江蘇省城市韌性與土地利用效率耦合協調時空演化及影響因素研究

摘 要：基于2005—2020 年江蘇省市級面板數據，運用熵值法和SFA 模型分別測算出城市韌性與土地利用效率，并借助耦合協調模型和脫鉤模型對二者關系進行量化，最后借助Tobit 模型對二者協調發展的驅動因素進行挖掘。結果表明：城市韌性、土地利用效率以及二者間耦合協調水平呈增長式發展，但增速均在逐漸減緩，且在空間格局演變上整體表現為“南高北低”分布；城市韌性與土地利用效率耦合狀況良好，屬于高水平耦合，整體協調度均值為0.67，屬于“基本協調—初級協調”狀態，且逐漸以中級協調類型城市為主；城市韌性與土地利用效率的脫鉤類型以擴張負脫鉤為主，未實現協同增進，多以土地利用效率增速相對滯后型發展，存在退耦風險；從江蘇省整體尺度看，政府干預、人口密度、產業結構和科技投入對協調發展具有明顯促進作用，而財政壓力具有抑制作用。從三大區域尺度看，人口密度、產業結構和科技投入能夠顯著促進協調發展，其余要素均表現出區域異質性特征。城市科學發展離不開“城市韌性與土地利用”雙系統的良性協同聯動增長，研究結果可為城市高質量建設與可持續發展提供一定的參考價值。

關鍵詞：城市韌性；土地利用效率；耦合協調；脫鉤分析；高質量建設

中圖分類號：F299.27；F301.2 文獻標志碼：A 文章編號：2095-1329（2024）01-0039-08

韌性城市是我國當前城鎮化建設的重要方向[1]。近年來，新冠疫情、各類氣象與地質等災害出現，對人類生活與社會經濟帶來了巨大沖擊。城市作為人類各類活動的核心聚集地，加強城市韌性建設，構建彈性屏障，提升城市應對不確定風險與消解供需矛盾能力，對城市可持續發展至關重要。而土地作為人類生存與發展的重要物質載體，承載著各種生活與生產活動，是社會經濟發展不可或缺的生產要素[2]。城市土地利用是城市功能布局的體現，具有基礎決定性作用，高效的土地利用結構布局是城市高質量建設的內在要求，亦是城市韌性的內在體現。城市韌性建設與土地合理利用作為國土空間規劃的重要目標，其二者協調演進是解決城市化快速發展的同時，保持土地資源的高效利用，推動城市由規模擴張向質量提升發展轉型的新思路。

城市韌性是指城市遭受外部擾動后保持或恢復城市各系統正常運行的能力，具有多樣性、冗余性和網絡性等特征[1，3]。當下學者基于城市韌性概念，從不同區域尺度出發，將其劃分為經濟韌性、生態韌性、基礎設施韌性等不同維度，并采取熵值法對其進行測度評價[4-5]。而土地利用效率是一個綜合性概念，即經濟學角度的經濟產出，資源綜合利用角度的經濟效益、社會效益和環境效益等[6]。關于城市土地利用效率的研究內容主要集中在其效率的測度評價及其影響機制分析[7-8]，通過采取數據包絡分析法[9]、隨機前沿生產函數[10] 等對其進行定量測度。目前對城市韌性或土地利用效率的研究較為豐富，并取得了一定成果。然而當下關于二者耦合協調關系的實證研究仍舊匱乏，尚缺乏系統的認識，已有研究主要對二者耦合協調水平進行測度評價及其時空演化分析，但研究仍存在以下不足：一方面，城市韌性與土地利用效率的相互作用機制復雜，單一范式的研究難以滿足城鎮化進程不斷加快下指導規劃實踐的需要，實證研究內容仍需豐富；另一方面，城市韌性與土地利用效率耦合協調發展的驅動機制研究十分缺少，且二者協同演化機理及其驅動機制會因時空的不同而有所差異，若單從協調演進分析而不顧及背后的驅動機制，可能造成高耦合協調下的“衰退陷阱”。故通過耦合協調與脫鉤雙重視角進一步對城市韌性與土地利用效率二者關系開展研究有望深入挖掘二者間互動演化機理和豐富該領域研究內容。

江蘇省作為東部沿海地區發達城市之一，其城鎮化發展迅速，土地利用強度高，受土地資源約束較為突出。故以江蘇省13 市為例，借助熵值法和隨機前沿生產函數模型分別量化城市韌性與土地利用效率，基于耦合協調理論與Tapio 脫鉤模型去解析二者間協同作用及動態交互響應機制，并在此基礎上利用Tobit 模型進一步挖掘二者間協調發展背后的機理，以期在城市化發展轉型期，優化土地利用結構與城市空間布局，為促進城市高質量建設與可持續發展提供可借鑒性參考。

