左乃先,白永平,左京平,周鵬,張蕊
(西北師范大學(xué) 地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院,蘭州730070)
城市化離不開(kāi)土地,土地既是城市化運(yùn)行的空間載體[1],又是城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必要保障,與城市化的發(fā)展?fàn)顟B(tài)密切相關(guān)。城市化是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)步的標(biāo)志,但快速城市化[2]必然伴隨著土地結(jié)構(gòu)的變化即城市建設(shè)用地的擴(kuò)張、農(nóng)用地或生態(tài)用地的減少,在城市土地存量有限的情況下要避免其對(duì)城市化的不利影響將取決于城市土地利用效益的高低。較高的土地利用效益推動(dòng)城市化健康發(fā)展,適度的城市化反過(guò)來(lái)推進(jìn)城市土地利用效益的提升,二者之間有著相互的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系。因此,提高城市土地利用效益,正確處理好城市土地利用效益與城市化之間的關(guān)系,對(duì)城市化健康、快速發(fā)展極為迫切,西部地區(qū)更是如此。
目前,關(guān)于城市土地利用效益與城市化協(xié)調(diào)分析方面,席娟等[3]、趙靜蓉等[4]研究了陜西省、西安市城市土地利用效益與城市化的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系并認(rèn)為城市土地利用效益與城市化耦合協(xié)調(diào)度水平有待提高;劉浩等[5]以環(huán)渤海地區(qū)城市為例對(duì)其耦合協(xié)調(diào)發(fā)展度進(jìn)行空間聚類(lèi)分析;孫宇杰等[6]對(duì)江蘇省的城市土地集約利用與城市化水平的差異特征及協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行了分析;郭施宏等[7]對(duì)山東省城市化與城市土地集約利用耦合協(xié)調(diào)關(guān)系進(jìn)行研究,并提出城市規(guī)劃者和管理者應(yīng)將二者差距控制在一定范圍內(nèi)的結(jié)論;除上述對(duì)特定城市[8]、城市群[9]、經(jīng)濟(jì)帶[10]的研究以外,相關(guān)研究主要集中在城市土地利用效益與城市化耦合機(jī)制[11]、城市土地集約利用與城市化協(xié)調(diào)發(fā)展評(píng)價(jià)[12]、城市土地利用綜合效益評(píng)價(jià)與案例[13]等方面,對(duì)西北地區(qū)的城市土地利用效益與城市化耦合協(xié)調(diào)發(fā)展的研究少之又少。鑒于此,以陜甘寧27個(gè)城市為研究對(duì)象,構(gòu)建城市土地利用效益系統(tǒng)和城市化系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,研究?jī)蓚€(gè)系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)發(fā)展關(guān)系,以期為研究區(qū)城市建設(shè)和社會(huì)發(fā)展提供參考。
以陜甘寧27個(gè)城市為研究對(duì)象,主要包括甘肅省12個(gè)地級(jí)市(不包括臨夏、甘南自治州)、陜西省10個(gè)地級(jí)市、寧夏回族自治區(qū)5個(gè)地級(jí)市,選取2003年、2006年、2009年、2012年四個(gè)研究時(shí)段,對(duì)其城市土地利用效益與城市化耦合協(xié)調(diào)發(fā)展進(jìn)行研究,指標(biāo)數(shù)據(jù)均來(lái)源于《中國(guó)城市統(tǒng)計(jì)年鑒》。
