玉溪市中心城區(qū)建設(shè)用地集約利用空間差異研究

邱 玥，付保紅，梅 狀

(云南大學 資源環(huán)境與地球科學學院，云南 昆明 650091)

0 引言

城市建設(shè)用地是城市形成和發(fā)展的載體，是城市社會、經(jīng)濟、政治、文化等各類活動的基礎(chǔ)[1]。中國人多地少的基本國情導(dǎo)致耕地資源十分短缺，土地利用粗放的現(xiàn)象越發(fā)嚴重，建設(shè)用地供需矛盾非常突出[2，3]。在城市土地資源的利用中存在著土地資源過度浪費，城市規(guī)模無序擴張，城市建設(shè)不依照規(guī)劃，城市內(nèi)部土地利用結(jié)構(gòu)失衡，功能配置不合理等問題。因此為解決土地資源利用不合理的問題，必須要優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu)，提高土地利用效率，使土地粗放利用轉(zhuǎn)變?yōu)榧s利用。

目前，學術(shù)界對于建設(shè)用地集約利用方面的研究日益關(guān)注并逐漸深入。在研究尺度方面，主要分為時間尺度和空間尺度。在時間尺度上，大多數(shù)學者以某一年為研究時間節(jié)點進行建設(shè)用地集約利用評價[4]，少數(shù)學者選擇對一段時間內(nèi)的建設(shè)用地集約利用進行研究[5]；在空間尺度上分為宏觀、中觀、微觀3個層次。大多數(shù)學者從宏觀尺度進行區(qū)域的建設(shè)用地集約利用研究[6-8]。在建立評價指標體系方面包括制約土地集約利用的指標，土地集約利用程度指標，土地利用效率指標，土地集約利用趨勢和可持續(xù)度指標等[9，10]。在評價方法方面，目前使用較多的有多因素指標評價法[11]、主成份分析法[12]、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型[13]等。隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，GIS因強大的地理信息空間分析功能被廣泛應(yīng)用于土地利用研究上[14]。在實踐應(yīng)用方面，也有一些學者是從國家角度和政策管理方面來探討城市土地集約利用[15]。綜合來看，土地集約利用多是從研究尺度、指標選取、評價方法、政策等方面進行研究，對于集約利用的空間分布和相關(guān)性研究較少。

根據(jù)地理學第一定律可知：地球上存在的任何事物都與周圍的事物具有相關(guān)性，其相關(guān)性的大小由事物間距離的大小來決定[16]?？臻g自相關(guān)是空間統(tǒng)計學的一種方法，通過空間自相關(guān)分析可以檢驗?zāi)骋坏乩碜兞靠臻g分布中相鄰位置間的相關(guān)程度，揭示了各現(xiàn)象或?qū)傩灾翟诘赜蚍植忌系目臻g關(guān)聯(lián)，以此來判斷此現(xiàn)象或?qū)傩灾翟谌蚝途植靠臻g的聚集特性[17，18]。目前，該方法被廣泛用于經(jīng)濟[19]、土壤[20]、人口[21]及各種資源的空間分布特征等領(lǐng)域。幾乎所有的土地利用空間數(shù)據(jù)都具有空間自相關(guān)的特性，空間相關(guān)性分析不僅可以研究土地結(jié)構(gòu)數(shù)量的變化[22]，也可以探究城市土地集約利用的空間差異，即各地理要素之間的相關(guān)關(guān)系。因此，本文以玉溪市中心城區(qū)作為研究區(qū)域，在玉溪市中心城區(qū)建設(shè)用地集約利用研究的基礎(chǔ)上，分析其空間分布特征，提出促進建設(shè)用地節(jié)約集約利用對策建議，從而促進城市建設(shè)用地利用效率和效益的提高。

