關(guān)中平原城市群土地集約利用與生態(tài)文明建設(shè)耦合性研究

白玉娟, 洪增林,, 薛旭平, 石 衛(wèi)

(1.長安大學(xué) 土地工程學(xué)院, 西安 710054; 2.陜西省地質(zhì)調(diào)查院, 西安 710054;3.陜西省水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查中心, 西安 710068; 4.陜西省城市地質(zhì)與地下空間工程技術(shù)研究中心, 西安 710068)

隨著工業(yè)化和城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，耕地不斷被占用，土地供求矛盾日益突出，城市迅速擴(kuò)張，出現(xiàn)了大量的閑置土地和低效用地。土地作為不可再生資源，要解決這一矛盾，根本途徑在于內(nèi)部挖潛，因此，土地集約利用顯得尤為必要[1-2]。與此同時(shí)，面對資源約束趨緊、環(huán)境污染嚴(yán)重、生態(tài)系統(tǒng)退化的嚴(yán)峻形勢，加強(qiáng)生態(tài)文明建設(shè)，實(shí)現(xiàn)區(qū)域綠色發(fā)展是一項(xiàng)重要舉措[3]。土地利用的集約化與生態(tài)文明建設(shè)，兩者相互促進(jìn)、相互影響，一方面，隨著土地投入水平的增加和產(chǎn)出效果的增強(qiáng)，土地集約利用水平提升，同時(shí)促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)增長，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量得到改善；另一方面，粗放的土地利用方式造成資源浪費(fèi)和環(huán)境污染，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變差，也意味著土地集約利用水平降低，二者發(fā)展均受到制約。而研究兩者的耦合協(xié)調(diào)發(fā)展，則是同步提升土地集約利用水平和生態(tài)文明建設(shè)程度，使兩者相互促進(jìn)，共同進(jìn)步，達(dá)到城市土地合理利用和可持續(xù)發(fā)展，具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。

近年來，國內(nèi)有關(guān)學(xué)者開展了大量土地集約利用研究，從研究對象來看，主要側(cè)重建設(shè)用地[4-6]、耕地[7-8]、城鄉(xiāng)結(jié)合部[9]、開發(fā)區(qū)等[10-11]比較微觀的方面，對城市及城市群的宏觀研究較少；從研究方法來看，因其具有一定的主觀性，定性研究[12-13]較少，定量研究中，多采用全排列多邊形[14-15]、熵權(quán)法[16-17]、ESDA模型[18-19]、組合賦權(quán)法[20-21]、耦合研究等[22-23]方法，熵權(quán)法被廣泛用于確定指標(biāo)權(quán)重，城市群作為一個(gè)城市的集合體，可運(yùn)用ESDA模型分析各城市的空間聚集性；從研究尺度來看，對區(qū)域的時(shí)空研究[24]較多。此外，也有部分學(xué)者在土地集約利用與生態(tài)“耦合發(fā)展”方面開展了少量探索性研究，例如生態(tài)化、生態(tài)效率等[1,25]?？傮w來看，對土地集約利用單方面的研究較為成熟，且研究區(qū)域多為單個(gè)城市或東部發(fā)達(dá)城市，而對于城市群這一獨(dú)特的城市群落集合體的研究少有涉及，尤其是深居內(nèi)陸較不發(fā)達(dá)的關(guān)中平原城市群更是突出。

關(guān)中平原城市群作為西部地區(qū)重要的城市群，是西部地區(qū)面向東中部地區(qū)的重要門戶，國家專門制定《關(guān)中平原城市群發(fā)展規(guī)劃》，培育發(fā)展關(guān)中平原城市群，引領(lǐng)和支撐西北地區(qū)開發(fā)開放，推進(jìn)西部大開發(fā)，努力將其建設(shè)為具有國際影響力的國家級城市群、內(nèi)陸改革新高地，但關(guān)中平原城市群現(xiàn)在突出問題是生態(tài)系統(tǒng)相對脆弱，資源環(huán)境約束加劇，在后續(xù)發(fā)展中要加強(qiáng)生態(tài)文明建設(shè)和生態(tài)環(huán)境保護(hù)，構(gòu)建“兩屏、一帶、多廊、多點(diǎn)”的生態(tài)安全格局[26]。因此，研究其土地集約利用和生態(tài)文明建設(shè)之間的關(guān)系顯得尤為重要?；谝陨戏治?，本文選取關(guān)中平原城市群的9個(gè)地級市為研究區(qū)域，試圖基于熵權(quán)法—PSR模型，從土地集約利用和生態(tài)文明建設(shè)兩大方面構(gòu)建評價(jià)指標(biāo)體系，研究土地集約利用水平和生態(tài)文明建設(shè)的機(jī)理及變化趨勢，進(jìn)一步研究兩者之間的相互作用關(guān)系，分析其時(shí)空分布格局，以期為城市建設(shè)和土地利用提供科學(xué)參考。