1.2.1 指標(biāo)體系構(gòu)建 在城市土地利用效益系統(tǒng)方面,參考范輝等[14]、朱天明等[15]、趙小風(fēng)等[16]對(duì)指標(biāo)體系構(gòu)建的研究,選取5個(gè)層次,17個(gè)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)度。經(jīng)濟(jì)效益是單位面積土地產(chǎn)出的產(chǎn)品和服務(wù)的價(jià)值,可用GDP、工業(yè)產(chǎn)值、固定資產(chǎn)及社會(huì)消費(fèi)品零售額來(lái)衡量,地均工業(yè)總產(chǎn)值雖不能全面考量城市土地所提供的產(chǎn)品價(jià)值,但卻是經(jīng)濟(jì)效益層次不可忽視的一部分;社會(huì)效益是土地為人類(lèi)提供生產(chǎn)、生活空間及服務(wù)的效用;生態(tài)效益是人類(lèi)在土地利用過(guò)程中取得的對(duì)土地生態(tài)系統(tǒng)及人類(lèi)社會(huì)產(chǎn)生有用成果的總稱(chēng),選取綠地及綠化覆蓋率進(jìn)行衡量;環(huán)境效益是土地利用活動(dòng)的環(huán)境后果及治理措施的有益效用,分別對(duì)應(yīng)于地均二氧化硫排放量及工業(yè)廢水排放達(dá)標(biāo)率、地均工業(yè)煙塵去除量、固體廢棄物綜合利用率,后三個(gè)指標(biāo)雖未涉及環(huán)境污染總量,卻是對(duì)環(huán)境治理措施的有效衡量;可持續(xù)效益即土地利用活動(dòng)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的協(xié)調(diào)可持續(xù)程度。在城市化系統(tǒng)方面,結(jié)合臧銳等[17]、陳明星等[18]研究構(gòu)建的指標(biāo)體系,選取經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、人口、空間4個(gè)層次,13個(gè)指標(biāo)測(cè)度城市化水平;經(jīng)濟(jì)城市化是經(jīng)濟(jì)朝著集約、健康、合理的方向發(fā)展的過(guò)程;社會(huì)城市化是醫(yī)療、衛(wèi)生、文化、科技教育、公共服務(wù)設(shè)施等方面不斷趨于完善的過(guò)程,教育科技支出占財(cái)政支出的比重即可表征政府對(duì)科技教育的重視程度;人口城市化是農(nóng)業(yè)人口向非農(nóng)業(yè)人口轉(zhuǎn)變的過(guò)程;空間城市化是城市建設(shè)用地不斷擴(kuò)張的過(guò)程?;谝陨蟽蓚€(gè)系統(tǒng),構(gòu)建適用于研究區(qū)的城市土地利用效益與城市化綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系(表1),盡可能涵蓋反映城市土地利用效益和城市化的各方面,構(gòu)建指標(biāo)體系的過(guò)程也是明確城市土地利用效益與城市化內(nèi)涵的過(guò)程。
表1 城市土地利用效益與城市化綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系
1.2.2 城市土地利用效益與城市化綜合評(píng)價(jià)模型 由于30個(gè)指標(biāo)數(shù)據(jù)具有不同的量綱且各個(gè)指標(biāo)有正向、逆向之分,需采用極差標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理。其次,選用熵權(quán)法[19]計(jì)算30個(gè)指標(biāo)的權(quán)重值;最后,計(jì)算4個(gè)研究時(shí)段的城市土地利用效益(Ti)、城市化水平(Ci)
式中:Wj——第j項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重值;Rij——經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化處理后的指標(biāo)數(shù)據(jù)。
