太原市中心城區(qū)建設(shè)用地集約利用空間相關(guān)性分析

田紅霞 鄭海霞

摘 要：本文基于太原市中心城區(qū)建設(shè)用地節(jié)約集約利用潛力初始評價成果，采用空間自相關(guān)分析方法，利用各參評功能區(qū)集約度值，探索各類功能區(qū)在空間分布上的關(guān)聯(lián)。結(jié)果表明：土地集約利用水平在一定程度上存在集聚效應(yīng)，功能區(qū)集約利用水平提高的同時具有較強的輻射能力。同時，集聚效應(yīng)在分布范圍上有一定的局限性，高-高集聚區(qū)的邊緣地帶分布著低-高離散區(qū)，低-低集聚區(qū)的邊緣地帶分布著高-低離散區(qū)。

關(guān)鍵詞：空間自相關(guān)；集約利用；中心城區(qū)

文章編號：1004-7026（2018）01-0035-03 中國圖書分類號：F299.23 文獻標(biāo)志碼：A

2014 年國土資源部發(fā)布發(fā)布了《城市建設(shè)用地節(jié)約集約利用評價操作手冊》[1]（以下簡稱《操作手冊》），要求參評城市以2014年12月31日為評價時點，開展城市建設(shè)用地節(jié)約集約利用評價工作。本文在完成太原市中心城區(qū)節(jié)約集約利用潛力初始評價工作的基礎(chǔ)上，為深入研究太原市中心城區(qū)建設(shè)用地集約用地水平的空間分布特征與規(guī)律，利用各參評功能區(qū)集約度值，開展空間自相關(guān)分析，探索各類功能區(qū)在空間分布上的關(guān)聯(lián)。

空間自相關(guān)是空間統(tǒng)計學(xué)的一種方法，它反映的是一個區(qū)域單元上某一屬性與鄰近區(qū)域單元上同一屬性的相關(guān)程度，能夠方便探測空間要素或其屬性值在區(qū)域整體和局域的空間自相關(guān)性大小[2]?？臻g自相關(guān)分析可以很好地揭示各現(xiàn)象在地域分布上的空間關(guān)聯(lián)[3]，已經(jīng)成為GIS研究領(lǐng)域中的重要研究方法?？臻g相關(guān)分析最為常用的計算方法是Moran's I、Geary's C、Getis以及空間自相關(guān)系數(shù)圖等。本文選擇Moran's I指數(shù)，從全域Moran's I和局域Moran's I兩個角度分析太原市中心城區(qū)功能區(qū)集約度的空間自相關(guān)性和聚集分布特征，得出其在空間分布上的規(guī)律。

1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

依據(jù)《操作手冊》，太原市中心城區(qū)共劃分了六類共716個功能區(qū)，居住功能區(qū)443個商業(yè)功能區(qū)96個，工業(yè)功能區(qū)58個，教育功能區(qū)58個，行政辦公功能區(qū)18個，其他功能區(qū)43個。采用《操作手冊》規(guī)定的評價指標(biāo)體系，在資料搜集和數(shù)據(jù)處理基礎(chǔ)上，計算各功能區(qū)集約利用指數(shù)，并將其劃分為集約利用區(qū)、中度利用區(qū)、低度利用區(qū)三種類型，功能區(qū)劃分與功能區(qū)土地利用評價結(jié)果如表1。

2 研究方法

Global Moran's I（全域空間相關(guān)指數(shù)）是應(yīng)用較廣泛的一種空間自相關(guān)性判定指標(biāo)，用于驗證整個研究區(qū)域的空間模式，即假設(shè)空間是同質(zhì)的，只存在一個充滿整個區(qū)域的趨勢。

Wij表示區(qū)位相鄰矩陣；n為區(qū)域單元個數(shù)；Xi和Xj分別為i和j空間單元屬性數(shù)據(jù)值，Wij=1 代表空間單元相鄰， Wij=0代表不相鄰， i≠j，Wii=0。

Moran's I值結(jié)果介于-1到1之間，I>0為正相關(guān)，數(shù)值越大表示空間分布的相關(guān)性越大；I<0為負(fù)相關(guān)，數(shù)值越小表示相關(guān)性越?。籌趨于0時，代表空間分布呈現(xiàn)隨機分布的情形。檢驗統(tǒng)計量用Z統(tǒng)計量。

局部空間自相關(guān)分析的Moran 散點圖，常來研究局部的空間不穩(wěn)定性。 Moran 散點圖相對于別的分析方法，優(yōu)勢在于能夠進一步具體區(qū)分區(qū)域單元和其鄰居之間屬于高值和高值、低值和低值、高值和低值、低值和高值之中的哪種空間聯(lián)系形式[4]。

本文運用Geoda軟件，計算Global Moran's I（全域空間相關(guān)指數(shù)）與Local Moran's I（局域空間相關(guān)指數(shù)），生成Moran 散點圖，研究太原市中心城區(qū)716個功能區(qū)的空間集聚情況。

3 結(jié)果分析

運用Geoda軟件，創(chuàng)建距離空間權(quán)重矩陣，計算全局空間相關(guān)指數(shù)，各功能區(qū)集約度Glabal Morans I值為0.15，檢驗指數(shù)Z為13.15，為顯著性相關(guān)，表明各功能區(qū)集約度整體上具有正相關(guān)性，隨著距離的增大而衰減，有高集約度區(qū)域與高集約度區(qū)域相鄰接，低集約度區(qū)域與低集約度區(qū)域相鄰接的趨勢。

