基于ESDA的城市地價(jià)空間結(jié)構(gòu)分析—以呼和浩特市為例

莊元

包頭職業(yè)技術(shù)學(xué)院經(jīng)濟(jì)貿(mào)易管理系,內(nèi)蒙古包頭014030

基于ESDA的城市地價(jià)空間結(jié)構(gòu)分析—以呼和浩特市為例

莊元

包頭職業(yè)技術(shù)學(xué)院經(jīng)濟(jì)貿(mào)易管理系,內(nèi)蒙古包頭014030

城市地價(jià)是城市人地關(guān)系在經(jīng)濟(jì)角度上的集中反映。為揭示城市地價(jià)空間分布規(guī)律，本文運(yùn)用探索性空間數(shù)據(jù)分析（ESDA）和GIS技術(shù)，構(gòu)建呼和浩特市地價(jià)模型，并進(jìn)行城市地價(jià)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。分析表明：探索性空間數(shù)據(jù)分析（ESDA）和GIS技術(shù)可用于地價(jià)空間分布規(guī)律分析，能反映出地價(jià)空間分布的整體規(guī)律和變異特征；呼和浩特市商業(yè)地價(jià)呈現(xiàn)單中心特點(diǎn)，東南方向地價(jià)高于其他方向；地價(jià)的分布在空間上既有連續(xù)性，也存在變異性，受區(qū)域整體趨勢(shì)的影響明顯高于小范圍的變異性，屬于強(qiáng)空間自相關(guān)。

城市地價(jià);空間分析;ESDA;呼和浩特

城市地價(jià)作為靈敏反映土地市場(chǎng)供求關(guān)系的“晴雨表”，是衡量土地市場(chǎng)健康與否的重要標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)城市地價(jià)空間分布和變化規(guī)律的研究，有助于運(yùn)用地價(jià)杠桿引導(dǎo)各類(lèi)用地合理有效的開(kāi)發(fā)，優(yōu)化城市土地利用結(jié)構(gòu)，促使城市土地的高效利用，促進(jìn)城市地產(chǎn)經(jīng)濟(jì)的繁榮發(fā)展，已成為土地經(jīng)濟(jì)學(xué)、經(jīng)濟(jì)地理學(xué)等相關(guān)學(xué)科研究的重點(diǎn)問(wèn)題[1]。大量學(xué)者對(duì)地價(jià)的時(shí)空分布和演變規(guī)律進(jìn)行了研究[2-8]，主要集中在以下幾個(gè)方面：地價(jià)分布的空間模擬與空間特征分析；相關(guān)理論技術(shù)在地價(jià)空間分布研究中的應(yīng)用；地價(jià)空間分異的影響因素與地價(jià)動(dòng)態(tài)變化的驅(qū)動(dòng)機(jī)制。本文以呼和浩特城市規(guī)劃區(qū)為例，運(yùn)用探索性空間數(shù)據(jù)分析（ESDA）和GIS技術(shù)，構(gòu)建呼和浩特城市地價(jià)模型，并進(jìn)行城市地價(jià)空間地統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，旨在揭示城市地價(jià)空間分布的格局與規(guī)律，加強(qiáng)對(duì)城市土地市場(chǎng)的宏觀調(diào)控和優(yōu)化土地資源的配置。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 研究區(qū)概況

呼和浩特市地處我國(guó)中西部地區(qū)，是內(nèi)蒙古自治區(qū)的首府和政治、經(jīng)濟(jì)、文化中心，國(guó)家歷史文化名城，我國(guó)北方沿邊開(kāi)放地區(qū)重要中心城市。截至2010年底，城市建成區(qū)面積166.2 km2，市轄區(qū)總?cè)丝?20.56萬(wàn)。2010年地區(qū)生產(chǎn)總值1865.71萬(wàn)元，地方財(cái)政總收入241.45萬(wàn)元；城鎮(zhèn)居民人均可支配收入25174元，人均消費(fèi)性支出16624元[9]。近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，土地市場(chǎng)交易活躍。本文的研究區(qū)域?yàn)槌鞘幸?guī)劃區(qū)，包括賽罕區(qū)、新城區(qū)、玉泉區(qū)、回民區(qū)的城區(qū)部分及土默特左旗的部分區(qū)域，北以京包高速公路為界，東、南、西至繞城高速公路，土地面積為613.91 km2，研究對(duì)象為商業(yè)用地地價(jià)。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

