產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與土地利用結(jié)構(gòu)耦合研究
——以山東省16地市為例

楊忠學(xué)，任會(huì)源，魏明亮

(1.山東建筑大學(xué) 管理工程學(xué)院，山東 濟(jì)南 250101；2．山東建筑大學(xué) 測(cè)繪地理信息學(xué)院，山東 濟(jì)南 250101；3.山東省國(guó)土空間規(guī)劃院，山東 濟(jì)南 250014)

引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)于自然資源的開發(fā)、利用逐漸廣泛和深入，其中土地作為生存和發(fā)展的基礎(chǔ)備受關(guān)注，但是其自身的特性也帶來了各種土地問題。為了緩解現(xiàn)存的土地利用問題，人們逐步將目光聚焦在土地集約利用與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化上，土地利用結(jié)構(gòu)與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)之間的內(nèi)在聯(lián)系便是其中一個(gè)重要研究方向。

土地利用結(jié)構(gòu)是內(nèi)部各種功能的用地比例、空間結(jié)構(gòu)及其相互影響、相互作用的關(guān)系。[1]各學(xué)者從不同的研究尺度、研究方法和研究角度對(duì)土地利用結(jié)構(gòu)進(jìn)行探析，大多數(shù)學(xué)者基于縣[2-3]或市[4-6]對(duì)土地利用結(jié)構(gòu)展開研究，也有少數(shù)學(xué)者針對(duì)城市群[7]進(jìn)行研究；對(duì)土地利用結(jié)構(gòu)的研究方法較為豐富，其中主流評(píng)價(jià)方法有耦合協(xié)調(diào)模型[8-10]、信息熵模型[11-12]、地理探測(cè)器[13-14]、灰色關(guān)聯(lián)法[15]和空間自相關(guān)模型[16]；針對(duì)土地利用結(jié)構(gòu)的研究角度非常廣泛，研究熱點(diǎn)集中在土地利用結(jié)構(gòu)的時(shí)空變化[17-18]、影響因素[19-21]、結(jié)構(gòu)優(yōu)化[22-24]和驅(qū)動(dòng)力分析[25]等方面，且對(duì)于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)[26]、生態(tài)承載力[27]、生態(tài)綠當(dāng)量[28]、城市化水平[29]、土地利用績(jī)效[30]等與土地利用結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系做了更加深入的探討。在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與土地利用結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系仍需要不斷探索、不斷更新。

研究土地利用結(jié)構(gòu)與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，有助于促進(jìn)土地資源參與市場(chǎng)宏觀調(diào)控，具有理論和實(shí)踐的雙重意義。現(xiàn)階段的研究多為對(duì)于某一個(gè)城市進(jìn)行時(shí)間序列上的探析。文章通過建立相關(guān)理論模型，研究山東省16個(gè)地市土地利用結(jié)構(gòu)與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，通過調(diào)整山東省三大產(chǎn)業(yè)之間的土地配置，進(jìn)而達(dá)到兩大結(jié)構(gòu)雙優(yōu)化、經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。

一、研究區(qū)域、數(shù)據(jù)來源和研究方法

(一)研究區(qū)概況

山東省地處華東沿海地區(qū)，憑借其優(yōu)越的地理位置和文化底蘊(yùn)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展上具有顯著優(yōu)勢(shì)。2019年，萊蕪正式劃入濟(jì)南，山東省由原來的17個(gè)地市調(diào)整為16個(gè)地市，全省生產(chǎn)總值達(dá)71，067.5億元，居全國(guó)第三，一、二、三產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)占比(%)分別為7.2∶39.8∶53.0。通過對(duì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的持續(xù)優(yōu)化，第三產(chǎn)業(yè)逐漸占優(yōu)勢(shì)地位。山東省土地總面積為15.8萬平方千米，土地利用結(jié)構(gòu)在不斷調(diào)整，一產(chǎn)用地比重逐漸降低，二產(chǎn)、三產(chǎn)用地比重逐漸上升，土地利用結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的耦合協(xié)調(diào)度也在逐步上升。

(二)數(shù)據(jù)來源

山東省各地市2009年、2019年的產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值數(shù)據(jù)來源于《山東省統(tǒng)計(jì)年鑒》、山東省統(tǒng)計(jì)公報(bào)和各地市統(tǒng)計(jì)局年鑒，土地利用數(shù)據(jù)來源于山東省第二次、第三次國(guó)土調(diào)查。

