張雅杰，林海燕

(武漢大學(xué) 資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430079)

0 引 言

城市化是衡量一個(gè)地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平的重要標(biāo)志[1]，城市土地集約利用是在不同城市化階段，使得單位面積城市土地承載更多的人口和經(jīng)濟(jì)的動(dòng)態(tài)的社會(huì)活動(dòng)[2-3]。城市化的適度發(fā)展推動(dòng)城市土地的集約利用，而城市土地集約利用又有效推動(dòng)城市化持續(xù)發(fā)展，兩者之間存在著天然的交互耦合關(guān)系，處于城市化不同發(fā)展水平的城市，其土地集約利用水平存在著顯著差異[4-6]。一些學(xué)者基于城市化發(fā)展規(guī)律探討城市土地集約利用的實(shí)踐途徑，研究表明城市化和城市土地集約利用發(fā)展階段密切相關(guān)，應(yīng)根據(jù)城市所處的城市化水平制定土地政策，進(jìn)行土地利用規(guī)劃[10]。上述相關(guān)研究的研究區(qū)域主要分布在華北、西北和西南地區(qū)，缺少長江以南地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)省份的研究，而浙江省地處中國東南沿海，長江三角洲南部，是中國經(jīng)濟(jì)最活躍的省份之一，在民營經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶動(dòng)下形成了具有鮮明特色的“浙江經(jīng)濟(jì)”，浙江省城市化率從2005的56.5%上升到2015的65.8%，2016年達(dá)到67%，城市化率逐步提升，城市化發(fā)展已經(jīng)處于快速發(fā)展階段，未來將進(jìn)入成熟階段[7]。隨著城市化進(jìn)程不斷加快，耕地面積不斷減少，從2003年的212.53×104hm2到2013年的197.85 hm2，人地矛盾突出，研究有助于優(yōu)化城市化和城市土地集約利用的耦合協(xié)調(diào)發(fā)展關(guān)系，為處于城市化不同水平的城市進(jìn)行土地集約利用評(píng)價(jià)提供科學(xué)依據(jù)，同時(shí)對(duì)城市化水平較高的經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)有一定的指導(dǎo)意義。

1 數(shù)據(jù)來源及研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

主要數(shù)據(jù)來源包括：2004年至2015年《浙江統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國城市統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國城市建設(shè)統(tǒng)計(jì)年鑒（年報(bào)）》、各市統(tǒng)計(jì)年鑒，以及中國經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫。

1.2 研究方法

在建立城市化與城市土地集約利用的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系基礎(chǔ)上，對(duì)城市化水平和城市土地集約利用進(jìn)行測(cè)度，然后構(gòu)建城市化水平和城市土地集約利用度的耦合協(xié)調(diào)發(fā)展度模型，采用ArcGIS10.2進(jìn)行時(shí)空差異分析。

1.2.1 指標(biāo)體系的構(gòu)建

根據(jù)指標(biāo)的理論性和實(shí)際性意義，借鑒已有的綜合測(cè)度指標(biāo)體系成果[8-13]，遵循系統(tǒng)性、有效性、科學(xué)性和可操作性等原則，從城市化和城市土地集約利用的內(nèi)涵出發(fā)，選取有代表性的指標(biāo)（見表1），分別反映城市化和城市土地集約利用的實(shí)際狀態(tài)和水平。

1.2.2 指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化及權(quán)重的確定

設(shè)有m項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)X1,X2,…,Xm，并有n個(gè)城市的指標(biāo)數(shù)據(jù)，Xij(i=1,2,…,m;j=1,2,…,n)構(gòu)成原始數(shù)據(jù)矩陣，Xij即j城市的第i項(xiàng)指標(biāo)原始數(shù)據(jù)。由于指標(biāo)數(shù)據(jù)具有不同的單位量綱，為增強(qiáng)指標(biāo)數(shù)據(jù)的可比性，應(yīng)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。根據(jù)指標(biāo)數(shù)據(jù)內(nèi)涵，本文采用級(jí)差法進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，公式為：

式中，Aij為原始數(shù)據(jù)Xij的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)，minXij即j城市第i項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)的最小值，maxXij即j城市第i項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)的最大值。

