基于“三生”功能的长江中游城市群国土空间利用协调特征

徐 磊, 董 捷, 陈 恩

(华中农业大学 公共管理学院, 武汉 430070)

我国正处于工业化、城镇化快速发展时期，国土空间作为经济社会发展的重要载体，不同功能空间的竞争和矛盾日益激烈，城市空间无序扩张、产业重复建设等问题尤为突出，直接影响区域经济社会的可持续发展[1]。如何有效缓解国土空间功能之间的矛盾，实现城市群生态安全与经济社会发展相协调，就成为国土空间开发中备受关注的焦点问题。目前，国外针对城市群国土空间功能及协调发展等方面的直接论述较少，但相关领域的研究比较丰富，主要在多功能土地利用[2]、区域经济社会可持续发展[3]方面，并多集中在以功能进行分区[4]及在景观规划方面的运用[5]。而国内对国土空间协调利用的相关研究主要以人地关系协调[6]为接入点，在明晰区域协调发展内涵和途径[7]的基础上，引入“三生”空间及功能等[8]概念。首先在从“三生”功能的内涵及分类[9-10]进行空间格局的分析方面；其次，识别国土空间多功能和主导功能是合理利用空间的前提和依据，相关研究从土地利用多功能[11]、“三生”功能识别等[12]方面进行探索。此外，还有学者从“三生”功能视角进行分区优化[13]，进而实现区域国土空间的协调利用[14-15]。

在“三生”功能及国土空间协调利用方面，已有研究集中于多功能内涵、分类及空间格局特征等方面，从“三生”功能视角探讨城市群协同发展也主要是在“三生”功能识别、功能划分及布局优化等方面。以“三生”功能视角进行国土空间利用协调性特征分析的研究较少，以功能系统内部作用来探索长江中游城市群国土空间协调机理和发展路径的相关研究更为鲜见。本文在测算“三生”功能耦合协调水平的基础上，揭示城市群国土空间协调性的时空演变特征，并判别城市群协调度区域差异的主要来源，以期为国土空间可持续开发和布局优化提供参考和支撑。

1　研究区域与数据来源

1.1　研究区域

长江中游城市群位于长江中游段，承东启西、连接南北，地跨“湘鄂赣”三省，容纳“武汉城市圈”、“环长株潭城市群”和“环鄱阳湖城市群”成为特大城市群，是《全国主体功能区规划》中重点开发的区域之一，是唯一一个地跨三省的跨区域城市群，在全国国土空间发展格局中具有重要的战略地位。依据国务院批复的《长江中游城市群发展规划》，将其正式定位为中国经济发展新增长极、中西部新型城镇化先行区、内陆开放合作示范区和“两型”社会建设引领区。

1.2　数据来源

研究所用数据主要来自《中国城市统计年鉴2007—2015》、《中国区域经济统计年鉴2007—2014》、《中国城市建设统计年鉴2007—2015》、《湖北省统计年鉴2007—2015》、《江西省统计年鉴2007—2015》、《湖南省统计年鉴2007—2015》、《湖北省农村统计年鉴2007—2014》、《湖南省农村统计年鉴2007—2014》，还参考了长江中游城市群31市相应年份统计年鉴，个别缺失数据利用国民经济社会发展公报补齐。此外，为实现评价单元时间序列上的可比性，消除价格和物价变动的影响，对所涉及GDP等经济指标进行平滑处理。

2　研究方法

2.1　指标体系构建

在选择国土空间功能评价指标方面，国内学者在相关领域也进行了深入研究[16-17]。由于影响城市群国土空间“三生”功能系统的因素较多，本文在已有研究基础上，从“三生”功能内部要素之间的作用机理出发，选取功能性指标进行统计；而后通过相关性和指标独立性的检验，并结合相关专家的意见，不断调整和筛选指标；再依据长江中游城市群国土空间利用的实际情况，形成指标选择的反馈体系，最终确定35个指标来构建“三生”功能评价指标体系，见表1。

表1　城市群国土空间“三生”功能评价指标体系及权重

2.2　“三生”功能评价模型

本文利用熵权-TOPSIS模型进行功能指数评价，首先运用熵权法求取指标权重，然后计算并确定正负理想解，利用逼近理想解的贴近度进行排序，确定出各评价单元“三生”功能值大小，具体的计算步骤为[18]：

(1) 为消除指标之间量纲的差异，采用“最大—最小”值法对指标原始矩阵X=(xij)mn进行标准化处理，得到标准化矩阵yij。

(2) 利用熵权法计算第i项指标权重wi：

(1)

(3) 建立加权决策评价矩阵：

V=P·W=[vij]mn

(2)

