黃河上游蘭西城市群城市用地結(jié)構(gòu)變化特征分析

閆 敏，李曉丹，劉學(xué)錄，2，韋 軍，韓 雨

（1. 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)管理學(xué)院，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，甘肅 蘭州 730070）

城市群作為空間結(jié)構(gòu)緊湊、經(jīng)濟(jì)聯(lián)系緊密的城市群體，其形成與發(fā)展成為中國(guó)城市化快速推進(jìn)的新特征[1]，新時(shí)代城市群在配置資源和帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)方面的作用日益凸顯。城市的發(fā)展離不開土地，作為其重要載體，城市土地的規(guī)模及結(jié)構(gòu)變化與城市的發(fā)展息息相關(guān)。因此，對(duì)城市群城市用地結(jié)構(gòu)變化特征進(jìn)行分析研究對(duì)城市群的高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義。

近年來(lái)，中國(guó)城市群城市用地結(jié)構(gòu)受到學(xué)者關(guān)注，研究方法不斷創(chuàng)新。主要運(yùn)用洛倫茨曲線和偏移份額模型等方法[2-4]，對(duì)武漢城市群、珠三角城市群、山東半島城市群、遼中南城市群、海西城市群、長(zhǎng)株潭城市群等城市群的城市用地結(jié)構(gòu)變化特征開展探討[5-10]，但仍存在一些不足。一是以往研究方法僅能從整體上反映其演變規(guī)律，忽略了對(duì)各地類的研究；二是研究區(qū)多集中于單個(gè)城市群或中西部城市群，對(duì)黃河上游蘭西城市群尚未開展研究，該城市群隨著黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展上升為重大國(guó)家戰(zhàn)略地區(qū)，特殊的地理位置決定了其將面臨前所未有的發(fā)展機(jī)遇，有必要全面把握其城市用地結(jié)構(gòu)變化規(guī)律。

本文采用洛倫茨曲線、基尼系數(shù)和偏移份額模型揭示蘭西城市群城市土地利用結(jié)構(gòu)的變化特征，并對(duì)比其與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的關(guān)系，為城市土地資源的合理配置及可持續(xù)利用提供科學(xué)引導(dǎo)。

1 研究區(qū)概況

蘭西城市群以蘭州、西寧為中心，主要包括蘭州市、西寧市、白銀市、定西市、臨夏州、海東市等地市（州）[11]，總面積9.75萬(wàn) km2，2017年末人口為1184.12萬(wàn)人，與長(zhǎng)三角、京津冀、長(zhǎng)江中游等城市群相比，蘭西城市群人口規(guī)模僅約為以上單個(gè)城市群總?cè)丝诘?0%，呈現(xiàn)出人口規(guī)模較小、人口增速緩慢的特點(diǎn)[12]?！短m州—西寧城市群發(fā)展規(guī)劃》指出，蘭西城市群應(yīng)在優(yōu)化國(guó)土空間開發(fā)格局、成為我國(guó)西北地區(qū)發(fā)展重要的增長(zhǎng)極等方面實(shí)現(xiàn)突破。整體上，在黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展背景下，蘭西城市群區(qū)位優(yōu)勢(shì)比較明顯，資源稟賦和經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)較好，但其經(jīng)濟(jì)總量偏小，發(fā)展水平總體不高，中心城市的帶動(dòng)能力不足，發(fā)展的制約因素較多。

2 研究方法與數(shù)據(jù)來(lái)源

2.1 城市用地結(jié)構(gòu)空間差異分析方法

（1）采用洛倫茨曲線分析蘭西城市群城市用地結(jié)構(gòu)的空間差異特征，通過(guò)觀察洛倫茨曲線的彎曲形狀，揭示各類城市用地的均勻程度。計(jì)算公式如下：

式中，Rij表示蘭西城市群各地市各類城市用地占區(qū)域用地面積的比重；Aij為蘭西城市群各用地結(jié)構(gòu)的面積；Sij為總面積。

式中，QWSij表示蘭西城市群各地市各類城市用地的區(qū)位熵；Qij為各用地結(jié)構(gòu)占蘭西城市群總面積的比值。

（2）采用基尼系數(shù)定量描述不同城市的城市用地結(jié)構(gòu)配置情況，計(jì)算公式如下：

式中，G為基尼系數(shù)，Qi為某一城市某一類結(jié)構(gòu)用地面積累計(jì)百分比；Mi為某城市的城市用地面積占城市群城市用地面積的累計(jì)百分比。

