我國三大城市群土地利用效率及變化研究

黃九明　胡業(yè)翠　段曉艷　劉鵬舉

摘要：運用超效率DEA模型、Malmquist指數(shù)、Tobit模型對2004—2013年京津冀、長三角和珠三角三大城市群共35個城市的土地利用效率、變化情況及其影響因素進行研究。結果表明：（1）2013年三大城市群的土地利用效率高低表現(xiàn)為珠三角>京津冀>長三角，珠三角各城市之間的土地利用效率差異大于京津冀和長三角。（2）2004—2013年三大城市群土地利用效率總體上呈現(xiàn)小幅上升趨勢，具體為京津冀>長三角>珠三角，期間土地利用效率均呈現(xiàn)增減交替式發(fā)展，技術變化對土地利用效率影響程度較深。純技術效率和規(guī)模效率對各個城市的影響基本上保持同步，由兩者共同決定的技術效率與技術變化不協(xié)調(diào)。（3）經(jīng)濟發(fā)展水平、城鎮(zhèn)化水平、技術進步對城市群土地利用效率有正向促進作用，但土地投資強度呈阻礙作用，對外開放程度與京津冀土地利用效率存在負相關關系，對長三角和珠三角則呈現(xiàn)為較顯著的正相關關系。

關鍵詞：土地利用;城市群;京津冀;長三角;珠三角;DEA;土地利用效率;Malmquist指數(shù)

中圖分類號：F301.24 文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2019）19-0265-05

收稿日期：2018-09-04

基金項目：高校基本科研業(yè)務專項（編號：2652015175）。

作者簡介：黃九明（1995—），男，河北滄州人，碩士研究生，研究方向為土地資源管理。E-mail：292389919@qq.com。

通信作者：胡業(yè)翠，博士，教授，研究方向為區(qū)域土地利用與可持續(xù)發(fā)展。E-mail：huyc@163.com。

我國城鎮(zhèn)常住人口從1978年的1.7億人增加到2016年的7.9億人，城鎮(zhèn)化率也由17.9%上升至57.4%，城鎮(zhèn)化的過程對土地利用產(chǎn)生了顯著的影響。城市群是未來我國發(fā)展格局中最具潛力的典型地區(qū)，同時在生產(chǎn)力經(jīng)濟布局中起著戰(zhàn)略指導、增長極點和潛力支撐點的作用[1]。改革開放以來，京津冀、長三角和珠三角等城市群率先形成了具有移動影響力的空間組織，為我國社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展發(fā)揮了重要帶動作用[2]。在當前城鎮(zhèn)化模式迅速普及的發(fā)展背景下，城市群的土地利用面臨經(jīng)濟發(fā)展用地需求激增與有限的土地供應之間的矛盾、土地資源的稀缺性與非集約狀態(tài)并存的矛盾[3]。城市應該以提高效率為重點目標，只有城市土地利用效率高，才能獲得良好的社會經(jīng)濟效益[4]。

國外學者對于土地利用效率的研究主要集中在土地優(yōu)化配置、區(qū)位競爭、土地結構以及城市土地利用效率的評價方法和應用上[5-6]。國內(nèi)學者在借鑒相關研究的基礎上，對我國城市土地利用效率進行了深入研究，如方先知針對土地利用各種類型的特點、土地利用效率的不同問題，提出了測度多種評價要求的土地利用效率指標[7];張富剛等構建城市土地利用效率評價指標體系，采取定量模型方法對北京市18個區(qū)縣城市土地利用效率差別進行研究[8];宋戈等用DEA方法對哈爾濱市城市土地利用經(jīng)濟效益進行了定量分析和評價[9];楊海泉等利用DEA模型測算了2001—2012年三大城市群土地利用效率[10];狄乾斌等采用SBM模型測度2005—2014年我國東部沿海地區(qū)53個城市的城市發(fā)展效率，并分析其時空差異特征及其影響因素[11];許建偉等結合DEA模型和Malmquist指數(shù)對長三角16個城市土地利用效率及其變化進行分析[12]。從以往研究來看，多數(shù)文獻利用協(xié)調(diào)度模型[13]、主成分分析和加權法[14]、模糊綜合評價法[15]、回歸分析法[16]、數(shù)據(jù)包絡分析法（DEA）[17]及系統(tǒng)分析和層次分析法對單個城市、城市群土地利用效率進行實證研究，缺少對我國三大城市群內(nèi)部以及城市群之間的土地利用效率的比較分析。

