城鎮(zhèn)建設(shè)用地經(jīng)濟(jì)密度時(shí)空分異的實(shí)證分析

王海燕 ，濮勵(lì)杰，2，張 健，朱 明 ，趙 艷 ，符 蓉

（1.南京大學(xué)地理與海洋科學(xué)學(xué)院，江蘇南京210093；2.國(guó)土資源部，土地利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100035）

當(dāng)前，中國(guó)正處在城鎮(zhèn)化、工業(yè)化迅速發(fā)展時(shí)期，城市經(jīng)濟(jì)不斷提升、規(guī)模不斷擴(kuò)大，占用耕地不可避免，耕地大量減少嚴(yán)重威脅國(guó)家經(jīng)濟(jì)和糧食安全[1-2]。中國(guó)百萬人口以上城市急劇增加，土地資源日益不足，其中耕地資源的稀缺性尤為突出[3]，加之土地的粗放利用和結(jié)構(gòu)不合理、地質(zhì)災(zāi)害和環(huán)境污染等問題，使得土地資源的供需矛盾更加激烈[4]。如何對(duì)有限的土地資源進(jìn)行合理規(guī)劃布局、開發(fā)使用，提高土地使用效率，提升土地節(jié)約集約利用水平[5-7]，滿足中國(guó)城鎮(zhèn)化、工業(yè)化的發(fā)展要求，已成為理論界、規(guī)劃界和政府部門關(guān)注的焦點(diǎn)。

城市土地集約利用是在David Ricardo等用地租理論研究農(nóng)業(yè)用地的基礎(chǔ)上提出的，是解決中國(guó)人地矛盾、的重要途徑[8-9]。建設(shè)用地作為城市土地利用的主要用地類型，其集約節(jié)約利用、提高使用效益和可持續(xù)發(fā)展成為緩解城鎮(zhèn)化中土地供需矛盾的基本途徑[3-5]。國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者從內(nèi)涵、指標(biāo)體系建立、評(píng)價(jià)方法等方面對(duì)城鎮(zhèn)建設(shè)用地集約利用進(jìn)行研究[10-12]，也有學(xué)者利用地價(jià)、土地經(jīng)濟(jì)密度[13]等指標(biāo)研究城市土地利用效率。

土地作為一個(gè)連續(xù)的載體，在空間上具有自相關(guān)性，如空間相互作用和空間擴(kuò)散過程，從經(jīng)濟(jì)和土地利用相結(jié)合的角度可以分析土地利用效益的地域空間分異特征和空間相關(guān)性[14]。目前此類研究主要在國(guó)家尺度上[15]，鑒于此，筆者以江蘇省城鎮(zhèn)建設(shè)用地經(jīng)濟(jì)密度作為研究對(duì)象，定量分析江蘇省13個(gè)地級(jí)市1998—2008年城鎮(zhèn)建設(shè)用地經(jīng)濟(jì)密度的時(shí)空變異特征和近10年蘇南、蘇中、蘇北地區(qū)城鎮(zhèn)建設(shè)用地經(jīng)濟(jì)密度重心的轉(zhuǎn)移規(guī)律，并對(duì)2000年、2004年和2008年65個(gè)縣市區(qū)①文中的縣市區(qū)指江蘇省65個(gè)市轄區(qū)，縣和縣級(jí)市，市轄區(qū)指省轄市行政區(qū)域除縣、縣級(jí)市以外的區(qū)域范圍。的城鎮(zhèn)建設(shè)用地經(jīng)濟(jì)密度進(jìn)行自相關(guān)分析，揭示江蘇省縣級(jí)城鎮(zhèn)建設(shè)用地效率的分異特征，以期為城鎮(zhèn)建設(shè)用地工業(yè)規(guī)劃合理布局、提高城鎮(zhèn)土地集約利用水平提供一定的參考依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

