基于灰色關聯的長三角城市“公園—建設用地” 系統的耦合?

張 陽 劉志強 王俊帝,2 洪亙偉

1 蘇州科技大學建筑與城市規劃學院 江蘇蘇州 215011

2 蘇州科技大學天平學院 江蘇蘇州 215009

3 無錫市境和景觀設計有限公司 江蘇無錫 214000

在城鎮化的發展過程中, 公園和建設用地呈現出相互關聯、 彼此制約和交互反饋的動態耦合關系[1]。 一方面, 建設用地作為公園的載體, 其總量、 結構、 開放強度等方面的變化將直接推動公園的提升, 但大規模、 高密度的經濟類用地擴張也制約公園的發展; 另一方面, 隨著“公園城市” 及人居美好環境理念的不斷加深, 對公園的規模總量、 空間格局、 服務水平等提出更高要求,與其他類型用地的矛盾也不斷暴露。 如何促使二者協調互動、 良性發展已成為影響生態文明與高品質城市建設的重要因素。 因此, 深入探究公園與建設用地的互動演變規律對我國城市“綠色發展” 具有理論和實踐意義。

現有針對公園與建設用地的關系研究可分為兩類:一類是公園、建設用地的單向研究[2-4],既包括公園規模對用地經濟、用地配置的影響分析,也包括建設用地在城鎮化發展、政策供給中對公園規模、格局建設的作用因素分析;另一類是以人均公園綠地面積等指標表征二者匹配、失調等關系的專項分析[5-6]。 以上研究多基于指標層面從總量建設、空間配置、服務水平等單方面進行剖析,雖然在國家宏觀與單個城市[7]尺度上均有涉及,但鮮有針對典型區域定量探究系統整體及內部各要素的自耦合關系。 長三角是我國城市生態環境與用地建設供需矛盾的典型地區[8],本文構建“公園—建設用地”系統對長三角“公園—建設用地”系統及內部各要素間的緊密程度與交互規律進行探究,對長三角公園與建設用地的關系演變及制約問題進行系統分析,以期深化系統耦合內在機制的理解,有效推動公園與建設用地的高質量協調發展。

1 長三角公園與建設用地概況

1996—2017 年,長三角公園與建設用地均快速提升,但公園發展整體優于建設用地,其公園面積以8.64%的年均遞增速率持續增長,公園個數由695 個增加至2985 個,但建設用地面積的增速從1.43%下降至0.38%。 公園與建設用地發展存在差距,且各城市在自然稟賦、空間結構、土地利用等的差異也加劇了二者的不協調發展。本文以長三角84 個城市為研究對象[9],探究“公園—建設用地”系統耦合的規律演變(明光、寧國等2 個城市因數據缺失,予以剔除)。

2 研究設計

2.1 指標體系構建

參考相關文獻[4-5,10], 基于對長三角公園與建設用地發展狀況、 后續潛力的綜合考量, 分別從總量發展關系、 空間格局分布、 個體效應評價等方面構建因素層, 并結合人民需求、 經濟發展、社會反饋等在每個因素層中又分別選取2 個指標,共12 個指標形成評價體系(表1)。

2.2 灰色關聯分析

灰色關聯是描述系統內部多因素之間影響關系, 兼顧內部要素量化對比與系統整體評價的集合分析法。 本文采用灰色關聯分析方法對長三角公園與建設用地的耦合關聯狀況進行定量評價, 以探究二者的交互耦合特征及主要驅動力。 具體步驟如下[11]:

1) 確定分析序列。 本文的參考序列為公園序列組Gi, 比較序列為建設用地序列組Ym。 其中, 公園、 建設用地序列組各包括6 項指標,并對數據進行無量綱化處理(主要采用極差標準化的方法對原始數據進行無量綱化處理), 其中,為公園序列,為用地序列。2) 求關聯系數。ξim(t) 為t時刻的Gi與Ym的關聯系數, 其計算公式為式(1):

表1 長三角城市“公園—建設用地” 系統耦合的指標體系

式(1)中,ρ為提高關聯系數之間差異顯著性的分辨系數,取值范圍為0～1,文中ρ值為0.5。

3) 求關聯度。 將關聯系數按樣本數k 求其平均值后得到關聯度矩陣γ, 并分別按照行或列求其平均值, 求得關聯度, 計算公式如式(2):

4) 求耦合度。 構建“公園—建設用地” 系統的耦合度C(t) 模型, 從時空雙維定量評判公園與建設用地發展的耦合程度, 計算公式為式(3):

對系統及各指標作用強度進行量化對比,分析結果見表2。

表2 關聯度、 耦合度評價標準表[12-13]

