城市土地擴張與經(jīng)濟增長的時空耦合研究

陳丹玲 尤耀林 程輝

摘要：基于脫鉤理論的改進Tapio彈性系數(shù)法及GIS空間分析的方法，利用湖北省12個地級城市2005-2014年建成區(qū)面積和GDP總量等相關(guān)數(shù)據(jù)，對城市內(nèi)部土地擴張速度及區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的時空演變特征和規(guī)律及兩者間的耦合關(guān)系進行脫鉤程度分析，并對其未來變化趨勢進行判斷，為省級政府協(xié)調(diào)各城市經(jīng)濟增長的決策提供參考。研究表明：①在土地擴張速度特征上，城市內(nèi)部土地擴張增速明顯放緩，內(nèi)部增速差異進一步減小，城市間增速均衡程度有所提高。從空間格局變化來看，湖北省內(nèi)土地擴張速度加快的區(qū)域由“一點”向“多面”發(fā)展，城市間競爭效應(yīng)日趨顯化。②在經(jīng)濟發(fā)展速度上，湖北省12個地級市的經(jīng)濟增速并無固定的時間變化規(guī)律可循，在空間差異上呈現(xiàn)典型的“小聚集”的發(fā)展特征。③在兩者耦合程度上，除武漢市外，湖北省城市內(nèi)部經(jīng)濟增長對土地擴張的依賴程度均有加深趨勢，在空間上具體表現(xiàn)為從武漢市向兩翼發(fā)散蔓延態(tài)勢。

