張博航 王琛

摘要：以云南省16個(gè)城市為樣本，應(yīng)用DEA模型和空間自相關(guān)分析方法探討了云南省2010—2019年的城市土地利用效率時(shí)空分異特征，結(jié)果顯示：綜合技術(shù)效率在研究期內(nèi)的總體均值為0.865，離DEA有效仍有一定的提升空間?？傮w上，云南省城市土地利用效率呈隨機(jī)分布的空間格局，但在局部空間上具有顯著的局部空間自相關(guān)。研究可為云南省制定城市土地利用政策提供參考和依據(jù)。

關(guān)鍵詞：城市土地利用效率??時(shí)空分異??DEA模型??空間自相關(guān)

中圖分類號(hào)：F299.23?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A???文章編號(hào)：1672-3791（2022）06（b）-0000-00

Spatial-temporal?Differentiation?Characteristics?of?Urban?Land?Use?Efficiency

ZHANG?Bohang??WANG?Chen

（College?of?ecology?and?environment，?Southwest?Forestry?University，?Kunming，?Yunnan?Province，?650224?China）

Abstract：?Taking?16?cities?in?Yunnan?Province?as?samples，?this?paper?discusses?the?spatial-temporal?differentiation?characteristics?of?urban?land?use?efficiency?in?Yunnan?Province?by?using?DEA?model?and?spatial?autocorrelation?analysis?method.?The?results?show?that?the?overall?average?of?comprehensive?technical?efficiency?during?the?study?period?is?0.865，?which?still?has?some?room?for?improvement?from?DEA?effectiveness.?Overall，?urban?land?use?efficiency?in?Yunnan?Province?shows?a?random?spatial?pattern，?but?it?has?significant?local?spatial?autocorrelation?in?local?space.?This?research?can?provide?decision-making?basis?for?Yunnan?Province?to?formulate?urban?land?use?policies.

Key?Words：?Urban?land?use?efficiency;?Spatial-temporal?Differentiation;?DEA?model;?Spatial?Autocorrelation

土地利用是當(dāng)前全球可持續(xù)發(fā)展的核心問(wèn)題之一，是具有世界意義的研究熱點(diǎn)和前沿領(lǐng)域[1]。城市土地利用效率是土地利用研究框架體系中的一個(gè)基礎(chǔ)性問(wèn)題，其是城市經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展過(guò)程中土地價(jià)值實(shí)現(xiàn)程度的直接表現(xiàn)形式[2]。目前，城市土地利用效率研究重點(diǎn)探討了效率的測(cè)度和評(píng)價(jià)問(wèn)題[3-6]，但分析城市土地利用效率時(shí)空分異特征的研究仍較少?；诖?，該文以云南省16個(gè)城市為研究對(duì)象，綜合測(cè)度了其土地利用效率，進(jìn)而分析了效率的時(shí)空分異特征，由此為提高云南省城市土地利用效率、制定土地利用發(fā)展戰(zhàn)略提供科學(xué)依據(jù)，同時(shí)，也可為相關(guān)城市土地利用效率研究提供參考。

1?研究對(duì)象與方法

1.1?研究對(duì)象

該文研究對(duì)象為云南省城市。云南省地處中國(guó)西南邊陲，總面積39.41萬(wàn)km2，下轄16個(gè)地級(jí)城市，包括8個(gè)地級(jí)市和8個(gè)民族自治州。研究首先利用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析（Data?Envelopment?Analysis，DEA）模型對(duì)云南省城市土地利用效率進(jìn)行測(cè)度。其次，在效率測(cè)度的基礎(chǔ)上，應(yīng)用莫蘭指數(shù)分析城市土地利用效率的全局和局部空間自相關(guān)性，由此全面探討云南省城市土地利用效率的時(shí)空分異特征。

1.2?研究方法

DEA模型是評(píng)價(jià)具有多投入和多產(chǎn)出決策單元效率的一種非常有效的方法，CCR模型是DEA的基礎(chǔ)模型，也是最為常用的模型。假設(shè)有n個(gè)決策單元，每個(gè)決策單元有m種投入要素xij（j=1，?…，?m），有s種產(chǎn)出yir（r=1，?…，?s），?xij≥0，?yir≥0，引入松弛變量s-和s+，則決策單元的相對(duì)效率有如下的DEA-CCR評(píng)價(jià)模型：