對(duì)指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理后，還需要對(duì)各指標(biāo)的權(quán)重進(jìn)行確定，本文采用層次分析法確定權(quán)重，得到的權(quán)重結(jié)果見表1，根據(jù)計(jì)算出的權(quán)重值（Wj）與經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化后取得的指標(biāo)值加權(quán)求和得到土地集約利用和城市化的發(fā)展水平，公式為：

式中，U(x)，U(y)——城市化水平、土地集約利用度。

表1 城市化水平和城市土地集約利用度測(cè)度指標(biāo)體系Tab.1 Comprehensive evaluation index system on urbanization and intensive urban land use

1.2.3 耦合協(xié)調(diào)評(píng)價(jià)模型及階段類型劃分

1）耦合度模型

耦合度描述兩個(gè)或兩個(gè)以上系統(tǒng)相互作用影響的程度，耦合作用和協(xié)調(diào)程度決定了系統(tǒng)發(fā)展?fàn)顩r[6]，由于城市化和城市土地集約利用是彼此獨(dú)立又相互作用的系統(tǒng)，本文借鑒物理學(xué)中的容量耦合概念及容量耦合系數(shù)模型構(gòu)建城市化和城市土地集約利用的耦合協(xié)調(diào)度模型[5]，公式為：

式中，C為耦合度系數(shù)，C∈[0,1]；α和β為待定系數(shù)，α+β＝1；K為調(diào)節(jié)系數(shù)，K∈[2,8]?；诔鞘锌沙掷m(xù)發(fā)展思想，本文認(rèn)為城市化和城市土地集約利用同等重要，α=β，并選定調(diào)節(jié)系數(shù)K=2。

2）協(xié)調(diào)度模型

雖然耦合度可以有效評(píng)價(jià)城市化和城市土地集約利用的交互耦合強(qiáng)度，但無法判斷耦合是否為良性，即當(dāng)兩系統(tǒng)水平均較低時(shí)，仍然可以得到較高的耦合度[5]，但在多個(gè)地域的空間對(duì)比研究中卻難以準(zhǔn)確評(píng)價(jià)其協(xié)調(diào)水平，故本文構(gòu)建城市化和城市土地集約利用的協(xié)調(diào)度模型D，評(píng)價(jià)城市化和城市土地集約利用的發(fā)展水平，公式為：

式中，D為城市化和城市土地集約利用的協(xié)調(diào)度系數(shù)D∈[0,1]，D越大，則其協(xié)調(diào)水平越佳，D越小，則其協(xié)調(diào)水平越差，失調(diào)愈加嚴(yán)重。

3）相對(duì)發(fā)展度模型

協(xié)調(diào)度模型可以準(zhǔn)確評(píng)價(jià)城市化和城市土地集約利用的協(xié)調(diào)水平，卻難以評(píng)價(jià)兩者相對(duì)發(fā)展?fàn)顩r，故以相對(duì)發(fā)展度模型求取城市化和城市土地集約利用的相對(duì)發(fā)展度系數(shù)E[6]，公式為：

1.2.4 耦合協(xié)調(diào)階段及類型劃分

根據(jù)協(xié)調(diào)度系數(shù)，并結(jié)合城市化水平和城市土地集約利用度，參閱區(qū)域城市化與生態(tài)環(huán)境的耦合協(xié)調(diào)類型劃分標(biāo)準(zhǔn)[14-18]，本文將城市化和城市土地集約利用的耦合協(xié)調(diào)發(fā)展階段粗略分為三大階段，即拮抗階段、磨合階段與協(xié)調(diào)階段。當(dāng)D∈[0,0.45]時(shí)處于拮抗階段，城市化和城市土地集約利用水平都很低，限制城市可持續(xù)發(fā)展。當(dāng)D∈[0.45,0.65]時(shí)處于磨合階段，城市化和城市土地集約利用水平有所提高，趨于優(yōu)化狀態(tài)，但其關(guān)系仍然失調(diào)，影響城市可持續(xù)發(fā)展。當(dāng) D∈[0.65,1]時(shí)處于協(xié)調(diào)階段，城市化和城市土地集約利用水平較高，推動(dòng)城市可持續(xù)發(fā)展。

