武漢城市圈建設用地結構時空演化研究

■ 葉 菁/王世楨

（中國地質(zhì)大學（武漢）公共管理學院，湖北 武漢 430074）

武漢城市圈建設用地結構時空演化研究

■ 葉 菁/王世楨

（中國地質(zhì)大學（武漢）公共管理學院，湖北 武漢 430074）

采用偏移-份額模型，對武漢城市圈2002-2012年城市建設用地結構時序變化特征及空間配置差異進行研究，分析表明：（1）公共設施用地、對外交通用地和綠地是競爭性結構建設用地，具有顯著的偏移量補給效應；倉儲用地、道路廣場用地和特殊用地是衰退性結構，擠出效應較為明顯；（2）各城市對不同類型建設用地的競爭力及各地不同類型建設用地變化速度存在顯著的空間差異；（3）武漢城市圈建設用地結構時序變化和空間配置差異是城市經(jīng)濟發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結構、人口和區(qū)域政策等綜合作用的結果。

偏移-份額模型；建設用地結構；武漢城市圈

0 引言

城市用地結構表現(xiàn)為用地類型在時間和空間上的不同組合關系。城市化快速發(fā)展進程中，城市建設用地規(guī)模不斷擴大，用地結構不斷變化，土地資源逐漸成為約束地區(qū)社會經(jīng)濟發(fā)展的瓶頸。開展城市建設用地結構變化研究，分析建設用地的時序變化特征和影響因素，有利于實現(xiàn)城市建設用地的合理規(guī)劃，保障城市土地的可持續(xù)利用。

土地利用結構變化研究常采用信息熵[1-2]、尼基系數(shù)[3]和Kuznets曲線[4]等方法進行，這些方法從總體上反映了土地結構演化規(guī)律，但不能充分解釋各類建設用地的空間配置差異性。因此，本文引入經(jīng)濟學中的偏移-份額模型[5-7]，借助其對區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展和經(jīng)濟結構演化的分析方式，將建設用地結構變化及其空間配置特征放在同一框架中進行全局分析，以武漢城市圈為例進行實證研究。

1 武漢城市圈城市用地結構概況

武漢城市圈以武漢市為圓心，包括黃石、咸寧、黃岡、鄂州、孝感、仙桃、天門和潛江8個周邊城市，其正式成員涉及到副省級城市1個，地級市5個，省直轄縣級市3個，地級市代管的縣級市7個，市轄縣15個，是全國資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會建設綜合改革配套試驗區(qū)，也是長江經(jīng)濟帶的重要組成部分[8]、中部崛起的重要戰(zhàn)略支點。

在2002-2012年間，武漢城市圈土地利用空間變化主要表現(xiàn)為：(1)城市規(guī)模快速擴大，城市面積遠大于建成區(qū)面積，截至2012年底城市圈土地總面積為20395.2km2，建成區(qū)僅有910.91km2，占全市面積的4.46%。(2)城市建設用地規(guī)模逐年擴大，圈內(nèi)建設用地總面積由2002年的593.04km2增加到2012年的1175.23km2，年平均增長率為7.08%。其中，2002-2007年建設用地規(guī)模大體保持不變，2007-2012年用地規(guī)模有明顯增加。(3)城市內(nèi)部土地利用格局隨時間進行重組，大量工業(yè)用地遷離市區(qū)，帶動遠城區(qū)居住、交通等用地的發(fā)展，第三產(chǎn)業(yè)逐漸成為主城區(qū)建設用地利用的主體。

2 研究方法

偏移-份額模型（shift-share）是由Creamer、Dunn等提出并完善的經(jīng)濟模型，廣泛應用于區(qū)域經(jīng)濟增長、市場結構分析等研究領域。由于區(qū)域經(jīng)濟結構演化必將引起土地資源在產(chǎn)業(yè)和空間上的重新分配[9]，致使一定時期內(nèi)社會經(jīng)濟結構與土地利用結構間存在對應關系[10]，這也構成了本文利用該模型進行建設用地結構變化和空間配置研究的邏輯起點。