式中，λi為各個(gè)決策單元在某一指標(biāo)上的權(quán)重變量，θ為決策單元的綜合技術(shù)和規(guī)模效率值，簡(jiǎn)稱為綜合技術(shù)效率（TE）。當(dāng)θ為1且s-和s+都為0時(shí)，決策單元為DEA有效。當(dāng)θ小于1時(shí)，決策單元為DEA無(wú)效。

空間自相關(guān)是研究空間中某位置觀察值與其相鄰位置觀察值是否相關(guān)以及相關(guān)程度的空間分析方法，由此檢驗(yàn)空間事物某屬性是否相鄰分布或間錯(cuò)分布。Moran指數(shù)（包括全局和局部的Moran指數(shù)）是最常用的空間自相關(guān)計(jì)算方法。全局莫蘭指數(shù)的計(jì)算公式如下：

式中，I是全局莫蘭指數(shù)，n是空間單元數(shù)量，xi和xj是第i和第j個(gè)空間單元的觀測(cè)值，wij是空間權(quán)重，當(dāng)i和j相鄰時(shí)，w為1，否則為0。全局莫蘭指數(shù)的值介于-1和1之間，當(dāng)大于0時(shí)表示空間正相關(guān)，呈集聚分布狀態(tài);當(dāng)小于0時(shí)表示空間負(fù)相關(guān)，呈分散狀態(tài)。當(dāng)為0時(shí)則無(wú)空間自相關(guān)即隨機(jī)分布狀態(tài)。全局莫蘭指數(shù)是空間自相關(guān)的總體評(píng)價(jià)，而局部莫蘭指數(shù)則反映出一個(gè)局部空間和其周?chē)植靠臻g的相關(guān)程度。對(duì)于第i個(gè)空間單元來(lái)說(shuō)，局部莫蘭指數(shù)的計(jì)算公式為：

式中，Ii是局部莫蘭指數(shù)，其他變量的含義與公式（2）相同。通過(guò)計(jì)算局部莫蘭指數(shù)，可以得到局部空間自相關(guān)集聚圖，用于顯示研究指標(biāo)值與其鄰域指標(biāo)值均值之間高—高、低—低的空間正相關(guān)，或高—低、低—高的空間負(fù)相關(guān)以及無(wú)顯著的空間相關(guān)性。

2?指標(biāo)體系

遵循建立DEA評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的目標(biāo)性、精簡(jiǎn)性、數(shù)據(jù)可獲得性等原則，構(gòu)建云南省城市土地利用效率評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系，具體如表1所示。收集云南省16個(gè)城市在2010—2019年的相關(guān)數(shù)據(jù)，所有指標(biāo)數(shù)據(jù)均源于《云南省統(tǒng)計(jì)年鑒》。

3?結(jié)果分析

3.1?效率測(cè)度分析

應(yīng)用CCR模型計(jì)算云南省2010—2019年城市土地利用的綜合技術(shù)效率，結(jié)果如表2所示。綜合技術(shù)效率是DEA的基礎(chǔ)，反映了城市在要素配置利用和規(guī)模集聚上的總體效率。根據(jù)表2，近10年云南省只有昆明、玉溪、西雙版納3個(gè)城市各個(gè)年度的綜合技術(shù)效率值及其均值都為1，表明其土地利用效率處于最優(yōu)生產(chǎn)前沿面上，均為DEA綜合有效。此時(shí)，這3個(gè)城市在土地資源、人力資源和資本投入的基礎(chǔ)上各項(xiàng)產(chǎn)出已達(dá)到最優(yōu)。另外的13個(gè)城市在2010—2019年的綜合技術(shù)效率均值均小于1，說(shuō)明這13個(gè)城市的土地利用綜合技術(shù)效率與最優(yōu)生產(chǎn)前沿面存在不同程度的差距，值越小說(shuō)明效率越低，未來(lái)提升的空間越大。全省16個(gè)城市2010—2019年的綜合技術(shù)效率均值僅為0.865，表明總體上云南省的DEA綜合效率離DEA綜合有效尚有一定距離。高于全省均值的共有曲靖、大理等9個(gè)城市，其余7個(gè)城市均低于全省均值，由此表明云南省城市之間的綜合技術(shù)效率差異較大，存在較為明顯的不均衡現(xiàn)象。

3.2?效率空間分區(qū)

