吳嘉惠，吳克寧，李晨曦，劉 歡，王思懿，馬春光

(1．中國地質(zhì)大學(xué)(北京)土地科學(xué)技術(shù)學(xué)院，北京 100083； 2.國土資源部土地整治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100035； 3.菏澤國土資源局，山東菏澤 274009)

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·問題研究·

土地利用經(jīng)濟(jì)效益耦合協(xié)調(diào)度及空間差異研究*
——以京津冀地區(qū)為例

吳嘉惠1， 2，吳克寧1，2※，李晨曦1， 2，劉 歡1， 2，王思懿1， 2，馬春光3

(1．中國地質(zhì)大學(xué)(北京)土地科學(xué)技術(shù)學(xué)院，北京 100083； 2.國土資源部土地整治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100035； 3.菏澤國土資源局，山東菏澤 274009)

[目的]以土地投入、產(chǎn)出為基礎(chǔ)，分析京津冀地區(qū)13個(gè)城市的土地利用經(jīng)濟(jì)效益的空間相關(guān)性和異質(zhì)性，為土地利用方式的調(diào)整提供科學(xué)參考。[方法]通過構(gòu)建土地利用經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)體系，運(yùn)用熵值法測算土地利用經(jīng)濟(jì)效益值，并通過耦合協(xié)調(diào)度模型和空間分析法對京津冀土地利用經(jīng)濟(jì)效益空間差異進(jìn)行了初步探討。[結(jié)果](1)京津冀整體土地利用經(jīng)濟(jì)效益耦合協(xié)調(diào)度較低，耦合協(xié)調(diào)平均值為0.425，屬于瀕臨失調(diào)衰退類型，并且各城市之間發(fā)展不平衡； (2)京津冀地區(qū)土地利用經(jīng)濟(jì)效益全局空間自相關(guān)指數(shù)Moran’s I為0.217 928，表現(xiàn)出顯著的空間集聚形態(tài)； (3)京津冀地區(qū)土地利用經(jīng)濟(jì)效益空間差異主要受區(qū)位優(yōu)勢、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等影響，京津冀3地僅有北京、天津2個(gè)城市處于協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顟B(tài)，河北省整體都處于失調(diào)衰退狀態(tài)。[結(jié)論]根據(jù)區(qū)域土地利用經(jīng)濟(jì)效益的空間分異特點(diǎn)，應(yīng)制定差異化策略，從而提高土地利用經(jīng)濟(jì)效益。

土地利用經(jīng)濟(jì)效益 耦合協(xié)調(diào)度 空間分析法 京津冀地區(qū) 熵值法

0 引言

土地是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，在利用土地時(shí)應(yīng)盡量使其利用效益最大化。土地利用效益主要包括土地利用經(jīng)濟(jì)效益、土地利用社會效益和土地利用生態(tài)效益，其中土地利用經(jīng)濟(jì)效益研究是土地利用效益研究的核心，也是土地利用效益的重要表現(xiàn)[1-3]。目前，對土地利用經(jīng)濟(jì)效益已有較多研究[4， 5]，大部分通過選取影響因子，計(jì)算因子總和對土地利用經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行衡量，較少將因子劃分為對土地的投入和產(chǎn)出，再進(jìn)行比較。而從投入和產(chǎn)出視角研究土地利用經(jīng)濟(jì)效益的，雖然有效衡量了一個(gè)地區(qū)土地投入和產(chǎn)出的效率，但卻不利于地區(qū)和地區(qū)之間的比較[1]，還需要深入研究。文章選取了京津冀為研究區(qū)域，以投入產(chǎn)出率為支點(diǎn)，從土地投入和產(chǎn)出兩方面構(gòu)建指標(biāo)體系，利用熵值法計(jì)算京津冀13個(gè)城市土地投入效益和土地產(chǎn)出效益，以耦合協(xié)調(diào)度衡量土地利用經(jīng)濟(jì)效益高低，進(jìn)而分析其空間分異規(guī)律，為土地利用方式的調(diào)整提供科學(xué)參考。

