城市土地經(jīng)濟密度區(qū)域差異及其動態(tài)演變格局——基于山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)的實證分析

孫 赫, 梁紅梅, 王富喜, 崔青春, 李 鵬

(魯東大學 地理與規(guī)劃學院, 山東 煙臺 264025)

城市土地經(jīng)濟密度區(qū)域差異及其動態(tài)演變格局——基于山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)的實證分析

孫 赫, 梁紅梅, 王富喜, 崔青春, 李 鵬

(魯東大學 地理與規(guī)劃學院, 山東 煙臺 264025)

摘要：[目的] 揭示山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)城市土地經(jīng)濟密度時空差異特征，為統(tǒng)籌該區(qū)域土地利用提供參考。 [方法] 利用變差系數(shù)、空間自相關(guān)等方法對山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)36個縣(區(qū))在2005—2011年的城市土地經(jīng)濟密度時空差異特征進行研究。 [結(jié)果] (1) 山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)平均城市土地經(jīng)濟密度由5.46億元/km2增長到9.72億元/km2，總體呈不斷上漲趨勢，但城市間土地經(jīng)濟密度差異明顯，其高值點主要集中在蓬萊市、龍口市和招遠市形成的空間集聚區(qū)； (2) 城市間土地經(jīng)濟密度的區(qū)域動態(tài)差異呈不斷減小趨勢，相對發(fā)展速率存在明顯差異，其中龍口市最高，蓬萊市最低，且呈負向發(fā)展態(tài)勢； (3) 土地經(jīng)濟密度在整體空間分布格局上差異不斷減小，局域的集聚中心由榮成市和文登市移動到蓬萊市、龍口市和招遠市。 [結(jié)論] 山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)城市土地經(jīng)濟密度空間分布不均，整體上東部城市土地經(jīng)濟密度明顯高于西部城市。

關(guān)鍵詞：城市土地經(jīng)濟密度; 時空差異; 變差系數(shù); 空間自相關(guān); 山東半島; 藍色經(jīng)濟區(qū)

近年來隨著中國城市化水平不斷提高，經(jīng)濟增長與城市土地有限供給之間的矛盾嚴重制約城市社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。而城市土地經(jīng)濟密度作為衡量土地利用經(jīng)濟效益的重要指標，是了解城市土地利用合理與否的切入點，對城市土地集約利用有著重要作用，是研究及解決如何提高土地利用效益問題的關(guān)鍵[1]。山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)作為全國海洋科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展的先導區(qū)、生態(tài)文明建設和社會和諧進步的示范區(qū)、海陸一體開發(fā)和城鄉(xiāng)一體發(fā)展的先行區(qū)，伴隨著城市化進程地不斷推進，經(jīng)濟增長和土地利用二者之間的矛盾更加嚴峻[2-3]。因此，提高山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)土地經(jīng)濟密度，擴大土地經(jīng)濟效益，對統(tǒng)籌該地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展具有重要作用。本研究以山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)縣級行政區(qū)為研究單元，嘗試運用變差系數(shù)、泰爾指數(shù)、相對發(fā)展率和空間自相關(guān)等數(shù)學模型對該區(qū)城市土地經(jīng)濟密度區(qū)域差異及其動態(tài)演變格局進行定量分析。此外，還結(jié)合《山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)發(fā)展規(guī)劃》中有關(guān)城鎮(zhèn)組團的劃分，不僅對三大城鎮(zhèn)組團之間，而且對三大組團內(nèi)部城市土地經(jīng)濟密度區(qū)域差異進行分析，旨在全面闡述其區(qū)域差異及其動態(tài)演變格局，為統(tǒng)籌該區(qū)域土地利用提供參考。