1 研究區(qū)概況

關(guān)中平原城市群地理位置介于104°34′—112°34′E，33°34′—36°56′N，位于陜西、山西、甘肅三省范圍內(nèi)，區(qū)域總面積11.55萬km2，以西安市為中心，包括陜西省的西安市、銅川市、寶雞市、咸陽市、渭南市，山西省的運(yùn)城市、臨汾市和甘肅省的天水市、平?jīng)鍪?，?個(gè)地級市。區(qū)位交通優(yōu)勢明顯，是西部地區(qū)的第二大城市群，2018年末常住人口3 960.62萬人，地區(qū)生產(chǎn)總值1.91萬億元，經(jīng)濟(jì)綜合實(shí)力僅次于成渝城市群。關(guān)中平原城市群是華夏文明的重要發(fā)祥地，是古絲綢之路的起點(diǎn)，承載著中華民族的歷史榮耀和厚重記憶。但經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平與東部城市尚有差距，城市群內(nèi)部各城市差距較大。生態(tài)系統(tǒng)相對脆弱，森林覆蓋率41.4%，城市綠化覆蓋率39.98%，工業(yè)固體廢物綜合利用率78.24%，主要河流水質(zhì)污染嚴(yán)重，地下水超采問題突出，空氣質(zhì)量優(yōu)良率61.37%，大氣環(huán)境污染情況嚴(yán)峻。城市發(fā)展和經(jīng)濟(jì)增長加劇了資源浪費(fèi)和資源約束，可利用資源數(shù)量日漸減少，資源約束越來越明顯。因此，選擇關(guān)中平原城市群作為研究區(qū)域具有代表性。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

本文主要涉及與城市土地集約利用及生態(tài)文明建設(shè)相關(guān)的土地投入水平、利用強(qiáng)度、產(chǎn)出效果、集約利用發(fā)展趨勢和生態(tài)文明壓力、狀態(tài)、響應(yīng)指標(biāo)數(shù)據(jù)，包括人口、經(jīng)濟(jì)、城市建設(shè)和環(huán)境幾個(gè)方面，其中，城市道路面積、建成區(qū)比例等城市建設(shè)數(shù)據(jù)主要來源于《中國城市統(tǒng)計(jì)年鑒(2010—2018)》，常住人口、GDP、財(cái)政收入/支出、固定資產(chǎn)投資、空氣質(zhì)量、廢物處理率等人口、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境數(shù)據(jù)來源于《陜西省統(tǒng)計(jì)年鑒(2010—2019)》、《山西省統(tǒng)計(jì)年鑒(2010—2019)》、《甘肅省統(tǒng)計(jì)年鑒(2010—2019)》，部分?jǐn)?shù)據(jù)以各市的《統(tǒng)計(jì)年鑒(2010—2019)》和《國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)(2009—2018)》為補(bǔ)充。

2.2 研究方法

文章選用基于熵權(quán)法—PSR模型的方法，從壓力、狀態(tài)、響應(yīng)3個(gè)方面全面細(xì)致地分析生態(tài)文明狀況，構(gòu)建評價(jià)指標(biāo)體系，應(yīng)用客觀賦權(quán)法——熵權(quán)法確定指標(biāo)權(quán)重，考慮指標(biāo)的貢獻(xiàn)率，利用指標(biāo)之間的差異性確定權(quán)重。同時(shí)，城市在發(fā)展過程中不僅要考慮土地集約利用和生態(tài)文明建設(shè)，更應(yīng)該注重兩者之間的相互關(guān)系，使兩者相互促進(jìn)，同步提升，耦合協(xié)調(diào)度模型能夠很好地分析兩者之間的相互作用及耦合度，ESDA模型則是直觀地反映各城市的耦合度在研究區(qū)域內(nèi)的空間集聚性。

