山东省建设用地扩展时空动态及驱动力分析

吴建寨 彭 涛 徐海燕 姜广辉

(1．中国农业科学院农业信息研究所，农业部智能化农业预警技术重点开放实验室，北京100081;2．中国科协发展研究中心，北京100083;3．山东经济学院，山东 济南250014;4．北京师范大学资源学院，北京100875)

山东省建设用地扩展时空动态及驱动力分析

吴建寨1彭 涛2徐海燕3姜广辉4

(1．中国农业科学院农业信息研究所，农业部智能化农业预警技术重点开放实验室，北京100081;2．中国科协发展研究中心，北京100083;3．山东经济学院，山东 济南250014;4．北京师范大学资源学院，北京100875)

随着我国旺盛用地需求与有限土地供给矛盾的日益尖锐，建设用地的空间扩展及其驱动力研究成为了学术界的研究热点。本文利用ARCGIS9．2提供的空间分析方法，基于扩展速度、扩展强度、分维数相关分析模型，对1990－2005年间山东省建设用地扩展的时间特征、形态特征、结构特征进行了分析，并揭示了建设用地的扩展规律，探讨了建设用地扩展的主要驱动力。结果表明，研究期内山东省建设用地扩展迅速，但仍低于同期我国东部地区平均水平，其中，城镇建设用地扩展最快，农村建设用地与其他建设用地扩展速度基本相当;建设用地扩展强度区域差异明显，但与经济发展水平亦没有明确的对应关系，农村建设用地扩展程度区域差异最大，城镇建设用地最小;各地市间，滨州市扩展强度最高，东营市最低;全省建设用地稳定性指数较低，并总体形态趋于复杂化，稳定性指数呈下降趋势，其中，农村建设用地稳定性指数最高，城镇建设用地最低;期内山东省建设用地扩展的驱动因素主要为非农业人口增加、农业人口增加、第二产业增加值等。

建设用地扩展;驱动力;山东省

自1978年改革开放以来，我国经济社会的飞速发展，尤其是新世纪以来城市化和工业化进程的加快，致使旺盛用地需求与有限的土地供给之间的矛盾日益尖锐［1］，土地利用格局亦发生了前所未有的变化。其中，建设用地的空间扩展作为我国快速城镇化及经济发展过程的最直观表现［2］，成为现在及未来几十年中国土地利用变化的主要特征［3］，得到了学术界研究的高度重视。

目前已有相关研究主要集中在建设用地扩展空间分异［4］、扩展驱动力［5－6］、建设用地分形特征［7］等方面，也有部分学者尝试进行经济增长与建设用地扩张的贡献响应与脱钩分析［8－9］、建设用地扩张与耕地占用关系［10］以及城市建设用地利用效益评价［11］等方面的探讨。

由于不同区域的自然和人文因素组合形式不同，对建设用地利用变化影响的程度和方式以及作用效果也大不相同，使得土地利用变化研究具有明显的空间区位特征［12］。目前在研究尺度上主要包括全国尺度［4，10］、省域尺度［13－15］以及个别热点城市［16－17］，其中经济发展快速的东部沿海地区得到了特别关注。

山东省作为我国经济大省，近年来经济发展迅速，但经济社会发展与土地资源短缺的矛盾也随之更加显现。本文以山东省为研究对象，分析其建设用地扩展的时空特征，探讨主要影响因素，揭示建设用地扩展的驱动机制，对提高全省土地管理决策水平和土地持续利用，增强土地资源的保障能力具有十分重要的意义。

1 数据来源与计算模型

1．1 数据来源

本研究中的建设用地包括城镇建设用地、农村建设用地和其他建设用地(包括交通用地、特殊用地、大型工矿用地)，建设用地数据来源于中国科学院资源环境科学数据中心的土地利用数据库，该数据库基于美国陆地卫星TM/ETM解译得到;社会经济数据主要来自《山东省统计年鉴1991》与《山东省统计年鉴2006》。

1．2 建设用地扩展速度模型

建设用地扩展速度模型用于表达某一区域一定时间范围内建设用地的数量变化情况，其表达式为［18］:

