安徽省城市緊湊度與土地利用效率耦合分析

唐輝，陳松林,b*

(福建師范大學(xué) a. 地理科學(xué)學(xué)院；b. 福建省亞熱帶資源與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福州 350007)

0 引言

土地作為城市成長(zhǎng)的載體，一直是城市問(wèn)題研究中不可回避的一個(gè)要素。近代以來(lái)，尤其是工業(yè)革命以后，工業(yè)化帶動(dòng)城市化，全球范圍內(nèi)人口向城市大量集中，導(dǎo)致城市數(shù)量和規(guī)模成倍擴(kuò)大，對(duì)土地資源的需求也日益加大。然而，在城市化進(jìn)程中，許多問(wèn)題也逐漸凸顯，如城市邊界的盲目擴(kuò)張以及城市周邊土地不合理的開發(fā)利用，導(dǎo)致大量土地資源浪費(fèi)；城市內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不合理規(guī)劃造成交通擁堵、人口過(guò)度集中、住房緊張、環(huán)境污染等問(wèn)題。在城市的成長(zhǎng)過(guò)程中，城市邊界不斷向外延伸，以獲取更多的發(fā)展資源為必然趨勢(shì)[1]，人們無(wú)法控制城市發(fā)展對(duì)土地的需求，但是可以通過(guò)減少城市無(wú)節(jié)制的盲目擴(kuò)張從而導(dǎo)致的城市土地低效利用[2]。針對(duì)此問(wèn)題，西方學(xué)者率先提出了緊湊城市的概念。城市緊湊度是一個(gè)綜合概念，它是評(píng)價(jià)城市綜合發(fā)展水平的重要指標(biāo)之一[3]。緊湊城市的核心思想是城市土地的高密度開發(fā)、混合集約利用以及發(fā)展公共交通，緊湊城市要求能夠在經(jīng)濟(jì)、土地、交通、人口、形態(tài)等諸多方面反映城市“高效”和“高質(zhì)”發(fā)展的程度[4]。改革開放以來(lái)，隨著中國(guó)工業(yè)化水平的提升，城市化進(jìn)程也隨之加快，但是城市化過(guò)程中的不合理規(guī)劃導(dǎo)致城市土地資源供需矛盾的加劇，同時(shí)居民生活水平的提升也進(jìn)一步激化了人們對(duì)城市生活和生態(tài)現(xiàn)狀的不滿[2]，而城市建設(shè)過(guò)程中對(duì)土地資源無(wú)節(jié)制的開發(fā)又導(dǎo)致環(huán)境問(wèn)題愈發(fā)嚴(yán)峻，如何在有限的土地資源基礎(chǔ)上提升城市的效率和品質(zhì)受到越來(lái)越多學(xué)者的關(guān)注[5]。通過(guò)探究城市空間結(jié)構(gòu)的緊湊度和城市土地利用效率之間的關(guān)系，可以清晰掌握目前城市土地利用的現(xiàn)狀，并依此把握城市在未來(lái)土地開發(fā)和利用的主要方向。

1 指標(biāo)體系構(gòu)建及研究方法

1.1 指標(biāo)體系構(gòu)建

1.1.1 緊湊度評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

城市土地的緊湊利用并不意味著限制城市成長(zhǎng)過(guò)程中對(duì)土地資源的需求或者盲目提高城市密度，而是鼓勵(lì)城市在滿足自身發(fā)展的同時(shí)，避免毫無(wú)節(jié)制的蔓延而造成的資源浪費(fèi)現(xiàn)象。從前人的研究結(jié)果來(lái)看，一些規(guī)模較小的城市土地緊湊度反而會(huì)高于部分大城市[6]。因此，在開展針對(duì)城市土地緊湊的研究時(shí)，不僅要從城市的用地規(guī)模方面考量，更要結(jié)合城市的用地效率和土地利用結(jié)構(gòu)進(jìn)行綜合探究，在城市用地、人口、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)等方面尋求一個(gè)平衡點(diǎn)。評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建需要遵循指標(biāo)的系統(tǒng)性、可比性、相關(guān)性、動(dòng)態(tài)性、前瞻性和可獲取性的原則[7]，以確保評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性、科學(xué)性和有效性。在已有研究基礎(chǔ)上，結(jié)合安徽省城市總體發(fā)展水平現(xiàn)狀，本研究從土地利用緊湊、經(jīng)濟(jì)緊湊、人口緊湊和基礎(chǔ)設(shè)施緊湊4個(gè)方面構(gòu)建安徽省城市緊湊度評(píng)價(jià)指標(biāo)體系[8]。

1.1.2 城市土地利用效率評(píng)價(jià)體系

從投入指標(biāo)和產(chǎn)出指標(biāo)兩個(gè)方面構(gòu)建安徽省城市土地利用效率的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系[9]。城市的發(fā)展離不開土地、資本和勞動(dòng)力的投入[10]，因此，在投入指標(biāo)的構(gòu)建上，選取市轄區(qū)建成區(qū)面積、固定資產(chǎn)投資、地方財(cái)政支出和從業(yè)人員數(shù)作為二級(jí)指標(biāo)；相較于投入指標(biāo)，城市的產(chǎn)出指標(biāo)更加靈活，根據(jù)安徽省城市實(shí)際情況并綜合其他學(xué)者的研究，選取經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益作為產(chǎn)出指標(biāo)，分別包括市轄區(qū)地區(qū)生產(chǎn)總值、地方財(cái)政收入、社會(huì)消費(fèi)品零售總額和園林綠地面積。