1 研究區(qū)域概況

2 指標(biāo)體系與研究方法

2.1 評價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

土地利用經(jīng)濟(jì)效益評價(jià)涉及投入和產(chǎn)出兩方面[6]。結(jié)合京津冀的實(shí)際情況以及指標(biāo)數(shù)據(jù)的可獲得性，基于前人研究成果[1， 6-8]，將京津冀土地利用經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)體系分為2個(gè)層面——土地投入和土地產(chǎn)出。指標(biāo)體系構(gòu)建表1所示。

2.2 數(shù)據(jù)來源及預(yù)處理

該文以各地級市作為基該研究尺度，采用2015年《北京市統(tǒng)計(jì)年鑒》、《天津市統(tǒng)計(jì)年鑒》和《河北省統(tǒng)計(jì)年鑒》和2015年《中國城市統(tǒng)計(jì)年鑒》為主要數(shù)據(jù)源，對數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱化處理，采用最大最小值標(biāo)準(zhǔn)化方法，公式如下所示：

yij=(xij-minxij)/(maxxij-minxij)

(1)

式(1)中，yij是指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化值，xij為某項(xiàng)指標(biāo)屬性值，maxxij、minxij分別為某項(xiàng)指標(biāo)的最大值和最小值。

2.3 研究方法

2.3.1 權(quán)重確定與綜合水平計(jì)算

該文采用熵值法確定各項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重[9]。計(jì)算步驟如下：

(2)

表1 京津冀土地利用經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)體系權(quán)重

目標(biāo)層系統(tǒng)層指標(biāo)層權(quán)重土地利用經(jīng)濟(jì)效益土地投入人均道路用地面積0 1783地均固定資產(chǎn)投資0 1733房地產(chǎn)投資比重0 1989地均勞動力投入水平0 4495土地產(chǎn)出地均生產(chǎn)總值0 2163人口密度0 0816地均社會消費(fèi)零售額0 2417地均財(cái)政收入0 4603

式(2)中，zij為將指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化后，第j項(xiàng)指標(biāo)下，第i城市占該指標(biāo)比重；n為樣本(城市)個(gè)數(shù)，m為指標(biāo)個(gè)數(shù)；

(3)

式(3)中，ej代表第j項(xiàng)指標(biāo)熵值，k=1/ln(n)，ej≥0；

dj=1-ej

(4)

式(4)中，dj代表第j項(xiàng)指標(biāo)的差異系數(shù)；

(5)

式(5)中，wj代表第j項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重；

(6)

式(6)中，F(xiàn)1為土地投入效益水平，F(xiàn)2為土地產(chǎn)出效益水平。

計(jì)算的權(quán)重結(jié)果如表1所示。

表1中指標(biāo)說明如下所述。

(1)人均道路用地面積。是指區(qū)域道路面積與人口數(shù)量的比值，單位m2/人。該指標(biāo)反映地區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備投入水平。

(2)地均固定資產(chǎn)投資。是指區(qū)域固定資產(chǎn)投資與面積的比值，單位萬元/hm2。該指標(biāo)反映地區(qū)資源投入水平。

表2 土地利用經(jīng)濟(jì)效益分類體系

第一層第二層次第三層次D類型協(xié)調(diào)發(fā)展類(可接受區(qū)間)0 9000～1 0000優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展類F1>F2：產(chǎn)出滯后型F1=F2：投入產(chǎn)出同步型F1F2：產(chǎn)出損益型F1=F2：投入產(chǎn)出共損型F1

(3)房地產(chǎn)投資比重。是指區(qū)域房地產(chǎn)投資占固定資產(chǎn)投資的比重，單位%。該指標(biāo)反映地區(qū)土地市場當(dāng)中房地產(chǎn)的投入強(qiáng)度。

(4)地均勞動力投入水平。是指區(qū)域從業(yè)人員與面積的比值，單位人/hm2。該指標(biāo)反映地區(qū)勞動力投入強(qiáng)度。

(5)地均生產(chǎn)總值。是指區(qū)域生產(chǎn)總值與面積的比值，單位萬元/hm2。該指標(biāo)反映地區(qū)土地經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出水平。

(6)人口密度。是指區(qū)域人口數(shù)量與面積的比值，單位人/hm2。該指標(biāo)反映地區(qū)經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)出中的土地承載度[6]。