土地利用效率是城鎮(zhèn)化質(zhì)量的重要維度之一，按照《國家新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃（2014—2020年）》的要求，新型城鎮(zhèn)化應以提高土地利用質(zhì)量為核心，優(yōu)化土地效率，增強城市的可持續(xù)發(fā)展能力。基于此，本研究以三大城市群為例，利用超效率DEA模型、Malmquist指數(shù)、Tobit模型對三大城市群的35個城市在2004—2013年的各決策單元面板數(shù)據(jù)進行土地利用效率實證測算，分析我國三大城市群土地利用效率的時空分布特征、土地利用效率變化及其驅動力，為城市群發(fā)展過程中的各類城市土地利用活動提供參考，進而提高城市群土地利用效率。

1 研究方法

1.1 超效率DEA模型

超效率DEA模型克服了傳統(tǒng)CCR模型無法對多個決策單元（DMU）作出進一步比較和評價的缺陷，使有效決策單元，即TE=1的單元能夠進行比較、排序。

超效率DEA模型的公式如下：

s.t.min[θ-ε（∑mi=1s-i+∑sr=1s+r）]=VD

∑nj=1，j≠j0Xijλj+s-i≤θX0

∑nj=1，j≠j0Yjλj-S+r=Y0

λj≥0，j=1，2，…，n，s+r≥0，s-i≥0。（1）

該模型假定有n個決策單元（DMU），每個決策單元（DMU）有m種輸入和s種輸出，令輸入向量為X[WTBZ]j=（X1j，X2j，…，xmj）T，輸出向量為Y[WTBZ]j=（Y1j，Y2j，…，Ymj）T。式中：Xij為第j個DMU的第i種投入量;Yrj為第j個DMU對r種輸出的產(chǎn)出量（j=1，2，…，n;i∈1，2，…，m;r∈1，2，…，s）;λj為投入產(chǎn)出的權向量;θ為評價的決策單元的有效值;ε為非阿基米德無窮小（取ε=10-10）;s-、s+為松弛變量，分別代表投入冗余和產(chǎn)出不足。

在超效率DEA模型中，無效的DMU得出的效率值與傳統(tǒng)模型得出的值是一樣的。但是對有效的DMU來說，假設測算出北京的土地利用效率值為1.1，意味著北京假設投入再等比例增加10%，它仍然保持相對有效。超效率DEA值表示的是DMU在持續(xù)有效的情況下，能夠變化的最大范圍。

1.2 Malmquist指數(shù)模型

目前使用最普遍的Malmquist生產(chǎn)率指數(shù)模型是由Farell（1957）和Fre（1992）構建的，CRS代表規(guī)模報酬不變，VRS代表規(guī)模報酬可變[18]。

TFP=TE（CRS）×TC（CRS）。（2）

式中：TFP為基于CRS的Malmquist生產(chǎn)率變化指數(shù);TFP為全要素生產(chǎn)率，表示決策單元在t到t+1時期生產(chǎn)率的變化，若TFP>1，表明效率改善，反之則表明效率衰退;TE為基于CRS的技術效率變化，當TE>1，技術效率得到改善，TE<1為技術效率降低;TC為基于CRS的技術變化，當TC>1，技術進步，否則為退步。

而技術效率變化（TE）等于純技術效率變化（PTE）和規(guī)模效率變化（SE）的乘積，即：

TE（CRS）=PTE（VRS）×SE（CRS，VRS）;（3）

PTE（VRS）=Dtv（xt+1，yt+1）Dt+1v（xt，yt）。（4）

式中：PTE指的是基于VRS的純技術效率變化指數(shù)，反映被評價單元技術運用水平的變化效果。若PTE>1，代表技術運用水平的提高，反之則為下降。

SE（CRS，VRS）=Dtv（xt，yt）Dt+1c（xt，yt）×Dt+1c（xt+1，yt+1）Dt+1v（xt+1，yt+1）。（5）

式中：SE指的是基于CRS和VRS的規(guī)模效率變化指數(shù)，反映被評價對象是否在最合適的投資規(guī)模下進行經(jīng)營的規(guī)模效應。若SE>1，代表規(guī)模的優(yōu)化，反之則為規(guī)模惡化。

