城市土地利用效率的時空差異研究

李菁+李參軍+賀際康

摘要：基于數(shù)據(jù)包絡分析方法，并以Arcgis10.2為技術平臺，結合空間計量分析法對江蘇省各地級市間土地利用的綜合效益差異進行對比分析，厘清差異背后的核心驅(qū)動因素，以期為帶有地方特色的區(qū)域城市可持續(xù)發(fā)展計劃的制定夯實理論基礎。研究表明：①城市用地的數(shù)量與利用的質(zhì)量在整體上呈現(xiàn)正相關關系。②在時序演變特征上，2005-2015年間江蘇省各地區(qū)的土地利用效率的變化周期、變動幅度、增減量方面存在顯著差異。③在空間差異變化特征上，江蘇省經(jīng)歷了一個從中低效率到高效率的跨越飛進。

關鍵詞：土地利用效率，時空差異，驅(qū)動機制，江蘇省

中圖分類號：F293.2 文獻標識碼：B

文章編號：1001-9138-（2017）09-0045-51

1 引言

城市土地利用是改變、組織并重塑全國城鎮(zhèn)規(guī)劃時空體系與城市功能的務實之選，其產(chǎn)生的資源、社會、生態(tài)、地學及生物學效應最終會在城市土地利用效率上有所反映。因此，隨著城市系統(tǒng)的逐步完善，城市土地利用效率研究逐步成為學界及理論界關注的熱點命題。早期國內(nèi)外學者對土地利用效率的研究主要集中于區(qū)域土地利用效率指標體系構建、測算模型、方法對比及優(yōu)化策略等方面，為了實現(xiàn)科學研究與現(xiàn)實發(fā)展的接軌，學者們的探討內(nèi)容逐步豐富到不同地域土地利用效率的差異化、驅(qū)動機制、特征演變、土地利用效率與資源環(huán)境的協(xié)調(diào)耦合性研究等方面，研究尺度也深入涉及到微觀的以市域為單位，研究方法也隨著時代發(fā)展而層出不窮，主要包括灰色關聯(lián)度模型、RS、GIS空間分析、R數(shù)值模擬、數(shù)據(jù)包絡分析（DEA法）等方法。而數(shù)據(jù)包絡分析法因其具有單位不變性、不受量綱限制等特征被廣泛納入相關主題的研究方法框架中，該方法在測算土地利用效率時得到的精度較高，結果的科學性極強。這些成果對提高區(qū)域土地價值與城市用地的持續(xù)可協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要的指導意義。但是這些研究重經(jīng)濟模型的定量測度，輕各城市土地利用效率的空間差異，對城市土地利用效率差異背后驅(qū)動因素的研究較為薄弱。而強化效率時空格局演變及驅(qū)動機制的研究有助于顯化并擴充城市土地利用這一命題的現(xiàn)實意義。

本文以江蘇省各地級市為實證對象，利用數(shù)據(jù)包絡分析（DEA法）并以Arcgis10.2為技術操作平臺，結合空間計量分析法對城市間土地利用的綜合效益差異進行對比分析，厘清差異背后的核心驅(qū)動因素，以期為帶有地方特色的區(qū)域城市可持續(xù)發(fā)展計劃的制定夯實理論基礎。

2 數(shù)據(jù)來源、指標選取與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

本文相關數(shù)據(jù)來源于2006-2016年《中國城市統(tǒng)計年鑒》及《江蘇統(tǒng)計年鑒》，部分重復以遺漏數(shù)據(jù)選用國民社會經(jīng)濟發(fā)展公報及統(tǒng)計局公布的官方數(shù)據(jù)作為輔助。

2.2 指標選取

本文選取DEA中以投入為導向的C2R模型，構建“投入—產(chǎn)出”一級系統(tǒng)和“社會—經(jīng)濟—環(huán)境”二級子系統(tǒng)相結合的城市土地利用效率符合評價指標體系系統(tǒng)，見表1。指標中土地面積均指各評價單元的建成區(qū)面積。