(7)地均社會消費(fèi)零售額。是指區(qū)域社會消費(fèi)品零售額與面積的比值，單位萬元/hm2。該指標(biāo)反映地區(qū)商品零售水平。

(8)地均財(cái)政收入。是指區(qū)域財(cái)政收入與面積的比值，單位萬元/hm2。該指標(biāo)反映地區(qū)財(cái)政收入水平。

2.3.2 耦合協(xié)調(diào)度模型

根據(jù)前人的研究成果[1，10-12]，土地投入效益系統(tǒng)和土地產(chǎn)出效益系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)的計(jì)算公式如下：

(7)

式(6)中，C為耦合協(xié)調(diào)系數(shù)，反映了土地投入效益系統(tǒng)和土地產(chǎn)出效益系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展程度；D表示耦合協(xié)調(diào)度；T表示土地利用經(jīng)濟(jì)效益整體水平；α和β分別表示土地投入系統(tǒng)和土地產(chǎn)出系統(tǒng)重要程度的權(quán)數(shù)，研究認(rèn)為二者同等重要，所以α和β均是0.5。

計(jì)算出耦合協(xié)調(diào)度D，依據(jù)表2給出的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行定量判斷[1， 13， 14]。

2.3.3 變異系數(shù)

該文采用變異系數(shù)對城市土地投入產(chǎn)出的耦合協(xié)調(diào)度分布進(jìn)行空間分析，公式如下：

(8)

2.3.4 空間自相關(guān)分析

該文采用Moran’s I來衡量全局空間自相關(guān)，公式如下[15]：

(9)

該文采用局部空間自相關(guān)指標(biāo)LISA 反映一個(gè)城市耦合協(xié)調(diào)度與鄰近城市耦合協(xié)調(diào)度的相關(guān)程度，公式如下[15]：

(10)

式(10)中，Ii為局部空間自相關(guān)指標(biāo)LISA。

3 結(jié)果與分析

3.1 土地利用經(jīng)濟(jì)效益耦合協(xié)調(diào)度分析

依據(jù)上述所選用的研究方法對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到京津冀地區(qū)各市的土地利用經(jīng)濟(jì)效益(表3)。

表3 土地投入與土地產(chǎn)出耦合協(xié)調(diào)度評價(jià)結(jié)果

城市F1F2D類型北京市0 79820 99780 9435優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展類投入滯后型天津市0 84360 67590 8663良好協(xié)調(diào)發(fā)展類產(chǎn)出滯后型唐山市0 19590 19350 4413瀕臨失調(diào)衰退類產(chǎn)出損益型廊坊市0 20520 18080 4385瀕臨失調(diào)衰退類產(chǎn)出損益型張家口市0 14340 23810 4230瀕臨失調(diào)衰退類投入損益型石家莊市0 22070 13750 4116瀕臨失調(diào)衰退類產(chǎn)出損益型秦皇島市0 28620 08910 3686輕度失調(diào)衰退類產(chǎn)出損益型邯鄲市0 15810 11590 3658輕度失調(diào)衰退類產(chǎn)出損益型保定市0 12050 08330 3138輕度失調(diào)衰退類產(chǎn)出損益型衡水市0 07720 08200 2820中度失調(diào)衰退類投入損益型滄州市0 06060 11310 2809中度失調(diào)衰退類投入損益型邢臺市0 07100 06630 2619中度失調(diào)衰退類產(chǎn)出損益型承德市0 03990 01000 1264嚴(yán)重失調(diào)衰退類產(chǎn)出損益型

圖1 京津冀城市土地投入與土地產(chǎn)出耦合協(xié)調(diào)度空間分布

從土地投入效益和土地產(chǎn)出效益的耦合協(xié)調(diào)度類型可以看出，京津冀3地13個(gè)城市整體水平偏低且內(nèi)部差距較大，耦合協(xié)調(diào)平均值為0.425，屬于瀕臨失調(diào)衰退類型。其中，北京、天津2個(gè)城市處于耦合協(xié)調(diào)度較高水平，屬于協(xié)調(diào)發(fā)展類，承德市處于最低的耦合協(xié)調(diào)度水平，屬于嚴(yán)重失調(diào)衰退類，其余10個(gè)城市均屬于失調(diào)衰退類型。因此，京津冀3地存在嚴(yán)重的發(fā)展不平衡現(xiàn)象。

