基于重心模型的土地集約利用與生態(tài)環(huán)境匹配度分析
——以江蘇省為例

何 悠

(河海大學(xué) 公共管理學(xué)院，江蘇 南京 210000)

0 引言

在新型城鎮(zhèn)化背景下，中國(guó)進(jìn)入城鎮(zhèn)化曲線的第二階段，發(fā)展速度加快[1]。十九大報(bào)告中提出：“為把我國(guó)建設(shè)成為富強(qiáng)民主文明和諧美麗的社會(huì)主義現(xiàn)代化強(qiáng)國(guó)而奮斗”，社會(huì)主義現(xiàn)代化內(nèi)涵從“富強(qiáng)民主文明和諧”進(jìn)一步拓展為“富強(qiáng)民主文明和諧美麗”，在推進(jìn)新型城鎮(zhèn)化的過(guò)程中加入綠色發(fā)展理念，秉持尊重自然、順應(yīng)自然、保護(hù)自然的生態(tài)文明理念走可持續(xù)發(fā)展道路，成為當(dāng)前備受關(guān)注的兩大戰(zhàn)略任務(wù)[2]。如何在推進(jìn)城鎮(zhèn)化的過(guò)程中，協(xié)調(diào)好土地集約利用與保護(hù)生態(tài)環(huán)境的關(guān)系，成為學(xué)術(shù)界關(guān)注的熱點(diǎn)。美國(guó)學(xué)者Grossman等[3]通過(guò)研究城市發(fā)展與生態(tài)的變化，提出城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境之間存在庫(kù)茲涅茨(EKC)曲線關(guān)系。Wieand[4]從單中心城市向多中心城市發(fā)展的過(guò)程中，總結(jié)出提高土地集約利用率可能與保護(hù)生態(tài)環(huán)境存在正相關(guān)關(guān)系。Alselin等[5]從空間聯(lián)動(dòng)的角度出發(fā)，探討了如何實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的土地集約利用。李裕瑞等[6-7]從構(gòu)建綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的角度，探討了如何妥善協(xié)調(diào)好土地集約利用與保護(hù)生態(tài)環(huán)境，進(jìn)一步協(xié)調(diào)空間格局。鄭華偉等[8-9]以投入水平、利用程度、利用效益、利用可持續(xù)性作為土地集約利用系統(tǒng)指標(biāo)，以水、土、氣、生物、資源能源作為生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)指標(biāo)，揭示了城鎮(zhèn)化發(fā)展典型區(qū)域的土地集約利用與生態(tài)環(huán)境耦合特征。王振山等[10]對(duì)城市土地集約與生態(tài)協(xié)同利用機(jī)理進(jìn)行了評(píng)價(jià)研究，強(qiáng)調(diào)要突出土地的生態(tài)功能，實(shí)現(xiàn)土地集約與生態(tài)協(xié)同利用。

綜合上述研究發(fā)現(xiàn)，國(guó)外學(xué)者的研究以定性為主，著重于闡述如何協(xié)調(diào)土地集約利用與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系上。國(guó)內(nèi)學(xué)者的研究多以定量研究為主，在研究方法上，構(gòu)建或選用耦合協(xié)調(diào)發(fā)展模型對(duì)土地集約利用與生態(tài)環(huán)境的匹配度進(jìn)行觀察與測(cè)算的文獻(xiàn)較多，而對(duì)兩者空間重心演變軌跡的研究尚未見(jiàn)報(bào)道。鑒于此，本文以江蘇省為例，借用重心模型對(duì)土地集約利用與生態(tài)環(huán)境的空間重心橫向及縱向上的演變進(jìn)行測(cè)算，研究其匹配度及規(guī)律，并基于測(cè)算結(jié)果對(duì)當(dāng)今城市發(fā)展中的土地集約利用與生態(tài)保護(hù)提出建議，為江蘇省協(xié)調(diào)土地集約利用與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系及更新土地集約利用模式提供資料參考，以期實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

