中国各省市区建设用地空间差异分析：1996-2004年

王志宝，曹广忠

（北京大学城市与环境学院，北京 100871）

建设用地急剧增加是中国快速城镇化进程中的重要现象，也是土地利用/覆被变化的重要形式。现有相关研究成果主要包括研究方法和技术手段创新、研究对象特征和规律总结与讨论、研究数据来源不断拓展、研究范围不断扩大等。在研究的空间尺度上，主要集中于对一两个省市区或城市群的城市用地进行对比［1-3］，而关于各省市区建设用地的分析相对较少［4-7］。另外，多数成果是对某类用地尤其是城镇用地的研究［1，4，8-17］，较少分析建设用地总量和建设用地结构的差异［2-3，5-7，18-21］。国外对城市土地利用的研究始于19世纪末，国内于20世纪80年代末开始。谈明洪等发现欠发达国家的城市建设用地以3.5％的速度增长［5］，而中国建设用地正以超过4％的速度增长。国外对于中国建设用地（土地利用）的关注［22-23］是近十几年的热点，但各省市区建设用地差异状况的分析尚不全面。

1 研究方法与数据预处理

1.1 研究方法

现有相关研究方法主要有（综合/单一）变动系数（弹性/动态度）［1，8-9］、灰色关联度［7］、玫瑰图［9］、扩张（强度）指数［4，10-14］、建设用地分维数指数及相关用地类型的土地资源分布重心坐标［12］、象限方位分析［15］、空间自相关［16］、邻接度指数［17］、结构信息熵和相对丰富指数［18］、均衡度及优势度［18］等，其中建设用地综合变动指数［3］能够从建设用地总量变化和内部结构变化两个方面分析各省市区建设用地变动情况。

现有方法主要涉及时间尺度和空间尺度、单一用地类型和综合用地类型、用地结构和利用效益等方面。建设用地差异可分为数量增减、结构变动和空间分布三个方面，本文尝试利用综合变动指数、年均扩张指数、空间形态维度指数和结构信息熵4个函数构建一组建设用地空间变动函数来分析省市区建设用地差异状况。

（1）综合变动指数，表达式为：

式1中，St为研究期末面积；S0为研究期初面积；t为研究期限；Wt为研究期末比重；W0为研究期初比重。

（2）空间形态维度指数，表达式为：

式2中，St为t时期面积；Pt为t时期边缘周长；C为常数项。Ld的理论值范围为1.0—2.0。

（3）年均扩张指数，表达式为：

式3中，St为研究期末面积；S0为研究期初面积；A为总面积比重；t为研究期限。

（4）结构信息熵①信息熵是信息论中用于度量信息量的概念。一个系统越是有序，信息熵就越低。本文的结构信息熵主要是用来反映各类用地在其上属用地中所占比重的时间变动情况，用地结构越合理，结构信息熵就越低。，其表达式为：

3）隔绝噪声的传播途径，减少车间的混响时间。由于车间混响时间长，声音衰减较慢，因而声源通过反射传至各受声点的噪声也就越多，所以必须利用特殊的介质隔断噪声的传播途径以减轻噪声对操作人员健康的损害。

式4中，Sj为第j类用地类型的面积，且j在1—m之间。

1.2 数据预处理

基础数据来源于《中国国土资源年鉴（1997—2005）》和1997—2005年各省市区国土资源年鉴，本文分析不含港、澳、台。将所有用地分为农用地、建设用地和未利用地三类，其中建设用地包括居民点工矿用地②居民点工矿用地包括：城市用地、建制镇用地、农村居民点用地和独立工矿用地。、交通用地和水利设施用地；对比历年各类用地数据，剔除异常值或利用均值法加以弥补，构建一个完整的时序数列。

2 各省市区建设用地差异分析

2.1 各省市区建设用地现状差异分析

（1）结构信息熵分析。利用结构信息熵分析建设用地及其中的居民点工矿用地的结构变动情况。计算Lf建设用地并分成5个等级发现，①除1999年外，Lf建设用地≥10的省市区个数一般在5个左右，除1996年外，鲁、豫、苏、冀一直位于第一等级，黑、皖多半年份处于第一等级，粤最终进入第一等级，各省市区之间差距较大；②10﹥Lf建设用地≥7的省市区个数一般在7个左右，内蒙、湘、新、辽、川基本处于第二等级，且其Lf建设用地变动不大；③7﹥Lf建设用地≥5的省市区个数逐步增加，而其所占比重不大，贵、吉、桂、赣、晋、甘基本处于这个等级；④5﹥Lf建设用地≥2的省市区个数维持在7个左右，2002、2003年略有减少，渝、闽、贵、津、滇基本处在这个等级，且各省市区差距不大；⑤2﹥Lf建设用地的省市区个数有下降趋势，沪、藏、宁、京、琼一直处在这个等级，且各省市区差值很小；⑥就各年份来看，除1999、2003年外，其他年份各等级的省市区个数分布呈现“哑铃型”——中间少两端多，历年均值也属于这种情况（图1）。

