江蘇省城市建設(shè)用地變化及驅(qū)動(dòng)力研究

范琳蕓 張雪茹 張小林

摘要 以江蘇省13個(gè)地級(jí)市為研究對(duì)象，采用典型相關(guān)分析、主成分分析和偏最小二乘回歸分析等方法，分析江蘇省建設(shè)用地的數(shù)量、結(jié)構(gòu)變化及區(qū)域差異變化，探討城市建設(shè)用地變化的主要驅(qū)動(dòng)力。結(jié)果表明：江蘇省城市建設(shè)用地面積不斷增長(zhǎng)；城市建設(shè)用地系統(tǒng)結(jié)構(gòu)性增強(qiáng)；區(qū)域城市建設(shè)用地相對(duì)變化率差異明顯；道路設(shè)施完善、居民生活水平的提高、經(jīng)濟(jì)發(fā)展是江蘇省城市建設(shè)用地變化的主要驅(qū)動(dòng)力。

關(guān)鍵詞 城市建設(shè)用地；驅(qū)動(dòng)力；江蘇省

中圖分類(lèi)號(hào) F293.22 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2017）04-0192-04

Urban Construction Land Use Change and Driving Forces in Jiangsu Province

FAN Lin-yun，ZHANG Xue-ru，ZHANG Xiao-lin （School of Geography Science，Nanjing Normal University，Nanjing，Jiangsu 210023）

Abstract In this study，we analyzed the changes of number and structure，and regional differences of construction landusing various types of land use data of 13 cities in Jiangsu Province by the canonical correlation analysis，principal component analysis and partial least square regression. Meanwhile we discussed the main influence factors and degree ofurban construction land change. The results showed that：the urban construction land of Jiangsu Province is growing；the structure of urban construction land is reasonable；the relative change rate of construction land use of cities is distinct；the development of economy and the improvement of transport infrastructure and peoples living standards are the main driving factors in the urban construction land change in Jiangsu Province.

Key words Urban constructive land；Driving factor；Jiangsu Province

在快速城市化過(guò)程中，城市發(fā)展與土地保護(hù)之間的矛盾日益凸顯，城市擴(kuò)張帶來(lái)的諸如環(huán)境污染、交通擁擠、糧食安全等一系列問(wèn)題備受各界關(guān)注[1-2]。目前，國(guó)內(nèi)學(xué)者相關(guān)研究主要集中在城市建設(shè)用地時(shí)空演變特征[3-5]、動(dòng)力機(jī)制分析[6-10]、預(yù)測(cè)模擬[4，11]、增長(zhǎng)控制[12-13]等方面。有關(guān)江蘇省土地變化的相關(guān)研究主要是土地利用現(xiàn)狀、結(jié)構(gòu)變化、區(qū)域差異、承載力分析，以城市建設(shè)用地為研究對(duì)象的較少。此外，關(guān)于驅(qū)動(dòng)因子的分析僅涉及經(jīng)濟(jì)和人口指標(biāo)，沒(méi)有考慮社會(huì)、交通、科技等因素。針對(duì)目前研究的不足，筆者結(jié)合多種定量分析方法和模型，對(duì)江蘇省城市建設(shè)用地變化及其驅(qū)動(dòng)力展開(kāi)研究。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

江蘇省城市建設(shè)用地?cái)?shù)據(jù)來(lái)源于《中國(guó)城市建設(shè)統(tǒng)計(jì)年鑒》（2000—2012年），相關(guān)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來(lái)源于《江蘇統(tǒng)計(jì)年鑒》 （2000—2012年）。研究時(shí)段為2000—2011年，采用1991版《城市用地分類(lèi)和建設(shè)用地標(biāo)準(zhǔn)》 （GBJ 137—90），將江蘇省城市建設(shè)用地分為居住用地、公共設(shè)施用地、工業(yè)用地、倉(cāng)儲(chǔ)用地、對(duì)外交通用地、道路廣場(chǎng)用地、市政公用設(shè)施用地、綠地、特殊用地 9 類(lèi)。