1研究區(qū)概況

山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)規(guī)劃主體區(qū)范圍包括山東全部海域和青島、東營、煙臺、濰坊、威海、日照6市及濱州市的無棣、沾化2個沿?？h所屬陸域。以經(jīng)濟區(qū)各縣(區(qū))陸域土地為研究對象，其中因煙臺的長島縣以群島為主，可利用土地少，所以不對其加以研究，本文實際研究范圍為36個縣(區(qū))。城市土地經(jīng)濟密度是指該城市單位建成區(qū)面積上的第二三產(chǎn)業(yè)增加值[4-6]，因此選取36個縣(區(qū))在2005,2008和2011年的建成區(qū)面積和市區(qū)第二三產(chǎn)業(yè)增加值作為基礎數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)來源于2005,2008和2011年的各市統(tǒng)計年鑒和相應年份的《中國城市建設統(tǒng)計年鑒》以及各市的政府工作報告。

2研究區(qū)土地經(jīng)濟密度差異特征

2.1　區(qū)域空間差異特征

2011年山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)平均城市土地經(jīng)濟密度為9.72億元/km2，由表1可知，城市土地經(jīng)濟密度最高是龍口市，最低的是東營市，土地經(jīng)濟密度分別是18.19和3.25億元/km2，差距顯著。并且僅有17個城市的土地經(jīng)濟密度超過平均水平9.72億元/km2，占總城市數(shù)量的47%。為更直觀地顯示區(qū)域空間差異特征，將上述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)入ArcGIS軟件進行空間分析，并且對照表1，可以發(fā)現(xiàn)山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)城市土地經(jīng)濟密度及其空間分布格局的主要特征： (1) 總體呈不斷上漲趨勢。從2005—2011年這6 a間，山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)平均城市土地經(jīng)濟密度由5.46億元/km2增長到9.72億元/km2，增長速度較快。除蓬萊城市土地經(jīng)濟密度有所降低外，其余城市的土地經(jīng)濟密度都呈上漲趨勢。 (2) 區(qū)域空間格局出現(xiàn)集聚區(qū)。通過2005,2008和2011年城市土地經(jīng)濟密度分析可以看出，城市土地經(jīng)濟密度空間格局發(fā)生變化，出現(xiàn)主要集聚區(qū)。2005年城市土地經(jīng)濟密度高的城市有榮成市和蓬萊市，然而，它們的土地經(jīng)濟密度雖然高，發(fā)展卻相對較為獨立，輻射帶動能力較弱。周邊城市土地經(jīng)濟密度明顯偏低，尤其是煙臺市和海陽市。以2005年為基礎，2008年土地經(jīng)濟密度高的城市充分發(fā)揮其輻射帶動能力，形成“點—軸發(fā)展”的集聚分布形態(tài)。榮成市仍舊保持較高的土地經(jīng)濟密度，廣饒縣和膠州市城市土地經(jīng)濟密度上升較快。蓬萊市、龍口市、招遠市和萊州市形成軸向發(fā)展，空間峰值效應明顯。2011年仍舊延續(xù)2008年的“點—軸發(fā)展”集聚形態(tài)，但是廣饒縣和萊州市集聚能力較往年弱，空間峰值效應降低。 (3) 城市間土地經(jīng)濟密度差異明顯。從這3個年份的城市土地經(jīng)濟密度空間分布圖可以明顯看出，形成了以“萊州市—平度市—膠州市—青島市”為分界線，將山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)分為了東、西兩部分，且東部沿海城市的土地經(jīng)濟密度明顯高于西部城市，城市間差異明顯。東部的蓬萊市、龍口市、招遠市和榮成市一直是高土地經(jīng)濟密度城市，膠州市2008年以來土地經(jīng)濟密度也明顯高于周邊城市。而西部城市中只有廣饒縣的土地經(jīng)濟密度較高，東營、利津、無棣和莒縣等低值區(qū)較多，2011年高于平均土地經(jīng)濟密度的17個城市中，僅有6個在該范圍內(nèi)。這也體現(xiàn)了山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)西部城市的土地集約利用程度低于該區(qū)域內(nèi)的東部城市，需轉(zhuǎn)換土地集約利用模式，提高土地利用效益。

