新型城鎮化與土地利用效益耦合協調關系探究
——以河北省石家莊市為例

梁 靜

(天津師范大學 地理與環境科學學院，天津 300387)

根據《國家新型城鎮化規劃》和《石家莊市國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和二〇三五年遠景目標綱要》編制，對石家莊市新型城鎮化和城鄉統籌發展規劃提出了新要求。通過對土地利用等重點領域和環節的改革與創新，推進城鄉資源均衡配置且高效利用，為新型城鎮化提供保障[1]。

目前，國內外有很多研究者已經針對城市化與土地利用效益發展的耦合關系進行評價。國外研究者主要探究城市化進程中土地及景觀的演變。Hashem Dadashpoor等分析了1996～2016年大不里士城市群的土地利用變化、城市化及其對景觀格局變化的影響，得出結論：城市化的擴張導致了流行格局，導致了景觀更多的碎片化和聚集性的減少[2]。Abigail M.York等利用多時相土地覆蓋數據、梯度分析和景觀指標，確定社會—生態驅動因素，定量描述鳳凰城土地碎片的時空格局[3]。國內研究者主要對二者的耦合協調關系選取指標構建耦合協調度模型進行定量測度。從指標體系來看，陳顏、姜博、初楠臣等選取統計分析法整理了近4年CNKI數據庫中關于土地利用效益和城鎮化指標的出現頻次，篩選、構建，將新型城鎮化評價指標體系分為經濟城鎮化、社會城鎮化、人口城鎮化、生態城鎮化，將土地利用效益評價指標體系分為經濟效益、社會效益、生態效益，以此為基礎，選取指標[4]。筆者選取城鎮化的指標在以上標準層的基礎上增加了空間城鎮化與教育城鎮化，綜合評價城鎮化的發展。針對不同尺度，從省域范圍的視角看，席娟以陜西省為例，對省域內部城市化與土地利用效益進行深入剖析，得到其整體耦合程度不高，省域內部存在明顯時空差異的結論[5]。從城市群視角看，賈琦等以我國三大城市群為研究對象構建耦合協調度模型，得到超過九成城市處于中低度協調狀態且不斷優化的態勢，城市群內部的協調聚集程度與經濟發展呈正相關的結論[6]。孫仲超等以山東半島城市群為例，采用均方差權值和耦合協調度模型的方法，得到城鎮化與土地利用效益的耦合關系不斷優化、協調等級從初級提升到中級協調的結論[7]。以上研究都是基于宏觀尺度探究較大范圍內城鎮化與土地利用效益的協調關系。從市域和縣域空間尺度看，沈利強等對深圳市城市土地利用效益與城市化之間的作用機制進行了實證分析，得到1996～2014年深圳市城市化水平和土地利用效益分別呈“J”“W”型上升趨勢，城市化與土地利用效益之間存在協整關系，且城市化可以通過集聚效應與外部成本效應影響城市土地利用效益[8]。曾濰嘉運用TOPSIS法計算2007～2016年重慶市新型城鎮化與土地集約利用的指數，得到新型城鎮化與土地集約利用的時空變化規律較為相似，且新型城鎮化對土地集約利用存在促進作用的結論[9]。整體來看其研究范圍包括不同空間尺度且更趨向于對重點城市的研究，基于市域空間尺度對北方城市關于城鎮化與土地利用效益關系的研究較少。目前，大部分研究僅描述了城鎮化與土地利用效益的耦合協調關系，基于標準層對二者之間相互影響的研究較少。

《國家新型城鎮規劃》將京津冀城市群定位為世界級城市群，《河北省新型城鎮化與城鄉統籌示范區規范》將石家莊市定位京津冀世界級城市群“第三極”和功能齊備的省會城市[10]。本文構建了石家莊市新型城鎮化與土地利用效益評價體系，計算2010～2019年新型城鎮化與土地利用效益的耦合協調度，探究其耦合協調關系，利用灰色關聯度方法對二者的關聯性進行分析。其探究結果對推動土地利用與新型城鎮化協調發展，全面提升石家莊市綜合實力，加強建設以石家莊市為核心的現代都市圈，實現城市功能定位、推進京津冀城市群的協調發展具有重要意義。

