安徽省土地利用效益與城市活力耦合協(xié)調(diào)研究

趙敏，何如海，譚興坤，余玉娟

（安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)，合肥 230036）

土地利用效益可指土地資源各方面的利用效果和收益，城市活力是指整個城市文化、生態(tài)等方面的完善和活躍度。城市的發(fā)展使人們從注重土地利用的經(jīng)濟(jì)效益轉(zhuǎn)變?yōu)樽非笊鐣⑸鷳B(tài)、經(jīng)濟(jì)等各方面綜合效益[1]以及后期逐步研究多個子系統(tǒng)之間耦合協(xié)調(diào)問題[2]。這類研究內(nèi)容已相當(dāng)豐富，目前眾多學(xué)者研究方向大多為土地利用與土地生態(tài)、土地利用與城鎮(zhèn)化、土地利用與經(jīng)濟(jì)發(fā)展等方面的耦合協(xié)調(diào)。宋家鵬、陳松林[3]借助土地隱形利用和土地生態(tài)之間的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系來探索土地利用的時空特征和轉(zhuǎn)變模式；李智禮、匡文慧等[4]通過研究京津翼地區(qū)城鎮(zhèn)化率的提高和土地利用之間的耦合關(guān)系；邢穎，樂立等[5]分析土地利用和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系探索如何更加科學(xué)的利用土地資源推動區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展。研究區(qū)域范圍有對全國區(qū)域及省市進(jìn)行的研究[6-7]也有對特定區(qū)域進(jìn)行的局部研究[8]；研究方法方面：張中秋[9]以廣西省為例基于模糊綜合評價法、耦合協(xié)調(diào)模型和灰色關(guān)聯(lián)模型分析了其土地利用多功能的水平和特征；朱文娟、孫華[10]基于主成分分析法和相對發(fā)展模型確定其土地利用系統(tǒng)的耦合度和發(fā)展值，因地制宜的確定發(fā)展類型。同時評價指標(biāo)的建立有單一化指標(biāo)向多元化發(fā)展，單薇[11]從“生產(chǎn)—生活—生態(tài)”建立適合于江蘇省實際情況的土地利用多維評價體系。

綜上所述，選定研究區(qū)域為安徽省，研究期為2009～2018年，采用耦合協(xié)調(diào)模型構(gòu)建多角度評價體系，計算土地利用和城市活力的耦合度和協(xié)調(diào)度來評價其土地利用情況和城市發(fā)展活力，發(fā)現(xiàn)安徽省在近十年發(fā)展過程中存在問題，以便為安徽省土地資源的利用和城市發(fā)展提供具有參考價值的建議。

1 研究區(qū)概況和數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

安徽省位于東經(jīng)114°54′～119°37′，北緯29°41′～34°38′之間，地跨淮河、長江、錢塘江三大水系，是長三角的重要組成部分。2018年末人均生產(chǎn)總值47 712元較2017年增長10%左右；三次產(chǎn)業(yè)貢獻(xiàn)率之比為3.88∶52.78∶43.35；全年糧食總產(chǎn)量達(dá)4 007.3萬t：文化及相關(guān)產(chǎn)業(yè)19 915個，表明安徽省致力發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時也追求于農(nóng)業(yè)和文化的發(fā)展。

1.2 數(shù)據(jù)來源

文中數(shù)據(jù)以2009～2018年《安徽省統(tǒng)計年鑒》《安徽省國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》為主要來源，對于個別年份缺失的數(shù)據(jù)以相鄰年份數(shù)據(jù)的平均值作為補(bǔ)充。

2 研究方法

2.1 指標(biāo)體系的建立

影響土地利用效益與城市活力耦合協(xié)調(diào)的因素眾多且評價工作是一項復(fù)雜、長期的動態(tài)過程。為了使結(jié)果更加科學(xué)可信，結(jié)合安徽省獨特的自然條件和近年來的實際發(fā)展?fàn)顩r，秉持科學(xué)性、系統(tǒng)性、可操作性、可獲得性[12-15]等原則構(gòu)建適用耦合協(xié)調(diào)研究的評價指標(biāo)體系（表1）。表1中選取的28項評價指標(biāo)基本可以覆蓋影響土地利用效益與城市活力耦合協(xié)調(diào)的因素。

表1 安徽省土地利用效益與城市活力耦合協(xié)調(diào)度評價指標(biāo)體系及權(quán)重值Table 1 The index system and weight value of the coordination of land use benefit and urban vitality coupling in Anhui province