本文數(shù)據(jù)來(lái)源于國(guó)土資源部呼和浩特市基準(zhǔn)地價(jià)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目、呼和浩特市土地收購(gòu)儲(chǔ)備拍賣(mài)中心掛牌出讓土地交易案例和呼和浩特市國(guó)土資源局征地案例。將三種來(lái)源數(shù)據(jù)按照統(tǒng)一地價(jià)內(nèi)涵進(jìn)行了修正，最終確定研究數(shù)據(jù)212個(gè)。研究數(shù)據(jù)地價(jià)內(nèi)涵為：在2009年1月1日，呼和浩特城市建成區(qū)內(nèi)，在容積率2.0水平和“五通一平”開(kāi)發(fā)程度下，商業(yè)用地法定最高出讓年限（40年）的完整的土地使用權(quán)價(jià)格，地價(jià)以元/m2表示。

2 研究過(guò)程與方法

2.1 地價(jià)數(shù)據(jù)的空間自相關(guān)分析

空間異質(zhì)性是空間插值研究的隱含前提，變量的非均勻空間分布才需要空間插值；空間依賴(lài)性或稱(chēng)空間自相關(guān)性則是空間插值研究的基礎(chǔ)，缺乏這種相關(guān)性，空間插值就成為了一種數(shù)學(xué)游戲，因此有必要在地價(jià)變量半變異函數(shù)結(jié)構(gòu)分析之前進(jìn)行地價(jià)變量的空間自相關(guān)分析?？臻g自相關(guān)是空間依賴(lài)性的重要形式，是指研究對(duì)象和其空間位置之間存在的相關(guān)性?？臻g自相關(guān)是檢驗(yàn)?zāi)骋灰氐膶傩灾凳欠耧@著地與其相鄰空間點(diǎn)上的屬性值相關(guān)聯(lián)的重要指標(biāo)，正相關(guān)表明某單元的屬性值變化與其相鄰空間單元具有相同變化趨勢(shì)，負(fù)相關(guān)則相反[10]。

全局空間自相關(guān)是對(duì)屬性值在整個(gè)區(qū)域的空間特征的描述，主要通過(guò)對(duì)Global Moran’sI，Global Geary’sC和Join Count等全局空間自相關(guān)統(tǒng)計(jì)量的估計(jì)，分析區(qū)域總體的空間關(guān)聯(lián)和空間差異程度。其中最常用的是Moran’sI，其計(jì)算公式為：

式中：I為Moran指數(shù)，，n為研究對(duì)象數(shù)目，wij為研究對(duì)象i、j之間的空間連接矩陣?？臻g連接矩陣表示的是空間單元間潛在相互作用的力量，通常可以通過(guò)空間數(shù)據(jù)的拓?fù)鋵傩匀玎徑有詠?lái)構(gòu)造，也可以通過(guò)空間距離來(lái)構(gòu)建，如果i與j之間的距離小于指定距離，則wij=1，其他情況為0。本文采用空間距離矩陣作為研究手段。

Moran’sI的值域?yàn)閇-1,1]，正的I值表示空間正相關(guān)，即空間變量在點(diǎn)上的取值與相鄰點(diǎn)的取值相似；相反則為空間負(fù)相關(guān)。Moran’sI并不表示屬性值本身的高低。根據(jù)Moran’sI指數(shù)的計(jì)算公式，計(jì)算得出呼和浩特市地價(jià)樣點(diǎn)Moran’sI為0.5450，且拒絕隨機(jī)分布的原假設(shè)，空間集聚的顯著性水平為0.01，表明研究區(qū)域地價(jià)存在著顯著的空間正相關(guān)，即距離較近地塊的價(jià)格相似程度明顯，也即地價(jià)數(shù)值較高附近的地塊價(jià)格也較高，地價(jià)數(shù)值較低附近的地塊價(jià)格也較低。