江蘇省介于 116°18’—121°57’E，30°45’—35°20’N之間，總面積 10.67萬 km2，氣候類型主要為溫帶和亞熱帶，境內(nèi)平原遼闊、土地肥沃、物產(chǎn)豐富，素有“魚米之鄉(xiāng)”的美譽(yù)。江蘇省是中國(guó)人口密度最高、經(jīng)濟(jì)發(fā)展最快的省份之一，城市化水平普遍較高[4]，但內(nèi)部各地經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、發(fā)展?fàn)顩r存在較大差距，仍存在很大的開發(fā)利用潛力。

2 數(shù)據(jù)來源及研究方法

2.1 指標(biāo)界定及數(shù)據(jù)來源

根據(jù)相關(guān)研究[14，16]，城鎮(zhèn)建設(shè)用地經(jīng)濟(jì)密度是指單位面積城鎮(zhèn)建設(shè)用地的二、三產(chǎn)業(yè)地區(qū)生產(chǎn)總值。本研究數(shù)據(jù)來源于1998—2008年土地變更調(diào)查數(shù)據(jù)，經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出數(shù)據(jù)來源于《江蘇省統(tǒng)計(jì)年鑒》（1999—2009年）。

2.2 研究方法

（1）變差系數(shù)（Cv）：即樣本的標(biāo)準(zhǔn)差與均值之比，主要反映樣本數(shù)據(jù)的離散程度。公式如下：

式1中，yi為第i個(gè)地級(jí)市的城鎮(zhèn)建設(shè)用地經(jīng)濟(jì)密度，為地級(jí)市平均建設(shè)用地經(jīng)濟(jì)密度，N為地級(jí)市個(gè)數(shù)；

（2）泰爾指數(shù)[13（]T）：區(qū)域總體差異有不同空間尺度的區(qū)內(nèi)差異和區(qū)間差異之分，本文主要討論地級(jí)市之間的城鎮(zhèn)建設(shè)用地經(jīng)濟(jì)密度的區(qū)域差異變化情況。公式如下：

式2中，Y為地級(jí)市城鎮(zhèn)建設(shè)用地經(jīng)濟(jì)密度之和。

（3）ESDA（Exploratory Spatial Data Analysis，探索性空間數(shù)據(jù)分析）方法

ESDA[17-19]以空間關(guān)聯(lián)度為核心，對(duì)事物的空間分布格局進(jìn)行描述和可視化，從而發(fā)現(xiàn)事物的空間分布特征，廣泛應(yīng)用于空間數(shù)據(jù)挖掘、流行病學(xué)和自然災(zāi)害等研究[20]，分為全局空間自相關(guān)和局部空間自相關(guān)兩種。

全局空間自相關(guān)用于描述整個(gè)研究區(qū)域上對(duì)象之間的空間關(guān)聯(lián)程度，探討研究對(duì)象之間是否存在顯著的空間分布模式，常采用Moran’s I、Geary’s C、General G等進(jìn)行度量[21]。本文選用Moran’s I指數(shù)，其公式如下：

式3中，N為研究對(duì)象的數(shù)目；Xi表示第i個(gè)空間位置上的觀測(cè)值；為 Xi的平均值；W（i，j）是空間權(quán)重矩陣 W；S0是空間權(quán)重矩陣W的所有元素之和。Moran’s I的取值范圍為（-1，1），0

局部空間自相關(guān)[20]可用來觀察不同空間位置上局部不平穩(wěn)性，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的空間異質(zhì)性，為分類或區(qū)劃提供依據(jù)[22,23]。本文選用局部空間關(guān)聯(lián)指標(biāo)LISA集聚圖和Moran散點(diǎn)圖進(jìn)行分析。LISA[24]由Anselin于1994年提出，揭示每個(gè)空間單元的空間自相關(guān)性，識(shí)別局部的空間集聚或非平穩(wěn)性。對(duì)第i個(gè)區(qū)域有：

式4中，zi和zj是區(qū)域i和j觀測(cè)值的標(biāo)準(zhǔn)化；wij是空間權(quán)重，其中∑jwij=1。

Moran散點(diǎn)圖[25]用來識(shí)別空間關(guān)聯(lián)的全局模式、空間異常和局部不平穩(wěn)性等。橫軸表示每個(gè)位置上的觀測(cè)值，縱軸表示對(duì)應(yīng)變量的空間滯后，兩者之間的關(guān)系即可識(shí)別。

