天山北坡城市群土地利用效益测度及时空分异研究*

和伟康，苏向辉，马 瑛※，王保力

(1.新疆农业大学管理学院，乌鲁木齐 830052；2.新疆农业大学科学技术学院，乌鲁木齐 830052)

·资源利用·

天山北坡城市群土地利用效益测度及时空分异研究*

和伟康1，苏向辉2，马 瑛1※，王保力2

(1.新疆农业大学管理学院，乌鲁木齐 830052；2.新疆农业大学科学技术学院，乌鲁木齐 830052)

目的以土地利用经济效益、社会效益、生态效益3个维度为支点，从多角度对天山北坡城市群土地利用效益时空分异特征进行探究。方法选取2000年、2005年、2010年和2015年4个年份作为研究时点，运用改进熵值法对天山北坡城市群土地利用效益综合水平进行定量测度；借助耦合协调模型及ArcGIS空间分析软件对其耦合协调水平进行空间显化；通过GeoDA分析软件对其耦合协调状况进行空间相关性分析。结果结果表明：(1)天山北坡城市群土地利用效益综合水平呈逐渐上升趋势且表现出明显的三级阶梯差异特征。(2)天山北坡城市群土地利用效益耦合协调水平整体较低但呈上升态势；同一研究时点各城市间耦合协调水平差异较大；耦合协调水平在时空分异中明显较高且相对稳定的是乌鲁木齐市、石河子市、克拉玛依市。(3)天山北坡城市群土地利用效益呈现出负的空间自相关特征且空间布局向节点城市聚类特征明显；研究时段内出现显著聚集类型的城市只有乌鲁木齐市、昌吉市、石河子市和克拉玛依市。结论天山北坡城市群土地利用效益受经济、社会、环境等复杂作用机理影响具有不同时空分异特征。

土地利用效益 改进熵值法 耦合协调 空间分析 天山北坡城市群

0 引言

土地利用最终目标是实现土地利用经济、社会及生态效益的全面协调发展[1]，这一目标实现路径又会受到地域自然资源禀赋、社会经济发展阶段及规划趋向、生态环境特质等方面的影响。伴随着我国对城市群战略地位的不断提升，城市群在推动区域城市化、工业化快速发展方面优势明显[2]，然而过快的城市化步伐又能引致诸多方面土地利用弊病，集中表现为生态质量加速下降、人地矛盾日益突出，城市土地利用效益整体水平也随之下降，继而成为阻碍整个区域提质增速的瓶颈[3]。由此，科学、合理地测度土地利用效益并在此基础上尝试揭示其时空分异特征，以期促进土地利用的优化协调发展，日益成为学术界和政府的聚焦点。目前关于土地利用效益的研究尺度常见于全国[1，4-5]、省域[6-7]、市域[8-14]、县域[15-16]、城区[17]等层级；研究阶段经历了由短期[5，8，10，14]向长期推衍[13，16]；研究方法主要包括熵值法[1，6-7，15，17]、改进熵值法[18-19]、数据包络法[14]、层次分析法[4-5，11]、变异系数法[7-8，10]、灰色关联法[5]及主成分分析法[9，12，20]；研究视角多侧重于对土地利用效益与城市化[4，8]、新型城镇化[9]、土地利用程度[10，15]、土地利用结构[16]等方面的耦合测度，一些研究也对土地利用效益内部经济、社会、生态系统之间的耦合协调进行评价[1，7，10-13，17-18]，也有研究把土地利用效益与空间分析相结合，从时空角度探究土地利用效益演变特征[5-6，9，15，18]。梳理现有研究成果，城市群视域下对其土地利用效益时空分异特征进行的探析相对较少，特别是少有针对干旱区绿洲城市群的探究。天山北坡城市群作为“一带一路”的核心支撑区和亚欧大陆连接互通的关键枢纽[19]，探究其土地利用效益时空分异规律就显得尤为紧迫且意义重大。