一、研究區域及數據來源

(一)研究區域概況

石家莊市地處河北省中南部，位于北緯37°26′～38°46′，東經113°31′～115°29′之間，北與保定市相連，東與衡水市毗連，南與邢臺市為鄰，西與山西省接壤，轄區總面積15 848km2。

截至2019年，石家莊市常住總人口1 039.42萬人，常住人口城鎮化率65.05%，戶籍人口城鎮化率47.5%。2019年，石家莊市生產總值5 809.9億元，按可比價格計算，比上年增長6.7%。分產業看，第一產業增加值449.5億元，增長1.6%；第二產業增加值1 831.7億元，增長2.1%；第三產業增加值3 528.7億元，增長9.8%。

(二)數據來源

研究數據選取2010～2019年《石家莊市統計年鑒》和《中國城市統計年鑒》，部分數據來源《河北省統計年鑒》。通過閱讀文獻[11-14],構建石家莊市新型城鎮化與土地利用效益評價體系，新型城鎮化評價分為人口城鎮化、經濟城鎮化、空間城鎮化、社會城鎮化、教育城鎮化和生態城鎮化6個標準層，土地利用效益評價分為社會效益、經濟效益和生態效益3個標準層；具體指標選取見表1。

表1 構建評價指標體系

二、研究方法

(一)熵值法

1.數據預處理

由于數據量綱不同，首先通過極差標準化的方法對數據進行標準化處理。根據指標的屬性，將指標分為正向指標和負向指標[15]。

(1)

(2)

式中，X’ij為標準化后的指標值；Xij為第i個樣本j項指標的原始值；Xjmax、Xjmin分別為第j項指標的最大值和最小值。

2.確定權重

為了克服主觀因素的影響，選擇熵值法來確定各類指標的權重。

由于本文有正向和負向兩類指標，熵值法用到對數，部分數據標準化后不能直接使用，因此將標準化數據進行變換[16]255：

Zij=X’ij+A

(3)

其中，Zij為變換后的指標值；X’ij為標準化后的指標值；A為0.000 1。

權重計算：經數據標準化后，采用熵值法計算各指標權重，第j項指標下該指標比重：

(4)

式中，i=1，2，…，n；j=1，2，…，m；n為樣本個數。

計算第j項指標熵值:

(5)

式中，k=1/ln(n)；且ej≥0。

計算第j項指標的差異系數：

gj=1-ej

(6)

對差異系數進行歸一化處理，計算第j項指標的權重：

(7)

式中，j=1，2，…，m；m為指標個數。

分別得到第i年的城鎮化綜合指數和土地利用效益綜合指數：

(8)

(9)

式中，U1、U2分別表示新型城鎮化和土地利用效益綜合指數。

(二)相對發展度

相對發展度用來衡量新型城鎮化與土地利用效益的相對發展水平[17]。

E=U1/U2

(10)

式中，E表示二者的相對發展度。當E<1時,表明土地利用效益發展超過新型城鎮化的發展水平；當E>1時，表明新型城鎮化超過土地利用效益發展；當E接近1時，表明新型城鎮化與土地利用效益趨于同步發展。

(三)構建耦合協調模型

物理上關于耦合的定義指兩個及兩個以上體系通過相互作用而彼此影響[18]。筆者運用耦合協調度模型來評價新型城鎮化和土地利用效益間的耦合關系。耦合度是用來衡量系統趨于有序機理的協同作用[19]。耦合度越大，表示兩者關系趨于穩定、有序；耦合度越小，表示兩者關系趨于不穩定、無序。

1.耦合模型[20]

(11)

其中,C表示耦合度，u1、u2分別是新型城鎮化和土地利用效益的綜合指數。

耦合度可以衡量體系間的耦合水平，不能評價協調發展度，因此引入協調模型計算協調度衡量兩個體系之間的耦合協調發展水平。

2.協調模型[21]

(12)

(13)

其中,D表示協調度，C表示耦合度，T表示綜合協調指數，α，β為待定系數，α+β=1，這里α、β都取0.5，即城鎮化和土地利用效益重要性相同，耦合度和協調度等級的具體劃分標準見表2[22]，表3[16]256。

表2 耦合度等級劃分

表3 協調度等級劃分

(四)灰色關聯度

灰色關聯度用來計算某個系統受其他因素的影響，以探討與其他指標的關系[23]。

(14)

(15)