2.2 地價(jià)數(shù)據(jù)探索性分析

探索性空間數(shù)據(jù)分析(ESDA，Exploratory Spatial Data Analysis)是一系列空間數(shù)據(jù)分析方法和技術(shù)的集合，以空間關(guān)聯(lián)測(cè)度為核心，通過(guò)對(duì)事物或現(xiàn)象空間分布格局的描述與可視化，發(fā)現(xiàn)空間集聚和空間異常，揭示研究對(duì)象之間的空間相互作用機(jī)制?；贕IS平臺(tái)的ESDA能夠?qū)⒌乩硇畔⒍ㄎ粩?shù)據(jù)的空間分析與專(zhuān)題數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)測(cè)度功能相融合[10]。

2.2.1 地價(jià)數(shù)據(jù)分布分析在地統(tǒng)計(jì)分析中，克里格方法是建立在平穩(wěn)假設(shè)的基礎(chǔ)上，這種假設(shè)在一定程度上要求所有數(shù)據(jù)值具有相同的變異性。另外，一些克里格插值（如普通克里格法、簡(jiǎn)單克里格法和泛克里格法等）都假設(shè)數(shù)據(jù)服從正態(tài)分布。如果數(shù)據(jù)不服從正態(tài)分布，需要進(jìn)行一定的數(shù)據(jù)變換，從而使其服從正態(tài)分布。因此，在進(jìn)行地統(tǒng)計(jì)分析前，檢驗(yàn)數(shù)據(jù)分布特征具有非常重要的意義。本次研究數(shù)據(jù)的檢驗(yàn)通過(guò)直方圖（圖1）完成。

圖1 樣點(diǎn)數(shù)據(jù)頻率直方圖Fig.1 The histogram of sample data

由圖1可以看出，轉(zhuǎn)換后偏度系數(shù)絕對(duì)值小于轉(zhuǎn)換前，說(shuō)明轉(zhuǎn)換后地價(jià)樣點(diǎn)數(shù)據(jù)分布更接近正態(tài)分布。

2.2.2 地價(jià)數(shù)據(jù)全局趨勢(shì)分析全局趨勢(shì)對(duì)局部樣點(diǎn)插值的精度有負(fù)面影響，趨勢(shì)分析就是要找出樣點(diǎn)中存在的趨勢(shì)，從而更好的將其剔除。呼和浩特市樣點(diǎn)地價(jià)趨勢(shì)面圖（圖2）中，X，Y表示樣點(diǎn)的地理坐標(biāo)，Z表示樣點(diǎn)的價(jià)格，曲線(xiàn)a、b分別為東西方向和南北方向樣點(diǎn)地價(jià)趨勢(shì)擬合曲線(xiàn)。由圖可見(jiàn)，無(wú)論在東西方向還是在南北方向上都呈倒置的“U”型，因此可以選擇一個(gè)二階曲線(xiàn)對(duì)全局趨勢(shì)進(jìn)行擬合，在進(jìn)行表面預(yù)測(cè)時(shí)將其剔除。2.3呼和浩特?cái)?shù)字地價(jià)模型的生成

圖2 地價(jià)趨勢(shì)面圖Fig.2 The tendency of land price

對(duì)地價(jià)樣點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行Log轉(zhuǎn)換，使樣點(diǎn)數(shù)據(jù)更接近于正態(tài)分布；用二項(xiàng)多項(xiàng)式剔除樣點(diǎn)數(shù)據(jù)中存在的全局趨勢(shì)，使插值結(jié)果更準(zhǔn)確。選擇球狀模型作為理論模型對(duì)變異函數(shù)進(jìn)行擬合。Lag Size確定為300，分12組；選擇各向異性，程序自動(dòng)計(jì)算樣點(diǎn)最佳參數(shù)，并設(shè)置搜索方向。樣點(diǎn)最大相關(guān)距離為3556 m，即在超過(guò)這個(gè)距離之后兩個(gè)樣點(diǎn)無(wú)相關(guān)性。選擇鄰域搜索的形狀及包含在鄰域內(nèi)最大、最小樣點(diǎn)個(gè)數(shù)。本次插值選擇鄰域搜索的形狀為，確定包含在鄰域內(nèi)最大和最小樣點(diǎn)數(shù)為10和5。對(duì)于空間插值方法的估計(jì)值，采用交叉驗(yàn)證法(Cross-Validation)來(lái)驗(yàn)證其插值的效果。在上述分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)行克里格插值，生成數(shù)字地價(jià)模型。