图1 研究内容的结构流程

2000年国家开始实施西部大开发战略，新疆维吾尔自治区政府以此为契机，提出了率先发展天山北坡经济带的战略举措；2010年首次中央新疆工作座谈会召开，助推新疆迈入跨越式发展新时期；2015年国家发展改革委、外交部、商务部联合发布了《推动共建丝绸之路经济带和21世纪海上丝绸之路的愿景与行动》，将新疆定位为“丝绸之路经济带核心区”，天山北坡城市群因其独特的区位优势再次成为发展的焦点，2015年年底举行的中央城市工作会议也为天山北坡城市群带来了巨大的发展机遇。基于天山北坡城市群社会经济发展时点的特殊性、研究时段的规整性、所获取资料的完整性等原因，选取2000年、2005年、2010年和2015年4个年份作为研究时点，结合区域内土地开发利用现实状况，从经济、社会、生态3个维度构建评价体系，采用改进熵值法定量评价研究时段内不同区域单元土地利用效益综合水平；构建土地利用效益耦合协调模型，通过ArcGIS空间解析软件对天山北坡城市群土地利用效益耦合协调水平进行空间显化；借助GeoDA分析软件对天山北坡城市群土地利用效益耦合协调状况进行空间相关性分析(图1)。系统探究天山北坡城市群土地利用效益时空分异特征，为区域土地合理规划发展及经济社会转型升级提供有益支撑，以期提升区域综合实力，助力国家“一带一路”构想的顺利实施。

图2 天山北坡城市群核心区范围资料来源：参考文献[20]

1 研究区概况

天山北坡城市群位于亚欧大陆腹地，新疆准噶尔盆地南缘，天山北麓中段，大体沿东西走向呈条带状排列，核心区范围主要包括乌鲁木齐市、克拉玛依市、石河子市、昌吉市、阜康市、奎屯市、乌苏市、五家渠市、呼图壁县、玛纳斯县和沙湾县(图2)[20]。截止2015年，天山北坡城市群完成地区生产总值5013.53亿元(2015年价)，其中第二产业增加值2002.31亿元，第三产业增加值2627.00亿元，分别占全疆的53.77%、55.68%、63.01%，年末总人口为534.17万人，占全疆的22.64%，普通高等学校在校大学生人数为19.74万人，占全疆的61.18%，按工业总产值(规模以上)划分，集中了全疆53.90%的轻工业和62.10%的重工业，建成区绿化覆盖率为39.20%，年末耕地面积约为83.1万hm2，占全疆的比重为20.15%，农用化肥施用量(折纯)占全疆的比重为14.94%，工业废水排放量占全疆的比重达到45.52%，工业二氧化硫排放量占全疆的比重为25.49%，工业烟(粉)尘排放量占全疆的比重为27.38%，而土地面积约为878万hm2，仅占全疆的5.28%，天山北坡城市群既是新疆资金、人才、技术、资源等发展要素高度集聚区域，又是生态环境承受压力较大区域[21]。

2 数据来源与研究方法

2.1 数据来源

以天山北坡城市群作为研究区域，选取2000年、2005年、2010年和2015年4个年份作为研究时点，研究资料主要来自相应时期《新疆统计年鉴》、《昌吉回族自治州统计年鉴》、《伊犁哈萨克自治州统计年鉴》、《中国县域统计年鉴》、各市(县)统计年鉴以及各市(县)国民经济和社会发展统计公报。为了保证土地利用效益时空分析的一致性和准确性，石河子市统计数据不包含兵团统计口径；基于五家渠市2004年正式挂牌设立，且相关统计数据缺失较为严重等原因，不对其进行探究。

2.2 研究方法

2.2.1 构建评价指标体系

对土地利用效益进行测度时，观测的视角相异，在评价指标选取方面也会有明显的倾向。梳理有关土地利用效益评价指标选取的文献，主要侧重于两种方式，第1种是从土地利用的投入和产出两个维度进行评价[6，14]；第2种是从土地利用的经济、社会、生态3个维度进行评价[5，7，10，15-16，18]。依据土地利用效益的经济、社会、生态内涵，综合其3个维度进行评价可以更加全面、准确揭示土地利用效益的本质特征，仅从土地利用投入产出2个维度进行评价并不能够系统揭示土地利用效益3个维度间的相互作用关系[18]，在此择取第2种方式对土地利用效益进行评价。考虑到土地在利用过程中会受诸多方面综合影响，仅以城市建成区为研究区边界对其土地利用效益进行测度并不足以代表整个城市土地利用效益实际水平，故而选择天山北坡城市群所辖城市的所有土地面积作为研究区边界，既更加准确测度各城市土地利用的综合效益，又在土地利用效益时空分异研究中与各个城市行政区域边界高度吻合，可以很好代表整个区域土地利用效益水平。在具体指标筛选过程中，既要可以科学合理评价土地利用效益，又要能够很好揭示3个维度各要素间的耦合作用关系，所择指标要具有很强的代表性和针对性，且易于操作和获取(表1)。