表 1 安徽省城市緊湊度評(píng)價(jià)指標(biāo)體系Table 1 Evaluation index system of urban compactness in Anhui Province

一級(jí)指標(biāo)二級(jí)指標(biāo)二級(jí)指標(biāo)含義土地利用緊湊市區(qū)開發(fā)利用強(qiáng)度/%建成區(qū)面積/市區(qū)面積用地利用率/%城市建設(shè)用地面積/建成區(qū)面積人均建設(shè)用地面積/(m2·人-1)城市建設(shè)用地面積/市常住人口居住用地占比/%居住用地面積/建成區(qū)面積經(jīng)濟(jì)緊湊人均GDP/(元·人-1)GDP/市常住人口第二三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占比/%第二三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值/GDP經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)彈性/%GDP增長(zhǎng)率/城市建設(shè)用地面積增長(zhǎng)率單位面積產(chǎn)出強(qiáng)度/(元·m-2)GDP/市區(qū)面積投入產(chǎn)出比/%固定資產(chǎn)投資總額/GDP人口緊湊市區(qū)人口密度/(人·m-2)市常住人口/市區(qū)面積居住人口密度/(人·m-2)市常住人口/居住用地面積人口就業(yè)密度指數(shù)(人·m-2)城鎮(zhèn)單位就業(yè)人員數(shù)/市區(qū)面積人口增長(zhǎng)彈性/%市常住人口增長(zhǎng)率/城市建設(shè)用地面積增長(zhǎng)率第二三產(chǎn)業(yè)人員占比/%第二三產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員數(shù)/就業(yè)總?cè)藬?shù)基礎(chǔ)設(shè)施緊湊公共交通運(yùn)營(yíng)線路網(wǎng)密度/(km·km-2)運(yùn)營(yíng)線路總長(zhǎng)度/市區(qū)面積萬(wàn)人擁有公交車輛/輛公共汽電車客運(yùn)總數(shù)/市區(qū)常住人口人均城市道路面積/m2市區(qū)人口/城市道路面積燃?xì)馄占奥?%建成區(qū)用氣人口/市常住人口萬(wàn)人醫(yī)院床位數(shù)/(個(gè)·萬(wàn)人-1)醫(yī)院床位數(shù)/市常住人口建成區(qū)綠化覆蓋率/%建成區(qū)綠化覆蓋面積/建成區(qū)面積

表 2 城市土地利用效率評(píng)價(jià)指標(biāo)體系Table 2 Evaluation index system of urban land use efficiency

一級(jí)指標(biāo)要素二級(jí)指標(biāo)投入指標(biāo)土地投入市轄區(qū)建成區(qū)面積/km2資本投入固定資產(chǎn)投資/萬(wàn)元地方財(cái)政支出/萬(wàn)元?jiǎng)趧?dòng)力投入從業(yè)人員數(shù)/人產(chǎn)出指標(biāo)經(jīng)濟(jì)效益市轄區(qū)地區(qū)生產(chǎn)總值/萬(wàn)元地方財(cái)政收入/萬(wàn)元社會(huì)效益社會(huì)消費(fèi)品零售總額/萬(wàn)元環(huán)境效益園林綠地面積/hm2

1.2 研究方法

1.2.1 城市緊湊度模型

由于評(píng)價(jià)指標(biāo)含義不同，量綱不同會(huì)影響評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性，為使同一指標(biāo)的數(shù)據(jù)能進(jìn)行相互比較，通過(guò)將指標(biāo)變量進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理消除影響[11]。各城市的緊湊程度采用多因素綜合評(píng)價(jià)模型的方法進(jìn)行計(jì)算并根據(jù)測(cè)算結(jié)果判斷其緊湊水平的高低。緊湊度計(jì)算結(jié)果數(shù)值越大表明城市緊湊度水平越高，反之，則表明城市緊湊度水平越低。

根據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系分別對(duì)參評(píng)指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)xij(其中xij表示第i項(xiàng)指標(biāo)的第j個(gè)原始數(shù)據(jù)；i=1，2，．．．m；j=1，2，．．．n；m表示指標(biāo)數(shù)；n表示研究區(qū)域個(gè)數(shù))通過(guò)極差標(biāo)準(zhǔn)化方法(公式1、2)統(tǒng)一進(jìn)行相關(guān)處理。正向指標(biāo)

pij=(xij-ximin)/(ximax-ximin)

(1)

負(fù)向指標(biāo)

pij=(ximax-xij)/(ximax-ximin)

(2)

由于本研究所選取的指標(biāo)均為正向指標(biāo)，所以僅采取式(1)進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理即可。