TC（CRS）=[JB（[]Dtc（xt+1，yt+1）Dt+1c（xt，yt）×Dtc（xt，yt）Dt+1c（xt，yt）]1/2。（6）

式中：TC是在時間t和t+1期間技術變化指數(shù)[18];（xt，yt）和（xt+1，yt+1）分別表示t時期和t+1時期內(nèi)的要素投入和產(chǎn)出的向量指標;Dc和Dv分別基于CRS和VRS的距離函數(shù)，即基于投入的DEA模型的有效數(shù)值[19]。

當TE、PTE、SE、TC>1時，表明其對提高TFP代表的生產(chǎn)率有正向作用，反之亦然[20]。

1.3 Tobit模型

Tobit回歸模型是一種基于因變量受限的回歸分析方法，利用DEA方法估計土地利用效率時，土地利用效率值被截斷，普通的最小二乘法（OLS）不再適用，參數(shù)估計將有偏且不一致。Tobit模型能夠很好地解決受限制或者截斷因變量的模型構建問題[21]。因此，本研究采用Tobit回歸模型來定量分析土地利用效率的影響因素，該模型的公式如下：

Y=C+βiBi+μ。（7）

式中：Y為土地利用效率值向量;C為常數(shù)項;βi為第i個自變量的回歸系數(shù);Bi為自變量向量;殘差μ～N（0～σ2）。

2 數(shù)據(jù)來源與指標體系構建

本研究數(shù)據(jù)主要來自于《中國城市統(tǒng)計年鑒》（2005—2014）、《中國城市建設統(tǒng)計年鑒》（2005—2014）、國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報（2013）以及國內(nèi)刊物公開發(fā)表的相關資料等。

本研究充分考慮研究對象和研究模型的特點，同時參考和借鑒其他學者的研究成果，結合三大城市群的社會經(jīng)濟發(fā)展水平和環(huán)境狀況，選取土地利用效率評價指標體系和影響因素指標體系（表1、表2）。

3 實證分析

3.1 2013年三大城市群土地利用效率

本節(jié)由技術效率表征土地的利用效率。由表3可知，2013年三大城市群的技術效率均值依次為1.096、0.604、1.405，珠三角的土地利用效率最高，京津冀次之，長三角最低且低于珠三角數(shù)值的1/2。2013年土地利用效率相對有效城市共10個，其中京津冀包含秦皇島、承德、滄州、廊坊4個城市，長三角只有舟山因純技術效率較高達到了效率相對有效，說明大部分城市需要完善要素投入結構，珠三角中深圳、珠海、肇慶、東莞、中山5個城市土地利用效率相對有效。2013年純技術效率相對有效的城市有19個，說明這些城市在要素資源利用效果上達到了最佳，其中京津冀中占36.84%，長三角占36.84%，珠三角占26.32%。雖然京津冀和長三角城市數(shù)一致，但從占各自城市群的比例來看，長三角明顯要低，說明長三角在資源利用上的粗放現(xiàn)象較為嚴重。2013年土地利用規(guī)模效率有效城市僅有5個，其中京津冀包含秦皇島和滄州市，珠三角包含深圳、珠海和東莞3個城市，而長三角沒有規(guī)模有效城市，說明長三角在城市規(guī)模控制上需要加強。而規(guī)模效益遞增類型僅包含張家口、舟山、江門、肇慶、惠州和中山6個城市，其余均為規(guī)模收益遞減，需要減少投入規(guī)模。三大城市群不僅要繼續(xù)維持DEA有效城市的土地利用水平，同時也要通過合理搭配要素投入結構來使得相對無效類型城市提升土地利用效率。

三大城市群技術效率的方差分別為0.296、0.215、0.696，反映出城市群的城市內(nèi)部之間的土地利用效率的差異情況，其中珠三角城市之間的差異最大，東莞表現(xiàn)為最優(yōu)，廣州效率值最低，兩者相差達2.887，但從技術效率均值水平可以看出珠三角整體土地利用技術效率較高。長三角純技術效率方差最大且明顯高于珠三角和京津冀，說明其16個城市之間的技術應用和管理水平差異非常明顯。無錫純技術效率最高，為3.309，杭州最低，為0.191。三大城市群規(guī)模效率的方差分別為0.210、0.059、0.560，珠三角城市之間雖然差異最大，但從平均值來看，卻是規(guī)模效率整體水平最高，說明珠三角在發(fā)展過程中，注重勞動力、資本和土地的合理投入，要素利用方式較集約，而長三角規(guī)模效率方差最低，但規(guī)模效率平均值整體最低，說明有大部分城市應該加強規(guī)模投入。

