江蘇省城市土地利用效率的地區(qū)差異分解

陳曦

摘要：基于數(shù)據(jù)包絡(luò)分析、核密度估計和區(qū)域差異分解模型，探究2003-2017年江蘇省城市土地利用效率的時序變化分析和地區(qū)差異。研究發(fā)現(xiàn)：①從總體上看，研究期間江蘇省城市土地利用效率在研究期內(nèi)呈下降態(tài)勢。②核密度的估計結(jié)果表明，江蘇省城市土地利用效率的區(qū)域差異不斷縮小，但這一過程均伴隨著不同程度的地區(qū)極化現(xiàn)象。③區(qū)域差異分解模型的結(jié)果表明，不同經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段下江蘇省蘇北、蘇中和蘇南地區(qū)間的城市土地利用效率差異的組成結(jié)構(gòu)與來源不同。

關(guān)鍵詞：城市土地利用效率;時序變化;區(qū)域差異;江蘇省

中圖分類號：F293.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1001-9138-（2019）09-0058-64 收稿日期：2019-06-30

1引言

區(qū)域土地利用效率差異是城市土地利用系統(tǒng)與城市空間結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的多維組合關(guān)系在區(qū)域網(wǎng)絡(luò)上的反映，它的形成既與各城市的發(fā)展模式、發(fā)育程度密切相關(guān)。又受到土地利用強度、方式和結(jié)構(gòu)三者間作用力與反作用力的制約。隨著“土地利用效率差異”研究逐步成為一個獨立的科學(xué)分支，學(xué)術(shù)界對不同空間尺度下土地利用效率存在異質(zhì)性上也形成共識。常用的主流方法包括標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)、泰爾指數(shù)、基尼系數(shù)等統(tǒng)計指標(biāo)以及SBM-Undesirable、空間探索性分析、分層線性模型等。面對復(fù)雜的土地利用過程，相關(guān)研究多指出了其效率存在差異，但并沒有對這種差異程度進(jìn)行測度。

江蘇省作為皖江城市帶接軌長江經(jīng)濟(jì)帶的重要依托和東部輻射效應(yīng)的動力源，正處于土地利用矛盾升級的瓶頸時期，城市間發(fā)展較不均衡，進(jìn)一步制約蘇北、蘇中及蘇南經(jīng)濟(jì)一體化走廊的建設(shè)。本文通過構(gòu)建區(qū)域差異模型，將區(qū)域差異分解為區(qū)域內(nèi)差距、區(qū)域間差距和剩余項3個方面，對江蘇省城市土地利用效率的地區(qū)差異進(jìn)行分解和探究，能夠有效彌補泰爾指數(shù)的局限性，并揭示區(qū)域差異的來源問題，為政府協(xié)調(diào)各城市發(fā)展提供決策參考。

2研究方法與數(shù)據(jù)來源

2.1城市土地利用效率測度模型

數(shù)據(jù)包絡(luò)分析（Data Envelopment Analysis，DEA）是當(dāng)前測度城市土地利用效率較具代表性的方法，其基本原理是：

假定將對n個地區(qū)（DMU）的城市土地利用效率進(jìn)行測度，每個地區(qū)都有m種投入變量和s種產(chǎn)出變量，xij表示第j個地區(qū)第i種投入的總量，Yrj表示第j個地區(qū)第r種產(chǎn)出的總量。這樣，第j個地區(qū)的投入可表示為x1=（Xij，x2j，…，xmj）^T，產(chǎn)出可表示為Yj=（y1j，y2j，…，ysj）^T。令V為投入向量X的權(quán)系數(shù)向量，U為產(chǎn)出向量Y的權(quán)系數(shù)向量，以射個地區(qū)的效率評價為目標(biāo)函數(shù)，以全部單元的效率指數(shù)為約束，得到最優(yōu)化C²R模型：

式中，θ表示由模型測算出的相對效率值，即城市土地利用效率綜合指數(shù);xj和yj分別表示j個DMU的輸入向量與輸出向量;λ表示決策單元線性組合的系數(shù);s⁺為剩余變量;S^-為松弛變量。當(dāng)存在最優(yōu)解θ*=1且S+*=S-*=0時，則稱第j個地區(qū)的城市土地利用效率為DEA有效，即它在原投入基礎(chǔ)上獲得的產(chǎn)出已達(dá)到最優(yōu);當(dāng)θ*=1且S+*、S-*存在非0值時，則稱第，個地區(qū)的城市土地利用效率為DEA弱有效，即對于原投入可以減少S-*而保持原產(chǎn)出不變，或是在投入不變的情況下可以提高S+*產(chǎn)出;當(dāng)θ*<1時，則稱第j個地區(qū)的城市土地利用效率為DEA無效，即對于原投入可以按θ比例減少而保持原產(chǎn)出不變。

