生態(tài)文明建設(shè)目標(biāo)下的廣東省城市土地集約利用時(shí)空演變分析

張 姣， 張光宏

(中南財(cái)經(jīng)政法大學(xué) 工商管理學(xué)院， 湖北 武漢 430073)

中國人多地少，耕地資源短缺的國情決定了在快速城市化進(jìn)程中必須走土地節(jié)約和集約化道路[1]。生態(tài)文明建設(shè)被視為現(xiàn)階段實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必由之路和解決中國嚴(yán)峻的資源和環(huán)境問題的關(guān)鍵戰(zhàn)略。在生態(tài)文明建設(shè)目標(biāo)下，土地作為生態(tài)文明建設(shè)的空間載體[2]，其集約高效利用正是生態(tài)文明建設(shè)在空間上的一種呈現(xiàn)形式。高效集約的土地利用方式是城市經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展和科學(xué)利用土地的客觀要求[3]。在生態(tài)文明建設(shè)的背景下，不僅更關(guān)注土地投入與產(chǎn)出以及利用程度，同時(shí)需要更注重土地利用過程中的低碳發(fā)展、綠色發(fā)展以及循環(huán)發(fā)展能力。隨著城市化發(fā)展速度加快，耕地資源緊缺和土地利用低效的現(xiàn)象日漸明顯，同時(shí)大量農(nóng)用地被占用，生態(tài)環(huán)境也受到威脅，嚴(yán)重影響土地的可持續(xù)利用。

當(dāng)前關(guān)于城市土地集約利用的研究主要包含以下7類： ①對城市土地集約利用內(nèi)涵概念的研究[4]； ②在可持續(xù)發(fā)展理論以及城市規(guī)劃理念的基礎(chǔ)上研究城市土地集約利用，如“精明增長”“緊湊式發(fā)展”[5-6]等； ③探討土地這一稀缺資源如何合理配置問題以及持續(xù)利用的理論方法[7-8]； ④對城市土地集約利用評價(jià)的實(shí)證研究。在研究區(qū)域方面，學(xué)者的研究大部分關(guān)注單一城市[9]、開發(fā)區(qū)[10]、省域[11]、城市群和經(jīng)濟(jì)帶[12]、全國[13]等尺度的區(qū)域。常用確定權(quán)重的方法有AHP[14]、熵值法[15]、TOPSIS[16]、主成分分析法[17]、多權(quán)重綜合評價(jià)[18]等； ⑤關(guān)于時(shí)空格局[17]的研究； ⑥對障礙因子[19]和潛力分析[20]的研究； ⑦城市土地集約利用和其他系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系[21]。

當(dāng)前關(guān)于土地集約利用方面的研究已經(jīng)取得豐富成果，但仍存在不足。在研究視角方面，現(xiàn)有研究多從低碳經(jīng)濟(jì)[22]等視角進(jìn)行研究，而以生態(tài)文明建設(shè)為背景的研究較少。此外，當(dāng)前對土地集約利用水平差異的空間格局集聚以及相關(guān)性的研究報(bào)道較少。基于此，本研究采用熵值法確定這些指標(biāo)權(quán)重，計(jì)算廣東省城市土地集約利用水平并對其進(jìn)行評價(jià)。為了協(xié)調(diào)好廣東省經(jīng)濟(jì)快速增長與人口、資源與環(huán)境之間的關(guān)系，本文從生態(tài)文明建設(shè)視角出發(fā)，對該省城市土地集約高效利用、生態(tài)環(huán)境質(zhì)量以及循環(huán)發(fā)展能力進(jìn)行研究。利用空間自相關(guān)方法和核密度估計(jì)方法分析其時(shí)空格局及演進(jìn)規(guī)律，旨在為該區(qū)土地可持續(xù)利用提供依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