1 研究區(qū)概況

玉溪市中心城區(qū)位于紅塔區(qū)北部壩子地區(qū)中央，東與江川縣相連，東南與通?？h毗鄰，西與紅塔區(qū)大營街街道相連，北與紅塔區(qū)北城街道和小石橋鄉(xiāng)相連，土地總面積為8 326.88 hm2，其中建設(shè)用地4 661.38 hm2。中心城區(qū)行政區(qū)劃中主要涉及鳳凰街道、玉興街道、玉帶街道、高倉街道、李棋街道以及春和街道共6個街道辦事處。2016年末，中心城區(qū)常住人口約為30萬人，以城鎮(zhèn)人口為主，逐漸向高城鎮(zhèn)化發(fā)展。玉溪市中心城區(qū)是滇中城市群次中心，其舊城區(qū)集聚了公共服務(wù)的絕大多數(shù)功能。玉溪市有亞洲最大的卷煙生產(chǎn)企業(yè)——云南玉溪紅塔集團，是玉溪市中心城區(qū)的主要經(jīng)濟支柱，中心城區(qū)的總產(chǎn)值大約80%來自于云南玉溪紅塔集團。

2 數(shù)據(jù)來源和研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

研究涉及的人口、社會經(jīng)濟資料來源于2016年玉溪市紅塔區(qū)統(tǒng)計年鑒及地方政府各相關(guān)部門；土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)來源于2016年紅塔區(qū)土地利用變更調(diào)查數(shù)據(jù)庫；中心城區(qū)范圍線、建筑面積等數(shù)據(jù)來源于2016年紅塔區(qū)城鎮(zhèn)地籍變更調(diào)查數(shù)據(jù)庫；房地產(chǎn)、土地市場地價交易資料等來源于玉溪市土地市場動態(tài)監(jiān)測與監(jiān)管系統(tǒng)以及實地走訪調(diào)查。

在地籍圖的基礎(chǔ)上，遵循城市總體規(guī)劃圖斑界線相對完整性、用地功能相對完整性、街道行政界線相對完整性的基本原則，最終劃定6種功能區(qū)類型，分別為居住功能區(qū)、商業(yè)功能區(qū)、工業(yè)功能區(qū)、教育功能區(qū)、行政辦公功能區(qū)、其他功能區(qū)。在功能區(qū)劃分的基礎(chǔ)上，根據(jù)所建立的指標體系，計算指標權(quán)重，用多因素綜合法計算得出玉溪市中心城區(qū)建設(shè)用地集約利用評價結(jié)果，以集約利用評價結(jié)果作為研究基礎(chǔ)。

2.2 研究方法

空間自相關(guān)的概念由Could于1970年首次提出，包括全局空間自相關(guān)和局部空間自相關(guān)兩個部分：其中，全局空間自相關(guān)是從全局整體角度來看，表明研究對象的空間依賴性。局部空間自相關(guān)則是從各個局部空間層面上表明研究對象在量級與方向上與全局總趨勢的擬合和服從程度。

(1)空間全域自相關(guān)

在ArcGIS支持下，運用ESDA分析法(探索性空間數(shù)據(jù)分析)對各功能區(qū)的集約利用度進行空間全域自相關(guān)分析，得出Global Moran’s I公式：

式中：Cij表示屬性相似矩陣；Wij表示空間相鄰矩陣；Xi和Xj分別表示i和j空間單元上的集約利用指數(shù)，Wij=1代表空間單元相鄰，Wij=0則代表不相鄰。

Moran’s I 的值域為[-1～1]，在顯著性水平下，其值越接近于0，則空間相關(guān)性越弱；反之，則越強。其中，正值為正相關(guān)，負值為負相關(guān)。

(2)空間局域自相關(guān)

在ArcGIS支持下，運用ESDA分析法(探索性空間數(shù)據(jù)分析)對各功能區(qū)的集約利用度進行空間局域自相關(guān)分析，得出Local Moran’s I公式：