2.2 不同城市用地結(jié)構(gòu)演變分析方法

偏移份額模型將研究期內(nèi)研究區(qū)的經(jīng)濟(jì)總量增長(zhǎng)分解為三個(gè)分量，即份額量（NS）、結(jié)構(gòu)性偏移量（IM）和競(jìng)爭(zhēng)性偏移量（RS），進(jìn)而為調(diào)整這一研究區(qū)域的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)提供依據(jù)[13]。本文以蘭西城市群整體作為參照，對(duì)2013—2018年的區(qū)域城市用地或某一結(jié)構(gòu)用地總量變化進(jìn)行分解，以探究不同城市的城市用地空間配置差異，計(jì)算公式如下：

式中，R為蘭西城市群城市用地的變化速度；Ri為不同城市第i類用地結(jié)構(gòu)的變化速度；Rij為城市j第i類用地結(jié)構(gòu)的變化速度；表示區(qū)域j第i類城市用地的面積。

2.3 數(shù)據(jù)來(lái)源

本文采用的數(shù)據(jù)來(lái)源于相應(yīng)年份的《中國(guó)城市建設(shè)統(tǒng)計(jì)年鑒》和《中國(guó)城市統(tǒng)計(jì)年鑒》。考慮到城市用地分類標(biāo)準(zhǔn)的變化和海東市數(shù)據(jù)的獲取性與連續(xù)性，僅整理了2013—2018年相關(guān)數(shù)據(jù)。

3 結(jié)果與分析

3.1 蘭西城市群城市用地結(jié)構(gòu)變化特征

3.1.1 時(shí)序變化特征

2013—2018年，蘭西城市群城市用地面積由379.45 km2增長(zhǎng)至545.52 km2，增長(zhǎng)了43.77%（表1）。其中，綠地與廣場(chǎng)用地面積由48.97 km2增至93.06 km2，增長(zhǎng)了90.03%；道路交通設(shè)施用地面積由53.58 km2增至97.96 km2，增長(zhǎng)了82.83%，這兩種地類不僅是城市群這一時(shí)期增長(zhǎng)幅度最大的用地，而且是變化規(guī)模最大的用地。公用設(shè)施用地、商業(yè)服務(wù)業(yè)設(shè)施用地、公共管理與公共服務(wù)用地、工業(yè)用地增長(zhǎng)幅度次之，增幅分別為64.75%、56.92%、42.58%、33.71%。2013—2018年蘭西城市群居住用地增長(zhǎng)了15.10%，而城市人口從491.29萬(wàn)增加到516.36萬(wàn)，僅增長(zhǎng)了5.10%，人口的增長(zhǎng)速度遠(yuǎn)不及居住用地的增長(zhǎng)速度；工業(yè)用地面積雖未發(fā)生較大變化，但GDP增長(zhǎng)了47.04%，在一定程度上體現(xiàn)出城市用地集約利用水平的提高。

表1 2013—2018年蘭西城市群城市用地變化情況 單位：km2

3.1.2 空間差異特征

如圖1所示，2013年與絕對(duì)均勻線的距離由近到遠(yuǎn)的洛倫茨曲線分別是道路交通設(shè)施用地、商業(yè)服務(wù)業(yè)設(shè)施用地、物流倉(cāng)儲(chǔ)用地、工業(yè)用地、居住用地、公共管理與公共服務(wù)用地、綠地與廣場(chǎng)用地、公用設(shè)施用地，說(shuō)明這些地類在蘭西城市群各地區(qū)分布的均勻程度逐漸降低，即道路交通設(shè)施用地在該區(qū)域分布最為均勻，商業(yè)服務(wù)業(yè)設(shè)施用地次之，而公用設(shè)施用地分布最不均勻。2018年最接近絕對(duì)均勻線的仍是道路交通設(shè)施用地、物流倉(cāng)儲(chǔ)用地；距離絕對(duì)均勻線最遠(yuǎn)的是商業(yè)服務(wù)業(yè)設(shè)施用地、公共管理與公共服務(wù)用地。隨著時(shí)間的推移，綠地與廣場(chǎng)用地在蘭西城市群的分布均勻程度增加，各地區(qū)綠地與廣場(chǎng)的配置趨向成熟，而各地區(qū)商業(yè)服務(wù)業(yè)設(shè)施用地空間差異越來(lái)越大。