2.2　區(qū)域動態(tài)差異特征

為研究山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)城市土地經(jīng)濟密度在2005,2008和2011年的差異變化情況，選取變差系數(shù)和泰爾指數(shù)作為統(tǒng)計指標，根據(jù)各年份的平均城市土地經(jīng)濟密度值，計算各地區(qū)對該值的加權(quán)偏差的平均程度，用標準差和均值的比來表示。變差系數(shù)的計算公式為[7-8]：

表1　山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)城市土地經(jīng)濟密度分布　109元/km2

泰爾指數(shù)是通過將總體差異分解為組間與組內(nèi)差異，進而得到組間差異與組內(nèi)差異對總體差異的貢獻率，計算公式為[2]：

(2)

(3)

(4)

2.2.1區(qū)域動態(tài)差異總體呈下降趨勢根據(jù)計算公式得出山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)2005—2011年的變差系數(shù)和泰爾指數(shù)(表2)。由表2可以看出，采用兩種方法所得出的動態(tài)差異變化總體呈下降趨勢。2005—2011年差異不斷減小，其中2005—2008年減幅較大，而2008年—2011年減小趨勢較為平緩。

表2　研究區(qū)2005-2011年變差系數(shù)及泰爾指數(shù)

2.2.2區(qū)間差異不斷減小根據(jù)《山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)規(guī)劃》中明確指出促進“青島—濰坊—日照”、“煙臺和威?！焙汀皷|營—濱州”三個城鎮(zhèn)組團的協(xié)同發(fā)展，因此，利用公式計算出3大組團之間的內(nèi)部差異和區(qū)間差異(表3)。從表3可以看出，2005—2011年山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)城市土地經(jīng)濟密度總體差異值由0.079 9減少到0.049 3，呈不斷下降趨勢，說明城市間土地經(jīng)濟效益的差距逐漸縮減，整體發(fā)展較為均衡。區(qū)間差異發(fā)展趨勢大致與總體差異相同。2005—2011年，區(qū)間差異值由0.063 3減少到0.005 4，表現(xiàn)出明顯的波動降低趨勢。但2005年，區(qū)間差異值雖然只有0.0633，但卻占到總體差異的79.21%，說明城市間土地經(jīng)濟密度發(fā)展不平衡，差異過大。在2005年基礎上，2008年區(qū)間差異有所減小，但所占比重仍不斷增加，達到87.92%，二者表現(xiàn)出明顯的反向發(fā)展趨勢。

2011年區(qū)間差異值與所占比重呈現(xiàn)同向降低趨勢，都較2008年有所減少，且減少幅度過大。2011年區(qū)域間城市土地經(jīng)濟密度發(fā)展較為協(xié)調(diào)，差值較往年有所降低。2011年山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)各城市土地經(jīng)濟密度與往年相比有明顯提高。

2.2.3區(qū)內(nèi)差異波動增加由表3可知，山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)三大城市組團內(nèi)部差異呈現(xiàn)先減后增，整體上表現(xiàn)出波動增長的態(tài)勢。從時間序列來看，2005年山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)城市土地經(jīng)濟密度區(qū)內(nèi)差異值為0.016 6，其中，區(qū)內(nèi)差異最顯著的是“煙臺—威?！苯M團，對山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)城市土地經(jīng)濟密度總體差異的貢獻率達到8.89%，其次分別是“青島—濰坊—日照”組團和“東營—濱州”組團。2008年區(qū)內(nèi)差異值減小到0.007 6，與此同時，區(qū)內(nèi)差異占總體差異的比重從20.79%減小到12.08%。其中“東營—濱州”組團占總體差異的比重最高，達到6.20%。2008—2011年，區(qū)內(nèi)差異開始呈上升趨勢，由0.007 6增長到0.043 9，增長速度較快?！扒鄭u—濰坊—日照”組團的區(qū)內(nèi)差異占總體差異的比重高達70.79%，遠高于其他兩大組團。