3.2 三大城市群土地利用效率變化

結合DEA模型與Malmquist指數(shù)對三大城市群35個城市2004—2013年10年的土地利用效率的變化情況（表4）進行分解討論。

全要素生產(chǎn)率（TFP）表征土地利用效率，技術效率進一步可以分解為純技術效率與規(guī)模效率。從全要素生產(chǎn)率的平均水平來看，2004—2013年間，三大城市群的土地利用效率整體表現(xiàn)為小幅度的上升，具體為京津冀>長三角>珠三角。京津冀城市群由于純技術效率保持不變，土地利用的技術效率、技術變化和規(guī)模效率變化均大于1，帶來了最大比例的改善，其次是長三角，而珠三角城市群技術效率、純技術效率和規(guī)模效率變化不大，因此土地利用效率變化不明顯。

分階段來看，三大城市群土地利用效率階段性上升或下降規(guī)律不明顯，呈現(xiàn)出增減交替式發(fā)展。技術效率和技術變化不協(xié)調(diào)，技術變化的進步能彌補純技術效率、規(guī)模效率低下帶來的不足，使土地利用效率提升，而當技術變化退步時，純技術效率和規(guī)模效率提升不能彌補土地利用效率的降低。大多數(shù)情況下全要素生產(chǎn)率的變化值較技術效率變化值來說更貼近技術變化值，結合圖1可以發(fā)現(xiàn)，全要素生產(chǎn)率和技術變化折線走勢基本相似，因此可以判斷城市群土地利用綜合效率受技術變化影響程度較深。

3.3 驅動力因素分析

運用Eviews 8.0統(tǒng)計分析軟件進行計算，結果如表5所示。

理論上，土地市場的活動很大程度上能夠帶動經(jīng)濟的發(fā)展水平，進而促使土地利用效率朝正向轉變。根據(jù)表5回歸結果，經(jīng)濟發(fā)展水平這一指標對三大城市群土地利用效率的正向影響微乎其微，因為經(jīng)濟發(fā)展水平可能會通過資本、技術、投資等一系列手段間接作用于土地，對土地的價格、供需水平等都產(chǎn)生一定影響。

回歸結果表明，土地投資強度對三大城市群的土地利用效率影響是一種阻礙作用，城市土地在現(xiàn)階段可能存在重復投資的現(xiàn)象，而且是低效率的重復投資，在一定程度上產(chǎn)生了大量的非期望產(chǎn)出，進一步拉低城市群整體土地利用效率。

回歸結果顯示，城鎮(zhèn)化水平對土地利用效率具有顯著的促進作用。理論上，由于城鎮(zhèn)化的迅速發(fā)展，城鎮(zhèn)總體規(guī)模不斷擴大，到了一定高度，土地利用方式會由粗放型轉向集約型。在“新型”城鎮(zhèn)化的推廣下，土地集約高效利用就已然成為必須，否則未來可能會承受不可預計的建設成本。

技術進步對土地利用效率具有較為顯著的促進作用，說明現(xiàn)階段三大城市群土地利用效率的提高尚處于要素需合理配置的階段。理論上，技術進步具有兩面性，一方面技術進步帶來的創(chuàng)新性成果會促使城市規(guī)模擴大，建設用地占用大量農(nóng)業(yè)用地，致使城市“攤大餅”現(xiàn)象蔓延;另一方面，技術進步的本身需要大量的資金和智力資源的投入，企業(yè)和人口的聚集必然影響土地的利用效率，帶來的成果轉化成為有利于城市發(fā)展的科技手段。

對外開放程度與京津冀土地利用效率存在負相關關系，但影響程度不大，對長三角和珠三角則呈現(xiàn)較為顯著的正相關關系，表明一定程度上城市群對外開放程度越高，土地利用效率越高。主要是因為這2個城市群開放的產(chǎn)業(yè)體系，外資的集聚，迅速拉動了城鎮(zhèn)化的發(fā)展，從而正向影響土地的利用效率。

4 結論

（1）2013年三大城市群的土地利用效率均值依次為 1.096、0.604、1.405，珠三角土地利用效率最高，京津冀次之，長三角最低。三大城市群土地利用效率值的方差分別為 0.296、0.215、0.696，珠三角各城市之間的土地利用效率差異比京津冀和長三角要明顯。