(三)研究方法

1.數(shù)據(jù)處理方法

在判斷經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段時(shí)，以美元作為計(jì)量單位，將各時(shí)期的人均GDP折算到2010年的實(shí)際人均GDP，再依據(jù)表1提供的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行判斷。在處理產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)時(shí)，直接使用官方所提供的產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值數(shù)據(jù)。

表1 錢納里經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段判斷標(biāo)準(zhǔn)

借鑒劉平輝的土地利用產(chǎn)業(yè)分類體系[31]，將全省產(chǎn)業(yè)用地類型分為四類，用于土地利用結(jié)構(gòu)劃分。

表2 基于產(chǎn)業(yè)的土地利用分類

2.信息熵模型

信息熵用來描述產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和土地利用結(jié)構(gòu)的有序程度。信息熵值與系統(tǒng)有序性呈逆相關(guān)，信息熵值越小，系統(tǒng)越協(xié)調(diào)有序，結(jié)構(gòu)性作用越強(qiáng)；相反，信息熵值越大，系統(tǒng)更加無序，結(jié)構(gòu)性越差。[32]運(yùn)用信息熵模型對(duì)山東省16地市2009年、2019年的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)及土地利用結(jié)構(gòu)進(jìn)行評(píng)價(jià)，分析產(chǎn)業(yè)分布狀況和土地利用狀況，通過所得數(shù)據(jù)判斷兩者的有序程度、耦合程度、協(xié)調(diào)度以及耦合協(xié)調(diào)程度。

[lsw1-Eth-Trunk1]port trunk allow-pass vlan all“允許通過的vlan流量”

信息熵的公式表達(dá)如下：

(1)

3.耦合評(píng)價(jià)模型

耦合度計(jì)算方式如下：

(2)

其中，C為耦合度、H土代表土地利用結(jié)構(gòu)、H產(chǎn)代表產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。耦合度C取值介于[0,1]之內(nèi)，C的數(shù)值越大，說明耦合水平越高。當(dāng)C=1時(shí)，說明耦合程度最好，該地市正朝著有序的方向發(fā)展；當(dāng)C=0時(shí)，說明耦合效果最差，該地市正處于無序的發(fā)展?fàn)顟B(tài)。

協(xié)調(diào)度計(jì)算公式如下：

C′={(H土×H產(chǎn))/[(H土+H產(chǎn))/2]2}k

(3)

其中，C′為協(xié)調(diào)度、k為調(diào)節(jié)系數(shù)，在文中取值為2。協(xié)調(diào)度C′取值介于[0,1]之內(nèi)，C′的數(shù)值越大，說明協(xié)調(diào)性越高。當(dāng)C′=1時(shí)，說明協(xié)調(diào)程度最好，該地市達(dá)到最佳協(xié)調(diào)狀態(tài)；當(dāng)C′=0時(shí)，說明協(xié)調(diào)效果最差，該地市兩者嚴(yán)重失調(diào)。

(4)

其中，D為土地利用結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)耦合協(xié)調(diào)度、T代表二者的綜合協(xié)調(diào)指數(shù)，其中a、b為待定權(quán)數(shù)，且a+b=1。土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整相輔相成，且在發(fā)展過程中具有同等重要性，因此待定權(quán)數(shù)確定為a=0.5、b=0.5。

二、山東省各地市經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段

通過錢納里經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段理論初步判斷山東省各地市在2009年和2019年的經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段(見表3)。

表3 2009年、2019年山東省各地市經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段

2009年，東營(yíng)憑借其優(yōu)越的自然條件和資源優(yōu)勢(shì)，最先跨入經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)行列，其余地市均處于工業(yè)化階段；濟(jì)南、青島等五地市處于工業(yè)化發(fā)展后期；棗莊、濰坊等九個(gè)地市處于工業(yè)化發(fā)展中期；菏澤處于工業(yè)化初期，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相對(duì)滯后。2019年，山東省各地市的經(jīng)濟(jì)水平均有一定程度的提升，其中處于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)初期階段的地市數(shù)量由一個(gè)增至五個(gè)，除東營(yíng)以外，濟(jì)南、青島、煙臺(tái)和威海這四個(gè)地市也都先后跨入經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)行列。濟(jì)南作為山東省的省會(huì)，其經(jīng)濟(jì)發(fā)展一直受到高度重視，近年來在科技創(chuàng)新、文化旅游等方面取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展；青島、威海和煙臺(tái)依托其優(yōu)越的區(qū)位優(yōu)勢(shì)，經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍；淄博、濰坊等六個(gè)地市處于工業(yè)化后期，除淄博以外，其它五個(gè)地市都是從工業(yè)化中期階段逐步發(fā)展至工業(yè)化后期，經(jīng)濟(jì)狀況有較大提升；棗莊、泰安等五個(gè)地市處于工業(yè)化中期，經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)較差，發(fā)展較慢。

