城市土地擴張的時空特征及其影響因素研究
——基于我國31個省份面板數據

胡鳳燁，趙銳鋒，賈志斌，韋江偉，李玲慧

（1.西北師范大學 地理與環境科學學院，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅省綠洲資源環境與可持續發展重點實驗室，甘肅 蘭州 730030）

0 引言

隨著世界經濟和人口的快速增長，城市規模急劇擴大，預計全球城市土地總面積在2030 年將超過150萬km2［1］。城市的快速擴張，導致農田流失，破壞棲息地，威脅生物多樣性，對實現可持續發展目標構成了巨大挑戰［2，3］。與此同時，隨著新型城鎮化建設，我國城市化的進程逐步加快，城市土地大規模擴張。伴隨這一過程，出現自然生境損失［4］、土地利用沖突［5］、景觀 破 碎 化［6］、城 市 熱 島［7］等 一 系 列 問 題，對我國城市的可持續與高質量發展產生了復雜影響。因此，及時準確地測度城市土地擴張過程及其影響，是當前我國城市可持續發展的重要基礎問題，也是地理學、土地科學和城市規劃等學科研究重點關注的焦點問題之一［8，9］。

為了認識城市土地擴張過程并揭示其影響因素，有序開展城市擴張管控，遏制盲目城市擴張過程，早在20 世紀60 年代，美英等發達國家就率先開展了城市擴張研究［10-12］。隨后，城市擴張陸續被列為國際地圈生物圈計劃（IGBP）、國際環境變化人文因素計劃（IHDP）、全球土地計劃（GLP）等重大項目計劃的重點研究課題［13］。目前，學者們在城市土地擴張內涵界定、度量、形態特征、演變規律和影響機制等方面展開了大量的研究，并取得了豐碩的成果［14-17］。而城市土地擴張的度量作為城市擴張研究的基礎受到了國內外學者的關注，但多數研究都是基于簡單的數據統計或理論分析來闡明城市土地擴張的過程及特征，或通過設計特殊的指數和模型，從單一的時間或空間維度測度城市土地擴張的過程和特征，側重于對城市土地擴張“量”的測度［18-21］。隨著社會經濟的發展和城市管理目標與需求的改變，單一“量”的測度指標已經無法回答城市土地擴張“質”的“優”與“劣”問題，繼而無法為城市土地擴張管理與可持續城市化戰略提供有效信息［22］。

當前，城市土地擴張影響因素和影響機制研究可以概括為3 種類型：一是個案城市土地擴張的微觀研究。主要是基于遙感數據，在柵格或像元的尺度上，以歷年建成區面積為因變量進行多元回歸，分析城市土地擴張的影響因素和影響機制［11，23］，但小尺度的分析可能無法兼顧空間格局的整體特征。二是將城市土地作為土地利用的一種類型，即基于LUCC的城市土地擴張影響因素及其機制。通常利用大量的土地利用和社會經濟統計數據，在城市或城市群的研究尺度上，通過統計分析，探討土地利用變化的主導因子，建立概念模型與數學模型［24，25］。三是以區域或全國城市為研究對象，基于土地詳查、統計年鑒或遙感數據，利用相關分析和回歸分析等統計分析方法分析城市土地的空間分布與變動的差異性及其影響因素，探討區域內的城市土地與各種社會經濟要素的關系，以統計結果的顯著性作為城市土地擴張核心驅動力的判斷標準［16，26，27］。由于我國特殊的行政體制，省級行政決策會對市級層面的城市土地擴張產生重要影響，且省級層面上更能反映行政決策對城市土地擴張的影響［28］，但目前省級層面上城市土地擴張偏重“量”的度量而缺乏“質”的探究。鑒于此，本文以省域為研究單元，通過構建城市土地擴張面積指數和城市土地擴張強度指數來定量刻畫城市土地的擴張規模與擴張強度，分析2001—2019 年我國城市土地擴張的演變過程和空間格局，利用固定效應面板數據模型，從多個角度分析其影響因素，探討對全國和區域尺度城市土地擴張的影響差異及其差別化，以期從宏觀層面上為城市可持續發展提供參考。

