基于DEA模型的沿海城市土地利用效率研究

夏 露 许章华

（1.福州大学至诚学院，福建福州，350002；2.福州大学，福建福州，350108）

土地作为人类生存之本，对于当今社会经济发展具有深刻的意义，城市土地的合理利用决定着城市的发展，而随着我国近几十年的迅猛发展，城市土地供给量与需求量之间的失衡已成为城市化进程巨大矛盾，我国城市土地资源利用普遍存在着城市用地结构不合理、城市规模外延扩张过快、土地市场秩序混乱、土地浪费严重、土地利用效率偏低等诸多问题，尤其在我国经济实力良好的东部沿海城市中表现得更加突出，而这一问题必须从研究并提高城市土地利用效率，提高土地集约节约水平来解决，探讨沿海城市实现土地资源集约利用有着不可估量的作用。[1-3]

本文通过融合地理学、区域经济学、计量经济学等多学科知识，考虑到沿海城市研究的迫切性与当前研究的不足，选取了沿海105个地级市为对象，基于投入导向的CCR、BCC模型与SE-DEA模型计算出各城市的土地利用效率值进行了空间差异分析并提出了相应的指导建议，愿对促进沿海城市的土地利用效率提升有所帮助。[4]

一、研究方法

（一）模型选择

1978年由查理斯(Charnes) 和库柏(Cooper) 等人创建的DEA方法（Data Envelopment Analysis）从早期在政府机构、非营利组织及服务行业的应用推广到现在金融、经济、项目评估等不同行业的应用，摒弃了主成分分析法及层次分析法等方法中人为因素的主观干扰，有着一定客观性与简便性，它可将多项投入与产出变换成效率比率的分子与分母，对DMU进行绩效评价，其中CCR、BCC、Malmquist等模型在土地利用效率研究得到了更多应用。[5,6]CCR和BCC模型分别是在CRS固定规模报酬不变模式和VRS变动规模报酬模式下评估效率，前者评估的是综合技术效率而后者则评估纯技术效率，CCR模型是基于当前投入条件下测算产出最大值，而长期情况投入可能会发生变动，所以研究土地利用效率应结合长短期即从CCR、BCC两个模型进行测算。[7,8]这些模型可以分为基于Input-oriented投入导向与Output-oriented产出导向两种模式，本次研究假设产出固定，目的在于投入最优DMU衡量其他决策单元与最优投入的距离，故采用投入导向模式进行测算。[9]因为CCR模型中DEA有效决策单元的效率值皆为1，对于有效决策单位没有更多梯度出现，不利于进一步研究，而Super-Efficiency-DEA（SE-DEA）超效率模型可以重新计算推移有效决策单元生产前沿面，重新对有效决策决策单元排序使其效率值大于1。综上，本文基于投入导向综合CCR、BCC模型进行初步计算后采用SEDEA模型重新排序DEA有效决策单元，使得结果更具有梯度。

（二）指标选取与数据来源

由于研究目的、研究对象、研究模型等不同，当前土地利用效率的指标体系也有着较大区别。基于众多文献的研究，笔者总结出了较多学者使用的投入指标包含土地、资本和劳动投入三个层面，涉及到地方生产总值、地方财政收入、建成区面积和固定资产投资等指标，而产出指标有着较大不同，多数学者均有选择经济产出，有些学者除此之外还选取了社会、生态环境产出。[8,11]本文研究的土地利用效率为综合效率，指标体系的构建主要参考杨海泉等与郭施宏提出的评价指标，将从土地投入、资本投入和劳动投入构建投入指标，细化指标分别为建成区面积、固定资产投资（第二三产业总和）、公共财政支出、第二三产业从业人员，从环境产出、经济产出和社会产出构建产出指标，细化指标分别为建成区绿化覆盖面积、第二三产业GDP、公共财政收入、社会消费品零售总额。[5,11]

在保证各市间相同指标数据统计口径一致以及前后数据衔接的基础上，本文以目前资料获取能力范围内的最新资料《2017年中国城市统计年鉴》的各项指标值作为考量对象，其中由于数据的部分缺失，广州、佛山、河源市辖区建成区面积取自该地统计年鉴。

二、结果与分析

（一）效率评价

1. 测算结果

本次研究将105个地级市指标数据作为测算对象，借助软件DEAP Version 2.1分别使用CCR和BBC模型进行基于投入导向的多阶段DEA分析，得到了综合效率值、松弛变量、纯技术效率、规模效率与规模状态，随后通过EMS Version 1.3使用SE-DEA模型进一步分析CCR有效决策单元，最终根据超效率值大小，本文将105个城市分为以下4类：（1）高效率城市（超效率值≥1）：城市数量仅为29个，所占比例为27.62% ；（2）较高效率城市（0.90≤超效率值＜0.1）：城市数量有39个，比例为37.14%；（3）中等效率城市（0.80≤超效率值＜0.90）：城市数量为24个，比例为22.86%；（4）低效率地区（超效率值＜0.80）：城市数量为13个，比例为12.38%。[12]通过计算得出105个城市超效率平均值为0.98，大部分城市土地利用效率处于中高层次，这些城市注重经济、社会、生态协调综合发展，其中佛山市以2.7的高效率分值排名第一，而河池市、贵港市、云浮市、衡水市、贺州市等城市土地利用效率低下，其中贺州市在105个城市中分值垫底，仅为0.541。由于篇幅有限，仅列出前后10名城市。