全局空間自相關(guān)用于判斷研究對(duì)象是否存在空間集聚現(xiàn)象；局部空間自相關(guān)重在針對(duì)一個(gè)局部小區(qū)域，探討其與周邊區(qū)域的相關(guān)作用，即空間關(guān)聯(lián)效應(yīng)[26]。本文相關(guān)指標(biāo)數(shù)據(jù)通過GeoDA095i軟件計(jì)算得出。

（4）重心計(jì)算：重心是描述空間分布的最簡(jiǎn)單的指標(biāo)之一[27]，有幾何平均重心和加權(quán)平均重心兩種。本文采用城鎮(zhèn)建設(shè)用地經(jīng)濟(jì)密度的加權(quán)平均重心來分析：

式5中，N為空間對(duì)象市縣個(gè)數(shù)；Xi和Yi為第i城市的重心坐標(biāo)；Wi為第i城市的城鎮(zhèn)建設(shè)用地經(jīng)濟(jì)密度占全省的比重為平均重心坐標(biāo)值。

3 江蘇省地級(jí)市城鎮(zhèn)建設(shè)用地經(jīng)濟(jì)密度時(shí)空分異研究

3.1 地級(jí)市城鎮(zhèn)建設(shè)用地經(jīng)濟(jì)密度分異特征

2004年中國(guó)縣區(qū)單元平均城鄉(xiāng)建設(shè)用地經(jīng)濟(jì)密度為5894萬元/km2[14]，對(duì)比江蘇省13個(gè)地級(jí)市1998—2008年建設(shè)用地經(jīng)濟(jì)密度變化情況（圖1），各地級(jí)市建設(shè)用地經(jīng)濟(jì)密度均高于中國(guó)城鎮(zhèn)的平均水平，但地區(qū)間南北差異較為明顯，2008年蘇南地區(qū)城鎮(zhèn)建設(shè)用地經(jīng)濟(jì)密度為蘇中地區(qū)的107.34%，為蘇北地區(qū)的162.18%，城鎮(zhèn)土地利用集約度與城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平存在正的相關(guān)性[28]，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平越高的城市和地區(qū)，土地集約利用水平越高。

從空間分布來看，蘇錫常地區(qū)基礎(chǔ)條件較好，在國(guó)際大都市上海的經(jīng)濟(jì)輻射影響下，外向型經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，集約利用程度最高。南京市區(qū)位優(yōu)勢(shì)不顯著，但作為省會(huì)和歷史文化名城，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平也較高，城鎮(zhèn)土地集約利用度也較高。蘇北地區(qū)受到區(qū)位、交通等因素制約，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和土地集約利用程度均較低。

近年來，國(guó)家出臺(tái)了一系列土地利用宏觀調(diào)控政策，對(duì)城鎮(zhèn)建設(shè)用地的集約利用水平進(jìn)行調(diào)控[29]，江蘇省從蘇南崛起到沿海開發(fā)，從內(nèi)河經(jīng)濟(jì)向江河經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)變，目前正借助沿海開發(fā)和江海聯(lián)動(dòng)邁向海洋經(jīng)濟(jì)。從圖1可知，1998年以來，江蘇省各地級(jí)市的建設(shè)用地經(jīng)濟(jì)密度均緩慢提高：1998—2003年間波動(dòng)增長(zhǎng)，其中無錫市城鎮(zhèn)建設(shè)用地經(jīng)濟(jì)密度明顯高于其他地區(qū)，蘇州位居第二；2004—2008年，促進(jìn)蘇北大發(fā)展、加快沿江開發(fā)等政策的提出和實(shí)施，使得江蘇省城鎮(zhèn)建設(shè)用地經(jīng)濟(jì)密度增長(zhǎng)較快，其中蘇州市由于國(guó)家高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)的積極拉動(dòng)作用，現(xiàn)已與無錫并列位居首位。揚(yáng)州市近年來建設(shè)用地經(jīng)濟(jì)密度增長(zhǎng)相對(duì)緩慢，這與京杭大運(yùn)河航運(yùn)功能降低有一定關(guān)系[30]。南通市在沿海開發(fā)大背景下發(fā)展迅速。宿遷市城鎮(zhèn)建設(shè)用地經(jīng)濟(jì)密度低于省內(nèi)其他地區(qū)。