1.2.3 耦合協(xié)調(diào)發(fā)展度模型 耦合用來(lái)描述系統(tǒng)相互之間耦合的協(xié)調(diào)程度,為對(duì)多個(gè)空間單元的耦合協(xié)調(diào)發(fā)展進(jìn)行比較研究,借鑒劉耀彬等[20]構(gòu)建的城市化與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度模型,將其引入到城市土地利用效益與城市化耦合協(xié)調(diào)發(fā)展度模型中,即:
式中:E——耦合協(xié)調(diào)發(fā)展度(0≤E≤1),其越大表明耦合協(xié)調(diào)發(fā)展度越好;D(0≤D≤1)——耦合協(xié)調(diào)度,即:
其值越大表明城市土地利用效益與城市化越協(xié)調(diào);n(2≤n≤8)是調(diào)節(jié)系數(shù),計(jì)算時(shí)取n=5;對(duì)于同一城市,城市土地利用效益與城市化同等重要,取α=β=0.5。
1.2.4 相對(duì)發(fā)展度模型 主要描述城市土地利用效益和城市化的相對(duì)發(fā)展水平,能夠更細(xì)微的揭示二者的關(guān)系[21],即式:H=Ti/Ci;借鑒劉浩[5]對(duì)環(huán)渤海地區(qū)、李玉雙[22]對(duì)河北省的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),并結(jié)合研究區(qū)實(shí)際情況劃定當(dāng)0<H≤0.8時(shí),土地利用效益滯后于城市化,制約城市化的發(fā)展,城市土地處于粗放利用階段,系統(tǒng)退化;當(dāng)0.8<H<1.2時(shí),土地利用效益與城市化同步,推動(dòng)城市化發(fā)展,系統(tǒng)優(yōu)化;當(dāng)H≥1.2時(shí),土地利用效益超前于城市化,影響城市化的發(fā)展,城市土地處于過(guò)度利用狀態(tài),系統(tǒng)退化。
表2 城市土地利用效益與城市化耦合協(xié)調(diào)發(fā)展階段
1.2.5 耦合協(xié)調(diào)發(fā)展階段 根據(jù)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展度和相對(duì)發(fā)展度,借鑒參考李玉雙等[22]的土地集約利用與城市化耦合協(xié)調(diào)發(fā)展階段劃分標(biāo)準(zhǔn),引入喬標(biāo)等[23]、黃金川等[24]干旱區(qū)城市化與生態(tài)環(huán)境的耦合過(guò)程劃分的演化階段,選取適用于研究區(qū)的城市土地利用效益與城市化耦合協(xié)調(diào)發(fā)展劃分標(biāo)準(zhǔn),將耦合協(xié)調(diào)發(fā)展階段分為拮抗、磨合、好轉(zhuǎn)、協(xié)調(diào)四個(gè)階段(表2)。
1.2.6 空間聚類(lèi)分析 運(yùn)用Arc GIS空間聚類(lèi)分析模塊及 Geo da軟件,采用全局 Moran′s I指數(shù)[19]和局部 Getis-Ord Gi*指數(shù)[19]測(cè)度城市土地利用效益與城市化耦合協(xié)調(diào)發(fā)展度的空間聚類(lèi)特征,用自然斷點(diǎn)法將城市土地利用效益與城市化耦合協(xié)調(diào)發(fā)展度分為冷點(diǎn)區(qū)(低值簇)、次冷點(diǎn)區(qū)、次熱點(diǎn)區(qū)、熱點(diǎn)區(qū)(高值簇)四個(gè)類(lèi)型以表征其發(fā)展趨勢(shì)。