2.2 指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化處理

由于評價指標(biāo)涉及多方面因素而且原始數(shù)據(jù)存在來源、單位和量綱不統(tǒng)一等問題，為了便于后期計算等工作的進(jìn)行，研究采取極差標(biāo)準(zhǔn)化法對指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱化處理[16]，由于指標(biāo)屬性的不同進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理的方法也不同，根據(jù)表1所示的各指標(biāo)屬性，處理方法如下：

正向指標(biāo)：

負(fù)向指標(biāo)：

式中，Cij表示第i年第j項指標(biāo)的原始值，C′ij表示標(biāo)準(zhǔn)化后的標(biāo)準(zhǔn)值，maxCij，minCij分別表示第i年第j項指標(biāo)的最大值和最小值。

2.3 指標(biāo)權(quán)重的確定

確定評價指標(biāo)權(quán)重模型有很多，常用的有主成分分析法、層次分析法、熵權(quán)法等，但是各評價模型均存在一定的不足，而熵權(quán)法是一種客觀賦權(quán)方法，在一定程度上可以克服層次分析法的主觀性和主成分分析法的模糊性帶來的誤差，通過計算出每個指標(biāo)的熵值來判斷離散程度，從而得出權(quán)重之間的大小關(guān)系[17]。結(jié)合安徽省土地利用效益與城市活力的現(xiàn)狀，研究采取熵權(quán)法來確定評價指標(biāo)的權(quán)重，方法如下所示：

（1）計算標(biāo)準(zhǔn)化后第i年第j項指標(biāo)的比重（Yij）：

（2）計算指標(biāo)信息熵（ej）：

（3）計算指標(biāo)的差異系數(shù)（dj）：

（4）計算指標(biāo)權(quán)重（Wj）：

式中，k=1/lnm，m為評價年數(shù)，n為指標(biāo)數(shù)。

2.4 綜合指數(shù)計算

耦合協(xié)調(diào)是多個子系統(tǒng)互相影響的結(jié)果，為了全面分析研究期內(nèi)子系統(tǒng)和整體的情況，研究采用綜合指數(shù)法進(jìn)行計算[18]，公式如下：

式中U1表示土地利用效益綜合指數(shù)；U2表示城市活力綜合指數(shù)。

2.5 耦合協(xié)調(diào)模型的建立

耦合度是指用具體的計算數(shù)值表示子系統(tǒng)之間相互依賴和相互作用的程度，公式如下：

X表示土地利用效益與城市活力的耦合度，取值介于[0，1]；U1、U2分別表示土地利用效益和城市活力的綜合指數(shù)。為了更加準(zhǔn)確的表現(xiàn)出各子系統(tǒng)之間的耦合程度，參照學(xué)者的相關(guān)研究[19]，將耦合度分為4個等級，詳情見表2。

表2 耦合度等級劃分表Table 2 Classification of coupling degree table

耦合度只能反映系統(tǒng)之間的相互作用程度，為了更加準(zhǔn)確的表達(dá)系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)運行程度，引用協(xié)調(diào)度模型進(jìn)行計算，公式如下：

D表示土地利用效益與城市活力的協(xié)調(diào)度，T表示土地利用效益與城市活力的發(fā)展度，a、b為待定參數(shù)且兩者和為1，因為土地利用效益子系統(tǒng)和城市活力子系統(tǒng)的重要性相當(dāng)因此假設(shè)a、b值相等[20]都為0.5。并且將計算出的協(xié)調(diào)度數(shù)值，劃分相應(yīng)等級見表3。

表3 協(xié)調(diào)度等級劃分表Table 3 Classification table of coordination degree

在前文研究的基礎(chǔ)上將計算得出的土地利用效益（U1）和城市活力（U2）進(jìn)行比較，大致可分為以下三種情況：U1＞U2，則是城市活力滯后型；U1=U2，則是土地利用效益和城市活力同步協(xié)調(diào)型；U1＜U2，則是土地利用滯后型。

3 計算結(jié)果分析

3.1 土地利用效益與城市活力綜合評價指數(shù)分析

根據(jù)上述一系列的計算得出了安徽省2009～2018年近十年土地利用效益系統(tǒng)指數(shù)（圖1）、城市活力系統(tǒng)指數(shù)（圖2）以及兩者綜合指數(shù)（圖3）。