表3　研究區(qū)城市土地經(jīng)濟密度動態(tài)差異

2.3　區(qū)域發(fā)展速度差異特征

為準確反映各城市的土地經(jīng)濟密度在一定時期內(nèi)相對于山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)總體的發(fā)展速度，引入相對發(fā)展率作為測度各城市發(fā)展速度的指標，其計算公式為[9-11]：

式中：Nich——相對發(fā)展率;Y1i——研究區(qū)域內(nèi)第i個城市在初期的土地經(jīng)濟密度;Y2i——研究區(qū)域內(nèi)第i個城市在末期的土地經(jīng)濟密度;Y1——研究區(qū)域在初期的土地經(jīng)濟密度;Y2——研究區(qū)域在末期的土地經(jīng)濟密度。

相對發(fā)展率計算結(jié)果如圖1所示。由圖1可以看出，2005—2011年山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)各城市的相對發(fā)展率差異狀況，表現(xiàn)為兩個特征： (1) 城市間土地經(jīng)濟密度的相對發(fā)展率存在明顯差異。整體來看，各城市發(fā)展速度參差不齊。龍口市、招遠市、日照市、壽光市和萊西市發(fā)展速度明顯快于其他城市，其中龍口市相對發(fā)展率最高；萊陽市、棲霞市、海陽市和安丘市發(fā)展速度較緩；而蓬萊市出現(xiàn)負向發(fā)展態(tài)勢。 (2) 對比2005與2011年的土地經(jīng)濟密度，我們可以發(fā)現(xiàn)城市土地經(jīng)濟密度的相對發(fā)展速度出現(xiàn)分異。膠州市、招遠市、龍口市仍保持較高的發(fā)展速度。原先土地經(jīng)濟密度高的城市，如：蓬萊市、榮成市等，發(fā)展速度卻較為緩慢；而原先土地經(jīng)濟密度低的萊西市、日照市等城市，相對發(fā)展速度提升很快。

圖1　2005-2011年山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)城市土地經(jīng)濟密度相對發(fā)展率

3研究區(qū)土地經(jīng)濟密度空間演變特征

3.1　空間演變格局的全局特征

空間自相關(guān)分析是以空間關(guān)聯(lián)測度為核心，通過描述事物或現(xiàn)象的空間分布格局并將其可視化來發(fā)現(xiàn)空間集聚和空間異常，從而揭示研究對象之間的空間相互作用機制[12-14]。采取Global Moran’sI指數(shù)作為研究全局空間自相關(guān)的方法，其表達式為[15-16]：

(5)

全局Moran 指數(shù)的值域為[-1,1]，在給定顯著水平時，若I>0，表示觀測區(qū)域的屬性值的總體相關(guān)性為正；I<0，表示測區(qū)域的屬性值的總體相關(guān)性為負；I=0表示空間不相關(guān)[17]。I的絕對值越大，空間分布的相關(guān)性越強。

利用Geoda軟件按照上述公式，分別計算2005，2008和2011年山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)城市土地經(jīng)濟密度的Moran’sI值。2005,2008和2011年的Moran’sI指數(shù)均為正數(shù)，分別為0.341 8，0.232 6和0.301 0，且呈下降趨勢，表明山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)城市土地經(jīng)濟密度在整個空間上存在一定的正相關(guān)性。但2008年Moran’sI指數(shù)較2005年有所下降，整體空間分布上相關(guān)性減弱，空間差異增大。2011年Moran’sI指數(shù)雖低于2005年，但較2008年呈上升趨勢，說明這種空間差異逐漸減小。

3.2　空間演變格局的局域特征

為更好地研究山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)局域空間關(guān)聯(lián)程度和差異特征，采用Local Moran’sI作為研究指標，并利用Moran散點圖或LISA聚集圖將局域差異可視化，表達式為[18]：

(6)