式中：Wij表示空間相鄰矩陣；Xi和Xj分別表示i和j空間單元上的集約利用指數(shù)，Wij=1代表空間單元相鄰，Wij=0則代表不相鄰，σ為方差。

3 結(jié)果分析

3.1 建設(shè)用地集約利用的特征

由圖1可知，從集約利用類型來看，玉溪市中心城區(qū)土地利用類型由高到低從城區(qū)中心向外擴散。過度利用區(qū)只有兩個，分別分布在老城區(qū)中部和南部的邊緣，這兩個區(qū)域緊鄰主干道，交通擁堵，人口密度高。集約利用區(qū)主要分布在舊城區(qū)和中心城區(qū)的西北部，這些區(qū)域綜合容積率與理想值相符合，基礎(chǔ)設(shè)施完備，人口密度高，土地集約利用度高。中度利用區(qū)域在集約利用區(qū)以外，這些區(qū)域大多為新建城區(qū)，基礎(chǔ)設(shè)施比較不完善，交通條件欠佳，土地利用程度不高。低度集約利用區(qū)域主要分布在中心城區(qū)邊緣的城鄉(xiāng)結(jié)合部，這些區(qū)域有的尚未開發(fā)，土地利用較為粗放，集約利用水平低。從功能區(qū)類型來看，居住功能區(qū)、商業(yè)功能區(qū)以中度利用類型為主，工業(yè)功能區(qū)、教育功能區(qū)、其他功能區(qū)以集約利用類型為主，行政辦公功能區(qū)只有一個為集約利用類型，主要是由于中心城區(qū)擴大，新建居住區(qū)和商業(yè)區(qū)處于城市邊緣，占地面積過大且基礎(chǔ)設(shè)施不完善，人口密度小，而其他功能區(qū)相對較為成熟，集約利用程度好。

圖1 玉溪市中心城區(qū)建設(shè)用地集約利用類型分布圖Fig.1 Distribution pattern of intensive land use for construction in downtown of Yuxi City

3.2 各功能區(qū)集約利用空間相關(guān)性分析

3.2.1 全局空間自相關(guān)分析

由于玉溪市中心城區(qū)行政辦公功能區(qū)僅有一個，未能達到全局空間自相關(guān)樣本量要求，因此，各功能區(qū)集約利用度空間相關(guān)性分析中未考慮行政辦公功能區(qū)。從表1可以看出各個功能區(qū)集約度I指數(shù)都大于0，存在顯著的空間正相關(guān)性，P值均小于0.05，以95%置信區(qū)間檢驗閾值1.96為界限，其計算結(jié)果都大于1.96，表明土地利用集約度空間分布在整體上具有較強的正相關(guān)性，符合地學第一定律，即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。其中居住功能區(qū)的空間正相關(guān)性最強，I指數(shù)為0.39且Z值最高為13.87，表明在鄰近區(qū)域內(nèi)的居住用地擁有相似性即同為較高值或同為較低值。因為中心城區(qū)的用地類型以居住用地為主，主要集中于老城區(qū)，具有完善的基礎(chǔ)配套設(shè)施，容易形成鄰里集聚；其次為工業(yè)功能區(qū)，I指數(shù)為0.31，工業(yè)用地多集中于工業(yè)園區(qū)、高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)等產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)，且與產(chǎn)業(yè)園區(qū)的發(fā)展水平成正比，具有較強的經(jīng)濟地理相關(guān)性；再次為商業(yè)功能區(qū)，I指數(shù)為0.22，商業(yè)用地多分布于居住區(qū)周圍，商業(yè)功能區(qū)與居住功能區(qū)關(guān)系緊密，即在老城區(qū)以商業(yè)帶動居住，新城區(qū)以居住帶動商業(yè)，容易形成空間集聚；教育功能區(qū)間自相關(guān)性再次之，I指數(shù)為0.21，這是由于高校用地較為集中，中學用地相對分散；其他功能區(qū)最小，I指數(shù)為0.11，這是由于其他功能區(qū)用地類型不同，分布較散亂。

表1 玉溪市中心城區(qū)各功能區(qū) Moran’s I 指數(shù)結(jié)果Tab.1 Moran’s I index results of each functional area in downtown of Yuxi City