（2）2004—2013年三大城市群土地利用效率出現(xiàn)了不同的小幅度上升，具體為京津冀>長三角>珠三角。城市群土地利用效率均呈現(xiàn)增減交替式發(fā)展，技術變化對土地利用效率影響程度較深。純技術效率和規(guī)模效率對各個城市的影響基本上保持同步，由兩者共同決定的技術效率與技術變化出現(xiàn)了不協(xié)調(diào)。

（3）經(jīng)濟發(fā)展水平、城鎮(zhèn)化水平、技術進步對城市群土地利用效率有正向促進作用，但土地投資強度則形成阻礙作用，對外開放程度與京津冀土地利用效率存在負相關關系，對長三角和珠三角則呈現(xiàn)較為顯著的正相關關系。

參考文獻：

[1]方創(chuàng)琳，關興良. 中國城市群投入產(chǎn)出效率的綜合測度與空間分異[J]. 地理學報，2011，66（8）：1011-1022.

[2]姚小薇，王占岐. 我國城市群土地利用研究進展與展望[J]. 國土資源科技管理，2012，29（2）：1-7.

[3]林 堅，馬 珣. 中國城市群土地利用效率測度[J]. 城市問題，2014（5）：9-14，60.

[4]錢鵬升，李全林，楊如樹. 淮海經(jīng)濟區(qū)城市效率時空格局分析[J]. 云南地理環(huán)境研究，2010，22（3）：52-58，64.

[5]梁 曦. 基于“DPSIR”模型的青島市房地產(chǎn)建設用地的集約利用評價[D]. 青島：青島理工大學，2012.

[6]吳得文，毛漢英，張小雷，等. 中國城市土地利用效率評價[J]. 地理學報，2011，66（8）：1111-1121.

[7]方先知. 土地利用效率測度的指標體系與方法研究[J]. 系統(tǒng)工程，2004，22（12）：22-26.

[8]張富剛，劉燕萍，李裕瑞. 城市土地利用效率評價研究——以北京市為例[J]. 中國國土資源經(jīng)濟，2015，28（4）：43-46，52.

[9]宋 戈，高 楠. 基于DEA方法的城市土地利用經(jīng)濟效益分析——以哈爾濱市為例[J]. 地理科學，2008，28（2）：185-188.

[10]楊海泉，胡 毅，王秋香. 2001—2012年中國三大城市群土地利用效率評價研究[J]. 地理科學，2015，35（9）：1095-1100.

[11]狄乾斌，孟 雪. 基于非期望產(chǎn)出的城市發(fā)展效率時空差異探討——以中國東部沿海地區(qū)城市為例[J]. 地理科學，2017，37（6）：807-816.

[12]許建偉，許新宇，朱明俠，等. 基于數(shù)據(jù)包絡分析的長三角城市群土地利用效率及其變化研究[J]. 世界地理研究，2013，22（1）：121-129.

[13]王芳萍，師 燕，姚步青，等. 西寧市土地利用效益與新型城鎮(zhèn)化耦合協(xié)調(diào)度研究[J]. 水土保持研究，2016，23（6）：253-259.

[14]牛樂德，彭籽明，熊理然，等. 昆明市城鎮(zhèn)化對土地利用效率影響的實證分析[J]. 中國農(nóng)學通報，2015，31（4）：286-290.

[15]范麗娟，田廣星. 基于模糊綜合評價法的銀川市土地集約利用評價[J]. 農(nóng)業(yè)科學研究，2018，39（1）：6-9.

[16]盧新海，匡 兵，李 菁. 碳排放約束下耕地利用效率的區(qū)域差異及其影響因素[J]. 自然資源學報，2018，33（4）：657-668.

[17]杜丹寧. 中國城市土地利用效率的空間分異[J]. 水土保持通報，2016，36（6）：315-320，325.

[18]梁流濤，梅 艷. 中國耕地生產(chǎn)率變化及影響因素分析——基于Malmquist指數(shù)視角的研究[J]. 干旱區(qū)資源與環(huán)境，2011，25（8）：1-6.

[19]Fare R，Grosskopf S，Norris M. Productivity growth，technical progress，and efficiency change in industrialized countries：reply[J]. American Economic Review，1997，87（5）：1040-1043.

[20]廖虎昌，董毅明. 基于DEA和Malmquist指數(shù)的西部12省水資源利用效率研究[J]. 資源科學，2011，33（2）：273-279.

[21]Coelli T. A multi-stage methodology for the solution of orientated DEA models[J]. Operations Research Letters，1998，23（3/4/5）：143-149.