關(guān)鍵詞：脫鉤理論，改進Tapio彈性系數(shù)法，GIS空間分析，城市土地擴張，經(jīng)濟發(fā)展，時空特征

中圖分類號：F293 文獻標識碼：B

文章編號：1001-9138-（2016）08-0003-10 收稿日期：2016-06-21

1 引言

土地擴張是土地資源在當前新常態(tài)發(fā)展經(jīng)濟浪潮中最具散射作用的土地利用變化形態(tài)，從外在而言直接表現(xiàn)為城市建成區(qū)面積的集聚和規(guī)模效應(yīng)。建成區(qū)面積的短期爆發(fā)和長期累積，極大促進了市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)力度的加強及城市化指數(shù)的節(jié)節(jié)攀升，但同時土地擴張也變?yōu)樽躺?jīng)濟非正常增長的土壤，更為嚴重的是其逐步演變?yōu)橐幌盗猩鐣吧鷳B(tài)問題的“導火索”和“助推器”，從而成為學術(shù)界研究及熱議的焦點。早期學者主要側(cè)重對區(qū)域土地擴張的規(guī)律、管控約束機制及擴張的影響分析等方面展開初步思辨與探索。隨著時代訴求與現(xiàn)實發(fā)展的需要，他們逐步將研究內(nèi)容拓寬到不同地域土地擴張機制、特征與效益、土地擴張模擬與預測、土地擴張與人口及生態(tài)安全問題的耦合性研究等領(lǐng)域，研究方法也從早期靜態(tài)的定性分析漸漸過渡到綜合運用地理空間分析、遙感、統(tǒng)計經(jīng)濟模型、工程模型等方法，研究視角也從單一的土地利用學科角度實現(xiàn)了向經(jīng)濟學、管理學和地理學等多學科交叉融合的轉(zhuǎn)型。近些年，地方政府以經(jīng)濟增長為驅(qū)動的土地違法擴展行為屢禁不止，學者們針對這一嚴峻現(xiàn)實遂將研究的重點落腳于城市土地擴張與經(jīng)濟增長關(guān)系的分析上，并以此為理論基礎(chǔ)希望為經(jīng)濟健康平穩(wěn)發(fā)展謀求新出路。目前，在土地擴張與經(jīng)濟增長的相關(guān)研究上，學術(shù)界已經(jīng)形成了較為完備的理論體系。學者們分別針對不同地域不同時期的土地擴張與經(jīng)濟增長的關(guān)系進行深入探究與思考，且在土地擴張與經(jīng)濟增長具有高度相關(guān)性方面達成了共識。張占錄認為土地要素是開發(fā)區(qū)經(jīng)濟增長的源泉之一，但土地要素在經(jīng)濟增長中的源泉功能處于逐漸弱化態(tài)勢。姜?；?999-2007年分省數(shù)據(jù)，測度近年建設(shè)用地擴張對中國不同區(qū)域經(jīng)濟增長的貢獻及變化趨勢，他的研究同樣表明：建設(shè)用地擴張對經(jīng)濟增長的貢獻份額隨著發(fā)展階段演進呈逐步減小態(tài)勢。這與李鑫運用索羅增長模型和數(shù)據(jù)回歸分析等方法得出的建設(shè)用地擴張減小經(jīng)濟增長率與增長空間這一研究結(jié)果不謀而合。部分學者如舒幫榮基于不同經(jīng)濟發(fā)展階段的視角，也證實了在工業(yè)化和城鎮(zhèn)化進程全面加快時期，經(jīng)濟增長始終是城市用地擴展重要因素。李鵬以江蘇省為例，基于省域尺度總結(jié)出經(jīng)濟增長對城市土地擴張具有更強解釋力的重要結(jié)論。這些研究均成為驗證土地擴張與經(jīng)濟增長呈顯著正相關(guān)性的有力證據(jù)。另有一小部分學者嘗試運用脫鉤理論對用地擴張和經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)系進行耦合程度分析。白忠菊以重慶市為實證對象，基于脫鉤理論分析了城市土地擴張速度與經(jīng)濟增長的時空耦合關(guān)系。鐘太賢將環(huán)境領(lǐng)域的脫鉤模型加以改進并引入土地擴張分析，從全國尺度對區(qū)域GDP增長與建設(shè)用地擴張、非農(nóng)產(chǎn)業(yè)GDP增長與建設(shè)用地擴張以及第三產(chǎn)業(yè)GDP增長與建設(shè)用地擴張之間的脫鉤關(guān)系進行探索。張俊鳳、劉慶和童鵬飛等人也采用類似分析范式，分別從城市群和市域尺度探討不同地域建設(shè)用地擴張與二三產(chǎn)業(yè)GDP增長之間的耦合程度。已有的土地擴張與經(jīng)濟發(fā)展的脫鉤關(guān)系研究雖對提高區(qū)域土地利用價值和區(qū)域經(jīng)濟的協(xié)調(diào)發(fā)展具有重大理論與現(xiàn)實意義，但在研究內(nèi)容上，多集中于東部沿海及經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)，在研究視角上亦主要側(cè)重全國和市級尺度，省域基礎(chǔ)上的研究較為匱乏。

湖北省是中國經(jīng)濟發(fā)展格局中“承東啟西、轉(zhuǎn)南接北”的戰(zhàn)略支點，也是中部經(jīng)濟率先轉(zhuǎn)型升級的先行區(qū)域。隨著土地城鎮(zhèn)化工作的有序推進，如何最大程度地發(fā)揮土地擴張與經(jīng)濟增長的協(xié)調(diào)作用并最終實現(xiàn)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展成為土地擴張過程中亟需解決的關(guān)鍵問題。因此，本文利用脫鉤模型的改進Tapio彈性系數(shù)法，以Arcgis為技術(shù)操作平臺，試圖從省域尺度對湖北省12個地級城市2005-2014年土地擴張與經(jīng)濟發(fā)展的脫鉤程度進行深入分析和探索，以為湖北省城市間可持續(xù)的土地擴張?zhí)峁┝私梃b，為省級政府協(xié)調(diào)各城市經(jīng)濟增長的決策提供參考，從而有利于城市差別化發(fā)展戰(zhàn)略的制定。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

研究所需數(shù)據(jù)，即湖北省2005-2014年GDP總量和建成區(qū)面積來源于《中國國土資源統(tǒng)計年鑒》《湖北統(tǒng)計年鑒》及武漢市國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報。其中，缺漏的2014年建成區(qū)面積為國家統(tǒng)計局湖北調(diào)查總隊調(diào)研所得。由于建成區(qū)面積數(shù)據(jù)的可獲得性，本文選取的實證對象對湖北省12個地級市。