1.2 研究方法

1.2.1 土地利用結(jié)構(gòu)信息熵。信息熵模型能揭示特定區(qū)域各類(lèi)建設(shè)用地的時(shí)序變化特征，反映用地內(nèi)部復(fù)雜性和均衡性[14]。參照Shannon Weaner 指數(shù)，設(shè)A為建設(shè)用地總面積，Ai為各類(lèi)建設(shè)用地面積，n為建設(shè)用地分類(lèi)數(shù)（n=9），構(gòu)建建設(shè)用地結(jié)構(gòu)信息熵（H），計(jì)算公式為：

A=ni=1Ai（1）

Pi=Ai/A（2）

H=-ni=1PilnPi（3）

熵值越大，說(shuō)明不同職能的用地類(lèi)型數(shù)越多，土地分布越均衡。

1.2.2 均衡度和優(yōu)勢(shì)度。引入均衡度的概念，對(duì)土地利用結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)度?；谛畔㈧睾瘮?shù)，構(gòu)建均衡度公式：

J=HiH=-ni=1PilnPi/lnn（4）

均衡度越大，表明建設(shè)用地利用的均質(zhì)性越強(qiáng)，研究區(qū)域的土地利用類(lèi)型越豐富[15]。計(jì)算公式為：

I=1-J（5）

土地利用的優(yōu)勢(shì)度，與均衡度的意義相反，用來(lái)表示土地利用的集中度，其值越大表明城市內(nèi)1種或幾種用地類(lèi)型在該區(qū)域土地利用中具有主導(dǎo)作用。

1.2.3 土地利用的區(qū)域差異模型。

引入單一土地利用類(lèi)型相對(duì)變化率來(lái)衡量區(qū)域的該類(lèi)型用地的相對(duì)水平，反映土地利用數(shù)量變化的區(qū)域差異[16]。相對(duì)變化率公式為：

R=Ki/K（6）

式中，R表示某類(lèi)地的相對(duì)變化率；Ki、K分別表示區(qū)域、整個(gè)研究區(qū)域該類(lèi)地的變化率。R>1，表示某一區(qū)域該類(lèi)地的變化比整個(gè)研究區(qū)域的變化劇烈；R﹤1，表示某一區(qū)域該類(lèi)地的變化程度低于整個(gè)研究區(qū)域水平；R=1，表示某一區(qū)域該類(lèi)地的變化程度與整個(gè)研究區(qū)域水平處于同一水平。

1.2.4 偏最小二乘法。

偏最小二乘分析法中的變量重要性投影（VIP）表示自變量在解釋因變量時(shí)作用的重要性程度，運(yùn)用VIP分析建設(shè)用地變化的主導(dǎo)驅(qū)動(dòng)因素，各指標(biāo)的值反映對(duì)建設(shè)用地變化的影響重要性程度[17]。計(jì)算公式為：

VIPj=pmh=1R（Y，th）w2hj/mh=1R（Y，th）（7）

式中，P是自變量個(gè)數(shù)；m是偏最小二乘法從原變量中提取的成分個(gè)數(shù)；th代表第h個(gè)成分；R代表成分對(duì)因變量的解釋能力，為二者相關(guān)系數(shù)的平方。VIP>1，說(shuō)明自變量在解釋因變量時(shí)有更加重要的作用；0.5≤VIP≤1，解釋作用的重要性還很不明確，需要增加樣本或根據(jù)別的條件進(jìn)行判斷；VIP﹤0.5，則自變量對(duì)因變量的解釋基本沒(méi)有意義。

2 結(jié)果與分析

2.1 城市建設(shè)用地變化分析

2.1.1 江蘇省城市建設(shè)用地整體變化。

2.1.1.1 總量變化。

2000—2011年江蘇省城市建設(shè)用地總量不斷增長(zhǎng)，由2000年的1 246.27 km2增加到2011年的3 552.61 km2，年增長(zhǎng)率為15.42%。總的來(lái)看，江蘇省城市建設(shè)用地持續(xù)增長(zhǎng)，增長(zhǎng)幅度較大，但增長(zhǎng)速率逐漸放緩，2011年已降至3.73%。

