城市土地集約利用評價(jià)及障礙因子診斷
——基于生態(tài)健康與低碳發(fā)展視角

樊鵬飛, 梁流濤,2, 陳常優(yōu), 段朋輝,2, 彭宏杰， 郭椿陽

(1.河南大學(xué) 環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院, 河南 開封 475004; 2.河南大學(xué) 黃河中下游數(shù)字地理技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 河南 開封 475004)

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城市土地集約利用評價(jià)及障礙因子診斷
——基于生態(tài)健康與低碳發(fā)展視角

樊鵬飛1, 梁流濤1,2, 陳常優(yōu)1, 段朋輝1,2, 彭宏杰1， 郭椿陽1

(1.河南大學(xué) 環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院, 河南 開封 475004; 2.河南大學(xué) 黃河中下游數(shù)字地理技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 河南 開封 475004)

[目的] 揭示京津冀地區(qū)城市土地集約利用狀況，為生態(tài)健康與低碳發(fā)展視域下的城市土地集約利用提供理論基礎(chǔ)。[方法] 相對熵組合賦權(quán)法、多因素綜合評價(jià)法、協(xié)調(diào)度測算法和障礙因子診斷法。[結(jié)果] (1) 京津冀地區(qū)城市土地集約利用水平呈現(xiàn)出以京津?yàn)楹诵牡摹笆中巍睌U(kuò)散態(tài)勢。(2) 系統(tǒng)協(xié)調(diào)度與土地集約利用水平之間顯著相關(guān)，但不同城市間存在相對差異。(3) 高度集約區(qū)的北京市和天津市，主要障礙因子集中在與生態(tài)健康和低碳環(huán)保有關(guān)的指標(biāo)上；中度集約區(qū)的秦皇島市和唐山市，主要障礙因子集中在與土地利用程度和布局相關(guān)的指標(biāo)上，石家莊、邯鄲和保定地區(qū)則集中在與生態(tài)健康相關(guān)的指標(biāo)上；低度集約區(qū)的滄州、廊坊和邢臺地區(qū)的主要障礙因子集中在與生態(tài)環(huán)境和低碳投入相關(guān)的指標(biāo)上，承德和衡水地區(qū)集中在與經(jīng)濟(jì)發(fā)展和土地投入相關(guān)的指標(biāo)上；粗放利用區(qū)的張家口，主要障礙因子集中在與經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)保護(hù)相關(guān)的指標(biāo)上。[結(jié)論] 將生態(tài)健康與低碳發(fā)展理念納入城市土地集約利用研究中，可以較為科學(xué)全面地刻畫出城市土地集約利用狀況，為今后城市土地的科學(xué)利用提供決策支持。

生態(tài)健康; 低碳發(fā)展; 城市土地集約利用; 相對熵; 障礙因子

文獻(xiàn)參數(shù)： 樊鵬飛, 梁流濤, 陳常優(yōu), 等.城市土地集約利用評價(jià)及障礙因子診斷[J].水土保持通報(bào)，2016,36(4)：273-279.DOI:10.13961/j.cnki.stbctb.20160425.002

人多地少、耕地資源緊缺的國情決定了在快速城市化過程中，中國必須走土地節(jié)約集約之路[1]。當(dāng)前，在城市土地集約利用的實(shí)踐過程中出現(xiàn)了一些新問題，如生態(tài)環(huán)境惡化、溫室氣體排放激增等。實(shí)現(xiàn)城市土地的可持續(xù)集約利用，必須走生態(tài)健康與低碳發(fā)展的集約之路，促進(jìn)城市土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化和功能提升[2]，保障土地的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和生態(tài)效益的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。2015年4月30日中共中央政治局審議通過了《京津冀協(xié)同發(fā)展規(guī)劃綱要》，要求通過調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)，走一條內(nèi)涵集約的發(fā)展新路徑。在推進(jìn)京津冀一體化建設(shè)過程中，不僅極易出現(xiàn)土地的粗放利用，而且區(qū)域生態(tài)環(huán)境惡化和碳排放激增等問題也日益顯現(xiàn)。因此，針對京津冀各城市的土地利用現(xiàn)狀，開展基于生態(tài)健康與低碳發(fā)展的城市土地集約利用評價(jià)及障礙因子診斷研究具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