2.2.1 基于熵權(quán)法—PSR模型的評價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建 PSR(Pressure-State-Response)模型，即“壓力—狀態(tài)—響應(yīng)”模型，最初是由加拿大統(tǒng)計(jì)學(xué)家David等[27]提出的。20世紀(jì)80—90年代，經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織(OECD)和聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署(UNEP)共同將其發(fā)展用于環(huán)境問題研究，是環(huán)境質(zhì)量評價(jià)中分析生態(tài)系統(tǒng)健康問題的最常用模型之一。生態(tài)文明的建設(shè)主要是分析生態(tài)系統(tǒng)面臨的壓力，目前的狀態(tài)及對應(yīng)做出的響應(yīng)，PSR模型能夠較全面地包含生態(tài)文明建設(shè)的研究內(nèi)容。在土地評價(jià)工作中，指標(biāo)權(quán)重的確定是其關(guān)鍵環(huán)節(jié)，熵權(quán)法通過計(jì)算指標(biāo)的信息熵，依據(jù)指標(biāo)的相對變化程度對土地集約利用和生態(tài)文明建設(shè)的影響來決定每個(gè)指標(biāo)的權(quán)重[28]，能突出局部差異的權(quán)重，具有較高的可信度。信息熵越小，指標(biāo)值的變異程度越大，提供的信息量越多，在綜合評價(jià)中的作用越大，指標(biāo)權(quán)重越大，反之，信息熵越小，指標(biāo)權(quán)重越小[29]。

設(shè)Xij為第i個(gè)地區(qū)第j個(gè)指標(biāo)的數(shù)值，i=1，2，…，m；j=1，2，…，n；m為地區(qū)數(shù)量；n為指標(biāo)數(shù)。

(1) 指標(biāo)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化。采用極差標(biāo)準(zhǔn)化法對數(shù)據(jù)消除量綱、正負(fù)向的差異。

(1)

(2)

式中:Pij為第i個(gè)地區(qū)第j個(gè)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值。Xmax和Xmin分別為各評價(jià)指標(biāo)原始數(shù)據(jù)的最大值和最小值。同時(shí)0≤Pij≤1。

(2) 計(jì)算第j項(xiàng)指標(biāo)的熵值Ej。

(3)

(3) 計(jì)算第j項(xiàng)指標(biāo)的信息效用值Dj。

對第j項(xiàng)指標(biāo)，指標(biāo)值的信息效用值越大，對方案評價(jià)的作用就越大，熵值就越小。

Dj=1-Ej

(4)

(4) 確定第j項(xiàng)指標(biāo)的熵權(quán)Wj。

(5)

(6) 計(jì)算綜合評價(jià)值Fi。

(6)

式中：Fi為第i個(gè)地區(qū)的土地集約利用評價(jià)值和生態(tài)文明建設(shè)評價(jià)值。

2.2.2 耦合協(xié)調(diào)度模型 耦合協(xié)調(diào)度表示兩個(gè)或兩個(gè)以上系統(tǒng)之間的相互影響、相互作用，通過分析土地集約利用與生態(tài)文明建設(shè)之間的協(xié)調(diào)耦合關(guān)系，可以研究兩者之間的相互依賴、相互制約機(jī)制，因此本文引入耦合協(xié)調(diào)度模型[30]，研究關(guān)中平原城市群各城市的土地集約利用與生態(tài)文明建設(shè)之間的相互作用及兩者之間發(fā)展的協(xié)調(diào)性，計(jì)算耦合協(xié)調(diào)度，劃分協(xié)調(diào)發(fā)展類型。

(1) 耦合度模型

(7)

式中：FL，F(xiàn)S分別為土地集約利用水平和生態(tài)文明建設(shè)程度；C為兩個(gè)系統(tǒng)的耦合度；其中C的取值范圍為[0,1]；C越大，耦合作用越好，C越小，耦合作用越差。

(2) 協(xié)調(diào)指數(shù)模型

T=αFL+βFS

(8)

式中：T為土地集約利用和生態(tài)文明建設(shè)的協(xié)調(diào)指數(shù)；α，β分別表示各系統(tǒng)的重要性程度，研究認(rèn)為土地利用與生態(tài)文明同等重要，因此取α=β=0.5。

(3) 耦合協(xié)調(diào)度模型

(9)

式中:D為系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度。

結(jié)合相關(guān)研究[3,25]和實(shí)際情況，將城市土地集約利用與生態(tài)文明建設(shè)發(fā)展的耦合協(xié)調(diào)性進(jìn)行類型劃分，見表1。

2.2.3 ESDA模型 ESDA(Exploratory Spatial Data Analysis)模型是通過描述對象的空間分布格局并對其可視化表示，研究變量在研究區(qū)域上的空間集聚現(xiàn)象，分析研究對象之間的相互作用機(jī)制。模型指標(biāo)一般包括全局莫蘭指數(shù)和局部莫蘭指數(shù)[2,31]，其公式如下：

表1 耦合協(xié)調(diào)度類型劃分

(1) Global Moran′sI指數(shù)：

(10)

(11)