圖1 土地利用效益系統(tǒng)指數(shù)Fig.1 Land use efficiency system index

圖2 城市活力系統(tǒng)指數(shù)Fig.2 Urban vitality system index

圖3 綜合評價指數(shù)Fig.3 Composite evaluation index

3.1.1 土地利用效益評價

由圖1可知，從時間尺度來看，經(jīng)濟(jì)、社會、生態(tài)效益三者呈現(xiàn)總體上升趨勢，其中以生態(tài)效益系統(tǒng)變化趨勢最為明顯，經(jīng)濟(jì)效益增長幅度最小。經(jīng)濟(jì)效益指數(shù)2009～2018年十年間總共增長0.780 0，增長率達(dá)3.5倍。2009～2013年經(jīng)濟(jì)效益指數(shù)逐年增加，2013～2015年期間出現(xiàn)小幅度的下降后又繼續(xù)增長至2018年的0.109 1。社會效益指數(shù)十年間增長幅度6.3倍，呈現(xiàn)緩慢持續(xù)增長狀態(tài)。生態(tài)效益指數(shù)2009～2018年由0.012 3增長至0.137 7，增長了11.2倍，相對發(fā)展較好。總的來看；在研究期的前五年，經(jīng)濟(jì)效益指數(shù)大于其余兩個子系統(tǒng)，則2013～2018年社會、生態(tài)效益指數(shù)大于經(jīng)濟(jì)效益系統(tǒng)指數(shù)，說明兩個子系統(tǒng)對于土地利用效益的作用在不斷增大，國家加大了對于環(huán)保的投入，同時人們的環(huán)保意識在逐年提升。

3.1.2城市活力評價

由圖2可知，2009～2018年近十年城市活力四個子系統(tǒng)的活力指數(shù)呈波動式上升趨勢，其中以文化活力和經(jīng)濟(jì)活力的增長幅度和趨勢最大，增長幅度達(dá)0.151 0左右。綜合研究期的整體數(shù)據(jù)和圖表變化趨勢來看，以2014年為節(jié)點將研究期分成兩個階段。第一階段為2009～2014年；這一階段環(huán)境活力指數(shù)占比最大。經(jīng)濟(jì)活力系統(tǒng)指數(shù)最低，表明在這時間段內(nèi)安徽省經(jīng)濟(jì)還處于相對低下的狀態(tài)，但是縱觀來看整體發(fā)展速度較快，穩(wěn)步上升。此時的環(huán)境狀態(tài)比較好；污水、灰塵的排放量小，人均綠地面積充裕。第二階段為2014～2018年，此時經(jīng)濟(jì)效益指數(shù)的占比和增長速度最大，說明安徽省人均GDP、社會消費品零售總額、房地產(chǎn)開發(fā)投資等金額在不斷增加。與此同時環(huán)境活力雖然也處于增長狀態(tài)但是指數(shù)要低于經(jīng)濟(jì)效益指數(shù)，兩者差距逐漸增大，告誡人們不能以環(huán)境作為發(fā)展經(jīng)濟(jì)的代價。隨著經(jīng)濟(jì)效益指數(shù)的提高，社會活力和文化活力也有了很大的提高，側(cè)面說明，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展在一定程度上提高了人們的物質(zhì)文化生活、人均教育水平。

3.1.3 綜合評價

由圖3可知各系統(tǒng)的評價指數(shù)都呈現(xiàn)逐步上升的趨勢，表示近十年來安徽省整體狀態(tài)是向好的趨勢發(fā)展的。其中安徽省城市活力指數(shù)在上升期間雖然出現(xiàn)了小幅度的下降波動趨勢，但是在整個研究期內(nèi)評價指數(shù)都高于土地利用效益評價指數(shù)，在共同作用下綜合評價指數(shù)與子系統(tǒng)表現(xiàn)出共同促進(jìn)、發(fā)展的狀態(tài)。2009～2018年土地利用效益評價指數(shù)由0.062 6增至0.368 4，總共增加了5.9倍；城市活力子系統(tǒng)指數(shù)增加了7.4倍，側(cè)面從數(shù)據(jù)方面反映出了上圖的變化趨勢。從土地利用效益來看，生態(tài)效益的快速增長取得了主導(dǎo)地位，建成區(qū)綠化覆蓋由37.2%上升至42%，工業(yè)廢水排放量也出現(xiàn)了17 113萬t大幅度的下降。說明國家在發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時，嚴(yán)格把控環(huán)境的變化狀態(tài)，加快土地生態(tài)文明體制改革，工業(yè)、生活廢水廢氣達(dá)標(biāo)排放，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、生態(tài)的共同發(fā)展。城市活力方面，主要是安徽省實施“861”計劃以及“十二五、十三五”期間大力發(fā)展經(jīng)濟(jì)、調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。其中人均GDP增長2.9倍；房地產(chǎn)開發(fā)投資額1 669.9億元上升至4 563億元；社會消費品零售總額增長了8 572.3億元。同時經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶動了文化建設(shè)的興起，安徽城市文化活力指數(shù)大幅度提升。每萬人高等教育學(xué)生在校人數(shù)和從事文化藝術(shù)和文物事業(yè)人員逐年大幅度穩(wěn)步增長，說明人們在解決日常物質(zhì)生活問題的同時更加注重科學(xué)文化素質(zhì)的提高和精神文明建設(shè)，提高公民的素質(zhì)對于當(dāng)今現(xiàn)代化綜合國力的發(fā)展至關(guān)重要，國家的發(fā)展和建設(shè)離不開人才的建設(shè)。