式中，K为研究时段内建设用地的扩展速度，ua、ub分别为研究时期初及研究时期末建设用地的数量。

1．3 建设用地扩展强度模型

考虑山东省建设用地扩展的实际情况，参考相关研究［19］，采用扩展程度指数模型以刻画山东省各类建设用地扩展的空间分异。扩展程度指数对建设用地的扩展空间分异情况表现力度较强，尤其适合总体扩展程度较弱的地区［20］。

bi，t－t+n，ULAi，t+n，ULAi，t分别为 i地区的年均建设用地相对变化率指数、在t+n及t年时的某类建设用地面积;TLAi为其土地总面积。qi，t－t+n为i地区的年均建设用地扩展强度指数，βi，t－t+n为扩展程度指数，Bi、Qi分别为标准化后的相对变化率指数和扩展强度指数。当 ULAi，t+n＞ULAi，t时，a=1;当 ULAi，t+n＜ ULAi，t时 a= － 1。

1．4 稳定性指数模型

分形维数适于描述建设用地的形态变化与发展过程，有助于寻找适合多准则的优化空间结构，弥补传统城市扩展模式的不足［21］。空间分形维数可描述建设用地形状的自相似性、复杂性和稳定性，反映土地利用形状的变化及土地利用受干扰的程度。

采用式(5)进行各地类斑块周长面积关系的建立和各地类空间形态分维的计算。

式中A为某一斑块面积，P为同一斑块周长，D为分维数，k为待定常数对式(5)进行双对数变换可得:

由式(6)可建立各地类斑块的周长—面积关系，求出分维数D。D值越大，表示地类形态越复杂，当D=1．50时，表示处于一种类似于布朗运动的随机运动状态，即空间形态最不稳定，D值越接近1．5，表示空间形态越不稳定。地类空间形态稳定性指数，S的计算公式为S=|1．5－D|。S值越大，表示空间形态越稳定，稳定性指数，是检验土地利用形态稳定性的指标，其值反映土地利用形态在简单和复杂情况下的稳定程度［22］。

2 山东省建设用地变化时空动态

2．1 扩展速度

1990－2005年，山东省建设用地增长明显，总扩张面积为15．84 ×104hm2，扩展速度为 1．06 ×104hm2·a－1。其中城镇建设用地增长8．63×104hm2，占建设用地增量的 54．51%，年均扩展 0．58 ×104hm2·a－1;农村建设用地增长3．28 ×104hm2，占 20．70%，年均扩展 0．22 ×104hm2·a－1;包括交通用地、特殊用地、大型工矿用地在内的其它建设用地增长3．93×104hm2，占新增建设用地总量的 24．79%，年均扩展 0．26 × 104hm2·a－1。农村建设用地与其他建设用地扩展速度基本相当，城镇建设用地扩展最快，超过前两者之和。

鲁北、鲁中、鲁南、鲁东①建设用地扩张面积分别为4．37 ×104hm2、4．00 ×104hm2、4．73 × 104hm2、2．74 × 104hm2，年均扩展速度分别为0．29 ×104hm2·a－1、0．27 ×104hm2·a－1、0．32 ×104hm2·a－1、0．18 ×104hm2·a－1，除鲁东地区外，其他三地建设用地扩张较为均衡。但就各地市而言，建设用地扩张存在明显的区域差异。所有地区建设用地面积都呈现增长态势(见图1)，其中，滨州扩张面积最大，15年内扩张面积达到2．65×104hm2，占同期全省建设用地扩张总面积的16．76%。其次是菏泽，扩张面积与所占比重分别为 1．87×104hm2、11．81%，潍坊扩展面积所占全省比重也达到了10．16%。接下来的临沂、青岛、聊城、济宁建设用地扩展面积亦都超过了1×104hm2。上述7市新增建设用地的总和占到全省增长总量的67．3%，其余的10个地市所占比例刚到30%。扩张面积最小的是东营市，仅为0．18 ×104hm2，占全省比例为1．16%。

建设用地总体扩展绝对速度最快的是滨州市，年均达到了0．18×104hm2·a－1，最慢的为东营市。临沂市城镇建设用地扩展速度最快，为730．73 hm2·a－1，最慢的东营市扩展速度为69．59 hm2·a－1;农村建设用地扩展速度最快的为菏泽，年均扩展860．63 hm2·a－1，淄博市农村建设用地减少最快，年均为72．44 hm2·a－1;其他建设用地方面，滨州扩展速度最快，德州市基本没有变化，为17地市中最慢。