式中：εj(i)為灰色關聯系數；Δj(i)為新型城鎮化水平中第j個指標標準化后與土地利用效益指數的絕對差或土地利用效益中第j個指標標準化后與城鎮化水平綜合指數的絕對差；Δmax為絕對差值中的最大值；Δmin為絕對差值中的最小值；δ表示分辨系數，取值范圍為[0，1]；Rj表示灰色關聯度，其中Rj越大，土地利用效益評價的某個指標對城鎮化影響程度越大或新型城鎮化水平的某個指標對土地利用效益的影響程度越大。

四、石家莊市新型城鎮化與土地利用效益協調關系評價

(一)新型城鎮化與土地利用效益綜合評價

利用以上研究方法獲取原始數據并進行處理，得到近十年石家莊市新型城鎮化與土地利用效益的綜合指數，見圖1。2010～2019年石家莊市新型城鎮化與土地利用效益綜合指數大致呈不斷上升的趨勢，見圖1。

圖1 石家莊市新型城鎮化和土地利用效益綜合指數

從圖1可以看出，新型城鎮化綜合指數從2010年的0.046增加到2019年的0.787，平均年增長率7.41%，土地利用效益綜合指數從2010年的0.158增加到2019年的0.811，平均年增長率為6.53%。整體來看，石家莊市新型城鎮化綜合指數比土地利用效益綜合指數增長較快。新型城鎮化和土地利用效益綜合指數不斷上升表明石家莊市城鎮化發展不斷推進，土地利用效益不斷提高。

從發展階段看，2010～2012年石家莊市新型城鎮化和土地利用效益綜合指數增長速率較緩；2012～2016年新型城鎮化和土地利用效益綜合指數增長速率較快，城鎮化進入快速發展階段，土地利用效益也顯著提高；2016～2019年綜合指數增長速率較慢，在2019年出現短期下降的趨勢，城鎮化進入穩定發展階段。

石家莊市新型城鎮化與土地利用效益相對發展度變化，見圖2。

圖2 石家莊市新型城鎮化與土地利用效益相對發展度變化

根據圖2，石家莊市新型城鎮化與土地利用效益相對發展度變，大致可以分為三個階段：

2010～2012年，相對發展度小于1，表明這個時期石家莊市新型城鎮化滯后于土地利用效益的發展，這個階段新型城鎮化與土地利用效益綜合指數較低，發展水平較低。2013～2015年，相對發展度大于1，土地利用效益滯后于新型城鎮化的發展，這一時期，新型城鎮化與土地利用效益綜合指數增長迅速，石家莊市城市化快速推進，城市化過程中出現不合理的土地利用現象，主要表現為城市規模擴張帶來的建設用地增加，出現占用耕地、生態環境等問題，導致土地利用效益發展滯后。2016～2019年，相對發展度趨近于1，新型城鎮化與土地利用效益趨向于同步發展，二者都進入綜合水平較高階段，這一時期更注重土地利用效益的提高。

(二)耦合度

根據上述公式得到2010～2019年石家莊市新型城鎮化與土地利用效益的耦合度，石家莊市新型城鎮化與土地利用效益的耦合度從2010年0.418的到2019年的0.5，耦合度指數介于0.3

(三)協調度

從圖3可以看出，石家莊市新型城鎮化與土地利用效益的協調度從2010年0.366的到2019年的0.669，年增長率3.03%。耦合度指數介于0.3

圖3 石家莊市新型城鎮化和土地利用效益耦合度與協調度變化

2010～2019年石家莊市新型城鎮化與土地利用效益的協調度可以大致分為3個階段：2010年處于失調衰退階段，這一時期石家莊市新型城鎮化與土地利用效益綜合指數較低，二者的協調度也較低，沒有形成良好的協調關系；2011～2014年處于過渡階段，城鎮化快速推進，土地利用效益也顯著提高，這一時期更注重城鎮化水平的提高，二者協調度有所提升，但還未進入協調發展時期；2015～2019年處于協調發展階段，這個階段二者發展水平很高，土地生態效益增長迅速，主要是由于地均二氧化硫排放量和工業廢水排放量迅速下降，這一時期注重生態環境的建設，新型城鎮化與土地利用效益的關系更加注重協調發展。

總體來說，石家莊市新型城鎮化與土地利用效益的協調度大致呈逐年上升的狀態，向更協調的方向發展，但目前僅處于初級協調階段。未來發展過程中，提高土地利用效益、繼續推進新型城鎮化與土地利用效益協調發展的任務還很艱巨。