式中：Ii——空間單元i的局部Moran值。

為更直觀地表現(xiàn)局域特征，將城市土地經(jīng)濟密度Moran’sI分異結(jié)果轉(zhuǎn)入ArcGIS軟件進行處理分析，在z檢驗的基礎上(p≤0.05)制作出2005,2008和2011年的LISA集聚圖(圖2)。由圖2可以看出，2005年處于“高—高”類型的城市只有文登市和榮成市，無論自身發(fā)展能力還是對周邊城市的帶動作用較強，逐漸形成土地經(jīng)濟密度的集聚中心?！暗汀汀鳖愋偷某鞘休^多，主要有兩大組團區(qū)域：一個是由無棣縣、沾化縣、東營市、利津縣和墾利縣構(gòu)成的區(qū)域，另一個是由昌樂縣和臨朐縣組成的區(qū)域。在這兩大區(qū)域的縣(區(qū))，經(jīng)濟發(fā)展水平較弱，交通不便，無論自身發(fā)展能力還是對周邊城市的影響較弱，仍處于各自發(fā)展狀態(tài)，并未形成聯(lián)動效應。2008年“高—高”類型城市區(qū)域發(fā)生偏移，形成“蓬萊市—龍口市—招遠市—棲霞市”這一空間組團集聚模式。沾化縣和昌樂縣由2005年的“低—低”型城市發(fā)展成“高—低”型城市，反映出二者的城市土地經(jīng)濟密度有所提高，但對低值區(qū)域的帶動作用不顯著，其周邊城市土地經(jīng)濟密度仍舊相對較低，空間差異明顯，因此未與其周邊城市產(chǎn)生集聚和明顯的規(guī)模效應。2011年山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)城市土地經(jīng)濟密度局域自相關(guān)空間格局變化幅度相對較小，“高—高”型城市由“蓬萊市—龍口市—招遠市—棲霞市”組團模式發(fā)展成“龍口市—招遠市—萊州市”的軸狀模式，但對周邊輻射帶動能力不強，并且棲霞市由“高—高”類型變?yōu)椤暗汀摺毙统鞘?，這也反映出高值區(qū)域集聚能力降低，土地經(jīng)濟密度有待提高?！暗汀汀毙统鞘兄饕姓椿h、利津縣、臨朐縣和昌樂縣，仍需轉(zhuǎn)變土地利用方式，集約利用土地，提高自身的土地效益和經(jīng)濟實力。

圖2　2005-2011年山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)

4結(jié) 論

(1) 山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)平均城市土地經(jīng)濟密度2005—2011年由5.46億元/km2增長到9.72億元/km2，總體呈不斷上漲趨勢。蓬萊市、龍口市和招遠市土地經(jīng)濟密度不斷提高，在空間分布格局上形成明顯的空間集聚區(qū)。

(2) 以“萊州市—平度市—膠州市—青島市”為界，將山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)分為東、西兩部分。2011年土地經(jīng)濟密度超過平均水平9.72億元/km2的城市有17個，占總城市數(shù)量的47%，其中西部城市僅有6個?？梢?，城市間土地經(jīng)濟密度差異明顯，東部城市土地經(jīng)濟密度明顯高于西部城市。

(3) 城市間土地經(jīng)濟密度區(qū)域動態(tài)差異從2005—2011年由0.48降到0.35，呈不斷減小趨勢。城市間土地經(jīng)濟密度的相對發(fā)展速率存在明顯差異，其中龍口市最高；蓬萊市最低，且呈負向發(fā)展態(tài)勢。城市土地經(jīng)濟密度的相對發(fā)展速率出現(xiàn)分異，榮成市等土地經(jīng)濟密度高的城市發(fā)展較緩，萊西市等土地經(jīng)濟密度低的城市發(fā)展速度卻較快。