3.2 城鎮(zhèn)建設(shè)用地經(jīng)濟(jì)密度區(qū)域差異動(dòng)態(tài)特征

區(qū)域差異動(dòng)態(tài)特征是指研究對(duì)象內(nèi)部差異隨時(shí)間推移的變化特征[13]。本文借鑒區(qū)域差異統(tǒng)計(jì)分析方法[31]以及ESDA方法對(duì)江蘇省1998—2008年的地級(jí)市間的空間差異進(jìn)行分析（圖2）。1998—2008年，江蘇省城鎮(zhèn)建設(shè)用地經(jīng)濟(jì)密度的變差系數(shù)和泰爾指數(shù)數(shù)值，總體上不斷減小即說明近10年來城鎮(zhèn)建設(shè)用地集約利用水平的地區(qū)間差距逐漸縮小。全局自相關(guān)系數(shù)Moran’I值均為正值表明1998年以來江蘇省各地級(jí)市城鎮(zhèn)建設(shè)用地經(jīng)濟(jì)密度顯著正相關(guān)，各地區(qū)在空間上存在集聚現(xiàn)象；Moran’I值總體上緩慢增大，可見地級(jí)市間差異不斷縮小，由于蘇南地區(qū)經(jīng)濟(jì)不斷向北輻射、沿海地區(qū)向內(nèi)陸輻射，欠發(fā)達(dá)地區(qū)的城鎮(zhèn)建設(shè)用地經(jīng)濟(jì)密度不斷提高，與發(fā)達(dá)地區(qū)的差異縮小，這也與江蘇省加快推進(jìn)城鄉(xiāng)一體化、縮小城鄉(xiāng)和南北地區(qū)差距、促進(jìn)區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展的政策相吻合。

3.3 城鎮(zhèn)建設(shè)用地經(jīng)濟(jì)密度空間轉(zhuǎn)移情況

圖1 1998—2008年江蘇省各地級(jí)市城鎮(zhèn)建設(shè)用地經(jīng)濟(jì)密度①江蘇省部分地級(jí)市城鎮(zhèn)建設(shè)用地經(jīng)濟(jì)密度存在一定的趨同性，結(jié)合其具體數(shù)據(jù)及代表性，為使圖表清晰，僅列出南京、無錫、徐州、蘇州、南通、揚(yáng)州、宿遷7市。Fig.1 The economic density of urban construction land in Jiangsu from 1998 to 2008

圖2 1998—2008年江蘇省地級(jí)市城鎮(zhèn)建設(shè)用地經(jīng)濟(jì)密度總體區(qū)域差異變化Fig.2 Overall regional disparity changes of economic density of urban construction land in Jiangsu from 1998 to 2008

本文采用“重心”法來探討江蘇省省級(jí)尺度和地區(qū)級(jí)尺度建設(shè)用地經(jīng)濟(jì)密度變化情況。其中，蘇南地區(qū)指南京市、無錫市、常州市、蘇州市、鎮(zhèn)江市；蘇中地區(qū)指南通市、揚(yáng)州市和泰州市；蘇北地區(qū)指徐州市、連云港市、淮陰市、鹽城市、宿遷市。運(yùn)用ArcGIS 9.3，繪制建設(shè)用地經(jīng)濟(jì)密度重心分布圖（圖3）。

圖3 1998—2008年城鎮(zhèn)建設(shè)用地經(jīng)濟(jì)密度重心分布圖Fig.3 Centers’distribution of economic density of urban construction land from 1998 to 2008

