弓 婷，李建松，羅名海，何麗華，盧賓賓，秦思嫻，史祎琳，楊娜娜，肖 銳，邢 文

（1.中國(guó)電建集團(tuán)西北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，陜西 西安 710065；2.武漢大學(xué)遙感信息工程學(xué)院，湖北 武漢 430079；3.武漢測(cè)繪研究院，湖北 武漢 430022；4.湖北省地理國(guó)情監(jiān)測(cè)中心，湖北 武漢 430071；5.武漢新芯集成電路制造有限公司，湖北 武漢 430000）

近年來(lái)，隨著城市建設(shè)、工業(yè)化進(jìn)程的快速推進(jìn)，人口、產(chǎn)業(yè)不斷向城市集聚，有限的土地資源需要面對(duì)規(guī)模更大、強(qiáng)度更高的經(jīng)濟(jì)社會(huì)活動(dòng)，人地關(guān)系之間的矛盾愈演愈烈[1-2]。面對(duì)城市用地緊張的問(wèn)題，挖掘現(xiàn)有建設(shè)用地潛在存量，優(yōu)化配置土地資源，提高土地集約節(jié)約利用水平，是解決該問(wèn)題的有效途徑之一。

本文通過(guò)將建成區(qū)用地空間劃分為生活空間和生產(chǎn)空間[3]，選擇人口、經(jīng)濟(jì)、建設(shè)和交通四類主要土地承載對(duì)象[4]，分別在2個(gè)空間構(gòu)建壓力和潛力指標(biāo)體系，采用地理加權(quán)主成分分析模型進(jìn)行土地資源承載壓力和潛力綜合評(píng)價(jià)，獲得壓力和潛力的空間分布和差異信息。利用武漢市地理國(guó)情普查數(shù)據(jù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)，對(duì)本文方法進(jìn)行了驗(yàn)證。

1 城市建成區(qū)土地承載壓力與潛力指標(biāo)體系

1.1 城市功能空間劃分

考慮到土地承載對(duì)象的差異性，參照三生空間[5]的劃分標(biāo)準(zhǔn)，將城市建成區(qū)劃分為生態(tài)用地、生活用地和生產(chǎn)用地3種空間類型，劃分標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 城市功能空間劃分依據(jù)

1.2 土地承載壓力與潛力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

本文從人口、經(jīng)濟(jì)、建設(shè)和交通4個(gè)主要土地承載對(duì)象，分別在生產(chǎn)和生活2個(gè)空間，從承載壓力與潛力2個(gè)維度，遴選出26項(xiàng)指標(biāo)構(gòu)建了評(píng)價(jià)指標(biāo)體系（見表2）。其中承載壓力指標(biāo)反映的是土地所能提供的供需關(guān)系下表現(xiàn)的狀態(tài)；承載潛力反映的是土地緊約束條件下4 類承載對(duì)象發(fā)展的潛力因素，通過(guò)與國(guó)內(nèi)一線城市的比較，挖掘土地潛在的存量和價(jià)值。

表2 城市土地資源承載力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

1.2.1 人 口

土地人口承載壓力是指在一定生活條件下，土地的生產(chǎn)能力及在一定生活水平下承載的人口數(shù)量[6]。承載壓力指標(biāo)考慮常住人口密度[7]、就業(yè)人口密度和活動(dòng)人口等指標(biāo)，表示評(píng)價(jià)空間承載人口的空間密集程度，反映人口增長(zhǎng)對(duì)土地需求的壓力。承載潛力指標(biāo)考慮存量建設(shè)用地、三舊改造用地等后備及可優(yōu)化的土地資源，以未建地和低效用地為對(duì)象，經(jīng)過(guò)對(duì)其盤活和改造利用，釋放存量土地資源反映可容納人口的潛力。

1.2.2 經(jīng) 濟(jì)

土地經(jīng)濟(jì)承載壓力是指在一定的社會(huì)經(jīng)濟(jì)技術(shù)和城市的區(qū)位下，城市土地的經(jīng)濟(jì)價(jià)值產(chǎn)出能力。它從土地資源的角度反映了城市經(jīng)濟(jì)規(guī)模和增值潛力[8]。承載壓力指標(biāo)從土地經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出效益和土地投入水平角度選取地均GDP[9]、地均財(cái)政收入和地均固定資產(chǎn)投資額等指標(biāo)。承載潛力指標(biāo)考慮商業(yè)服務(wù)業(yè)集聚水平、高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占比等指標(biāo)，反映區(qū)域經(jīng)濟(jì)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)水平，以地均GDP 指標(biāo)對(duì)標(biāo)國(guó)內(nèi)一線城市，以差值反映土地經(jīng)濟(jì)承載潛力。

1.2.3 建 設(shè)