1 研究方法與數據

1.1 測度指標構建

將城市土地擴張（ULS）分為城市土地擴張面積指數（ULSM）和城市土地擴張強度指數（ULSS），計算公式為：

式中：LCi，t表示i 省份t 年的地級市城市建成區的面積；LCi，t＋Δt表示i 省份t ＋Δt 年的地級市城市建成區面積。ULSMi，t＋Δt＞1，表示t 年城市面積較t -1年增加的倍數；ULSMi，t＋Δt＜1，表示t ＋Δt 年城市面積較t 年減少的倍數；ULSMi，t＋Δt＝1，表示t ＋Δt年城市面積與t 年相比并無增加。

式中：GDPi，t＋Δt表示i 省份t ＋Δt 年的地級市城市生產總值；FIi，t＋Δt表示i 省份t ＋Δt 年的地級市城市固 定 資 產 投 資；GDPi，t＋Δt- GDPi，t表 示 i 省 份t ＋Δt 年較t 年城市新增產出值；FIi，t＋Δt- FIi，t表示i省份t ＋Δt 年較t 城市新增投入值。ULSSi，t＋Δt＞1，表示產出值大于投入值；ULSSi，t＋Δt＜1，表示產出值小于投入值；ULSMi，t＋Δt＝1，則表示產出值與投入值相等。

1.2 影響因素分析方法

在總結梳理分析已有研究成果的基礎上［23-27］，從土地管理政策、產業結構調整、人口增長、引進外資、基礎設施和公共服務、生態環境等方面建立城市土地擴張解釋變量指標體系（表1）。

表1 變量設定與說明Table 1 Variable description and explanation

以城市土地擴張面積指數（ULSM）和擴張強度指數（ULSS）為被解釋變量，將城市土地擴張影響因素指標作為解釋變量，構建面板數據回歸模型，分別運用ADF- Fisher、IPS 和LLC 檢驗對面板數據進行單位根檢驗［29-31］，并通過用F 檢驗和Hausman 檢驗對面板模型進行選擇［32］。面板模型表達式為［33］：

式中：Yit表示被解釋變量；αi表示常數項；xit表示解釋變量；βi表示解釋變量的回歸系數；μi為個體效應；εit為隨機誤差項。

1.3 數據來源

“十一五”時期，我國啟動了縣級和地（市）級的土地利用規劃，這一時期之后國家對于城市擴張的管控更加嚴格，因此本文以2000 年為基準年。本文將我國31 個省份（由于數據缺失，因此未包含香港特別行政區、澳門特別行政區和臺灣地區）作為研究單元，分為東部、中部、西部和東北四大區域［34］（表2），共計297 個地級市。在所采用的數據中，城市固定資產投資、城市GDP 來自于2001—2020 年《中國城市統計年鑒》；城市建成區面積、道路面積、城市公共綠地面積來自于2001—2020 年《中國城市建設統計年鑒》；城市土地出讓收入數據來自于2001—2018年《中國城市建設統計年鑒》，其中，2018 年、2019 年城市土地出讓收入來源于中國土地市場網（http：//www.landchina.com）；城鎮人口和總人口，第二、三產業產值，外商直接投資，醫院床位數，學校數來自于2001—2020 年《中國統計年鑒》。