1990－2005年，山东省建设用地面积扩大了8．48%，城镇建设用地、农村建设用地、其他建设用地扩展速度分别为 37．72%、2．28%、18．15%，城镇建设用地扩张最为显著，农村建设用地相对保持稳定，这与区域的社会发展趋势是吻合的。

在建设用地的扩展幅度上，各地市同样存在显著的区域差异。其中滨州、莱芜、泰安、威海扩展速度较快，都超过了10．00%，尤其是滨州、莱芜达到了15．00%以上，德州、东营最低，分别为2．73%、1．81%。我国东部沿海地区在上世纪90年代建设用地年均增长幅度约为1．3%，并且呈明显下降趋势［23］。1990－2005年山东省建设用地年均增长幅度约为0．54%，同期内扩展速度应低于东部平均水平。

图1 1990－2005年山东省各地市建设用地数量变化Fig．1 Regional construction land area change in Shandong province from 1990 to 2005

2．2 扩展强度

1990－2005年，山东各地市建设用地扩展指数最高的是滨州，其次是莱芜。从扩展空间分布来看，各种扩展程度交叉分布，没有明显的分布差异，并且建设用地扩展程度与经济发展水平并没有明确的对应关系，省内人均GDP最高的东营市及生产总值排名第二的烟台市皆属于建设用地扩展程度较低区。

在二级地类中，城镇建设用地扩展区域差异最小，标准差为0．215。莱芜市由县级市升为地级市及钢铁工业迅速发展带来的城市建设规模的扩大，使其成为期内城镇建设用地扩展指数最高的是地区，威海市，青岛、济南、淄博紧随其后。几个地市皆为山东省经济发展水平较高地区，由此可以看出，城镇建设用地扩展程度与区域经济发展水平相关较紧密，同时受区域本身地域面积影响。

农村建设用地扩展程度区域差异最大，标准差为0．268。扩展程度最高的是菏泽市，泰安、聊城、济宁位列2－4位，淄博扩展程度最低，东营、莱芜扩展也较慢;而枣庄、滨州、日照、东营、莱芜、淄博五市农村建设用地面积出现负增长。可以看出，经济落后地区由于农村人口众多，并且城市吸引农村劳动力能力弱，农民亦无力去城镇买房，特别重视对于本身宅基地的建设，因此农村建设用地扩展相对更快。

包括工矿用地、交通用地等在内的其他建设用地扩展区域差异不大，标准差为0．227。除滨州扩展指数大大领先外，其他地市扩展差异性较小，最低的是德州市。滨州市由于期内码头、道路及工业区建设力度相对较大，使得其扩展程度最高，尤其是在该市最北部地区由于区域综合港口的建设，存在大面积的建设用地扩张。

2．3 形态特征

1990年与2005年，山东省建设用地稳定指数都小于0．3，并且期内略有降低，说明全省建设用地规划控制需进一步加强，尤其是农村居民点。具体二级地类而言，两个年份都是农村稳定指数最高，农民居住较为集中，农村居民点的建设位置较为固定是其重要原因，但期内稳定指数下降;城镇稳定指数最低，期内增加，说明城镇发展迅速，同时期内各地对城市规划的重视收到了成效，重在内部挖潜，外围轮廓更加规则，周边复杂性降低。交通用地、工矿用地等规划用地较为规则，外形相对简单，因此稳定指数较高。

具体到各地市而言，稳定指数都较低，建设用地分维数较高，表明建设用地规划还需加强(见表1)。青岛、菏泽、临沂建设用地稳定指数相对较高，青岛城市规划落实相对更加到位，规划控制强;菏泽、临沂两市皆为较落后地区，期间建设用地的扩展幅度相对较低。稳定指数最低的为东营，主要由于该市分为东城、西城两个中心，并且两者之间建设较为分散，导致建设用地整体轮廓较为混乱。