1 研究方法

1.1 城市韌性評價指標體系構建

參照已有研究[11-12]，本文基于城市韌性的概念與內涵，遵循選取指標的科學性、合理性以及數據的可得性原則，在城市韌性這一目標層上構建了經濟韌性、社會韌性、生態韌性及基礎設施韌性四個維度的準則層，并在每個維度選取5 個指標，共同構建了20 個指標層的城市韌性指標體系（見表1）。

城市韌性建設可以增強城市系統抵御沖擊、恢復和適應能力，能夠更好地應對不確定風險挑戰和變化，使城市快速恢復正常運轉。其中，城市經濟韌性指城市在面對各種沖擊和壓力時，能夠保持其經濟系統的穩定性、適應性和可持續性的能力，其有助于城市更好地應對不確定性風險，保障居民生活質量，促進城市可持續繁榮；城市社會韌性指城市應對社會變化的能力，它強調城市社會系統的靈活性、包容性和適應性，使其能夠更好地應對挑戰，維持社會穩定，并在不斷變化的環境中實現可持續發展，加強城市社會韌性有助于提高城市整體的抗壓能力，促進社會健康發展；城市生態韌性指城市在面臨自然變化、環境壓力和人類活動引起的挑戰時，能夠維持生態系統健康、可持續發展并迅速適應變化的能力，城市生態韌性的提升有助于構建更健康、宜居的城市環境，同時能夠減緩人類活動對自然環境造成的負面影響，促進城市可持續發展；城市基礎設施韌性指城市基礎設施系統在面對各種壓力、災害或變化時，能夠保持其功能、可靠性和效率的能力，包括城市的交通、供水、能源、通信網絡、醫療設施等各種基礎設施系統，城市基礎設施韌性的提升對于保障城市運轉的穩定性、居民生活質量以及城市經濟發展至關重要。故多維度提升城市韌性，對促進城市高質量建設與可持續發展具有重要意義。

此外，為消除量綱的影響，利用min-max 法對數據進行無量綱化處理。為避免評判的主觀隨意性，運用熵值法來確定各指標權重，再利用多指標綜合評價法計算最終得分[13]。

1.2 隨機前沿生產函數模型

隨機前沿模型 （SFA） 是指一定技術條件下生產主體能夠達到的投入和產出最優狀態的界線，達到邊界線則說明生產技術完全有效，否則存在效率損失[14]。它是評價技術效率的常用方法之一，主要有超越對數和柯布道格拉斯C-D函數。參照已有研究[15]，本文以柯布道格拉斯C-D函數構建城市土地利用效率測度的隨機前沿模型，其測度指標體系如表2 所示。

1.3 耦合協調模型

耦合協調度模型用以評價兩系統或多系統間互動作用或相互影響程度，評價兩者相互作用中良性耦合程度的大小，以說明兩者發展進程是否一致，發展水平是否相匹配[16]，具體公式如下：

式中：C 為耦合度；D 為協調度；U 為城市韌性；L 為土地利用效率。研究認為城市韌性與土地利用效率同等重要，故α 和β 取值均為0.5。參考以往研究[17-18]，結合協調等級劃分標準與本文研究目的，將耦合協調值按表3 劃分。

1.4 Tapio 脫鉤模型

脫鉤即解耦，源于物理學概念，指具有相互影響的不同系統間耦合關系的存在與消亡，用以描述具有響應關系的變量之間的相依關系是否持續[19]。運用Tapio 脫鉤模型與上文述及的耦合協調度模型相結合，以進一步揭示城市韌性與土地利用效率間協調演進情況是否出現衰退趨勢，更進一步刻畫二者相互影響的復雜關系。脫鉤彈性系數分類標準見表4，該模型表達式如下：

式中：et1-t2 為t1 年至t2 年的脫鉤指數，ΔU、ΔL 分別為城市韌性、土地利用效率變化率；Ut1 與Ut2 分別為t1 年與t2 年城市韌性；Lt1 與Lt2 分別為t1 年與t2 年土地利用效率。

1.5 面板Tobit 模型

為挖掘出城市韌性與土地利用效率協調演進的驅動因素，本文選取面板Tobit 模型來進行分析，該模型適用于值在0 ～ 1 之間的因變量，可以避免OLS 估計帶來的偏誤[20]。其表達式具體如下：