1 研究區(qū)域簡(jiǎn)介與研究方法

1.1 研究區(qū)域簡(jiǎn)介

江蘇省地處中國(guó)東部沿海地區(qū),現(xiàn)轄南京、無(wú)錫、徐州、常州、蘇州、南通、連云港、淮安、鹽城、揚(yáng)州、鎮(zhèn)江、泰州、宿遷13個(gè)地級(jí)市，2017年實(shí)現(xiàn)地區(qū)生產(chǎn)總值85900.9億元，常住人口達(dá)到8029.3萬(wàn)人,森林面積達(dá)156萬(wàn)hm2，林木覆蓋率為22.8%，活立木總蓄積量9609萬(wàn)m3，動(dòng)物種類(lèi)604種。江蘇省不同區(qū)域城鎮(zhèn)化質(zhì)量差異顯著，土地集約利用水平也存在較大差異，隨著城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境間矛盾的進(jìn)一步加劇，探討如何在最小的環(huán)境代價(jià)下提高土地集約利用率，對(duì)江蘇省實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

研究數(shù)據(jù)來(lái)源于《江蘇省統(tǒng)計(jì)年鑒》(2007～2016年)、江蘇省各地市統(tǒng)計(jì)年鑒(2007～2016年)、江蘇省各地市統(tǒng)計(jì)公報(bào)(2007～2015年)等資料。

1.3 研究方法

1.3.1 熵值法 熵值法是根據(jù)各項(xiàng)指標(biāo)的離散程度來(lái)確定其相應(yīng)權(quán)重的一種客觀性較強(qiáng)的賦權(quán)方法，其避免了專(zhuān)家打分的主觀性因素，結(jié)果更具客觀性與科學(xué)性[11]。

其計(jì)算步驟如下：

數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化：

(1)

計(jì)算第i個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象第j項(xiàng)指標(biāo)的比重：

(2)

求取指標(biāo)熵值：

(3)

求取指標(biāo)差異系數(shù)：

dj=1-ej

(4)

求取權(quán)重：

(5)

計(jì)算第i個(gè)地區(qū)土地集約利用率或生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)：

(6)

1.3.2 重心模型 重心模型借助測(cè)算各指標(biāo)重心位置的空間移動(dòng)方向和幾何距離，能夠準(zhǔn)確判斷各要素空間上的演變規(guī)律，在測(cè)算土地集約利用與生態(tài)環(huán)境匹配度時(shí)具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)[12]。

其計(jì)算步驟如下：

(7)

式中，mi為i單元的土地集約利用率與生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)。

(1)重心位置空間移動(dòng)方向。第t+1年相對(duì)于t年重心位置空間移動(dòng)方向θ可表示為：

(8)

式中，k=0,1,2；θ∈(-180°，180°)；正東方為0°；逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)檎?/p>

(2)重心位置移動(dòng)幾何距離。第t+1年相對(duì)于t年重心位置移動(dòng)幾何距離D可表示為：

(9)

式中，C表示地球平面直角坐標(biāo)(°)轉(zhuǎn)化為實(shí)際距離(km)的系數(shù)，取值為111.111。

(3)匹配度。土地集約利用水平第t+1年相對(duì)于t年重心位置移動(dòng)方向表示為θ1，生態(tài)環(huán)境水平第t+1年相對(duì)于t年重心位置移動(dòng)方向表示為θ2，則θ1與θ2角度之差的余弦值cos(θ2-θ1)表示為匹配度指標(biāo)，在-1～1間取值。當(dāng)cos(θ2-θ1)=1時(shí)，要素間完全匹配；當(dāng)0.5

1.4 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

1.4.1 城市土地集約利用指標(biāo)體系 根據(jù)江蘇省的實(shí)際情況與城鎮(zhèn)化進(jìn)程，綜合考慮城市土地集約利用水平的各項(xiàng)影響因素，在參考其他學(xué)者研究成果及咨詢(xún)相關(guān)專(zhuān)家的基礎(chǔ)上，將各區(qū)域特點(diǎn)及差異性納入考慮范圍，從土地投入水平、土地利用程度、土地利用產(chǎn)出效果、土地利用生態(tài)環(huán)境質(zhì)量與可持續(xù)利用趨勢(shì)4個(gè)方面，選取21個(gè)具有代表性的指標(biāo)，構(gòu)造本文的江蘇省城市土地集約利用指標(biāo)體系(表1)。

表1 江蘇省城市土地集約利用指標(biāo)體系

1.4.2 生態(tài)環(huán)境指標(biāo)體系 根據(jù)江蘇省自然資源與生活環(huán)境的現(xiàn)狀，綜合考慮影響生態(tài)環(huán)境水平的各項(xiàng)因素，分析地區(qū)主要污染源及人口規(guī)模，在參考其他學(xué)者研究成果的基礎(chǔ)上，從節(jié)能減排、城市環(huán)境、綠化水平3個(gè)方面，選取9個(gè)典型指標(biāo)，構(gòu)造了江蘇省生態(tài)環(huán)境指標(biāo)體系(表2)。

