武漢城市圈城鄉(xiāng)建設用地增減掛鉤潛力空間自相關分析

李 勉, 王秀蘭, 程 龍

(華中農業(yè)大學 土地管理學院, 武漢 430070)

武漢城市圈城鄉(xiāng)建設用地增減掛鉤潛力空間自相關分析

李 勉, 王秀蘭, 程 龍

(華中農業(yè)大學 土地管理學院, 武漢 430070)

城市化發(fā)展進程不斷加速的新時期，城鄉(xiāng)建設用地增減掛鉤政策的提出和實施對統(tǒng)籌城鄉(xiāng)發(fā)展，滿足城市用地需求和保護耕地具有現(xiàn)實意義。以空間自相關分析方法為主要研究方法，引入Moran′sI指數(shù)以及Moran′sI散點圖對武漢城市圈各市增減掛鉤潛力進行空間自相關分析；以2000—2008年的人口及土地利用結構數(shù)據(jù)，和2008年為基期的土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)，預測武漢城市圈各市農村人口及城鎮(zhèn)人口數(shù)量，測算目標年2015年和2020的建設用地增減掛鉤潛力系數(shù)。研究結果表明武漢城市圈各市增減掛鉤潛力在空間位置上存在一定的聚集效應?？蔀槲錆h城市圈大部分城市增減掛鉤潛力較大，區(qū)域之間存在相關性，有利于指標的轉換和聯(lián)動。

城鄉(xiāng)建設用地增減掛鉤; 空間自相關分析; Moran′sI; 潛力

為統(tǒng)籌城鄉(xiāng)一體化發(fā)展，滿足城市發(fā)展用地需求，集約利用土地，城鄉(xiāng)建設用地增減掛鉤政策的開展具有重要意義。城鄉(xiāng)建設用地增減掛鉤是指依據(jù)土地利用總體規(guī)劃，將若干擬整理復墾為耕地的農村建設用地地塊(即拆舊地塊)和擬用于城鎮(zhèn)建設的地塊(即建新地塊)等面積共同組成建新拆舊項目區(qū)，通過建新拆舊和土地整理復墾等措施，在保證項目區(qū)內各類土地面積平衡的基礎上，最終實現(xiàn)增加耕地有效面積，提高耕地質量，節(jié)約集約利用建設用地，城鄉(xiāng)用地布局更合理的目標[1]。當前我國關于城鄉(xiāng)建設用地增減掛鉤的研究主要集中于對政策的探討、制約和阻力因素研究、掛鉤模式的研究、農民權益調查、掛鉤規(guī)劃及評價、農村居民點整理以及掛鉤潛力測算等[2-7]。關于增減掛鉤潛力分析方面的研究集中于某一特定縣域或區(qū)域的增減掛鉤潛力的測算方法、潛力大小、強度等方面，而宏觀層面的掛鉤規(guī)劃以及增減掛鉤空間規(guī)律方面的研究較少，缺少對增減掛鉤空間關聯(lián)性的檢測，因此本文依據(jù)地理學空間理論，嘗試運用空間自相關分析方法對研究區(qū)域增減掛鉤潛力空間關系進行研究。

地理學空間理論認為地理位置相關的區(qū)域間存在著相互關聯(lián)和相互影響的屬性，目前，空間自相關分析法已經在區(qū)域經濟空間差異分析、土地利用結構以及土地利用程度的空間自相關分析、城市地價、城鎮(zhèn)化水平等方面的空間差異研究中得到了運用[8-11]。而該方法在增減掛鉤方面的研究尚少，運用此方法研究增減掛鉤潛力的空間分布特征，對增減掛鉤規(guī)劃、掛鉤指標轉換和區(qū)域間掛鉤政策的更新制定具有現(xiàn)實意義。因此本研究在地理學空間理論基礎上，對武漢城市圈各市增減掛鉤潛力做空間自相關分析。

1 研究方法

空間自相關分析是空間統(tǒng)計分析與空間計量分析的核心概念，是以某一空間區(qū)域內的某種現(xiàn)象或屬性與相鄰區(qū)域的這一同一現(xiàn)象或屬性的相關關系為研究對象。該方法是建立在地理學基礎之上的，認為正如地理學第一定律說述“空間區(qū)域內所有事物都存在關系，且距離較近的事物比距離較遠的事物更有關系[12]。

1.1 全局空間自相關

全局空間自相關是檢測整個研究區(qū)域的某屬性值的空間特征，探討某屬性的空間集聚效應。全局空間自相關通常用指標Moran′sI表示，指標計算方法見式(1)。

(1)