2 結果及分析

2.1 城市土地擴張時間變化特征

2001—2019 年間全國城市土地面積持續擴張（圖1a），城市土地擴張面積指數由2001 年的1.48增長到2019 年的3.65，年均增長了0.12。全國四大區域的城市土地擴張面積指數變化差異較為明顯。東部作為我國經濟發展最為發達地區，城市土地擴張面積指數高于全國水平，呈持續增加的趨勢。東部地區城市土地擴張面積指數由2001 年的1.49 增長到2019 年的4.19，年均增長了0.15。2001—2010年西部地區城市土地面積擴張指數呈波動式增長，2011—2017 年超過全國水平呈快速增長趨勢，且在2017年超過東部地區，2017 年之后明顯下降，總體城市土地面積擴張指數由2001 年的1.60 增長到2019年的4.10，年均增長了0.14。中部地區城市土地面積擴張指數也呈持續增加趨勢，但低于全國水平，由2001 年的1.43增長到2019 年的3.37，年均增長了0.11。東北地區城市土地面積擴張指數增長最為緩慢，在2015 年之后呈波動上升的趨勢，由2001年的1.36 增長到2019 年的2.21，年均增長了0.05，遠低于全國平均水平。

圖1 2001—2019 年中國城市土地擴張演變Figure 1 Evolution of urban land expansion in China from 2001 to 2019

2001—2019 年間我國城市土地擴張強度指數整體呈現出下降的趨勢，但波動較大（圖1b），經歷了增長階段（2001—2002、2003—2008、2010—2011）和下降 階 段（2002—2003、2008—2010、2011—2017），2017年之后接近平穩，整體年均減少了0.04。東部地區2001—2019 年城市土地擴張強度指數整體高于全國水平，年均減少了0.03；中部、西部和東北地區城市擴張強度指數處于波動下降的趨勢，分別年均減少了0.07、0.02 和0.03。

2.2 城市土地擴張空間變化特征

從各個省份城市土地擴張面積指數的時空演變來看，2001—2019 年城市土地面積擴張呈現出沿海帶動內陸的態勢。2001—2007 年，城市土地面積擴張主要集中在山東、江蘇、浙江、廣東等沿海省份（圖2b）。2007—2013 年，城市土地擴張由東部沿海地區開始向內陸地區延伸，貴州、重慶、湖南、安徽、內蒙古等中部、西部地區城市土地擴張較為明顯，東部沿海省份城市土地擴張進一步加劇，甘肅、青海、重慶、四川、河南等內陸省份城市土地擴張較為明顯（圖2c）。2013—2019 年，江蘇、重慶、貴州、山東城市土地擴張最為明顯（圖2d）。總體來看，所有省份城市土地面積均呈現出增長的趨勢。其中：重慶、云南、海南3 省年均增長超過0.2；東部地區的北京、上海、河北和東北地區3 省年均增長小于0.1。

圖2 2001—2019 年中國各省份ULSM空間分布演化Figure 2 Spatial distribution evolution of ULSM in provinces of China from 2001 to 2019

從各省份城市土地擴張強度指數的時空演變來看，2001—2019 年約83%的省份城市土地擴張強度指數呈下降的趨勢，且新疆、湖北、甘肅、內蒙古等內陸省份下降得最為明顯。2001—2007 年，廣東、北京、青海的城市土地擴張強度指數增長較為明顯（圖3b），上海、湖北、甘肅則下降較為明顯。2007—2013 年，除北京、上海、浙江、新疆、吉林、重慶外，其他省份城市土地擴張強度指數呈下降的趨勢，青海、海南和黑龍江下降得最為明顯（圖3c）。2013—2019 年，內蒙古、云南呈上升的趨勢，新疆、青海下降最為明顯，北京、上海、西藏呈上升的趨勢，新疆、內蒙古下降得最為明顯（圖3d）。

圖3 2001—2019 年中國各省份ULSS空間分布演化Figure 3 Spatial distribution evolution of ULSS in provinces of China from 2001 to 2019

2.3 驅動城市土地擴張的主要影響因素

本文選取2001—2019 年數據對所有變量進行了城市土地擴張的驅動因素分析。所有變量取對數后的單位根檢驗結果顯示（表2），一階差分中所有時間序列的單位根檢驗大部分在1%的顯著性水平下顯著，因此進行回歸分析時不會受到偽回歸的影響。F 檢驗和Hausman 檢驗結果則分別拒絕了混合模型和隨機效應模型（表3），因此本文選擇固定效應面板回歸模型進行城市土地擴張影響因素的定量分析。