從圖3中分析得出，1998—2008年，江蘇省城鎮(zhèn)建設(shè)用地經(jīng)濟(jì)密度的重心均落在揚(yáng)州市境內(nèi)：1998—2000年，重心向西北轉(zhuǎn)移；2000—2003年，重心在東南—西北向來回波動(dòng)，2004年向西北發(fā)生較大轉(zhuǎn)移；2005—2008年仍向西北轉(zhuǎn)移。蘇南地區(qū)：1998—2001年，重心轉(zhuǎn)移位移很?。?001—2004年，重心向東南方向轉(zhuǎn)移位移較大，2005年以來，重心向西北方向緩慢轉(zhuǎn)移。蘇中地區(qū)：重心在泰州市范圍內(nèi)來回轉(zhuǎn)移，1998—2002年向東南方向轉(zhuǎn)移，且2000—2002年間偏移位移較大；2003年向西北偏移后，至2006年間，又不斷向東南方向轉(zhuǎn)移；2006—2008年重心向西北轉(zhuǎn)移。蘇北地區(qū)：1998—2001年重心向東南方向發(fā)生較快轉(zhuǎn)移；除2004年外，2001—2008年間，重心向西北方向轉(zhuǎn)移。

江蘇省城鎮(zhèn)土地集約利用地區(qū)差異明顯，主要與各地的經(jīng)濟(jì)發(fā)展結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平密切相關(guān)[32]。為了平衡地區(qū)間發(fā)展差異，江蘇省自2003年以來積極發(fā)展蘇北地區(qū)經(jīng)濟(jì)、東隴海產(chǎn)業(yè)帶建設(shè)和沿海開放戰(zhàn)略，在鹽城興建汽車城、淮安修建臺(tái)資企業(yè)工業(yè)區(qū)、集中布局臨港產(chǎn)業(yè)和港口群等，加大了對(duì)蘇北地區(qū)的投資，有利地推動(dòng)蘇北地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，使城鎮(zhèn)建設(shè)用地經(jīng)濟(jì)密度重心不斷向西北轉(zhuǎn)移。

4 江蘇省縣市區(qū)城鎮(zhèn)建設(shè)用地經(jīng)濟(jì)密度自相關(guān)性分析

在對(duì)1998—2008年江蘇省地級(jí)市建設(shè)用地經(jīng)濟(jì)密度的總體空間分異及重心轉(zhuǎn)移分析的基礎(chǔ)上，本文選取2000年、2004年、2008年3個(gè)典型年份的建設(shè)用地經(jīng)濟(jì)密度，深入探討縣市區(qū)層面局部空間相關(guān)性。

Moran散點(diǎn)圖（圖4）的4個(gè)象限為：第一象限HH，第二象限LH，第三象限LL，第四象限HL，對(duì)應(yīng)反映某一區(qū)域和周邊區(qū)域的局部空間關(guān)系。LISA集聚圖（圖5）中可清楚看出城鎮(zhèn)建設(shè)用地經(jīng)濟(jì)密度的空間格局和空間關(guān)聯(lián)度，圖中HH、LL表示空間聚集；HL、LH表示空間異常。