表1 天山北坡城市群土地利用效益评价指标体系

2.2.2 数据标准化处理与权重确定

各领域评价指标因为自身属性不同，指标特征值之间相差较大，为最大程度减少这些因素可能引致的干扰，采用标准差法对原始数据进行标准化处理。

(1)

采用熵值法通过信息论中的最大信息熵原理对评价指标赋权重时，可以客观、有效解析所提供指标变量间的信息关联性，最大程度避免主观赋权的局限性[15，18-19]，但传统熵值法也往往会因在评价时出现极端值或负值而致使评价结果出现偏差，改进熵值法则可通过标准化变换弥补传统熵值法的这一缺陷[18-19]。借助Matlab R2011b软件，运用改进熵值法对评价指标进行权重赋值，通过对标准化

处理后的数据进行转换，合理消除负数带来的影响，经计算Xij′的范围在-4～4之间，可将坐标平移，则有：

Zij=Xij′+4

(2)

在式(2)基础上对平移变换后的数据做归一化处理：

(3)

测算第j项指标的信息熵值Hj：

(4)

式(4)中，K=(lnn)-1，(i=1，2，...，n；j=1，2，...m)。

计算指标j的信息权重wj：

(5)

2.2.3 评价指数计算

指标原始数据经过标准化处理及权重赋值后，运用线性加权法分别对土地利用效益3个子系统综合水平进行测评。

(6)

式(6)中，U1、U2、U3分别代表土地利用经济、社会、生态效益3个子系统综合水平；fij表示评价体系中指标xij归一化处理后的值；wj代表第j项指标权重；m表明评价体系中指标个数。

2.2.4 构建耦合协调模型

“耦合”来源于物理学领域，指两个或两个以上系统或运动形式通过耦合要素、运行机制等关键因素在时空范围内交互作用及影响的现象；协调是系统或要素间协调配合、良性循环的关系[1，4，8-9，15]。该文中的“耦合协调”指天山北坡城市群土地利用效益内部经济、社会、生态3个子系统各要素在经济、社会、环境等复杂机理下相互影响的状况(图3)，借鉴现有研究成果[10，18]，构建土地利用效益耦合协调模型：

图3 土地利用效益系统各要素耦合机制

C={(U1×U2×U3)/∏(U1+U2+U3)}1/3

(7)

T=αU1+βU2+γU3

(8)

(9)

(7)～(9)式中，T表示土地利用效益整体水平；α、β、γ为待定系数，且满足α+β+γ=1，依据土地利用效益评价指标体系准则层各系统权重对其进行具体赋值，为了更加客观、准确的进行评价，分别运用熵值法、变异系数法进行客观赋值，并采用专家打分法进行主观赋值作为参照，通过对比发现采用熵值法计算结果与专家打分法所得结果最为一致且较符研究区经济、社会、生态实际状况，所以选择熵值法进行客观赋值，则α、β、γ的值在2000年分别为0.491 7、0.404 8、0.103 5，在2005年分别为0.494 3、0.355 5、0.150 2，在2010年分别为0.473 9、0.382 2、0.143 9，在2015年分别为0.443 6、0.390 6、0.165 8；C和D分别代表土地利用效益所包括的经济、社会、生态3个子系统的耦合度和耦合协调度。由于C和T的值域范围都在(0，1]之间，所以D∈(0，1]，D值越大表明耦合协调度越高，为进一步判断不同时期的耦合协调水平，通过自然断点法对其设定层级[4，10，15](表2)。

表2 土地利用效益耦合协调阶段划分

2.2.5 空间自相关分析

空间自相关分析有助于揭示某一区域单元同邻近区域单元在所表现出的共同地理特征或属性值等方面的相关性[22]，可以从全局和局部两个视域进行剖析。选用全局Moran’s I对所要考察区域土地利用效益耦合协调状况的空间映象进行测度，能够从空间维度反映土地利用效益耦合协调的整体关联特性；采用局部LISA指数对土地利用效益耦合协调的局部空间异质特点进行描述，有助于科学合理揭示其在不同空间单元上的内部关联规律[6，22-23]，则有：

(10)

(11)

(12)