2.3 研究方法

DEA（Data Envelopement Analysis）又稱之為數(shù)據(jù)包絡分析，是對評價對象進行某一屬性相對優(yōu)劣的判斷的綜合方法，DEA分析這一“輸入——輸出”模型的構建最早由著名的運籌學家Charnes等人于1978年提出，其基本思想是以效率前沿面為斷面，利用線性規(guī)劃和計量統(tǒng)計學技術，結合投入要素線性組合占產(chǎn)出要素線性組合的比重來識別評價對象的某屬性的強弱，并根據(jù)評價對象的輸出結果與DEA計算出的生產(chǎn)前沿面的偏離程度測算其相對效率值。由于其實用性與科學性兼有，絕對值與相對值相融、量綱轉(zhuǎn)換與矩陣旋轉(zhuǎn)均不變性等特點而被廣泛應用于管理學、地理學和經(jīng)濟學相關領域的研究中。

將DEA的基本原理擴展到城市土地利用效率的測算上，則可以將其表述為：將評價單元看做，每一個各自對應3種投入指標和6種產(chǎn)出指標，對于某特定DMUj，其投入指標的矩陣可以表示為X1j=（x1j，x2j，x3j）T，產(chǎn)出指標的矩陣可以表示為Y1j=（y1j，y2j，y3j，y4j，y5j，y6j）T。將指標體系中投入產(chǎn)出的權重向量分別定義為V=（x1j，x2j，x3j）T和H=（y1j，y2j，y3j，y4j，y5j，y6j）T，則測算DMU0的土地擴張效率模型的基本形式為：

基于對偶規(guī)劃理論的對偶規(guī)劃方程如下：

其中，ε為非阿基米德無窮小量，s+為松弛變量，表示DMUj投入冗余情況，s-為剩余變量，表示DMUj產(chǎn)出不足。θ表示該DMUj的有效值，即資源利用有效度。值越大，表示資源的利用程度越高，反之則越低。

3 實證分析

3.1 土地利用效率測算結果分析

運用MaxDEA分別對江蘇省13個決策單元的土地利用效率進行綜合測算，可得2005-2015年江蘇省各城市土地利用綜合效率，結果見表2。

由表2可知：在實證范圍內(nèi)江蘇省各地市的城市土地利用效率存在顯著差異。從總體上來說，2005年江蘇省13個城市中，除了蘇州市外，其余地市均DEA無效，土地利用效率從高到低以此排序為泰州（0.7758）、鎮(zhèn)江（0.7319）、揚州（0.7021）、鹽城（0.6572）、淮安（0.6438）、連云港（0.6312）、南通（0.6118）、宿遷（0.6010）、南京（0.4848）、徐州（0.4079）、常州（0.3797）和無錫（0.2646），其中DEA效率最大值落在泰州市，最小值則落在無錫市。2006年，江蘇省內(nèi)土地利用有效的單元從1個增加至3個，分別為鹽城、揚州及鎮(zhèn)江。這個結果也可以部分顯示出蘇北和蘇南土地利用效率的差異以及蘇南區(qū)域城市經(jīng)濟增長對土地利用的依賴程度可能要遠超于蘇北區(qū)域的某些城市。2007年，13個城市的土地利用效率均未完成從無效到有效的轉(zhuǎn)型，但鹽城、揚州、鎮(zhèn)江3市的土地利用效率均維持在一個較高的水平。隨后，在2008年，鹽城和淮安市實現(xiàn)了研究期間第一次土地的有效利用，DEA效率值達到1。而其余城市土地利用的DEA值雖為無效，但是相比于2004年，其土地利用效率均有較大的增長空間。在2009年，連云港市完成了第一次土地利用無效到有效的轉(zhuǎn)型，利用效率值躍居到全省第一，而鎮(zhèn)江和揚州在2005年達到峰值后，在這一年繼續(xù)實現(xiàn)了土地效率值最高的狀態(tài)。2011年，2個完成土地利用DEA有效的城市分別為揚州和鎮(zhèn)江，其余城市雖DEA效率值呈現(xiàn)無效狀態(tài)，但從整體來看，南京、淮安、鹽城、連云港及泰州等市的土地利用效率明顯提升，均值為0.8219。揚州和鎮(zhèn)江市從2009-2011年均保持其DEA有效性不變。除宿遷市外，其余城市的土地利用效率值均處于提高狀態(tài)，且增加率并不一致，但相同的是增加的都較為緩慢。2012-2015年，各市DEA有效值增減不一，土地利用水平存在明顯差異。除南京和鎮(zhèn)江市的土地利用有效值表現(xiàn)出減少的特點外，其余市的土地利用DEA值均呈現(xiàn)增加態(tài)勢。其中，泰州市在這三年內(nèi)土地利用效率居高不下，鹽城市也在2014年實現(xiàn)了DEA有效，城市土地利用效率大大增加，而其余市的土地利用效率也處在波動上揚的狀態(tài)。2015年雖然只有泰州土匪利用效率實現(xiàn)了DEA有效，但各地市的土地利用效率基本和2014年保持一致，達到了較高的水平。endprint