土地建設(shè)規(guī)模承載壓力是指在一定的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需求和城市基礎(chǔ)設(shè)施條件下，建設(shè)用地所承載的適宜建筑規(guī)模和強(qiáng)度界限[10]。承載壓力指標(biāo)從土地資源的空間開發(fā)強(qiáng)度及利用效益角度選取容積率、建筑密度、高層建筑占比等指標(biāo)，其值越高土地集約利用水平越高，反之會(huì)減弱土地的使用價(jià)值，降低土地的集約利用水平。潛力指標(biāo)通過(guò)將現(xiàn)狀容積率和建筑密度與城市用地建設(shè)強(qiáng)度指標(biāo)控制標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)標(biāo)，以差值反映土地建設(shè)承載潛力。

1.2.4 交 通

土地交通承載壓力是指在一定的時(shí)期、區(qū)域內(nèi)，由于土地開發(fā)和利用引發(fā)經(jīng)濟(jì)社會(huì)活動(dòng)而產(chǎn)生的交通出行需求，與交通設(shè)施所能提供的交通供給之間的協(xié)調(diào)關(guān)系，其本質(zhì)所反映的就是交通需求和交通供給間的協(xié)調(diào)關(guān)系[11]。承載壓力指標(biāo)從道路交通資源供給和需求角度選取人均道路面積、路網(wǎng)密度、交通流量等指標(biāo)，交通需求超過(guò)交通設(shè)施的供給時(shí)，就會(huì)引發(fā)交通擁堵，造成土地資源的高度承壓。承載潛力指標(biāo)考慮路網(wǎng)密度變化率、公共站線和軌道交通服務(wù)能力等指標(biāo)。

1.3 土地承載壓力與潛力評(píng)價(jià)方法

1.3.1 土地承載壓力計(jì)算方法

土地承載壓力計(jì)算方法是以街道為評(píng)價(jià)單元，對(duì)人口、經(jīng)濟(jì)、建設(shè)和交通4個(gè)方面壓力指標(biāo)進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，得到綜合承載壓力指數(shù)，反映每個(gè)評(píng)價(jià)單元土地承載的總體狀況。本文采取地理加權(quán)主成分分析方法，綜合考慮空間異質(zhì)性特征影響，采用局部的主成分分析進(jìn)行土地承載壓力集成評(píng)價(jià)，增強(qiáng)對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)地理分異現(xiàn)象的分析和解釋。地理加權(quán)主成分是通過(guò)不同地點(diǎn)的地理加權(quán)均值、地理加權(quán)方差及協(xié)方差的計(jì)算得到的[12-15]。計(jì)算公式如下。

地理加權(quán)協(xié)方差矩陣：

在位置(ui,vi)處，地理加權(quán)主成分求解為：

式中，L(ui,vi)為地理加權(quán)特征向量矩陣，V(ui,vi)為地理加權(quán)特征值的對(duì)角矩陣。

1.3.2 土地承載潛力計(jì)算方法

綜合承載潛力評(píng)價(jià)分別在城市生活空間和生產(chǎn)空間中選取典型區(qū)域，采用與國(guó)內(nèi)一線城市對(duì)標(biāo)關(guān)鍵指標(biāo)的方法，以差距反映典型區(qū)域的承載潛力。

2 驗(yàn)證分析

2.1 范圍與數(shù)據(jù)來(lái)源

1）評(píng)價(jià)范圍：2018年武漢市主建成區(qū)總面積為723.75 km2，所轄13個(gè)行政區(qū)，108個(gè)街道（圖1a所示）。生活和生產(chǎn)空間劃分結(jié)果如圖1b所示。

2）數(shù)據(jù)來(lái)源：地理國(guó)情基礎(chǔ)性監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)（時(shí)點(diǎn)2018 年6 月）；武漢市“實(shí)有房屋、實(shí)有人口”數(shù)據(jù)、武漢市人力資源和社會(huì)保障局就業(yè)人口數(shù)據(jù)、《武漢市統(tǒng)計(jì)年鑒》及13區(qū)《統(tǒng)計(jì)年鑒》、城市用地現(xiàn)狀數(shù)據(jù)、房屋建筑數(shù)據(jù)、三舊改造數(shù)據(jù)（時(shí)點(diǎn)2017年年末）；新興大數(shù)據(jù)（時(shí)點(diǎn)2018年6月）；主建成區(qū)界線根據(jù)歷年地形圖、遙感影像判讀獲取。

2.2 土地承載壓力評(píng)價(jià)分析

根據(jù)地理加權(quán)主成分模型，計(jì)算武漢市建成區(qū)土地資源綜合承載壓力指數(shù)，結(jié)果顯示，武漢市建成區(qū)土地承載壓力呈現(xiàn)出由中心向外遞減的趨勢(shì)。壓力較高的地區(qū)集中在江漢區(qū)、江岸區(qū)、武昌區(qū)和硚口區(qū)，黃陂區(qū)、東湖高新區(qū)、青山區(qū)等壓力普遍較小。通過(guò)對(duì)街道尺度各評(píng)價(jià)指標(biāo)的載荷進(jìn)行空間可視化，不同指標(biāo)變量對(duì)土地承載壓力指數(shù)的影響存在明顯的空間異質(zhì)性特征，其中常住人口密度指標(biāo)對(duì)土地綜合承載壓力的貢獻(xiàn)均高于其他指標(biāo)，而除常住人口密度以外的指標(biāo)對(duì)土地綜合承載壓力的貢獻(xiàn)度無(wú)顯著差異，即土地綜合承載壓力主要表現(xiàn)為人口聚集所帶來(lái)的壓力。