(10)～(12)式中，Di、Dj表示空间单元i和j的耦合协调度；n为所观测空间的单元数目；Wij是空间权重系数矩阵；S2为各空间单元耦合协调度的方差；I为全局Moran’s I；Ii为局部LISA指数。

图4 天山北坡城市群土地利用效益综合水平演变

3 结果与分析

3.1 土地利用效益综合水平演变分析

依据本研究所采用的指标数据处理方法及所构建的土地利用效益测度模型，计算得到天山北坡城市群各研究单元在2000年、2005年、2010年和2015年4个年份的土地利用效益综合水平评价指数(图4)，并对其土地利用效益综合水平演变状况作出探究。

首先，研究时段内天山北坡城市群土地利用效益综合水平呈整体上升趋势，各研究单元变动幅度相对较小。土地利用效益综合水平呈逐渐上升趋势的有昌吉市、阜康市、乌苏市，呈先下降后上升趋势的有乌鲁木齐市、石河子市、呼图壁县，呈先上升后下降趋势的有克拉玛依市、奎屯市，沙湾县和玛纳斯县则经历了先上升后下降再上升的演变趋势。

其次，天山北坡城市群土地利用效益综合水平阶梯差异较为明显，大体上可以分为三级阶梯，一级阶梯包括乌鲁木齐市、克拉玛依市、奎屯市，3个城市土地利用效益综合水平明显较高，基本上位于0.4～0.9之间，且阶梯内不同城市间差异较大；二级阶梯包括昌吉市和石河子市，其共同特征是土地利用效益综合水平整体低于一级阶梯，属于中等水平，集中位于0.2～0.4之间，且阶梯内两个城市间差异相对较小；三级阶梯包括阜康市、呼图壁县、玛纳斯县、沙湾县、乌苏市，这5个城市土地利用效益综合水平明显较低，集中位于0.1～0.2之间，各城市间土地利用效益综合水平差异较小。

3.2 土地利用效益耦合协调的时空分异

借助所选用的针对土地利用效益水平及耦合协调程度的评价方法，测度天山北坡城市群各研究单元在不同年份土地利用效益的耦合协调值，在此基础上与ArcGIS 10.1空间分析软件相结合，依据自然断点法所设定的耦合协调度等级，将各城市不同年份土地利用效益耦合协调水平进行空间显化处理(图5)，并据此对天山北坡城市群土地利用效益耦合协调的时空分异特征进行探究。

(1)勉强耦合协调。2000年天山北坡城市群土地利用效益属于勉强耦合协调类型的城市有阜康市、呼图壁县、玛纳斯县、沙湾县、乌苏市，随着这些城市土地利用效益耦合协调水平逐渐提升，2005年和2010年均超过了勉强耦合协调水平，到了2015年玛纳斯县和沙湾县又下降为勉强耦合协调类型。

图5 天山北坡城市群土地利用效益耦合协调的时空分异

(2)低度耦合协调。研究时段内天山北坡城市群各研究单元中属于低度耦合协调类型的城市数量经历了先增加后持续减少的过程。2000年处于低度耦合协调阶段的城市有昌吉市、奎屯市、克拉玛依市，随着该区域城市土地利用优化协调水平的整体提升，大多数勉强耦合协调城市向低度耦合协调阶段演进，到2005年，昌吉市、阜康市、呼图壁县、玛纳斯县、沙湾县、奎屯市、乌苏市均达到低度耦合协调水平，随着昌吉市和阜康市土地利用效益耦合协调水平的逐渐提升，2010年属于低度耦合协调类型的只有呼图壁县、玛纳斯县、沙湾县、奎屯市、乌苏市，到2015年则只有呼图壁县和乌苏市仍然属于低度耦合协调类型。

(3)中度耦合协调。随着研究时段的推衍，天山北坡城市群土地利用效益属于中度耦合协调阶段的城市在研究区中所占比重呈增加态势。研究初期，天山北坡城市群土地利用效益多集中在低度及以下耦合协调水平，只有乌鲁木齐市和石河子市土地利用效益达到中度耦合协调水平，2005年克拉玛依市也达到了中度耦合协调水平，到了2010年在原有的3个城市的基础上又增加了昌吉市和阜康市，2015年乌鲁木齐市和奎屯市耦合协调度提升较为明显，奎屯市由原来的低度耦合协调上升为中度耦合协调，乌鲁木齐市则成功突破了中度耦合协调水平的阈值，所以，2015年处于中度耦合协调类型的有石河子市、克拉玛依市、昌吉市、阜康市、奎屯市。