Moran′sI指數(shù)的值一般介于-1到1之間，較大的Moran′sI指數(shù)表示地理空間某一屬性存在較顯著的聚集現(xiàn)象，較小的Moran′sI指數(shù)說明該區(qū)域某一屬性在地理空間上存在較弱的聚集或存在差異性。

1.2 局域空間自相關

通過全局空間自相關分析可以計算出整個研究區(qū)域某屬性的集聚特征，但卻不能具體分析到屬性集聚的具體位置與分布，因此還需局域空間自相關指標更加準確地把握空間要素的異質性，推算出聚集地的空間位置和范圍[15]。局域空間自相關分析結果可以表示LocalMoran′sI指標以及Moran′sI散點圖。

2 研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)來源

武漢城市圈于2004年成立，位于湖北省東部，是指以武漢市為中心，由武漢及周邊100km范圍內的黃石、鄂州、孝感、黃岡、咸寧、仙桃、天門、潛江等城市組成的區(qū)域經濟聯(lián)合體。是國務院批準的全國首批資源節(jié)約型與環(huán)境友好型社會建設綜合配套改革試驗區(qū)[16]?？偯娣e5.78萬km2，占湖北省土地總面積的32%；人口總數(shù)為3 114.62萬，為全省總人口數(shù)的51.6%；由《湖北統(tǒng)計年鑒2009》得知，2008年城市圈GDP總量為6 972.11億元，為全省總量的61.5%。

根據(jù)2000—2008年武漢城市圈各市土地利用結構數(shù)據(jù)，圈內建設用地面積處于遞增狀態(tài)，并從2004年開始以更快的速度增長，到2008年比2000年增長了7 387hm2，增長率為22.19%(圖1)；圈內耕地面積減少了160.9萬hm2，降低率為5.52%。因此，武漢城市圈建設用地擴張的形勢嚴峻，耕地面積不斷減少，開展城鄉(xiāng)建設用地增減掛鉤切實可行。

圖1 2000-2008年武漢城市圈面積變化趨勢

3 武漢城市圈城鄉(xiāng)建設用地增減掛鉤潛力空間自相關分析

3.1武漢城市圈城鄉(xiāng)建設用地增減掛鉤潛力測算

3.1.1 城市圈建設用地需求數(shù)量 首先，采用一元線性回歸模型預測武漢城市圈各市目標年的城鎮(zhèn)非農人口數(shù)量，根據(jù)2000—2008年的武漢城市圈各市城鎮(zhèn)人口數(shù)據(jù)，得出規(guī)劃目標年2015年及2020年的城鎮(zhèn)非農人口數(shù)。

其次，采用人均城鎮(zhèn)用地指標法，依據(jù)《村鎮(zhèn)建設用地規(guī)劃標準GB50188-2007》按照現(xiàn)狀人均用地面積大小調整規(guī)劃目標年人均用地指標，預測目標年2020年城市圈各市建設用地面積。將預測的建設用地面積減去2008年城鎮(zhèn)建設用地現(xiàn)狀面積即可得出各市新增城鎮(zhèn)建設用地需求量(表1)。

表1 武漢城市圈各市建設用地需求量預測

3.1.2 農村建設用地整理理論潛力 農村建設用地整理主要是對農村居民點和農村其他建設用地(磚瓦窯、道路及村鎮(zhèn)辦企業(yè)等)的整理[17]。而在當前的城鄉(xiāng)建設用地增減掛鉤政策實施過程中，其他建設用地的貢獻不大，主要為增減掛鉤提供潛力的是農村居民點用地。農村居民點的合理安排既能有效增加耕地面積，又能保障經濟建設用地需求[18]。因此本研究主要分析農村居民點用地的整理潛力。

農村居民點整理潛力是指在現(xiàn)有的社會經濟條件下，通過對農村居民點合理規(guī)劃, 調整土地利用的內部空間結構、遷村并點及提高農村城鎮(zhèn)化水平等措施改造整理后“富余”的土地資源量, 其主要來源于居民點建設用地的集約化、標準化利用和閑置土地的有效利用[19]。農村居民點整理潛力測算方法常用的有人均建設用地標準法、戶均建設用地標準法、土地閑置率法等方法。本研究采用人均建設用地標準法測算武漢城市圈各市農村居民點整理潛力。該方法主要依據(jù)人均居民點用地現(xiàn)狀和確定的人均居民點建設用地整理標準與規(guī)劃期末農村人口乘積的差值，匡算出農村居民點整理潛力[20]。其測算公式為：