在理想條件下城市化和城市土地集約利用是同步優(yōu)化的，但在實(shí)際中兩者卻難以實(shí)現(xiàn)完全同步優(yōu)化，本文加入相對(duì)發(fā)展度E這個(gè)因素進(jìn)行考量，設(shè)當(dāng)E∈[0,0.8]時(shí)，土地集約利用水平滯后于城市化的水平，限制城市化的發(fā)展，城市土地處于粗放利用階段；當(dāng)E∈[0.8,1.2]時(shí)，土地集約利用水平同步于城市化的水平，推動(dòng)城市化的發(fā)展，城市土地趨于集約利用；當(dāng)E∈[1.2,∞]時(shí)，土地集約利用水平超前于城市化的水平，影響城市化的發(fā)展，城市土地趨于過度利用。本文將城市化和城市土地集約利用的耦合協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顩r分為9種類型，具體見表2。

表2 城市化水平和城市土地集約利用耦合協(xié)調(diào)發(fā)展階段類型Tab.2 Status of coordinative and harmonious development between intensive urban land use and urbanization

2 實(shí)證研究

2.1 耦合協(xié)調(diào)關(guān)系時(shí)序分析

根據(jù)城市化水平和城市土地集約利用度測(cè)算值以及耦合度、耦合協(xié)調(diào)發(fā)展度和相對(duì)發(fā)展度模型，計(jì)算耦合度、耦合協(xié)調(diào)發(fā)展度和相對(duì)發(fā)展度，從而對(duì)浙江省11個(gè)市城市化與土地集約利用耦合協(xié)調(diào)發(fā)展的情況進(jìn)行了定量評(píng)價(jià)，見表3，得到浙江省城市化與土地集約利用耦合協(xié)調(diào)發(fā)展類型，見表4。城市化與城市土地集約利用耦合不僅表現(xiàn)在各自要素相互作用的繁雜性，還表現(xiàn)在時(shí)空發(fā)展的差異性上。

表3 2001～2014年浙江省城市化水平和城市土地集約利用度耦合協(xié)調(diào)關(guān)系Tab.3 Coordinative and harmonious development between urbanization and intensive land use in Zhejiang province from 2001 to 2014

表4 2001～2014年浙江省城市化和城市土地集約利用耦合協(xié)調(diào)發(fā)展類型劃分Tab.4 The type of the coordinative and harmonious development between urbanization and intensive land use in Zhejiang province from 2001 to 2014

2.1.1 耦合度和耦合協(xié)調(diào)發(fā)展度分析

從表3可以看出：①2003年至2014年期間，臺(tái)州、杭州、舟山3市的城市化與城市土地集約利用耦合度波動(dòng)最大，其中波動(dòng)最大的是臺(tái)州市，金華、紹興、衢州、湖州四市的波動(dòng)次之，溫州、麗水、寧波、嘉興四市的波動(dòng)較小，又以溫州的波動(dòng)最小。②2003年至2014年間麗水、杭州兩市的城市化和城市土地集約利用耦合協(xié)調(diào)度波動(dòng)最大，麗水市的耦合協(xié)調(diào)度為是11市中最低，且波動(dòng)最大，金華、紹興、溫州、衢州、湖州五市的波動(dòng)次之，嘉興、寧波、臺(tái)州、舟山四市的波動(dòng)最小，其中又以舟山市波動(dòng)最小。③每年各市的城市化和城市土地集約利用耦合協(xié)調(diào)度并不同步變動(dòng)，耦合度高并不意味著耦合協(xié)調(diào)度也高，反之亦然。橫向來看，各個(gè)城市的城市化和城市土地集約利用耦合協(xié)調(diào)度都在逐年優(yōu)化，協(xié)調(diào)水平較好，城市發(fā)展呈現(xiàn)上升態(tài)勢(shì)。

2.1.2 耦合協(xié)調(diào)發(fā)展類型分析

從表4可以看出：①在2001～2014年期間，絕大部分城市都處于協(xié)調(diào)期和磨合期，只有衢州和麗水兩個(gè)城市一直處于拮抗期，城市化和城市土地集約利用的關(guān)系嚴(yán)重失調(diào)，阻滯城市可持續(xù)發(fā)展。②橫向來看，2001年、2007～2011年以及2012～2013年有5市處于協(xié)調(diào)期，4市處于磨合期；2002年4市處于協(xié)調(diào)期，5市處于磨合期；2003～2006年、2011年和2014年有6市處于協(xié)調(diào)期，3市處于磨合期可以看出14年間處于磨合期的城市逐漸減少，相應(yīng)的城市占比也在減少，由2002年的45.45%減至2014年的27.27%，而處于協(xié)調(diào)期的城市則逐年增加，相應(yīng)的城市占比也越來越多，由2002年的36.36%升至2014年的54.54%，各個(gè)城市的城市化與城市土地集約利用耦合協(xié)調(diào)趨向良性，城市發(fā)展呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。③縱向來看，各個(gè)城市的城市化與城市土地集約利用耦合協(xié)調(diào)發(fā)展類型年際變化不大。