三、山東省各地市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)及土地利用結(jié)構(gòu)分析

(一)山東省各地市產(chǎn)業(yè)利用結(jié)構(gòu)及信息熵分析

溫尚錕認(rèn)為，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)是對(duì)包括產(chǎn)業(yè)構(gòu)成、各產(chǎn)業(yè)之間的相互關(guān)系在內(nèi)的結(jié)構(gòu)特征的概括。[33]通過對(duì)各地市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)分析計(jì)算可得表4，通過判斷信息熵?cái)?shù)值也可進(jìn)一步分析各地市的產(chǎn)業(yè)聚集效應(yīng)。

2009年，山東省各地市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)信息熵值分布在0.67～1.00之間，最低值為東營(yíng)的0.679。東營(yíng)是具有第二產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)的資源型城市，產(chǎn)業(yè)聚集效應(yīng)最為明顯；濟(jì)南、青島等地市的信息熵較小，說明其產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的有序度相對(duì)較好，其對(duì)于第二產(chǎn)業(yè)的依賴性較強(qiáng)，也可看出一定的產(chǎn)業(yè)聚集效應(yīng)；而像濟(jì)寧、濰坊等信息熵較高、有序度水平較低的地市，仍處于多元化發(fā)展的狀態(tài)，并不會(huì)產(chǎn)生明顯的產(chǎn)業(yè)聚集效應(yīng)。

表4 2009年、2019年山東省各地市產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值結(jié)構(gòu)有序度狀況

2019年，各地市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)信息熵值分布在0.74～0.99之間。濟(jì)南和青島產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，有序度超越其他地市，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)較為合理；淄博、東營(yíng)等地市的信息熵處于中間水平，產(chǎn)業(yè)聚集效應(yīng)一般；其余地市的信息熵處于較高水平，有序度較低。近年來濟(jì)南和青島作為山東省資源與政策都傾斜的城市，著重發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)業(yè)聚集效應(yīng)十分明顯；處于中間水平的四個(gè)地市對(duì)于第二產(chǎn)業(yè)的依賴性較強(qiáng)，具有一定的產(chǎn)業(yè)聚集效應(yīng)；信息熵較高的地市在第二產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展情況相當(dāng)，處于多元化發(fā)展的狀態(tài)，因此這類地市的產(chǎn)業(yè)聚集效應(yīng)不會(huì)特別明顯。

(二)山東省各地市土地利用結(jié)構(gòu)及信息熵分析

通過對(duì)各地市土地利用結(jié)構(gòu)的分析計(jì)算可得表5。

表5 2009年、2019年山東省各地市

2009年，山東省各地市土地利用結(jié)構(gòu)信息熵分布在0.23～0.62之間，大多數(shù)地市的第一產(chǎn)業(yè)用地占較大比重。由于東營(yíng)的第一產(chǎn)業(yè)用地相較于其他地市并不占優(yōu)勢(shì)，因此其信息熵最高達(dá)到0.612；濟(jì)南山地較多而青島為沿海城市，這兩個(gè)地市也因其特殊的地形地勢(shì)導(dǎo)致信息熵相對(duì)較高；其他地市由于過于依賴第一產(chǎn)業(yè)導(dǎo)致信息熵非常低。

2019年，各地市土地利用結(jié)構(gòu)信息熵分布在0.32～0.56之間，絕大多數(shù)地市的信息熵呈上升趨勢(shì)，結(jié)合實(shí)際情況可判斷各地市正處在由一產(chǎn)依賴型城市轉(zhuǎn)向二產(chǎn)、三產(chǎn)依賴型城市的過渡期，濟(jì)南和青島在克服地形地勢(shì)限制的同時(shí)不斷朝著多元化的方向發(fā)展；泰安和臨沂等地市的第一產(chǎn)業(yè)仍舊處于絕對(duì)優(yōu)勢(shì)地位，信息熵未出現(xiàn)較大幅度的改變；東營(yíng)逐漸擺脫過于依賴自然資源發(fā)展經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)業(yè)模式，信息熵有一定幅度的下降。

(三)山東省各地市產(chǎn)業(yè)利用結(jié)構(gòu)和土地利用結(jié)構(gòu)有序性差異

考慮到信息熵是對(duì)經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象內(nèi)部比例結(jié)構(gòu)的無量綱化度量，分別將2009年、2019年產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)信息熵與土地利用結(jié)構(gòu)信息熵相減，進(jìn)一步比較2009年、2019年兩者之間的有序性差異(見圖1)。