(4) 依据排序确定正负理想解：

V+={maxVij,(i=1,2,3,…,m)}

V-={minVij,(i=1,2,3,…,m)}

(3)

(4)

(6) 计算评价单元与理想值的贴近度：

(5)

利用计算结果，按照理想解的贴近度Ij进行排序，排序靠前表示评价单元的功能水平更接近理想解，所具有的功能越强，反之则越弱。

2.3　耦合协调度模型

(1) 本文测度耦合协调度的方法参考离差系数法[19]，构建国土空间生产、生活和生态功能3个系统耦合模型，用以揭示系统之间相互作用关系的强弱与优劣。经过推导和改进后的耦合协调度模型公式如下：

(6)

(7)

T=αE(x)+βF(y)+γU(z)

(8)

式中：C为耦合度;D为协调度；T为“三生”功能系统的综合发展度；K为调节系数；α，β，γ为权重，且α+β+γ=1，考虑到功能之间的作用关系和相对发展的重要性，E(x)，F(y)与U(z)分别为生产、生活和生态功能评价指数，α，β，γ都设定为1/3。并在此基础上，将协调度分为不同发展类型，见表2。

2.4　变异系数模型

(1) 泰尔系数又称为锡尔系数或锡尔熵，是运用信息熵概念来体现区域经济发展相对差异性的重要指标，泰尔系数越大说明区域之间的相对差异性越大，反之越小。计算公式为[20-21]：

(9)

式中：Lu为总体差异；n为城市群城市总数；yi为子都市圈内城市系统协调度；y为城市群系统协调度总和。

表2　国土空间利用协调度等级划分标准

(2) 以城市群子都市圈作为基本评价单元，将泰尔系数二次分解为地带内(Lw)和地带间(Lz)差异，用以表征城市群国土空间利用协调性区域差异的来源，计算公式为：

子都市圈内部差异：

(10)

子都市圈之间差异：

(11)

式中：nk为城市群各子都市圈内城市个数；yk为各子都市圈系统协调度总和；k为子都市圈个数。

3　实证结果与分析

利用熵权法计算各项指标权重后，运用TOPSIS模型评价长江中游城市群国土空间“三生”功能值，以此为基础代入耦合协调度模型，计算出国土空间利用协调度进行实证分析。

3.1　国土空间利用协调性时序特征

(1) 从城市群整体来看，图1反映出在研究期内，长江中游城市群国土空间利用协调度呈现波动上升的形态，协调度值在0.388 2～0.481 5，协调类型处于濒临失调与勉强协调之间，整体协调度水平不高。以2010年为分界点，分阶段分析城市群协调度演变特征：首先，在2006—2010年，协调度水平相对平稳，呈缓慢增长的状态，协调度值由0.39增长到0.41，实现了小幅上涨。由于在“十一五”规划发展期，政府对区域国土空间开发中存在的生态环境破坏、资源枯竭等问题逐步重视，加快提升资源利用效率和环境承载能力，推动产业转型以及土地节约集约利用，城市群国土空间的协调度不断向良性协调发展。

其次，从2010—2014年，协调度呈现加速上升的态势，协调度由0.41增长到0.48，但协调类型始终徘徊在勉强协调阶段，说明协调度水平实现相对增长，但在整个区域发展中，还是存在单一追求经济建设而忽略环境和社会发展问题，使得国土空间利用的协调性长期停滞在勉强协调的状态。通过对城市群国土空间系统协调度整体分析可知，在研究期间内国土空间利用的协调类型处于濒临协调和勉强协调，城市群整体协调度水平还不高，但从时序演变趋势来看，呈现逐步上升的良好态势，协调度还具有相当大的提升潜力。

图1长江中游城市群与子都市圈国土空间利用协调度的时序演变

(2) 从城市层次分析协调度时序变化，以2006年与2014年作为典型年份进行分析，具体城市协调度类型变化见表3。在2006年，城市群国土空间协调度的差异性比较明显，没有优质协调类型城市存在，良好协调类型只有一个武汉市，而中级协调和低级协调也只有长沙和南昌两个城市；而勉强协调和濒临失调的城市数量在城市群中占有很大比例，共有23个城市，占所有城市的74%。在该时期国土空间利用中一味追求生产空间效益，忽略了与生活、生态空间协调利用，并且产生环境污染、生态失衡等问题，造成了国土空间利用协调水平较低。

而到2014年，武汉市优先达到了优质协调，而南昌市和长沙市也发展为良好协调，体现出省会城市在国土空间利用上的多元化、协调性及优越性；城市群内协调类型转变为初级协调和勉强协调的城市数量达到了20个，超过了城市群城市数量的50%；而初级协调城市从1个城市发展为7个城市，勉强协调类型从8个发展为14个，占样本总数的45%，濒临失调类型的城市减少了8个，严重失调的城市已为0个。通过分析还发现多个城市的协调度演变并不稳定，存在一定的波动性，但从长期发展来看，所有城市的协调度都有向高级协调发展的趋势。