運(yùn)用城市土地利用效益與城市化綜合評(píng)價(jià)模型分別計(jì)算出各個(gè)城市的土地利用效益和城市化水平(圖1)。結(jié)合耦合協(xié)調(diào)發(fā)展度模型得到耦合協(xié)調(diào)發(fā)展度和相對(duì)發(fā)展度,據(jù)此劃分耦合協(xié)調(diào)發(fā)展階段和類(lèi)型(表3)。研究期內(nèi),城市化水平顯著提升,土地利用效益提升相對(duì)緩慢,僅有西安市土地利用效益上升較為明顯。如圖1,可將城市土地利用效益與城市化水平發(fā)展分為兩個(gè)階段:第一階段(2003—2006)即整體超前型向整體滯后型轉(zhuǎn)變,在城市化水平提升的同時(shí)土地利用效益波動(dòng)下降;第二階段(2006—2012)即城市化水平大幅提升,土地利用效益有所回升但其幅度遠(yuǎn)小于城市化水平提升幅度,與城市化差距不斷拉大。此外,城市土地利用效益與城市化水平出現(xiàn)西安,蘭州、嘉峪關(guān),銀川、石嘴山三個(gè)峰值且都是省級(jí)行政中心所在地以及工業(yè)型城市。
陜甘寧27個(gè)城市土地利用效益與城市化耦合協(xié)調(diào)發(fā)展大多處于拮抗階段,其耦合協(xié)調(diào)發(fā)展度呈現(xiàn)出顯著的動(dòng)態(tài)波動(dòng)特征。2003—2006年兩個(gè)系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)發(fā)展度有所下降,表現(xiàn)為拮抗階段的城市由17個(gè)上升到20個(gè),磨合階段的城市由9個(gè)減少到6個(gè),好轉(zhuǎn)階段城市(西安市)保持不變;2006年起耦合協(xié)調(diào)發(fā)展度有了較大提升,到2012年拮抗階段城市先后由20個(gè)減少到19個(gè)、再到16個(gè),磨合階段城市增加到8個(gè),好轉(zhuǎn)階段城市增加到2個(gè)并出現(xiàn)協(xié)調(diào)階段城市。大部分城市土地利用效益與城市化耦合協(xié)調(diào)發(fā)展度較低,自2006年起呈良性發(fā)展態(tài)勢(shì)。就城市內(nèi)部而言,其耦合協(xié)調(diào)發(fā)展度差異顯著,大于0.3的城市2003年9個(gè)、2006年7個(gè)、2009年9個(gè)、2012年11個(gè),其中西安、咸陽(yáng)、嘉峪關(guān)、石嘴山4市耦合協(xié)調(diào)發(fā)展度始終在0.3以上,西安市耦合協(xié)調(diào)發(fā)展度一直保持在0.5以上,甚至在2012年高達(dá)0.733 3,發(fā)展態(tài)勢(shì)良好,同樣為省會(huì)城市的蘭州、銀川在2006年、2009年耦合協(xié)調(diào)發(fā)展度下降,2012年又分別回升到0.420 2,0.535 8,銅川、寶雞、渭南、酒泉、吳忠5市耦合協(xié)調(diào)發(fā)展度在0.3左右徘徊,發(fā)展不穩(wěn)定;城市耦合協(xié)調(diào)發(fā)展度提升較快的大都位于中心城市附近或交通干線(xiàn)沿途,呈現(xiàn)出越靠近中心城市耦合協(xié)調(diào)發(fā)展度提升越快,越遠(yuǎn)離中心城市耦合協(xié)調(diào)發(fā)展度提升越慢且有被邊緣化的趨勢(shì)的發(fā)展格局,典型城市如延安、商洛、隴南等在發(fā)展過(guò)程中逐漸被邊緣化。
圖1 土地利用效益、城市化及耦合協(xié)調(diào)發(fā)展度
2003年滯后型城市0個(gè)、同步型城市5個(gè)、超前型城市22個(gè),2006年滯后型城市22個(gè)、同步型城市4個(gè)、超前型城市1個(gè),2009年滯后型城市26個(gè)、同步型城市0個(gè)、超前型城市1個(gè),2012年滯后型25個(gè)、同步型城市2個(gè)、超前型0個(gè)。城市土地利用效益大都滯后或超前于城市化,同步型城市較少,呈兩頭大中間小的發(fā)展形態(tài)。