表2 所有變量在一階差分處的單位根檢驗結果Table 2 The results of unit root test for all variables at the first difference

表3 F 檢驗及Hausman 檢驗結果Table 3 Results of F test and Hausman test

（續表2）

從表2 和表3 可見，F 值為381.59、23.96，P 值均小于0.01，模型的整體擬合效果較好，所選取的解釋變量對我國城市土地擴張具有較強的解釋力（表4）?；貧w系數結果表明，全國尺度上產業結構對城市土地擴張的影響最為顯著，城市化率、公共服務對城市土地面積擴張的影響較為顯著，外商直接投資、綠化程度也對城市土地面積擴張有一定影響。具體來看：①第二、三產業占比平均每提高1%，城市土地面積將擴張1.408%，城市土地強度將增長1.283%；城市化率每增加1%，城市土地面積將擴張0.438%。而已有研究表明，近年來土地城市化明顯大于人口城市化［3］，繼而加劇了城市的擴張。公共服務中醫療資源對城市土地擴張的影響較為顯著。醫療資源增大1%，伴隨城市土地面積擴張0.167%，而城市土地強度擴張減少0.482%，表明城市建設中對醫療衛生的大力投入。同時，城市更加完善的醫療體系吸引著農村人口向城市轉移，城市人口的增加對醫療系統的影響逐步增強［35］，從而加劇了其面積的擴張。教育資源增大1%，伴隨城市土地面積減少0.290%，這可能是由于隨著我國“精準扶貧”和“四個全面”戰略的實施［36］，鄉村基本設施逐步完善，尤其是對教育建設的投入縮短了城鄉之間的差距，一定程度上減緩了城市的擴張。②土地財政對城市土地面積擴張有一定影響。城市土地出讓收入占比增加1%，伴隨城市土地面積擴張0.017%，其強度擴張0.041%。外商直接投資占比增加1%，而城市土地面積減少0.008%，其擴張強度減少0.058%，表明以外商直接投資為主要特征的外部因素對城市空間擴展的影響逐步降低。這與2008年金融危機后國際市場的不景氣有關，以依靠土地資源和勞動力人口紅利的優勢而吸引外資的發展路徑已難以為繼［37］，培育內需和提高外商直接投資的根植性成為未來城市發展的重要抓手。綠化程度增長1%，伴隨城市土地面積擴張0.041%。近年來對高質量環境的需求有所增加，但與其他因素相比，城市生態環境對城市擴張的影響相對有限。

表4 全國尺度上固定效應模型的解釋變量系數估計結果Table 4 Coefficient estimation results of fixed effects model on national scale

綜合來看，產業非農化是所有解釋變量中對城市土地擴張的解釋力最強；人口城市化對城市土地面積擴張的解釋力較強；公共服務中醫療資源的增加對城市土地強度擴張的作用較為顯著；基礎設施水平對城市土地強度擴張有一定影響，但城市的發展離不開區域之間的相互貿易和聯系，這依賴于城市基礎設施水平。要約束我國城市土地擴張的過度化趨勢，不能僅依靠限制土地供給，地方政府間的良性競爭機制對緩解城市擴張壓力也具有重要的意義［38］。