(4)高度耦合协调。2000～2015年天山北坡城市群各研究单元土地利用效益耦合协调水平虽然整体处于上升态势，但耦合协调水平相对较低，且相同研究时点各城市间差别显著；各城市不同的耦合协调类型在演变过程中表现出不同的分异特征，耦合协调水平明显较高且相对稳定的3个城市分别为乌鲁木齐市、石河子市、克拉玛依市，直到2015年仅有乌鲁木齐市发展晋阶为高度耦合协调水平。

3.3 土地利用效益的时空关联性分析

3.3.1 土地利用效益的全局空间自相关分析

图6 天山北坡城市群土地利用效益的Moran散点

借助GeoDA分析软件对天山北坡城市群土地利用效益展开空间探究，通过全局Moran’s I对天山北坡城市群土地利用效益的全局空间自相关进行研究，有助于从整体上揭示其土地利用效益耦合协调的空间关联特征(图6)。Moran散点图由4个象限构成，每个象限具有不同的空间自相关属性，第Ⅰ象限(H-H)和第Ⅲ象限(L-L)代表正相关，表明某一区域单元所显现的特征值较高(低)，相邻区域单元特征值也相应较高(低)，惯常把第Ⅰ、Ⅲ象限分别称为热点区和冷点区；第Ⅱ象限(L-H)和第Ⅳ象限(H-L)表示负相关，即该空间单元特征值较低(高)，相邻空间单元特征值反而较高(低)[23]。

通过对天山北坡城市群土地利用效益的Moran散点图进行解析可以发现，2000年、2005年、2010年和2015年4个年份天山北坡城市群土地利用效益全局Moran’s I值分别为-0.310 0、-0.177 4、-0.091 6、-0.152 6，表明研究时段天山北坡城市群土地利用效益呈现出负的空间自相关特征，且不同年份天山北坡城市群各研究单元间的空间负相关性差异相对较大，也进一步说明天山北坡城市群土地利用效益耦合协调的空间分布并非表现出完全随机性。呈现这种时空关联特性的原因主要是天山北坡城市群各研究单元间土地利用效益耦合协调差别较大，耦合协调水平相对较低城市趋于向水平较高城市邻近，乌鲁木齐市、石河子市、克拉玛依市作为耦合协调水平较高的节点城市，3个城市空间位置比较分散，与其相邻接的城市耦合协调水平普遍较低。

进一步对天山北坡城市群各单元间的空间关联特征进行分析，可以发现直到2010年以后才有2个城市出现在热点区(第Ⅰ象限)，分别是昌吉市和阜康市，研究时段内一直处于冷点区(第Ⅲ象限)的有玛纳斯县和沙湾县；在负相关区域单元中，乌苏市和呼图壁县基本上一直处于“L-H”集聚类型，乌鲁木齐市、克拉玛依市、石河子市、奎屯市基本维持在“H-L”集聚类型。对其所呈现特征进行原因分析，天山北坡城市群处于相对独立而又封闭的空间内，各个城市大致沿东西走向呈条带状排列，区域内各城市之间邻接关系相对简单，且相互间聚极发展能力不强，依靠少数节点城市的辐射作用较为明显，所以各研究单元土地利用效益空间布局向节点城市聚类特征明显。

3.3.2 土地利用效益的局部空间自相关分析

为了进一步揭示土地利用效益耦合协调的局部聚集格局演变特征及规律，借助GeoDA分析软件绘制出天山北坡城市群土地利用效益LISA聚集图(图7)。

图7 天山北坡城市群土地利用效益LISA聚集图

通过分析可以发现，研究时段内呈现显著聚集类型的区域单元只有乌鲁木齐市、昌吉市、石河子市和克拉玛依市，且同一城市在不同研究时点的显著类型不同。2000年昌吉市处于“低-高”显著类型，石河子市则处于“高-低”显著类型，到了2005年乌鲁木齐市和石河子市均处于“高-低”显著类型，2010年则演变为昌吉市和克拉玛依市均呈现出“高-低”显著类型，到了2015年克拉玛依市和石河子市均处于“高-低”显著类型。