熵值法是指用來(lái)判斷某個(gè)指標(biāo)的離散程度的數(shù)學(xué)方法，能在一定程度上減少一般評(píng)價(jià)方法中的主觀性。其原理是: 通過(guò)計(jì)算不同指標(biāo)的信息熵，依據(jù)各項(xiàng)指標(biāo)觀測(cè)值所提供的數(shù)值大小來(lái)確定各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重。在土地利用系統(tǒng)中，相對(duì)于指標(biāo)理想值而言，指標(biāo)值變化越慢，得到的信息熵就越小，其效用值越小，指標(biāo)權(quán)重就越小；反之指標(biāo)權(quán)重就越大[12]。根據(jù)熵值法的計(jì)算步驟和公式(3～5)，對(duì)安徽省16個(gè)目標(biāo)城市市轄區(qū)的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)處理，并根據(jù)信息熵的測(cè)算結(jié)果確定評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中不同指標(biāo)的相應(yīng)權(quán)重。

(3)

(4)

第i項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重Wi:

(5)

研究區(qū)城市緊湊度指數(shù)采用指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化后數(shù)值加權(quán)求和法計(jì)算，公式為:

(6)

式(6)中，F(xiàn)i為綜合評(píng)價(jià)值;wi為第j個(gè)評(píng)價(jià)因子的權(quán)重;yj為第i個(gè)對(duì)象第j項(xiàng)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值。

1.2.2 數(shù)據(jù)包絡(luò)分析

1.2.3 城市緊湊度及土地集約度

借用物理學(xué)的容量耦合的概念和模型來(lái)計(jì)算城市緊湊度和城市土地利用效率的耦合度，耦合指兩個(gè)或兩個(gè)以上的物理系統(tǒng)間的各要素在耦合作用下存在密切配合和相互影響的關(guān)系。耦合度能夠表示系統(tǒng)間耦合關(guān)系的量綱，但是耦合度只能在一定程度上反映子系統(tǒng)間相互作用的程度，不能夠反映每個(gè)子系統(tǒng)間協(xié)調(diào)狀況的好壞，因此引入耦合協(xié)調(diào)度指標(biāo)研究系統(tǒng)間的互動(dòng)發(fā)展關(guān)系[15-16]。協(xié)調(diào)度指的是一種有效協(xié)調(diào)和彼此適應(yīng)程度，能夠衡量系統(tǒng)內(nèi)部各要素的耦合協(xié)調(diào)發(fā)展度，反映系統(tǒng)間協(xié)調(diào)狀態(tài)和變化趨勢(shì)[17]。在借鑒物理學(xué)中的耦合系數(shù)模型的基礎(chǔ)之上，結(jié)合城市緊湊度和土地利用效率之間相互作用的關(guān)系，采用耦合模型進(jìn)行相關(guān)研究[18]：

(7)

本研究主要涉及城市緊湊度和城市土地利用效率兩個(gè)指數(shù)，因此n=2，根據(jù)前文中城市緊湊度與城市土地利用效率的計(jì)算公式，二者間的耦合度計(jì)算可以采用如下公式：

(8)

根據(jù)國(guó)內(nèi)相關(guān)研究結(jié)果和本次研究的最終目的，并結(jié)合安徽省城市發(fā)展現(xiàn)狀，更好地刻畫城市緊湊度、城市土地利用效率之間的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系，制定耦合協(xié)調(diào)度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[19](表3)。

故城市緊湊度和城市土地利用效率的協(xié)調(diào)度模型采用如下計(jì)算公式：

表 3 耦合協(xié)調(diào)度取值區(qū)間Table 3 Value range of coupling coordination degree

序號(hào)耦合協(xié)調(diào)度協(xié)調(diào)等級(jí)類型10≤D≤0.3嚴(yán)重失調(diào)Ⅰ20.3

(9)

式(9)中：D為城市緊湊度和城市土地利用效率協(xié)調(diào)度指數(shù)，反映了二者之間的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系，D值越大，說(shuō)明城市緊湊度和城市土地利用效率之間的協(xié)調(diào)度越高，發(fā)展水平越好，反之，D值越小，表明二者之間的協(xié)調(diào)度越低，發(fā)展水準(zhǔn)也相對(duì)較低[20]；C為城市緊湊度和土地利用效率兩個(gè)系統(tǒng)的耦合度；F為城市緊湊度和城市土地利用效率間的耦合協(xié)調(diào)指數(shù)，其對(duì)應(yīng)的是兩者間的協(xié)同效應(yīng)，一般情況下取值范圍控制在(0，1)之間，α、β分別為城市緊湊度、城市土地利用效率的權(quán)重系數(shù)[21]。

2 研究區(qū)概況和數(shù)據(jù)來(lái)源

安徽省位于華東地區(qū)，是中國(guó)中部地區(qū)重要省份，總體呈南北向分布，按傳統(tǒng)觀念一般可劃分為皖南和皖北地區(qū)，南、北地區(qū)間由于地理環(huán)境、生活方式和經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度的差異，城市發(fā)展水平也不盡相同。安徽省自然資源豐富，人口密集，2016年全省總?cè)丝? 196萬(wàn)人，城鎮(zhèn)化率為51.99%，低于全國(guó)平均水平的57.35%。根據(jù)第二次全國(guó)土地調(diào)查數(shù)據(jù)，安徽省土地總面積為1.401×105km2，建設(shè)用地總量為1.87×106hm2，人均建設(shè)用地0.11 hm2。由于對(duì)土地的不合理開發(fā)利用，導(dǎo)致安徽省在城市建設(shè)用地方面存在著土地利用效率低，城市內(nèi)部結(jié)構(gòu)不合理等問(wèn)題，這些問(wèn)題嚴(yán)重阻礙了安徽省城市的健康發(fā)展與城市建設(shè)質(zhì)量。中國(guó)城市化進(jìn)程已經(jīng)進(jìn)入關(guān)鍵時(shí)期，如何提高城市化水平，優(yōu)化城市土地利用效率，提升城市品質(zhì)，已經(jīng)成為安徽省城市建設(shè)中亟需解決的問(wèn)題。秉承發(fā)現(xiàn)和解決此類問(wèn)題的理念，本研究以安徽省16個(gè)地級(jí)市(巢湖市于2011年撤市，為保持樣本數(shù)量前后的一致性，故不參與研究)作為研究目標(biāo)，對(duì)安徽省的城市緊湊度和土地利用效率展開相關(guān)探究。