超前型城市由22個(gè)減少到0個(gè),滯后型城市由0個(gè)增加到25個(gè),二者變化呈明顯的負(fù)相關(guān)趨勢(shì);同步型城市減少,表明城市化發(fā)展迅速的同時(shí)城市土地利用效益偏低,與城市化水平脫節(jié)嚴(yán)重,制約了城市化的健康發(fā)展,這也進(jìn)一步證實(shí)了許多學(xué)者提出的城市化蔓延式發(fā)展和空間失控[25]、驅(qū)趕型城市化[26]等當(dāng)下快速城市化存在的弊端。這是由于城市化水平的提高主要是依托城市土地?cái)?shù)量的盲目擴(kuò)張和無(wú)序蔓延,并沒(méi)有通過(guò)提高土地利用效益的途徑來(lái)推動(dòng)城市化水平的提升。2006年以后有9個(gè)城市(延安、漢中、榆林、安康、商洛、慶陽(yáng)、定西、隴南、中衛(wèi))始終是滯后型,表明這9個(gè)城市在推動(dòng)城市化的同時(shí)也要注重土地利用效益的提升,應(yīng)把提升土地利用效益的著眼點(diǎn)放在城市內(nèi)部土地潛力的挖掘,限制城市土地的盲目擴(kuò)張;西安作為陜西省的行政中心,研究期內(nèi)先后屬于同步型—滯后型—同步型城市,波動(dòng)性較大,應(yīng)充分利用區(qū)域性中心城市的作用,在提升自身發(fā)展穩(wěn)定性、土地利用效益的同時(shí)帶動(dòng)周邊城市的發(fā)展;其余城市均呈現(xiàn)出超前型向滯后型轉(zhuǎn)變的運(yùn)行軌跡,需要進(jìn)一步提升城市土地利用效益,轉(zhuǎn)變以往快速城市化進(jìn)程中以人口、土地?cái)U(kuò)張為標(biāo)桿的理念,以達(dá)到城市土地利用效益與城市化水平同步發(fā)展的理想目標(biāo)。
在研究時(shí)期內(nèi),沒(méi)有Ⅸ,Ⅹ,Ⅻ類(lèi)城市,2003年Ⅱ類(lèi)城市1個(gè)、Ⅲ類(lèi)城市16個(gè)、Ⅴ類(lèi)城市3個(gè)、Ⅵ類(lèi)城市6個(gè)、Ⅷ類(lèi)城市1個(gè);2006年Ⅰ類(lèi)城市18個(gè)、Ⅱ類(lèi)城市2個(gè)、Ⅳ類(lèi)城市3個(gè)、Ⅴ類(lèi)城市2個(gè)、Ⅵ類(lèi)城市1個(gè)、Ⅶ類(lèi)城市1個(gè);2009年Ⅰ類(lèi)城市17個(gè)、Ⅳ類(lèi)城市8個(gè)、Ⅶ類(lèi)城市1個(gè)、Ⅷ類(lèi)城市1個(gè);2012年Ⅰ類(lèi)城市16個(gè)、Ⅳ類(lèi)城市8個(gè)、Ⅶ類(lèi)城市1個(gè)、Ⅷ類(lèi)城市1個(gè)、Ⅺ類(lèi)城市1個(gè)。大部分城市屬于Ⅰ類(lèi)和Ⅲ類(lèi),其中Ⅲ類(lèi)城市只在2003年出現(xiàn);2006年開(kāi)始Ⅰ類(lèi)城市由18個(gè)減少到16個(gè),屬于Ⅱ類(lèi)、Ⅴ類(lèi)和Ⅵ類(lèi)城市數(shù)目處于上下波動(dòng)之中,其余類(lèi)型的城市數(shù)目均逐漸增多,協(xié)調(diào)階段Ⅺ類(lèi)城市到2012年也有所增加,城市土地利用效益與城市化耦合協(xié)調(diào)發(fā)展呈螺旋上升趨勢(shì)。
由圖2可知,首先,2003年、2006年、2009年、2012年的 Moran′s I指數(shù)分別為0.100 6,0.055 5,0.026 8,0.012,通過(guò)顯著性檢驗(yàn),均大于0且在0附近,只有2003年的城市土地利用效益與城市化耦合協(xié)調(diào)發(fā)展呈現(xiàn)不明顯的正的空間關(guān)聯(lián)特征,即不明顯的相似屬性在空間上集聚的特征;到2006年,隨著Moran′s I指數(shù)的逐年減小,這種不明顯的相似屬性集聚分布演變?yōu)殡S機(jī)分布,城市土地利用效益與城市化的耦合協(xié)調(diào)發(fā)展由不均衡發(fā)展?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱夹园l(fā)展?fàn)顟B(tài)。其次,四個(gè)研究時(shí)段中,各個(gè)類(lèi)型的城市數(shù)目都發(fā)生了變化,冷點(diǎn)區(qū)與次熱點(diǎn)區(qū)城市數(shù)目處于上下波動(dòng)之中;次冷點(diǎn)區(qū)城市數(shù)目波動(dòng)減少,由9個(gè)減少到6個(gè);熱點(diǎn)區(qū)城市數(shù)目增加,由5個(gè)增加到7個(gè)。