3.2 土地利用效益與城市活力耦合協(xié)調(diào)度分析

通過上述計算結(jié)果得出表4和圖4；由圖4可知，耦合度和協(xié)調(diào)度呈現(xiàn)波動變化趨勢，耦合度出現(xiàn)小幅度下降，總體變化趨勢不大。協(xié)調(diào)度相對耦合度而言上升變化趨勢較為明顯，協(xié)調(diào)度增加了0.405 7。同時在研究期內(nèi)安徽省土地利用效益與城市活力一直呈現(xiàn)高度耦合的狀態(tài)，但是高度耦合狀態(tài)并不代表兩個子系統(tǒng)處于協(xié)調(diào)運行的狀態(tài)；表4的數(shù)據(jù)就驗證了這一猜想，因此對于安徽省的土地協(xié)調(diào)狀態(tài)還需要分段分析，但是總體來說，耦合度和協(xié)調(diào)度兩者是處于相互協(xié)調(diào)、促進(jìn)的狀態(tài)。

表4 安徽省土地利用效益與城市活力評價指數(shù)和耦合協(xié)調(diào)度計算Table 4 Calculating the coordination of land use benefit and urban vitality evaluation index and coupling in Anhui province

圖4 安徽省土地利用效益與城市活力耦合協(xié)調(diào)度變化趨勢Fig.4 The trend of coordination between land use benefits and urban vitality in Anhui province

第一階段為2009～2011年，在這個階段，耦合度由0.997 8上升至0.998 3，處于高度耦合階段；協(xié)調(diào)度從0.258 7增加到0.399 4；土地利用效益指數(shù)和城市活力指數(shù)分別上漲到0.150 4和0.169 1。在這一階段的研究期內(nèi)，安徽省土地利用效益與城市活力協(xié)調(diào)等級和類型由中度失調(diào)土地利用滯后型向輕度失調(diào)土地利用滯后型轉(zhuǎn)變，主要原因這一階段處于“十一五”和“十二五”的過渡期間國家宏觀調(diào)控力度加強(qiáng)；經(jīng)濟(jì)、社會、生態(tài)各方面都處于相對較好發(fā)展階段，所以各指標(biāo)的指數(shù)都表現(xiàn)持續(xù)上升的趨勢。

第二階段為2012～2014年，在此期間耦合度依舊保持持續(xù)上升的高度耦合趨勢，由0.983 1增至0.996 9，增長了0.013 8。協(xié)調(diào)度指數(shù)呈現(xiàn)出小幅度上升～下降的趨勢，由0.456 5增至0.495 1又下降到0.494 5，總體來說是處于上升狀態(tài)，協(xié)調(diào)狀況由瀕臨失調(diào)向勉強(qiáng)協(xié)調(diào)進(jìn)行轉(zhuǎn)變，土地狀況向著良好的方向發(fā)展。土地利用效益指數(shù)由0.173 2上升到0.226 1，增長率達(dá)30.5%，城市活力指數(shù)增長0.013 7，雖然土地利用效益指數(shù)的增長速度遠(yuǎn)超于城市活力指數(shù)，但是總體是低于城市活力指數(shù)，尤其是2012年兩者指數(shù)差距達(dá)0.077 6為此階段最大差值，安徽省土地利用類型仍為瀕臨失調(diào)土地利用滯后型，但相對上一階段情況有一定的好轉(zhuǎn)。形成這一階段性變化的主要原因是因為在“十二五”期間，經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，地均生產(chǎn)總值和人均生產(chǎn)總值都有了量的飛躍，城鎮(zhèn)居民人均可支配收入相比較2009年增加約76.3%，公路密度增加了1 719 km·km-2，公路密度的增加使得出行和貨運變得更加便捷；環(huán)境方面生活垃圾和工業(yè)三廢的排放問題都普遍實現(xiàn)了合格排放，但全省空氣質(zhì)量達(dá)到及好于二級的天數(shù)比例由2009年的96.95%下降至87.4%，在此階段霧霾天氣經(jīng)常發(fā)生，還需要進(jìn)一步的改進(jìn)。