數(shù)據(jù)主要來(lái)源于2006—2017年《安徽統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國(guó)城市建設(shè)年鑒》《中國(guó)城市統(tǒng)計(jì)年鑒》等，部分年份缺失數(shù)據(jù)由前1年份數(shù)據(jù)代替或者取前后2年的平均值。

3 安徽省的城市緊湊度分析

3.1 城市緊湊度測(cè)度

表 4 城市緊湊度變化統(tǒng)計(jì)量Table 4 Statistics of changes in city compactness

統(tǒng)計(jì)值年份2007200820092010201120122013201420152016平均值0.2970.3100.3130.3140.3130.3130.3140.3150.3150.316最大值0.6050.6100.6790.6700.7430.6550.6640.7020.6890.682最小值0.1270.1240.1450.1440.1830.1750.1480.1750.1880.204中位數(shù)0.2590.2690.3000.2560.2520.2430.2830.2710.3090.279方差0.0260.0210.0220.0240.0220.0200.0220.0240.0170.015

由于指標(biāo)的單位不同會(huì)對(duì)計(jì)算結(jié)果造成誤差，因此首先對(duì)初始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。運(yùn)用Matlab對(duì)原始數(shù)據(jù)逐年進(jìn)行處理，可以得到各個(gè)城市不同年份對(duì)應(yīng)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值和權(quán)重，對(duì)二者數(shù)值一一對(duì)應(yīng)相乘并匯總，得到安徽省各城市近10年來(lái)的城市緊湊度的最終得分，在此基礎(chǔ)上對(duì)安徽省2007—2016年城市緊湊度變化統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行分析。由表4中可以看出，近10年來(lái)安徽省城市緊湊度的平均值、中位數(shù)、最大值和最小值均有所提升，但上升幅度不大。其中平均值由2007年的0.297上升至2016年的0.316，10年間總體提升了6.4%，中位數(shù)由2007年的0.259上升至0.279，最大值和最小值也呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)；與此同時(shí)，方差則整體呈下降的趨勢(shì)，這也充分說(shuō)明安徽省城市整體的緊湊度波動(dòng)趨勢(shì)逐年穩(wěn)定。

3.2 地市城市緊湊度變化趨勢(shì)分析

簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)分析并不能直觀地反映出不同城市的緊湊度現(xiàn)狀及變化，為了更加深入細(xì)致地把握安徽省各城市緊湊度變化的趨勢(shì)，這里針對(duì)16個(gè)地級(jí)市10年間的城市緊湊度變化趨勢(shì)依次展開分析。

從圖1中不同城市的緊湊度變化看，共有10個(gè)城市的緊湊度呈整體上升的趨勢(shì)，6個(gè)城市出現(xiàn)不同程度的下降。呈上升趨勢(shì)的城市有：合肥、宿州、蚌埠、阜陽(yáng)、滁州、六安、宣城、銅陵、池州和安慶，其中增幅較為明顯的有六安、阜陽(yáng)、宣城、滁州和安慶，前后10年間分別增長(zhǎng)163.3%、79.3%、50.2%、45.9%和40.3%；呈下降趨勢(shì)的城市有：淮北、亳州、淮南、蕪湖、蕪湖、馬鞍山和黃山，其中馬鞍山、蕪湖和池州降幅較為顯著，分別下降了33.6%、27.8%和25.2%。

圖 1 安徽省16市2007—2016年城市緊湊度變化Figure 1 Change of urban compactness in 16 cities of Anhui from 2007 to 2016

表 5 城市緊湊度時(shí)空差異Table 5 Spatiotemporal difference of city compactness

年份變異系數(shù)年份變異系數(shù)20070.54320120.45320080.46520130.47020090.47420140.48720100.49320150.40920110.47520160.384

圖 2 安徽省城市緊湊度變異系數(shù)Figure 2 Variation coefficient of urban compactness in Anhui

表 6 城市土地利用動(dòng)態(tài)效率Table 6 Dynamic efficiency of urban land use

年份綜合效率純技術(shù)效率規(guī)模效益20070.9340.9820.95020080.9520.9740.97820090.9610.9830.97820100.9880.9920.99520110.9840.9900.99420120.9770.9910.98620130.9770.9940.98320140.9880.9920.99620150.9720.9810.99120160.9580.9750.982