目前關(guān)于城市土地集約利用的研究主要集中在土地集約利用水平評價(jià)[3-4]、影響因素分析[5]、效率測算[6]和潛力評價(jià)[7]等方面，這些研究偏重于土地的經(jīng)濟(jì)效益，少數(shù)研究雖已關(guān)注到生態(tài)和低碳[8-9]與土地集約利用間的關(guān)系，但并沒有把這兩者統(tǒng)一納入城市土地集約利用評價(jià)的范疇中，研究的深度和廣度仍然不能滿足低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)的現(xiàn)實(shí)需求。因此，探索生態(tài)健康與低碳發(fā)展理念下的城市土地集約利用的內(nèi)涵、構(gòu)建指標(biāo)體系和研究方法具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值。鑒于此，本研究嘗試著對土地的生態(tài)健康、土地低碳發(fā)展和土地集約利用間的作用機(jī)理進(jìn)行分析，構(gòu)建起相應(yīng)的模型框架和指標(biāo)體系，對京津冀地區(qū)各城市開展土地集約利用綜合評價(jià)與障礙因子診斷研究。

1　研究方法與數(shù)據(jù)來源

1.1土地集約利用評價(jià)方法

1.1.1評價(jià)模型框架城市范圍內(nèi)土地的生態(tài)健康和低碳水平與土地的集約利用之間存在著密切的交互關(guān)系(圖1)。 (1) 土地生態(tài)健康與土地集約利用關(guān)系密切，如外延式的粗放利用方式會引起建設(shè)用地?cái)U(kuò)張、交通擁堵、生態(tài)損毀等問題，從而威脅區(qū)域土地生態(tài)健康[10]；而土地生態(tài)健康作為土地集約利用的約束條件，通過優(yōu)化土地利用方式和空間布局，能夠?qū)崿F(xiàn)“土地集約，生態(tài)健康”的雙重效應(yīng)[8]。 (2) 土地低碳水平與土地集約利用也密切關(guān)聯(lián)。土地利用/覆被變化已經(jīng)成為了僅次于化石燃料的碳排放源[11]，粗放利用方式帶來的城市無序擴(kuò)張，使得大量園林綠地被建筑與硬化路面所替代，區(qū)域碳匯量降低、空氣粉塵和懸浮顆粒增加[12]，工業(yè)和交通用地布局的不合理更會導(dǎo)致交通擁堵、工業(yè)污染加劇，碳排放量激增；而作為一種綠色集約的土地利用方式，土地低碳利用所要求的合理布局、精明增長，有利于控制建設(shè)用地規(guī)模，提高土地利用效率，實(shí)現(xiàn)土地集約利用[13]。 (3) 土地生態(tài)健康與土地低碳利用也關(guān)系明顯。土地的生態(tài)健康要求增加森林綠地并減少工礦、交通等溫室氣體排放，這無疑會帶來碳匯量的增加和碳源的減少；土地的低碳利用要求以節(jié)能減排為抓手來調(diào)整優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，這必然也會帶來區(qū)域內(nèi)土地生態(tài)環(huán)境的改善。

總的來說，土地生態(tài)健康要求低能耗、低污染和高效益，土地低碳利用要求低排放、低能耗和高效益。因而，本研究認(rèn)為城市土地集約利用是以“生態(tài)”“低碳”和“集約”為特征，以實(shí)現(xiàn)土地利用的“低排放、低能耗、低污染、高效益”為目標(biāo)，通過合理增加土地投入、降低土地利用消耗，優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu)和空間布局[14]，降低土地利用碳排放量，改善土地生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)土地的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和生態(tài)環(huán)境效益的最大化。本研究整合了以上3個(gè)特征和4項(xiàng)要求，構(gòu)建起了包含5個(gè)子系統(tǒng)的城市土地集約利用評價(jià)模型。

1.1.2指標(biāo)體系構(gòu)建與部分指標(biāo)說明從“生態(tài)”“低碳”“集約”三方面入手，結(jié)合京津冀地區(qū)的現(xiàn)實(shí)情況，構(gòu)建起城市土地集約利用評價(jià)指標(biāo)體系(表1)。在指標(biāo)選取方面特別突出土地的生態(tài)健康和低碳利用，以此來彌補(bǔ)以往研究的不足。根據(jù)指標(biāo)不同的作用功效，可以分為正向指標(biāo)和負(fù)向指標(biāo)。由于部分指標(biāo)是通過間接計(jì)算得到，需要進(jìn)行簡要說明。