对其局部聚集演变特征进行研判，天山北坡城市群各城市土地利用效益耦合协调水平差异较大，特别是呼图壁县、玛纳斯县、沙湾县、乌苏市的耦合协调水平相对较低且同其他城市差异较大，并与其他城市之间形成了明显的断层，主要与之相邻的节点城市石河子市、克拉玛依市同这些低值区域形成了显著的“高-低”聚集类型。2000年乌鲁木齐市土地利用效益耦合协调度远远高于昌吉市，昌吉市受乌鲁木齐市辐射作用明显，并与之呈现出“低-高”聚集类型；到了2010年，随着昌吉市土地利用效益耦合协调水平的不断提升，与乌鲁木齐市的差距逐渐缩小，同呼图壁县、玛纳斯县之间的差距较为明显，并与这些明显低值城市形成了“高-低”聚集类型。2005年节点城市乌鲁木齐市作为土地利用效益耦合协调的高值区，与其邻接城市形成了“高-低”聚集类型，此后，昌吉市、阜康市因耦合协调水平不断提升而成为热点城市，乌鲁木齐市与其聚集类型也由“高-低”聚集逐渐演变为不显著。

4 讨论与结论

4.1 讨论

选取2000年、2005年、2010年和2015年4个年份作为研究时点，以天山北坡城市群作为研究区域，从经济、社会、生态3个维度构建土地利用效益评价指标体系，运用改进熵值法及线性加权法完成对研究区域各城市土地利用效益综合水平的测度。研究发现，天山北坡城市群土地利用效益综合水平呈逐渐上升趋势且表现出明显的三级阶梯差异特征。研究时段内乌苏市、阜康市土地利用效益综合水平相对较低，2000年分别为0.117 2、0.126 9，到了2015年逐渐提升为0.166 1、0.178 3；乌苏市GDP总量、固定资产投资额、社会消费品零售额等在研究单元中均处于较低水平，而地均工业废水排放量、地均工业二氧化硫排放量又相对较高，土地利用产生的社会经济效益优势并不明显，且很大一部分还要用于生态补偿，所以其土地利用综合效益水平较低；阜康市GDP总量、城镇居民人均可支配收入、社会消费品零售额等社会经济条件整体处于中等水平，但因其地均工业废水排放量、地均工业烟(粉)尘排放量较高，导致生态环境承载压力过大，所以其土地利用综合效益也处于较低水平；其他城市土地利用效益都有更为明显的提升，主要得益于各城市在土地利用规划与管理过程中更加注重经济、社会、生态效益的提升。梳理研究数据结果可以发现，各城市土地利用效益所呈现的阶梯差异特征基本上与其土地利用的经济效益、社会效益水平相一致。各研究单元土地利用效益综合水平很大程度上取决于与之密切相关的经济、社会、生态条件，土地利用效益较高的城市不仅经济、社会条件发展较好，而且生态环境所承受的压力也相对较小，各城市进行土地利用规划与土地管理时，在追求土地利用经济效益的同时一定要兼顾土地利用的社会效益和生态效益。

借助耦合协调模型及ArcGIS空间分析软件对天山北坡城市群土地利用效益耦合协调水平的时空分异特征进行探究。研究区域土地利用效益耦合协调水平整体较低但呈上升态势，2000年各城市的耦合协调水平仅处于0.266 1～0.587 7阶段，到了2015年则提升至0.266 3～0.811 5阶段，由此也可发现同一研究时点各城市间的耦合协调水平差异较大；玛纳斯县、沙湾县耦合协调水平由2005年的0.405 7、0.459 0持续下降至2015年的0.266 3、0.274 2，主要原因是受到了生态效益持续下降的影响，其生态效益分别由2005年的0.606 2、0.570 2下降至2015年的0.521 6、0.499 6；研究时段内乌鲁木齐市、石河子市、克拉玛依市耦合协调水平分别处于0.579 3～0.811 5、0.511 8～0.743 6、0.439 1～0.598 1阶段，因其土地利用经济、社会、生态效益相对较高且3个维度间较为均衡，所以一直保持相对较高的耦合协调水平。各研究单元土地利用效益耦合协调水平主要受经济、社会、生态3个维度间均衡程度的影响，其中土地利用生态环境效益对其耦合协调水平影响最为直接和明显，各城市在追求土地利用效益综合水平不断提升的同时，要充分认识到生态环境的重要性，注重土地利用经济、社会、生态全面持续协调发展。