根據(jù)綜合技術(shù)效率值的區(qū)間分布，按照等于1（高效率）、0.9～1（較高效率）、0.8～0.9（中等效率）和小于0.8（低效率）的分類標(biāo)準(zhǔn)，將16個(gè)城市劃分為四個(gè)分區(qū)，結(jié)果如圖1所示。2010年，高效率區(qū)包括效率值為1的昆明、玉溪、楚雄、文山、西雙版納和怒江6個(gè)DEA有效的城市，較高效率區(qū)包括麗江、保山、臨滄、曲靖4個(gè)城市，中等效率區(qū)包括迪慶、大理、德宏3個(gè)城市，低效率區(qū)包括昭通、紅河、普洱3個(gè)城市。2019年，高效率區(qū)包括DEA有效的昆明、玉溪、西雙版納、大理、迪慶5個(gè)城市，較高效率區(qū)則有文山、怒江2個(gè)城市，中等效率區(qū)有德宏、麗江、昭通3個(gè)城市，低效率區(qū)則有保山、臨滄、普洱、楚雄、紅河、曲靖6個(gè)城市。

在空間分布上，2010年云南省以昆明、玉溪、楚雄為中心、以文山、曲靖和麗江為兩翼構(gòu)成了一個(gè)明顯的城市土地高效利用空間集聚區(qū)，而中等效率和低效率的城市主要分布在云南省的西部地區(qū)和南部地區(qū)。2019年云南省以昆明、玉溪為中心構(gòu)成了城市土地利用高效率的空間集聚區(qū)，而西雙版納、大理、迪慶3個(gè)高效率城市則呈點(diǎn)狀分布。較高和中等效率城市分布在云南省的東部和西部邊境地區(qū)，而低效率城市則構(gòu)成了規(guī)模最大并且集中連片的空間集聚區(qū)。綜合來(lái)看，云南省城市土地利用效率空間分布具有兩個(gè)明顯特點(diǎn)，一是昆明、玉溪、西雙版納3個(gè)城市始終是云南省城市土地利用的高效率集聚區(qū);二是低效率城市從2010年的3個(gè)增加到2019年的6個(gè)，空間分布上，低效率城市在2010年主要分布在南部地區(qū)，而2019年則分布在南部和中部地區(qū)，形成了較明顯的空間擴(kuò)散態(tài)勢(shì)。

3.3?效率空間自相關(guān)分析

利用16個(gè)城市的綜合技術(shù)效率數(shù)據(jù)計(jì)算全局莫蘭指數(shù)，結(jié)果如表3所示。研究期內(nèi)所有年度的全局莫蘭指數(shù)均為負(fù)值，城市土地利用效率在空間上具有負(fù)相關(guān)。在具體數(shù)值上，2010年全局莫蘭指數(shù)值最小為-0.372?6，最接近-1，空間負(fù)相關(guān)態(tài)勢(shì)最明顯;2012年全局莫蘭指數(shù)值最大為-0.110?0，靠近0表明該年度空間分布更具隨機(jī)性特點(diǎn)。同時(shí)，只有2010年的Z值為-1.709?6，p值為0.087?3，通過(guò)了Z值小于-1.65、p值小于0.1的顯著性檢驗(yàn)，其余年度均未通過(guò)置信水平為0.1的顯著性檢驗(yàn)。因此，除2010年外，其他各年均不存在顯著的全局空間自相關(guān)，云南省城市土地利用效率在總體空間分布上既不表現(xiàn)為集聚，也不表現(xiàn)為離散，而是一種隨機(jī)分布的空間格局。