固原、天水、隴南始終屬于冷點(diǎn)區(qū),石嘴山、西安、咸陽(yáng)、銅川、寶雞、渭南屬于熱點(diǎn)區(qū),發(fā)展勢(shì)頭良好;從空間分布來(lái)看,熱點(diǎn)區(qū)主要分布在陜西中部、寧夏北部?jī)善瑓^(qū)域,輻射帶動(dòng)次熱點(diǎn)區(qū)城市新增了平?jīng)觥c陽(yáng)、吳忠、中衛(wèi)、安康、商洛7市,形成熱點(diǎn)區(qū)與次熱點(diǎn)區(qū)連成一片并繼續(xù)向西北方向延伸,阻隔東北西南走向的冷點(diǎn)區(qū)與次冷點(diǎn)區(qū)銜接的發(fā)展格局。
通過(guò)上述研究得出:(1)從時(shí)間序列上看,城市化水平顯著提升,土地利用效益提升緩慢,先后經(jīng)歷整體超前型、整體滯后型,二者差距不斷擴(kuò)大;城市土地利用效益與城市化耦合協(xié)調(diào)發(fā)展大多處于拮抗階段且耦合協(xié)調(diào)發(fā)展度呈現(xiàn)出顯著的動(dòng)態(tài)波動(dòng)特征,但自2006年起呈良性發(fā)展態(tài)勢(shì)并保持螺旋上升。(2)從空間分布上看,土地利用效益和城市化水平出現(xiàn)三個(gè)峰值;耦合協(xié)調(diào)發(fā)展度差異顯著、發(fā)展不穩(wěn)定,呈現(xiàn)出越靠近中心城市耦合協(xié)調(diào)發(fā)展度提升越快,越遠(yuǎn)離中心城市耦合協(xié)調(diào)發(fā)展度提升速度越慢且有被邊緣化趨勢(shì)的發(fā)展格局;城市土地利用效益大都滯后或超前于城市化,同步型城市較少,呈兩頭大中間小的發(fā)展形態(tài);耦合協(xié)調(diào)發(fā)展度在空間上表現(xiàn)為先相似屬性集聚分布后隨機(jī)分布,由不均衡發(fā)展?fàn)顟B(tài)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榱夹园l(fā)展?fàn)顟B(tài)的趨勢(shì);耦合協(xié)調(diào)發(fā)展熱點(diǎn)區(qū)與次熱點(diǎn)區(qū)形成連成一片并繼續(xù)向西北方向延伸,阻隔東北西南走向的冷點(diǎn)區(qū)與次冷點(diǎn)區(qū)銜接的發(fā)展格局。
表3 城市土地利用效益與城市化的時(shí)空耦合協(xié)調(diào)發(fā)展評(píng)價(jià)
圖2 城市土地利用效益與城市化耦合協(xié)調(diào)發(fā)展趨勢(shì)
研究區(qū)包括西北陜西、甘肅、寧夏三省,其中陜西部分與席娟等[3]、趙靜蓉等[4]城市土地利用效益與城市化耦合協(xié)調(diào)發(fā)展研究不謀而合,甘肅、寧夏部分與馬德君等[27]對(duì)西北民族地區(qū)的研究中土地利用效益與城市化水平耦合協(xié)調(diào)發(fā)展度的研究因指標(biāo)選取而有所出入;評(píng)價(jià)模型方面,構(gòu)建的指標(biāo)體系盡可能地全面涵蓋影響城市土地利用效益和城市化水平的因素,選取的30個(gè)指標(biāo)的普遍適用性有待驗(yàn)證;對(duì)城市土地利用效益與城市化耦合協(xié)調(diào)發(fā)展度的定量研究沒(méi)有成熟的模型,所采用的耦合協(xié)調(diào)發(fā)展度模型難免存在一定的缺陷,有待進(jìn)一步完善;另外,在研究時(shí)段方面,只選取了4個(gè)年份,時(shí)間序列數(shù)據(jù)不夠充足,只能試探性的對(duì)城市土地利用效益與城市化耦合協(xié)調(diào)發(fā)展的規(guī)律、內(nèi)在機(jī)制進(jìn)行研究,這將是今后研究的重點(diǎn)。
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