3.2 土地擴張效益時序演變特征分析

從時序演變特征來看，2005-2015年，江蘇省整體的城市土地利用效率水平不高，但呈現(xiàn)上升趨勢，在部分年份略微有些許波動，但是不影響整體效率的增加。其中，2005-2006年間效率的增長率最快。其效率值在2010年達到峰值，為0.7915。從各個地市來看，2005-2011年，南京市的土地利用效率與江蘇省整體水平的變化趨勢趨同，其變化曲線表現(xiàn)出“V型”特征。DEA有效值從研究初期的0.4848增加到0.8137，而在2011年后，南京的土地利用效率呈現(xiàn)下降趨勢，這可能與城市發(fā)展及擴張戰(zhàn)略密切相關，盲目追求城市用地量的擴張而忽略質(zhì)的挖潛，導致城市土地利用效率的降低?？梢?，地方政府應轉(zhuǎn)變“以地生財”的思想，轉(zhuǎn)而考慮如何可持續(xù)發(fā)展以及維持土地可持續(xù)利用時期最長這一關鍵問題。對無錫市而言，雖然其土地利用效率始終呈現(xiàn)上升趨勢，但該地區(qū)DEA效率值的增長率始終維持在3.15%，增加較為緩慢。徐州市的土地利用效率可具體細化為兩個階段，第一個時間段是2005-2009年，2009年其土地利用效率位于曲線的谷底，在觸底后反彈，隨后一直呈現(xiàn)增加趨勢。第二個時間段是2010-2015年，呈現(xiàn)出增長幅度不穩(wěn)定，變化周期較長之勢，年均增長5.54%。常州和鹽城市的土地利用變化均經(jīng)歷了一個逐步上升的過程，從最開始的最低值轉(zhuǎn)變?yōu)檠芯磕┢诘耐恋乩肈EA有效。但是否在接下來持續(xù)的一段時間內(nèi)，維持這一可持續(xù)發(fā)展的水平，仍不可知。蘇州市的土地利用效率變化過程較為復雜，2005年，該市的土地為利用有效，但在2006年該市土地的利用水平又呈直線下降，隨后一直都處于“V字型”不斷震蕩的狀態(tài)中，但與研究初期相比，研究末期的土地利用效率有輕微的提高，城市土地利用狀態(tài)開始向良性轉(zhuǎn)型。而對于南通市而言，在研究期間，該區(qū)域的土地利用效率始終未發(fā)生多大的變化，一直都處于中水平的利用狀態(tài)。相比于南通市，連云港雖然經(jīng)濟發(fā)展狀況不良，但是在2006、2009和2010這三個年份其土地利用達到了有效利用的狀態(tài)，而其余年份該市的土地利用效率也保持在了一個較高的水準下，這一點與淮安市的土地利用效率接近。鹽城市的土地利用效率在歷經(jīng)了2006、2008和2014年的DEA有效后，其土地利用效率的變化趨勢與揚州市相同，也均維持在了一個相對較高的水平。鎮(zhèn)江市的土地利用效率變化曲線較為波折，總體上來說可以分為四個階段，第一階段是土地利用效率急劇上升階段，第二階段是緩慢下降階段，第三階段是DEA有效維持階段，最后一個階段是緩慢下降階段。但是與第二階段不同，這一階段該城市的土地利用就算下降也維持在一個很高水平，遠超于江蘇省整體平均水平，而宿遷市的土地利用呈現(xiàn)正三角形變化趨勢。