基于上述模型，結(jié)合已有的研究成果，我們選取建成區(qū)面積、固定資產(chǎn)投資總額和二三產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員總數(shù)分別作為土地投入、資本投入和人力投入的表征變量，人均GDP、人均擁有道路面積和建成區(qū)綠化覆蓋率分別作為經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出、社會產(chǎn)出和生態(tài)產(chǎn)出表征變量。

2.2核密度估計

核密度估計（Kernel Density Estimation）是概率論中的一種非參數(shù)檢驗方法，其基本原理為：

假設(shè)x1，x2，…，xN為同分布的隨機變量，其數(shù)據(jù)集密度函數(shù)f（x）未知，則可通過經(jīng)驗分布函數(shù)得到密度函數(shù)的估計值，隨機變量的經(jīng)驗分布函數(shù)表示為：

Kernel密度函數(shù)可以分為高斯核（Gaussian）、Epanechnikov、三角核（Triangular）和四次核（Quartic）等多種表達(dá)形式。為了準(zhǔn)確獲取變量分布的位置、形態(tài)、走勢和持續(xù)性等方面的信息，本研究以Eviews7.2為技術(shù)平臺，選用高斯核的Kemel密度函數(shù)對江蘇省城市土地利用效率動態(tài)時序變化進(jìn)行估計，并根據(jù)公式（5）得到密度估計圖。

2.3地區(qū)差異分解模型

借鑒Mookherjee和Shorroeks等學(xué)者在研究英國地區(qū)收入空間非均衡時所采用的研究方法，結(jié)合城市土地利用效率測算的基本思想對其運用的區(qū)域差異分解模型賦予新的計量意義：

假定區(qū)域C由n個個體（區(qū)間）構(gòu)成，且該區(qū)域的城市土地利用平均效率為u，某個體（區(qū)間）f的城市土地利用效率為yi，Nk為第七組個體總集的子集，該子集內(nèi)個體nK的城市土地利用平均效率為uk，則總體基尼系數(shù)可表示為：

式（9）中，前兩分項分別表示區(qū)域內(nèi)差異之和和區(qū)域外差異之和。R為“交錯項”，反映各子集間交互和重疊情況?；诖?，將λk定義為第七子集城市土地利用平均效率與區(qū)域整體平均效率的比重，測算城市土地利用效率的區(qū)域差異水平。

2.4數(shù)據(jù)來源

本研究數(shù)據(jù)來源于《中國城市統(tǒng)計年鑒（2004-2018）》和《中國城市建筑統(tǒng)計年鑒（2003-2017）》。部分缺漏年份數(shù)據(jù)以前后兩年數(shù)據(jù)平均值代替。

3結(jié)果分析

3.1城市土地利用效率的描述性分析

根據(jù)DEA模型測算原理得到2003-2017年江蘇省各城市土地利用效率值，并借助AreGIS 10.2對其進(jìn)行可視化，如圖1所示。從總體上看，江蘇省城市土地利用效率在研究期內(nèi)呈下降態(tài)勢。2009年前，城市土地利用平均效率表現(xiàn)出“倒N型”變化特征，之后沿“倒u型”軌跡運行。谷值出現(xiàn)在2012年，在此之前，城市土地利用效率均值波動下降，其均值由0.8522減少為0.7717，年均減少值為0.0101。此后，土地利用效率均值由0.7717升高到0.8999，在2014年達(dá)到頂峰后下降到2017年的0.7218。從各區(qū)域來看，研究期內(nèi)江蘇省內(nèi)土地利用效率存在顯著差異，蘇中地區(qū)的城市土地利用效率均值最高，其次為蘇中地區(qū)，最后是蘇北地區(qū)。2002年之前，蘇北地區(qū)城市平均土地利用效率分別比蘇中和蘇南地區(qū)高出0.0416 0.0309，而蘇中和蘇南地區(qū)的城市土地利用效率均值分別于2007和2005年首次超過蘇北，在2008年后，地區(qū)間差距呈顯著加劇之勢，這種差距在2010年達(dá)到峰頂，隨后開始縮減，但三大地區(qū)城市土地利用效率均值差異仍然存在。從各城市來看，城市土地利用效率波動下降是其空間格局變化的主要形式。與研究初期相比，僅徐州和連云港市土地利用效率水平有所提高。2003年，0.801-0.900和0.901-1.000的效率值成為江蘇省城市土地利用水平格局圖上的主要組成部分，其城市數(shù)量均占樣本總量的46.2%，效率值范圍為0.601-0.700的城市僅徐州市一個城市。2017年，土地利用效率范圍在0.601-0.700的城市占整個江蘇省的40.14%，各效率范圍分布較為分散。