3 基于地統(tǒng)計(jì)學(xué)地價(jià)空間分析

3.1 各向異性分析

一個(gè)區(qū)域化變量如果在不同方向上都有變化，那么當(dāng)變異函數(shù)r(h)在各個(gè)方向上的變化都相同時(shí)稱(chēng)為各向同性，反之稱(chēng)為各向異性。地價(jià)作為一種區(qū)域化變量，在各個(gè)方向上都有變化，圖3為呼和浩特市商業(yè)用地地價(jià)在0°，45°，90°和135°四個(gè)方向上的變異曲線(xiàn)圖。

圖3 地價(jià)變異曲線(xiàn)圖Fig.3 The variation curve of land price

從圖3中可知，在不同方向上，地價(jià)空間變異函數(shù)存在較大的差別，表現(xiàn)出各向異性結(jié)構(gòu)。在空間范圍5000 m之內(nèi)，地價(jià)在四個(gè)方向上的變異函數(shù)曲線(xiàn)變化規(guī)律是一致的，隨著空間距離的增加，變異函數(shù)曲線(xiàn)上升。在平均空間自相關(guān)尺度之外地價(jià)變化較大，在0°、90°和135°方向上，地價(jià)的差異隨著空間距離增加而減小，在45°方向上則隨著空間距離增加而增加，這與近幾年呼和浩特市向東、南發(fā)展有著很大的關(guān)系?？傮w表明，在相對(duì)較小的尺度上，地價(jià)的空間變異接近各向同性，在相對(duì)較大尺度上，空間變異呈現(xiàn)各向異性。

3.2 各向同性分析

為了對(duì)地價(jià)擴(kuò)散情況進(jìn)行分析，往往需要將各向異性結(jié)構(gòu)通過(guò)線(xiàn)性變換和矩陣變換轉(zhuǎn)化為各向同性結(jié)構(gòu)。其原理是通過(guò)改變不同方向上的距離h，使r(h)在各個(gè)方向上具有相同的變化情況。表1為呼和浩特市商業(yè)用地地價(jià)在各向同性下不同模型擬合變異曲線(xiàn)的公式參數(shù)，圖4為呼和浩特市商業(yè)用地地價(jià)在各向同性下不同模型擬合的變異曲線(xiàn)圖。

表1 不同模型變異曲線(xiàn)的公式參數(shù)Table 1 The parameters of formulas for different models

圖4 不同模型模擬變異曲線(xiàn)圖Fig.4 The simulative variation curve of different models

從表2中可以看出，球狀模型的決定系數(shù)R2最大，殘差平方RSS最小，可以認(rèn)為是最優(yōu)擬合地價(jià)各向同性變異函數(shù)的理論模型，變異曲線(xiàn)模擬方程為：

通過(guò)球狀變異函數(shù)擬合模型定量分析地價(jià)的空間變異，塊金方差為0.001，最大空間變異為0.584，空間自相關(guān)尺度為9120 m，與前面的分析大體一致。在小于9120 m尺度范圍內(nèi)，地價(jià)具有明顯的空間自相關(guān)特點(diǎn)，大于該尺度空間自相關(guān)不存在?；_(tái)值通常表示系統(tǒng)內(nèi)總的變異包括結(jié)構(gòu)性變異和隨機(jī)性變異，因此，塊金方差與基臺(tái)值之比Co/（C0+C）即隨機(jī)部分引起的空間異質(zhì)性占系統(tǒng)總變異的比例，可作為研究因子空間相關(guān)的分類(lèi)依據(jù)。如果該比值小于25%，屬于強(qiáng)空間自相關(guān)，說(shuō)明因子具有很好的空間結(jié)構(gòu)性；若比值在25%～75%，屬于中等程度空間自相關(guān)；若比值大于75%，屬于弱空間自相關(guān)，反映隨機(jī)部分引起的空間異質(zhì)性程度起主要作用[10]。呼和浩特市地價(jià)塊金方差與基臺(tái)值之比為0.002，即由空間隨機(jī)因素引起的空間異質(zhì)性為0.2%，而由空間自相關(guān)因素引起的空間異質(zhì)性為99.8%，說(shuō)明商業(yè)用地地價(jià)受區(qū)域整體趨勢(shì)的影響明顯高于小范圍的變異性，屬于強(qiáng)空間自相關(guān)。