綜上所述，2005-2015年間，江蘇省各地區(qū)的土地利用效率的變化周期、變動幅度、增減量方面存在顯著差異。從整體上來說，存在以下幾種變化趨勢：第一，在研究期間，土地利用效率值始終呈穩(wěn)定的緩慢上升狀。第二，其余大多數(shù)城市的土地利用效率呈先上升后下降再上升狀，這與土地報酬的遞減規(guī)律相符，因此，這些地市所需要考慮的就是如何將土地利用有效期維持在較長的一個時間段里。這些地市中，情況變化最為復雜的屬揚州和鹽城市，從始至終，其土地利用變化始終處于一個波動狀態(tài)，并未穩(wěn)定。因此，對這部分城市而言，隨著工業(yè)化和城市化的大力推進，地方政府更多以經(jīng)濟增長為導向進行城市經(jīng)營，形成重經(jīng)濟、輕社會生態(tài)的發(fā)展格局，最終導致部分城市某一階段土地擴張效益低下，伴隨著土地擴張的負外部性日益凸顯，資源和環(huán)境形勢趨緊，圈內(nèi)部城市開始注重擴張的綜合效益，減少部分要素的投入總量并積極提高社會和環(huán)境產(chǎn)出，現(xiàn)代的城市開發(fā)觀念也從“以經(jīng)濟”為單中心逐步轉(zhuǎn)型成為“以經(jīng)濟—社會—生態(tài)”三方為中心。

3.3 土地擴張效益空間差異特征分析

從地理空間格局特征來看，江蘇省城市土地利用效率具有極強的空間異質(zhì)性。江蘇省內(nèi)各地市雖在城市形態(tài)發(fā)育、公共設施建設、社會服務水平等方面發(fā)展較為均衡，但是由于其內(nèi)部資源稟賦差異以及要素組合方式不同所形成的配比差異，導致區(qū)域間影響城市土地利用效率的主導驅(qū)動力各有不同。組內(nèi)土地利用效率變化的周期、幅度、方向不同，最終促使土地利用效率DEA值的空間布局具有時間效應。

本文以上述測算的各地區(qū)土地利用效率的DEA值為基礎，并為了更好地展現(xiàn)其空間分異規(guī)律，將其劃分為如下五個區(qū)間：低值區(qū)（0

相比于2005年，全省城市土地利用效率在總體上有了很大提高。2012年，高值區(qū)域繼續(xù)以鹽城市為支點，向西南部延伸，土地利用高效率的溢出效應逐步蔓延至揚州、鎮(zhèn)江和泰州市。對中高值區(qū)域而言，中高值區(qū)域的條帶狀分布被打亂，由原來的條帶狀布局變?yōu)樯⒙涞狞c團狀集聚分布。南京市由以中值區(qū)為主導變?yōu)橐灾懈咧祬^(qū)為主導，中效值區(qū)域由原來的集中連片分布變?yōu)椤包c狀+面狀”鑲嵌式。東南段的城市如南通、無錫依舊保持土地中效利用不變，蘇州的土地效率值又有所下降。對于徐州而言，其效率值的區(qū)間并未發(fā)生改變，這幾年一直維持在低水準不變。2015年，高效率值區(qū)域在版圖上的面積分布比達到34.8%，土地利用的高效率成為省內(nèi)的土地利用效率主要類型，而南京的土地利用效率值依舊減小。常州這個高值區(qū)域位于在鎮(zhèn)江和無錫兩城市之間，形成了以高值區(qū)為主體，中高值區(qū)為輔助的較高土地利用類型范式。這一年，蘇北各城市相對于蘇南來說，土地利用效率較高。