表2 江蘇省生態(tài)環(huán)境指標(biāo)體系

2 結(jié)果與分析

2.1 評(píng)價(jià)結(jié)果

2.1.1 土地集約利用與生態(tài)環(huán)境重心移動(dòng)軌跡評(píng)價(jià)結(jié)果 運(yùn)用重心模型測(cè)算出江蘇省土地集約利用與生態(tài)環(huán)境重心在地球上的經(jīng)緯度坐標(biāo)，如圖1所示。

在土地集約利用重心上，2007年江蘇省土地集約利用重心在無(wú)錫市濱湖區(qū)馬山街道附近，2007～2008年向西北移動(dòng)；2008～2009年向東北移動(dòng)；2009～2010年向東南移動(dòng)；2010～2011年向東北移動(dòng)；2011～2012年向西北移動(dòng)；2012～2013年向西南移動(dòng)；2013～2015年連續(xù)2年向西北移動(dòng)；2015～2016年向西南移動(dòng)，至2016年移動(dòng)至鎮(zhèn)江市丹陽(yáng)市附近。

圖1 2007～2016年江蘇省土地集約利用與生態(tài)環(huán)境重心移動(dòng)軌跡

在生態(tài)環(huán)境重心上，2007年江蘇省生態(tài)環(huán)境重心在揚(yáng)州市江都區(qū)小紀(jì)鎮(zhèn)附近，2007～2009年連續(xù)2年向東南移動(dòng)；2009～2011年連續(xù)2年向東南移動(dòng)；2011～2012年向西南移動(dòng)；2012～2014年連續(xù)2年向東北移動(dòng)；2014～2015年向東南移動(dòng)；2015～2016年向西北移動(dòng)，至2016年移動(dòng)至泰州市興化市老圩鄉(xiāng)附近(表3)。

表3 2007～2016年江蘇省土地集約利用與生態(tài)環(huán)境重心移動(dòng)方向及匹配度

2.1.2 匹配度結(jié)果 根據(jù)上述公式可以得出2007～2016年江蘇省土地集約利用與生態(tài)環(huán)境的匹配度依次為：-0.83、-0.71、-0.60、0.67、-0.73、-0.48、0.45、-0.58、-0.74。

2007～2016年間江蘇省土地集約利用與生態(tài)環(huán)境僅有2年重心匹配度大于0，呈正相關(guān)關(guān)系；其他7年的重心匹配度均小于0，呈負(fù)相關(guān)關(guān)系；9年的重心變化平均匹配度為-0.51，呈較強(qiáng)的負(fù)相關(guān)關(guān)系。

2.2 結(jié)果分析

2.2.1 土地集約利用與生態(tài)環(huán)境重心移動(dòng)軌跡分析 2007～2016年土地集約利用與生態(tài)環(huán)境重心在經(jīng)度和緯度上都有移動(dòng)，土地集約利用重心整體向西北移動(dòng)，生態(tài)環(huán)境重心整體向東北移動(dòng)，具體分析如下：(1)江蘇省各地經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)陸續(xù)發(fā)展與舊城改造的進(jìn)行，土地集約利用重心連年來(lái)持續(xù)不斷變化，總體上江蘇省土地集約利用程度在不斷提高，且重心在經(jīng)度上的變化更為明顯。(2)隨著環(huán)境保護(hù)意識(shí)的不斷加強(qiáng)，江蘇省生態(tài)環(huán)境質(zhì)量逐年提高，且重心在緯度上的變化更為明顯。(3)土地集約利用重心的移動(dòng)幅度總體大于生態(tài)環(huán)境重心，說(shuō)明了環(huán)境因素在各地發(fā)展方案中的權(quán)重趨于穩(wěn)定，預(yù)示著土地集約利用程度與生態(tài)環(huán)境質(zhì)量之間的差距逐漸縮小。

