土地利用经济效益耦合协调度及空间差异研究*
——以京津冀地区为例
2017-08-22吴嘉惠吴克宁李晨曦王思懿马春光
吴嘉惠，吴克宁，李晨曦，刘 欢，王思懿，马春光
(1．中国地质大学(北京)土地科学技术学院，北京 100083； 2.国土资源部土地整治重点实验室，北京 100035； 3.菏泽国土资源局，山东菏泽 274009)
·问题研究·
土地利用经济效益耦合协调度及空间差异研究*
——以京津冀地区为例
吴嘉惠1， 2，吴克宁1，2※，李晨曦1， 2，刘 欢1， 2，王思懿1， 2，马春光3
(1．中国地质大学(北京)土地科学技术学院，北京 100083； 2.国土资源部土地整治重点实验室，北京 100035； 3.菏泽国土资源局，山东菏泽 274009)
[目的]以土地投入、产出为基础，分析京津冀地区13个城市的土地利用经济效益的空间相关性和异质性，为土地利用方式的调整提供科学参考。[方法]通过构建土地利用经济效益指标体系，运用熵值法测算土地利用经济效益值，并通过耦合协调度模型和空间分析法对京津冀土地利用经济效益空间差异进行了初步探讨。[结果](1)京津冀整体土地利用经济效益耦合协调度较低，耦合协调平均值为0.425，属于濒临失调衰退类型，并且各城市之间发展不平衡； (2)京津冀地区土地利用经济效益全局空间自相关指数Moran’s I为0.217 928，表现出显著的空间集聚形态； (3)京津冀地区土地利用经济效益空间差异主要受区位优势、产业结构等影响，京津冀3地仅有北京、天津2个城市处于协调发展状态，河北省整体都处于失调衰退状态。[结论]根据区域土地利用经济效益的空间分异特点，应制定差异化策略，从而提高土地利用经济效益。
土地利用经济效益 耦合协调度 空间分析法 京津冀地区 熵值法
0 引言
土地是人类赖以生存和发展的物质基础，在利用土地时应尽量使其利用效益最大化。土地利用效益主要包括土地利用经济效益、土地利用社会效益和土地利用生态效益，其中土地利用经济效益研究是土地利用效益研究的核心，也是土地利用效益的重要表现[1-3]。目前，对土地利用经济效益已有较多研究[4， 5]，大部分通过选取影响因子，计算因子总和对土地利用经济效益进行衡量，较少将因子划分为对土地的投入和产出，再进行比较。而从投入和产出视角研究土地利用经济效益的，虽然有效衡量了一个地区土地投入和产出的效率，但却不利于地区和地区之间的比较[1]，还需要深入研究。文章选取了京津冀为研究区域，以投入产出率为支点，从土地投入和产出两方面构建指标体系，利用熵值法计算京津冀13个城市土地投入效益和土地产出效益，以耦合协调度衡量土地利用经济效益高低，进而分析其空间分异规律，为土地利用方式的调整提供科学参考。
1 研究区域概况
2 指标体系与研究方法
2.1 评价指标体系构建
土地利用经济效益评价涉及投入和产出两方面[6]。结合京津冀的实际情况以及指标数据的可获得性，基于前人研究成果[1， 6-8]，将京津冀土地利用经济效益指标体系分为2个层面——土地投入和土地产出。指标体系构建表1所示。
2.2 数据来源及预处理
该文以各地级市作为基该研究尺度，采用2015年《北京市统计年鉴》、《天津市统计年鉴》和《河北省统计年鉴》和2015年《中国城市统计年鉴》为主要数据源，对数据进行无量纲化处理，采用最大最小值标准化方法，公式如下所示：
yij=(xij-minxij)/(maxxij-minxij)
(1)
式(1)中，yij是指标标准化值，xij为某项指标属性值，maxxij、minxij分别为某项指标的最大值和最小值。
2.3 研究方法
2.3.1 权重确定与综合水平计算
该文采用熵值法确定各项指标权重[9]。计算步骤如下：
(2)
表1 京津冀土地利用经济效益指标体系权重
目标层系统层指标层权重土地利用经济效益土地投入人均道路用地面积0 1783地均固定资产投资0 1733房地产投资比重0 1989地均劳动力投入水平0 4495土地产出地均生产总值0 2163人口密度0 0816地均社会消费零售额0 2417地均财政收入0 4603
式(2)中，zij为将指标标准化后，第j项指标下，第i城市占该指标比重；n为样本(城市)个数，m为指标个数；
(3)
式(3)中，ej代表第j项指标熵值，k=1/ln(n)，ej≥0；
dj=1-ej
(4)
式(4)中，dj代表第j项指标的差异系数；
(5)
式(5)中，wj代表第j项指标的权重；
(6)
式(6)中，F1为土地投入效益水平，F2为土地产出效益水平。
计算的权重结果如表1所示。
表1中指标说明如下所述。
(1)人均道路用地面积。是指区域道路面积与人口数量的比值，单位m2/人。该指标反映地区基础设施设备投入水平。
(2)地均固定资产投资。是指区域固定资产投资与面积的比值，单位万元/hm2。该指标反映地区资源投入水平。
表2 土地利用经济效益分类体系