期内，稳定指数增加的有莱芜、枣庄、德州、淄博、滨州、东营、济南、临沂、济宁，其中增加幅度最大的莱芜市，该市区划面积小，城镇建设用地比重较高，而受地域影响向外扩展受到诸多限制因素，更多地是内部挖潜为主，建设用地利用趋向规则和稳定。稳定指数降低的有青岛、日照、泰安、菏泽、烟台、威海、聊城，幅度最大的是聊城，说明该地期内建设用地规划控制力相对不够，扩展随意性较大，建设用地总体形态趋于复杂化，稳定性越来越差。

表1 1990和2005年山东省建设用地分形分析表Tab．1 Fractal analysis for land use of Shandong in 1990 and 2005

3 山东省建设用地扩展驱动分析

3．1 社会发展驱动力分析

建设用地是人类开发利用土地资源的主要社会经济活动场所和要素，人口数量的增加是决定建设用地需求量的重要因素。随着城市化水平的不断提高，城市常住人口不断增长，人口规模的快速扩张直接导致了住宅用地的增加;并且，随着人民生活水平的提高，人们对住房质量也提出了更高的要求，从而加速了房地产开发的进程。人口增加必然表现为居民对住房、交通和公共设施等方面的需求加强，对建设用地的需求增加，城市空间随之扩大。随着人口的增加以及社会生活条件的改善，广大市民对出行、健身、休闲游乐和环境的要求大大提高，因此对交通、公共设施用地的需求将增加，进一步加速了土地扩展的速度。

当前，山东省虽然实行严格的计划生育政策，但传统观念导致政策执行效果与计划目标存在差距。1990－2005年期间，全省总人口由8 493万人增为9 248万人，增加了8．89%，其中城市人口增加1 373万。利用SPSS中相关分析模块，对建设用地增量与相关指标做相关性分析发现，建设用地增量与非农业人口增量存在较强的相关性，与农业人口增加为负相关。建设用地增长与非农业人口增加量相关性强显示出城市快速发展中人口大量聚集，对于住宅用地、交通用地、公共设施用地的需求都有很大的推动。建设用地增长与农业人口增长相关系数为0．376，是因为虽然农业人口减少会降低农村宅基地的总面积，但农业人口的减少是伴随着城市人口的大幅增加发生，仍会导致整体建设用地的增加。人口增长成为建设用地扩张的主要驱动因素。

3．2 经济发展驱动力分析

经济因素是影响土地利用方式、利用程度和利用空间的最主要的因素，是土地利用变化的根本驱动所在，GDP增加量、居民人均可支配收入是最具代表性的经济因素。经济发展的周期性变化决定了城市空间扩展形式的周期性更替，经济增长和经济发展速度带动了建设用地扩展的空间变化，经济发展过程中的产业集聚和产业结构演变是城市空间扩展的直接动力，促使建设用地规模扩大和空间扩展。经济发展过程中的城镇产业集聚和产业结构演变亦成为城镇空间扩展的直接动力。

1990年－2005年山东省GDP从1 511．19亿增加到18 216．87亿元，翻了3番多。经济发展直接对建设用地产生巨大需求，虽然政府大力推进经济转型，提倡集约化利用土地，但在单位土地面积产出GDP指标没有大幅提高的情况下，经济发展对建设用地的数量增加产生巨大的推动。1990－2005年山东省人民生活水平不断提高，城乡居民收入继续增加。统计数据显示，2005年全省城镇居民人均可支配收入为 10 744．79元，比 1990年增长12．00%;农村居民人均纯收入为5 676．9元，比1990年增长10．50%。从支出水平看，2005年全省城镇居民人均消费性支出为7 457．31元，比1990年增长了13．35%;农村居民人均生活消费支出为2 735．77元，比上年增长了9．48%。利用SPSS中相关分析模块，对建设用地增量与经济相关指标进行相关关系进行，发现建设用地增长与二产增加值呈较显著相关，与GDP增长、三产增加值之间不具有显著相关性，表明出在山东省研究期内工矿企业的增加推动了建设用地的扩张，亦表明各地间社会经济发展模式的差异，部分地区的经济发展模式转型有很大成效，经济发展相比更加快速的地区并没有伴随建设用地占用更多，值得落后地区借鉴。

