北京市生態空間演變特征及經濟效率評價研究

楊 潔 陳文匯/文

近年來，北京市的城市化建設高速發展，經濟社會取得突飛猛進的成就，城市人口激增、建設用地擴張，生態空間逐漸遭到擠壓，城市生態面臨巨大的威脅與挑戰。與此同時，北京市第二、三產業占比突出，產業結構趨于高端化發展，農林牧漁業發展亟待由傳統發展模式轉為現代發展模式。基于北京市首都城市定位，2005年按照各區之間不同的自然條件、發展環境、資源狀況、人口分布以及經濟發展基礎等比較優勢和承載能力，將全市從總體上劃分為四大功能區。北京市劃定四大主體功能區以后，更多學者關注生態涵養區對于北京市生態供需不平衡的緩解程度，城市功能拓展區、發展新區的生態空間演變進程，以及各區自身的經濟社會發展。

生態建設離不開自身經濟效益提高，充分發揮其經濟價值，才能更好發揮社會效益。本文基于等扇分析模型及超效率DEA模型，首先明確北京市生態空間的歷史演變和分布特點，根據生態空間發展現狀，結合各區生產效率結果，探求北京市生態空間未來可持續發展之路，給出合理建議。

一、數據來源及研究方法

1.數據來源。數據主要來源于中國科學院資源環境科學數據中心，選取2000年、2005年、2010年、2015年和2018年5個時間節點的土地利用遙感影像數據。其他數據來源于《北京市統計年鑒》和《北京市區域統計年鑒》。

參照全國土地分類體系，基于區域特點和研究對比的需要，在ArcGIS 10.2的支持下，將土地利用數據中的耕地、林地、草地、水域和未利用土地5個一級地類提取，綜合歸并為生態空間。

2.等扇分析模型。等扇分析模型以研究區中心為圓心，選取適當的半徑將研究區劃分為若干相等的扇面，計算各扇面的擴張強度指數和相關景觀指數，描述生態空間在各方向上的差異和規律。參照以往的研究，考慮到北京市的格局，以北京市行政中心，即北緯39°54′20″，東經116°23′29″為圓心開展研究，劃分北、東北、東、東南、南、西南、西和西北等8個方向。借助ArcGIS軟件提取北京市生態空間變更調查數據，計算不同時期各個扇面的擴張強度指數和景觀指數，并以雷達圖進行表現，以利于直觀判斷不同時期各個扇面生態空間擴張強度指數和景觀指數的差異，分清不同時期生態空間分布的主導方向以及各方向上的空間集約性。

表1 擴張強度指數與景觀指數計算公式一覽表

3.超效率DEA模型。DEA模型將待評價的“單元”稱為決策單元（DMU），評價決策單元之間的相對有效性，考慮可能存在多個DEA有效，本文采用超效率DEA模型，對所有決策單元進行深入的生產效率排序，每個決策單元（j=1，2，…，n）有r項投入Xj=（x1j，x2j，…，xrj）和s項產出Yj=（y1j，y2j，…，ysj）T，λ為權重變量為松弛變量，超效率DEA模型如下：

針對北京市生態空間生態效率評價，選取勞動力資源、生態空間資源、資本資源作為投入指標，農林漁牧業生產總值為產出指標，13個決策單元進行測度。

二、結果與分析

1.北京市生態空間整體變化統計。數據表明：2000—2018年北京市生態空間總量由1.4148萬平方公里持續降至1.2975萬平方公里，年縮減65.17平方公里。2000—2005年生態空間面積快速縮減，減幅2.8%；2005—2015年生態空間面積平穩縮減，十年間生態空間面積整體縮減1.8%；2015—2018年面積急劇縮減，減幅年均達3%以上。從生態空間組成上來看，耕地和水域面積持續減少；林地、草地面積在2000—2015年持續減少，但在2015—2018年面積有明顯增幅，林地、草地漲幅分別是2.81%和1.33%。

2.北京市生態空間擴張強度及景觀指數結果分析。基于等扇分析模型，2000—2018年北京市生態空間各方向及整體擴張強度指數結果得到生態空間演變呈現出階段性特征和方向性特征（見圖1）。

2000年以來北京市生態空間演變呈現三個階段的特征。第一個階段2000—2005年，表現為快速縮減的態勢，擴張強度指數為-0.0057，強勢縮減方向為東、東南、南和東北4個方向，生態空間整體縮減2.8%，未利用土地面積保持不變，耕地、林地、水域面積分別縮減約7.3%、0.2%、4.9%，草地面積有微弱增加，漲幅0.1%。2000年以后，北京市開始重視生態環境的防治與改善，2003年SARS疫情遍布全國各地，北京尤為嚴重，2004年中期疫情得到了有效控制，但是生態工作關注程度下降，投入有限，所以這一階段表現出生態空間的快速縮減。第二個階段是2005—2015年，生態空間縮減減緩趨于平穩，十年間生態空間面積整體縮減1.8%，除未利用土地面積沒有發生變化外，耕地、林地、草地和水域面積均發生減少，總體擴展強度指數-0.0018，僅為上一階段（2000—2005年）的三分之一，北、西兩個方向相較于其他方位僅有微弱變化，變化幅度十分小，不到千分之一，其他各方向上生態空間變化相似，初步顯示出生態空間演變的方向性特征。這一階段由于疫情暴發投入大量財力、人力、物力，北京市的社會整體復蘇后勁不足，發展生態力不從心，北京奧運會的召開對生態建設起到了非常大的推動作用。2012年黨的十八大提出大力推進生態文明建設，北京市啟動首都平原百萬畝造林工程，基于這些有利因素影響，這一階段縮減減緩，表現出平穩態勢，這與政府的有效干預有密切關系。第三個階段是2015—2018年，生態空間急劇縮減，生態空間總體擴展強度指數高達-0.0129，為近18年的最高值，3年生態空間縮減3.9%。盡管林地和草地面積分別擴張了2.8%、1.3%，但耕地面積減少16.2%，總體生態空間面積依然呈現減少的結果，強勢縮減區為南、東和東南3個方向，生態空間的演變相比前兩個階段表現出更強的方向性。這一階段北京市農業以“調轉節”為中心的高質量提升階段，其中高耗能、高耗水的傳統農業被列入限制發展產業，市政府出臺《調結構轉方式發展高效節水農業的意見》，傳統農業生產規模持續收縮。2017年耕地面積100.3萬畝，比2014年下降44.4%，耕地空間的減少表現出生態空間這一階段的急劇縮減。