第一层第二层次第三层次D类型协调发展类(可接受区间)0 9000～1 0000优质协调发展类F1>F2：产出滞后型F1=F2：投入产出同步型F1 (3)房地产投资比重。是指区域房地产投资占固定资产投资的比重，单位%。该指标反映地区土地市场当中房地产的投入强度。 (4)地均劳动力投入水平。是指区域从业人员与面积的比值，单位人/hm2。该指标反映地区劳动力投入强度。 (5)地均生产总值。是指区域生产总值与面积的比值，单位万元/hm2。该指标反映地区土地经济产出水平。 (6)人口密度。是指区域人口数量与面积的比值，单位人/hm2。该指标反映地区经济效益产出中的土地承载度[6]。 (7)地均社会消费零售额。是指区域社会消费品零售额与面积的比值，单位万元/hm2。该指标反映地区商品零售水平。 (8)地均财政收入。是指区域财政收入与面积的比值，单位万元/hm2。该指标反映地区财政收入水平。 2.3.2 耦合协调度模型 根据前人的研究成果[1，10-12]，土地投入效益系统和土地产出效益系统耦合协调的计算公式如下： (7) 式(6)中，C为耦合协调系数，反映了土地投入效益系统和土地产出效益系统协调发展程度；D表示耦合协调度；T表示土地利用经济效益整体水平；α和β分别表示土地投入系统和土地产出系统重要程度的权数，研究认为二者同等重要，所以α和β均是0.5。 计算出耦合协调度D，依据表2给出的标准进行定量判断[1， 13， 14]。 2.3.3 变异系数 该文采用变异系数对城市土地投入产出的耦合协调度分布进行空间分析，公式如下： (8) 2.3.4 空间自相关分析 该文采用Moran’s I来衡量全局空间自相关，公式如下[15]： (9) 该文采用局部空间自相关指标LISA 反映一个城市耦合协调度与邻近城市耦合协调度的相关程度，公式如下[15]： (10) 式(10)中，Ii为局部空间自相关指标LISA。 3.1 土地利用经济效益耦合协调度分析 依据上述所选用的研究方法对原始数据进行处理，得到京津冀地区各市的土地利用经济效益(表3)。 表3 土地投入与土地产出耦合协调度评价结果 城市F1F2D类型北京市0 79820 99780 9435优质协调发展类投入滞后型天津市0 84360 67590 8663良好协调发展类产出滞后型唐山市0 19590 19350 4413濒临失调衰退类产出损益型廊坊市0 20520 18080 4385濒临失调衰退类产出损益型张家口市0 14340 23810 4230濒临失调衰退类投入损益型石家庄市0 22070 13750 4116濒临失调衰退类产出损益型秦皇岛市0 28620 08910 3686轻度失调衰退类产出损益型邯郸市0 15810 11590 3658轻度失调衰退类产出损益型保定市0 12050 08330 3138轻度失调衰退类产出损益型衡水市0 07720 08200 2820中度失调衰退类投入损益型沧州市0 06060 11310 2809中度失调衰退类投入损益型邢台市0 07100 06630 2619中度失调衰退类产出损益型承德市0 03990 01000 1264严重失调衰退类产出损益型 图1 京津冀城市土地投入与土地产出耦合协调度空间分布 从土地投入效益和土地产出效益的耦合协调度类型可以看出，京津冀3地13个城市整体水平偏低且内部差距较大，耦合协调平均值为0.425，属于濒临失调衰退类型。其中，北京、天津2个城市处于耦合协调度较高水平，属于协调发展类，承德市处于最低的耦合协调度水平，属于严重失调衰退类，其余10个城市均属于失调衰退类型。因此，京津冀3地存在严重的发展不平衡现象。 从土地投入效益和土地产出效益的耦合协调度地理位置分布可以看出，京津冀3地13个城市协调度相对较高的主要集中在北京及其周围的城市，呈现带状分布。该文将该条带定义为京津冀经济带，包含的城市有北京、天津、唐山、廊坊、张家口、秦皇岛共6个城市，如图1所示。在协调度大于0.4(过渡区间至可接受区间)的6个城市中，有北京、天津、唐山、廊坊、张家口共5个城市处于经济带中。因此，京津冀3地发展过程中，土地利用经济效益存在显著的地理分布，水平较高多集中于京津冀经济带中。 3.2 土地利用经济效益的空间关联性分析 基于GeoDA软件进行空间分析，进一步分析土地利用经济效益的空间关联性[16]。利用权重矩阵绘制Moran指数散点图。Moran散点图由4个象限组成，每个象限代表不同的空间自相关类型[17]：象限I和象限Ⅲ代表正相关，即该空间单元属性值较高(低)，相邻单元属性值也较高(低)； 象限Ⅱ和象限Ⅳ代表负相关，即该空间单元属性值较低(高)，相邻空间单元较高(低)。 京津冀13个城市土地投入与土地产出耦合协调度的全局空间自相关指数Moran’s I为0.217928(显著度P=0.047)，表明京津冀入地利用经济效益存在显著的正向空间自相关关系，出现了明显的空间聚集性。正如图2所示，在象限I中包括北京、天津、唐山、廊坊4个城市，说明该地区是热点区； 象限Ⅲ是保定、邢台、衡水、邯郸、石家庄5个城市，说明该片区是冷点区。 图2 Moran散点分布 为了更为直观的体现京津冀土地利用经济效益的空间分布情况，利用GeoDA生成LISA聚集图进一步分析，如图3所示。处于高高聚集类型的城市为北京、天津、唐山，表明这3个城市和周边城市的土地利用经济效益都较高； 处于低低聚集的城市为衡水，表明该城市和周边城市的土地利用经济效益都较低； 处于低高的城市为承德市，表明该城市的土地利用经济效益远低于周边城市； 无色则为不显著。从以上Moran图与LISA图的分析中，反映了京津冀地区土地利用经济效益存在明显的空间溢出作用，并且处于“两极分化”态势。 图3 LISA聚集 京津冀整个地区的变异系数V为0.5437，进一步表明京津冀土地利用经济效益差异性较大，经济发展不平衡。