廣東省位于中國南部，根據(jù)地理位置和方位可分為珠三角、粵東、粵西和粵北4個(gè)區(qū)域。珠三角包括廣州、深圳、佛山、東莞、惠州、中山、珠海、江門、肇慶9市，粵東包括汕頭、揭陽、潮州、汕尾4市，粵西包括陽江、湛江、茂名、云浮4市?；洷卑ㄇ暹h(yuǎn)、韶關(guān)、河源、梅州4市，共有21個(gè)地級市(圖1)。近年來，廣東省在經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展方面取得了巨大的成就。2019年GDP總量達(dá)到1.08×1013元，位居中國省份第一名。常住人口數(shù)量1.15×108人，繼續(xù)居全國首位。土地總面積為179 725 km2，城市建成區(qū)面積為6 397 km2，占總面積的3.5%。森林覆蓋率為53.52%。在生態(tài)文明建設(shè)方面，廣東省積極推進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，提升資源集約節(jié)約利用水平，推廣綠色生活方式。但是，該省的環(huán)境與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展之間也存在一些矛盾。因此從生態(tài)文明建設(shè)視角下出發(fā),對土地集約高效地利用，注重生態(tài)環(huán)境質(zhì)量以及循環(huán)發(fā)展的能力很有必要。

圖1 廣東省地理分區(qū)及各市區(qū)位置

2 研究方法

本研究對象各指標(biāo)的數(shù)據(jù)來源于《廣東統(tǒng)計(jì)年鑒(2013—2020年)》，其中部分缺失數(shù)據(jù)來源于地級市國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)或采用相鄰年份數(shù)據(jù)推算所得。

2.1 指標(biāo)體系構(gòu)建

關(guān)于城市土地集約利用評價(jià)的研究已經(jīng)取得較多成果?；谝延醒芯砍晒鸞12，17]，本文在篩選國內(nèi)學(xué)者相關(guān)研究中使用頻度較高的評價(jià)指標(biāo)基礎(chǔ)上，結(jié)合廣東省城市土地利用狀況和生態(tài)環(huán)境特點(diǎn)，從生態(tài)文明建設(shè)的和諧共生、良性循環(huán)、全面發(fā)展三大宗旨出發(fā)，除了考慮土地集約利用的投入、產(chǎn)出等經(jīng)濟(jì)和社會(huì)因素外，更加注重考察土地低碳發(fā)展能力、土地綠色發(fā)展能力以及土地生態(tài)循環(huán)發(fā)展能力，據(jù)此構(gòu)建土地集約利用評價(jià)指標(biāo)體系(表1)。

表1 廣東省城市土地集約利用評價(jià)指標(biāo)體系

2.2 熵值法

熵值法是確定權(quán)重較為客觀的方法，其優(yōu)勢是在確定權(quán)重時(shí)，能夠有效避免主觀因素的干擾[23]。熵值法的計(jì)算具體步驟如下。

(1) 指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化。由于各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)正負(fù)向皆有，需對原始數(shù)據(jù)以無量綱化的方式處理。本文運(yùn)用極值標(biāo)準(zhǔn)化法進(jìn)行處理。

(1)

式中：i為年份;j為指標(biāo)排列順序;Yij為第i年第j項(xiàng)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值;Xij為第i年第j項(xiàng)指標(biāo)值;Xmax為第j項(xiàng)指標(biāo)的極大值;Xmin為第j項(xiàng)指標(biāo)的極小值。

(2) 指標(biāo)比重(Zij)計(jì)算：

(2)

(3) 熵值(Ej)計(jì)算：

(3)

(4) 計(jì)算信息冗余度 (Pj)：

Pj=1-Ej

(4)

(5) 指標(biāo)權(quán)重(Wj)計(jì)算：

(5)

(6) 土地集約利用水平指數(shù)(Qi)計(jì)算：

(6)

式中：m為研究年份；n為研究樣本數(shù)。由此計(jì)算各項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重與土地集約利用水平。

2.3 核密度估計(jì)

核密度估計(jì)是利用連續(xù)密度曲線估計(jì)隨機(jī)變量的概率密度，描述隨機(jī)變量分布規(guī)律的一種方法[24]。依據(jù)核密度估計(jì)的曲線圖，可以研究城市土地集約利用水平分布格局、位置、峰值和擴(kuò)展情況的變化。然后再描述土地集約利用水平分布的動(dòng)態(tài)演化特征。

2.4 空間自相關(guān)分析

空間自相關(guān)分析是通過測量空間相關(guān)性或異質(zhì)性數(shù)據(jù)的相關(guān)程度來描述目標(biāo)的空間聚集或分化，并解釋其空間相互作用機(jī)制的一種方法[25]。該方法主要包括全局空間自相關(guān)和局部空間自相關(guān)。本文采用全局Moran’sI指數(shù)來度量城市土地集約利用水平全局空間相關(guān)性。此外，考慮到可信度的問題，對研究對象進(jìn)行顯著性水平的P值檢驗(yàn)，其中Z值表示標(biāo)準(zhǔn)差的倍數(shù)。同時(shí)選取局部Moran’sI指數(shù)來度量城市土地集約利用水平局部空間相關(guān)性。