3.2城市土地利用效率的時序變化

圖2為2003、2007、2012和2017年江蘇省城市平均土地利用效率時序變化的Kernel密度圖。從位置上來看，考察期間函數(shù)曲線中心左移趨勢顯著，且2017年相較于2010年移動區(qū)間跨度最大，說明城市土地利用效率不斷下降，這種下降趨勢在2017年表現(xiàn)尤為明顯。

從時序變化來看，2007年，Kernel曲線中心整體左移，波峰所對應(yīng)的區(qū)間面積驟減，峰值明顯提升，表明該時期城市土地利用效率有較大幅度增加，但地區(qū)差異愈加顯化;相較2007年，2012年密度函數(shù)中心小范圍向左移動，除主峰外，出現(xiàn)較多次峰。波峰趨于平緩且區(qū)間跨度更大，表明這一階段絕大多數(shù)城市的土地利用效率水平呈下降趨勢，但兩級分化現(xiàn)象得到緩解;2017年與2012年相比，密度函數(shù)中心繼續(xù)向左移動，主峰峰值大幅增加，Kernel密度曲線次峰逐漸消失，主峰更加凸顯，波峰涉及區(qū)間減少，進(jìn)一步表明這一階段江蘇省城市土地利用效率有較大幅度上升，但區(qū)域差距卻呈增加之勢。

3.3城市土地利用效率的地區(qū)差異

根據(jù)區(qū)域差異分解模型的基本原理，測算得到蘇北、蘇中、蘇南地區(qū)城市土地利用效率的基尼系數(shù)分解值及其演變趨勢圖如表1、圖3所示。從江蘇省及蘇北、蘇中和蘇南三大地區(qū)的基尼系數(shù)來看，江蘇及各地區(qū)土地利用效率均沿反復(fù)上升和下降的鋸齒狀軌跡運行，但各區(qū)域差距有所縮減，并最終呈收斂態(tài)勢。其中，江蘇省城市土地利用效率整體差異在2011年達(dá)到最大，基尼系數(shù)為0.0975，蘇北、蘇中和蘇南地區(qū)則分別在2004、2008和2005年取得極值，且蘇北和蘇南基尼系數(shù)在研究區(qū)間內(nèi)交替超過，但均高于蘇中地區(qū)。從全省及各區(qū)域基尼系數(shù)均值來看，蘇北地區(qū)城市土地利用效率差異程度最深，基尼系數(shù)均值為0.0679，蘇南次之。蘇中地區(qū)的土地利用效率均化程度最高。

從基尼系數(shù)分解值貢獻(xiàn)率變化趨勢圖來看，如圖4所示，三大地區(qū)城市土地利用效率組間差距呈波動下降趨勢，而其組內(nèi)差距和剩余項則表現(xiàn)為震蕩上升之勢。兩者的基尼系數(shù)均值分別為0.0203和0.0223。但兩者上升和下降的幅度不一致。總體上，在考察期間，剩余項和組內(nèi)差異的變動態(tài)勢始終保持同步，并與剩余項的變化方向相反。剩余項平均貢獻(xiàn)率最高（0.4724），組內(nèi)和組間差距的平均貢獻(xiàn)率分別為0.2866、0.2409。表明地區(qū)內(nèi)差距對差異性的城市土地利用效率的變化具有主導(dǎo)作用。具體來看，可以將江蘇省土地利用效率的變化過程分解為3個階段：①2009年前，組內(nèi)差距是造成區(qū)域土地利用效率異質(zhì)性的主要來源，但這種影響并非穩(wěn)定。同時，該時間段全省土地利用效率水平差異表現(xiàn)為逐步縮減態(tài)勢，說明剩余項和組內(nèi)差距的合力作用大于組間差距對效率值降低的貢獻(xiàn)。②2009-2012年間，組內(nèi)差距沿“u型”軌跡運行，而組間差距則符合“倒u型”分布，剩余項的變化較為平穩(wěn)。表明這一時期造成省內(nèi)土地利用效率差異程度加大的主要因素為地區(qū)內(nèi)差異。③2012年后，三大分解值的演變趨勢同2003-2009年保持一致，但整體上組內(nèi)、組間和剩余項的波動范圍變小，貢獻(xiàn)率表現(xiàn)的更為穩(wěn)定。

