城镇建设用地经济密度时空分异的实证分析

王海燕 ，濮励杰，2，张 健，朱 明 ，赵 艳 ，符 蓉

（1.南京大学地理与海洋科学学院，江苏南京210093；2.国土资源部，土地利用重点实验室，北京100035）

当前，中国正处在城镇化、工业化迅速发展时期，城市经济不断提升、规模不断扩大，占用耕地不可避免，耕地大量减少严重威胁国家经济和粮食安全[1-2]。中国百万人口以上城市急剧增加，土地资源日益不足，其中耕地资源的稀缺性尤为突出[3]，加之土地的粗放利用和结构不合理、地质灾害和环境污染等问题，使得土地资源的供需矛盾更加激烈[4]。如何对有限的土地资源进行合理规划布局、开发使用，提高土地使用效率，提升土地节约集约利用水平[5-7]，满足中国城镇化、工业化的发展要求，已成为理论界、规划界和政府部门关注的焦点。

城市土地集约利用是在David Ricardo等用地租理论研究农业用地的基础上提出的，是解决中国人地矛盾、的重要途径[8-9]。建设用地作为城市土地利用的主要用地类型，其集约节约利用、提高使用效益和可持续发展成为缓解城镇化中土地供需矛盾的基本途径[3-5]。国内外许多学者从内涵、指标体系建立、评价方法等方面对城镇建设用地集约利用进行研究[10-12]，也有学者利用地价、土地经济密度[13]等指标研究城市土地利用效率。

土地作为一个连续的载体，在空间上具有自相关性，如空间相互作用和空间扩散过程，从经济和土地利用相结合的角度可以分析土地利用效益的地域空间分异特征和空间相关性[14]。目前此类研究主要在国家尺度上[15]，鉴于此，笔者以江苏省城镇建设用地经济密度作为研究对象，定量分析江苏省13个地级市1998—2008年城镇建设用地经济密度的时空变异特征和近10年苏南、苏中、苏北地区城镇建设用地经济密度重心的转移规律，并对2000年、2004年和2008年65个县市区①文中的县市区指江苏省65个市辖区，县和县级市，市辖区指省辖市行政区域除县、县级市以外的区域范围。的城镇建设用地经济密度进行自相关分析，揭示江苏省县级城镇建设用地效率的分异特征，以期为城镇建设用地工业规划合理布局、提高城镇土地集约利用水平提供一定的参考依据。

1 研究区概况

江苏省介于 116°18’—121°57’E，30°45’—35°20’N之间，总面积 10.67万 km2，气候类型主要为温带和亚热带，境内平原辽阔、土地肥沃、物产丰富，素有“鱼米之乡”的美誉。江苏省是中国人口密度最高、经济发展最快的省份之一，城市化水平普遍较高[4]，但内部各地经济结构、发展状况存在较大差距，仍存在很大的开发利用潜力。

2 数据来源及研究方法

2.1 指标界定及数据来源

根据相关研究[14，16]，城镇建设用地经济密度是指单位面积城镇建设用地的二、三产业地区生产总值。本研究数据来源于1998—2008年土地变更调查数据，经济产出数据来源于《江苏省统计年鉴》（1999—2009年）。

2.2 研究方法

（1）变差系数（Cv）：即样本的标准差与均值之比，主要反映样本数据的离散程度。公式如下：

式1中，yi为第i个地级市的城镇建设用地经济密度，为地级市平均建设用地经济密度，N为地级市个数；

（2）泰尔指数[13（]T）：区域总体差异有不同空间尺度的区内差异和区间差异之分，本文主要讨论地级市之间的城镇建设用地经济密度的区域差异变化情况。公式如下：

式2中，Y为地级市城镇建设用地经济密度之和。

（3）ESDA（Exploratory Spatial Data Analysis，探索性空间数据分析）方法

ESDA[17-19]以空间关联度为核心，对事物的空间分布格局进行描述和可视化，从而发现事物的空间分布特征，广泛应用于空间数据挖掘、流行病学和自然灾害等研究[20]，分为全局空间自相关和局部空间自相关两种。

全局空间自相关用于描述整个研究区域上对象之间的空间关联程度，探讨研究对象之间是否存在显著的空间分布模式，常采用Moran’s I、Geary’s C、General G等进行度量[21]。本文选用Moran’s I指数，其公式如下：

式3中，N为研究对象的数目；Xi表示第i个空间位置上的观测值；为 Xi的平均值；W（i，j）是空间权重矩阵 W；S0是空间权重矩阵W的所有元素之和。Moran’s I的取值范围为（-1，1），0

局部空间自相关[20]可用来观察不同空间位置上局部不平稳性，发现数据之间的空间异质性，为分类或区划提供依据[22,23]。本文选用局部空间关联指标LISA集聚图和Moran散点图进行分析。LISA[24]由Anselin于1994年提出，揭示每个空间单元的空间自相关性，识别局部的空间集聚或非平稳性。对第i个区域有：

