統中,人口城鎮化指數從2007年的0.1771增長到2016年的0.3114,經濟城鎮化指數從0.3986增長到0.5814,社會城鎮化指數從0.2949增長到0.5404,空間城鎮化指數從0.3231增長到0.4276。城鎮化子系統的4個準則層因素中,經濟城鎮化指數始終是最大的。2007年在城鎮化子系統各因素的得分中,經濟城鎮化>空間城鎮化>社會城鎮化>人口城鎮化,2016年為經濟城鎮化>社會城鎮化>空間城鎮化>人口城鎮化,說明濟南市的城鎮化過程主要是經濟社會主導型的城鎮化,這與已有的研究情況相似[13],城鎮居民的生活水平一直維持在較高的水準。從增長速度看,社會城鎮化>人口城鎮化>經濟城鎮化>空間城鎮化,其中社會城鎮化增長速度為4個子系統中最大的,年均增長率為6.96%,可見在城鎮化進程不斷推進中,城鎮的基礎設施建設水平在不斷提升,社會服務日趨完善。其次是人口城鎮化,年均增長率為6.47%,伴隨著大量人口進入城鎮生活,整個市域人口的就業重心也更多集中在城鎮。經濟城鎮化和空間城鎮化兩項指標在不斷增加,但相較于社會城鎮化和人口城鎮化的發展速度較慢,說明濟南市城鎮化進程中經濟和空間能力的集聚能力仍有提升空間。

土地利用效益子系統中,社會效益指數從2007年的0.3382增長到2016年的0.5644,經濟效益指數從0.4300增長到0.8455,生態效益指數則從0.3479增長到0.4738。在土地利用效益子系統的三個準則層中,經濟效益指數始終是最大的。在土地利用效益子系統準則層的得分中,2007年為經濟效益>生態效益>社會效益,2016年為經濟效益>社會效益>生態效益,更能反映出濟南市的土地利用效益是由經濟因素推動的。從增長速度看,經濟效益>社會效益>生態效益。經濟效益指數年均增長率為7.8%,說明這十年間濟南市的經濟發展速度加快,地均經濟效益有了很大提升。社會效益指數年均增長率為5.85%。從社會效益看,地均第二、三產業從業人員數和人均城市道路面積均有不同程度的提升,城鄉居民收入比雖然在研究時段內出現波動變化,但整體上仍呈下降趨勢,城鄉之間的收入差距降低。生態效益指數年均增長率為3.49%,隨著近年濟南市產業結構調整,對污染嚴重企業的整治使城市空氣質量得到明顯提升。從可獲取的用地指標中可見(現行的《城市用地分類與規劃建設用地標準》自2012年1月1日起開始施行,故從2012年開始統計),近五年來濟南市轄區的工業用地面積占城市建設用地面積比例穩定在19%左右,沒有大幅度增加工業用地,對改善城市環境帶來了積極作用。同時，濟南市依據自然地形和環境特點進行了大量山體公園建設,在生態環境方面的變化有目共睹。

4.2 耦合度與協調度結果

根據式(9)、式(10)計算得出濟南市2007—2016年城鎮化和土地利用效益的耦合度和協調度,見表5。從表5的耦合度看,2007—2016年濟南市城鎮化子系統和土地利用效益子系統間的耦合度除2007年位于低水平耦合階段外便一直位于頡頏狀態。雖然兩者之間的耦合階段一直處于頡頏狀態,但耦合指數在逐年增加,一直呈上升趨勢,耦合度年均增長率為5.52%,高于城鎮化綜合指數的年均增長率,但低于土地利用效益指數的年均增長率,說明兩者在向著更高程度的耦合關系方向發展,耦合效果在不斷提升。

表5 濟南市城鎮化和土地利用效益耦合度與協調度

本文通過對2007—2016年濟南市GDP、一般公共預算收入和城市建成區面積三項數據取對數處理后,使用SPSS24.0建立線性回歸模型。GDP(因變量lny)與建成區面積(自變量lnx)線性回歸模型為:

lny=-5.543+3.865lnx,R2=0.987

(11)

一般公共預算收入(因變量lny)與建成區面積(自變量lnx)線性回歸模型:

lny=-21.860+6.165lnx,R2=0.987

(12)

以上兩個模型的R2值均為0.987,具有很高的擬合度,說明城市建成區面積對城市的GDP和一般公共預算收入存在很高的正相關性。根據線性回歸模型中建成區面積與GDP和一般公共預算收入的系數3.865、6.165可見,建成區面積每增加1個單位,GDP和一般公共預算收入分別增加3.865和6.165個單位,建成區面積的增加對城市經濟和財政收入具有很大的提升作用。未來,濟南市城鎮化水平與土地利用效益間的互相作用和互相影響程度會繼續增加,無論是從城市空間拓展的需求角度還是從城市經濟發展的角度,土地在城市發展中的支撐作用仍明顯。