2.1.1.2 結(jié)構(gòu)變化。

利用Matlab軟件計(jì)算出江蘇省城市建設(shè)用地結(jié)構(gòu)及信息熵及均衡度、優(yōu)勢(shì)度（表1）。

由表1可知，2000—2011年江蘇省建設(shè)用地結(jié)構(gòu)信息熵總體上呈波動(dòng)下降趨勢(shì)，土地利用系統(tǒng)有序度逐漸上升，城市建設(shè)用地結(jié)構(gòu)性增強(qiáng)。均衡度和信息熵的變化具有一致性，都是波動(dòng)下降，而優(yōu)勢(shì)度則相反，呈上升趨勢(shì)，說(shuō)明研究時(shí)段內(nèi)主導(dǎo)江蘇省城市建設(shè)用地的類(lèi)型存在多樣化的特點(diǎn)，城市建設(shè)用地利用的均質(zhì)性降低。

2.1.2 江蘇省城市建設(shè)用地區(qū)域差異特征。

城市建設(shè)用地相對(duì)變化率可以反映江蘇省不同城市的建設(shè)用地變化程度的區(qū)域差異。從圖1可以看出，淮安市城市建設(shè)用地變化率最高，主要是因?yàn)閷?shí)行了區(qū)片規(guī)劃。此外研究初始年，淮安市城市建設(shè)用地僅為15.28 km2，建設(shè)用地開(kāi)發(fā)的潛力較大，導(dǎo)致建設(shè)用地變化率高；徐州、宿遷、鹽城、泰州、南京、無(wú)錫、蘇州建設(shè)用地相對(duì)變化率高于江蘇全區(qū)，徐州、宿遷、鹽城、泰州主要是為了縮小與蘇南差距，加快城市建設(shè)步伐導(dǎo)致城市建設(shè)用地增長(zhǎng)較快，而南京、無(wú)錫、蘇州作為經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)的城市，近年來(lái)第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，建設(shè)用地不斷擴(kuò)展。總體來(lái)看，江蘇省中部城市建設(shè)用地相對(duì)變化率較小，東部和西部較大。

2.2 城市建設(shè)用地變化驅(qū)動(dòng)力分析

2.2.1 指標(biāo)選取。

結(jié)合江蘇省發(fā)展現(xiàn)實(shí)狀況，從人口、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、交通和科技5個(gè)方面選取20個(gè)驅(qū)動(dòng)因素來(lái)研究江蘇省城市建設(shè)用地變化驅(qū)動(dòng)力。

通過(guò)相關(guān)性分析，選出與建設(shè)用地相關(guān)性最強(qiáng)的因子。從表2可以看出，大部分因子的典型相關(guān)系數(shù)都達(dá)到了0.9，綜合考慮最終選取城鎮(zhèn)化率（X3）、生產(chǎn)總值（X5）、全社會(huì)固定資產(chǎn)投資總額（X8）、城鎮(zhèn)居民可支配收入（X11）、城鎮(zhèn)居民人均消費(fèi)性支出（X12）、城市居民人均居住面積（X13）、人均城市道路面積（X15）、城市道路長(zhǎng)度（X18）這8個(gè)具有顯著影響的驅(qū)動(dòng)因子。

2.2.2 主成分分析。

運(yùn)用SPSS軟件對(duì)上述指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，得出特征值、累計(jì)貢獻(xiàn)率、主成分貢獻(xiàn)率。第一、二主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)95.743%，符合主成分分析要求。

從驅(qū)動(dòng)因子的綜合得分系數(shù)可以看出驅(qū)動(dòng)指標(biāo)在整體評(píng)價(jià)中的作用程度。綜合得分高的有X5、 X11、 X12、 X13、 X15、 X18，說(shuō)明這些指標(biāo)是影響建設(shè)用地變化的主要因子。這些因子概括起來(lái)就是經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和交通因素，也就是說(shuō)可以將經(jīng)濟(jì)發(fā)展、居民生活水平提高及道路設(shè)施完善作為影響建設(shè)用地變化的驅(qū)動(dòng)因子。

2.2.3 主導(dǎo)驅(qū)動(dòng)因素對(duì)城市建設(shè)用地變化影響的分析

2.2.3.1 社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的驅(qū)動(dòng)。

江蘇省GDP由2000年的8 553.69億元增加到2011年的49 110.27億元，它們之間的相關(guān)系數(shù)達(dá)0.921，所以經(jīng)濟(jì)發(fā)展一定程度上推動(dòng)了城市建設(shè)用地的擴(kuò)張。具體來(lái)看，經(jīng)濟(jì)發(fā)展會(huì)帶動(dòng)全社會(huì)固定資產(chǎn)投資總額的增長(zhǎng)，推動(dòng)房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)，帶動(dòng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，導(dǎo)致江蘇省居住用地、公共設(shè)施用地分別由2000年的354.20 km2、146.32 km2增長(zhǎng)至2011年的1 085.77 km2、406.52 km2；社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的提高會(huì)推動(dòng)第二、三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對(duì)江蘇省而言主要是促進(jìn)第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，期間居住用地增長(zhǎng)了731.57 km2，工業(yè)用地增長(zhǎng)581.91 km2。