4結(jié)論與政策建議

其一，江蘇省城市土地利用效率總體呈波動下降之勢，且各區(qū)域城市土地利用效率差異顯著。隨著城鎮(zhèn)化的加速推進(jìn)，重經(jīng)濟(jì)福利，而忽視社會和生態(tài)福利的政府選擇偏好越發(fā)凸顯，導(dǎo)致社會和環(huán)境的損失合力作用大于經(jīng)濟(jì)福利的提升作用，進(jìn)而降低了土地利用的整體效益。且由于土地的自然和經(jīng)濟(jì)屬性的復(fù)雜性和多維性，城市土地綜合利用效率的變化方向表現(xiàn)為其經(jīng)濟(jì)、社會和生態(tài)要素的矢量之和，各地區(qū)土地系統(tǒng)內(nèi)物質(zhì)流、能量流和信息流的作用強度、速度及方向存在異質(zhì)性，內(nèi)部要素和外部能量交匯融合效應(yīng)強弱有別，最終形成城市土地利用效率的空間差異格局。GIS可視化結(jié)果表明，江蘇省城市土地利用效率波動性下降，平均城市土地利用效率值由2003年的0.8522下降到2017年的0.7218，但內(nèi)部差異明顯，基本呈現(xiàn)蘇南>蘇中>蘇北的空間分布特征，且三地區(qū)在城市土地利用效率的變化方向、幅度和速率上也存在明顯差異。

其二，在省級層面，城市土地利用效率地區(qū)差距不斷減小。當(dāng)前江蘇省正處城市化和跨區(qū)域一體化發(fā)展的關(guān)鍵時期，各區(qū)域供需機制不斷調(diào)整，城市質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)趨于多元，城市經(jīng)濟(jì)社會系統(tǒng)和土地自然系統(tǒng)的組合協(xié)調(diào)效應(yīng)不斷完善。尤其是“創(chuàng)新區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展體制機制”及“可持續(xù)利用”等理念的提出，聯(lián)接不同定位組團(tuán)的高效土地利用城市。通過土地數(shù)量和空間組合結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，調(diào)整土地利用方式，擴大其空間溢出和輻射效應(yīng)，帶動省級土地利用效率的總體提升。從Kernel密度估計圖中看出，主要年份中，Kernel曲線中心整體左移，波峰所對應(yīng)的區(qū)間面積驟減，省域內(nèi)城市土地利用效率差距不斷縮小，但這一過程均伴隨著不同程度的地區(qū)極化現(xiàn)象。

其三，在三大地區(qū)層面，蘇北、蘇中和蘇南地區(qū)城市土地利用效率的差距不斷減小，且不同階段差異的組成結(jié)構(gòu)與來源不同。傳統(tǒng)路徑下的土地利用主要圍繞單個城市發(fā)展展開，而不是以區(qū)域為主體的經(jīng)濟(jì)、社會和生態(tài)資源的競爭，因此為了推動產(chǎn)業(yè)由要素驅(qū)動向創(chuàng)新驅(qū)動轉(zhuǎn)變，新時期土地利用系統(tǒng)融入了更多當(dāng)前無法預(yù)見和測度的因素，導(dǎo)致不同經(jīng)濟(jì)發(fā)展時期區(qū)域內(nèi)資源融合和要素交換的途徑、方式大有不同。差異分解模型結(jié)果表明，江蘇省及各地區(qū)城市土地利用效率的基尼系數(shù)值呈波動下降之勢，從蘇北、蘇中、蘇南3個地區(qū)來看，蘇北地區(qū)差距最大，其次為蘇南地區(qū)，最后為蘇中地區(qū)。從基尼系數(shù)分解值可以看出，2003-2017年間組內(nèi)、組間和剩余項的貢獻(xiàn)率均不穩(wěn)定，但組內(nèi)差距仍是造成江蘇省城市土地利用效益區(qū)域差異的主要來源。

其四，城市土地利用效率是一個具有動態(tài)性、復(fù)雜性的耗散系統(tǒng)。首先，我們應(yīng)該充分挖掘江蘇省城市土地利用潛力，著力釋放存量建設(shè)用地空間，提高存量建設(shè)用地在土地供應(yīng)總量中的比重。同時，建立健全低效用地再開發(fā)激勵約束機制，推進(jìn)城鄉(xiāng)存量建設(shè)用地挖潛利用和高效配置。其次，由于江蘇省內(nèi)各地區(qū)城市土地利用效率存在顯著差異，一方面，我們要聚焦于通過強化產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃與土地利用總體規(guī)劃的協(xié)調(diào)銜接，統(tǒng)籌各業(yè)各類用地，重點保障與區(qū)域資源環(huán)境和發(fā)展條件相適應(yīng)的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)用地等方式提高蘇北地區(qū)的城市土地利用效率。同時，加大節(jié)地技術(shù)和節(jié)地模式的配套政策支持力度，在用地取得、供地方式、土地價格等方面，制定鼓勵政策，形成節(jié)約集約用地的激勵機制。另一方面，蘇南地區(qū)要重點推廣應(yīng)用節(jié)地技術(shù)和模式，形成可復(fù)刻的土地利用模式和特色，逐步縮小蘇南，蘇中和蘇北地區(qū)的土地利用效率差異，最終實現(xiàn)江蘇省城市土地利用效率的協(xié)同提升。