式中： *it Y 為潛變量， it Y 為觀測到的因變量， it X 為自變量，β 為自變量系數， it ε 為隨機擾動項。由于城市韌性與土地利用效率協調發展不僅受到兩系統彼此間的相互作用，也受到經濟、政策管控、結構調整、人口與科技等其他因素影響，參照已有研究[21]，并基于研究目的選取如下6 個影響因素，具體說明如表5 所示。

2 研究區概況與數據來源

2.1 研究區概況

江蘇省位于我國東部沿海，地處長江三角洲，全省面積10.72 萬km2，下轄13 個市。江蘇地理十分優越，其平原遼闊，資源豐富，全年氣候溫和，雨量適中，四季分明。截至2020 年年末，江蘇省常住人口8477.26 萬人，城鎮化率達到73.44%，城鎮化水平持續走在全國前列。作為東部沿海發達地區之一，江蘇省土地資源豐富，土地資源開發良好。

2.2 數據來源

本研究所用數據主要包括江蘇省13 個市轄區的社會經濟數據與環境保護數據，主要來源于2006—2021 年《中國城市統計年鑒》《江蘇省統計年鑒》江蘇省各城市統計年鑒以及國民經濟和社會發展統計公報。對個別年份中個別城市的缺失數據，綜合考查數據缺失機制的不同，借助Stata 軟件采用均值法或線性插值法進行插補處理。

3 結果與分析

利用多指標綜合加權法和Frontier 4.1 軟件分別測得城市韌性與土地利用效率，并借助耦合協調與脫鉤模型對測算結果進一步分析，最終利用ArcGIS 10.7 等軟件將相關結果進行可視化。此外，為提高評價結果的科學性和準確性，先以整時段分析，再以5 年為一個研究時段分析，即T 時段（2005—2020）、T1 時段（2005—2010）、T2時段（2010—2015）和T3 時段（2015—2020），通過各時段里均值反映各區域在研究時段內相關情況。

3.1 城市韌性與土地利用效率時空演變分析

將城市韌性與土地利用效率以5 年為一個時段分別計算各時段內年增長率，由圖1 可知，在2005—2020 年間，江蘇省城市韌性年增長率為14.25%，土地利用效率為15.72%，城市韌性及其土地利用效率均在逐步提升，城市高質量建設取得積極成效。此外，從T1 至T3 城市韌性與土地利用效率年平均增長率均逐漸降低，可知，隨著時間推移，各城市韌性與土地利用效率增速均在減緩，意味著前期對城市建設和土地利用追加勞動力、資本等投入會促進二者顯著提升，但后期受城市土地資源數量的稀缺性、邊際效益和土地規模報酬遞減等影響，導致二者增幅開始減緩。

從空間分布來看，如圖2 與圖3 所示，各時段內城市韌性與土地利用效率均呈現出“南高北低”的地域分布態勢。高韌性城市與土地利用高效率區主要集中在以南京和蘇州為首的蘇南經濟帶，主要在于其擁有完善的城市功能系統，質量結構效益高，勞動力豐富，資本充足，相關政策支撐，區位條件優越，尤其是蘇州受到上海發展的“涓流效應”影響，城市綜合發展優勢突出。作為江蘇省綜合性發展最好的兩大城市，南京和蘇州對蘇南地區其他城市乃至蘇中城市的發展也起到了良好的輻射作用，使得江蘇南部區域綜合建設水平較高。城市低韌性和土地利用低效率區主要集中在宿遷和淮安等在內的蘇北地區，其地理位置優勢不突出、產業層次不夠高、土地開發力度不足，人力、資本和技術要素相對匱乏，城市發展還處于轉型期，各要素都還需調整與優化。而徐州作為華東重要門戶、老工業基地和淮海經濟區中心城市，其交通樞紐功能顯著，產業層次較高，勞動力相對豐富，土地投入較良好，抓住融入長三角的機遇，因此其整體發展態勢較好。

3.2 城市韌性與土地利用效率耦合協調時空演變分析

從時序演變特征來看，由表6 可知，耦合度方面，全省在2005—2020 年間均為高水平耦合，說明江蘇省城市韌性和土地利用效率整體耦合狀況良好，兩者存在顯著的強關聯作用。值得注意的是除了在T2 時段里的宿遷為磨合階段，在其他時段里各市的城市韌性與土地利用效率均處于高水平耦合。究其原因，在于宿遷經濟、基礎設施和技術等相對滯后，導致城市韌性建設和土地利用效率改進的投資和資源支持不足，二者聯動作用較差，有待提升。對于協調度，2005—2020 年時段里江蘇省整體年平均增長率為5.11%，整體協調度均值為0.67，屬于“基本協調—初級協調”狀態。全省從T1 至T3 時段，年增長率分別為7.83%、3.80% 和1.27%，協調水平逐步提升，二者互動共促作用顯著增強，但其增速卻開始下降，兩系統間的內在阻礙因素開始顯現，這主要與城市土地資源供應受限、環境保護政策以及規模報酬遞減規律等掛鉤。

