我國土地城鎮(zhèn)化空間分布特征及影響因素

劉藝晶，曹月娥

(上海師范大學 環(huán)境與地理科學學院，上海 200234)

1 引言

我國目前處于快速城鎮(zhèn)化階段，大量農(nóng)村人口向城市流動、集中導致城市建設(shè)用地不斷擴張?！秶倚滦统擎?zhèn)化規(guī)劃(2014—2020 年)》把“土地城鎮(zhèn)化相對人口城鎮(zhèn)化過快、建設(shè)用地粗放低效”，視為必須高度重視并著力解決的突出矛盾和問題之一。土地城鎮(zhèn)化的研究也不斷受到學術(shù)界的關(guān)注，科學度量土地城鎮(zhèn)化的空間變化，實現(xiàn)人口、土地、產(chǎn)業(yè)三者的協(xié)調(diào)發(fā)展對推動我國城鎮(zhèn)化高質(zhì)量發(fā)展有極其重要的作用[1]。

關(guān)于土地城鎮(zhèn)化的研究主要集中在以下2個方面。一是實證研究不同尺度上土地城鎮(zhèn)化的水平測度，研究者通常采用的度量指標有單一指標和復(fù)合指標2種形式。呂添貴等從土地規(guī)模、投入和產(chǎn)出3個方面測度土地城鎮(zhèn)化水平[2]；范輝等從土地利用結(jié)構(gòu)、效益和強度3個方面構(gòu)建指標體系計算土地城市化率[3]；陳鳳桂等則從土地利用結(jié)構(gòu)、景觀演變、資本投入、社會效益等4個層面選取指標對土地城鎮(zhèn)化水平進行綜合度量[4]。二是研究土地城鎮(zhèn)化的驅(qū)動因素，在城市層面影響因素上，張立新認為人口規(guī)模和經(jīng)濟增長是影響長江經(jīng)濟帶土地城鎮(zhèn)化的主要因素[5]；在區(qū)域?qū)用嬷?，工資水平的區(qū)域差異可以解釋區(qū)域土地城鎮(zhèn)化水平的差異[6，7]。除此之外，學者認為中國的城鄉(xiāng)二元土地管理制度對土地城鎮(zhèn)化的發(fā)展有一定的影響[8-10]。

綜上所述，學界對土地城鎮(zhèn)化的研究已展開豐富研究，這些研究對于剖析全國縣域?qū)用娴耐恋爻擎?zhèn)化發(fā)展規(guī)律有著重要作用。但是從目前的研究進展來看，現(xiàn)有文獻多采用綜合指標來測度土地城鎮(zhèn)化水平，結(jié)果易受到指標體系和計算方法的干擾。在影響因素分析的模型選擇上，學者們大多運用偏最小二乘回歸模型、Logistic模型和Tobit模型開展實證分析，但是這些模型通常會忽視空間效應(yīng)，而地理加權(quán)回歸模型考慮空間效應(yīng)，保證實證結(jié)果的科學性與準確性[5]。

基于此，以2005、2020年土地利用現(xiàn)狀遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)分析全國土地城鎮(zhèn)化水平空間分異特征，并運用空間計量模型探究其形成機理，探討新型城鎮(zhèn)化背景下我國縣域土地城鎮(zhèn)化格局，重點揭示區(qū)域差異性和規(guī)律性，為推動新型高質(zhì)量城鎮(zhèn)化發(fā)展提供參考。

2 數(shù)據(jù)與方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

本文使用的土地利用現(xiàn)狀遙感數(shù)據(jù)、路網(wǎng)里程數(shù)據(jù)、高程數(shù)據(jù)和年降水量數(shù)據(jù)來自中國科學院資源環(huán)境數(shù)據(jù)中心(http://www.resdc.cn)。土地城鎮(zhèn)化驅(qū)動因子來自2005和2020年《中國縣域統(tǒng)計年鑒》。