通過使用SPSS24.0計算城鎮化系統和土地利用效益系統間的相關性,得到兩者間的Person相關系數為0.980,呈高度正相關,說明兩者間存在很強的耦合交互作用機制。城鎮化仍是人口從鄉村地區向城市集聚的過程。從社會經濟發展方面看,城市相對于鄉村地區具有非常大的優勢,對鄉村地區的人口具有很大的吸引力;鄉村人口大量進入城市工作生活,使城市必須提升人口環境承載力,因此城市發展對土地的需求在逐漸增大。由于城市無序的向外擴張和不合理的規劃,導致諸多問題,如“城中村”現象,“城中村”現象在一定程度上降低了城市土地利用效益。城市土地利用效益的提升,能吸引更多資源要素向城市聚集,促進資源要素合理配置,使城市發展更具有活力,進而推動城鎮化發展。

從協調度來看,濟南市城鎮化子系統和土地利用效益子系統的協調度由2007年的0.0240增長到2016年的0.1025,年均增長率為17.55%,明顯高出城鎮化和土地利用效益綜合指數的年均增長速度,反映出城鎮化和土地利用效益的協調程度正逐年提高,向著更加協調的方向發展。近十年,兩者間的協調度一直處于嚴重失調狀態,這也與濟南市的自然地理環境有關。濟南市南部為山地丘陵地區,黃河從城市北部穿城而過,屬于半開敞式的盆地地形,呈東西狹長的帶狀格局,這在一定程度上影響著濟南市的城市空間結構和城市土地利用。快速城鎮化的同時需要大量的土地資源,但可拓展的空間相對有限,近年濟南市政府通過行政區劃調整來滿足自身發展的土地需求,城鎮建設用地供應大量涌入市場,但與經濟發展速度不相匹配,導致各項地均經濟指標呈下降趨勢,造成兩者之間的狀態失調。從所處的協調階段看,在未來兩者之間的協調發展還有很長的路要走。

5 結論與討論

整體上來看,濟南市城鎮化綜合指數和土地利用效益綜合指數都在不斷提高,兩者呈交互式上升的態勢。從準則層層面上分析,在城鎮化子系統中,濟南市社會城鎮化和人口城鎮化上升幅度最快;土地利用效益子系統中,經濟效益和社會效益的上升幅度最快。

“城鎮化—土地利用效益”系統的耦合程度除2007年外始終是處于頡頏階段,反映出濟南市城鎮化子系統和土地利用效益子系統間的相互影響程度在不斷加大,城鎮化發展需要土地承載,土地利用效益的提升需要城鎮化的推動,雖然兩者之間的協調水平一直處于嚴重失調階段,但趨勢向著更加協調的方向發展。總體而論,耦合協調水平還很低,未來發展還必須采取有效的措施來實現兩者間的良性與和諧發展。

濟南市的城鎮化子系統與土地利用效益子系統間的耦合與協調水平正在不斷優化提升,針對存在的問題,分別從城鎮化發展和土地利用效益兩個方面提出建議：①城鎮化建設方面,濟南市2016年城鎮化率達到69.46%。由諾瑟姆曲線可知,未來濟南市的城鎮化發展速度將會逐漸減緩,城鎮化發展由過去的高速發展進入到緩慢發展階段,在新的發展階段要更加注重“質”的提升。如何提升“質”呢？首先,持續提升城市吸引力,包括城市發展質量和宜居性兩個方面:城市發展質量方面,轉換發展方式,加快產業轉型升級,走高收益、低污染的新型工業化道路,借助國家新舊動能轉換綜合試驗區的落戶,推動舊動能的轉型升級,由新動能引領城市高質量發展;城市宜居性方面,樹立“生態立市”的發展理念,根據城市自然地形和歷史文化特點,積極推廣“四面荷花三面柳,一城山色半城湖”[25]的城市品牌。其次,濟南市擁有眾多高等院校和科研院所,人才優勢明顯,政府要積極出臺“留人”政策,提升城市高學歷人員的比重,提高城市的創新能力。第三,完善城市社會服務保障機制,包括外來人員落戶、醫療、入學等方面,讓來者沒有后顧之憂,穩定城市房價,降低外來人口留濟成本。第四,把握好行政區劃調整帶來的機遇,梳理好各級權限的關系,提升城市各區縣一體化發展程度。②土地利用效益方面,嚴格按照“三區三線”確定城市開發邊界,強化監管執法力度,對違法亂搭亂建不合法規的建筑嚴格處理,合理利用每一寸土地,積極拓展地下空間利用,改善城市交通、居住環境,提升城市土地利用效益。由于本文所選研究指標和數據存在一定的局限性,在今后的相關研究中將進一步完善數據資料,以期得出更加全面的結論分析。