2.2 基于脫鉤理論的Tapio彈性系數(shù)法

脫鉤模型為經(jīng)濟合作與發(fā)展組織（簡稱OECD）用于測算經(jīng)濟增長與環(huán)境壓力兩者間關(guān)聯(lián)性的方法，常被引入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)政策及資源等領(lǐng)域參與經(jīng)濟發(fā)展對環(huán)境消耗程度的評估。將其內(nèi)涵延伸至土地擴張方面的研究，即通過觀測經(jīng)濟增長對土地擴張的依賴程度來判斷脫鉤關(guān)系。因此，本文利用脫鉤理論的改進Tapio彈性系數(shù)法，選取建成區(qū)面積增加速度代表城市土地擴張速度，以GDP總量表征經(jīng)濟發(fā)展程度，以建成區(qū)面積變化速度與經(jīng)濟增長速度的比值表示土地擴張速度的經(jīng)濟增長彈性?；诿撱^理論構(gòu)建Tapio彈性系數(shù)模型：

T=（ΔLAND/LAND0）/（ΔGDP/GDP0）

式中：為土地擴張速度與經(jīng)濟增長率間的脫鉤彈性系數(shù)，ΔLAND、ΔGDP分別表示建成區(qū)面積變化量和GDP增量，LAND0、GDP0分別為基期建成區(qū)面積和GDP總量。傳統(tǒng)的Tapio彈性系數(shù)法中將脫鉤程度細分為強脫鉤、強負脫鉤、弱脫鉤，擴張性負脫鉤、擴張性連接、弱負脫鉤、衰退性脫鉤、衰退性連接8個類型。基于湖北省12個地級市的現(xiàn)實情況，對該分類進行改進，將脫鉤類型劃分為絕對脫鉤、相對脫鉤和耦合3個一級類，其中，相對脫鉤又具體落實到相對弱脫鉤、相對中脫鉤和相對強脫鉤3個二級類，如表1所示。

3 實證分析

3.1 土地擴張速度的時空差異分析

本文借鑒前人對城市土地擴張速度分級的基礎(chǔ)上，根據(jù)湖北省12個地級城市的實際情況，將城市土地擴張速度細分為非擴張（≤0%）、較慢（（0%，30%]）、適中（（30%，50%]）、較快（（50%， 100%]）及快（>100%）五種類型。

從時間變化特征上，2005-2009年間，湖北省12個地級城市土地擴張均速處于適中區(qū)域，其主要原因歸結(jié)于湖北集全省之力發(fā)展武漢市，導致經(jīng)濟投入和產(chǎn)出嚴重傾斜，呈現(xiàn)出以武漢市一元的快速擴展態(tài)勢。對平均增速而言，湖北省整體的城市擴張增速為30.31%，僅有武漢和咸寧市增速高于全省平均水平，分別達115.91%和35.48%。這也側(cè)向表明，該2市是該階段湖北省12個地級市土地擴張的主要驅(qū)動力。對黃岡市而言，研究時間點內(nèi)，建成區(qū)數(shù)量保持不變，可見中部發(fā)展計劃對該市的影響力極其微弱。從空間格局差異特征上，快速擴張的區(qū)域分布于位居中心地帶的武漢市，非擴張及慢速區(qū)域主要分布在湖北省周邊城區(qū)，這與湖北省的發(fā)展戰(zhàn)略密切相關(guān)。荊門、孝感和隨州3市土地呈現(xiàn)非擴張態(tài)勢，反映它們在該階段土地擴張具有極為顯著的項目導向性。武漢市作為華中集文化、政治、人口、經(jīng)濟、金融多中心為一體的特大城市，肩負中部城市崛起和經(jīng)濟發(fā)展的戰(zhàn)略重任，而經(jīng)濟增長以城市建設(shè)先行，因而城區(qū)土地供應(yīng)總量增多，城市土地擴張快速。2010-2014年，全省土地擴張的增速明顯提升，城市間土地擴張的競爭和輻射效應(yīng)顯著增強。全省建成區(qū)面積減少的城市由研究初期的隨州、荊門、孝感和黃岡4市減少為隨州和黃岡2市，荊門市土地擴張水平由非擴張向較慢擴張過渡，類似的孝感則實現(xiàn)了非擴張逐步轉(zhuǎn)型為較慢擴張狀態(tài)。黃石市雖土地擴張增速由5.08%上升為15.98%，但擴張水平仍處于較慢區(qū)域，相反，鄂州、咸寧和武漢市土地擴張增速有所下降，以武漢市下降幅度最大。其余城市如襄陽和宜昌則朝著較快的土地擴張區(qū)域發(fā)展。從空間變化上而言，土地擴張較快的區(qū)域由以武漢為中心演變?yōu)橐砸瞬褪?市為中心的擴張態(tài)勢，且擴張速度加快的區(qū)域由“中心”向“兩圈”散射，表現(xiàn)出顯著的“由點成片，集中擴散”趨勢。如圖1、圖2所示。