圖1　土地集約利用評價(jià)模型

一級指標(biāo)二級指標(biāo)三級指標(biāo)基準(zhǔn)值功效基準(zhǔn)值組合權(quán)重的基城于市生土態(tài)地健集康約與利低用碳度發(fā) 展土地投入強(qiáng)度B1C1地均固定資產(chǎn)投資額/(104·km-2)固定資產(chǎn)投資/市區(qū)面積+同類城市最高值0.0621C2地均能源消耗/(104·km-2)能源消耗/市區(qū)面積+同類城市最高值0.0456C3地均環(huán)保投入/(104·km-2)市區(qū)環(huán)保投資/市區(qū)面積+同類城市最高值0.0432C4地均從業(yè)人數(shù)/(人·km-2)從業(yè)人員/市區(qū)面積+同類城市最高值0.0481土地利用程度與結(jié)構(gòu)布局B2C5建設(shè)用地面積占比/%城市建設(shè)用地面積/市區(qū)面積+同類城市最高值0.0493C6綠化用地占比/%綠化用地面積/市區(qū)面積+國際標(biāo)準(zhǔn)0.0301C7工業(yè)用地占比/%工業(yè)用地面積/市區(qū)面積-同類城市最低值0.0427C8道路廣場用地比例/%道路廣場用地/城市建設(shè)用地+經(jīng)驗(yàn)值0.0304C9綜合容積率/%建成區(qū)建筑面積/建成區(qū)面積+國家標(biāo)準(zhǔn)0.0496土地生態(tài)健康水平B3C10生態(tài)用地占比/%生態(tài)用地/市區(qū)面積+同類城市最高值0.0461C11災(zāi)害發(fā)生頻次/(次·a-1)年度災(zāi)害發(fā)生次數(shù)-同類城市最低值0.0225C12環(huán)境質(zhì)量綜合指數(shù)環(huán)境質(zhì)量綜合指數(shù)+同類城市最高值0.0483C13生活污水處理率/%處理量/污水產(chǎn)生水量+國家標(biāo)準(zhǔn)0.0305C14地均固體廢物承載量/(t·km-2)固體廢物排放量/市區(qū)面積-同類城市最低值0.0312土地低碳水平B4C15地均碳排放量/(t·km-2)碳排放/全市面積-同類城市最低值0.0456C16低碳能源比重/%低碳能源/總能源+國際標(biāo)準(zhǔn)0.0419C17人均機(jī)動車保有量(輛/人)機(jī)動車數(shù)量/城鎮(zhèn)人口-同類城市最低值0.0434C18森林覆蓋率/%市區(qū)森林面積/市區(qū)面積+同類城市最高值0.0365C19能源消費(fèi)彈性指數(shù)Δ能源消費(fèi)/ΔGDP-國際標(biāo)準(zhǔn)0.0478土地健康與可持續(xù)效益B5C20植物多樣性/種城市內(nèi)綠地植被的種類+同類城市最高值0.0283C21人均耕地(hm2/人)耕地面積/總?cè)丝跀?shù)+經(jīng)驗(yàn)值0.0145C22地均生態(tài)修復(fù)投入/(104元·km-2)生態(tài)修復(fù)投入/建設(shè)用地面積+同類城市最高值0.0465C23地均消費(fèi)品零售總額/(108元·km-2)社會消費(fèi)品零售額/市區(qū)面積+同類城市最高值0.0476C24城鎮(zhèn)人均可支配收入/(元/人) —+同類城市最高值0.0482

注：“+”，“-”分別表示正、負(fù)向指標(biāo)。

(1) 地均能源消耗。該指標(biāo)主要用來表現(xiàn)城市的開發(fā)程度，與低度開發(fā)區(qū)相比，發(fā)達(dá)地區(qū)的地均能源消耗量更高。通過計(jì)算區(qū)域內(nèi)各行業(yè)能源消耗總量與區(qū)域面積之比。

(2) 道路廣場用地比。道路廣場的合理布局可以對交通擁堵和人群聚集起到一定疏解，從而減少機(jī)動車尾氣排放和降低環(huán)境污染。但比例過高也會因?yàn)檎加么罅康墓簿G地而引起碳匯量變化，故應(yīng)保持適度水平，考察發(fā)現(xiàn)京津冀各城市的道路廣場用地比仍較低，故其功效取正。所指道路為城市支路和居住區(qū)級道路，回車場和停車場包括在道路內(nèi)。