如图1所示，经济带中的城市，拥有北京、天津两大增长极，因而受当地经济辐射带动作用强，有利于增加对该区域土地的投入。相较而言，非经济带中的其他城市，进入经济发展较晚，同时远离北京、天津增长极，所以受辐射带动作用较弱。 该文运用耦合协调度模型、熵值法和空间分析法等方法，对京津冀地区土地利用经济效益体系耦合协调度及其空间差异进行分析，分析结果如下。 (1)京津冀整体土地利用经济效益耦合协调度较低，属于濒临失调衰退类型，并且各城市之间发展不平衡，存在显著差距，土地投入和土地产出的耦合协调度相对较好的地区主要集中在京津冀经济带上。 (2)京津冀13个城市土地利用经济效益耦合协调度存在显著的正向空间自相关关系，表现出空间集聚和“两极分化”态势。 (3)京津冀地区土地利用经济效益空间差异主要受区位优势、产业结构等影响。京津冀3地仅有北京、天津2个城市处于协调发展状态，河北省整体都处于失调衰退状态。 该地区应当加强对土地的集约节约利用，依据实际情况制定科学的产业布局、合理的规划，依托京津冀协同发展大背景，明确城市的发展方向、城市土地利用目标和功能分区，从而提高土地利用经济效益。 [1] 杨丽霞， 夏浩，苑韶峰.基于耦合协调度的土地利用经济效益空间差异分析——以浙江省为例.中国土地科学， 2015, 29(11): 83～88 [2] 蒋春艳， 刁承泰.重庆市土地利用经济效益时空变异分析.中国自然资源学会土地资源研究专业委员会、中国地理学会农业地理与乡村发展专业委员会.中国土地资源可持续利用与新农村建设研究,2008 [3] 蒋春艳， 刁承泰.土地利用经济效益时空变异分析.水土保持通报， 2008, 28(6): 130～134 [4] 岳大鹏， 王会，王亮.基于DEA模型的陕西省土地利用经济效益分析.安徽农业科学， 2012, 40(18): 9897～9899 [5] 张宝山， 马海霞.新疆土地利用经济效益分析与可持续利用研究.经济经纬, 2006，(4)： 66～69 [6] 姜仁荣， 李满春.区域土地资源集约利用及其评价指标体系构建研究.地域研究与开发， 2006， 25(4)： 117～119， 124 [7] 周勇， 田有国，任意，等.定量化土地评价指标体系及评价方法探讨.生态环境， 2003, 12(1): 37～41 [8] König H.J.，Schuler J.，Suarma U.，et al.Assessing the Impact of land Use Policy on Urban-Rural Sustainability Using the FoPIA Approach in Yogyakarta，Indonesia.Sustainability， 2010, 2(7): 1991～2009 [9] 胡赛， 蒲春玲，汪霖，等.基于熵值法的乌什县农用地利用效益评价研究.中国农业资源与区划， 2016， 37(3)： 111～115， 142 [10]Li Yangfan，L.Y.，Zhou Yan，et al.Investigation of a Coupling Model of Coordination between Urbanization and the Environment.Journal of Environmental Management， 2012, 98(2012): 127～133 [11]冯长春， 张剑锋，杨子江.承接产业转移背景下区域土地利用空间协调评估.中国人口·资源与环境， 2015, 25(5): 144～151 [12]贾琦， 运迎霞，尹泽凯.城市群土地利用效益与城镇化水平的时空耦合分析——我国三大城市群的实证分析.现代城市研究, 2014，(8)： 9～13 [13]廖重斌. 环境与经济协调发展的定量评判及其分类体系——以珠江三角洲城市群为例.热带地理， 1999, 19(2): 76～82 [14]赵凯， 赵强军.西安市土地利用协调性动态变化特征分析.中国农业资源与区划， 2013, 34(3): 49～54 [15]张荣天， 焦华富.泛长三角城市土地利用效益测度及时空格局演化.地理与地理信息科学， 2014, 30(6): 75～81 [16]佟玉权. 基于GIS的中国传统村落空间分异研究.人文地理, 2014，(4)： 44～51 [17]万鲁河， 王绍巍，陈晓红.基于GeoDA的哈大齐工业走廊GDP空间关联性.地理研究， 2011, 30(6): 977～984 COUPLING COORDINATION DEGREE AND SPATIAL ANALYSIS ON ECONOMIC BENEFIT OF LAND UTILIZATION*——A CASE STUDY IN BEIJING, TIANJIN AND HEBEI REGION Wu Jiahui1， 2，Wu Kening1， 2※，Li Chenxi1， 2，Liu Huan1， 2，Wang Siyi1， 2，Ma Chunguang3 The coordinated development of Beijing-Tianjin-Hebei has become a major national strategy. Economic benefit of land utilization has been paid more attention in different field. The