從土地投入效益和土地產(chǎn)出效益的耦合協(xié)調(diào)度地理位置分布可以看出，京津冀3地13個(gè)城市協(xié)調(diào)度相對較高的主要集中在北京及其周圍的城市，呈現(xiàn)帶狀分布。該文將該條帶定義為京津冀經(jīng)濟(jì)帶，包含的城市有北京、天津、唐山、廊坊、張家口、秦皇島共6個(gè)城市，如圖1所示。在協(xié)調(diào)度大于0.4(過渡區(qū)間至可接受區(qū)間)的6個(gè)城市中，有北京、天津、唐山、廊坊、張家口共5個(gè)城市處于經(jīng)濟(jì)帶中。因此，京津冀3地發(fā)展過程中，土地利用經(jīng)濟(jì)效益存在顯著的地理分布，水平較高多集中于京津冀經(jīng)濟(jì)帶中。

3.2 土地利用經(jīng)濟(jì)效益的空間關(guān)聯(lián)性分析

基于GeoDA軟件進(jìn)行空間分析，進(jìn)一步分析土地利用經(jīng)濟(jì)效益的空間關(guān)聯(lián)性[16]。利用權(quán)重矩陣?yán)L制Moran指數(shù)散點(diǎn)圖。Moran散點(diǎn)圖由4個(gè)象限組成，每個(gè)象限代表不同的空間自相關(guān)類型[17]：象限I和象限Ⅲ代表正相關(guān)，即該空間單元屬性值較高(低)，相鄰單元屬性值也較高(低)； 象限Ⅱ和象限Ⅳ代表負(fù)相關(guān)，即該空間單元屬性值較低(高)，相鄰空間單元較高(低)。

京津冀13個(gè)城市土地投入與土地產(chǎn)出耦合協(xié)調(diào)度的全局空間自相關(guān)指數(shù)Moran’s I為0.217928(顯著度P=0.047)，表明京津冀入地利用經(jīng)濟(jì)效益存在顯著的正向空間自相關(guān)關(guān)系，出現(xiàn)了明顯的空間聚集性。正如圖2所示，在象限I中包括北京、天津、唐山、廊坊4個(gè)城市，說明該地區(qū)是熱點(diǎn)區(qū)； 象限Ⅲ是保定、邢臺、衡水、邯鄲、石家莊5個(gè)城市，說明該片區(qū)是冷點(diǎn)區(qū)。

圖2 Moran散點(diǎn)分布

為了更為直觀的體現(xiàn)京津冀土地利用經(jīng)濟(jì)效益的空間分布情況，利用GeoDA生成LISA聚集圖進(jìn)一步分析，如圖3所示。處于高高聚集類型的城市為北京、天津、唐山，表明這3個(gè)城市和周邊城市的土地利用經(jīng)濟(jì)效益都較高； 處于低低聚集的城市為衡水，表明該城市和周邊城市的土地利用經(jīng)濟(jì)效益都較低； 處于低高的城市為承德市，表明該城市的土地利用經(jīng)濟(jì)效益遠(yuǎn)低于周邊城市； 無色則為不顯著。從以上Moran圖與LISA圖的分析中，反映了京津冀地區(qū)土地利用經(jīng)濟(jì)效益存在明顯的空間溢出作用，并且處于“兩極分化”態(tài)勢。

圖3 LISA聚集

京津冀整個(gè)地區(qū)的變異系數(shù)V為0.5437，進(jìn)一步表明京津冀土地利用經(jīng)濟(jì)效益差異性較大，經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡。如圖1所示，經(jīng)濟(jì)帶中的城市，擁有北京、天津兩大增長極，因而受當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)輻射帶動作用強(qiáng)，有利于增加對該區(qū)域土地的投入。相較而言，非經(jīng)濟(jì)帶中的其他城市，進(jìn)入經(jīng)濟(jì)發(fā)展較晚，同時(shí)遠(yuǎn)離北京、天津增長極，所以受輻射帶動作用較弱。

4 結(jié)論與討論

該文運(yùn)用耦合協(xié)調(diào)度模型、熵值法和空間分析法等方法，對京津冀地區(qū)土地利用經(jīng)濟(jì)效益體系耦合協(xié)調(diào)度及其空間差異進(jìn)行分析，分析結(jié)果如下。