式4中，zi和zj是区域i和j观测值的标准化；wij是空间权重，其中∑jwij=1。

Moran散点图[25]用来识别空间关联的全局模式、空间异常和局部不平稳性等。横轴表示每个位置上的观测值，纵轴表示对应变量的空间滞后，两者之间的关系即可识别。

全局空间自相关用于判断研究对象是否存在空间集聚现象；局部空间自相关重在针对一个局部小区域，探讨其与周边区域的相关作用，即空间关联效应[26]。本文相关指标数据通过GeoDA095i软件计算得出。

（4）重心计算：重心是描述空间分布的最简单的指标之一[27]，有几何平均重心和加权平均重心两种。本文采用城镇建设用地经济密度的加权平均重心来分析：

式5中，N为空间对象市县个数；Xi和Yi为第i城市的重心坐标；Wi为第i城市的城镇建设用地经济密度占全省的比重为平均重心坐标值。

3 江苏省地级市城镇建设用地经济密度时空分异研究

3.1 地级市城镇建设用地经济密度分异特征

2004年中国县区单元平均城乡建设用地经济密度为5894万元/km2[14]，对比江苏省13个地级市1998—2008年建设用地经济密度变化情况（图1），各地级市建设用地经济密度均高于中国城镇的平均水平，但地区间南北差异较为明显，2008年苏南地区城镇建设用地经济密度为苏中地区的107.34%，为苏北地区的162.18%，城镇土地利用集约度与城市的经济发展水平存在正的相关性[28]，经济发展水平越高的城市和地区，土地集约利用水平越高。

从空间分布来看，苏锡常地区基础条件较好，在国际大都市上海的经济辐射影响下，外向型经济迅速发展，集约利用程度最高。南京市区位优势不显著，但作为省会和历史文化名城，经济发展水平也较高，城镇土地集约利用度也较高。苏北地区受到区位、交通等因素制约，经济发展水平和土地集约利用程度均较低。

近年来，国家出台了一系列土地利用宏观调控政策，对城镇建设用地的集约利用水平进行调控[29]，江苏省从苏南崛起到沿海开发，从内河经济向江河经济转变，目前正借助沿海开发和江海联动迈向海洋经济。从图1可知，1998年以来，江苏省各地级市的建设用地经济密度均缓慢提高：1998—2003年间波动增长，其中无锡市城镇建设用地经济密度明显高于其他地区，苏州位居第二；2004—2008年，促进苏北大发展、加快沿江开发等政策的提出和实施，使得江苏省城镇建设用地经济密度增长较快，其中苏州市由于国家高新技术产业开发区的积极拉动作用，现已与无锡并列位居首位。扬州市近年来建设用地经济密度增长相对缓慢，这与京杭大运河航运功能降低有一定关系[30]。南通市在沿海开发大背景下发展迅速。宿迁市城镇建设用地经济密度低于省内其他地区。

3.2 城镇建设用地经济密度区域差异动态特征

区域差异动态特征是指研究对象内部差异随时间推移的变化特征[13]。本文借鉴区域差异统计分析方法[31]以及ESDA方法对江苏省1998—2008年的地级市间的空间差异进行分析（图2）。1998—2008年，江苏省城镇建设用地经济密度的变差系数和泰尔指数数值，总体上不断减小即说明近10年来城镇建设用地集约利用水平的地区间差距逐渐缩小。全局自相关系数Moran’I值均为正值表明1998年以来江苏省各地级市城镇建设用地经济密度显著正相关，各地区在空间上存在集聚现象；Moran’I值总体上缓慢增大，可见地级市间差异不断缩小，由于苏南地区经济不断向北辐射、沿海地区向内陆辐射，欠发达地区的城镇建设用地经济密度不断提高，与发达地区的差异缩小，这也与江苏省加快推进城乡一体化、缩小城乡和南北地区差距、促进区域协调发展的政策相吻合。

3.3 城镇建设用地经济密度空间转移情况

图1 1998—2008年江苏省各地级市城镇建设用地经济密度①江苏省部分地级市城镇建设用地经济密度存在一定的趋同性，结合其具体数据及代表性，为使图表清晰，仅列出南京、无锡、徐州、苏州、南通、扬州、宿迁7市。Fig.1 The economic density of urban construction land in Jiangsu from 1998 to 2008

图2 1998—2008年江苏省地级市城镇建设用地经济密度总体区域差异变化Fig.2 Overall regional disparity changes of economic density of urban construction land in Jiangsu from 1998 to 2008

本文采用“重心”法来探讨江苏省省级尺度和地区级尺度建设用地经济密度变化情况。其中，苏南地区指南京市、无锡市、常州市、苏州市、镇江市；苏中地区指南通市、扬州市和泰州市；苏北地区指徐州市、连云港市、淮阴市、盐城市、宿迁市。运用ArcGIS 9.3，绘制建设用地经济密度重心分布图（图3）。

图3 1998—2008年城镇建设用地经济密度重心分布图Fig.3 Centers’distribution of economic density of urban construction land from 1998 to 2008