(3) 環(huán)境質(zhì)量綜合指數(shù)。主要用來表現(xiàn)城市范圍內(nèi)的綜合環(huán)境狀況。計(jì)算公式為：

環(huán)境質(zhì)量綜合指數(shù)=(環(huán)境空氣質(zhì)量良好天數(shù)百分率×30)+(集中式飲用水源地水質(zhì)達(dá)標(biāo)率×20)+(水域功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率×40)+(城市環(huán)境噪聲達(dá)標(biāo)區(qū)覆蓋率×10)。

(4) 地均碳排放量。采用間接估算法，通過計(jì)算區(qū)域內(nèi)化石能源的碳排放得到。計(jì)算公式為：

Ec=∑Mi·θi·δi

(1)

式中：Ec——城市碳排放量(t)；Mi——第i種化石能源的消耗量(t)；θi——第i種化石能源的標(biāo)準(zhǔn)煤折算系數(shù)；δi——第i種化石能源的碳排放系數(shù)。

1.1.3指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化由于京津冀各城市發(fā)展差距較大，為了能更真實(shí)地測算出區(qū)域內(nèi)不同級別城市的土地集約利用水平，本研究引入了同類城市的相應(yīng)值作為基準(zhǔn)值來進(jìn)行無量綱化。若有相應(yīng)的國際標(biāo)準(zhǔn)或國家標(biāo)準(zhǔn)則優(yōu)先采用，對于無法定性的個(gè)別指標(biāo)采用專家經(jīng)驗(yàn)值。

(1) 正向指標(biāo)：

(2)

(2) 逆向指標(biāo)：

(3)

式中：Xi(i=1,2,3,…,m)——第i指標(biāo)的實(shí)際值；Si(i=1,2,3,…,m)——第i指標(biāo)的基準(zhǔn)值；Ci——該指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化指數(shù)，0≤Ci≤1。

1.1.4指標(biāo)權(quán)重的確定為提高所得權(quán)重的科學(xué)性和準(zhǔn)確性，在對主客觀賦權(quán)法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行充分分析基礎(chǔ)上，選擇主客觀相結(jié)合的組合賦權(quán)法來確定指標(biāo)權(quán)重，并嘗試引入相對熵思想來對確定組合系數(shù)。

(1) 熵值法確定權(quán)重。熵值法作為一種經(jīng)典的客觀賦權(quán)法，指標(biāo)值變異程度越大，信息熵越小，該指標(biāo)提供的信息量越大，相應(yīng)權(quán)重也越大，反之，權(quán)重越小[15]。首先，計(jì)算各個(gè)指標(biāo)的相應(yīng)熵值；其次，計(jì)算出指標(biāo)相應(yīng)的變異系數(shù)；最后，計(jì)算出相應(yīng)指標(biāo)的熵權(quán)，故所得到的指標(biāo)權(quán)重向量為：ufi=(uf1,uf2,uf3,…,uf24)T

(2) 層次分析法確定權(quán)重。作為一種定性與定量相結(jié)合的賦權(quán)方法，層次分析法需要專家對指標(biāo)兩兩比較，逐層判斷打分，并構(gòu)造出矩陣。本研究借助AHP軟件求得最大特征根對應(yīng)的特征向量，并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，最終得到權(quán)重向量為：ufi=(uf1,uf2,uf3,…,uf24)T

(3) 組合權(quán)重的確定。

(4)式中：Wi——最終的組合權(quán)重；ufi——第f種賦權(quán)法中指標(biāo) 的相應(yīng)權(quán)重；δf——組合系數(shù)。由此可以看出，組合權(quán)重確定的關(guān)鍵是如何計(jì)算出相應(yīng)的組合系數(shù)。

(4) 組合系數(shù)的確定。以往研究多采用專家賦權(quán)法來確定組合系數(shù)，其主觀性較強(qiáng)。為此，引入“可信度”概念[16]，并利用相對熵來確定可信度。通過求最優(yōu)解計(jì)算得到了一組與各單一賦權(quán)法所得權(quán)重最接近的集結(jié)權(quán)重為V=(v1,v2,…,vM)，各單一賦權(quán)方法集合為U=(u1,u2,…,uR)。利用相對熵構(gòu)建求最優(yōu)解模型[17]：

(5)

(6)

利用熵值法和層次分析法分別計(jì)算得到一組指標(biāo)權(quán)重，帶入公式(4)—(6)利用相對熵思想計(jì)算得到組合系數(shù)δf為0.572 9和0.427 1，最終所得組合權(quán)重(表1)。

1.1.5土地集約利用度計(jì)算利用標(biāo)準(zhǔn)化值及相應(yīng)權(quán)重，可以計(jì)算得到城市土地集約利用度，計(jì)算公式為：