借助GeoDA分析软件对天山北坡城市群土地利用效益时空分异特征进行探究。所选取的4个研究时点天山北坡城市群土地利用效益全局Moran’s I值分别为-0.310 0、-0.177 4、-0.091 6、-0.152 6，表明研究时段内天山北坡城市群均呈现出负的空间自相关特征，这与其相对独立而又封闭且各城市间邻接关系相对简单的区位特征有关。乌鲁木齐市、昌吉市、石河子市和克拉玛依市出现显著聚集类型，一方面与其自身向周围城市的辐射能力有关，另一方面也会受到邻近城市土地利用效益耦合协调水平演变的影响，进一步证明土地利用效益受经济、社会、环境等复杂作用机理影响具有不同时空分异特征。研究区各城市土地利用效益时空关联特征主要受到节点城市辐射作用及各城市间土地利用效益耦合协调水平邻接关系的影响，政府在制定区域整体发展规划时，要合理利用节点城市的发展优势，充分发挥节点城市的核心带动作用，不断提升区域综合实力，为城市提质增速发展提供强有力的支撑，也为相似城市的实践探索提供有益借鉴，从而助力国家“一带一路”构想的顺利实施。

囿于仅选择4个特定时点作为研究的时间尺度，且受数据获取局限性未能从土地利用分类视角加以探究，一定程度上对全面揭示土地利用效益时空分布格局长时期的演变特征和规律产生了影响；仅仅揭示了土地利用效益时空分异特征，并未对其演化机理作进一步深入研究。因此，对研究区进行长时间尺度及演变机理探析是下一步深入研究需要重点思考的方向。

4.2 结论

天山北坡城市群土地利用效益综合水平呈逐渐上升趋势，变动幅度相对较小且整体比较稳定；按其土地利用效益综合水平由高到低分为三级阶梯，一级阶梯主要包括乌鲁木齐市、克拉玛依市、奎屯市，二级阶梯主要包括昌吉市、石河子市，三级阶梯主要包括阜康市、呼图壁县、玛纳斯县、沙湾县、乌苏市。

天山北坡城市群土地利用效益耦合协调水平虽然处于整体上升趋势，但耦合协调水平相对较低，且各城市在同一研究时点差异较大；各城市不同类型的耦合协调水平在演变的过程中产生了时空分异，耦合协调度明显较高且相对稳定的三个城市分别为乌鲁木齐市、石河子市、克拉玛依市。

天山北坡城市群土地利用效益表现出负的空间自相关性特征，且不同年份各研究单元间的空间负相关性差异相对较大；乌鲁木齐市、石河子市、克拉玛依市发展成为耦合协调度较高的节点城市；研究时段内出现显著聚集类型的城市只有乌鲁木齐市、昌吉市、石河子市和克拉玛依市，且同一城市在不同研究时点的显著类型不同；呼图壁县、玛纳斯县、沙湾县、乌苏市的耦合协调度与其他城市相差较大，并与其他城市之间形成了明显的断层。