變異系數(shù)可以更清晰地反映出城市緊湊度在區(qū)域上的差異變化。根據(jù)安徽省16個(gè)城市10年間緊湊度值，引入變異系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，得到表5中的變異系數(shù)值。根據(jù)表5中10年的數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，安徽省城市緊湊度的變異系數(shù)總體較大，但有逐漸減小的趨勢(shì)。在2007—2014年這一階段變異系數(shù)值始終穩(wěn)定在0.50左右，處于空間差異較大的水平，但從2015年開始變異系數(shù)值開始顯著下降，到2016年，變異系數(shù)值降至0.384，10年下降了29.3%，這表明安徽省城市間的緊湊度差異正在逐漸縮小。為更直觀展現(xiàn)整體的變化趨勢(shì)，制作出變異系數(shù)值的折線圖，從圖2可以看出，近10年間安徽省城市緊湊水平差異值整體下降趨勢(shì)顯著，且大致呈現(xiàn)出隨時(shí)間的推移波動(dòng)下降的趨勢(shì)。

4 安徽省的城市土地利用效率分析

4.1 動(dòng)態(tài)效率測(cè)算結(jié)果及分析

采用DEA的CCR和BCC模型，以投入為導(dǎo)向，運(yùn)用DEAP 2.1軟件，對(duì)2007—2016年安徽省16個(gè)地級(jí)市的城市土地效率進(jìn)行逐年的測(cè)算，得到安徽省10年間城市土地利用的綜合效率、純技術(shù)效率和規(guī)模效益的得分(表6)。

通過(guò)分析各得分的折線圖(圖3)可以清晰直觀了解安徽省土地利用的綜合效率、純技術(shù)效率和規(guī)模效益在10年間的變化趨勢(shì)。

根據(jù)圖3(a)，安徽省土地利用的綜合效率呈現(xiàn)先增后降的趨勢(shì)，但總體有所提升，綜合效率值由2007年的0.934上升至2016年的0.958，2010—2014年綜合效率較為穩(wěn)定，并且在2010年和2014年達(dá)到最大值0.98。根據(jù)圖3(b)可以看出，安徽省土地利用的純技術(shù)效率變化趨勢(shì)為先降低后增長(zhǎng)再降低的態(tài)勢(shì)，由2007年的0.982下降至2008年的0.974，隨后波動(dòng)上升，在2013年達(dá)到最大值0.994，隨后持續(xù)下降至2016年的0.975。根據(jù)圖3(c)可知，安徽省土地利用的規(guī)模效益從2007年的0.950上升至2016年的0.982，相對(duì)于綜合效率和純技術(shù)效率而言總體變化較為平穩(wěn)，呈穩(wěn)中上升的態(tài)勢(shì)。

4.2 靜態(tài)效率測(cè)算結(jié)果及分析

截取安徽省各個(gè)城市2007年、2012年和2016年的土地利用效率進(jìn)行橫向?qū)Ρ妊芯?，并分別從綜合效率、純技術(shù)效率和規(guī)模效益進(jìn)行分析(表7)。

(1)從綜合效率方面來(lái)看，2007—2016年間呈增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)的城市有淮南、滁州、六安、蕪湖和池州，其中滁州、六安、蕪湖和池州在2016年綜合效率達(dá)到了1，淮南在2012年綜合效率也達(dá)到了1，但是隨后又出現(xiàn)回落趨勢(shì)，在2016年綜合效率值為0.922，但和2007年的0.785相比，仍有顯著提升；而亳州、宿州、蚌埠、阜陽(yáng)的綜合效率出現(xiàn)不同程度的下降，其中亳州、蚌埠、阜陽(yáng)3個(gè)城市的綜合效率由開始的1分別下降至0.877、0.892和0.777，宿州則呈先升后降的態(tài)勢(shì)，由2007年的0.972上升至2012年的1，隨后又回落至2016年的0.950，但綜合效率值總體都出現(xiàn)不同程度的下降；淮北則保持綜合效率總體不變的狀態(tài)，前后10年波動(dòng)不明顯，2007年和2016年均為0.877。根據(jù)以上研究可以發(fā)現(xiàn)，除了始終處于效率前沿的6個(gè)城市之外，其余10個(gè)城市中，5個(gè)城市的綜合效率呈上升趨勢(shì)，4個(gè)城市出現(xiàn)不同程度的下降，1個(gè)城市保持不變，總體上增減幅度大致相同，這也與安徽省10年間綜合效率大體保持不變的態(tài)勢(shì)基本吻合。

(2)從純技術(shù)效率和規(guī)模效益層面來(lái)看，2007—2012年間，有3個(gè)城市的技術(shù)效率出現(xiàn)一定程度的增減變化，規(guī)模效率發(fā)生變化的城市共有7個(gè)，但是在總體的效率變化值方面純技術(shù)效率明顯要高于規(guī)模效率，分別為0.009和0.016，這說(shuō)明在前期城市土地利用效率變化中，規(guī)模效率的變化起著至關(guān)重要的作用，其影響要高于純技術(shù)效率；在2012—2016年間，純技術(shù)效率和規(guī)模效率出現(xiàn)變化的城市

圖 3 2007—2016土地利用效率動(dòng)態(tài)變化Figure 3 Dynamic change of land use efficiency from 2007 to 2016