Yi=Ci·Wi

(7)

(8)

式中：Yi——指標(biāo)單向值; P綜合——城市土地集約利用度。

1.1.6土地集約利用協(xié)調(diào)度測算從系統(tǒng)科學(xué)理論來看，城市土地集約利用水平的高低不僅在于各子系統(tǒng)評價(jià)值的高低，系統(tǒng)協(xié)調(diào)性也起著極大作用。一般而言，各子系統(tǒng)評價(jià)值越接近，說明土地集約利用協(xié)調(diào)度越高，測算公式[3,18]為：

(9)

Fi=Yi/MAX(Yi)

(10)

考慮到各子系統(tǒng)指標(biāo)個(gè)數(shù)不同，利用公式(10)進(jìn)行指標(biāo)二次標(biāo)準(zhǔn)化來提高其可比性， 為二次標(biāo)準(zhǔn)化后的子系統(tǒng)分值；鑒于城市土地集約利用各子系統(tǒng)B1-B5同等重要，本研究取調(diào)節(jié)系數(shù)k=5；協(xié)調(diào)度CI介于0～1，其值越大，系統(tǒng)協(xié)調(diào)度越高。結(jié)合相關(guān)研究[18-20]，當(dāng)CI≥0.75時(shí)，表明土地集約利用子系統(tǒng)高度協(xié)調(diào)；當(dāng)0.45≤CI≤0.75時(shí)，表明各子系統(tǒng)基本協(xié)調(diào)；當(dāng)CI<0.45,表明各子系統(tǒng)不協(xié)調(diào)。

1.1.7土地集約利用級別劃分土地集約利用級別劃分還未形成統(tǒng)一的劃分標(biāo)準(zhǔn)，特別是基于生態(tài)健康和低碳發(fā)展視角。本研究結(jié)合京津冀地區(qū)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀，參考相關(guān)研究成果[13,21-22]，并在咨詢相關(guān)專家意見基礎(chǔ)上，構(gòu)建起了城市土地集約利用評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(表2)。

表2　城市土地集約利用級別劃分

1.2土地集約利用障礙因子診斷

引入因子貢獻(xiàn)度(單項(xiàng)因素對總目標(biāo)的作用程度即Wi)、標(biāo)偏離度Oi(單項(xiàng)指標(biāo)距離100%目標(biāo)的差值)、障礙度Mi進(jìn)行診斷分析[4]，計(jì)算公式為：

Oi=1-Yi

(11)

(12)

1.3數(shù)據(jù)來源

原始數(shù)據(jù)來源于《京津冀地區(qū)各城市統(tǒng)計(jì)年鑒2013年》《河北省統(tǒng)計(jì)年鑒2013年》《中國城市統(tǒng)計(jì)年鑒2013年》《中國城市建設(shè)統(tǒng)計(jì)年鑒(報(bào))2013年》《中國環(huán)境統(tǒng)計(jì)年鑒2013年》《中國國土資源統(tǒng)計(jì)年鑒2013年》《城市用地分類與規(guī)劃建設(shè)用地標(biāo)準(zhǔn)(GB50137-2011)》《京津冀地區(qū)各城市土地利用總體規(guī)劃(2006—2020年)》以及各地市統(tǒng)計(jì)局網(wǎng)站數(shù)據(jù)。部分缺失數(shù)據(jù)通過多年平均增長率進(jìn)行插值計(jì)算得到?；鶞?zhǔn)值主要是通過文獻(xiàn)調(diào)研和同類城市逼近法來確定。城市級別劃分依據(jù)國務(wù)院印發(fā)的《關(guān)于調(diào)整城市規(guī)模劃分標(biāo)準(zhǔn)的通知》，通過找出該指標(biāo)在同類城市中的最高值或最低值來確定；國際標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)主要是通過參考相關(guān)研究和文件資料確定；無法定性的基準(zhǔn)值，依據(jù)相關(guān)專家學(xué)者經(jīng)驗(yàn)確定。

2　結(jié)果與分析

2.1空間格局分析

利用公式(2)—(8)可以計(jì)算得到京津冀13個(gè)城市土地集約利用的單向值和綜合值(圖2)。結(jié)合表2中的劃分標(biāo)準(zhǔn)，利用ArcGIS空間分析技術(shù)，繪制出的各城市土地集約利用程度空間分布(圖3)，呈現(xiàn)出以北京和天津市為核心的“十字形”擴(kuò)散態(tài)勢。