根據北京市生態空間整體變化分析以及擴張強度指數結果分析，總結北京市生態空間演變的方向性特征突出（見圖2）。從近18年不同時期生態空間總量的雷達圖來看，強勢方向首先是北向、東北向，生態空間平均面積分別為0.4215萬平方公里、0.3061萬平方公里，其次是西向、西北向與西南向3個方向，生態空間平均面積分別為0.1954萬平方公里、0.1743萬平方公里、0.1225萬平方公里。結合各方向生態空間擴展強度指數雷達圖，以西南—東北為軸，軸以北生態空間建設強于以南方向，軸以南方向上生態空間變化劇烈，2000—2015年擴張強度指數減小，2015—2018年，東向和南向上急劇縮減，這也側面反映出北京市“生態向北”的新趨勢。

基于遙感影像柵格圖，利用軟件ArcGIS 10.2及Python計算3個景觀指數結果如表2、表3、表4所示。

表2 北京市2000—2018年景觀類型比例PLAND

表3 北京市2000—2018年生境破碎度CI

表4 北京市2000—2018年生態空間緊湊度T

根據3個景觀指數分析，北京市生態在空間上呈現出“近鄰整合聚集，整體分散破碎”的空間性特征。2000年以來生態空間占比逐漸減小，以東向、東南向和南向為主要減小方向，至2018年減少幅度超過20%；生態空間斑塊的平均面積經歷先增后減再增的過程，破碎度經歷先增后減，2018年相比于2000年，破碎度基本保持不變，但斑塊平均面積增加一倍，斑塊間存在一定的整合聚集；2000—2018年北京市生態空間整體緊湊度先增后減，各方向也基本遵循先增后減，緊湊度衡量各斑塊生態空間緊湊和城市生態空間飽滿程度，除東向和東南向外，其他各方向緊湊度相差不大，表明生態空間雖然整體分散破碎，但并不是呈現出無序蔓延，有一個較為穩定的核心進行發展。

3.北京市生態空間的經濟效率分析。從北京市行政區的層面出發，考慮生態空間演變下，經濟效率的隨之變化。采用EMS1.3軟件對北京市13個區經濟效率進行了測算，東城區、西城區、石景山區無用于規模經濟生產的生態空間，因而沒有納入統一考量。

表5 2005—2017年北京市各區經濟效率

由表5可知，2005—2017年北京市生態效率從0.784上升至0.855，但當前有效區數只占不到19%，北京市整體經濟效率有所提高，順義區、平谷區等生態涵養區發揮重要作用，不同區之間經濟效率差異較大，按照均值的大小來看，大致可以分為三類，第一類效率值為1以上，表現出強有效性，包括順義區、大興區、平谷區；第二類效率值為0.8—1之間，表現出弱有效性，包括密云區、延慶區、通州區；第三類效率值為0.6以下，包括懷柔區、房山區、朝陽區、昌平區、海淀區、豐臺區、門頭溝區。僅從4個時間節點看經濟效率的發展趨勢，除通州區持續上升、延慶區持續下降外，其余各區經濟效率波動，無明顯趨勢。

綜合來看，各區經濟效率低的原因不盡相同，根本原因在于經濟發展與資源利用的錯位，經濟發展較弱的區生態空間資源豐富，應調整經濟增長方式，由粗放型轉為集約型，利用好資源投入，加大產出比率；對于經濟貢獻率較高的區，隨著城市規劃發展，第一產業發展逐漸被第二、三產業取代，產出經濟效益的生態空間被侵占，投入不足，應發揮經濟優勢、改良技術設備，最大限度的利用有限生態空間，提升經濟效率。

三、結論與建議

1.北京市生態空間面積呈現減少趨勢，且耕地面積的減少占比較大，耕地面積的減少隨著科技進步和產業結構等的調整是不可避免的，因此應該將生態建設更多聚焦在林地、草地等的建設上。發揮林草資源優勢，是提升經濟效率的重要舉措。

2.生態空間的演變具有階段性特征和方向性特征，一定程度上反映出“生態向北”的新趨勢，政府干預對階段性差異影響較大，對于農林漁牧業的生產，政策導向性影響較大，部分區隨之表現出經濟效率趨于穩定或略有上升，建議進行合理的生態空間規劃以及適當政府投入，以有利于生態空間發揮經濟效益。

3.生態空間的演變表現出“近鄰整合聚集，整體分散破碎”的空間性特征，從長遠來看，有利于城市生態文明建設。近鄰聚集能夠充分發揮經濟效益，提高生態質量，有利于生態環境長久保持，整體分散的特征一定程度上保障了居民良好可達性的實現。

4.提升經濟效率應該因地制宜，對于生態空間有限的區域，著力發展科技，以技術進步帶動有限資源的高效產出；對于生態空間資源豐富的區域，發揮空間聚集優勢，充分利用空間資源，從而提高經濟效率；政府應當進行適當政策傾斜，鼓勵農林牧漁業從業人員進行技術更新、經營模式改革。