首先，定義偏移-份額模型在土地利用結構變化中的數(shù)學表達式。假設在[0，t]時間內(nèi)，共有j個區(qū)域土地利用結構發(fā)生變化，以S0和St表示基、末期j個區(qū)域建設用地的總規(guī)模，建設用地有i個類別，以Si0和Sit分別表示基、末期第i類建設用地總面積，則第j區(qū)域建設用地總規(guī)模為Sj0，末期為Sjt，區(qū)域j的第i類建設用地基期和末期面積分別為Si0j，Sitj。

則在[0，t]時間內(nèi)，第j區(qū)域的第i類建設用地面積變化可表示為：

式中，R為建設用地總規(guī)模面積的平均變化速度，Ri為第i類建設用地平均變化速度，rij為區(qū)域j的第i類建設用地面積變化速度。

3 實證研究

3.1 武漢城市圈建設用地份額量分析

武漢市2002-2012年城市建設用地增長率為61.14%，圈內(nèi)各地建設用地均按照這個速度增長，即為建設用地份額量。但實際工作中，份額量不可能與各地建設用地需求完全匹配，故采用偏移量（結構性偏移量和競爭性偏移量之和）對份額進行調(diào)節(jié)。以偏移量和份額量之比作為各地和各類建設用地偏移量對份額量的調(diào)整力度指標[11]，按照公式計算圈內(nèi)各地市建設用地偏移份額比（表1）。其中，分析數(shù)據(jù)來源于《湖北省統(tǒng)計年鑒》（2002-2012年），《中國城市建設統(tǒng)計年鑒》（2002-2012年），部分數(shù)據(jù)來源于各地統(tǒng)計年報。

從建設用地類型看，偏移量補給效應顯著的是公共設施用地、對外交通用地和綠地，擠出效應較為明顯的是倉儲用地、道路廣場用地和特殊用地。從空間來看，武漢、鄂州的補給效應較強，其他區(qū)域的補給效應和擠出效應有不同程度減弱。

3.2 武漢城市圈建設用地結構性偏移量特征分析

各城市建設用地中居民用地、公共設施用地、道路廣場用地、市政公用設施用地和綠地的偏移量為正值，表明其增長率均超過武漢城市圈建設用地增長率，為增長性結構，是導致建設用地規(guī)模增長的主要原因。而工業(yè)用地、對外交通用地和特殊用地結構性偏移量均為負值，表明其增長率低于武漢城市圈建設用地增長率，為衰減性結構，見表2。

武漢城市圈建設用地增長性結構從衰退性結構中吸納了446.58km2新增用地，其中工業(yè)用地貢獻總量的44.43%，對外交通用地貢獻51.30%，這部分偏移量在增長性結構中分配在公共設施（占49.31%），綠地（占16.53%）及居民點用地（占24.46%）上。

表1 武漢城市圈各城市建設用地偏移份額比（%）

表2 武漢城市圈各城市建設用地結構性偏移特征分析（%）

3.3 武漢城市圈城市建設用地結構空間配置分析

根據(jù)9個城市建設用地競爭性偏移量結果，將武漢城市圈按照競爭性偏移量的區(qū)域差異劃分為三個類型區(qū)：競爭力較強區(qū)域、競爭力一般區(qū)域和競爭力較弱區(qū)域，得到武漢城市圈建設用地競爭性偏移量空間分布圖（圖1）。同時根據(jù)競爭力強弱分布相似性將9個城市劃為以下五個區(qū)域。

(1)武漢。居民用地、道路廣場用地、綠地和倉儲用地是競爭力較強的增長性結構用地，是武漢市11年來新增建設用地的主要匯集方向；與之對應，公共設施用地、市政公用設施用地、工業(yè)用地、特殊用地屬于競爭力較弱的衰退性結構用地。武漢市是武漢城市圈的核心，綜合經(jīng)濟實力在圈內(nèi)處于領先地位，制定了一系列為提高城區(qū)建設用地集約利用的措施，如退二進三、內(nèi)部挖潛等，這些措施在宏觀上決定了城市用地擴張速度，在微觀上決定了城市用地結構變化，促使城市建設用地內(nèi)部結構呈現(xiàn)明顯的兩極發(fā)展趨勢。