[1]仇娟东，赵景峰，吴建树.基于耦合关系的中国区域土地利用效益水平测度.中国人口·资源与环境，2012,22(1): 103～110

[2]方创琳，毛其智，倪鹏飞.中国城市群科学选择与分级发展的争鸣及探索.地理学报，2015,70(4): 515～527

[3]刘新卫，张定祥，陈百明.快速城镇化过程中的中国城镇土地利用特征.地理学报，2008,63(3): 301～310

[4]武京涛，涂建军，阎晓，等.中国城市土地利用效益与城市化耦合机制研究.城市发展研究，2011，18(8)：42～45，63

[5]毕国华，杨庆媛.中国土地利用效益的时空特征研究.地域研究与开发，2016,35(6): 97～103

[6]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

[7]黄鹂，毕明岩，韩博.黑龙江省土地利用效益综合测度及耦合协调度研究.中国农业资源与区划，2016,37(11): 20～28

[8]张明斗，莫冬燕.城市土地利用效益与城市化的耦合协调性分析——以东北三省34个地级市为例.资源科学，2014,36(1): 8～16

[9]张晓芳.土地利用效益与新型城镇化协调度分析与评价——基于长江中游地区的实证分析.中国农业资源与区划，2017,38(4): 62～68

[10]吴金华，李纪伟，梁晶晶.土地利用程度与效益关系研究——以延安市为例.中国土地科学，2011,25(8): 54～60

[11]赵晓露，高敏华，高军.乌鲁木齐市土地利用效益的耦合关系分析.干旱区资源与环境，2011,25(1): 91～95

[12]熊征，谈兵，宋成舜，等.城市土地利用综合效益耦合分析——以武汉市为例.水土保持研究，2015,22(2): 278～283

[13]梁红梅，刘卫东，刘会平，等.深圳市土地利用社会经济效益与生态环境效益的耦合关系研究.地理科学，2008,28(5): 636～641

[14]宋戈，高楠.基于DEA方法的城市土地利用经济效益分析——以哈尔滨市为例.地理科学，2008,28(2): 185～188

[15]李启权，张新，高雪松，等.川中丘陵县域土地利用程度与效益耦合协调格局分析.农业现代化研究，2014,35(1): 97～102

[16]武启祥，杨永芳，朱连奇.县域土地利用结构与效益的权衡.经济地理，2013,33(8): 147～152

[17]张光宏，马艳.城郊土地利用社会经济效益和生态环境效益的动态耦合关系——以武汉市远城区为例.农业技术经济,2014，(11)：14～20

[18]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

[19]程广斌，申立敬，龙文.丝绸之路经济带背景下西北城市群综合承载力比较.经济地理，2015，35(8)：98～103，113

[20]段祖亮，张小雷，雷军，等.天山北坡城市群城市多维生态位研究.中国科学院大学学报，2014,31(4): 506～516

[21]新疆维吾尔自治区统计局.新疆统计年鉴.北京：中国统计出版社，2016

[22]Haining R P.Spatial data analysis：Theory and practice.Cambridge：Cambridge University Press，2003

[23]Anselin Luc.Exploratory spatial date with GeoDA：A workbook.Goleta：Center for Spatially Integrated Social Science，2005

STUDYONLANDUSEEFFICIENCYANDSPATIAL-TEMPORALDIFFERENTIATIONOFURBANAGGLOMERATIONONNORTHERNSLOPEOFTIANSHANMOUNTAINS*

HeWeikang1，SuXianghui2，MaYing1※，WangBaoli2

(1.School of Management Department，Xinjiang Agricultural University，Urumqi 830052，China;2,College of Science and Technology，Xinjiang Agricultural University，Urumqi 830052，China)

Based on the three dimensions of land use economic benefit，social benefit and ecological benefit，the spatial and temporal differentiation characteristics of land use efficiency of urban agglomeration on northern slope of Tianshan Mountains were explored from multiple angles.The years of 2000，2005，2010 and 2015 were selected as the research points，and the comprehensive entropy method was used to quantitatively measure the comprehensive utilization level of land use efficiency on the northern slope of Tianshan Mountains.The coupling coordination level is simulated by the coupling coordination model and ArcGIS spatial analysis software.Spatial correlation analysis was carried out by GeoDA analysis software.Results showed that：(1)The comprehensive utilization level of land use efficiency of the urban agglomeration on the north slope of Tianshan Mountains is gradually increasing and showed a clear three-step difference characteristics.(2)The level of land use benefit coupling in the urban agglomeration of the northern slope of Tianshan Mountains is low，but showed an upward trend.At the same time，the level of coupling coordination between cities was different.Coupled coordination level in the spatial and temporal differentiation was significantly higher and the city of Urumqi city，Shihezi city，Karamay city was relatively stable.(3)The land use efficiency of the urban agglomeration on the northern slope of Tianshan Mountains shows a negative spatial autocorrelation characteristic and the spatial distribution was obvious to the node city.During the study period，cities with significant aggregation types were Urumqi city，Changji city，Shihezi city and Karamay city.The land use efficiency of the urban agglomeration on the northern slope of Tianshan Mountains was affected by the complex mechanism of economy，society and environment，and had different temporal and spatial characteristics.

land use efficiency；improved entropy method；coupling coordination；spatial analysis；urban agglomeration on the northern slope of Tianshan Mountains

10.7621/cjarrp.1005-9121.20171009

2017-07-11

和伟康(1990—)，男，河南许昌人，硕士研究生。研究方向：土地利用规划、城乡规划

※通讯作者：马瑛(1975—)，女，山东冠县人，教授、博士。研究方向：土地利用规划、城市规划。Email：xndmy@qq.com

*资助项目：新疆维吾尔自治区社会科学基金项目“新疆农村土地产权交易机制优化研究”(2015BGL102)、 “新产业空间与城市空间结构互适作用及优化协调研究”(2016CGL099)

F301.2

A

1005-9121[2017]10063-11