以集約度指數(shù)為統(tǒng)計字段，進行局域空間相關(guān)指數(shù)分析，制作局部空間自相關(guān)分析的Moran 散點圖與空間聚類圖。Moran散點圖的四個象限，分別對應(yīng)區(qū)域單元與其鄰居之間四種類型的局部空間聯(lián)系形式。本文中，落入第一象限（H-H）的226個功能區(qū)和第三象限（L-L）的75個功能區(qū)分別表示某功能區(qū)與其他相鄰功能區(qū)的集約度皆高（皆低），功能區(qū)的集約度分布表現(xiàn)為空間正相關(guān)性；位于第二象限（L-H）47個功能區(qū)和第四象限（H-L）的46個功能區(qū)分別表示某功能區(qū)的集約度較低（高），其周邊功能區(qū)的集約度卻較高（低），因而與相鄰功能區(qū)的集約度分布表現(xiàn)為空間負(fù)相關(guān)。

根據(jù)空間聚類分布圖，空間正相關(guān)的功能區(qū)分布呈顯著的規(guī)律性分布。集約度高的空間正相關(guān)的功能區(qū)主要分布在城市中心汾河兩岸，周邊散落分布著低值功能區(qū)被高值功能區(qū)包圍的空間負(fù)相關(guān)功能區(qū)；集約度低的空間正相關(guān)功能區(qū)主要分布在城市周邊邊緣地帶，周邊散落分布著高值功能區(qū)被低值功能區(qū)包圍的空間負(fù)相關(guān)功能區(qū)。檢驗結(jié)果如圖3，p值在0.05的顯著性水平下顯著的功能區(qū)有95個，p值在0.01的顯著性水平下顯著的功能區(qū)有299個。

對照功能區(qū)類型分布情況，高-高集聚區(qū)多為居住功能區(qū)，低-低集聚區(qū)多為工業(yè)功能區(qū)。傳統(tǒng)居住區(qū)的形成，集中了較為便利的交通和生活設(shè)施以及基礎(chǔ)教育等城市公共資源，吸引了較多的人口，也形成了較強的集聚效應(yīng)。圖中所示低-低集聚區(qū)為較大面積的老工業(yè)廠區(qū)，集約利用水平低，隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整以及工業(yè)入園等政策，亟待通過搬遷改造，利用騰退土地，發(fā)展現(xiàn)代服務(wù)業(yè)和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，如設(shè)計咨詢、科技、金融、電子商務(wù)、現(xiàn)代物流等生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)，提升集約用地水平。

4 研究結(jié)論

4.1 空間正相關(guān)區(qū)域集聚效應(yīng)強

運用空間自相關(guān)分析，可以在設(shè)定顯著性水平下對因位置鄰近而產(chǎn)生的屬性上相似性進行定量研究，可用于研究中心城區(qū)功能區(qū)集約利用水平的空間分布規(guī)律。太原市中心城區(qū)功能區(qū)集約利用類型分布大致呈圈層結(jié)構(gòu)，集約利用水平區(qū)域差異明顯。低度利用型功能區(qū)大多分布在中環(huán)線（北中環(huán)街-東中環(huán)路-南中環(huán)街-西中環(huán)路）周邊，集約利用型和中度利用型功能區(qū)大多分布在內(nèi)環(huán)線（北大街-建設(shè)路-南內(nèi)環(huán)街-和平路）以內(nèi)區(qū)域。集約度高-高集聚區(qū)也位于內(nèi)環(huán)線以內(nèi)區(qū)域。這說明土地集約利用水平在一定程度上存在集聚效應(yīng)，功能區(qū)集約利用水平提高的同時具有較強的輻射能力。同時，集聚效應(yīng)在分布范圍上有一定的局限性，高-高集聚區(qū)的邊緣地帶分布著低-高離散區(qū)，低-低集聚區(qū)的邊緣地帶分布著高-低離散區(qū)。

4.2 集約用地潛力集中在城市的南部和北部

城市中心區(qū)集約利用水平比較高，城市南、北部集約利用水平較低，集約用地潛力相對較大，應(yīng)在開發(fā)利用潛力的同時，結(jié)合區(qū)域定位適度發(fā)展。根據(jù)太原市城市總體布局，城市南部規(guī)劃在機場南部建設(shè)具有國際競爭力的科技創(chuàng)新園區(qū)，推動太原南部地區(qū)與晉中市區(qū)協(xié)調(diào)發(fā)展，建設(shè)現(xiàn)代化新城；統(tǒng)籌規(guī)劃晉陽湖整個文化生態(tài)區(qū)的景觀設(shè)計，使其與長風(fēng)商務(wù)區(qū)、龍城大街等整體建成“晉陽湖—龍城”一個新的市級中心；城市北部規(guī)劃推動城北污染企業(yè)及軍工企業(yè)的搬遷改造，建設(shè)北部新區(qū)中心。因此，隨著太原市“南移”“北優(yōu)”發(fā)展的推進，中心城區(qū)的用地潛力將可進一步得以挖掘，整個城市的集約用地水平將得以提升。

參考文獻：

[1]城市建設(shè)用地節(jié)約集約利用評價操作手冊（2015年）[S].

[2]張松林，張昆.空間自相關(guān)局部指標(biāo)Moran指數(shù)和G 系數(shù)研究[J].大地測量與地球動力學(xué)，2007，27（3）：31-34.

[3]梁艷平，鐘耳順，朱建軍. 城市人口分布的空間相關(guān)性分析[J]. 工程勘察，2003，4：48-50.

[4]高凱，周志翔，楊玉萍.長江流域土地利用結(jié)構(gòu)及其空間自相關(guān)分析[J].長江流域資源與環(huán)境，2010，19（21）：13-20.