(四)灰色關聯度分析

新型城鎮化各指標對土地利用效益的影響，見表4。

表4 新型城鎮化各指標對土地利用效益的影響

新型城鎮化各指標與土地利用效益的灰色關聯度介于0.567 1～0.884 1之間，城鎮人口對土地利用效益影響最大，其次是人均社會消費品零售額和城鎮居民人均可支配收入的關聯度大于0.8。由此可見，人口城鎮化以及經濟城鎮化對土地利用效益的影響較大。教育城鎮化與社會城鎮化對土地利用效益也有顯著影響。提高城鎮化水平、促進經濟發展都是提高土地利用效益的關鍵因素。

土地利用效益各指標對新型城鎮化的影響見表5。

表5 土地利用效益各指標對新型城鎮化的影響

土地利用效益各指標與新型城鎮化的灰色關聯度介于0.483 4～0.869 5之間，地均財政收入對新型城鎮化的影響程度最大，其次是地均三產增加值、地均固定資產投資與新型城鎮化灰色關聯度大于0.8。由此可見，土地經濟效益對城鎮化的影響最大，良好的經濟發展促進了社會的穩定，對提高城鎮化水平有顯著影響。

五、結論

本文選取熵值法確定指標權重，綜合評價2010～2019年石家莊市新型城鎮化與土地利用效益，構建耦合協調度模型定量分析二者的耦合協調關系，并利用灰色關聯度探究二者的關聯性，得出以下結論：

第一，2010～2019年石家莊市新型城鎮化與土地利用效益大致呈逐年增長的趨勢，根據其相對發展度可以大致分為新型城鎮化滯后于土地利用效益的發展、土地利用效益滯后于新型城鎮化的發展和新型城鎮化與土地利用效益趨向于同步發展三個階段。從2010～2012年城鎮化水平較低，到中期城市化快速發展，土地利用方式不合理帶來土地利用效益較低等問題，到后期新型城鎮化與土地利用效益趨于同步發展。

第二，石家莊市2010～2019年新型城鎮化與土地利用效益的耦合度一直處于頡頏階段，耦合指數大致呈逐年上升的趨勢，其耦合關系逐漸向磨合階段、穩定有序的方向發展。從協調度來看，新型城鎮化與土地利用效益的協調度可以大致分為三個階段：2010年處于失調衰退階段；2011～2014年處于過渡階段；2015～2019年處于協調發展階段。總體來說耦合協調度呈逐年上升的狀態，逐漸向耦合、協調的方向發展，但目前僅處于初級協調階段。

第三，從灰色關聯度來看，新型城鎮化各指標中人口城鎮化以及經濟城鎮化對土地利用效益的影響較大；土地利用效益各指標中土地經濟效益對城鎮化的影響最大。新型城鎮化與土地利用效益是兩個聯系緊密、相互作用的系統，其發展除了要滿足經濟的發展還要注重生態文明的建設。

在未來發展中，城鎮化發展水平逐漸趨于穩定。除了提高城鎮化率，還要注重城鎮化質量的發展[24],可以通過優化產業結構、促進產業轉型，發展產業創新基地，圍繞打造京津冀區域科技創新中心的方向發展，促進京津冀一體化協同發展。在整體利用規劃中，除了注重社會經濟的發展，同時考慮生態及整體區域的長遠發展，將生態文明與文化傳承作為新型城鎮化的發展原則[25]，推進可持續發展新型生態城市的建設。土地利用方面，以保護耕地為前提，以推進節約集約用地為核心，保護土地生態環境，提高土地生態效益，推動土地合理利用，完善土地規劃等措施來促進新型城鎮化與土地利用效益協調發展。二者協調發展是促進城市可持續發展的必然要求。

本文僅基于市域宏觀的探討了石家莊市新型城鎮化與土地利用效益的耦合協調關系，但從自然條件來看，石家莊市地跨太行山地和華北平原兩大地貌單元，地勢西高東低，其城市內部存在較大的地形差異，同時伴隨石家莊規模的迅速擴張[26]，基于縣域微觀探討城鎮化與土地利用效益也是十分必要的。除此之外，本文選取標準層及指標有限，未來的研究中可以通過進一步完善數據得到更加精準完善的結論。