2.2 研究方法

2.2.1 土地城鎮(zhèn)化率

在文中所采用的土地城鎮(zhèn)化率(LUR)，是指城鎮(zhèn)用地和其他建設(shè)用地(廠礦、大型工業(yè)區(qū)、油田等用地以及交通道路、機場及特殊用地)占城鄉(xiāng)建設(shè)用地的比值，具體公式如下[8]：

(1)

式(1)中，ul為城鎮(zhèn)用地規(guī)模；il為工礦用地規(guī)模；tl為交通用地規(guī)模；rl為農(nóng)村居民點用地規(guī)模。

2.2.2 最小二乘法回歸模型(OLS)

最小二乘法回歸模型是分析因變量和多個自變量之間的線性關(guān)系。Xij為解釋變量觀測值(i=1, 2,…,m、j= 1, 2, …,n)，Yj為被解釋變量，ε是整個回歸模型的誤差項，回歸系數(shù)β為一個常數(shù)，公式如下[11,12]：

(2)

2.2.3 地理加權(quán)回歸模型(GWR)

GWR回歸模型，其回歸系數(shù)不再是利用全域信息獲取的假定常數(shù)，代之以鄰近觀測值的子樣本數(shù)據(jù)信息進行局域回歸估計而得[13]，并隨著空間地理位置的變化而變化的βi，GWR模型如下[14]：

(3)

式(3)中，(mi,ni)是第i個縣域單元的中心地理坐標，βj(mi,ni)是變量xij連續(xù)函數(shù)在βj(m,n)第i個縣域單元的值。

3 結(jié)果分析

3.1 2005年土地城鎮(zhèn)化空間分布

2005年全國的土地城鎮(zhèn)化率為31.71%，東北地區(qū)、東南地區(qū)以及西北部分地區(qū)的土地城鎮(zhèn)化水平最高，而中、西部地區(qū)土地城鎮(zhèn)化率相對較低。采用自然斷點法可將我國土地城鎮(zhèn)化水平分為5個等級：低、中低、中、中高、高。土地城鎮(zhèn)化水平處于中低水平和中水平的區(qū)縣數(shù)量超過65%，土地城鎮(zhèn)化處于低水平的區(qū)縣數(shù)量占比為15%左右；土地城鎮(zhèn)化處于高水平的區(qū)縣數(shù)量占比為20%左右(圖1a)。在空間上，土地城鎮(zhèn)化水平呈現(xiàn)出南高北低格局，南方地區(qū)土地城鎮(zhèn)化水平明顯高于北方地區(qū)；其次，京津冀地區(qū)、山東半島、遼東半島和東北老工業(yè)基地以及西北的部分地區(qū)是土地城鎮(zhèn)化的高值地區(qū)。

圖1 2005年、2020年土地城鎮(zhèn)化水平洛倫茲曲線

3.2 2020年土地城鎮(zhèn)化空間分布

隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，土地城鎮(zhèn)化水平也在逐步提高。到2020年全國的土地城鎮(zhèn)化水平相較于2005年有了大幅度提高，土地城鎮(zhèn)化率的變異系數(shù)從0.714下降至0.503，表明在這期間全國的土地城鎮(zhèn)化水平差距明顯減小(圖1a、1b)。土地城鎮(zhèn)化水平的高值區(qū)域仍然以長三角地區(qū)、珠三角地區(qū)、成渝地區(qū)以及福建、廣東等城市群為主，而東北地區(qū)土地城鎮(zhèn)化水平無大幅度提升，仍舊保持在中低水平。2020年低水平的土地城鎮(zhèn)化區(qū)縣數(shù)量為57個，相比2005年的427個，總計減少數(shù)量370個；2020年中低水平的土地城鎮(zhèn)化區(qū)縣數(shù)量占比為1/4，相比2005年的占比總計減少1/20；中水平的土地城鎮(zhèn)化區(qū)縣數(shù)量所占百分比為20%，區(qū)縣數(shù)量保持基本不變(圖1)。陜西、山西、內(nèi)蒙一帶也逐漸成為了土地城鎮(zhèn)化的高值區(qū)域，歸結(jié)原因是這些城市依靠資源的開發(fā)而增加了建設(shè)用地以及工礦企業(yè)用地的數(shù)量。