3.2.2 局域空間相關(guān)分析

由于行政辦公功能區(qū)樣本量太小，不滿足局域空間相關(guān)性樣本量的要求，因此選擇居住功能區(qū)、商業(yè)功能區(qū)、工業(yè)功能區(qū)、教育功能區(qū)、其他功能區(qū)進行集約利用度局域空間相關(guān)分析，得到空間聚類圖，進一部探索各類功能區(qū)集約利用指數(shù)的局部聚類特征信息。在空間聚類圖中，有“高—高”、“低—低”、“高—低”、和“低—高”這4個類型的集聚區(qū)，其中“高—高”集聚類型表示為高值聚類，“低—低”集聚類型表示為低值聚類，這兩者的Z得分為較高的正值，表示正局域相關(guān)，是典型的空間集聚；而“高-低”集聚類型表示為高值要素被低值要素包圍，“低—高”集聚類型表示低值要素被高值要素包圍，這兩者的Z得分為較低的負值，表現(xiàn)為負局域空間自相關(guān)，即空間離群。

圖2 玉溪市中心城區(qū)建設(shè)用地集約度空間集聚分布圖Fig.2 Spatial concentration distribution of intensive land for construction in downtown of Yuxi City

由圖2可知，“高—高”和“低—低這兩種集聚類型占據(jù)了各功能區(qū)集約利用指數(shù)分布的空間關(guān)聯(lián)模式的主要部分，說明各功能區(qū)的集約利用指數(shù)都表現(xiàn)為正局域相關(guān)，空間分布表現(xiàn)出了典型的空間聚集現(xiàn)象。在“高—高”集聚類型和“低—低”集聚類型這兩個主要的空間關(guān)聯(lián)模式中，“高—高”集聚類型主要集中分布在舊中心城區(qū)，舊中心城區(qū)大多為開發(fā)完善的密集居住區(qū)、人流量較大的商業(yè)區(qū)等，這些區(qū)域基礎(chǔ)設(shè)施完善，交通便利，人口密度大，說明了舊中心城區(qū)集約利用程度較高；“低—低”集聚類型主要分布在玉溪市中心城區(qū)的邊緣地帶，這些區(qū)域大多為開發(fā)規(guī)模較大、基礎(chǔ)設(shè)施較不完備的待開發(fā)區(qū)或正在開發(fā)的區(qū)域，新開發(fā)的住宅小區(qū)入住率還較低，商業(yè)開發(fā)也主要是以大面積的汽車銷售、4S店等為主，人口密度較低且經(jīng)濟活動強度也相對較低，交通也不方便。從各功能區(qū)類型來看，居住功能區(qū)主要以“高—高”集聚類型和“低—低”集聚類型為主，商業(yè)功能區(qū)和其他功能區(qū)以“高—高”集聚類型為主，工業(yè)功能區(qū)以“低—低”集聚類型為主。此外，居住功能區(qū)、工業(yè)功能區(qū)、教育功能區(qū)以及其他功能區(qū)有部分異常值存在，主要分布在中心城區(qū)的邊緣地帶，這表明在中心城區(qū)范圍內(nèi)建設(shè)用地集約利用指數(shù)具有一定的空間聚集性，但是在城市的邊緣區(qū)域出現(xiàn)了空間異質(zhì)性，主要呈現(xiàn)在居住功能區(qū)中入住率低的新開發(fā)的住宅區(qū)(低值區(qū))、工業(yè)功能區(qū)中屬于新開發(fā)的產(chǎn)業(yè)園區(qū)(低值區(qū))和開發(fā)完善的其他功能區(qū)(高值區(qū))、中小學用地(高值區(qū))并存的現(xiàn)象。