圖1 2013年和2018年蘭西城市群各類城市用地洛倫茨曲線

2013年和2018年各城市用地結(jié)構(gòu)在蘭西城市群的分布極不均勻（基尼系數(shù)均大于0.6）（表2），這與洛倫茨曲線上表現(xiàn)顯示的一致。2013年與2018年相比，居住用地、公共管理與公共服務(wù)用地、工業(yè)用地、物流倉(cāng)儲(chǔ)用地、公用設(shè)施用地、綠地與廣場(chǎng)用地的年際變化結(jié)果均為負(fù)值，表明這7類城市用地的分布越來(lái)越趨向于均衡，商業(yè)服務(wù)業(yè)設(shè)施用地與道路交通用地的年際變化為正值，表明這兩類城市用地分布越來(lái)越趨于集中。

表2 2013年和2018年蘭西城市群土地利用類型基尼系數(shù)

3.2 蘭西城市群不同城市用地演變規(guī)律

2013—2018年，蘭西城市群城市用地的增長(zhǎng)率為43.77%，即各市各類功能性用地的份額量為43.77%。偏移份額比以城市用地的偏移量與份額量比值來(lái)表征，反映了各地和各類建設(shè)用地的偏移量對(duì)份額量的調(diào)整力度，比單獨(dú)研究份額量更有意義。

2013—2018年，蘭西城市群各地區(qū)各類結(jié)構(gòu)性用地演變特征較為相似（表3）。商業(yè)服務(wù)業(yè)設(shè)施用地、道路交通設(shè)施用地、公用設(shè)施用地、綠地與廣場(chǎng)用地的結(jié)構(gòu)性偏移量為正值，表明這些用地的增長(zhǎng)率高于蘭西城市群總面積的增長(zhǎng)率，為增長(zhǎng)性結(jié)構(gòu)；居住用地、公共管理與公共服務(wù)用地、工業(yè)用地、物流倉(cāng)儲(chǔ)用地的結(jié)構(gòu)性偏移量為負(fù)值，表明這些用地結(jié)構(gòu)面積的增長(zhǎng)率低于蘭西城市群總面積的增長(zhǎng)率，為衰減型結(jié)構(gòu)。研究期內(nèi)衰減型結(jié)構(gòu)用地共向增長(zhǎng)性結(jié)構(gòu)用地轉(zhuǎn)移49.47 km2，居住用地、公共管理與公共服務(wù)用地、工業(yè)用地、物流倉(cāng)儲(chǔ)用地轉(zhuǎn)移面積分別為33.88 km2、0.44 km2、6.17 km2、8.97 km2，這部分偏移量主要分配給綠地與廣場(chǎng)用地（22.66 km2）和交通設(shè)施用地（20.93 km2），主要側(cè)重分配在蘭州、西寧等經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)的城市，白銀、定西、臨夏、海東等地區(qū)所得份額較小。

表3 蘭西城市群城市用地結(jié)構(gòu)性偏移量 單位：km2

從城市用地結(jié)構(gòu)上看，道路交通設(shè)施用地、綠地與廣場(chǎng)用地、公用設(shè)施用地的偏移份額比為正值，表明這三類用地的偏移量對(duì)其份額量有明顯的正向調(diào)整作用，即該時(shí)期道路交通設(shè)施用地、綠地與廣場(chǎng)用地、公用設(shè)施用地總體處于擴(kuò)張態(tài)勢(shì)；居住用地、公共管理與公共服務(wù)用地的偏移份額比為負(fù)值，表明這兩類用地的偏移量對(duì)其份額量有明顯的負(fù)向調(diào)整作用，即居住用地、公共管理與公共服務(wù)用地總體處于收縮態(tài)勢(shì)（表4）。從區(qū)域上看，擴(kuò)張趨勢(shì)最為明顯的是海東市，其行政區(qū)劃在2013年進(jìn)行了調(diào)整，城市用地規(guī)模急速擴(kuò)張。