圖1 山東省各地市不同時(shí)期產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和土地利用結(jié)構(gòu)有序度差異

2009年、2019年山東省整體的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)有序性小于土地利用結(jié)構(gòu)有序性，細(xì)化到地市同樣存在這種現(xiàn)象。隨著時(shí)間的推移，各地市的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和土地利用結(jié)構(gòu)的有序狀態(tài)不斷變化。2019年各地市兩者之間的差值小于2009年的差值，這說明，在發(fā)展過程中，各地市的土地利用結(jié)構(gòu)以及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)各自向更有序的方向發(fā)展，兩者之間的關(guān)系也朝更加協(xié)調(diào)互利的方向不斷邁進(jìn)。

四、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與土地利用結(jié)構(gòu)耦合協(xié)調(diào)關(guān)系

通過耦合協(xié)調(diào)模型計(jì)算可得山東省16地市的耦合度和耦合協(xié)調(diào)度(見圖2)。

圖2 山東省各地市不同時(shí)期耦合度和耦合協(xié)調(diào)度

2009年，山東省各地市耦合度分布在0.39～0.50之間，2019年，各地市耦合度分布在0.43～0.50之間，絕大多數(shù)地市的耦合度均有不同程度的提升。臨沂、德州以及聊城等地市在2009年的耦合度較低，但經(jīng)過一段時(shí)間的發(fā)展后，耦合水平有了相對(duì)明顯的提升；東營(yíng)和濱州的土地利用結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的特殊性導(dǎo)致其初期的耦合度較高，但隨著土地利用結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的特殊性逐漸降低，其耦合度也呈下降趨勢(shì)。雖然山東省各地市中土地利用結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的整體耦合程度仍舊處于一個(gè)較低的水平，但產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和土地利用結(jié)構(gòu)之間的互利有序性卻在不斷提升。

2009年，山東省各地市耦合協(xié)調(diào)度分布在0.47～0.81之間；2019年，各地市耦合協(xié)調(diào)度分布在0.60～0.81之間。其中，東營(yíng)維持在優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展水平；受到產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與土地利用結(jié)構(gòu)調(diào)整的影響，濱州的耦合協(xié)調(diào)度呈現(xiàn)下降趨勢(shì)；其他地市的耦合協(xié)調(diào)度均有不同程度的提升，其中日照、聊城和菏澤的耦合協(xié)調(diào)度提升較為顯著。山東省2009年及2019年的耦合度和耦合協(xié)調(diào)度具有相似的空間格局分布與時(shí)間變化趨勢(shì)，耦合度和耦合協(xié)調(diào)度水平較高的地市均分布在山東省的東部和北部，這說明相較于西南部，東部和北部發(fā)展更好。

四、結(jié)論與建議

(一)結(jié)論

2009年，僅有東營(yíng)處于發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)初期，山東省其他地市均處于工業(yè)化階段。經(jīng)過十年的發(fā)展，各地市的經(jīng)濟(jì)水平有了顯著增長(zhǎng)，其中有五個(gè)地市發(fā)展到發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)階段，其他大多數(shù)地市也由工業(yè)化中期階段逐步發(fā)展到工業(yè)化后期階段。

山東省在2009年和2019年的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)有序度均低于土地利用結(jié)構(gòu)有序度，但隨著時(shí)間的推移，兩者之間的有序度差距不斷減?。簧綎|省各地市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和土地利用結(jié)構(gòu)的初始耦合度水平較低，均處于耦合拮抗時(shí)期，但整體的耦合協(xié)調(diào)度基本高于耦合度，這說明產(chǎn)業(yè)發(fā)展和土地利用之間的關(guān)系趨于協(xié)調(diào)，且絕大多數(shù)地市的耦合度、耦合協(xié)調(diào)度隨時(shí)間的發(fā)展都有不同程度的改善；經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段與耦合度、協(xié)調(diào)度、耦合協(xié)調(diào)度的發(fā)展趨勢(shì)大致相同。

(二)建議

針對(duì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與土地利用結(jié)構(gòu)之間存在的問題出臺(tái)相應(yīng)政策，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和土地利用空間布局優(yōu)化，強(qiáng)化土地利用結(jié)構(gòu)內(nèi)部地類用地規(guī)劃管控、監(jiān)管，提高土地資源利用效率；嚴(yán)守耕地紅線，注重基本農(nóng)田保護(hù)，在不超出土地資源生態(tài)承載能力的前提下，提高第一產(chǎn)業(yè)用地效率；加強(qiáng)第二產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)平穩(wěn)健康可持續(xù)發(fā)展。