從空間格局演變來看，如圖4 所示，整體上協調度呈現為“南高北低”的分布格局，且在多時段里保持該格局相對穩定發展。原因在于蘇南地區資本雄厚，人力資源豐富、外資投入較多、交通網路發達、區位條件優越等，使得系統間協調發展良好，而蘇中各城市受蘇南經濟圈輻射影響，其協調發展水平相對較高，蘇北地區缺少蘇南地區的諸多優勢，其協調水平較為落后，故導致“南高北低”的演變格局。分市來看，在T1 時段以連云港、淮安等六座城市為主的瀕臨失調發展的城市居多，而到T2 時段時不再有失調發展城市，且截止T3 時段，已有十二座城市發展到中級協調水平及以上，唯有宿遷協調發展水平相對較差，為初級協調水平。在江蘇省城市發展過程中，各市通過持續優化城市功能布局，加快產業結構升級、基礎設施建設等，同時不斷優化國土空間規劃布局與加強對城市土地開發的合理投入，使得城市韌性與土地利用效率協同演進，城市高質量發展水平得到提升。而宿遷在城市韌性建設和土地開發利用過程中資金、技術和勞動力等投入不足，地理區位優勢不突出，導致其協調發展水平較差。

3.3 城市韌性與土地利用效率解耦態勢分析

脫鉤模型計算結果如表7 所示，在2005—2020 年間，城市韌性與土地利用效率的關系主要存在擴張負脫鉤、擴張連接和弱脫鉤三種，二者增長率均為正，說明城市韌性與土地利用效率均在增長發展。除T1 時段外，其余時段均表現為擴張負脫鉤城市居多，二者未實現協同增進。隨著城市化迅速推進，城市韌性建設水平不斷提高，然而城市高速發展下導致的城市土地粗放利用現象突出，土地資源約束性不斷加強，土地利用效率增速相對滯后，二者間協調關系存在退化風險。此外，在前期存在協同演進發展情況較好的城市，如T1時段的無錫、常州和蘇州，T2 時段的徐州、常州和南通，這些地區城市韌性建設與土地利用協調增進效果較好，使得城市高質量發展水平得到提升。截止T3 時段，除宿遷處于城市韌性相對滯后發展以外，其余城市均處于土地利用效率相對滯后發展。此時正處于城鎮化迅速發展的“十三五”時期，城市經濟、基礎設施、生態環保以及社會保障等各方面迅速發展，城市韌性水平不斷提高，而受后期土地資源的自然約束性和報酬遞減的影響，土地利用效率雖有提高，但增速卻在減小。對于宿遷，此時城鎮化發展正處于轉型期，城市經濟、社會、基礎設施等發展相對滯后制約了城市韌性建設，存在衰退風險。

總體來看，江蘇省各市城市韌性與土地利用效率間協調發展水平均有提升，二者協同增進發展，但后期大部分城市出現城市韌性主導型發展，城市土地利用效率增速相對滯后，存在一定的退耦風險，各市需要及時調整發展規劃，正確把握城市韌性建設與土地利用效率間的良性互動機制，使其共同增進發展，促進城市高質量建設。

3.4 協調演進驅動因素分析

為探究協調發展背后的驅動因素，利用Stata 17.0 軟件進行面板Tobit 回歸分析，結果如表8 所示。

根據全樣本回歸結果可知，政府干預、人口密度、產業結構和科技投入通過了1% 的顯著性水平檢驗，且回歸系數為正，意味著隨著地方政府對城市建設投入增加、城市人口福利水平提升、以及產業結構優化升級和科技投入力度加強，城市韌性與土地利用效率協調演進效果越顯著；財政壓力在1% 水平下通過了顯著性檢驗，但回歸系數為負，說明財政壓力的存在會對協調發展水平產生抑制效果；而外資投入在回歸結果中并沒有通過檢驗，可能在于外資投入對城市發展并沒有起到主導作用，我國城市發展主要以經濟“內循環”為主。