我國四大地區的面板回歸結果如表5 所示。①東部地區的城市化率、公共服務對城市土地面積擴張的影響最為顯著，而外商直接投資、城市化率對城市土地強度擴張的影響最為顯著。其中，城市化率增加1%，伴隨城市土地面積擴張0.320%，而城市土地強度擴張減少1.043%。東部地區因其地理位置優勢、第三產業發達和公共資源完善，吸引資本向城市轉移，進而導致城市土地面積的擴張［14］；但人口、外商投資增加對城市投入增長的影響顯著，而對城市經濟增長的影響呈負向效應，城市發展過程中投入與產出不相匹配。②中部地區的城市化率、產業結構對城市土地面積擴張的影響最為顯著，醫療資源、綠化程度對城市土地強度擴張影響最為顯著，土地財政收入、教育資源對城市土地強度擴張有一定的影響。③西部地區的教育資源對城市土地面積擴張影響最為顯著，交通密度對城市土地強度擴張影響最為顯著。交通密度、綠化程度對城市土地面積擴張的影響較為顯著，教育資源、土地財政收入對城市土地強度擴張有一定影響。中西部地區主要表現在外商投資、基礎設施的改善對土地資源需求的不斷提升，這可能是中部崛起戰略、西部大開發戰略和“一帶一路”倡議等的實施使得中西部地區經濟得以提升，形成農業人口的產業非農化［39，40］。④東北地區產業結構城市土地面積擴張影響最為顯著，城市化率、醫療資源、交通密度、綠化程度對其面積擴張的影響較為顯著，產業結構同樣對城市土地強度擴張影響最為顯著，教育資源、外商直接投資對其強度擴張影響較為顯著。其中，產業非農化每增加1%，其面積擴張將增加1.415%，而強度擴張將減少4.988%。通過產業結構轉型、增加物質資本投資，促進了東北地區的城市經濟增長，但增長的幅度有限［40］。教育資源每增大1%，其強度擴張將增加1.282%，表明公共服務的改善對東北地區城市經濟增長的重要性。

表5 四大地區固定效應模型的解釋變量系數估計結果Table 5 Coefficient estimation results of fixed effects mode in four region

本文在馬海濤等［32］提出的“三論”基礎之上，結合定量分析結果，梳理出城市土地擴張的影響機制（圖4）。一方面，政府提出區域發展戰略，出臺相關土地出讓政策來引導產業布局，刺激土地消費，在推動經濟發展的同時造成了城市土地的擴張；另一方面，政府通過土地出讓收入積累的資金用于提升城市基礎設施水平，增強了城市的內在凝聚力，但也加大了城鄉之間的差距。城市由于更好的生活質量和城鄉之間較大的收入差距吸引農村人口向城市集聚，繼而加劇了城市土地的擴張。此外，通過招商引資，外資外貿增強了城市經濟發展動力，同時為城市人口提供更多的就業崗位，加速了人口向城市的集聚。物流聯通則發揮了連接區域的作用，保障和助力區域聯系。因此，為緩解城市土地擴張，一方面應加大中部崛起和西部大開發戰略的實施力度，引導產業結構向合理化和高級化方向發展，集約高效利用城市土地資源；另一方面，要加快推進鄉村振興戰略、“城鄉一體化”建設，打破長期形成的城鄉二元經濟結構，縮短城鄉之間的經濟發展差距，帶動農村人口非農就業，緩解人口增長對城市土地擴張的壓力。此外，要注重物流聯通對區域發展的紐帶作用，引導外資外貿向中西部地區的轉移，縮短區域間的經濟發展差距。

圖4 中國城市土地擴張影響機制Figure 4 Influence mechanism of China urban land expansion

3 討論

研究發現，全國城市土地擴張面積指數由2001年的1.48 增長到2019 年的3.65，而城市土地擴張強度指數由2001 年的1.55 下降到2017 年的0.79。全國視角下產業結構是所有解釋變量中對城市土地擴張解釋力最強的，表明城市經濟發展依賴于投資型和資源型經濟增長，且產業非農化是城市土地擴張的重要原因。但在工業化和城鎮化雙輪驅動下，未來城市社會經濟發展對土地需求量仍然較大，城市人地協調發展面臨嚴峻考驗。同時也應看到，區域間由于資源環境條件和產業層次的差別導致城市土地擴張過程中的空間差異性，區域間城市經濟發展仍存在差距?！巴苿咏洕l展質量變革、效率變革、動力變革，提高全要素生產率”，這是提升中國經濟創新力與競爭力的重要基礎［16］。如何在政策實施中避免“政策陷阱”［41］，轉變國土資源開發利用方式，強調差異性發展的同時，增強區域間的協作能力，保持高質量的經濟增長，是控制我國城市土地規模過快擴張，縮短區域經濟發展差距，實現城市人地協調發展必須解決的重大議題。