3 結(jié)果與分析

本文通過MATLAB軟件利用熵值法計(jì)算出土地集約利用水平值，并利用ArcGIS 10.5軟件將廣東省主要年份的土地集約利用水平數(shù)值可視化(圖2)，通過ArcGIS 10.5軟件根據(jù)Jenks最佳自然斷裂點(diǎn)方法選取2016年作為標(biāo)準(zhǔn)年份并取整，再根據(jù)數(shù)據(jù)的實(shí)際分布情況將數(shù)值分為4類：Ⅰ類(0，0.15]，Ⅱ類(0.15，0.20]，Ⅲ類(0.20，0.30]，Ⅳ類(0.30，1] 。

圖2 2012，2016，2019年廣東省土地集約利用水平

從整體分析，廣東省城市土地集約利用水平不斷提高。2012年，廣東省城市土地集約利用水平普遍較低，城市類型主要集中在Ⅰ和Ⅱ類。在2016年，Ⅳ類城市數(shù)量明顯增加，土地集約利用水平值也有所提升。在2019年，Ⅲ類、Ⅳ類城市為主要類型，土地集約利用水平繼續(xù)上升。從圖2可以看出，土地集約利用水平高值與低值區(qū)域主要分布于珠三角部分區(qū)域與粵北區(qū)域。

3.1 時(shí)序分析

圖3為廣東省土地集約利用水平值在主要年份的核密度演進(jìn)曲線。在形狀上，研究期間年核密度估計(jì)曲線呈現(xiàn)出陡峭的尖峰和平緩的多峰構(gòu)成，這說明廣東省整體城市土地集約利用水平值偏低，并且城市之間存在差距，各城市的土地集約利用水平值存在極化現(xiàn)象。在位置上，研究期間核密度估計(jì)曲線整體不斷向右移動(dòng)，土地集約利用水平值的變化范圍擴(kuò)大，說明廣東省各地級市土地集約利用水平值整體呈上升趨勢。在峰度上，2012—2016年期間核密度估計(jì)曲線主峰高度急劇下降，核密度估計(jì)曲線主峰也呈現(xiàn)下降趨勢，說明廣東省城市土地集約利用水平值差距在逐步縮小。

圖3 2012，2016，2019年廣東省土地集約利用水平時(shí)序變化

3.2 空間分析

3.2.1 全局空間分析 Moran’sI為研究區(qū)域2012—2019年城市土地集約利用水平的全局指數(shù)值。Moran’sI值在(-1，1)區(qū)間變化，當(dāng)Moran’sI>0時(shí)，表示區(qū)域存在正相關(guān)性，其值越大，空間相關(guān)性便越顯著。當(dāng)Moran’sI<0時(shí)，表明區(qū)域存在負(fù)相關(guān)性，其值越小，空間相關(guān)性越弱。否則，Moran’sI等于零時(shí)，區(qū)域相關(guān)性為隨機(jī)。由表2可以看出，2012—2019年廣東省Moran’sI指數(shù)均為正值,且P值通過10%的顯著性檢驗(yàn)。這說明各地級市間的土地集約利用水平存在明顯的正相關(guān)性，也表明隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，各城市土地集約利用水平在逐年提高。從演變角度分析，2012—2015年廣東省各地級市的Moran’sI指數(shù)呈現(xiàn)大幅下降趨勢，2015—2019年Moran’sI指數(shù)表現(xiàn)為上升態(tài)勢。這說明區(qū)域之間的關(guān)聯(lián)性整體表現(xiàn)出波動(dòng)式下降的特點(diǎn)。

表2 廣東省各地級市(2012-2019年)Moran’s I指數(shù)

3.2.2 局部空間分析 本文選擇2012，2016，2019年為主要年份，利用ArcGIS與GeoDa軟件對廣東省21個(gè)地級市局部Moran’sI進(jìn)行可視化處理(圖4)，并利用LISA(local indicators of spatial association)圖進(jìn)行分析。其中集聚性不顯著區(qū)域表示該地區(qū)城市土地集約利用水平無明顯的集聚情況。據(jù)其集聚特點(diǎn)將其劃分為3類：分別為低—低、低—高、高—高集聚類型城市。據(jù)此進(jìn)一步分析其區(qū)域集聚特點(diǎn)。