式中:Wij為空間權(quán)重矩陣,空間相鄰Wij=1,空間不相鄰Wij=0,Xi為第i區(qū)域的觀測值;Xj為第j區(qū)域的觀測值;n為樣本個(gè)數(shù)。

I的取值范圍為[-1,1]，當(dāng)I>0時(shí)，各地區(qū)空間正相關(guān)，當(dāng)I<0時(shí)，各地區(qū)空間負(fù)相關(guān)。I越接近于1，空間相關(guān)性越強(qiáng)，集聚性越強(qiáng)，反之，I越接近于-1，空間離散程度越大。

(2) Local Moran′sI指數(shù)：

(12)

Ii描述區(qū)域與周圍顯著的相似值之間區(qū)域的空間集聚程度，Ii>0表示與周圍差異較小，Ii<0表示與周圍差異較大。

2.3 指標(biāo)體系構(gòu)建

本文在前人研究[2,3,25]基礎(chǔ)上，參考相關(guān)資料，遵循綜合性、地域差異性、代表性及可操作性等原則選取土地集約利用的評價(jià)指標(biāo)，土地集約利用的實(shí)質(zhì)是通過增加單位土地面積的生產(chǎn)要素投入、引用先進(jìn)的技術(shù)、改進(jìn)土地管理方法、優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu)等方法來提高土地利用的產(chǎn)出效益行為。由于土地投入水平影響土地的產(chǎn)出率及土地集約度，土地利用強(qiáng)度和土地產(chǎn)出效果最直接反映土地集約程度、方式和產(chǎn)物，其中，土地產(chǎn)出效果主要選取地均財(cái)政收入、地均二三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值、地均社會消費(fèi)品零售額和農(nóng)村居民人均可支配收入4項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)直觀地反映土地的產(chǎn)出效果，此外，土地集約利用發(fā)展趨勢也是必不可少的一項(xiàng)；因此，從土地投入水平、利用強(qiáng)度、產(chǎn)出效果、集約利用發(fā)展趨勢4個(gè)方面選取14項(xiàng)指標(biāo)對土地集約利用水平進(jìn)行研究。

對生態(tài)文明建設(shè)的研究則是依據(jù)PSR模型，建立生態(tài)文明壓力、狀態(tài)、響應(yīng)3個(gè)準(zhǔn)則層。其中，生態(tài)文明壓力是在城市發(fā)展過程中，人類不斷向自然環(huán)境中索取所需的各種資源，同時(shí)又向環(huán)境排放廢棄物，對環(huán)境造成破壞；生態(tài)文明狀態(tài)是在一定時(shí)間段內(nèi)生態(tài)環(huán)境的變化；生態(tài)文明響應(yīng)是城市發(fā)展主體為了減輕對生態(tài)環(huán)境的負(fù)面影響，采取的一系列補(bǔ)救措施。因此從生態(tài)文明壓力、狀態(tài)和響應(yīng)3個(gè)方面選取12項(xiàng)指標(biāo)。PSR模型能夠體現(xiàn)城市發(fā)展與生態(tài)文明建設(shè)之間的相互作用關(guān)系及城市發(fā)展對生態(tài)文明的影響機(jī)理，并對集約利用后果進(jìn)行評估，保護(hù)城市生態(tài)環(huán)境，推進(jìn)綠色健康發(fā)展。文章最終共選取26個(gè)評價(jià)指標(biāo)(表2)。

表2 土地集約利用與生態(tài)文明建設(shè)耦合發(fā)展水平指標(biāo)體系

3 結(jié)果與分析

3.1 土地集約利用水平與生態(tài)文明建設(shè)分析

本文根據(jù)熵權(quán)法模型，對收集的2009—2018年相關(guān)評價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，獲得關(guān)中平原城市群城市土地集約利用水平和生態(tài)文明建設(shè)的評價(jià)結(jié)果(表3，圖1)。