2. 空间差异分析

（1）综合效率空间特征分析

按各省城市土地利用效率平均值来算，平均得分从高到低分别为第一梯度辽宁、广东、浙江，第二梯度江苏、山东、福建以及第三梯度海南、河北、广西，各梯度在空间分布上较为分散。根据测算共有29个城市为有效决策单位，即CCR土地利用综合效率值等于1，SE-DEA土地利用超效率值大于等于1，其中广东共有5个城市，占其评价城市的23.81%；辽宁共有4个城市，占其评价城市的50%；江苏和浙江皆为3个城市，分别占其评价城市的23.08%和30%；山东共有2个城市，占其评价城市的11.76%；福建、广西、河北皆为1个城市，分别占其评价城市的11.11%、7.14%和9.09%。辽宁省超效率均值位列榜首，虽然其省会沈阳由于缺乏部分数据没能进入比较，但其还是领先第1名广东省0.23的较大分值，9个评价单位中有一半为有效决策单元，超效率前6名中有4个城市都属于辽宁省，这都说明了辽宁省城市土地利用效率总体上较优。广东省有21个城市参与本次测算，省份间其决策单元最多，虽然效率平均值排名第2落后于辽宁省，但其有效决策单元数量最高，标杆次数也最多，达到了110次，这与评价单元数量之多直接相关，但佛山市、深圳市的良好发展也是验证了其第1名和第3名的好成绩，然而超效率排名倒数十名的城市中，广东省也占据了3个城市，分别为汕尾市、清远市和云浮市。而广西壮族自治区超效率平均值为0.84，为沿海省份最低，超效率值排名前十的城市中未见出自广西，广西超效率最高值排名第1的崇左市位列105个决策单元第11名，而全部决策单元前50名中，广西也仅有崇左市入列，但倒数十名中有4个城市出自广西，分别为来宾市、河池市、贵港市、贺州市，都为相对内陆城市，总体上看广西城市土地利用效率低下，有待提高。海南省因本身地级市数量较少加上部分城市数据缺失，仅有2个城市成为决策单元，即三亚市和海口市，超效率分值分别处于第44名和94名，一次都没成为被借鉴的标杆城市，对于整个海南省也许不具有代表性，但海口市作为省会土地利用效率低下，排名倒数第12；三亚作为海南最发达的旅游城市，其土地利用效率也仅为中上，这也说明了海南省城市土地利用效率总体较差。

表1 城市土地利用效率评价指标体系

表2 基于SE-DEA模型的超效率值前后10名城市列表

图1 土地利用效率值空间分布图

（2）规模效率空间特征分析

规模收益也叫做规模报酬，其递增或递减皆表示效率未达到规模有效，只有不变时才为规模有效，在研究的105个城市中，规模有效城市达到36个，占比34.29%，而无效的69个城市中，22个递减占比20.95%，47个递增占比44.76%，说明处于规模收益递增的城市较多，而这47个城市目前处于经济快速发展阶段，具有较强的发展潜力，其增加投入所带来的产出增长比例会大于投入增长比例，应增加土地投入来促进城市发展，尤其是海南仅有的2个城市以及广西14个城市中占比78.57%的11个城市，都为规模递增，说明这些城市急需加大投入。[8,13]

（3）投入与产出分析

在保持相对产出不变的情况下，投入浪费最多的是固定资产投资（第二三产业总和），合计浪费了11236.54亿元，占投入的8.67%，其中海南省投入冗余率高达34.24%，这也是海南省城市土地利用效率较低的主要原因。投入浪费最少的是建成区面积，仅有56.94平方公里被无效利用，冗余率仅0.29%，而福建、广东、广西、海南、江苏、浙江六个南方省份冗余率为0，说明开发较为充分，而北方省份河北、辽宁、山东皆有少量冗余，其中山东冗余率最高，达到1.20%，但总体来说建成区面积大部分都能有效利用。保持相对投入不变的情况下，产出不足的主要表现为公共财政收入，其中福建省其产出不足864.40亿元，不足率高达58.23%，说明公共财政收入有待提高，除了公共财政收入不足，第二三产业GDP不足也是产出不足的主要原因，其中海南省第二三产业GDP还可以提高418.28亿元，不足率高达26.10%。产出最为理想的为建成区绿化覆盖面积，不足率仅为0.58%，其中有5个省份不足率为0，不足率最高的为北方省份河北省达到4.89%，说明总体上沿海省份绿化情况较为良好。

表3 各省份效率值、标杆次数及排名

表4 各省份城市所处的规模报酬阶段

表5 各省份投入冗余及产出不足值

表6 各省份投入冗余及产出不足率

三、 结论与建议

第一，105个城市中，大部分城市土地利用效率处于中高层次，说明总体上土地利用效率较高，各省份平均得分排名依次是辽宁、广东、浙江、江苏、山东、福建、海南、河北、广西，空间分布较为分散，并无明显规律，而较多城市处于规模收益递增状态，当前为经济快速发展阶段，急需增加投入来促进发展。

第二，基于对松弛变量的研究，发现固定资产投资（第二三产业总和）投入浪费最多，而产出不足的主要表现为公共财政收入，说明投资浪费严重，而公共财政收入还有一定提升空间。

第三，分析土地利用效率排名前10名与后10名的城市可见各城市土地利用效率差异较大，其中广西的来宾市、河池市、贵港市、贺州市等相对内陆的城市都列入后10名的范围，而广东省内部这两种占比都相对较多，说明其发展不均衡，建议在发展的时候加大对落后城市的土地利用开发，增加其固定资产投资。

第四，各城市应充分开发和利用城市存量土地，严格控制城市盲目扩张，杜绝粗放式利用避免浪费，尤其加大闲置土地的再利用，可进一步优化与升级产业结构，大力引进能耗低污染小、投入产出比高的工业和环保型产业，提高高新技术产业比例，引进高素质就业人才并且加大服务业升级，达到投入产出比最优化，实现城市的可持续发展。