4 結(jié)論與討論

本文在玉溪市中心城區(qū)建設(shè)用地集約利用評價的基礎(chǔ)上，進行各功能區(qū)的空間相關(guān)性分析，得出以下結(jié)論。

(1)玉溪市中心城區(qū)集約利用度呈現(xiàn)出由城市中心逐漸向外遞減的趨勢，符合克里斯塔勒的城市中心論。核心區(qū)域為中部的老城區(qū)，多為居住用地和商業(yè)用地，該區(qū)域基礎(chǔ)設(shè)施完善，人口密度大，土地利用集約度較高，土地利用類型多為集約利用；邊緣區(qū)在核心區(qū)外圍，多為新建住宅區(qū)和高校，該區(qū)域基礎(chǔ)設(shè)施相對中心區(qū)域有所欠缺，交通條件不夠發(fā)達，土地利用類型以中度利用為主；邊緣區(qū)域處于城鄉(xiāng)結(jié)合部，多為居住用地和工業(yè)用地，該區(qū)域離城中心較遠，交通條件差，地價較低，土地利用相對粗放，土地利用類型以低度利用為主。玉溪中心城區(qū)集約利用類型分布大致屬于“核心—過渡—邊緣”的空間模式結(jié)構(gòu)，集約利用水平區(qū)域差異明顯，且土地集約利用水平在一定程度上存在集聚效應(yīng)。

(2)從全局空間的角度來看，通過對玉溪市中心城區(qū)各功能區(qū)土地集約度 Global Moran’s I的檢驗得出：集約度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，即各功能區(qū)地土地利用集約度空間分布在整體上具有較好的正相關(guān)性。其中居住功能區(qū)和商業(yè)功能區(qū)的空間正相關(guān)性最強，居住功能區(qū)占主導(dǎo)地位，且居住和商業(yè)功能區(qū)相互依附，容易形成聚集；其他功能區(qū)的正相關(guān)性相對較弱。

(3)從局部空間的角度來看，玉溪市中心城區(qū)建設(shè)用地集約度的分布既存在空間聚集性又存在空間異質(zhì)性。集聚類型以在“高—高”集聚和“低—低”集聚類型為主，主要分布在城市中心和邊緣地區(qū)，也存在部分“高—低”集聚和“低—高”集聚類型，主要分布在城市中心和邊緣之間的過渡地帶，這表明建設(shè)用地集約利用度還受到經(jīng)濟活動差異、政策規(guī)劃等諸多因素的影響，也表明部分區(qū)域建設(shè)存在不合理性。其中，商業(yè)功能區(qū)以“高—高”集聚類型為主，工業(yè)功能區(qū)以“低—低”集聚類型為主，居住功能區(qū)既有“高—高”集聚類型又有“低—低”集聚類型。

根據(jù)玉溪市中心城區(qū)建設(shè)用地集約利用空間相關(guān)性的研究結(jié)果，對其建設(shè)用地集約利用提出幾點建議：第一，根據(jù)中心城區(qū)土地利用發(fā)展趨勢，對規(guī)劃內(nèi)容進行適當?shù)卣{(diào)整和修改，合理科學地規(guī)劃中心城區(qū)布局，改善土地利用結(jié)構(gòu)。對今后要開發(fā)改造的建設(shè)用地，嚴格按照土地利用總體規(guī)劃來執(zhí)行，這樣可以有效控制和平衡建設(shè)用地的供需數(shù)量，促進城市土地向集約利用的方向發(fā)展。第二，玉溪市中心城區(qū)老城區(qū)主要以集約利用類型為主，但是隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，老城區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施退化，建筑密度大且交通擁擠，已不能滿足新型城市功能的需求。應(yīng)對老城區(qū)進行結(jié)構(gòu)挖潛，積極進行舊城改造，合理規(guī)劃用地結(jié)構(gòu)，推進宜居美麗的生態(tài)文明城市建設(shè)。而對于城市邊緣低度利用的土地，如對入住率低的住宅區(qū)應(yīng)完善其基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，對用地率低的工業(yè)企業(yè)進行適當引導(dǎo)形成工業(yè)區(qū)等。第三，中心城區(qū)存在部分異常值區(qū)域，這些區(qū)域主要分布在城鄉(xiāng)結(jié)合部，應(yīng)該充分發(fā)揮城鄉(xiāng)結(jié)合部的區(qū)位優(yōu)勢，多開發(fā)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)帶動經(jīng)濟的發(fā)展，可以結(jié)合工業(yè)區(qū)建設(shè)配套的生態(tài)住宅區(qū)來提高人口密度。