結(jié)合兩階段城市間土地擴張增速特征，湖北省土地擴張增速明顯放緩，內(nèi)部增速差異進一步減小，城市間增速均衡程度有所提高。從空間格局變化來看，湖北省內(nèi)土地擴張速度加快的區(qū)域由“一點”向“多面”發(fā)展，城市間競爭效應(yīng)日趨顯化。

3.2 經(jīng)濟增長速度的時空差異分析

2005-2009年，湖北省經(jīng)濟增長速度的區(qū)域異質(zhì)性較為明顯，其中，鄂州市經(jīng)濟增長速度居于首位，高達120.26%，其次4個漲幅超過100%的城市分別為武漢、宜昌、黃岡及咸寧市。從建成區(qū)面積的增長來看，鄂州市為12個地級市中土地擴張速度增長最快的城市。這與湖北省重視工業(yè)對經(jīng)濟的帶動作用有關(guān)，也與鄂州的城市發(fā)展定位存在一定的關(guān)聯(lián)性。中部崛起代表著湖北省的發(fā)展機遇已經(jīng)來臨，并且武漢已經(jīng)率先顯示出了強大的生命力。隨著武漢市區(qū)土地擴張成本逐漸升高，再加上黃岡、十堰等城市地域發(fā)展限制，鄂州無疑成為湖北省經(jīng)濟迎頭趕超的又一有力支點。而黃石市作為省內(nèi)經(jīng)濟增速最慢的城市，建成區(qū)的面積變化也相當緩慢。從GDP總量的空間差異來看，整個湖北省經(jīng)濟增長速度可以分為三級，增長幅度較大的區(qū)域集中在武漢及東部周圍地區(qū)，經(jīng)濟增長較慢的區(qū)域主要分布于武漢以西區(qū)域。武漢以西區(qū)域雖大部分經(jīng)濟漲幅均處于中速增長這一區(qū)間，但該級別城市內(nèi)部經(jīng)濟增長幅度存在顯著異質(zhì)性，增幅最大的襄陽市比增幅最小的十堰市高出20個百分點。2010-2014年，湖北省經(jīng)濟取得了令人矚目的成就。宜昌雖經(jīng)濟增速有所放緩，但總體還是維持較高的發(fā)展水平。而襄陽市則成為省內(nèi)唯一一個經(jīng)濟增幅持續(xù)增加的區(qū)域，可見，各城市內(nèi)部經(jīng)濟發(fā)展并不同步，區(qū)域差異性凸顯。其中經(jīng)濟快速增長的城市從研究初期的武漢一市轉(zhuǎn)變?yōu)橐瞬拖尻柖校錆h市、鄂州、黃岡、咸寧4市則從經(jīng)濟快速增長淪為中速增長，十堰市則從中速增長變?yōu)榈退僭鲩L，成為省內(nèi)經(jīng)濟增速最慢的城市。與之相反的是黃石市后來居上，經(jīng)濟經(jīng)歷了階段性突飛猛進的歷程，增長狀態(tài)也從低速增長變?yōu)橹兴僭鲩L，另外隨州、荊門和荊州3市增速則保持平穩(wěn)不變。從空間特征來看，湖北省經(jīng)濟增長的空間格局發(fā)生明顯波動。武漢以東區(qū)域，除黃石外，經(jīng)濟發(fā)展均呈現(xiàn)放緩態(tài)勢，而武漢以西大部分區(qū)域，經(jīng)濟增速或不變或加快，發(fā)展趨勢逐步轉(zhuǎn)好。如圖3、圖4所示。