3.3 土地城鎮(zhèn)化四大區(qū)域變化

2005～2020年我國縣域土地城鎮(zhèn)化率從38.88%提升到53.77%，年平均增長2.34%。參照湖南省國調(diào)信息網(wǎng)發(fā)布4大經(jīng)濟區(qū)域的劃分，統(tǒng)計4個地區(qū)2005、2020年的土地城鎮(zhèn)化率。結(jié)果顯示，2005年東部地區(qū)土地城鎮(zhèn)化水平最高，東北地區(qū)為傳統(tǒng)的農(nóng)耕區(qū)土地城鎮(zhèn)化水平最低。2020年，各地區(qū)土地城鎮(zhèn)化率都大幅提高，西部地區(qū)提高了19.20%，年均增長速度為3.00%，增長速度最快；東北地區(qū)由于受到人口回縮的影響，土地城鎮(zhèn)化增長速度最慢，僅提高了6.00%，年均增長率為1.14%，而中部地區(qū)和東部地區(qū)增速平穩(wěn)(表1)。

表1 2005～2020年土地城鎮(zhèn)化水平區(qū)域差異 %

將土地城鎮(zhèn)化增長速度按照自然斷點法劃分5個等級為：負增長、低速、中速、高速和超高速，有超過35%的區(qū)縣土地城鎮(zhèn)化率年均增速水平為中速增長；土地城鎮(zhèn)化率低速增長的區(qū)縣占比31.21%，土地城鎮(zhèn)化率年均增速為負增長和超高速增長的區(qū)縣數(shù)量占比大致相同。西北地區(qū)土地城鎮(zhèn)化率由34.93%增加到52.16%，年均增長率為2.91%，而東南地區(qū)的土地城鎮(zhèn)化率由40.28%增加到54.15%，年均增長率為2.14%。由此看出，東南地區(qū)比西北地區(qū)的土地城鎮(zhèn)化年均增長速度小。另外，將3種土地城鎮(zhèn)化水平與5種土地城鎮(zhèn)化年均增長速度組合成15種土地城鎮(zhèn)化發(fā)展類型。處于中水平—中速增長和中水平—高速增長的區(qū)縣數(shù)量占比最高，分別為7.43%、7.21%，主要集中分布在長三角、珠三角、長江經(jīng)濟帶等周圍城市。處于高水平-低速增長的區(qū)縣數(shù)量占比為13.40%，主要分布在內(nèi)蒙古、新疆、西藏、甘肅、四川、云南以及浙江和福建等城市地區(qū)；高水平—超高速增長的區(qū)縣數(shù)量占比最低，主要分布在東南沿海地區(qū)。而處于低水平—高速增長的區(qū)縣數(shù)量占比為11.80%，主要分布在東北三省、新疆西部地區(qū)以及中部地區(qū)和黃淮海沿岸城市等。

4 土地城鎮(zhèn)化的影響因素

4.1 指標選取

土地城鎮(zhèn)化發(fā)展受到多種因素的影響，結(jié)合我國城鎮(zhèn)化的實際，考慮指標的可獲得性，對影響土地城鎮(zhèn)化的因素指標選取(表2)。①城鎮(zhèn)人口規(guī)模。在城鎮(zhèn)化進程中，農(nóng)村人口不斷流入城市地區(qū)，人口規(guī)模對土地城鎮(zhèn)化水平有正向激勵作用[15,16]。②經(jīng)濟水平發(fā)展。經(jīng)濟的發(fā)展是建城區(qū)建設(shè)的主要因素，對土地城鎮(zhèn)化的發(fā)展產(chǎn)生正向效應(yīng)[15]。③產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。土地城鎮(zhèn)化過程中會使得產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的不斷升級，而服務(wù)型產(chǎn)業(yè)和工業(yè)集約化水平的不斷提高會對區(qū)域土地城鎮(zhèn)化產(chǎn)生負向激勵作用。④地理條件。一般而言，平坦的地形地勢、充沛的降水等優(yōu)越的自然條件有利于各種經(jīng)濟活動的開展，同時推動土地城鎮(zhèn)化的發(fā)展[1,17]。