城市綜合效率2007年2012年2016年純技術(shù)效率2007年2012年2016年規(guī)模效益2007年2012年2016年規(guī)模收益狀況2007年2012年2016年合肥1.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.000不變不變不變淮北0.8770.8590.8770.9370.8650.8770.9350.9931.000遞減遞減不變亳州1.0001.0000.9131.0001.0000.9441.0001.0000.967不變不變遞增宿州0.9721.0000.9501.0001.0000.9850.9721.0000.965遞增不變遞增蚌埠1.0000.9840.8921.0001.0000.9621.0000.9840.928不變遞減遞減阜陽(yáng)1.0000.9840.7771.0001.0000.8851.0000.9840.878不變遞減遞減淮南0.7851.0000.9220.8891.0000.9530.8831.0000.968遞減不變遞減滁州0.8370.9521.0001.0001.0001.0000.8370.9531.000遞增遞增不變六安0.8830.9481.0000.8890.9901.0000.9930.9581.000遞增遞減不變馬鞍山1.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.000不變不變不變蕪湖0.8610.9101.0001.0001.0001.0000.8610.9101.000遞減遞減不變宣城1.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.000不變不變不變銅陵1.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.000不變不變不變池州0.7261.0001.0001.0001.0001.0000.7261.0001.000遞增不變不變安慶1.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.000不變不變不變黃山1.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.000不變不變不變平均值0.9340.9770.9580.9820.9910.9750.9500.9860.982———

圖 4 安徽省效率前沿城市分布Figure 4 Distribution of efficiency frontier cities in Anhui Province

均為9個(gè)，但是變化值卻出現(xiàn)顯著改變，純技術(shù)效率值超過(guò)了規(guī)模效率值，分別為0.036和0.005，這表明在后期城市土地利用效率的變化中，純技術(shù)效率的影響越來(lái)越大，并對(duì)全省的城市土地利用效率起著更加顯著的作用。

根據(jù)表7可知，10年間安徽省共有6個(gè)城市始終位于生產(chǎn)效率的前沿，分別是：合肥、馬鞍山、宣城、銅陵、安慶和黃山。這些城市中除了省會(huì)合肥以外，基本上都位于皖南地區(qū)(圖4)，由此可以得知，近10年來(lái)安徽省城市土地利用效率的區(qū)域差異顯著，南方的城市土地利用效率普遍要優(yōu)于北方的城市。

5 安徽省城市緊湊度與土地利用效率耦合協(xié)調(diào)性分析

將緊湊度和城市土地利用效率的測(cè)算結(jié)果代入耦合模型和協(xié)調(diào)度公式分別對(duì)安徽省城市緊湊度和城市土地利用效率的耦合度和協(xié)調(diào)度進(jìn)行計(jì)算，并依據(jù)表3中制定的耦合協(xié)調(diào)類型劃分標(biāo)準(zhǔn)對(duì)安徽省不同城市的耦合協(xié)調(diào)類型進(jìn)行歸類。根據(jù)計(jì)算和劃分的結(jié)果，選取2007年、2012年和2016年3個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分析(表8)。

表 8 耦合協(xié)調(diào)度數(shù)值及類型Table 8 Values and types of coupling coordination degree

城市2007年耦合度協(xié)調(diào)度類型2012年耦合度協(xié)調(diào)度類型2016年耦合度協(xié)調(diào)度類型合肥0.4720.653Ⅴ0.4830.652Ⅴ0.4870.655Ⅴ淮北0.4670.483Ⅲ0.4790.523Ⅳ0.4300.541Ⅳ亳州0.3730.479Ⅲ0.3740.496Ⅲ0.4260.457Ⅲ宿州0.3780.432Ⅲ0.2840.558Ⅳ0.3990.470Ⅲ蚌埠0.3890.541Ⅳ0.4470.533Ⅳ0.4740.514Ⅳ阜陽(yáng)0.3220.428Ⅲ0.3870.449Ⅲ0.4450.442Ⅲ淮南0.4690.467Ⅲ0.4050.534Ⅳ0.4360.470Ⅲ滁州0.3880.415Ⅲ0.4140.470Ⅲ0.4480.439Ⅲ六安0.3590.388Ⅱ0.3860.430Ⅲ0.4520.513Ⅳ馬鞍山0.4640.653Ⅴ0.4650.614Ⅴ0.4480.556Ⅳ蕪湖0.4930.573Ⅳ0.4660.547Ⅳ0.4470.570Ⅳ宣城0.2740.497Ⅲ0.3560.476Ⅲ0.3410.531Ⅳ銅陵0.4250.625Ⅴ0.4590.602Ⅴ0.4480.575Ⅳ池州0.4510.465Ⅲ0.3740.513Ⅳ0.3750.475Ⅲ安慶0.3750.487Ⅲ0.3840.515Ⅳ0.4210.524Ⅳ黃山0.2880.621Ⅴ0.2420.645Ⅴ0.2820.596Ⅳ

根據(jù)耦合協(xié)調(diào)數(shù)值和類型劃分結(jié)果可以看出，2007—2016年10年間，安徽省耦合協(xié)調(diào)度上升的城市一共有10座，下降的有6座。在耦合協(xié)調(diào)類型變化中，淮北、六安、宣城、安慶4個(gè)城市的協(xié)調(diào)類型呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，尤其是六安，在2007年六安市是唯一一個(gè)出現(xiàn)中度失調(diào)的城市，但在2016年，已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)槊銖?qiáng)協(xié)調(diào)；馬鞍山、銅陵和黃山3個(gè)城市的協(xié)調(diào)度在后期有所下降，但仍然處于勉強(qiáng)協(xié)調(diào)；其余的9個(gè)城市則為保持耦合協(xié)調(diào)類型不變或者小幅變動(dòng)的狀態(tài)，尤其是省會(huì)合肥市，耦合協(xié)調(diào)度明顯要優(yōu)于其他城市，始終穩(wěn)定在中等協(xié)調(diào)的狀態(tài)。通過(guò)對(duì)耦合協(xié)調(diào)度和耦合協(xié)調(diào)類型變化分析可知，近10年來(lái)安徽省城市整體的耦合協(xié)調(diào)性穩(wěn)定中有所上升。