4 結(jié)論

（1）基于探索性空間數(shù)據(jù)分析（ESDA）和GIS技術(shù)，構(gòu)建數(shù)字地價(jià)模型，可用于地價(jià)空間分布規(guī)律的分析，能反映出地價(jià)空間分布的整體規(guī)律和變異特征。

（2）呼和浩特市商業(yè)地價(jià)雖然在不同方向有不同的表現(xiàn)形式，但城市的單中心特點(diǎn)很明顯。但隨著金橋新市區(qū)的發(fā)展、自治區(qū)政府的搬遷使城市東南方向地價(jià)明顯高于其他方向。

（3）地統(tǒng)計(jì)學(xué)的理論與方法對(duì)城市地價(jià)空間分布進(jìn)行研究具有獨(dú)特的優(yōu)越性。研究表明，城市商業(yè)用地地價(jià)的分布在空間上既有連續(xù)性，也存在變異性，受區(qū)域整體趨勢(shì)的影響明顯高于小范圍的變異性，屬于強(qiáng)空間自相關(guān)。

[1]蔣芳.北京市地價(jià)空間分布規(guī)律及其形成機(jī)制研究[D].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué),2004

[2]李玲,谷樹(shù)忠,胡克林.都市地價(jià)空間分析方法及其應(yīng)用—以北京市為例[J].資源科學(xué),2003,25(4):85-92

[3]鄭新奇,王家耀,閻弘文,等.數(shù)字地價(jià)模型在城市地價(jià)時(shí)空分析中的應(yīng)用[J].資源科學(xué),2004,26(1):14-21

[4]王霞,朱道林.地統(tǒng)計(jì)學(xué)在都市房?jī)r(jià)空間分布規(guī)律研究中的應(yīng)用—以北京市為例[J].中國(guó)軟科學(xué),2004(8):152-155

[5]龔黎君.地統(tǒng)計(jì)學(xué)在沅江市城鎮(zhèn)地價(jià)研究中的應(yīng)用[D].湖南:湖南師范大學(xué),2006

[6]杜國(guó)明,張?jiān)ｘP,張樹(shù)文,等.城市商業(yè)用地地價(jià)空間分布模擬與分析—以呼和浩特市為例[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2006,11(3):117-122

[7]曹天邦,黃克龍,李劍波,等.南京市主城區(qū)住宅地價(jià)的時(shí)空演變[J].地理研究,2012,31(6):1029-1038

[8]張靜,張麗芳,濮勵(lì)杰,等.基于GWR模型的城市住宅地價(jià)的時(shí)空演變研究——以江蘇省為例[J].地理科學(xué),2012,32(7):828-834

[9]呼和浩特市統(tǒng)計(jì)局.呼和浩特經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)年鑒[M].北京:中國(guó)統(tǒng)計(jì)出版社,2011

[10]潘竟虎,張佳龍,張勇.甘肅省區(qū)域經(jīng)濟(jì)空間差異的ESDA-GIS分析[J].西北師范大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2006,42(6):83-91

Analysis on the Spatial Structure of Urban Land Price Based on ESDA Model——Taking Huhehot City as a case

ZHUANG Yuan
Department of Economy and Management/Baotou Vocational&Technical College,Baotou014030,China

The urban land price strongly reflects the relationship between people and land in the economical angle.To reveal the spatial distribution law of urban land price,this paper established the model of land price in Huhehot City to analyze it statistically by way of ESDA and GIS technologies.The results showed that ESDA and GIS could be used to explore the spatial distribution law and various features of land price and the commercial land price had an obvious center,the most expensive land price was in the southeast of the city;the distribution of land price was both continuity and variability,which showed a strong spatial self-correlation.

Urban land price;spatial analysis;ESDA;Huhehot

F293.2

:A

:1000-2324(2015)06-0847-05

2014-08-05

:2014-10-16

莊元(1981-),男,碩士,講師,主要從事區(qū)域經(jīng)濟(jì)與城市發(fā)展、旅游教學(xué)與研究.E-mail:gis0101@126.com