圖4 2012，2016，2019年廣東省各地級市LISA集聚特征

(1) 低—低集聚類型區(qū)域。城市的空間差距不明顯，在空間上具有正相關(guān)性。該類型城市呈現(xiàn)出土地集約利用水平值與周圍城市都較低的特點(diǎn)。在2019年首次出現(xiàn)該類區(qū)域，分布于粵北的韶關(guān)市。該類區(qū)域城市土地集約利用水平較低，人口大量向外流失，地形為山區(qū)，城市建設(shè)用地利用效率低下，且距珠三角地區(qū)較遠(yuǎn)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較低，對城市土地的投入與產(chǎn)出不足。此外，由于在土地利用過程中忽略了對城市土地生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，導(dǎo)致該地區(qū)呈現(xiàn)出低水平態(tài)勢。

(2) 低—高集聚類型區(qū)域。城市的空間差距較為明顯，在空間上具有負(fù)相關(guān)性。該類型城市呈現(xiàn)出土地集約利用水平值較低而周圍城市較高的特點(diǎn)。在主要年份都存在該種類型區(qū)域，其數(shù)量與空間分布無變化。主要分布于珠三角的佛山市和廣州市，及相對鄰近的東莞市和深圳市。土地集約利用水平較低，但是與廣東省北部城市相比要高，受到深圳等城市的輻射影響較小，因此土地集約利用水平相對較低。

(3) 高—高集聚類型區(qū)域。城市的空間差距不明顯，在空間上具有正相關(guān)性。該類型城市呈現(xiàn)出土地集約利用水平值比周圍城市都較高的特點(diǎn)。在主要年份該種類型城市數(shù)量與空間上變化幅度較小。此類區(qū)域主要分布于廣東省較為發(fā)達(dá)的城市。例如，經(jīng)濟(jì)特區(qū)深圳市以及相鄰的東莞等城市。地理位置的優(yōu)勢促進(jìn)了周邊地區(qū)的集約發(fā)展，大量的資金、人才和交通資源為該區(qū)土地集約利用的高水平提供了保障。此外，在政策因素的影響下，該區(qū)域各城市間保持著密切的聯(lián)系，在驅(qū)動(dòng)周邊城市發(fā)展方面發(fā)揮了重要作用,使得周邊城市的土地利用集約水平也得到提升。

4 結(jié) 論

在時(shí)序方面，廣東省城市土地集約利用水平值初期整體較低，但在發(fā)展中得到了提升。同時(shí)各城市之間土地集約利用水平存在兩極分化情況，但極化現(xiàn)象在逐漸減弱。廣東省在后續(xù)發(fā)展中要注意縮小城市發(fā)展的差距。在空間方面，廣東省部分城市土地集約利用水平具有集聚的特征，其集聚特點(diǎn)可以分別劃分為低—低、低—高、高—高三種區(qū)域。高值區(qū)域主要分布于珠三角部分區(qū)域，低值區(qū)域分布在粵北等地區(qū)。此外，各城市土地集約利用水平存在明顯的空間正自相關(guān)性，但區(qū)域間的相關(guān)性表現(xiàn)出整體波動(dòng)式下降的特點(diǎn)。

為了提升廣東省城市土地集約利用水平，建議各城市要因地制宜地選擇發(fā)展方向。①對于土地集約利用水平較高的珠三角地區(qū)，土地投入和土地產(chǎn)出已經(jīng)較高，后續(xù)發(fā)展應(yīng)以區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整作為主要方向，提高城市土地利用效率。②對于土地集約利用水平較低的粵西、粵北等地區(qū)，地形為山地發(fā)展的主要限制因素，政府應(yīng)出臺(tái)相關(guān)政策對當(dāng)?shù)靥厣髽I(yè)與產(chǎn)業(yè)進(jìn)行幫扶，注重土地利用過程中的生態(tài)環(huán)境問題。此外還要加強(qiáng)區(qū)域之間的聯(lián)系。例如，粵北區(qū)域與珠三角區(qū)域的聯(lián)系不夠緊密，若利用珠三角區(qū)域較高的土地集約利用水平輻射帶動(dòng)，實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)經(jīng)濟(jì)的融合，城市的競爭能力與輻射影響范圍也會(huì)強(qiáng)化，最終縮小區(qū)域城市土地集約水平的差距。