表3 關(guān)中平原城市群平均指數(shù)計(jì)算結(jié)果

2009—2018年，關(guān)中平原城市群各個(gè)城市的土地集約利用水平均呈平穩(wěn)上升趨勢(圖1A)，平均利用水平從0.231 5上升至0.669 7(表3)，可見在《關(guān)中平原城市群發(fā)展規(guī)劃》的指導(dǎo)下，城市土地集約利用水平正在穩(wěn)步提升。具體來看，部分城市在不同年份出現(xiàn)略微下降的現(xiàn)象，寶雞市在2012年，西安市、天水市和平?jīng)鍪性?011年出現(xiàn)略微下降的現(xiàn)象，后又回升，這是因?yàn)榻鼛啄瓿鞘邪l(fā)展速度飛快，建設(shè)用地規(guī)模不斷增加，GDP、人口和固定資產(chǎn)投資的增長速度緩于用地增加速度，導(dǎo)致彈性系數(shù)偏小，土地集約利用趨勢降低，城市土地集約利用水平有所降低。此外，需要注意的是，在圖中咸陽市2017年出現(xiàn)了城市土地集約利用水平明顯下降的趨勢，這主要是因?yàn)殛兾魇≡O(shè)立了西咸新區(qū)，并于2017年1月劃歸西安代管，導(dǎo)致咸陽市人口密度、地均固定資產(chǎn)投入驟減，造成了咸陽市土地集約利用水平的下降。

2009—2018年關(guān)中平原城市群的生態(tài)文明建設(shè)程度呈波動上升趨勢(圖1B)，各個(gè)城市通過不斷加強(qiáng)生態(tài)文明建設(shè)，優(yōu)化城市環(huán)境，平均指數(shù)從2009年的0.339 1上升至2018年的0.750 5(表3)，總體上得到提升。2009—2018年，各市工業(yè)二氧化硫排放量平均降低78.26%，生活垃圾無害化處理率平均提高59.59%，污水處理率平均提高61.9%，人均公共綠地面積平均提高49.59%，建成區(qū)綠化覆蓋率平均提高32.97%，生態(tài)文明壓力的減小和生態(tài)文明響應(yīng)的提升，使城市生態(tài)文明建設(shè)程度不斷提高。各個(gè)城市及關(guān)中平原城市群平均生態(tài)文明建設(shè)程度在2014年出現(xiàn)降低的現(xiàn)象，究其原因是，城市的發(fā)展導(dǎo)致人口增加幅度大，耕地略微減少，人均糧食產(chǎn)量減少，生態(tài)文明狀態(tài)水平下降，城市生態(tài)文明建設(shè)程度有所下降，但隨著城市空氣污染情況的改善和森林、綠化面積的增加，生態(tài)文明建設(shè)程度總體依然呈上升趨勢。

圖1 城市土地集約利用水平與生態(tài)文明建設(shè)程度時(shí)空演變

3.2 耦合協(xié)調(diào)度時(shí)空格局分析

3.2.1 時(shí)間變化分析 本文利用耦合協(xié)調(diào)度模型計(jì)算的關(guān)中平原城市群2009—2018年城市土地集約利用和生態(tài)文明建設(shè)的耦合協(xié)調(diào)度結(jié)果顯示城市群經(jīng)歷了“基本協(xié)調(diào)發(fā)展→初級協(xié)調(diào)發(fā)展→中級協(xié)調(diào)發(fā)展→良好協(xié)調(diào)發(fā)展”的發(fā)展過程，耦合協(xié)調(diào)度逐年上升，從2009年的0.561 6上升至2018年的0.839 8(表4，圖2)。整體而言，關(guān)中平原城市群耦合協(xié)調(diào)性由基本協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)為良好協(xié)調(diào)，這說明地方政府在推動城市土地集約利用和促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，重視生態(tài)環(huán)境保護(hù)，加強(qiáng)生態(tài)文明建設(shè)。各省、市出臺了土地集約利用的意見、實(shí)施細(xì)則等，制定了相關(guān)政策、措施，例如推動新農(nóng)村建設(shè)以及全國試點(diǎn)小城鎮(zhèn)建設(shè)等，推進(jìn)農(nóng)民集中居住，土地集約利用水平提高。同時(shí)，政府注重生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，嚴(yán)格控制污染物排放指標(biāo)等，大量環(huán)境技術(shù)政策的實(shí)施減少了廢物排放量，提高了能源利用率，如工廠引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)設(shè)備、清潔生產(chǎn)工藝和清潔原料等。山西省作為全國重要的能源基地，生態(tài)環(huán)境比較脆弱，近幾年重點(diǎn)發(fā)展林業(yè)，造林綠化成果顯著，推進(jìn)了城鄉(xiāng)生態(tài)化。