2.2.3.2 居民生活水平的提高。

2000—2011年江蘇省城鎮(zhèn)居民人均可支配收入增長(zhǎng)了19 541元，增幅為23.97%，人均居住面積由11.64 m2增長(zhǎng)至22.21 m2。人均可支配收入的增加促使人們更加追求生活品質(zhì)，首先提高了對(duì)住房要求，所以會(huì)帶動(dòng)房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)，導(dǎo)致部分高檔住宅居住用地的增長(zhǎng)；其次推動(dòng)郊區(qū)不斷完善配套基礎(chǔ)設(shè)施、增加綠化面積，從而導(dǎo)致城市建設(shè)用地不斷向郊區(qū)擴(kuò)張，同時(shí)影響居住用地、公共服務(wù)設(shè)施、綠地等用地的結(jié)構(gòu)變化。

2.2.2.3 道路設(shè)施建設(shè)的驅(qū)動(dòng)。

經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶動(dòng)交通基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和完善，交通條件的改善勢(shì)必會(huì)促進(jìn)城市交通干線(xiàn)的開(kāi)發(fā)，從而導(dǎo)致交通用地建設(shè)面積不斷增長(zhǎng)。2000—2011年江蘇省城市道路長(zhǎng)度由6 329 km2增加至3 2491 km2。回歸分析結(jié)果顯示，江蘇省城市道路長(zhǎng)度和建設(shè)用地面積之間的相關(guān)系數(shù)達(dá)0.982，由此可見(jiàn)城市道路的建設(shè)和完善是推動(dòng)城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的重要因素。

為了進(jìn)一步驗(yàn)證上述指標(biāo)對(duì)建設(shè)用地變化的影響程度，根據(jù)偏最小二乘法中的VIP對(duì)所有指標(biāo)的重要性進(jìn)行測(cè)度。從圖2可以看出，指標(biāo)X11的VIP測(cè)度值大于1，說(shuō)明X11對(duì)城市建設(shè)用地變化具有顯著影響，X5、X12、X15、X18測(cè)度值為0.5～1，表明對(duì)建設(shè)用地的影響較重要。從典型相關(guān)性分析、主成分分析以及偏最小二乘法的綜合結(jié)果來(lái)看，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、生活水平的提高以及道路設(shè)施的完善是江蘇省建設(shè)用地變化的主要驅(qū)動(dòng)力。

3 結(jié)論與討論

采用信息熵、均衡度以及優(yōu)勢(shì)度對(duì)江蘇省建設(shè)用地總量、結(jié)構(gòu)變化進(jìn)行分析，并根據(jù)相對(duì)變化率分析研究城市建設(shè)用地區(qū)域分異特征，采取典型相關(guān)性分析、主成分分析以及偏最小二乘法多種研究手段，得出以下結(jié)論。

（1）江蘇省城市建設(shè)用地總量持續(xù)增長(zhǎng)，但增長(zhǎng)速率逐漸放緩。居住用地、工業(yè)用地、公共設(shè)施用地、道路廣場(chǎng)用地對(duì)江蘇省城市建設(shè)用地均衡度和優(yōu)勢(shì)度影響較大。

（2）江蘇省不同城市的建設(shè)用地變化程度存在差異，中部地區(qū)相對(duì)變化率低于省域全區(qū)，而東部和西部地區(qū)相對(duì)變化率較高，與經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r以及發(fā)展速率的空間變化相對(duì)一致。

（3）通過(guò)典型相關(guān)性分析和主成分分析得出經(jīng)濟(jì)發(fā)展、居民生活水平提高以及道路設(shè)施完善是江蘇省建設(shè)用地變化的主要驅(qū)動(dòng)因素。通過(guò)偏最小二乘法進(jìn)一步驗(yàn)證了這一結(jié)果的可靠性。