2.2.2 匹配度分析 2007～2016年江蘇省土地集約利用與生態(tài)環(huán)境重心匹配度總體上有2個(gè)峰值，先后呈上升或下滑態(tài)勢(shì)。土地集約利用與生態(tài)環(huán)境不匹配的關(guān)系反映了目前經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)的矛盾依然存在，具體分析如下：(1)江蘇省正處于城鎮(zhèn)化快速發(fā)展的中后期階段，對(duì)城鎮(zhèn)化進(jìn)程速度的追求仍大于發(fā)展質(zhì)量與兼顧環(huán)境，導(dǎo)致在出讓新的建設(shè)用地時(shí)仍將經(jīng)濟(jì)效益最大化作為首要目標(biāo)。(2)江蘇省經(jīng)濟(jì)實(shí)力一直處于國(guó)內(nèi)前茅，2013年實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)總值59161.8億元，為全國(guó)第二；2014年實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)總值65088.3億元；同時(shí)，2013～2014年匹配度為0.45，呈較匹配關(guān)系。江蘇省著力提高經(jīng)濟(jì)發(fā)展質(zhì)量和效益，協(xié)調(diào)人地關(guān)系，且因西南方向污染較嚴(yán)重，生態(tài)環(huán)境重心向東北偏移，表明這一階段經(jīng)度較高地區(qū)憑借發(fā)展綠色經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。綜上所述，現(xiàn)階段土地集約利用程度與生態(tài)環(huán)境仍處于不協(xié)調(diào)狀態(tài)，節(jié)約集約利用土地的同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境保護(hù)。

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

本文以江蘇省為例，采用重心模型測(cè)量土地集約利用與生態(tài)環(huán)境重心之間的匹配關(guān)系，從二維空間及時(shí)間維度觀察兩者重心移動(dòng)的同步性。研究發(fā)現(xiàn)：(1)2007～2016年間，土地集約利用與生態(tài)環(huán)境的重心匹配年份僅有2年，平均匹配度為-0.51，整體呈不匹配關(guān)系。(2)江蘇省土地集約利用重心較生態(tài)環(huán)境重心年際移動(dòng)幅度更大，生態(tài)環(huán)境重心具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，土地集約利用重心的動(dòng)態(tài)演變受地方政策的影響更為明顯。(3)江蘇省經(jīng)濟(jì)持續(xù)輻射長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶，發(fā)展開(kāi)放型的樞紐經(jīng)濟(jì)促使土地高效利用重心發(fā)生偏移，土地集約利用水平與生態(tài)環(huán)境指數(shù)區(qū)際差異顯著的現(xiàn)象符合現(xiàn)階段城鎮(zhèn)化特征，但此趨勢(shì)可能會(huì)在未來(lái)隨著用地飽和與綠色經(jīng)濟(jì)的發(fā)展而轉(zhuǎn)變。

3.2 建議

3.2.1 樹(shù)立質(zhì)量為本的發(fā)展理念 制定土地集約利用方案應(yīng)著重考慮環(huán)境成本，在推動(dòng)新型城鎮(zhèn)化的過(guò)程中，統(tǒng)籌節(jié)約集約、綠色、低碳等要素，結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，因地制宜發(fā)展特色產(chǎn)業(yè)，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。蘇南地區(qū)應(yīng)基于現(xiàn)有經(jīng)濟(jì)、科技條件，控制城市人口規(guī)模發(fā)展南京地區(qū)、蘇錫常地區(qū)綠色經(jīng)濟(jì)；蘇北地區(qū)應(yīng)加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，增強(qiáng)承接經(jīng)濟(jì)輻射與人口轉(zhuǎn)移的能力。

3.2.2 工業(yè)優(yōu)化配置生產(chǎn)要素，制定合理的土地利用規(guī)劃 江蘇省在發(fā)展經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮高技術(shù)、高附加值企業(yè)，優(yōu)化勞動(dòng)力、土地、資本、創(chuàng)新等要素的配置，尤其在制定土地利用規(guī)劃時(shí)，從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的角度考慮土地用途方案，并把環(huán)境質(zhì)量融入政策制定的全過(guò)程。

3.2.3 置換環(huán)境污染土地，提高土地綜合利用效益 江蘇省政府可通過(guò)PPP模式融資置換被污染土地，并根據(jù)不同地塊的經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)與自然條件布置不同的功能區(qū)，優(yōu)化用地結(jié)構(gòu)。應(yīng)對(duì)城市用地的數(shù)量及空間布局進(jìn)行調(diào)控，促進(jìn)土地資源的最優(yōu)利用；適度發(fā)展江蘇省“特色小鎮(zhèn)”，提高農(nóng)村地區(qū)土地利用綜合效益。