安徽省不同年份城市耦合協(xié)調(diào)度的時(shí)空分布特征(圖5)。2007年、2012年和2016年，安徽省各城市耦合協(xié)調(diào)度存在著顯著的非均衡性，但是隨著時(shí)間的推移有逐漸縮小的趨勢(shì)。2007年，耦合協(xié)調(diào)度較良好的城市主要集中在中部地區(qū)和東部沿江地帶，這里也是安徽省城市發(fā)展水平相對(duì)較高的地區(qū)，其余地區(qū)城市除黃山和蚌埠，耦合協(xié)調(diào)度都處于較低的水平，尤其是西部和北部城市，甚至出現(xiàn)中度失調(diào)的現(xiàn)象。2012年安徽省城市的耦合協(xié)調(diào)度有顯著提升，區(qū)域間的差異明顯縮小，耦合協(xié)調(diào)類型達(dá)到協(xié)調(diào)的城市由2007年的6個(gè)增加至2012年的10個(gè)，且沒(méi)有城市出現(xiàn)協(xié)調(diào)度降低的現(xiàn)象，其中2007年唯一一個(gè)協(xié)調(diào)類型為中度失調(diào)的城市六安也提升至輕度失調(diào)；從整體分布狀態(tài)來(lái)看，耦合協(xié)調(diào)度較高的城市主要集中在中部一線呈南北方向分布，協(xié)調(diào)度較低度的城市仍然主要集中在西北部地區(qū)。2016年與2012年相比，全省城市協(xié)調(diào)度類型變化幅度較大，南北差異顯著，南部城市的協(xié)調(diào)度顯著高于北部地區(qū)；在耦合協(xié)調(diào)類型變化方面，共有5個(gè)城市出現(xiàn)下降，保持中度協(xié)調(diào)類型的僅剩合肥一個(gè)城市，而六安和宣城2個(gè)城市協(xié)調(diào)類型有所上升?？v觀3個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)上個(gè)城市的耦合協(xié)調(diào)類型及其變化可知，安徽省2007—2016年城市耦合協(xié)調(diào)性呈現(xiàn)穩(wěn)定上升的趨勢(shì)，但是北部地區(qū)的城市協(xié)調(diào)度整體低于南部地區(qū)，尤其是西北部地區(qū)的城市，城市協(xié)調(diào)類型始終處于輕度失調(diào)的狀態(tài)。

表 9 Moran’s I估計(jì)值Table 9 Moran’s I estimates

年份綜合效率純技術(shù)效率規(guī)模效益20070.9340.9820.95020080.9520.9740.97820090.9610.9830.97820100.9880.9920.99520110.9840.9900.99420120.9770.9910.98620130.9770.9940.98320140.9880.9920.99620150.9720.9810.99120160.9580.9750.982

通過(guò)GeoDa軟件計(jì)算安徽省城市3個(gè)時(shí)間點(diǎn)耦合協(xié)調(diào)度的Moran’s I 指數(shù)，并在9 999次空間排列次數(shù)下來(lái)檢驗(yàn)其顯著性水平[22]，從表9可以看出，2007、2012、2016年的Moran’s I 指數(shù)均大于零，表明安徽省城市緊湊度和土地利用效率的耦合協(xié)調(diào)度在這3個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)存在空間集聚特征，即耦合協(xié)調(diào)度較高的地區(qū)集聚或者耦合協(xié)調(diào)度較低的地區(qū)集聚。但隨著時(shí)間的推移，Moran’s I 指數(shù)呈現(xiàn)出下降的態(tài)勢(shì)，表明高-高和低-低集聚的特征在2007—2016年呈現(xiàn)出弱化的跡象，區(qū)域內(nèi)的耦合協(xié)調(diào)度的高低值集聚分布在空間上呈逐步分散的狀態(tài)，區(qū)域內(nèi)城市的耦合協(xié)調(diào)度逐漸均衡。3個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)的Z值均通過(guò)5%的顯著性檢驗(yàn)，反映到空間層面則是安徽省城市緊湊度和土地利用效率間的耦合協(xié)調(diào)性的自相關(guān)性顯著，空間的集聚與分散水平較高。

為了更直觀的揭示每個(gè)空間的自相關(guān)關(guān)系，繪制安徽省各空間單元的耦合協(xié)調(diào)度LISA集聚圖(圖6)。根據(jù)集聚特征的不同可將耦合協(xié)調(diào)類型劃分為4類[23]：①空間差異小，自身和周邊城市的耦合協(xié)調(diào)度都較高(HH)；②空間差異小，自身和周邊城市的耦合協(xié)調(diào)度都低(LL)；③空間差異大，自身耦合協(xié)調(diào)度低，但是周邊城市的較高(LH)；④空間差異大，自身耦合協(xié)調(diào)度高，但是周邊城市低。