總體而言，湖北省12個地級市的經(jīng)濟增速呈現(xiàn)“小聚集”的發(fā)展特征，并無固定的規(guī)律可循。城市內(nèi)部的增速差異逐步縮小，正經(jīng)歷著省內(nèi)經(jīng)濟均衡增長的深刻變化。

3.3 土地擴張與經(jīng)濟發(fā)展的時空耦合分析

2005-2009年，黃石、十堰、宜昌、襄陽、鄂州、荊州及咸寧7市土地擴張和經(jīng)濟增長間耦合關(guān)系的主要表現(xiàn)形態(tài)為相對弱脫鉤，荊門、孝感、黃岡及隨州4市兩者間存在絕對脫鉤態(tài)勢，僅有武漢市轉(zhuǎn)變?yōu)榉强沙掷m(xù)發(fā)展的經(jīng)濟增長對土地擴張的強依賴形態(tài)，其外在表現(xiàn)形式為土地擴張速度大于經(jīng)濟發(fā)展速度。這也表明，武漢市的經(jīng)濟發(fā)展在研究初期主要依靠建成區(qū)面積的擴展。相對弱脫鉤的城市中，既有土地擴張較快的區(qū)域，也存在如咸寧市的非擴張或擴張較慢的區(qū)域，并無一定的變動軌跡可循。處于絕對脫鉤趨勢的荊門、孝感及隨州市土地擴張均呈現(xiàn)非擴張?zhí)卣?，可見?市經(jīng)濟增長對建成區(qū)擴展的壓力較小，兩者之間的關(guān)系存在弱化趨勢。黃岡市的土地擴張和經(jīng)濟發(fā)展間的脫鉤指數(shù)為0，對其而言，兩者的關(guān)聯(lián)性并不顯著。從空間分布上來看，呈現(xiàn)以武漢市為中心的經(jīng)濟增速與土地擴張速度的關(guān)系逐步增強，經(jīng)濟增長對土地擴張的依賴程度均有不同程度加深，其余城市則表現(xiàn)出依賴程度減弱的趨勢，且表征為絕對脫鉤的區(qū)域均分布在武漢城市圈周圍，表現(xiàn)出相對弱脫鉤的地區(qū)則大部分集中于武漢以西地帶，從而呈現(xiàn)出“中間小，兩頭大”的耦合特點。2010-2014年，武漢、黃石、襄陽及荊州市土地擴張與經(jīng)濟發(fā)展間的耦合程度實現(xiàn)了從相對弱脫鉤到相對中脫鉤的轉(zhuǎn)變，經(jīng)濟增長對土地擴張的依賴程度增加，兩者間的耦合關(guān)系有所強化，這同時也意味著經(jīng)濟對建成區(qū)面積增加的壓力加強。對咸寧市而言，其土地擴張與經(jīng)濟發(fā)展的耦合指數(shù)呈下降態(tài)勢，從第一階段的0.34減少為0.18，經(jīng)濟增長對土地要素投入的壓力日趨減緩，由此可見咸寧市正平穩(wěn)邁向可持續(xù)發(fā)展的康莊大道。類似的，黃岡和隨州市兩者間的耦合程度在研究區(qū)間內(nèi)則保持絕對脫鉤不變，其脫鉤指數(shù)均為負數(shù)，這可能與城市間項目導向性有關(guān)，政府因某種需要在某一時間段加大對城市建成區(qū)數(shù)量的投入，而后期因為另一發(fā)展需要或地方財政不足等原因恢復土地的原用途，從而導致土地擴張出現(xiàn)較大范圍的波動。另一個經(jīng)濟發(fā)展對土地擴張依賴程度減弱的城市為鄂州市，主要歸因于2011年鄂州市建成區(qū)面積的小幅度減少，最終導致兩者間的脫鉤指數(shù)呈現(xiàn)負數(shù)狀態(tài)。剩余的城市主要存在以下兩種情況：第一，以相對強脫鉤為主要耦合形態(tài)的城市，如宜昌和孝感市。第二，以相對弱脫鉤為主的城市，如荊門市。宜昌和孝感市雖在研究階段均順利完成相對弱脫鉤到相對強脫鉤的轉(zhuǎn)變，但從脫鉤指數(shù)而言，宜昌市經(jīng)濟發(fā)展對土地擴張的關(guān)系更為密切。相比之下，荊門市兩者間的關(guān)系始終處于顯著不密切趨勢。在耦合程度的空間差異上，與土地擴張的空間差異變化趨于同步。由此看來，脫鉤指數(shù)受土地擴張增速的影響較大。如圖5、圖6所示。