表4 關(guān)中平原城市群耦合協(xié)調(diào)度變化

圖2 城市土地利用耦合協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顩r

3.2.2 空間變化分析 選取2009年、2013年、2018年為主要年份，研究關(guān)中平原城市群的土地集約利用與生態(tài)文明建設(shè)及耦合協(xié)調(diào)度變化(表5)。2009年，耦合協(xié)調(diào)類型包括瀕臨失調(diào)衰退、基本協(xié)調(diào)發(fā)展和初級協(xié)調(diào)發(fā)展，對應(yīng)的城市數(shù)量分別為4，3，2(圖3)，可見耦合協(xié)調(diào)性普遍較低。運(yùn)城、臨汾、西安和銅川市的生態(tài)文明建設(shè)程度高于土地集約利用水平，但兩者的絕對水平較低，導(dǎo)致協(xié)調(diào)耦合性較低，為瀕臨失調(diào)衰退；渭南、咸陽、寶雞市的土地集約利用水平和生態(tài)文明建設(shè)程度相當(dāng)，但整體較低，因此成為基本協(xié)調(diào)發(fā)展；天水和平?jīng)鍪械纳鷳B(tài)文明建設(shè)程度較高，土地集約利用水平相對較低但也高于其他城市，因此協(xié)調(diào)耦合性較好，表現(xiàn)為初級協(xié)調(diào)發(fā)展。

表5 主要年份各城市指數(shù)計(jì)算結(jié)果

2013年城市耦合協(xié)調(diào)類型包括初級協(xié)調(diào)發(fā)展和中級協(xié)調(diào)發(fā)展，對應(yīng)的城市數(shù)量分別為2，7(圖3)，相較2009年，耦合協(xié)調(diào)性有了很大的提升。平?jīng)鍪械耐恋丶s利用水平和生態(tài)文明建設(shè)程度在2009—2013年波動變化，增加幅度較小，因此平?jīng)鍪欣^續(xù)保持初級協(xié)調(diào)發(fā)展；渭南市的土地集約利用水平和生態(tài)文明建設(shè)同步提高，但整體水平依然偏低，因此由基本協(xié)調(diào)發(fā)展上升為初級協(xié)調(diào)發(fā)展；其他城市隨著兩者的同步提升，且提升幅度較大，城市發(fā)展均由較低水平的耦合協(xié)調(diào)發(fā)展提升為中級協(xié)調(diào)發(fā)展。2018年城市發(fā)展水平提升為中級協(xié)調(diào)發(fā)展和良好協(xié)調(diào)發(fā)展，大部分城市均向良好協(xié)調(diào)方向發(fā)展，耦合協(xié)調(diào)性達(dá)到了研究期內(nèi)的最高水平。咸陽市由于土地集約利用水平仍然相對較低(表5)，生態(tài)文明建設(shè)程度與其他城市相當(dāng)，因此城市發(fā)展繼續(xù)保持中級協(xié)調(diào)發(fā)展；其他城市的土地集約利用水平和生態(tài)文明建設(shè)程度同步提升，且兩者水平相當(dāng)，城市發(fā)展表現(xiàn)為良好協(xié)調(diào)發(fā)展。

綜上可見，2009—2018年耦合協(xié)調(diào)度空間格局不斷發(fā)生變化，相較于2009年、2013年的空間格局發(fā)生較大的變化，除平?jīng)鍪型馄渌鞘谐尸F(xiàn)不同幅度的提升；2009—2018年，除咸陽市表現(xiàn)為中級協(xié)調(diào)發(fā)展外，別的城市均提升為良好協(xié)調(diào)發(fā)展。關(guān)中平原城市群的耦合協(xié)調(diào)度總體表現(xiàn)為不斷提升，在空間分布上具有一定的聚集特征，為進(jìn)一步研究土地集約利用與生態(tài)文明建設(shè)耦合協(xié)調(diào)度的空間集聚效應(yīng)，有必要對耦合協(xié)調(diào)度進(jìn)行空間自相關(guān)分析，研究其空間關(guān)聯(lián)格局，分析城市群內(nèi)部各城市之間的相互作用機(jī)制。

圖3 主要年份協(xié)調(diào)耦合度變化

3.3 耦合協(xié)調(diào)度空間自相關(guān)分析

3.3.1 全局自相關(guān)分析 以上述計(jì)算結(jié)果為基礎(chǔ)，利用GeoDa軟件，根據(jù)2009年、2013年和2018年耦合協(xié)調(diào)度的空間分布數(shù)據(jù)，選擇k-Nearest權(quán)重矩陣，計(jì)算Moran′sI指數(shù)(表6)。結(jié)果顯示，2009年和2018年的全局自相關(guān)指數(shù)在0.05的顯著性水平下均為正值，且0.05水平下的正態(tài)統(tǒng)計(jì)量臨界值為1.65，空間自相關(guān)的Z值均大于臨界值，通過了5%的顯著性水平檢驗(yàn)，說明這兩個(gè)年份的耦合協(xié)調(diào)度呈空間正相關(guān)關(guān)系，存在集聚效應(yīng)；2013年全局自相關(guān)指數(shù)為負(fù)值且未通過顯著性檢驗(yàn)，說明耦合協(xié)調(diào)度呈空間負(fù)相關(guān)關(guān)系，存在離散效應(yīng)。從整體來看，2009年、2013年、2018年協(xié)調(diào)耦合度的Global Moran′sI指數(shù)分別為0.216 9，-0.271 2，0.158 4，指數(shù)先減小后又增大，空間集聚性先減弱后又增強(qiáng)，出現(xiàn)高值區(qū)與低值區(qū)相鄰的現(xiàn)象，2009年的正向空間關(guān)聯(lián)性最強(qiáng)。