圖 5 2007年、2012年和2016年耦合協(xié)調(diào)類型空間分布Figure 5 Spatial distribution of coupling coordination types in 2007, 2012 and 2016

圖 6 耦合協(xié)調(diào)度的熱點(diǎn)演化Figure 6 Hot spot evolution of coupling coordination degree

根據(jù)選取的3個(gè)時(shí)間點(diǎn)對(duì)安徽省城市耦合協(xié)調(diào)度進(jìn)行空間自相關(guān)分析，HH集聚的地區(qū)主要為省會(huì)合肥及中部沿江地區(qū)的城市，其中蕪湖和銅陵始終處于HH集聚狀態(tài)，表明安徽省南部地區(qū)，尤其是皖江流域城市耦合協(xié)調(diào)度普遍較高，空間差異較?。籐L集聚主要出現(xiàn)在2007年和2016年的亳州，且同時(shí)期相鄰的蚌埠為HL集聚，這充分說(shuō)明皖北地區(qū)在這兩個(gè)時(shí)間段的耦合協(xié)調(diào)度整體較低；LH集聚的城市在2007年主要集中在東部的滁州和宣城，2012年為宣城，2016年為池州，從位置的變化中可以看出，LH集聚有自北向南、自東向西的發(fā)展趨勢(shì)。從宏觀上分析，3個(gè)年份中，存在空間自相關(guān)且通過(guò)顯著性檢驗(yàn)的城市中，HH主要集中在皖江流域，LL主要在西北地區(qū)，而西部和北部大量城市沒(méi)有通過(guò)顯著性檢驗(yàn)。這表明安徽省城市耦合協(xié)調(diào)度存在著顯著的兩極分化情況，HH集聚和LL集聚的中心在10年間并未出現(xiàn)明顯的變化；同時(shí)，HH集聚并未對(duì)周邊的城市起到輻射帶動(dòng)的作用。

6 結(jié)論與對(duì)策

6.1 結(jié)論

通過(guò)對(duì)安徽省16個(gè)地級(jí)市城市緊湊度、土地利用效率以及二者的耦合協(xié)調(diào)度的測(cè)算和分析，主要得出以下結(jié)論：

(1)安徽省整體城市緊湊度和城市土地利用效率呈現(xiàn)較為顯著的上下波動(dòng)態(tài)勢(shì)，但是總體都有所提升。城市之間的緊湊度差異隨時(shí)間的推移出現(xiàn)較為明顯的下降，但是城市土地利用效率的區(qū)域差異仍然十分明顯，南部地區(qū)城市的土地利用效率明顯要高于北部地區(qū)城市。

(2)研究期間，安徽省城市耦合協(xié)調(diào)度呈現(xiàn)穩(wěn)定上升的趨勢(shì)，二者之間的協(xié)調(diào)作用逐步加強(qiáng)；另一方面，安徽省城市緊湊度和土地利用效率的耦合協(xié)調(diào)度呈現(xiàn)空間分布不均衡的特點(diǎn)，具有明顯的空間集聚特征，高值區(qū)主要集中在省會(huì)合肥和沿江城市地區(qū)，低值集聚區(qū)主要穩(wěn)定在北部。

6.2 對(duì)策

依據(jù)城市緊湊度和城市土地利用效率的測(cè)算結(jié)果與綜合評(píng)價(jià)分析，為進(jìn)一步優(yōu)化安徽省城市緊湊度和城市土地利用效率，提升城市緊湊度和城市土地利用效率的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系提出以下對(duì)策：

(1)提高城市土地資源利用程度，加大對(duì)土地資本的投入，提升土地單位面積的產(chǎn)出強(qiáng)度。不同城市應(yīng)依托當(dāng)?shù)氐馁Y源稟賦和經(jīng)濟(jì)條件，合理高效地對(duì)土地資源進(jìn)行開發(fā)與利用。

(2)加快經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，對(duì)能耗高、占地面積大、產(chǎn)值低的落后產(chǎn)業(yè)及時(shí)更新或淘汰，扶持高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

(3)完善交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)，提高城市的運(yùn)行效率，尤其是發(fā)展公共交通，倡導(dǎo)綠色出行，確保城市交通對(duì)城市緊湊化、高效率發(fā)展過(guò)程中的支撐和引導(dǎo)作用。

(4)加強(qiáng)城市聯(lián)系，推動(dòng)城市、產(chǎn)業(yè)集群化，城市發(fā)展水平較高的城市應(yīng)起到積極帶動(dòng)作用，發(fā)展水平較落后的地區(qū)應(yīng)充分利用自身資源稟賦，通過(guò)二者整合自身優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)雙向聯(lián)動(dòng)發(fā)展，縮小區(qū)域差異。

(5)注重環(huán)境質(zhì)量，加大環(huán)保投入，如城市公共綠地建設(shè)，提升城市品質(zhì)，同時(shí)又要嚴(yán)格把控城市向外擴(kuò)張的邊界，統(tǒng)籌城市建設(shè)用地和城市生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。

(6)樹立緊湊城市的理念，提高城市土地利用效率，合理把握二者之間的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系，確保安徽省城市健康與可持續(xù)的發(fā)展。