總體來看，2005-2015年間，蘇北地區(qū)的城市土地利用效率提高程度要高于蘇南地區(qū)。這主要歸因于：第一，蘇北地區(qū)初期土地、人力資源投入較少，單位土地報酬較低，從而降低整體的DEA效益水平，但隨著工業(yè)化和城市化的大力推進，地方政府更多堅持以人為本為導向進行城市經(jīng)營，政界的發(fā)展眼光也不僅僅只停留于經(jīng)濟層面，轉(zhuǎn)而投向更高層次的社會和生態(tài)需求，城市內(nèi)部的發(fā)展觀也從“以經(jīng)濟建設為中心”逐步過渡到“以經(jīng)濟—社會—生態(tài)”三元為中心，從而使得土地利用的效率也得到了不斷提高。

4 結論與討論

2005-2015年間，江蘇省各地市城市土地利用效率最高值為1，最低值為2006年無錫市的0.2644。經(jīng)歷了研究初期的以中低效率為主導變?yōu)槟┢谝愿咝蕿橹鲗У难葑冓厔?。伴隨著城市用地規(guī)模的涓滴效應逐步顯化，土地利用效率總體呈現(xiàn)上升態(tài)勢，由此可見，城市用地的數(shù)量與利用的質(zhì)量在整體上呈現(xiàn)正相關關系。

在時序演變特征上，2005-2015年間，江蘇省各地區(qū)的土地利用效率的變化周期、變動幅度、增減量方面存在顯著差異。從整體上來說，存在以下幾種變化趨勢：第一，在研究期間，土地利用效率值始終處于穩(wěn)定的緩慢上升的趨勢。第二，其余大多數(shù)城市的土地利用效率存在先上升后下降再上升的階段，這與土地報酬的遞減規(guī)律相符合。

在空間差異變化特征上，江蘇省經(jīng)歷了一個從中低效率到高效率的跨越飛進。高效利用的城市數(shù)量愈來愈多，城市低效利用現(xiàn)象逐步弱化，單位土地產(chǎn)出穩(wěn)步提高。在空間格局的分布上，2008年江蘇省各地區(qū)土地利用高效益地區(qū)坐落于中東部，且隨著時間推移，呈現(xiàn)典型的分散發(fā)展趨勢，總體表現(xiàn)出由點及面的帶狀擴散格局，地區(qū)間土地高效利用的輻射效應逐步發(fā)揮作用。

本文以江蘇省13個地級市為實證對象，運用數(shù)據(jù)包絡分析結合GIS空間分析的方法，通過構建城市土地利用效率評價指標體系，對江蘇省及其各地區(qū)的2005-2015年間土地利用效率的時序演進和空間差異特征進行揭示與分析。但我們應該注意到，城市土地利用效率的影響因子眾多，如何科學合理地選擇評價指標，完善評價體系，是今后需要關注的。

參考文獻：

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3.楊海泉 胡毅 王秋香.2001-2012年中國三大城市群土地利用效率評價研究.地理科學.2015.09

Study on Spatial-temporal Difference of Urban Land Use Efficiency

Li Jing，Li Canjun，He Jikang

Abstract：Based on the data envelopment analysis method and the arcgis 10.2 technology platform，combined with the spatial econometric analysis method，this paper makes a comparative analysis of the comprehensive benefits of land use in various cities in Jiangsu province，and clarifies the core driving factors behind the difference.With the local characteristics of the regional urban sustainable development plan to consolidate the theoretical basis.The results show that：（1）the quantity of urban land and the quality of utilization are positively correlated.（2）There are significant differences in the period，variation and increase and decrease of land use efficiency in Jiangsu province from 2005 to 2015.（3）in the characteristics of spatial differences in change，Jiangsu province has experienced a low efficiency from the efficient to fly across.

Keywords：Land use efficiency，Time and space difference，Driving mechanism，Jiangsu provinceendprint