圖4 主要年份LISA圖

表6 2009-2018年全局自相關(guān)指數(shù)計(jì)算結(jié)果

3.3.2 局部自相關(guān)分析 為進(jìn)一步明確耦合協(xié)調(diào)度的空間關(guān)聯(lián)格局，運(yùn)用GeoDa軟件分析協(xié)調(diào)耦合度的局部自相關(guān)關(guān)系，一般用LISA圖來表示(圖4)。從圖4可以看出，2009年，“H-H”類型的城市有2個(gè)，分別是天水市和平?jīng)鍪?，說明這兩個(gè)城市與周邊城市的耦合協(xié)調(diào)度都較高；“L-L”類型的城市有2個(gè)，分別是運(yùn)城市和臨汾市，說明這兩個(gè)城市及周邊城市的協(xié)調(diào)耦合度都較低；“H-L”類型的城市為渭南市一個(gè)，是空間負(fù)相關(guān)，說明渭南市的耦合協(xié)調(diào)度較高而周邊城市的耦合協(xié)調(diào)度較低；非顯著性城市占比為44.44%，正相關(guān)比例高于負(fù)相關(guān)比例，整體呈正相關(guān)性。2013年，只有一個(gè)“L-H”類型的城市——平?jīng)鍪?，即平?jīng)鍪械鸟詈蠀f(xié)調(diào)度較低而周邊城市的耦合協(xié)調(diào)度較高，呈空間負(fù)相關(guān)，由“H-H”變?yōu)椤癓-H”，說明自身的協(xié)調(diào)耦合度增加幅度小于周邊城市，非顯著性城市占比為88.89%，整體顯著性差。2018年，“H-H”類型的城市有1個(gè)，即運(yùn)城市，由2009年的“L-L”類型上升為“H-H”類型，說明自身及周邊城市的耦合協(xié)調(diào)度都在增加；“L-L”類型的城市有2個(gè)，分別為平?jīng)鍪泻蛯氹u市，平?jīng)鍪杏韶?fù)相關(guān)“L-H”變?yōu)闉檎嚓P(guān)的“L-L”，說明雖然平?jīng)鍪泻椭苓叧鞘械鸟詈蠀f(xié)調(diào)度在增加，但是相較別的城市而言，仍然處于較低水平，發(fā)生了離散到聚集的變化，寶雞市由非顯著性變?yōu)轱@著性正相關(guān)，聚集性增強(qiáng)；“L-H”類型的城市為咸陽市，也是由非顯著性變?yōu)轱@著性正相關(guān)；“H-L”類型的城市為天水市，由2009年的“H-H”變?yōu)椤癏-L”，天水市與周邊城市相比，一直保持相對較高水平的耦合協(xié)調(diào)度，在2018年表現(xiàn)為空間負(fù)相關(guān)，離散程度增強(qiáng)；非顯著性城市占44.44%，整體顯著性較強(qiáng)，且正相關(guān)比例高于負(fù)相關(guān)比例。隨著時(shí)間的推移，聚集程度在不斷發(fā)生變化。

各類型區(qū)的聚集程度與城市之間土地集約利用和生態(tài)文明建設(shè)息息相關(guān)。對于關(guān)中平原城市群來說，西安市和銅川市一直表現(xiàn)為非顯著性，即沒有明顯的聚集或離散特征，其他城市由于土地集約利用水平的提升和生態(tài)文明建設(shè)程度的加強(qiáng)，各類型區(qū)反復(fù)變化，因此需要加強(qiáng)城市之間及省際之間的聯(lián)系，發(fā)揮高值區(qū)的輻射和帶動作用，激發(fā)正向聚集效應(yīng)，減小地域空間差異，達(dá)到關(guān)中平原城市群的全面協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展。