表2 土地城鎮(zhèn)化影響因素

4.2 OLS模型

通過STATA軟件對13項指標進行標準化處理和多重共線性檢驗(VIF)(表3、表4)，2005年自變量VIF均小于10，2020年自變量VIF也小于10，該模型不存在多重共線問題，模型設(shè)定合理。

2005年OLS模型估計結(jié)果顯示(表3)，除了地形起伏度對土地城鎮(zhèn)化不存在顯著性影響因素以外，其他的變量因子均對土地城鎮(zhèn)化存在顯著的影響，財政收入水平通過了95%的顯著性檢驗，降水量、人口城鎮(zhèn)化、人均地區(qū)生產(chǎn)總值、工業(yè)集約化水平等均通過了99%的顯著性檢驗，且作用方向基本符合理論預(yù)期。具體地，人均GDP對土地城鎮(zhèn)化的影響系數(shù)為正，說明經(jīng)濟發(fā)展水平的高低對于土地城鎮(zhèn)化的發(fā)展存在正向激勵作用，經(jīng)濟越發(fā)達的地區(qū)，土地城鎮(zhèn)化水平越高；從自然條件來看，地勢低緩和降雨充沛的地區(qū)對土地城鎮(zhèn)化有正向的積極作用；工業(yè)化水平對土地城鎮(zhèn)化的影響系數(shù)為正，說明工業(yè)化越發(fā)達的城市，土地城鎮(zhèn)化水平越高。

表3 2005年土地城鎮(zhèn)化的OLS模型回歸結(jié)果

2020年的OLS模型估計顯示(表4)，所有的影響因素均通過顯著性檢驗。降水量、路網(wǎng)密度、地形起伏、固定資產(chǎn)投資等通過了99%的顯著性檢驗，人均地區(qū)生產(chǎn)總值通過了95%的顯著性檢驗。工業(yè)集約化水平、服務(wù)業(yè)發(fā)展水平對土地城鎮(zhèn)化存在負向抑制作用，這是因為工業(yè)的大量聚集會使得土地朝向集約化發(fā)展，從而抑制土地城鎮(zhèn)化的發(fā)展[18]。2005年和2020年模型檢驗結(jié)果相比顯示，交通對于土地城鎮(zhèn)化的影響力度減小，工業(yè)集約化水平和服務(wù)業(yè)的發(fā)展水平對土地城鎮(zhèn)化的發(fā)展由正向變?yōu)樨撓?，表明近年來二、三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展對于土地城鎮(zhèn)化的發(fā)展有抑制作用；其他變量對于土地城鎮(zhèn)化的影響未發(fā)生明顯改變。

表4 2020年土地城鎮(zhèn)化的OLS模型回歸結(jié)果

4.3 GWR模型

通過arcgis10.7軟件對2005、2020年的我國土地城鎮(zhèn)化率及其影響因素進行GWR模型檢驗。根據(jù)GWR模型擬合結(jié)果顯示，2005年的模型擬合度為49.7%，2020年的模型擬合度為53.3%，與OLS模型結(jié)果對比說明GWR模型優(yōu)于OLS模型。為比較各年份13個變量對土地城鎮(zhèn)化的影響存在差異，將兩個年份中系數(shù)值進行描述性統(tǒng)計分析(表5)。

2005年的統(tǒng)計結(jié)果顯示(表6)，人均地區(qū)生產(chǎn)總值和工業(yè)集約化水平等因素正值比超過70%，表明人均地區(qū)生產(chǎn)總值和工業(yè)集約化水平等因素的空間異質(zhì)性規(guī)律不強；而其他變量回歸系數(shù)正負數(shù)量基本一致，表明這些因素對土地城鎮(zhèn)化的影響存在空間異質(zhì)性。2020年結(jié)果顯示(表7)，降水量因素對土地城鎮(zhèn)化的影響沒有顯著變化；路網(wǎng)密度因素對土地城鎮(zhèn)化的影響減弱，但在不同地區(qū)作用的異質(zhì)性增強；工業(yè)集約化水平對土地城鎮(zhèn)化的正向促進作用減弱，但是空間異質(zhì)性增強。