计算Lf居民点工矿用地并分成5个等级发现：①Lf居民点工矿用地≥10的省市区个数基本维持在7—8个，鲁、豫、苏、皖、冀、粤、川处在第一等级，排序变动不大但相互间差距较大；②10﹥Lf居民点工矿用地≥7的省市区个数基本维持在7个，黑、内蒙、辽、湘、鄂、甘一直处在这个等级且排序基本未变；③7﹥Lf居民点工矿用地≥5的省市区个数基本维持在4个，2002年后开始有所增加，晋、陕、桂一直处在这个等级且排序未变；④5﹥Lf居民点工矿用地≥2的省市区个数维持在7—8个，滇、渝、贵、闽、青、津一直处在这个等级且排序未变；⑤2﹥Lf居民点工矿用地的省市区个数保持在5个左右，琼、沪、宁、藏一直处在这个等级且排序未变；⑥从整个研究期来看，各省市区的Lf居民点工矿用地的排序没有多大变动，鲁、豫一直是前两名，而宁、藏则一直为最后两名，二者的差距在10以上，各等级的省市区个数分布变化不大，并呈现“倒金字塔型”，除蒙、粤外，各省市区的Lf居民点工矿用地没有明显变动，直辖市的数值低于东中部省市区。

总之，只有鲁、豫、冀的Lf建设用地和Lf居民点工矿用地差距较大，黑、闽、赣、鄂、滇、藏二者的差值为负，其他省市区二者基本保持一致。

图1 研究期内各省市区主要用地结构信息熵的年均值Fig.1 Annual average values of information entropy ofmain land use structure at regional levels during study period

（2）建设用地结构现状分析。分析计算结果发现：①沪、甘、晋、渝、陕的居民点工矿用地比重都在80％以上，高于全国均值（71.96％），藏、赣、鄂、津的居民点工矿用地比重低于65％；②藏、滇、闽、蒙的交通用地比重在10％以上，高于全国均值（7.44％），津、琼、新、沪的交通用地低于6％；③津、赣、鄂、新、苏的水利设施用地比重在20％以上，高于全国均值（16.39％），沪、甘、渝、晋、贵的水利设施用地比重低于7％；④就三类建设用地比重看，只有鲁、辽、吉建设用地结构与全国均值接近，其他省市区由于自然和经济社会条件不同而结构偏差很大，如晋由于煤矿开发而导致工矿用地比重高、藏由于高等级公路的修建而导致交通用地比重高、沪作为经济社会综合发展的大都市则居民点用地比重很高等；⑤就大区来看，居民点工矿用地比重高的省市区地域分布不明显，而交通用地比重高的省市区地域分布较明显，主要集中于西南地区。

图2 各省市区建设用地结构Fig.2 Construction land use structure at regional levels

2.2 各省市区建设用地变动差异分析

（1）结构变动分析。1996—2004年间各类用地量的变动表明，①居民点工矿用地比重增长明显，全国平均增长10.83％，其中，苏、新、津提高了20％以上，而渝、青则出现负增长，各省市区变动差距明显；②交通用地比重均有提高，全国增长2.10％，除藏提高最多（15.46％）外，其他省市区间差异较小，且均有增长；③水利设施用地比重出现负增长，全国平均降低12.93％，其中，藏、苏、新、津、宁降低20％以上。

（2）空间扩展分析。计算Lc建设用地发现，全国的Lc建设用地=0.84，接近于中位数，且相邻省市区差距不大，多数发达省市区Lc建设用地＞1，浙、粤、渝Lc建设用地＜0.5，南方多数省市区Lc建设用地＜0.80（图3）。

将建设用地边缘简单假设为圆形，计算各省市区建设用地的边缘周长，通过回归测试确定常数项C的值为5，得到各省市区的Ld建设用地，发现除1996年外，各省市区Ld建设用地基本保持不变，全国Ld建设用地维持在1.50左右，而各省市区平均值为1.63，只有藏偏离较大，且藏、黑、宁、新变动较大（图3）。

（3）年均扩张分析。计算Le居民工矿用地并剔除异常值发现，①研究期内京、津、沪的Le居民工矿用地一直远高于其他省市区；高于平均Le居民工矿用地的只有4—5个省市区，低于1％的一直多于20个省市区，且差距逐步缩小；②发达省市区Le居民工矿用地比较高，东北三省Le居民工矿用地居中，除京、津、沪外，其它省市区Le居民工矿用地差距逐步缩小，多数省市区Le居民工矿用地有所提高，尤其津，而沪降低最多；③Lemax与Lemin在700—1400倍之间，Le居民工矿用地较高的省市区差距很大，而Le居民工矿用地越小的省市区差距越小，Le居民工矿用地＞1％的省市区多位于沿海，而Le居民工矿用地＜0.01％的省市区多在中西部地区。