3．3 政策驱动力分析

在我国实行政府统一集中土地管理体制的情况下，政策因素对土地利用变化的影响尤其重要。改革开放以来，我国经济体制与行政管理全面调整，城市发展政策的变革、行政区划的调整、城市规划法律法规的颁布实施等都对城市空间的扩展产生了巨大的控制导向作用。政策和规划控制是城市扩展的控制阀，它们对用地空间扩展的推动和引导作用是极为显著的。政府相关政策，如产业政策、土地利用政策、规划管制等，都会表现出对建设用地的导向作用。不论是城市非农业人口的变化、交通基础设施的建设还是开展的新农村整治，都与国家土地、规划政策紧密相连，政策在建设用地扩展中起着关键的作用。山东省是我国经济发展最为迅速的地区之一，大规模的城市扩张，大量开发区的成立，大举进行土地开发利用，建设用地扩展高速增长。

4 讨论

本文对1990－2005年山东省建设用地扩展的时间特征、形态特征、结构特征进行了分析，并探讨了建设用地扩展的主要驱动因子。主要研究结论如下:

(1)1990－2005年，山东省建设用地扩张较快，城镇建设用地扩展最快，农村建设用地与其他建设用地扩展速度基本相当。各地市而言，滨州市扩展速度最快，最慢的为东营市。

(2)1990－2005年，山东各地市建设用地扩展指数最高的是滨州，其次是莱芜。从扩展空间分布来看，各种扩展程度交叉分布，没有明显的分布差异，但城镇建设用地扩展程度及农村建设用地扩展程度则与区域经济发展水平相关较紧密。

(3)1990年与2005年，山东省建设用地稳定指数小于0．3，并且期内略有降低，各地市稳定性指数亦都较低，稳定指数与地区规划控制执行密切相关。

(4)区域建设用地扩张受经济、社会、政策区域因素驱动，具体指标而言，建设用地增量与非农业人口增量、农业人口增加、第二产业增加值三个指标相关性较显著。

(编辑:刘照胜)

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The Spatial-Temporal Changes of Construction Land Expansion and Driving Mechanism in Shandong Province

WU Jian-zhai1PENG Tao2XU Hai-yan3JIANG Guang-hui4
(1．Key Laboratory of Digital Agricultural Early-Warning Technology，Ministry of Agriculture;Agriculture Information Institute，Chinese Academy of Agricultural Sciences，Beijing 100081，China;2．Development Research Center of China Association for Science and Technology，Beijing 100083，China;3．Shandong Economic University，Jinan Shandong 250014，China;4．College of Resource Sciences and Technology，Beijing Normal University，Beijing 100875，China)

Due to the sharp contradiction between strong demand and limited supply of land resources，the research on construction land changes and their driving forces have become an academic focus．Using spatial analysis models of expansion speed，expansion intensity and fractal dimension，etc．provided by software ARCGIS 9．2，this paper analyzed the characteristics of time，morphology and structure for construction land expansion from 1990 to 2005 in Shndong Province，and described the expansion laws as well as the main driving forces．The results showed that the construction land expanded quickly during the study period，but was still lower than the average speed of East China．For different types of construction land，urban construction land had the fastest expansion speed but that of rural construction land as well as other constructive land is relative low．The spatial intensity of construction expantion shows obvious regional variation，having nothing to do with regional economic development．Among different types of contruction land，the expanding regional variation of rural construction land was the most obvious while that of urban construction land was the lowest．As for cities，the expansion intensity of Binzhou is the highest while that of Dongying was the lowest．The stability index of construction land was low in Shandong province，with a decreasing trend during the study period．The stability index of rural construction land was the highest while that of urban construction land was the lowest．The driving factors of construction land’s expansion mainly include urban population increase，agricultural population，added value of the secondary industry，etc．

construction land expantion;driving force;Shandong Province

F301．2

A

1002－2104(2011)08－0164－06

10．3969/j．issn．1002－2104．2011．08．027

2011－03－29

吴建寨，博士，助理研究员，主要研究方向为土地利用/覆被变化。

教育部人文社会科学研究项目(编号:09YJC630142);国家自然科学基金(编号:41001108);山东省自然科学基金(编号:ZR2009DL011);山东省软科学研究项目(编号:2009RKA372)。