(4) 2005—2011年的Moran’sI指數(shù)由0.341 8波動減小到0.301 0，山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)土地經(jīng)濟密度存在較強的正相關(guān)，其空間分布格局差異波動減小。從Moran散點圖和LISA集聚圖可以看出，2005年只有文登市和榮成市處于“高—高”類型，“低—低”類型的城市卻較多，形成兩大組團區(qū)域。2008年“高—高”類型城市區(qū)域發(fā)生偏移，形成“蓬萊市—龍口市—招遠市—棲霞市”這一空間組團集聚模式；沾化縣和昌樂縣發(fā)展成“高—低”型。2011年局域自相關(guān)空間格局變化相對2008年變化幅度較小。

(5) 山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)城市土地經(jīng)濟密度的區(qū)域差異的動態(tài)演化特征反映出高投入、低效率的土地利用方式已不適合山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)的發(fā)展，因此必須統(tǒng)籌處理好山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)土地利用問題，完善土地利用方式，合理配置土地資源。本研究分析了山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)城市土地經(jīng)濟密度區(qū)域差異及其動態(tài)演化格局，劃分了明顯集聚區(qū)，但僅從第二三產(chǎn)業(yè)和建成區(qū)面積等方面對其差異明顯的原因進行了探討，并未對其他影響因素進行詳細地分析論證。如再做進一步研究，可以通過構(gòu)建相應的指標體系對其驅(qū)動力因素進行更深入探討，更好地對影響土地經(jīng)濟密度的原因進行闡述，為山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)城市土地利用提供切實可行的借鑒意義，緩和經(jīng)濟增長與城市土地有限供給之間的矛盾，真正地實現(xiàn)山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)可持續(xù)發(fā)展。

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Regional Difference and Dynamic Evolution Pattern of Urban Land Economic Density -Evidence from Blue Economic Zone of Shandong Peninsula

SUN He, LIANG Hongmei, WANG Fuxi, CUI Qingchun, LI Peng

(CollegeofGeographyandPlanning,LudongUniversity,Yantai,Shandong264025,China)

Abstract：[Objective] Investigating the temporal-spatial difference features of urban land economic density of the blue economic zone in Shandong Peninsula in order to provide a sensible planning for land use pattern. [Methods] Data was collected from urban land economic density of blue economic zone(thirty-six country-level cities) in Shandong Peninsula during 2005—2011. Coefficient of spatial variation and autocorrelation were used. [Results] (1) The average density of urban land economy showed a rising trend, increasing from 546 million yuan/km2to 972 million yuan/km2. Urban land economic density among cities had significant differences, the higher values of land economic density located in Penglai, Longkou and Zhaoyuan City; (2) Regional differences of land economic density dwindled, comparatively there were significant differences in relative development efficiency for all cities. The highest relative development efficiency was in Longkou City; Penglai was the lowest and it also showed a negative development as compared with others; (3) The spatial differences of land economic density reduced gradually, and the spatial centralization had converted from Rongcheng and Wendeng City to Penglai, Longkong and Zhaoyuan City. [Conclusion] It showed the distributional pattern was uneven, and the trend was increasing on the urban land economic density of blue economic zone in Shandong Peninsula, and the value was comparatively higher in the east than that in the west.

Keywords:urban land economic density; temporal-spatial differences; coefficient of variation; spatial autocorrelation; Shandong Peninsula; blue economic zone

文獻標識碼：A

文章編號：1000-288X(2015)04-0223-06

中圖分類號：F293.2

通信作者：梁紅梅(1974—),女(漢族),湖北省荊州市人,博士,講師,主要從事土地資源管理研究。E-mail:lincida201@163.com。

收稿日期：2014-03-14修回日期：2014-07-06

資助項目：魯東大學2013年大學生科技創(chuàng)新項目(13l071； 13l091)

第一作者：孫赫(1992—),男(漢族),山東省淄博市人,本科生,研究方向為土地利用與城鄉(xiāng)規(guī)劃研究。E-mail:sunhe9294@163.com。

綜合治理