表5 土地城鎮(zhèn)化的GWR模型擬合結(jié)果

表6 2005年地理加權(quán)回歸模型系數(shù)統(tǒng)計結(jié)果 %

表7 2020年地理加權(quán)回歸模型系數(shù)統(tǒng)計結(jié)果 %

本研究選取了人口城鎮(zhèn)化率、人均地區(qū)生產(chǎn)總值、服務(wù)業(yè)發(fā)展、年降水量4個指標分析各因素對土地城鎮(zhèn)化作用的空間作用影響。

(1)人口城鎮(zhèn)化率。從整體來看，2005～2020年人口城鎮(zhèn)化對土地城鎮(zhèn)化的正向促進作用影響減弱。在2020年，東北遼寧地區(qū)、西北地區(qū)以及中部地區(qū)由于人口城鎮(zhèn)化的發(fā)展而提升了土地城鎮(zhèn)化水平的發(fā)展，但是長三角、珠三角以及京津冀城市群由于人口城鎮(zhèn)化水平一直處于高峰，城鎮(zhèn)人口集聚很難再進一步促進城鎮(zhèn)用地的增長。

(2)人均地區(qū)生產(chǎn)總值。2005年西部地區(qū)經(jīng)濟的發(fā)展大大提升了土地城鎮(zhèn)化的發(fā)展，經(jīng)濟因素在很大范圍內(nèi)影響了土地城鎮(zhèn)化的發(fā)展，尤其是在陜甘寧一帶，到2020年經(jīng)濟因子對土地城鎮(zhèn)化影響最大的地區(qū)是內(nèi)蒙古、陜西、湖北和湖南一帶。在環(huán)渤海、京津冀、長三角和珠三角地區(qū)，兩個年份的回歸系數(shù)均為正，但是相比其他地區(qū)來看回歸系數(shù)較小，表明這些在經(jīng)濟發(fā)達的地區(qū)依靠對土地資源獲得進一步提城鎮(zhèn)化水平難度增加。

(3)服務(wù)業(yè)發(fā)展。2005年服務(wù)業(yè)發(fā)展對我國土地城鎮(zhèn)化的影響基本為正，服務(wù)業(yè)的發(fā)展在一定程度上促進了土地城鎮(zhèn)化的發(fā)展，服務(wù)業(yè)顯著地影響了西北地區(qū)和中部地區(qū)。到2020年，服務(wù)業(yè)回歸系數(shù)出現(xiàn)負，表明服務(wù)業(yè)的進步發(fā)展改變了土地不集約的發(fā)展模式，在更大范圍改變了粗放的土地城鎮(zhèn)化進程，且在西北地區(qū)和東北地區(qū)負向作用顯著增強，表明地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整更能促進城用地需求減量。

(4)年降水量。年降水量的空間異質(zhì)性分布規(guī)律最為顯著。降水影響的高值區(qū)域集中在西北、東北地區(qū)和東南沿海，且高值范圍有趨向中部的態(tài)勢。降水量對東南沿海地區(qū)的回歸系數(shù)為正，表明東南地區(qū)水熱條件組合良好，自然條件優(yōu)越，降水充沛有利于經(jīng)濟的發(fā)展，同時促進土地資源的開發(fā)利用，加速土地城鎮(zhèn)化進程；而降水量對西北地區(qū)的回歸系數(shù)為負，表明自然條件惡劣的西北地區(qū)不利于各項經(jīng)濟活動展開。

5 結(jié)論與討論

5.1 結(jié)論

以我國土地城鎮(zhèn)化水平的分布格局為研究視角，采用變異系數(shù)法、最小二乘法和地理加權(quán)回歸等計量模型，分析了我國土地城鎮(zhèn)化的空間分異特征，深入探索其驅(qū)動因素，得到如下結(jié)論。