全局莫蘭指數(shù)僅揭示了全局綜合特征，尚不能表明各個(gè)城市與周邊鄰近城市之間的局部空間關(guān)系。研究應(yīng)用局部莫蘭指數(shù)得到了云南省城市土地利用效率的局部空間關(guān)系，結(jié)果如表4所示。根據(jù)表4，研究期內(nèi)只有西雙版納、昭通、臨滄、大理和麗江等5個(gè)城市土地利用效率的局部莫蘭指數(shù)至少有一年通過(guò)了置信水平為0.05的顯著性檢驗(yàn)，表明其與相鄰城市存在顯著的局部空間自相關(guān)，但局部空間自相關(guān)的性質(zhì)、強(qiáng)度與穩(wěn)定性存在明顯差異。西雙版納、昭通、大理和麗江等4個(gè)城市均表現(xiàn)出局部空間負(fù)相關(guān)，只有臨滄表現(xiàn)出局部空間正相關(guān)。西雙版納在所有年度均表現(xiàn)出顯著的局部空間負(fù)相關(guān)，昭通在2011和2014年表現(xiàn)出局部空間負(fù)相關(guān)，大理和麗江僅在2017和2018年分別表現(xiàn)出局部空間負(fù)相關(guān)，只有臨滄在2011、2012和2015年都表現(xiàn)出了局部空間正相關(guān)。研究期內(nèi)，西雙版納、昭通、大理和麗江等4個(gè)局部空間負(fù)相關(guān)城市呈現(xiàn)出離散空間格局，形成了一個(gè)以其為核心的土地利用效率空間分布異質(zhì)區(qū)。特別是西雙版納具有穩(wěn)定而連續(xù)的局部空間負(fù)相關(guān)，成為云南省唯一在各個(gè)年度上均具有顯著局部空間自相關(guān)的城市。臨滄在3個(gè)年度上具有局部空間正相關(guān)，表明以其為核心形成了一定程度的集聚空間格局。

為更清晰地揭示云南省城市土地利用效率的空間分布格局特點(diǎn)，繪制局部空間自相關(guān)的集聚圖，結(jié)果如圖2所示。西雙版納在所有年度的局部空間分布上均是高-低類型，大理則在2017年是高-低類型，兩者呈現(xiàn)出明顯的高值低值相鄰的空間離散格局。昭通在2011和2014年上是低—高類型，麗江僅在2018年為低—高類型，兩者都呈現(xiàn)出低值高值鄰近的空間離散格局。臨滄在2011、2012和2015年上都為低—低類型，呈現(xiàn)出較明顯的低值低值相鄰的空間集聚格局。總體上，云南省城市土地利用效率沒(méi)有出現(xiàn)高值集聚的“熱點(diǎn)”地區(qū)，僅出現(xiàn)一處低值集聚的“冷點(diǎn)”地區(qū)，其余的空間局部自相關(guān)均為高低相異的局部離散分布格局，表明存在著一定程度的局部空間異質(zhì)性。

4?結(jié)語(yǔ)

以云南省16個(gè)城市為研究對(duì)象，綜合應(yīng)用DEA模型和空間自相關(guān)分析方法探討了云南省城市土地利用效率的時(shí)空分異特征，結(jié)論如下。首先，云南省城市土地利用綜合技術(shù)效率的平均水平并不高，仍存在一定的提升、改進(jìn)和優(yōu)化空間。其次，在空間自相關(guān)上，全局莫蘭指數(shù)表明云南省城市土地利用效率在總體上呈現(xiàn)隨機(jī)分布狀態(tài)，局部莫蘭指數(shù)表明有5個(gè)城市存在顯著的局部空間自相關(guān)，并具有高低、低高和低低的空間分布特點(diǎn)。研究在一些方面仍需探討，如研究尺度可以擴(kuò)大到縣城，則將能更系統(tǒng)揭示云南省城市土地利用效率的時(shí)空分異特點(diǎn)和規(guī)律，從而為提高云南省城市土地利用效率提供更加科學(xué)的決策依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1]?林麗群，王強(qiáng)，傅韜，等.基于CiteSpace的中國(guó)土地利用效率知識(shí)圖譜分析[J].西南師范大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2021，46（6）：115-125.

[2]?朱孟玨，莊大昌，張慧霞.2000-2015年中國(guó)城市土地利用效率的時(shí)空演化[J].水土保持通報(bào)，2018，38（3）：240-247.

[3]?王新濤.增長(zhǎng)邊界政策趨緊下中國(guó)特大城市的效率變化[J].區(qū)域經(jīng)濟(jì)評(píng)論，2019（2）：134-139.

[4]?ZHAO?X?F，ZHANG?L，HUANG?X?J，et?al.Evolution?of?the?Spatiotemporal?Pattern?of?Urban?Industrial?Land?Use?Efficiency?in?China[J].Sustainability，2018，10（7）：2174.

[5]?劉巖芳，李梅芳.三線沖突下京津冀城市群土地利用效率研究[J].邊疆經(jīng)濟(jì)與文化，2021（10）：29-31.

[6]?馮藝越，王文昌，丁一.煤炭資源型城市土地利用效率評(píng)價(jià)及影響因素分析[J].江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2021，33（5）：124-130.