圖2　京津冀地區(qū)城市土地集約利用狀況

圖3　京津冀地區(qū)城市土地集約利用等級空間分布

高度集約區(qū)分布在本區(qū)中東部的北京和天津地區(qū)，面積占到該區(qū)的13.05%，綜合值分別達(dá)到0.798 3和0.763 6。作為京津冀都市帶的核心區(qū)，其土地的投入強(qiáng)度、利用程度與結(jié)構(gòu)布局以及健康與可持續(xù)效益的系統(tǒng)分值都超過了0.15；中度集約區(qū)分布在本區(qū)的東北部、西南部和南部地區(qū)，面積占到32.79%，包括秦皇島、石家莊、邯鄲、唐山、保定5個(gè)城市，綜合值分別為0.715 6，0.692 5，0.662 5，0.625 2，0.603 6。秦皇島和唐山地區(qū)臨近渤海灣，生態(tài)條件好，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，其土地的投入強(qiáng)度和健康與可持續(xù)效益分值都高達(dá)0.14以上，而位于河北省經(jīng)濟(jì)重心地帶的石家莊、邯鄲和保定地區(qū)，雖然其土地的投入強(qiáng)度、利用程度與布局分值分別超過了0.13和0.12，但由于近年來大搞能源重化工產(chǎn)業(yè)，使得其生態(tài)健康和低碳水平分值都低于了0.1；低度集約區(qū)分布在東南部和北部地區(qū)，面積占到37.17%，包括滄州、廊坊、承德、衡水和邢臺，綜合值分別為0.553 4，0.536 3，0.506 3，0.485 2，0.476 2。滄州地區(qū)作為沿海開放城市和北方重要陸海交通樞紐，其土地的投入強(qiáng)度和利用程度與結(jié)構(gòu)布局分值都超過了0.11，而被譽(yù)為“京津走廊上明珠”的廊坊地區(qū)，盡管土地健康與可持續(xù)效益分值高達(dá)0.124 5，但其結(jié)構(gòu)布局與低碳水平僅為0.092 3，0.082 5。邢臺地區(qū)既是京津冀重要的工業(yè)、能源基地，又是中原經(jīng)濟(jì)區(qū)最北端，雖然其土地的投入強(qiáng)度、利用結(jié)構(gòu)與布局分值較高，但生態(tài)健康和低碳利用分值卻僅有0.053 2和0.071 3，而承德和衡水地區(qū)受工業(yè)污染影響小，生態(tài)和低碳分值分別超過了0.09和0.08，但其土地投入強(qiáng)度卻都低于0.09；粗放利用區(qū)僅分布在西北部的張家口地區(qū)，占到區(qū)域面積的16.97%，綜合分值僅為0.441 4。受自身?xiàng)l件限制以及北京“虹吸效應(yīng)”的影響，張家口地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相對落后。農(nóng)業(yè)過度開墾一定程度上誘發(fā)了區(qū)域內(nèi)水土流失、土地沙化等問題。其土地投入強(qiáng)度、利用程度與結(jié)構(gòu)布局以及可持續(xù)效益僅為0.100 3，0.065 2和0.075 1，這使得張家口地區(qū)的土地集約利用水平在整個(gè)京津冀地區(qū)排名墊底。

2.2協(xié)調(diào)度分析

從系統(tǒng)協(xié)調(diào)度與土地集約利用水平之間的相關(guān)性分析結(jié)果來看，Pearson系數(shù)達(dá)到了0.763 2，兩者顯著相關(guān)，協(xié)調(diào)度越高，土地集約程度也越高[19,23]。但從各城市角度來看，兩者存在一定差異性(圖2)。北京、天津、秦皇島、邯鄲、唐山地區(qū)的協(xié)調(diào)度都超過了0.9，城市土地集約利用各子系統(tǒng)之間已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了良性互動；保定、滄州、承德、衡水的土地集約利用水平不高但協(xié)調(diào)度較高，都超過了0.85，系統(tǒng)的協(xié)調(diào)能夠一定程度促進(jìn)土地集約利用水平的提高[3,23]；石家莊、廊坊地區(qū)的協(xié)調(diào)度都低于0.8，與其土地集約利用水平不相協(xié)調(diào)，系統(tǒng)協(xié)調(diào)性已經(jīng)成為了土地集約利用的限制因素；邢臺、張家口地區(qū)的協(xié)調(diào)度低于0.7，成為土地集約利用水平較低的原因之一，系統(tǒng)間未形成良性互動。