5) 耦合度僅能表示不同城市公園與建設用地相互依賴的強弱, 為進一步明晰二者的正負反饋情況, 將城市發展水平與耦合情況進行綜合探究。 通過二維散點分布對耦合度與人均GDP 的對應關系劃分耦合類型[14], 共分為協調型、 磨合型、 拮抗型和低水平耦合型4 種類型,并總結歸納各城市的發展水平-耦合度空間分布情況(表3)。

表3 “公園—建設用地” 系統的耦合類型劃分及特征歸納一覽表

3 長三角城市“公園—建設用地” 系統的關聯耦合

3.1 耦合的驅動因素

1) 從整體上看(表4), “公園-建設用地”系統的綜合關聯度達到了0.73, 屬較高關聯,表明二者交互耦合作用明顯。 從系統內部看,二者交錯作用的類型以較高關聯為主, 耦合較強, 各指標間相對關聯度存在一定的復雜性和差異性。 這說明公園建設與用地發展兩者是相伴而生的, 即公園建設既是用地發展的條件,也是用地發展的結果。

表4 公園與建設用地耦合的關聯系數和關聯度

2) 從公園各要素對建設用地的關聯程度看(表4), 公園規模＞公園服務水平＞公園格局。公園規模對建設用地的耦合作用最為明顯, 在系統中, 公園面積、 公園率與建設用地的關聯度均居于首位; 公園總量的提升對城市建設、用地擴張具有直接的推動作用, 促使建設用地總量規模也發生相應的變化。 公園服務水平與建設用地發展的關聯度略低于公園規模, 其中,每平方公里公園數與用地的關聯較高, 但公園平均服務人數相對較低, 僅有0.691; 公園合理分布可以提升建設用地生態價值[15], 減輕相應范圍內的用地承載壓力。 公園格局對建設用地發展缺乏有力支撐, 其中, 公園平均規模的較低關聯直接導致公園格局影響力居于末位。 不同等級、 規模水平的城市環境在一定程度上對于公園建設的側重各有不同, 如蘇州、 杭州等步入快車道的城市, 更注重于大規模高質量公園的建設; 而發展水平有限的小城市, 更注重公園個數的增長且多選擇經濟的小型公園建設。

3) 從建設用地各要素對公園的關聯結果看(表4), 用地規模與用地結構是公園發展的重要影響因素, 用地利用強度的影響作用較低。 用地規模、 用地結構各要素與公園的綜合關聯度均在0.7 以上, 屬于較高關聯, 其中城市建設用地面積與公園的綜合關聯度最高, 為0.816。偏重于用地擴張而驅動的用地城鎮化是新型城鎮化發展的重要力量。 目前, 長三角城市發展對于用地資源的依賴不減, 但是對用地結構的配置在不斷提升, “量質并舉” “以地推綠” 的提出使公園與用地之間愈發密切。 用地利用強度作用最小, 人均道路面積、 建設用地地均生產總值與公園的關聯度都較低。 長三角是我國經濟社會發展的重要引領區, 同時也是外來人口最多的區域之一[16], 就上海來說, 作為長三角的門面擔當, 城鎮化水平高, 人口優質聚集,但2017 年其建設用地地均GDP 僅在中游水平,人均道路面積僅有4.5 hm2/萬人, 居于末位。人口過度集聚為長三角城市建設帶來壓力, 用地財政的貢獻率逐年下降, 用地利用強度對于公園發展的支持力度也受到抑制。

3.2 耦合強度的時空分析

3.2.1 時序：公園與建設用地呈高耦合波動下降

在時序上(圖1), 公園與建設用地始終處于高耦合狀態, 但遞減趨勢明顯。 依據耦合度波動劃分3 個階段: 1) 1996—2001 年, 二者耦合相對較高。 用地城鎮化是推動我國城市空間擴張的重要力量; 公園作為城市建設用地的組成部分,在此階段, 隨建設用地膨脹也不斷擴張。 2)2002—2008 年, 二者耦合程度波動降低。 城鎮化發展對于用地資源的依賴始終存在, 但對建設用地增量的要求在減弱; 而人們對公園品質的需求卻在不斷增加, 公園發展不斷趕超用地, 二者單向發展趨勢明顯。 3) 2009—2017 年, 二者耦合在相對較低的水平中下降。 高密度、 大規模的擴張模式導致建設用地自身發展“脫力”, 無法提供更多優質生態產品; 而以地補綠、 公園城市等的提出, 帶動了公園生態價值的提升, 公園逐漸脫離對建設用地的依賴成為主導要素, 二者相互作用的強度不斷降低。