purpose of this paper was to analyze the spatial relevance and heterogeneity in economic benefit of land utilization and find out existing problems,so as to provide scientific references for efficient land utilization and reasonable degree of land intensive use. Taking 13 prefecture-level in Jing-Jin-Ji region as an example andusing the methods of coupling coordination degree model, entropy value and spatial analysis, this paper analysed the constitution of land use economic benefit, built up the evaluation index system of urban land use efficiency, used improved entropy method to measure land use efficiency value, and discussed heterogeneity of land use efficiency in Being,Tianjin and Hebei region. The results showed that (1) the total economic benefit of land utilization was relatively low, with the average of 0.425,which showed apparent spatial differences;(2)the Global Moran′s I was 0.217 928 and the prominence was 0.047, it indicated the economic benefit of land utilization had significant spatial applomeration;(3) The economic benefit of land utilization was mainly effected by location condition and industrial structure.The economic development was coordinated in Bejing and Tianjin, not in Hebei. It should make different policy according to spatial differences on economic benefit of land utilization in order to achieve maximum economic benefit of land utilization.It should make the rational function orientation and the goal of the urban land utilization based on their industrial characteristics and the principle of strategic interest of the country for the coordinated development of Beijing-Tianjin-Hebei. economic benefit of land utilization; coupling coordination degree; spatial analysis; Being,Tianjin and Hebei region; entropy value 10.7621/cjarrp.1005-9121.20170606 2016-08-17 吴嘉惠(1991—)，女，广西柳州人，硕士。研究方向：土地制度与政策。※通讯作者：吴克宁(1963—)，男，北京人，博士、教授、博士生导师。研究方向：土地评价和土地规划。Email：wukening@cugb.edu.cn *资助项目：北京市科技计划项目“非首都功能疏解的用地保障研究”(Z161100001116016) F301.24 A 1005-9121[2017]06038-07
3 结果与分析
4 结论与讨论
(1.School of Land Science and Technology,China university of geosciences ,Beijing 100083, China;2.Key Laboratory of Land regulation Ministry of Land and Resources，Beijing 100035, China;3.Heze Bureau of Land Resources,Heze, Shandong 274009,China)