2.2 耦合協(xié)調(diào)關(guān)系空間差異分析

從圖1可以看出：①總體而言，浙江省的城市化與城市土地集約利用耦合協(xié)調(diào)類型由北向南遞減，由東向西遞減的趨勢(shì)，呈現(xiàn)出片狀分區(qū)集聚的特征。②處于磨合期的城市先增加后減少，處于協(xié)調(diào)期的城市逐漸增加，城市化和城市土地集約利用的關(guān)系優(yōu)化協(xié)調(diào)，推動(dòng)城市的可持續(xù)發(fā)展。③衢州、麗水兩市一直處于拮抗期，城市化和城市土地集約利用水平都很低，不利于城市發(fā)展。④2014年處于協(xié)調(diào)期的城市全部位于浙江省北部，分別是杭州（IX）、紹興（IX）、寧波（VII）、嘉興（VII）、湖州（VII）、舟山（VII），可以看出杭州和紹興的土地集約利用水平超前于城市化水平，土地趨于過度利用，其他4市土地趨于粗放利用，限制著城市發(fā)展；金華（VI）、溫州（V）、臺(tái)州（IV）3市處于磨合期，但是金華土地趨于過度利用，影響城市發(fā)展，臺(tái)州土地趨于粗放利用，限制城市發(fā)展，只有溫州土地趨向集約利用，推動(dòng)城市發(fā)展；衢州（II）、麗水（III）2市處于拮抗期，衢州土地趨向集約利用，有利于城市發(fā)展，麗水土地趨于過度利用，影響城市發(fā)展。從以上分析可知，只有溫州、衢州2市的城市化同步于城市土地集約利用，可以有效促進(jìn)城市發(fā)展，45.45%的城市土地趨于粗放利用，36.36%的城市土地趨于過度利用。

圖1 2004，2009，2014年浙江省城市化和城市土地集約利用耦合協(xié)調(diào)類型Fig.1 Coordinative and harmonious type of urbanization and intensive land use in Zhejiang province in 2004, 2009 and 2014

3 結(jié)束語

耦合理論有效地整合了不同要素指標(biāo)的測(cè)算方法，通過對(duì)耦合度、協(xié)調(diào)度和耦合協(xié)調(diào)度計(jì)算結(jié)果的可視化處理，直觀反映出所研究對(duì)象的豐富信息，從而揭示要素間的耦合關(guān)系。此方法對(duì)于研究事物的時(shí)空耦合具有較為普遍的適用性。

1）從時(shí)間尺度上看，浙江省各個(gè)城市的城市化水平呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，城市土地集約利用水平年際變化較大，在城市化發(fā)展的不同階段，城市土地利用水平也呈現(xiàn)出不同程度的集約度，兩者相互作用，但并沒有達(dá)到完全協(xié)調(diào)發(fā)展的程度，兩者與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平有一定的空間響應(yīng)關(guān)系；各個(gè)城市的城市化和城市土地集約利用耦合協(xié)調(diào)度都在逐年優(yōu)化，協(xié)調(diào)水平較好，城市發(fā)展呈現(xiàn)上升態(tài)勢(shì)；同時(shí)，各個(gè)城市的城市化與城市土地集約利用耦合協(xié)調(diào)發(fā)展類型年際變化不大。

2）從空間尺度上看，浙江省城市化與城市土地集約利用耦合協(xié)調(diào)類型由北向南遞減，由東向西遞減的趨勢(shì)，兩者耦合協(xié)調(diào)發(fā)展水平空間差異顯著，呈現(xiàn)出片狀分區(qū)集聚的特征。北部耦合協(xié)調(diào)度高，處于協(xié)調(diào)期，需優(yōu)化城市系統(tǒng)，穩(wěn)步提升城市競(jìng)爭(zhēng)力；南部呈東西分化狀態(tài)，其中西部衢州、麗水兩市處于拮抗期，急需加快城市化進(jìn)程，提高城市土地集約利用水平；東部城市大都處于磨合期，應(yīng)促進(jìn)兩者同步發(fā)展。