從區域異質性來看，外資投入僅在蘇北地區通過了檢驗，但呈現負向顯著影響，可能因為外資投入與該區域的經濟結構不夠相容，導致負面影響；政府干預則分別在5% 和1% 的水平下通過了顯著性檢驗，并分別對蘇南和蘇北地區協調發展表現為促進作用；人口密度、產業結構和科技投入對江蘇省三大區域均為正向顯著影響，并沒有出現區域異質性；而財政壓力僅在蘇北地區通過了1% 的顯著性檢驗，且對協調發展水平具有抑制作用。其原因在于蘇北地區經濟產業發展對政府財政支持依賴性高，故而當出現財政壓力時對其協調發展產生的負向影響更顯著。

4 結論與建議

4.1 結論

城市高質量建設離不開“城市韌性與土地利用”雙系統的良性協同聯動增長，二者協同推進是城市健康發展的內在要求?；?005—2020 年江蘇省13 市面板數據，利用熵值法和SFA 模型分別測算出城市韌性與土地利用效率，并借助耦合協調和脫鉤模型對二者間關系進行量化，最后在此基礎上借助Tobit 模型對其協調發展背后的驅動因素進行挖掘。結果表明：

（1）江蘇省城市韌性與土地利用效率均呈增長式發展，但二者增速均在逐步減緩。在空間格局演變上，城市韌性與土地利用效率整體均表現為“南高北低”分布特征。

（2）江蘇省城市韌性與土地利用效率整體耦合狀況良好，屬于高水平耦合，二者存在顯著的強關聯作用。協調度方面，江蘇省整體協調度均值為0.67，屬于“基本協調—初級協調”狀態，協調水平呈增速逐漸降低的增長態勢。在空間格局演變上，協調度呈現出“南高北低”的分布特征，且逐漸以中級協調類型城市為主。

（3）江蘇省城市韌性與土地利用效率的關系主要存在擴張負脫鉤、擴張連接和弱脫鉤三種，其中又以擴張負脫鉤為主。二者未實現協同增進，多以土地利用效率增速相對滯后型發展，存在退耦風險。

（4）從江蘇省整體尺度看，政府干預、人口密度、產業結構和科技投入對城市韌性與土地利用效率的協調發展具有明顯促進作用，而財政壓力具有抑制作用。從三大區域尺度看，人口密度、產業結構和科技投入對三大區域均為正向顯著影響，而其余要素均表現出區域異質性特征。

4.2 政策建議

綜上所得結論，并基于各地區自身地理位置、資源稟賦、經濟基礎等因素，得到以下政策啟示：

（1）加強城市韌性建設，多維度提升城市韌性水平。對于城市韌性滯后型城市，應以經濟發展、生態保障、社會治理和基礎設施升級等為綜合目標，定制科學的城市綜合韌性發展規劃，通過加強人才引進與城際合作，合理引進外資投入，調整和優化產業結構，并注重城市更新與合理規劃布局，強化城市韌性發展。

（2）優化土地利用結構，提升土地利用綜合效率。對于土地利用效率滯后型城市，需加強城市存量土地的深度開發與科技投入力度，通過優化土地利用結構與投資結構，正確處理人地關系，合理配置土地資源與創新土地利用方式，推動土地資源高效集約利用，以確保土地用途的多樣性和土地投入產出高效性。

（3）深刻理解協調驅動機理，統籌推進城市韌性建設與土地利用效率提升雙軌同行。為避免江蘇各市城市韌性與土地利用效率協調推進下出現脫鉤的不良情況，應深刻理解二者互動機理，尋找二者協同演進最優發展主線，通過政府的財政支持與適當干預、產業結構持續優化升級、城市人力資源競爭優勢提升和加大科技投入力度等措施促進二者協調發展水平，同時防止財政赤字帶來政府壓力，避免高耦合協調發展下出現衰退風險，進而促進城市可持續發展。

（4）積極推進城際互聯互通，構建區域協調發展格局。協調發展是城市高質量發展的應有之意，蘇南地區應在保持自身優勢稟賦下，利用“涓滴效應”帶動周邊城市發展；蘇中地區則要基于自身已有優勢基礎，積極加強城際合作；蘇北地區則需加強交通樞紐建設，打通與蘇中蘇南地區的溝通橋梁，打破地理區位上的弱勢。由此，江蘇省上下一體，統籌城市韌性與土地利用效率協同聯動增長，確保城市資源合理配置與城市各要素協調發展，共同構建高質量區域協調發展格局。

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基金項目：國家自然科學基金項目“城鄉結合部土地混合利用對土地多功能的復雜效應與影響機制”（42371273）；江蘇高校優勢學科建設工程資助項目（PAPD）