農村居民點整理潛力(ΔS)=農村居民點現(xiàn)狀面積(S現(xiàn))―規(guī)劃期農村居民點人均面積(SA)×規(guī)劃末期農村人口數(shù)(P)

根據(jù)上述公式，由《湖北統(tǒng)計年鑒2009》中數(shù)據(jù)，以2008年為基期，參照《村鎮(zhèn)建設用地規(guī)劃標準(GB50188-2007)》中農村人均建設用地指標中的標準調整規(guī)劃期人均指標，計算得出武漢城市圈各市農村居民點整理潛力(表2)。

表2 武漢城市圈各市農村居民點整理理論潛力

3.1.3 增減掛鉤潛力系數(shù) 通常用掛鉤潛力系數(shù)來表示掛鉤潛力的大小，即指農村居民點整理供給潛力與城鎮(zhèn)建設用地需求數(shù)量的比值，比值越大則掛鉤潛力越大。

根據(jù)以上計算得出武漢城市圈各市建設用地增減掛鉤潛力系數(shù)，如表3所示。

表3 武漢城市圈各市掛鉤潛力系數(shù)

3.2 增減掛鉤潛力空間自相關分析結果

在GeoDa軟件中分別實現(xiàn)規(guī)劃目標年2015年及2020年武漢城市圈各市掛鉤潛力的空間自相關分析，分別得出Moran′sI散點圖(圖2，圖3)。

圖2規(guī)劃2015年掛鉤潛力Moran′I散點圖圖3規(guī)劃2020年掛鉤潛力Moran′I散點圖

圖中，QIANLI、QIANLI2分別表示武漢城市圈各市建設用地增減掛鉤2015年和2020年的潛力值。在ArcGIS軟件中根據(jù)規(guī)劃目標年2015年和2020年的增減掛鉤潛力大小繪制武漢城市圈各市掛鉤潛力分區(qū)圖(圖4—5)。

根據(jù)對武漢城市圈各市增減掛鉤潛力的全局空間自相關分析所得的Moran′sI散點圖及Moran′sI指數(shù)，可以看出2015年城市圈各市掛鉤潛力的Moran′sI指數(shù)為0.130 7，2020年城市圈各市掛鉤潛力的Moran′sI指數(shù)為0.123 8，說明其潛力值存在一定的空間聚集現(xiàn)象，潛力值在空間上存在較顯著的正相關。

圖4規(guī)劃2015年掛鉤潛力分區(qū)圖5規(guī)劃2020年掛鉤潛力分區(qū)

根據(jù)圖2及圖4可以看出分布于Moran′sI散點圖第一象限(High—High)的有黃岡、孝感、天門、仙桃、潛江，主要位于城市圈北部地區(qū)的地級市和西部地區(qū)，說明這5個城市的建設用地增減掛鉤潛力在武漢城市圈范圍內處于較高水平，呈現(xiàn)出高高集聚的特征，即其自身增減掛鉤潛力較高且其相鄰地區(qū)的潛力也較高，并且包括了城市圈一半以上的城市；位于第二象限(Low—High)的有武漢、鄂州，這兩個城市位于城市圈中部，其中包含著城市圈的中心城市以及一個較小城市，其增減掛鉤潛力是明顯低于其相鄰的周邊城市，呈現(xiàn)出低高交錯的集聚特征；第三象限(Low—Low)有黃石、咸寧，主要是位于城市圈東南地區(qū)的兩個城市，說明這兩個城市在城市圈范圍內的增減掛鉤潛力處于較低水平，呈現(xiàn)出低低聚集的特征，即其自身增減掛鉤潛力較低且其相鄰地區(qū)的潛力也較低；沒有城市位于第四象限(High—Low)，這也更好的說明了城市圈內各市的增減掛鉤潛力呈現(xiàn)較明顯的高高聚集現(xiàn)象。

根據(jù)圖3及圖5可以看出2020年城市圈各市增減掛鉤潛力值空間聚集程度與2015年相近，Moran′sI指數(shù)值也相近并有稍微的下降，散點圖中各個象限的城市分布也只有天門市發(fā)生了變化：圖2中位于第一象限(High—High)而圖3中位于第二象限(Low—High)。這主要是由于其相鄰的潛江地區(qū)的掛鉤潛力大幅度增加的緣故。