3.2.2 空間： 耦合度差異明顯， 拮抗、 低水平類型占據主導地位

從耦合度看(圖2), 系統耦合呈“南高北低” 的分布特征, 浙江耦合度相對較高, 其次為安徽與江蘇, 而城鎮化程度較高的上海市耦合度最低。 從耦合類型來(圖3、 表5), 以拮抗類耦合型為主, 低水平耦合其次, 協調型僅有5 個, 且缺少磨合型耦合城市。

圖1 長三角城市“公園—建設用地” 系統耦合度變化曲線

圖2 長三角城市“公園—建設用地” 系統的耦合度空間分布

圖3 長三角城市“公園—建設用地” 系統的耦合類型空間分布

1) 協調型。 常熟、 江陰、 張家港、 昆山、 太倉這些城市的公園與建設用地在較高水平上趨于協調, 二者相互影響較少, 耦合度最小。

2) 拮抗型。 長三角地區超過50%的城市均屬于拮抗型耦合區。 六安、 黃山等正在迅速發展中的城市多是借助土地要素資本化推動城鎮化建設, 由于發展模式過于單一化, 其公園發展對建設用地擴張的依賴性較高, 二者關聯性非常強; 寧波、 杭州等城市建設已有一定基礎,受資源供給不足影響, 公園與建設用地競爭激烈。 以上城市均徘徊于公園與建設用地的拮抗階段, 因此耦合度最大。

表5 2017 年長三角城市“公園-建設用地” 系統的耦合分類

3) 低水平耦合型。 一部分是上海、 南京等“城市病” 嚴重的中心城市, 其公園與建設用地的發展時間較長, 但用地資源并不是長期可持續的, 公園受人口、 經濟等要素的影響逐漸大于建設用地; 另一部分是發展水平相對較低的城市, 如連云港、 滁州等, 其用地提升多受制于城市供給能力, 無法為公園發展提供有效支撐, 二者的關聯度相對較小, 相對而言表現在耦合度上也較小。

4 結論與建議

4.1 結論

1) “公園-建設用地” 系統相互作用密切,但各要素間彼此關聯強度不一。 公園規模與用地規模具有最直接高效的影響力; 而受城市水平與包容性等差異限制, 用地利用強度和公園格局作用力相對較小。

2) “公園-建設用地” 系統耦合的空間差異顯著。 耦合度呈南高北低, 浙江＞安徽＞江蘇＞上海; 進一步從耦合類型看, 以拮抗型與低水平為主, 而協調型僅有5 個, 系統呈“非正向”耦合, 公園與建設用地難以形成良性互動。

3) “公園-建設用地” 系統長期處于高耦合, 但呈現波浪式下降的演變特征。 在此過程中, 公園由早期的游憩用地逐漸發展為民生、生態的重要保障, 而建設用地擴展受限嚴重,使公園逐漸“脫鉤” 于建設用地發展, 二者的波動性發展也制約了耦合度的提升。

4.2 建議

1) “公園-建設用地” 系統化建設需要統籌規劃。 在長三角發展過程中, “用地發展” 的不可持續性與“公園優化” 的必要性共同導致“公園-建設用地” 系統耦合度下降, 實現二者的高質量協調發展是影響長三角未來土地開發的重要內容。 應控制城區開發強度, 減少建設用地需求, 保持生態產品合理提升, 有度有序推動公園與建設用地均衡發展[17]。 以生態優先為導向, 以用地效能和環境容量為基礎, 打造公園與建設用地統籌發展的關系鏈, 推動長三角生態綠色一體化發展。

2) 聚焦公園發展優勢, 打造公園活躍增長極。 長三角公園發展態勢良好, 但受城市水平、環境容量等條件約束, 各要素的作用強度差異顯著, 公園優化難以飛躍質變。 應憑借長三角良好的生態環境基礎, 實行公園一體化創新與完善, 不斷提升公園在城市建設價值鏈中的位勢, 為長三角高質量發展注入強勁動能。 要著力改造公園空間布局, 統籌其規模、 格局、 服務水平聯動共保, 打造“多中心、 組團式、 網絡化、 集約型” 的公園體系發展新機制。

3) 強化建設用地管理, 分類夯實生態本底。近年來, 長三角各類城市建設用地發展均陷入“洼地”, 像南京、 上海等趨于成熟的城市建設用地“低水平” 蔓延嚴重, 而泰興、 滁州等城市建設用地貢獻率難以維系, 因此要結合城市發展實況與人居環境制定合理的建設用地對策調控。 對于城鎮化水平較高的城市, 應提高建設用地使用門檻, 增加其產出能力的要求, 并著力于優化空間結構、 提高利用效率轉變; 對于城鎮化水平較低的城市, 以本市的環境承載力和居民需求為考量, 并通過盤活存量用地挖潛力度, 進一步拓展建設用地利用效率, 以有限的用地資源優化生態環境和提高居民福利。