表4 蘭西城市群城市用地偏移份額比

3.3 蘭西城市群城市用地演變空間特征

3.3.1 增長(zhǎng)性結(jié)構(gòu)的變化特征

蘭西城市群增長(zhǎng)性結(jié)構(gòu)用地變化情況如表5所示。①商業(yè)服務(wù)業(yè)設(shè)施用地。蘭州市和海東市商業(yè)服務(wù)業(yè)設(shè)施用地競(jìng)爭(zhēng)性偏移量為正值，表明其具有較大競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，新增量主要集中在這兩個(gè)城市。臨夏州、白銀市和西寧市商業(yè)服務(wù)業(yè)設(shè)施用地競(jìng)爭(zhēng)性偏移量為負(fù)值，表明這些地區(qū)商業(yè)服務(wù)業(yè)設(shè)施用地有所流失，其中臨夏州的流失量最大?？偟膩?lái)看，雖然商業(yè)服務(wù)業(yè)設(shè)施用地為增長(zhǎng)性結(jié)構(gòu)用地，但其增長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)和競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)均不明顯。②道路交通設(shè)施用地。西寧、定西、海東的道路交通設(shè)施用地為正值，西寧市道路交通設(shè)施用地新增量最多，增長(zhǎng)了6.31 km2，說(shuō)明該市道路交通設(shè)施用地是最具競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的用地；定西市、海東市的新增量分別為2.91 km2、0.47 km2。③公用設(shè)施用地。公用設(shè)施用地競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)最大的是定西市，增長(zhǎng)量為5.53 km2；而流失量最大的是臨夏市，流失量為6.44 km2。公共設(shè)施用地與商業(yè)服務(wù)業(yè)設(shè)施用地、道路交通設(shè)施用地一樣，在該區(qū)域的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)依然不明顯。④綠地與廣場(chǎng)用地。西寧、海東、臨夏的綠地與廣場(chǎng)用地競(jìng)爭(zhēng)性偏移量為正值，說(shuō)明該時(shí)期綠地與廣場(chǎng)用地在這三個(gè)城市具有較大競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，其中西寧市是綠地與廣場(chǎng)用地新增的主要城市，新增量為14.76 km2。蘭州、定西、白銀綠地與廣場(chǎng)用地競(jìng)爭(zhēng)性偏移量為負(fù)值，其中蘭州市的流失量最大，為15.68 km2。

表5 蘭西城市群城市用地競(jìng)爭(zhēng)性偏移量 單位：km2

3.3.2 衰減性結(jié)構(gòu)的變化特征

蘭西城市群衰減性結(jié)構(gòu)用地變化情況如表5所示。①居住用地。居住用地的增加量主要集中在蘭州、海東、臨夏，其中以蘭州市最為突出，增量為17.83 km2；而流出量在西寧市較為突出，研究期內(nèi)流出了18.90 km2。②公共管理與公共服務(wù)用地。蘭州市和海東市公共管理與公共服務(wù)用地競(jìng)爭(zhēng)性偏移量為正值，蘭州市是蘭西城市群中最大的城市，海東市正處于城區(qū)快速擴(kuò)張時(shí)期，因此該用地在這兩個(gè)城市有較大競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，而白銀、定西、臨夏、西寧均為流出城市。③工業(yè)用地。工業(yè)用地的增加量主要集中在蘭州市，作為西北的工業(yè)城市，蘭州市依然吸引了大量的工業(yè)用地，展示出了較大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，而白銀的工業(yè)用地流失量較大。④物流倉(cāng)儲(chǔ)用地。多數(shù)城市對(duì)物流倉(cāng)儲(chǔ)用地的需求量逐漸增加，僅西寧市物流倉(cāng)儲(chǔ)用地在流失，流失量為4.64 km2。

3.4 蘭西城市群城市用地變化與經(jīng)濟(jì)社會(huì)的關(guān)系

城市用地變化與經(jīng)濟(jì)社會(huì)有著直接的關(guān)系，是區(qū)域土地資源、人口集聚、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、城市規(guī)劃等多因素綜合作用的結(jié)果。本文以蘭西城市群城市用地變化偏移份額分析為基礎(chǔ)，進(jìn)一步以城市人口和地區(qū)生產(chǎn)總值表征經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，揭示蘭西城市群城市用地變化與經(jīng)濟(jì)社會(huì)的關(guān)系，為下一步城市用地結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整方向提供科學(xué)指導(dǎo)。

（1）城市用地變化與地區(qū)生產(chǎn)總值的關(guān)系。研究期內(nèi)，蘭西城市群各地區(qū)城市用地面積變化態(tài)勢(shì)與地區(qū)生產(chǎn)總值發(fā)展特征較為一致（圖2，圖3）。具體而言，蘭州市隨著地區(qū)生產(chǎn)總值的增長(zhǎng)，城市用地面積呈現(xiàn)持續(xù)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，由2013年的198.44 km2增至2018年的320.68 km2，增長(zhǎng)了61.60%，而地區(qū)生產(chǎn)總值增長(zhǎng)了50.11%；西寧市城市用地面積由2013年的78.48 km2增至2018年的95.17 km2，增加了21.26%，而地區(qū)生產(chǎn)總值2013—2016年增長(zhǎng)了40.47%，但西寧市地區(qū)生產(chǎn)總值在2016—2018年僅增長(zhǎng)了3.88%，速度明顯放慢。這由于蘭州市和西寧市作為蘭西城市群的兩個(gè)核心城市，隨著城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展，居民對(duì)住房、公共空間等需求提高，必然使城市用地規(guī)模擴(kuò)大；但城市地價(jià)升高的影響逐漸顯現(xiàn)，也促進(jìn)了城市土地的集約利用，在一定程度上二者的影響近于抵消，地區(qū)生產(chǎn)總值與城市用地規(guī)模變化態(tài)勢(shì)不再保持一致。相對(duì)而言，白銀、臨夏州、定西和海東城市用地面積增長(zhǎng)較為緩慢，但地區(qū)生產(chǎn)總值與城市用地面積變化態(tài)勢(shì)卻較為相似。