2.3 土地承載潛力評(píng)價(jià)分析

1）對(duì)標(biāo)城市選擇。選定北京、上海、深圳、廣州、天津5個(gè)城市，確定武漢市建成區(qū)土地資源承載潛力所處的階段，形成武漢市建成區(qū)土地資源承載潛力評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)標(biāo)一覽表（表3）。

表3 指標(biāo)對(duì)標(biāo)一覽表

2）《武漢市城市總體規(guī)劃（2010—2020）》。2020 年，主城區(qū)城市建設(shè)用地控制在450 km2內(nèi)，人均城市建設(shè)用地89.6 m2。

3）《武漢市主城區(qū)用地建設(shè)強(qiáng)度管理規(guī)定》。具體控制指標(biāo)如表4、5所示。

表4 武漢市主城區(qū)居住用地建設(shè)強(qiáng)度指標(biāo)控制表

2.3.1 土地利用的經(jīng)濟(jì)效益

武漢市建成區(qū)生產(chǎn)總值達(dá)到9 539.69 億元，每平方公里GDP 產(chǎn)出達(dá)到601.85 百萬(wàn)元，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于北京，與位居第三的上海也拉開了較大差距，但與深圳市的976.09百萬(wàn)/km2，仍有較大差距。

2.3.2 建設(shè)用地資源的人均分配

武漢市建成區(qū)范圍內(nèi)人均城市建設(shè)用地78.57m2/人，城市生活空間人均城市建設(shè)用地面積63.18m2/人，均低于《武漢市城市總體規(guī)劃(2010—2020)》人均城市建設(shè)用地89.6 m2/人。

2.3.3 土地資源利用潛力

1）新增建設(shè)用地潛力。將建成區(qū)居住、公服用地現(xiàn)狀容積率、建筑密度與武漢市用地建設(shè)強(qiáng)度指標(biāo)控制標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比。現(xiàn)狀建設(shè)密度、容積率與規(guī)劃值相差不大。其中，居住用地建筑密度達(dá)標(biāo)面積占比84.65%，公服用地建筑密度達(dá)標(biāo)面積占比77.01%?，F(xiàn)狀建筑密度高于規(guī)劃值的區(qū)域在漢口和武昌沿江地帶形成2個(gè)空間集聚中心，低于規(guī)劃值的區(qū)域集中分布在二環(huán)至三環(huán)范圍內(nèi)；居住用地的容積率達(dá)標(biāo)面積占比93.94%，公服用地容積率達(dá)標(biāo)面積占比86.38%，現(xiàn)狀容積率明顯高于規(guī)劃容積率的地塊主要集中在漢口片區(qū)，低于規(guī)劃容積率的地塊較為分散。

2）可挖潛的建設(shè)用地資源。在控制新增建設(shè)用地的同時(shí)，加快城市更新改造，挖潛可建設(shè)的土地資源。武漢市建成區(qū)范圍內(nèi)三舊改造和存量建設(shè)用地面積分別為20.82 km2和33.04 km2，在城市發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，經(jīng)過(guò)對(duì)三舊改造低效城市用地和存量建設(shè)未建地盤活和改造利用，挖掘土地存量和價(jià)值，優(yōu)化土地資源的配置。

2.3.4 城市空間人口承載力估算

武漢市建成區(qū)人口密度為3.97 千人/km2，僅為深圳的63%，參考深圳城區(qū)人口密度6.27 千人/km2標(biāo)準(zhǔn)，以此為基礎(chǔ)，估算武漢市建成區(qū)每平方公里可承載人口數(shù)量最高為2 300 人，未來(lái)仍有一定的人口承載潛力空間。

3 結(jié)論

本文選擇城市人口、經(jīng)濟(jì)、建設(shè)和交通4個(gè)方面作為建成區(qū)土地的主要承載對(duì)象，基于GIS空間分析方法，分不同空間類型構(gòu)建相異的土地承載壓力與潛力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。通過(guò)實(shí)證分析表明，評(píng)價(jià)指標(biāo)體系有效的揭示了不同評(píng)價(jià)空間4種承載對(duì)象的壓力和潛力的內(nèi)部差異性；地理加權(quán)主成分模型有效的探索了土地承載壓力局部地區(qū)的差異和分布特征，并找出土地綜合承載壓力有顯著性影響的人口變量，證明了該方法的有效性和正確性。但這方面的研究仍需要進(jìn)一步的深化，土地資源承載對(duì)象除了包括上述的4類，還應(yīng)包括如土地的納污能力，使人類、社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)與相應(yīng)的環(huán)境相協(xié)調(diào)，研究尺度為街道單元，土地資源單項(xiàng)評(píng)價(jià)載荷的空間分布差異較為不明顯，應(yīng)將尺度下推到格網(wǎng)單元，能更好地進(jìn)行地理分異現(xiàn)象的分析和解釋。