從兩個階段的變化來看，除武漢市外，湖北省城市內(nèi)部經(jīng)濟增長對土地擴張的依賴程度均有加深趨勢，在空間上具體表現(xiàn)為從武漢市向兩翼延伸蔓延態(tài)勢。因此土地擴張的規(guī)劃和管控在一定程度上可以影響并制約經(jīng)濟的發(fā)展。

4 結(jié)論與討論

第一，對土地擴張速度而言，從研究初期的大部分地區(qū)屬于低、中速擴張演變?yōu)樽罱K的高速擴張狀態(tài)。由此可見，伴隨著建成區(qū)規(guī)模的累計效應(yīng)日益凸顯，土地擴張速度整體上表現(xiàn)出明顯放緩態(tài)勢，內(nèi)部增速差異進一步減小，城市間增速均衡程度有所提高。

第二，對經(jīng)濟發(fā)展速度而言，研究期間城市間經(jīng)濟同期增幅差異性較為明顯，其經(jīng)濟增長的空間格局發(fā)生明顯波動。武漢以東區(qū)域，除黃石外，經(jīng)濟發(fā)展均呈現(xiàn)放緩態(tài)勢，而武漢以西大部分區(qū)域，經(jīng)濟增速或不變或加快，發(fā)展趨勢逐步轉(zhuǎn)好。后期城市內(nèi)部的增速差異逐步縮小。

第三，對土地擴張與經(jīng)濟發(fā)展耦合程度而言，除武漢市外，湖北省城市內(nèi)部經(jīng)濟增長對土地擴張的依賴程度均有加深趨勢，在空間上具體表現(xiàn)為從武漢市向兩翼延伸蔓延態(tài)勢。因此土地擴張的規(guī)劃和管控在一定程度上可以影響并制約經(jīng)濟的發(fā)展。

本文以湖北省12個地級城市為實證對象，運用脫鉤理論的改進Tapio彈性系數(shù)法及GIS空間分析的方法，利用湖北省12個地級城市2005-2014年建成區(qū)面積和GDP總量等相關(guān)數(shù)據(jù)，對城市內(nèi)部土地擴張速度及區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的時空演變特征和規(guī)律及兩者間的耦合關(guān)系進行脫鉤分析。與以往只注重一個或幾個城市土地擴張與經(jīng)濟發(fā)展耦合程度的研究有所不同，本文在省域視角的基礎(chǔ)上對土地擴張和經(jīng)濟發(fā)展的耦合程度展開深入思考與探討。在土地擴張及經(jīng)濟增速上，融入動態(tài)測算，對空間差異的分析有所增加。但也應(yīng)該注意到，研究內(nèi)容上，并沒有對城市間土地擴張速度對經(jīng)濟發(fā)展的作用機理進行系統(tǒng)研究，后續(xù)的思路將更加側(cè)重兩者間內(nèi)在邏輯關(guān)系的探索，以增強研究的科學性和創(chuàng)新性。

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作者簡介：

陳丹玲，華中科技大學公共管理學院碩士研究生，研究方向為城市土地利用管理。

尤耀林，西安科技大學地質(zhì)與環(huán)境學院碩士研究生，研究方向為地理信息技術(shù)。

程輝，福建農(nóng)林大學資源與環(huán)境學院講師，研究方向為地理信息技術(shù)。