2.3障礙因子診斷

利用公式(11)—(12)可計(jì)算得到京津冀各城市土地集約利用的指標(biāo)障礙度。由于涉及的城市和指標(biāo)較多，本研究按照障礙度大小排序，篩選出排序前6的主要障礙因子(表3)，以此診斷影響京津冀各城市土地集約利用的主要障礙因素。從表3可以看出，高度集約區(qū)的北京和天津，主要障礙因子集中在與生態(tài)健康和低碳環(huán)保有關(guān)的指標(biāo)上，如地均環(huán)保投入、生態(tài)用地占比、地均碳排放量、能源消費(fèi)彈性指數(shù)等指標(biāo)；中度集約區(qū)的秦皇島、石家莊、邯鄲、唐山和保定，各城市間主要障礙因子差異較大。位于環(huán)渤海地區(qū)的秦皇島和唐山，主要障礙因子集中在建設(shè)用地面積占比、道路廣場用地比、生活污水處理率、綜合容積率這幾個(gè)指標(biāo)。位于西南部的石家莊、邯鄲和保定地區(qū)，主要障礙因子集中在綠化和工業(yè)用地占比、生態(tài)用地占比、環(huán)境質(zhì)量綜合指數(shù)、地均碳排放量、地均生態(tài)修復(fù)投入等指標(biāo)；低度集約區(qū)的滄州、廊坊、承德、衡水、邢臺地區(qū)，各城市的主要障礙因子也各不相同。滄州、廊坊和邢臺的主要障礙因子集中在地均環(huán)保投入、地均生態(tài)修復(fù)投入、低碳能源比重、能源消費(fèi)彈性指數(shù)等指標(biāo)。承德和衡水地區(qū)的主要障礙因子集中在地均固定資產(chǎn)投資、綜合容積率、地均消費(fèi)品零售總額、城鎮(zhèn)人均可支配收入等指標(biāo)；粗放利用區(qū)的張家口地區(qū)，主要障礙因子集中在地均固定資產(chǎn)投資額、生態(tài)用地占比、災(zāi)害發(fā)生頻次、地均生態(tài)修復(fù)投入、城鎮(zhèn)人均可支配收入等指標(biāo)。

表3　城市土地集約利用主要障礙因素

3　討論與結(jié)論

(1) 京津冀地區(qū)城市土地集約利用的空間差異顯著，呈現(xiàn)出以北京和天津?yàn)楹诵牡摹笆中巍睌U(kuò)散態(tài)勢。高度集約區(qū)分布在本區(qū)中東部的北京和天津地區(qū)；中度集約區(qū)分布在本區(qū)的東北部、西南部和南部地區(qū)，包括秦皇島、石家莊、邯鄲、唐山和保定地區(qū)；低度集約區(qū)分布在該區(qū)的東南部和北部地區(qū)，包括滄州、廊坊、承德、衡水和邢臺地區(qū)；粗放利用區(qū)僅分布在本區(qū)西北部的張家口地區(qū)。

(2) 協(xié)調(diào)度與土地集約利用水平的Pearson系數(shù)達(dá)到0.763 2，兩者顯著相關(guān)。北京、天津、秦皇島、邯鄲、唐山地區(qū)的土地集約利用水平和協(xié)調(diào)度都比較高；保定、滄州、承德、衡水地區(qū)的土地集約利用水平不高但協(xié)調(diào)度較高；石家莊、廊坊地區(qū)的土地集約利用水平與其較低的協(xié)調(diào)度不相協(xié)調(diào)；邢臺、張家口地區(qū)的土地集約利用水平和協(xié)調(diào)度都比較低。