雖然本文構建的城市土地擴張測度指標對理解城市擴張的過程具有一定的指導作用，但是還有問題有待進一步研究。例如，如何理解農業現代化、城鄉一體化發展與城市擴張的關系？近年來“鄉村振興”戰略的實施加速推進城鄉融合發展，城市要素回流鄉村的趨勢日益明顯［40］。農業生產效率提升，會推動農業剩余勞動力考慮尋找新的非農就業機會，為當地政府帶來更多稅收，推動鄉村向城市的轉變。實際上，農業現代化和城鄉一體化發展都是城市擴張的影響因素。此外，人口城市化無論是在國家還是區域尺度都對城市土地擴張的影響顯著，但由于數據等客觀條件限制，本文未考慮流動人口對居住、商業等用地需求，一定程度上低估了人口城市化對城市土地擴張的作用程度，后續將對城市土地擴張的影響機制開展多角度和多方面的研究。

4 結論與政策建議

4.1 結論

主要結論如下：①2001—2019 年，全國尺度上城市土地面積呈現出規模擴張的趨勢（年均增長0.12），城市土地強度擴張總體呈波動下降趨勢（年均減少0.04）。城市土地面積擴張和強度擴張呈現出負相關關系。區域尺度上，城市土地擴張面積最高的東部地區，年均增加0.15，其次為西部（0.14）、中部（0.11）和東北地區（0.05），城市土地擴張強度下降最高的是中部地區，年均減少0.07，其次為東部（0.03）、東北地區（0.03）和西部（0.02）。②各個省份城市土地面積均呈現出增長的趨勢，并存在沿海帶動內陸的態勢。內陸省份云南、重慶城市土地擴張面積指數增長最為明顯，年均增長超過0.2；約83%的省份城市土地強度擴張呈波動下降的趨勢，新疆、湖北下降最為明顯，年均減少超過0.2，與城市土地面積擴張趨勢存在較大的差異。③全國尺度上，產業非農化是所有解釋變量中對城市土地擴張解釋力最強的；人口城市化對不同區域城市土地面積擴張的影響次之；公共服務改善、城市生態環境水平提升對不同區域的城市土地擴張的影響差異較大；引進外資對東部、東北地區的城市土地強度擴張和基礎設施對中、西部地區城市土地面積擴張影響顯著。

4.2 政策建議

政策建議：①東部地區應以提高資源利用效率為目標，發揮其帶動優勢；中西部地區應依托中部崛起和西部大開發戰略，加快產業轉型，同時以生態保護優先，減少粗放式的大規劃、大開發現象；東北地區則應提升城市投資水平，以吸引人口集聚，提升社會經濟發展。②對于城市土地面積擴張高值區域，要提升城市土地擴張強度和產業化水平，注重城市土地利用效率，合理高效利用城市土地資源；對于城市土地強度擴張低值區域，要在國土空間規劃的指導思想下，引導產業結構升級，加快新型工業化、城鎮化建設，提升經濟發展水平，推動城市土地資源高效合理利用。③將產業非農化和人口城市化作為未來促進城市土地擴張強度提升的著力點。一方面，通過政策規劃引導產業向合理化和高級化發展，加大公共服務和基礎設施投入；另一方面，通過制度建設和基礎設施投資促進農村人口就地非農化，防止人才流失，緩解城市土地擴張趨勢，推動城市土地高效合理利用。同時，通過區域內外聯通引導人口、資本由沿海向內陸轉移，對縮短東西城市經濟發展差距，緩解東部地區城市擴張具有重要意義。