从图3中分析得出，1998—2008年，江苏省城镇建设用地经济密度的重心均落在扬州市境内：1998—2000年，重心向西北转移；2000—2003年，重心在东南—西北向来回波动，2004年向西北发生较大转移；2005—2008年仍向西北转移。苏南地区：1998—2001年，重心转移位移很小；2001—2004年，重心向东南方向转移位移较大，2005年以来，重心向西北方向缓慢转移。苏中地区：重心在泰州市范围内来回转移，1998—2002年向东南方向转移，且2000—2002年间偏移位移较大；2003年向西北偏移后，至2006年间，又不断向东南方向转移；2006—2008年重心向西北转移。苏北地区：1998—2001年重心向东南方向发生较快转移；除2004年外，2001—2008年间，重心向西北方向转移。

江苏省城镇土地集约利用地区差异明显，主要与各地的经济发展结构和经济发展水平密切相关[32]。为了平衡地区间发展差异，江苏省自2003年以来积极发展苏北地区经济、东陇海产业带建设和沿海开放战略，在盐城兴建汽车城、淮安修建台资企业工业区、集中布局临港产业和港口群等，加大了对苏北地区的投资，有利地推动苏北地区的经济发展，使城镇建设用地经济密度重心不断向西北转移。

4 江苏省县市区城镇建设用地经济密度自相关性分析

在对1998—2008年江苏省地级市建设用地经济密度的总体空间分异及重心转移分析的基础上，本文选取2000年、2004年、2008年3个典型年份的建设用地经济密度，深入探讨县市区层面局部空间相关性。

Moran散点图（图4）的4个象限为：第一象限HH，第二象限LH，第三象限LL，第四象限HL，对应反映某一区域和周边区域的局部空间关系。LISA集聚图（图5）中可清楚看出城镇建设用地经济密度的空间格局和空间关联度，图中HH、LL表示空间聚集；HL、LH表示空间异常。

结合Moran散点图和LISA集聚图分析可知：（1）整体上，江苏省县市区城镇建设用地经济密度存在明显的空间集聚现象，高值集聚主要在苏南地区，低值集聚主要在苏北地区，反映出江苏省城镇建设用地集约化水平南北差异较为明显[28]，存在“梯度差”，这与南北地区主要的经济产业结构差异有关；（2）2000年以来，高值集聚范围有所扩大，以苏锡常地区为“极化中心”不断向周边地区辐射和扩散，周边县市经济快速发展，区域内部间差异不断缩小，随着沿海开发战略的提出，南通市发展迅速，逐渐成为新的高值集聚中心，城镇建设用地集约利用度提高较快；（3）苏北地区低值集聚覆盖范围较大，但徐州市辖区H-L现象显著，即徐州市相对于周边县市经济发展良好，土地集约利用度较高，但徐州市的扩散作用不明显，周边县市经济发展仍较慢，差异较大。2009年《江苏沿海地区开发规划》的实施标志着沿海地区处于中国沿海、沿江和沿陇海兰新线三大生产力布局主轴线的交汇区域，作为江苏东部沿海辐射源，对于带动内陆地区发展，缩小苏南苏北差距，促进整体实力提升等意义重大。

5 结论

不同地区经济发展阶段、技术水平、产业布局和土地利用等存在差异，其土地集约利用水平呈现时空分异特征[5,9]。本文采用区域差异统计分析方法定量分析江苏省地级市和县市区城镇建设用地经济密度的时空分异特征和相关性，得出如下结论：（1）江苏省城镇建设用地经济密度高于中国城镇建设用地经济密度的平均值，建设用地集约利用水平相对较高。江苏省建设用地经济密度不断提高，表明在发展经济的同时，建设用地集约利用不断受到重视，集约度有所提高。（2）江苏省城镇建设用地集约利用水平存在空间分异，从南向北存在一定的梯度差异。沿海地区、沿太湖地区建设用地经济效益比经济结构以农业为主的江苏北部地区高很多。近年来，欠发达地区城镇建设用地经济密度不断提高，地级市间空间差异有缩小趋势。全省城镇建设用地经济密度的重心向西北方向转移。苏南、苏中、苏北地区内部之间转移各时段有所差异，但总体上存在西北转移趋势。（3）县市区城镇建设用地经济密度自相关分析表明，江苏省各县市城镇建设用地集约存在集聚现象。苏南地区以高值集聚为主，以苏锡常为中心向外不断扩大，中心城市的拉动作用明显。苏北地区普遍表现为低值集聚，徐州市辖区作为苏北地区建设用地经济密度的高值中心，其扩散作用不大，周边地区发展仍缓慢，H-L现象显著。

图4 江苏省县市级层面城镇建设用地经济密度M oran散点图Fig.4 Moran scatter plots of economic density of construction land at county level in Jiangsu

图5 江苏省县市级层面城镇建设用地经济密度LISA集聚图Fig.5 LISA cluster map of economic density of construction land at county level in Jiangsu

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