圖1 武漢城市圈建設用地競爭性偏移量空間分布

(2)鄂州。公共設施、市政和倉儲用地競爭力較強，工業(yè)用地競爭力最弱。鄂州在武漢新港、鄂黃城際鐵路、漢鄂高速等武漢城市圈基礎設施建設推動下，城鎮(zhèn)化和工業(yè)化建設快速發(fā)展，促使城市工業(yè)用地向城市周邊擴張，改變了現(xiàn)有城市建設用地格局。

(3)咸寧和黃石。用地結構空間差異具有相似性，在公共設施和倉儲用地上表現(xiàn)出較強的競爭性，居民用地、道路廣場、市政公共設施、對外交通用地上競爭力一般，綠地雖然也是增長性結構用地，但與圈內(nèi)其他城市相比競爭力較弱；兩地區(qū)僅在衰退性結構中工業(yè)用地和特殊用地的衰退程度有所不同。黃石為老工業(yè)基地，正在進行礦業(yè)城市轉型，咸寧近年來致力于發(fā)展綠色農(nóng)副產(chǎn)品與生態(tài)旅游，兩城市在利用與武漢進行產(chǎn)業(yè)對接契機發(fā)展城市建設的同時，建設用地結構隨著產(chǎn)業(yè)轉型發(fā)生變化。

(4)孝感、黃岡和天門。三城市道路廣場、工業(yè)用地、倉儲、對外交通和特殊用地空間差異相同，其中道路廣場用地是具有競爭性結構用地，對新增用地具有吸引力，而其他三類用地同屬于衰退性結構用地，且對外交通用地的衰退性相對較大。三個城市的居民用地、公共設施用地、市政和綠地屬于競爭性結構用地，其中天門的綠地具有絕對的新增用地吸引力，市政用地競爭能力最差，居民用地和公共設施用地競爭力一般；孝感在市政公用設施用地上具有發(fā)展優(yōu)勢，而居民用地和綠地無競爭優(yōu)勢，公共設施用地的競爭力一般；黃岡在公共設施和市政公用設施用地的競爭優(yōu)勢較大，具有發(fā)展?jié)摿Γ用裼玫厝狈Ω偁巸?yōu)勢。目前孝感、黃岡和天門基本上已形成與武漢一體化的區(qū)域發(fā)展框架，基礎設施正處于大幅度改善階段，增強了公共設施用地、對外交通用地和綠地的競爭性。

(5)潛江和仙桃。在居民用地，公共設施，道路，市政用地，工業(yè)，對外交通上的空間差異表現(xiàn)一致：其中居民用地具有新增用地吸引優(yōu)勢，其他用地類型對新增用地吸引力較弱。潛江的綠地和特殊用地具有新增用地吸引優(yōu)勢，綠地的結構性偏移為正，吸引優(yōu)勢明顯；但特殊用地結構性偏移為負，表明該地類內(nèi)部存在不合理性，需要進行調(diào)整才能保持其對新增用地的吸引；倉儲用地的負偏移量突出，競爭能力弱。仙桃的倉儲用地是新增用地的主要匯聚地區(qū)，綠地的結構性偏移為正，但競爭性偏移為負，整體不具備競爭力，屬于衰退性地類；特殊用地的結構性和競爭性均為負，是圈內(nèi)絕對的衰退地類。

3.3 武漢城市圈建設用地類型演變影響因素分析

從系統(tǒng)論角度，土地利用類型演變是土地類型結構和功能的自組織。這種自組織過程是經(jīng)濟發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結構、政策文化、自然生態(tài)等因素綜合作用形成。本文根據(jù)已有分析成果[12-21]，結合武漢城市圈發(fā)展現(xiàn)狀，將影響建設用地類型演變的因素歸納為4個方面。

(1)經(jīng)濟發(fā)展因素。城市經(jīng)濟發(fā)展是城市空間格局變化的動力。2002-2012年11年間武漢城市圈GDP年增長率為13.98%，固定資產(chǎn)投資總額從2002年的970.35億元增長到2012年的9761.8億元，推動了城市基礎建設和重大項目的開展，建設用地內(nèi)部結構發(fā)生變化，最明顯的表現(xiàn)為城區(qū)對外交通用地、綠地和市政用地的規(guī)模擴大，倉儲和工業(yè)用地、特殊用地規(guī)?？s小。同時經(jīng)濟發(fā)展推動了城市建設用地的擴張，且主要擴大區(qū)域為主城區(qū)外圍的城市建設用地，涉及到工業(yè)、對外交通、倉儲業(yè)等城市功能用地。