第三階段為2015～2018年，耦合度指數(shù)出現(xiàn)先上升后下降趨勢，從0.980 2上升到0.989 8后下降到0.983 9，整體變化趨勢不大。由圖4變化趨勢可知整個研究期耦合度總體變化趨勢不明顯都為高度耦合狀態(tài)。協(xié)調(diào)度依舊是持續(xù)上升從0.494 5增長到0.664 4，土地協(xié)調(diào)等級由瀕臨失調(diào)向勉強(qiáng)協(xié)調(diào)和初級協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)變，2017年達(dá)到初級協(xié)調(diào)狀態(tài)，并且2018年持續(xù)好轉(zhuǎn)。整個研究期土地協(xié)調(diào)等級實現(xiàn)了從失調(diào)向協(xié)調(diào)的轉(zhuǎn)變。土地利用效益指數(shù)和城市活力指數(shù)增長到0.368 4和0.528 9，兩者差距逐漸拉大，導(dǎo)致整個研究期內(nèi)土地利用類型都為土地利用滯后型。由圖1可知，要提高的利用效益指數(shù)可從經(jīng)濟(jì)和社會效益兩方面入手。因此應(yīng)該采取相應(yīng)的措施緩解和解決存在的問題，力求協(xié)調(diào)發(fā)展。經(jīng)濟(jì)方面加大合理固定資產(chǎn)投資額度，扶持小型企業(yè)逐步成長為規(guī)模企業(yè)，社會方面，合理調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)比例和從業(yè)人數(shù)。然而合理控制人口增長率對提高社會效益指數(shù)和穩(wěn)步提升社會福利等工作具有很大的借鑒意義。

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié)論

為了判斷安徽省土地利用效益與城市活力耦合協(xié)調(diào)度狀況，研究通過結(jié)合研究區(qū)域的實際情況，綜合選取了28個涉及多方面因素的評價指標(biāo)構(gòu)建評價體系進(jìn)行評價。采取熵權(quán)法和綜合指數(shù)法并且通過建立耦合協(xié)調(diào)模型分析兩個子系統(tǒng)的耦合度和土地協(xié)調(diào)類型，結(jié)論如下：

（1）2009～2018年安徽省城市活力指數(shù)和土地利用效益指數(shù)呈現(xiàn)上升趨勢，只有2013～2014年城市活力出現(xiàn)小幅度的下降，并且兩者之間的差距逐漸拉大，城市活力指數(shù)大于土地利用效益指數(shù)，所以安徽省土地利用效益與城市活力耦合協(xié)調(diào)中一直處于土地利用滯后型。

（2）2009～2018年安徽省土地利用效益與城市活力耦合度由0.997 8下降到0.983 9，變化幅度不大，一直處于高度耦合狀態(tài)。土地利用效益與城市活力協(xié)調(diào)度處于先上升再下降然后上升的發(fā)展趨勢，但是總體指數(shù)上升，協(xié)調(diào)等級由中度失調(diào)向輕度協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)變，2017年為輕度協(xié)調(diào)的轉(zhuǎn)折點。

4.2 討論

安徽省土地利用效益與城市活力耦合協(xié)調(diào)受多方面因素影響，可從以下幾方面進(jìn)行討論。

（1）轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，提高土地利用綜合效益。上述研究結(jié)果表明，安徽省在今后經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中要適當(dāng)?shù)恼{(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和固定資產(chǎn)投資額，兼顧社會效益和生態(tài)效益；做好生活垃圾和工業(yè)三廢的無害化處理。提高人均可支配收入和土地生態(tài)狀況，全面提高土地利用綜合效益。

（2）提高土地利用效益與城市活力的協(xié)調(diào)度，打造和諧發(fā)展社會。安徽省應(yīng)該根據(jù)自身實際情況，在制定合理的發(fā)展政策調(diào)整土地利用結(jié)構(gòu)提高土地利用率的同時要激發(fā)城市發(fā)展活力，力求經(jīng)濟(jì)、社會、生態(tài)、文化的全面發(fā)展。最終實現(xiàn)土地利用和城市活力相協(xié)調(diào)發(fā)展。