結(jié)合Moran散點(diǎn)圖和LISA集聚圖分析可知：（1）整體上，江蘇省縣市區(qū)城鎮(zhèn)建設(shè)用地經(jīng)濟(jì)密度存在明顯的空間集聚現(xiàn)象，高值集聚主要在蘇南地區(qū)，低值集聚主要在蘇北地區(qū)，反映出江蘇省城鎮(zhèn)建設(shè)用地集約化水平南北差異較為明顯[28]，存在“梯度差”，這與南北地區(qū)主要的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)差異有關(guān)；（2）2000年以來，高值集聚范圍有所擴(kuò)大，以蘇錫常地區(qū)為“極化中心”不斷向周邊地區(qū)輻射和擴(kuò)散，周邊縣市經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，區(qū)域內(nèi)部間差異不斷縮小，隨著沿海開發(fā)戰(zhàn)略的提出，南通市發(fā)展迅速，逐漸成為新的高值集聚中心，城鎮(zhèn)建設(shè)用地集約利用度提高較快；（3）蘇北地區(qū)低值集聚覆蓋范圍較大，但徐州市轄區(qū)H-L現(xiàn)象顯著，即徐州市相對(duì)于周邊縣市經(jīng)濟(jì)發(fā)展良好，土地集約利用度較高，但徐州市的擴(kuò)散作用不明顯，周邊縣市經(jīng)濟(jì)發(fā)展仍較慢，差異較大。2009年《江蘇沿海地區(qū)開發(fā)規(guī)劃》的實(shí)施標(biāo)志著沿海地區(qū)處于中國(guó)沿海、沿江和沿隴海蘭新線三大生產(chǎn)力布局主軸線的交匯區(qū)域，作為江蘇東部沿海輻射源，對(duì)于帶動(dòng)內(nèi)陸地區(qū)發(fā)展，縮小蘇南蘇北差距，促進(jìn)整體實(shí)力提升等意義重大。

5 結(jié)論

不同地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段、技術(shù)水平、產(chǎn)業(yè)布局和土地利用等存在差異，其土地集約利用水平呈現(xiàn)時(shí)空分異特征[5,9]。本文采用區(qū)域差異統(tǒng)計(jì)分析方法定量分析江蘇省地級(jí)市和縣市區(qū)城鎮(zhèn)建設(shè)用地經(jīng)濟(jì)密度的時(shí)空分異特征和相關(guān)性，得出如下結(jié)論：（1）江蘇省城鎮(zhèn)建設(shè)用地經(jīng)濟(jì)密度高于中國(guó)城鎮(zhèn)建設(shè)用地經(jīng)濟(jì)密度的平均值，建設(shè)用地集約利用水平相對(duì)較高。江蘇省建設(shè)用地經(jīng)濟(jì)密度不斷提高，表明在發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時(shí)，建設(shè)用地集約利用不斷受到重視，集約度有所提高。（2）江蘇省城鎮(zhèn)建設(shè)用地集約利用水平存在空間分異，從南向北存在一定的梯度差異。沿海地區(qū)、沿太湖地區(qū)建設(shè)用地經(jīng)濟(jì)效益比經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)以農(nóng)業(yè)為主的江蘇北部地區(qū)高很多。近年來，欠發(fā)達(dá)地區(qū)城鎮(zhèn)建設(shè)用地經(jīng)濟(jì)密度不斷提高，地級(jí)市間空間差異有縮小趨勢(shì)。全省城鎮(zhèn)建設(shè)用地經(jīng)濟(jì)密度的重心向西北方向轉(zhuǎn)移。蘇南、蘇中、蘇北地區(qū)內(nèi)部之間轉(zhuǎn)移各時(shí)段有所差異，但總體上存在西北轉(zhuǎn)移趨勢(shì)。（3）縣市區(qū)城鎮(zhèn)建設(shè)用地經(jīng)濟(jì)密度自相關(guān)分析表明，江蘇省各縣市城鎮(zhèn)建設(shè)用地集約存在集聚現(xiàn)象。蘇南地區(qū)以高值集聚為主，以蘇錫常為中心向外不斷擴(kuò)大，中心城市的拉動(dòng)作用明顯。蘇北地區(qū)普遍表現(xiàn)為低值集聚，徐州市轄區(qū)作為蘇北地區(qū)建設(shè)用地經(jīng)濟(jì)密度的高值中心，其擴(kuò)散作用不大，周邊地區(qū)發(fā)展仍緩慢，H-L現(xiàn)象顯著。

圖4 江蘇省縣市級(jí)層面城鎮(zhèn)建設(shè)用地經(jīng)濟(jì)密度M oran散點(diǎn)圖Fig.4 Moran scatter plots of economic density of construction land at county level in Jiangsu

圖5 江蘇省縣市級(jí)層面城鎮(zhèn)建設(shè)用地經(jīng)濟(jì)密度LISA集聚圖Fig.5 LISA cluster map of economic density of construction land at county level in Jiangsu

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