江蘇省城市建設(shè)用地變化的驅(qū)動(dòng)力除該研究選取的定量因素之外，還存在其他定性因素，如江蘇省開(kāi)展的村莊合并規(guī)劃、城鄉(xiāng)建設(shè)用地增減掛鉤。城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的過(guò)程很復(fù)雜，影響用地?cái)U(kuò)張的因素有很多，該研究在時(shí)間尺度上也未能做到較長(zhǎng)時(shí)間周期的分析，同時(shí)缺乏對(duì)城市建設(shè)用地變化反饋機(jī)制的研究，研究?jī)?nèi)容還需要進(jìn)一步深化。

參考文獻(xiàn)

[1] 方創(chuàng)琳.中國(guó)快速城市化過(guò)程中的資源環(huán)境保障問(wèn)題與對(duì)策建議[J].中國(guó)科學(xué)院院刊，2009，24（5）：468-474.

[2] 孫慧宗.中國(guó)城市化與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展研究[D].長(zhǎng)春：吉林大學(xué)，2011.

[3] 李加林，許繼琴，李偉芳，等.長(zhǎng)江三角洲地區(qū)城市用地增長(zhǎng)的時(shí)空特征分析[J].地理學(xué)報(bào)，2007，62（4）：437-447.

[4] 鄭凱迪，徐新良，張學(xué)霞，等.上海市城市空間擴(kuò)展時(shí)空特征與預(yù)測(cè)分析[J].地球信息科學(xué)學(xué)報(bào)，2012，14（4）：490-496.

[5] 史利江，王圣云，姚曉軍，等.1994～2006年上海市土地利用時(shí)空變化特征及驅(qū)動(dòng)力分析[J].長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境，2012，21（12）：1468-1479.

[6] 羅媞，劉耀林，孔雪松.武漢市城鄉(xiāng)建設(shè)用地時(shí)空演變及驅(qū)動(dòng)機(jī)制研究：基于城鄉(xiāng)統(tǒng)籌視角[J].長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境，2014，23（4）：461-467.

[7] 曹銀貴，周偉，喬陸印，等.青海省2000-2008年間城鎮(zhèn)建設(shè)用地變化及驅(qū)動(dòng)力分析[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境，2013，27（1）：40-46.

[8] 張雪茹，尹志強(qiáng)，姚亦鋒，等.安徽省城市建設(shè)用地變化及驅(qū)動(dòng)力分析[J].長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境，2016，25（4）：544-551.

[9] 王曉峰，傅伯杰，蘇常紅，等.西安市城鄉(xiāng)建設(shè)用地時(shí)空擴(kuò)展及驅(qū)動(dòng)因素[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2015，35（21）：7139-7149.

[10] 董雋，臧淑英.大慶市城市土地利用變化的驅(qū)動(dòng)機(jī)制[J].地理研究，2011，30（6）：1121-1128.

[11] 劉云剛，王豐龍.快速城市化過(guò)程中的城市建設(shè)用地規(guī)模預(yù)測(cè)方法[J].地理研究，2011，30（7）：1187-1197.

[12] 邱道持，劉力，曹蕾，等.城鎮(zhèn)建設(shè)用地控制模型研究：以重慶市為例[J].西南師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2005，30（5）：944-948.

[13] 馮科，吳次芳，韓昊英，等.杭州市土地利用總體規(guī)劃的建設(shè)用地控制成效研究：界線(xiàn)評(píng)價(jià)法的引進(jìn)與實(shí)踐[J].自然資源學(xué)報(bào)，2010，25（3）：376-385.

[14] 冉清紅，岳云華，謝德體，等.中國(guó)耕地警戒值的測(cè)算與討論[J].資源科學(xué)，2007，29（3）：158-164.

[15] 趙晶，徐建華，梅安新，等.上海市土地利用結(jié)構(gòu)和形態(tài)演變的信息熵與分維分析[J].地理研究，2004，23（2）：137-146.

[16] 黃賢金，濮勵(lì)杰，彭補(bǔ)拙.城市土地利用變化及其響應(yīng)：模型構(gòu)建與實(shí)證研究[M].北京：科學(xué)出版社，2008：62-64.

[17] 王惠文.偏最小二乘回歸方法及其應(yīng)用[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1999.