(3) 從障礙因子診斷結(jié)果來看，不同集約水平的城市，其障礙因子存在著顯著差異。北京和天津市的主要障礙因子集中在與生態(tài)健康和低碳環(huán)保有關(guān)的指標(biāo)上，兩市應(yīng)通過不斷增加生態(tài)綠地、園林花卉面積來改善生態(tài)環(huán)境，通過產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和公共交通網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化來降低碳排放，通過城市周邊永久基本農(nóng)田劃定來限制城市快速擴(kuò)張，通過推動多規(guī)融合來實(shí)現(xiàn)空間布局優(yōu)化；秦皇島和唐山地區(qū)的主要障礙因子集中在土地利用程度和布局相關(guān)的指標(biāo)上，兩市應(yīng)通過增加土地單位投入和綜合容積率，優(yōu)化道路廣場和綠化用地布局來提高土地集約利用效益。石家莊、邯鄲和保定地區(qū)的主要障礙因子集中在與生態(tài)健康相關(guān)的指標(biāo)上。這些城市應(yīng)以產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整為突破口，優(yōu)化用地結(jié)構(gòu)與布局，增加生態(tài)和環(huán)保投入；滄州、廊坊和邢臺地區(qū)的主要障礙因子集中在與生態(tài)環(huán)境和低碳投入相關(guān)的指標(biāo)上，這3個(gè)城市應(yīng)在優(yōu)化城市內(nèi)部土地功能分區(qū)基礎(chǔ)上，不斷淘汰落后產(chǎn)能，發(fā)展清潔能源技術(shù)，增加生態(tài)綠地面積；承德和衡水地區(qū)的主要障礙因子集中在與經(jīng)濟(jì)發(fā)展和土地投入相關(guān)的指標(biāo)上，應(yīng)大力發(fā)展地區(qū)經(jīng)濟(jì)，不斷增加單位土地資本投入，優(yōu)化土地的利用結(jié)構(gòu)與布局，增加居民可支配收入；張家口地區(qū)的主要障礙因子集中在與經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)保護(hù)相關(guān)的指標(biāo)上，應(yīng)設(shè)法增加單位用地的投入產(chǎn)出比，減少土地閑置浪費(fèi)，在保障生態(tài)環(huán)境健康發(fā)展的基礎(chǔ)上，大力發(fā)展地區(qū)經(jīng)濟(jì)提升土地價(jià)值，促進(jìn)土地集約利用水平的提高。

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Urban Land Intensive Use Evaluation and Obstacle Factor Diagnosis-Based on Ecological Health and Low-carbon Development

FAN Pengfei1, LIANG Liutao1,2, CHEN Changyou1, DUAN Penghui1, PENG Hongjie1, GUO Chunyang1

(1.CollegeofEnvironmentandPlanning,He’nanUniversity,Kaifeng,He’nan475004,China; 2.KeyLaboratoryofGeospatialTechnologyforMiddleandLowerYellowRiverRegions,MinistryofEducation,Kaifeng,He’nan475004,China)

[Objective] Revealing the urban land intensive utilization in Beijing-Tianjin-Hebei area, to provide basis for the study of urban land intensive utilization under the perspective of ecological health and low-carbon development. [Methods] The relative entropy method of combination weighting, multi-factor comprehensive evaluation method, coordinate measuring method and obstacle factor diagnosis method were used in this study. [Results] (1) The urban land intensive utilization of Beijing-Tianjin-Hebei region showed a “cross” diffusion situation with Beijing City and Tianjin City as its core. (2) Correlation between coordination of the system and the intensive use of land was found significant and different regionally. (3) The main obstacle factors focused on the ecological health and low carbon-related indicators in Beijing and Tianjin cities, and focused on the land use structure-related indicators in Qinhuangdao and Tangshan cities. It is focused on the ecological health-related indicators in Shijiazhuang, Handan and Baoding cities, and in the low-carbon and ecological environment-related obstacle indicators in Cangzhou, Langfang and Xingtai cities. It is focused on the obstacle factors of economic development and investment in Chengde and Hengshui cities, and factors focused on the economic development and ecological protection in Zhangjiakou City. [Conclusion] Taking the concept of ecological health and low-carbon development into the study could provide us more scientific and comprehensive view to reflect the urban land intensive use, and provide support for the scientific land use in the future.

ecological health; low-carbon development; urban land intensive use; relative entropy; obstacle factor

2015-08-05

2015-09-16

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“基于PSER分析框架的農(nóng)戶環(huán)境保護(hù)行為機(jī)制及政策調(diào)控研究”(41301641); 教育部人文社會科學(xué)研究一般項(xiàng)目(11YJC790095); 國家博士后科學(xué)項(xiàng)目(2012M510175； 2013T60695)

樊鵬飛(1990—),男(漢族),河南省焦作市人,碩士研究生,研究方向?yàn)橥恋乩门c估價(jià)研究。E-mai:18438703566@163.com。

梁流濤(1981—),男(漢族),河南省開封市人,博士,副教授,主要從事資源經(jīng)濟(jì)與環(huán)境經(jīng)濟(jì)方面的研究。E-mai:liangliutao415@163.com。

A

1000-288X(2016)04-0273-07

F323.211