2005～2020年間我國土地城鎮(zhèn)化水平分布在縣域?qū)用嫔铣尸F(xiàn)“南高北低、東高西低”的格局，土地城鎮(zhèn)化水平的高值區(qū)域始終是在我國的東南部，東部地區(qū)土地城鎮(zhèn)化水平最高，主要集中在珠三角、長三角以、京津冀，并且在這些城市群的周圍出現(xiàn)“組團式”增長的熱點區(qū)域，2020年西部地區(qū)如新疆東部、陜-甘-寧地區(qū)以及云南昆明、成渝都市圈的土地城鎮(zhèn)化水平進一步提升，而中部地區(qū)和東北地區(qū)傳統(tǒng)農(nóng)耕區(qū)的土地城鎮(zhèn)化水平較低。

在這15年間我國土地城鎮(zhèn)化地區(qū)間的發(fā)展差異趨于收斂，整體來看，發(fā)展速度呈現(xiàn)“西快東慢”的分布態(tài)勢，西部地區(qū)由于近年來受到國家政策的大力支持導致城鎮(zhèn)建設(shè)發(fā)展較快，而東部地區(qū)由于城市開發(fā)較早和專家提出的“關(guān)于遏制冒進式城鎮(zhèn)化和空間失控的建議”，導致近幾年的發(fā)展速度變化幅度較小。

人口集聚、經(jīng)濟發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和地理區(qū)位是導致土地城鎮(zhèn)化差異的主要驅(qū)動因素。人均GDP、降水量2個因子與土地城鎮(zhèn)化水平呈正相關(guān)關(guān)系，服務(wù)業(yè)水平與土地城鎮(zhèn)化水平呈負相關(guān)關(guān)系，但隨著時間變化各區(qū)域內(nèi)影響的強度具有差異性。服務(wù)業(yè)的發(fā)展有利于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)整，將改變西北地區(qū)和東北地區(qū)城鎮(zhèn)化建設(shè)中土地粗放浪費的現(xiàn)象，人均地區(qū)生產(chǎn)總值和人口城鎮(zhèn)化率對東部地區(qū)土地建設(shè)開發(fā)的作用逐漸轉(zhuǎn)移到中西部地區(qū)[19]。

5.2 討論

我國土地城鎮(zhèn)化在15年間差異趨于縮小，但差異特征仍然顯著，應(yīng)該制定新型城鎮(zhèn)化的區(qū)域差異化政策，以期緩解地區(qū)差異，實現(xiàn)新型城鎮(zhèn)化高質(zhì)量發(fā)展，推動區(qū)域內(nèi)協(xié)調(diào)發(fā)展與城鄉(xiāng)一體化發(fā)展。在人口城鎮(zhèn)化率和人均GDP驅(qū)動型的西部地區(qū)，應(yīng)就地推動人口城鎮(zhèn)化，適當擴大資本投入規(guī)模，拉動內(nèi)需，而在產(chǎn)業(yè)驅(qū)動型的東南部地區(qū)應(yīng)加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級，實現(xiàn)城市的可持續(xù)發(fā)展。

本研究從人口規(guī)模、經(jīng)濟水平、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和地理區(qū)位等視角展開對土地城鎮(zhèn)化影響因素的分析，但未涉及相關(guān)政策因素，指標選取的全面性有所欠缺。在后續(xù)研究中應(yīng)將政策因素納入驅(qū)動因子的指標體系里進行深入探討。

本研究通過2005年、2020年兩個年份對我國土地城鎮(zhèn)化空間分布特征及變化趨勢進行探討，但由于缺乏多個時間點形成的時間序列段，未能對土地城鎮(zhèn)化的時間變化特征進行深入的分析[20]，在保證數(shù)據(jù)可獲得的基礎(chǔ)上，研究長時間序列上我國土地城鎮(zhèn)化的時空分異特征將會是未來研究的重點方向。