计算Le城市用地并剔除异常值发现：①渝、京、宁、浙Le城市用地远高于其他省市区，多数省市区低于平均值，尤其是东北三省，Le城市用地较高的省市区多位于沿海，发达省市区Le城市用地处在中上游水平，中西部个别省市区的城市用地扩张异常明显；②多数省市区Le城市用地都有所提高，尤其是京，而沪等少数省市区Le城市用地则有所降低；③可将所有省市区划分成三类：Le城市用地较高，且变动较大、Le城市用地不高，且变动不大、Le城市用地很低，且变动很小。

年均扩张情况大致说明，发达省市区居民点工矿用地扩张速度快于欠发达省市区，而沿海省市区的城市用地扩张速度快于内陆省市区。

计算Le建设用地并剔除异常值后发现，①直辖市Le建设用地远高于其他省区，其次是浙、粤，相对而言，发达省市区的Le建设用地不如欠发达地区，其他省市区则由于资料统计的原因而呈现负向扩张；②除苏外，粤、鲁等发达省市区的Le建设用地也很低，尤其是辽不到1％，2002—2004年间发达省市区的Le建设用地明显高于其他地区，中部地区和东北三省Le建设用地最低；③可将所有省市区大致划分成4类：Le建设用地一直很高，波动非常明显、Le建设用地相对较高，波动也较大、Le建设用地不高，变动不大、Le建设用地非常低，而且变动很小。

图3 各省市区建设用地形态变动情况Fig.3 Form variationso of construction land at regional level

总之，除京、津、沪外，欠发达省市区建设用地年均扩张较快，而发达省市区则增长较为缓慢，这主要与各省市区的可利用地存量和经济社会发展阶段有关。

2.3 各省市区建设用地差异分析总结

（1）省市区建设用地差异综合分类

将Lc建设用地、年均Ld建设用地、年均Le建设用地、年均Lf建设用地这4个数值进行加和处理，得到各省市区建设用地差异的综合值，即L=Lc+Ld+Le+Lf进行各省市区的建设用地差异的综合分析。但在实际的数据处理过程中，发现年均Le建设用地的变动不合理，因此用年均Le居民点工矿用地来代替，由此将各省市区建设用地差异的综合值，划分成5类（表1）。

（2）省市区建设用地差异分析总结

从上述分析看，中国各省市区建设用地差异明显，按照建设用地差异的综合得分，可划分成5类（表1）。类型Ⅰ为发达省市区，其中京、津、沪建设用地开发力度已达到很高的水平；类型Ⅱ中半数为发达省市区，建设用地侵占其他类型土地现象明显；类型Ⅲ中也有半数为发达省区，建设用地开发力度一般；类型Ⅳ中，除粤、琼外均为中西部欠发达省区，建设用地开发情况差异很大；类型Ⅴ为欠发达省区，建设用地开发力度较小，有较大开发空间。

3 结论与建议

3.1 结论

1996—2004年研究期内各省市区建设用地差异显著，分析建设用地差异的4个主要方面，可得到以下结论：（1）多数年份各省市区建设用地的等级分布呈“哑铃型”，即省市区的各类用地结构呈两极分化特征。建设用地中，居民点工矿用地比重的地域差异不明显，而交通用地比重高的省市区偏集西南地区。（2）发达省市区的居民点工矿用地扩张速度快于欠发达省市区，而沿海省市区的城市用地扩张速度快于内陆省市区，各省市区建设用地扩张差异很大，发达省市区扩张慢于欠发达省市区。（3）除1996年外，各省市区建设用地的空间维度变动不大，全国建设用地的空间形态维度保持在1.50左右，各省市区均值为1.63，只有藏偏离较大，且藏、黑、宁、新变动较大。（4）各省市区的综合变动指数差异较大，但也有明显的地理差异，且5个等级的省市区个数相差不大，多数发达省市区都高于欠发达省市区，多数南方省市区低于北方省市区。

表1 各省市区建设用地差异分类Tab.1 Differential classification of constructional land at regional levels

3.2 对策与建议

各省市区建设用地差异有自然、社会、经济等方面原因，对于差异影响因素的研究还有待进一步深入。各省市区经济社会差异是建设用地的主要驱动因素，而自然地理条件是导致建设用地差异的限制性因素，而各类用地之间的相互转换及未利用地开发等则是各省市区建设用地差异的直接原因。各省市区合理的建设用地变动情况应该与当地的社会经济发展阶段相符合，但就数据分析结果来看，部分省市区的建设用地变动与其社会经济发展相脱节。建设用地的类型和地域差异，要求对土地利用进行差异化管理：（1）严格控制县市居民点用地和工业用地的过速扩张，逐步实现城市内部建设用地的合理转变，以弥补建设用地后备用地不足的状况，实现土地的可持续开发。（2）中西部省市区要适当控制建设用地扩张速度，注意节约集约利用土地，提高经济和社会效益。（3）东部沿海省市区在开发新的建设用地的同时，要注重现有建设用地内部挖潜，做好土地开发与再开发利用规划，实现土地综合高效合理利用。

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