(1)京津冀整體土地利用經(jīng)濟(jì)效益耦合協(xié)調(diào)度較低，屬于瀕臨失調(diào)衰退類型，并且各城市之間發(fā)展不平衡，存在顯著差距，土地投入和土地產(chǎn)出的耦合協(xié)調(diào)度相對較好的地區(qū)主要集中在京津冀經(jīng)濟(jì)帶上。

(2)京津冀13個(gè)城市土地利用經(jīng)濟(jì)效益耦合協(xié)調(diào)度存在顯著的正向空間自相關(guān)關(guān)系，表現(xiàn)出空間集聚和“兩極分化”態(tài)勢。

(3)京津冀地區(qū)土地利用經(jīng)濟(jì)效益空間差異主要受區(qū)位優(yōu)勢、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等影響。京津冀3地僅有北京、天津2個(gè)城市處于協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顟B(tài)，河北省整體都處于失調(diào)衰退狀態(tài)。

該地區(qū)應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對土地的集約節(jié)約利用，依據(jù)實(shí)際情況制定科學(xué)的產(chǎn)業(yè)布局、合理的規(guī)劃，依托京津冀協(xié)同發(fā)展大背景，明確城市的發(fā)展方向、城市土地利用目標(biāo)和功能分區(qū)，從而提高土地利用經(jīng)濟(jì)效益。

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COUPLING COORDINATION DEGREE AND SPATIAL ANALYSIS ON ECONOMIC BENEFIT OF LAND UTILIZATION*——A CASE STUDY IN BEIJING, TIANJIN AND HEBEI REGION

Wu Jiahui1， 2，Wu Kening1， 2※，Li Chenxi1， 2，Liu Huan1， 2，Wang Siyi1， 2，Ma Chunguang3
(1.School of Land Science and Technology,China university of geosciences ,Beijing 100083, China;2.Key Laboratory of Land regulation Ministry of Land and Resources，Beijing 100035, China;3.Heze Bureau of Land Resources,Heze, Shandong 274009,China)

The coordinated development of Beijing-Tianjin-Hebei has become a major national strategy. Economic benefit of land utilization has been paid more attention in different field. The purpose of this paper was to analyze the spatial relevance and heterogeneity in economic benefit of land utilization and find out existing problems,so as to provide scientific references for efficient land utilization and reasonable degree of land intensive use. Taking 13 prefecture-level in Jing-Jin-Ji region as an example andusing the methods of coupling coordination degree model, entropy value and spatial analysis, this paper analysed the constitution of land use economic benefit, built up the evaluation index system of urban land use efficiency, used improved entropy method to measure land use efficiency value, and discussed heterogeneity of land use efficiency in Being,Tianjin and Hebei region. The results showed that (1) the total economic benefit of land utilization was relatively low, with the average of 0.425,which showed apparent spatial differences;(2)the Global Moran′s I was 0.217 928 and the prominence was 0.047, it indicated the economic benefit of land utilization had significant spatial applomeration;(3) The economic benefit of land utilization was mainly effected by location condition and industrial structure.The economic development was coordinated in Bejing and Tianjin, not in Hebei. It should make different policy according to spatial differences on economic benefit of land utilization in order to achieve maximum economic benefit of land utilization.It should make the rational function orientation and the goal of the urban land utilization based on their industrial characteristics and the principle of strategic interest of the country for the coordinated development of Beijing-Tianjin-Hebei.

economic benefit of land utilization; coupling coordination degree; spatial analysis; Being,Tianjin and Hebei region; entropy value

10.7621/cjarrp.1005-9121.20170606

2016-08-17

吳嘉惠(1991—)，女，廣西柳州人，碩士。研究方向：土地制度與政策?！ㄓ嵶髡撸簠强藢?1963—)，男，北京人，博士、教授、博士生導(dǎo)師。研究方向：土地評價(jià)和土地規(guī)劃。Email：wukening@cugb.edu.cn

*資助項(xiàng)目：北京市科技計(jì)劃項(xiàng)目“非首都功能疏解的用地保障研究”(Z161100001116016)

F301.24

A

1005-9121[2017]06038-07