4 結(jié)論與建議

本文以2009—2018年關(guān)中平原城市群9個(gè)地級市為研究對象，在計(jì)算和評價(jià)土地集約利用水平和生態(tài)文明建設(shè)程度的基礎(chǔ)上，構(gòu)建兩者的耦合協(xié)調(diào)度模型，并采用ESDA模型分析耦合協(xié)調(diào)度的時(shí)空格局及空間關(guān)聯(lián)格局的變化。2009—2018年各城市的土地集約利用水平及生態(tài)文明建設(shè)程度均呈上升趨勢，兩者的耦合協(xié)調(diào)度也不斷提升，總體都朝著良好協(xié)調(diào)的方向發(fā)展，表明在生態(tài)文明建設(shè)不斷推進(jìn)的過程中，土地集約利用水平也不斷提升。得出的主要結(jié)論如下：

(1) 2009—2018年關(guān)中平原城市群的土地集約利用水平平均呈平穩(wěn)上升趨勢，部分城市出現(xiàn)波動的現(xiàn)象，咸陽市則在2017年由于設(shè)立西咸新區(qū)并劃歸西安代管，土地集約利用水平明顯下降；2009—2018年生態(tài)文明建設(shè)程度總體呈波動上升趨勢，生態(tài)文明建設(shè)不斷加強(qiáng)，但在2014年出現(xiàn)下降的現(xiàn)象。

(2) 從時(shí)間序列來看，關(guān)中平原城市群的耦合協(xié)調(diào)度經(jīng)歷了“基本協(xié)調(diào)發(fā)展→良好協(xié)調(diào)發(fā)展”的發(fā)展過程；空間分布格局在2009—2013年、2013—2018年都有所變化，總體朝著協(xié)調(diào)方向發(fā)展，就每個(gè)城市而言，在兩個(gè)時(shí)間段內(nèi)或保持穩(wěn)定，或?qū)崿F(xiàn)提升，總體都表現(xiàn)為耦合協(xié)調(diào)度的提高。

(3) 全局自相關(guān)結(jié)果表明，關(guān)中平原城市群的耦合協(xié)調(diào)度在2009年和2018年存在顯著的空間正相關(guān)關(guān)系，且通過顯著性檢驗(yàn)，2013年則表現(xiàn)為負(fù)相關(guān)。局部自相關(guān)的LISA圖顯示，耦合協(xié)調(diào)度的空間分布呈現(xiàn)明顯的空間聚集特征，整體顯著性較強(qiáng)，主要表現(xiàn)為“H-H”和“L-L”兩種類型，其中，西安市和銅川市一直表現(xiàn)為非顯著性，其他城市的聚集性反復(fù)變化。

基于以上結(jié)論，為提高區(qū)域土地集約利用水平和生態(tài)文明建設(shè)程度，以及兩者的協(xié)調(diào)耦合性，本文提出以下建議：

(1) 加強(qiáng)土地合理利用，調(diào)控土地利用方向，引導(dǎo)人口、產(chǎn)業(yè)向著合理的方向發(fā)展，科學(xué)合理地規(guī)劃利用土地，考慮區(qū)域固定資產(chǎn)投入、人均城市道路面積、土地墾殖率等指標(biāo)，加強(qiáng)區(qū)域內(nèi)土地可持續(xù)利用，促進(jìn)土地利用的集約化發(fā)展。

(2) 注重城市生態(tài)環(huán)境的保護(hù)及生態(tài)文明建設(shè)，制定相關(guān)政策，引進(jìn)先進(jìn)設(shè)施，建立動態(tài)監(jiān)測體系，嚴(yán)格管控工業(yè)二氧化硫、工業(yè)廢水和煙(粉)塵的排放量及指標(biāo)，加強(qiáng)廢物的回收利用，例如提高生活垃圾無害化處理率、污水處理率和工業(yè)固體廢棄物利用率等，對落后的企業(yè)進(jìn)行改造，引導(dǎo)企業(yè)采用先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)，提高資源利用率。同時(shí)，增加城市綠化面積，改善空氣質(zhì)量，提高空氣質(zhì)量優(yōu)良率，有效提升城市生態(tài)功能。

(3) 政府相關(guān)部門加強(qiáng)對城市的監(jiān)管，促進(jìn)城市向著優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展。加強(qiáng)城市之間及省份之間的交流與協(xié)作，“H-H”類型區(qū)為最理想分區(qū)，“L-L”則與之相反，需要同時(shí)加強(qiáng)城市本身及周邊城市的協(xié)調(diào)耦合發(fā)展，“L-H”和“H-L”兩個(gè)類型則是城市與周邊城市差距較大，在考慮不同城市發(fā)展階段及資源稟賦的前提下，以“H-H”引領(lǐng)其發(fā)展，最終促進(jìn)關(guān)中平原城市群的總體協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展。