圖2 2013—2018年蘭西城市群城市用地變化趨勢(shì)

圖3 2013—2018年蘭西城市群地區(qū)生產(chǎn)總值變化趨勢(shì)

（2）城市用地變化與城市人口的關(guān)系。研究期內(nèi)，蘭西城市群各地區(qū)城市用地面積與城市人口變化特征匹配程度較低（圖2，圖4）。具體而言，蘭州市城市人口由2013年的205.42萬(wàn)人增至2018年的209.15萬(wàn)人，增長(zhǎng)了1.81%，而研究期內(nèi)城市用地面積增長(zhǎng)了61.60%，遠(yuǎn)高于人口的增長(zhǎng)速度；西寧市城市人口增長(zhǎng)了6.62%，城市用地面積增長(zhǎng)了21.26%；白銀市和臨夏州城市人口較2013年分別減少了1.46%和41.23%，但白銀城市用地面積卻增加了11.35%，臨夏州城市用地面積減少了8.67%。由此可以看出，理論上城市人口的快速增長(zhǎng)、城市化水平的持續(xù)提高將會(huì)導(dǎo)致居住、公共設(shè)施、交通等用地需求急劇上升，使城市用地內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，但蘭西城市群部分城市用地面積與城市人口呈失調(diào)狀態(tài)，因此這些城市不能一味地追求城市外延式擴(kuò)張，要注重城市建設(shè)用地的內(nèi)部挖潛利用，由“增量”向“存量”轉(zhuǎn)變，盤活城市低效用地應(yīng)是下一步的重點(diǎn)工作。

圖4 2013—2018年蘭西城市群城市人口變化趨勢(shì)

4 結(jié)論與討論

本文采用洛倫茨曲線、基尼系數(shù)和偏移份額模型對(duì)黃河上游蘭西城市群2013—2018年城市土地利用結(jié)構(gòu)進(jìn)行了定量分析，主要得出以下結(jié)論。

（1）2013—2018年蘭西城市群城市用地面積增加了166.07 km2，各類城市用地面積呈增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，但在不同城市分布極不均勻。單一地類在地區(qū)間的配置存在較大差異，綠地與廣場(chǎng)用地在各地區(qū)的配置趨于均衡，而商業(yè)服務(wù)業(yè)設(shè)施用地區(qū)域差異在增大。

（2）研究期內(nèi)，各城市的城市用地結(jié)構(gòu)偏移量演變特征較為一致。商業(yè)服務(wù)業(yè)設(shè)施用地、道路交通設(shè)施用地、公用設(shè)施用地、綠地與廣場(chǎng)用地為增長(zhǎng)性結(jié)構(gòu)；而居住用地、公共管理與公共服務(wù)用地、工業(yè)用地、物流倉(cāng)儲(chǔ)用地則屬于衰減性結(jié)構(gòu)。

（3）各城市不同類型城市用地的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)存在明顯差異。蘭州市和海東市對(duì)各類新增城市用地具有較大的吸引力。其中，較為突出的是蘭州市居住用地需求增大，而綠地與廣場(chǎng)用地有所下降。研究認(rèn)為，城市用地面積變化態(tài)勢(shì)與地區(qū)生產(chǎn)總值變化較為一致，但與城市人口匹配程度較低。

蘭西城市群城市用地空間格局分布及現(xiàn)狀表明，不同城市有不同的用地結(jié)構(gòu)需求，使得各類城市用地的增長(zhǎng)幅度、競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，以及占比呈現(xiàn)較大差異性。由于數(shù)據(jù)的可獲得性，本文僅選取2013—2018年蘭西城市群城市用地結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行研究，研究時(shí)間較短，今后的研究中還需要進(jìn)一步豐富數(shù)據(jù)資料。此外，本文簡(jiǎn)單分析了城市用地結(jié)構(gòu)演變的影響因素，如何采用模型系統(tǒng)分析蘭西城市群城市用地結(jié)構(gòu)時(shí)空演變的內(nèi)在機(jī)理有待深入探討。