(2)產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整因素。產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整不僅改變了城市用地結構，也影響著城市用地擴張方向。在武漢城市圈中，城市主體的傳統(tǒng)工業(yè)逐漸被新型工業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)替代，主城區(qū)產(chǎn)業(yè)結構更多以金融、貿(mào)易、居住類為主，城市用地結構呈現(xiàn)“退二進三”、“土地置換”的調(diào)整狀態(tài)，城市用地結構變化明顯；同時工業(yè)用地向城市外圍伸展，帶動了倉儲、居住用地、交通用地向外擴張。

(3)人口因素。人口的增長是城市土地格局變化的直接動力。人口規(guī)模與增長率在直接導致圈武漢城市內(nèi)居民用地增長同時，影響城市公共設施用地、綠地、市政用地等的規(guī)模和擴展，典型表現(xiàn)為居住用地和交通用地增多，11年間圈內(nèi)建設用地年增長率達到7.08%，居住和交通用地增長了57.54km2。同時居民生活水平不斷提高，對生活質(zhì)量和生態(tài)環(huán)境的要求直接刺激了交通、房地產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，致使交通、公共設施、綠地等用地的比重增加。

(4)區(qū)域政策因素。政策因素是區(qū)域土地利用變化的直接決定因素[22]。在“兩型社會”目標指導下，武漢城市圈內(nèi)各城市加大了生態(tài)環(huán)境建設力度，對污染嚴重、不達標企業(yè)進行關停或遷移，引入環(huán)保高效的集約化產(chǎn)業(yè)，改變了現(xiàn)有建設用地結構；各地根據(jù)發(fā)展需要開展了撤鄉(xiāng)鎮(zhèn)設街道的行政區(qū)域調(diào)整、城鎮(zhèn)建設用地增減掛鉤等工作，導致城市建設用地規(guī)模擴大。

4 結論

(1)武漢城市圈城市建設用地中，公共設施用地、對外交通用地和綠地的結構性偏移量均為正值，為增長性結構，表現(xiàn)為顯著的偏移量補給效應；倉儲用地、道路廣場用地和特殊用地結構性偏移量均為負值，為衰退性結構，擠出效應較為明顯。同時，各地對不同類型建設用地的競爭力及各地不同類型建設用地變化速度存在顯著的空間差異。

(2)武漢城市圈建設用地結構時序變化和空間配置差異是城市經(jīng)濟發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結構、人口因素和區(qū)域政策等綜合作用的結果。

(3)本文所采用的偏移-份額模型是靜態(tài)的，假設一個區(qū)域不影響另一個區(qū)域，而實際上偏移份額模型中各地用地結構是不獨立的，受到鄰近區(qū)域發(fā)展的影響。因此，在以后研究中，需要將區(qū)域一定結構的空間特征影響作為一個重要因素，建立空間拓展模型，加入到結構變化分析中。

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Spatial-Temporal Evolution of Composition of Urban Development Land of Wuhan City Circle

YE Jing, WANG Shizhen
(School of Public Administration of China University of Geosciences, Wuhan Hubei 430074)

This paper has researched the temporal characters and space configuration differences that are associated with the composition of urban development land between 2002 and 2012 of Wuhan city circle based on the shift - share model. The analysis shows that land for public facilities, external communication, and green is competitive structure which has significant effect of offset supply; while warehouse land, land for road and squares, and land for special use represent recessional structure, which has evident crowding out effect. There are significant spatial differences in the competitiveness and the rates of changeamong various cities for different types of construction land. And temporal change and spatial configuration differences of the structure of urban construction land around Wuhan city is affected synthetically by urban-based economic growth, industrial structure, population and regional policy.

shift - share model; construction land structure; Wuhan city circle

F301.0；F062.1

C

1672-6995（2014）12-0064-05

2014-08-19；

2014-09-15

國家社科基金項目(14BJY057)；中央高?；究蒲袠I(yè)務費專項資金（CUGL120261）

葉菁（1977-），女，湖北省武漢市人，中國地質(zhì)大學（武漢）公共管理學院博士，主要從事土地資源管理研究。