根據(jù)以上分析，武漢城市圈各市建設用地增減掛鉤潛力值在地理分布中呈現(xiàn)一定的空間相關聚集現(xiàn)象，這對加強城市圈內各地方政府協(xié)調制定掛鉤聯(lián)動方案、周轉掛鉤指標、滿足地方建設用地增減掛鉤潛力挖掘具有現(xiàn)實意義。

4 結 論

本研究是根據(jù)測算武漢城市圈各市的城鎮(zhèn)建設用地需求以及農村居民點整理潛力得出城市圈各市增減掛鉤潛力系數(shù)，并以增減掛鉤潛力系數(shù)為指標，在空間相關分析理論的基礎上借助軟件ArcGIS和GeoDa對武漢城市圈各市掛鉤潛力進行空間自相關分析，研究結論如下：

(1) 通過農村人口和城鎮(zhèn)非農人口預測，以及根據(jù)現(xiàn)狀人均建設用地面積大小和規(guī)劃標準調整農村及城鎮(zhèn)建設用地人均指標，測算出武漢城市圈各市城鄉(xiāng)建設用地增減掛鉤潛力大小，結果表明除咸寧以外的其他地區(qū)都處于掛鉤適宜水平，其潛力值都完全能滿足未來建設用地需求。

(2) 武漢城市圈大多數(shù)地區(qū)的城鄉(xiāng)建設用地增減掛鉤潛力較大，并且根據(jù)空間自相關分析得知，各地區(qū)潛力值大小的分布存在空間聚集現(xiàn)象，以武漢為中心的北部和西部地區(qū)都有較高的掛鉤潛力值，形成一片掛鉤高度適宜區(qū)，有利于增減掛鉤工作的開展以及各地區(qū)之間的指標轉換和聯(lián)動。

(3) 武漢城市圈增減掛鉤工作的開展不僅需要地方政府以及投資單位共同努力提供充足資金支持，而且需要省級政府參與組織協(xié)調，在保證各區(qū)域發(fā)展良好的同時，促進整個城市圈的一體化發(fā)展，使城市圈的地位及優(yōu)勢更加突出。

(4) 城市圈增減掛鉤工作的開展，在農村建設用地整理和農民安置過程中要加強農民權益的保障；在補充耕地過程中要注重耕地質量，保證土地資源的可持續(xù)利用。武漢城市圈內增減掛鉤工作的開展要在結合地方特色的同時順應城市圈的整體發(fā)展，確保掛鉤工作開展能促進城市圈經濟發(fā)展的同時也有效保障耕地的數(shù)量和質量。

本研究應用空間統(tǒng)計分析中的空間自相關分析方法，對武漢城市圈各市建設用地增減掛鉤潛力這一土地利用屬性進行了分析，但仍有需要進一步探討的地方：一是掛鉤潛力測算的方法主要以預測為主，未考慮各地真實自然條件以及經濟現(xiàn)狀，有待采取更客觀的方法；二是以市為單位使得空間自相關分析的樣本只有9個，略顯較少，在以后的研究中盡量能具體到以各個市下的縣或區(qū)為單位。

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SpatialAutocorrelationAnalysisonPotentialofLinkingtheIncreasewithDecreaseinLandUsedforUrbanandRuralConstructioninWuhanMetropolitanArea

LI Mian, WANG Xiu-lan, CHENG Long

(CollegeofLandManagement,HuazhongAgriculturalUniversity,Wuhan430070,China)

In the period of fast urbanization process, linking the increase with decrease in land used for urban and rural construction is important for balancing urban and rural development, meeting the demand of urban land use and protecting cultivated land. The main method used in this paper is spatial autocorrelation analysis, Moran′sIindex and Moran′sIscatter diagram. And we predict the potential index of linking the increase with decrease in land used for urban and rural construction according to population and land use structure data from 2000 to 2008, and set the year of 2008 as the base year. The result shows that the potential of every city has certain accumulation effect on the spatial location. The conclusion is that most of the cities in Wuhan metropolitan area have large potential for demanding for construction land and the certain accumulation effect is helpful for the linking index′s conversion and transferring among different cities.

linking the increase with decrease in land use for urban and rural construction; spatial autocorrelation analysis; Moran′sI; potential

2013-07-31

：2013-08-17

李勉(1989—),女,湖北十堰人,碩士研究生,主要研究方向為土地經濟與管理。E-mail:196415119@qq.com

F301.2

：A

：1005-3409(2014)02-0223-05