表3　长江中游城市群城市国土空间利用协调度类型

3.2　国土空间利用协调性空间分异

长江中游城市群国土空间利用的协调度不仅表现出一定的时序演变规律，还具有明显空间格局分布特征。选取2006年、2010年、2014年时间点，在依据分类标准进行分类的基础上，利用ArcGIS软件进行空间格局表达，见图2。

图2长江中游城市群城市国土空间利用协调度的空间格局

从城市群国土空间协调的空间格局演变来看，武汉市协调度在区域内一直较高，引领和带动周边城市共同发展，如鄂州、黄石、黄冈等市都以武汉为中心集聚，逐步形成向外扩散的圈层空间格局；长沙市作为环长株潭城市群中心城市，协调度在不同时期都相对较高，岳阳、常德、益阳、娄底、衡阳通过吸纳“长株潭”的功能辐射，协调度也快速提升，形成以长沙为核心向南北逐步扩散和集聚的格局；而南昌市作为环鄱阳湖城市群的核心城市，协调度在区域内维持较高水平，九江市、景德镇市、鹰潭市和上饶市对南昌市形成了包围之势，而江西省中南部城市协调度提升速度欠佳，整体的协调度也略低于北部；通过协调度空间格局分析还发现，城市群初级协调和勉强协调的城市大多数都分布于长江沿线，在长江沿线上呈现出带状分布，符合沿江建设特色城镇进而实现空间协调开发的策略。

3.3　国土空间利用协调差异性分析

(1) 利用极差系数和标准差系数分析长江中游城市群国土空间利用协调度的绝对差异。从图3中可以看出，从2006—2014年，国土空间利用协调度的极差与标准差具有相似的曲线特征，都呈现上升—下降—上升—下降的起伏状态，极差系数围绕在0.50上下起伏，而标准差围绕在0.12左右波动。其中，2006年为两种系数的最低值，但随着时间推移逐渐变大，直到2010年达到最大值，表明城市群协调度的绝对差异在“十一五”规划期间呈逐步增大的趋势；而在2010—2014年，协调度绝对差异出现起伏和不稳定状态，表现出先上升后下降的态势，说明“十二五”规划期间内，城市群内城市之间协调水平变动相对明显，值得注意的是极差系数在研究期间内一直为最优城市武汉市和最劣城市天门市两者之差，也体现出两者之间的差距是绝对差异的重要来源。

图3　长江中游城市群国土空间利用协调度差异性的时序演变

(2) 利用变异系数和泰尔系数表征长江中游城市群国土空间利用协调性的相对差异。通过图3可以看出，以2010年为转折点，两系数都呈现出先上升后下降的演变特征。在2006—2010年期间，两个系数都逐渐增大，到2010年达到最大值，再从2010—2014年，呈现出逐渐减小的趋势。主要原因是经过“十一五”时期建设后，城市群生产空间利用达到一定水平，中心城市率先注重和开展“两型”社会建设，国土空间协调性率先提升，而其他中小城市依然以经济建设为主；到“十二五”规划建设时，城市群各城市都逐步强化对生活和生态空间的保护，开始注重国土空间的协调利用，城市之间的协调度相对差距也逐渐减小。

3.4　国土空间协调性差异的区域分解

长江中游城市群由武汉城市圈、环长株潭城市群及环鄱阳湖城市群三大子都市圈组成，利用泰尔指数分析城市群国土空间利用协调度的地带差异性，并对城市群子都市圈的差异贡献进行分解，判断城市群总体差异的主要来源。

(1) 城市群地带内、地带间差异及贡献率。由表4可知，在长江中游城市群整体层次上，地带内泰尔系数均值为0.034 8，贡献率为96.89%，而地带间的泰尔系数为0.001 1，贡献率为3.11%。地带内即子都市圈内部差异要大于子都市圈之间差异，并且子都市圈内部差异贡献率远大于子都市圈之间的贡献，说明城市群国土空间区域协调水平的差异主要源于子都市圈内部城市单元之间差异。此外，地带内与地带间的泰尔系数都呈现逐渐降低的趋势，两类的差异系数保持相对稳定，但过程有所波动。

(2) 子都市圈之间差异及贡献率。从表4中武汉城市圈、环长株潭城市群及环鄱阳湖城市群之间协调度的差异对比来看，3个子都市圈之间的泰尔系数相差不多，年均值分别为0.037 8，0.034 5，0.031 2，各子都市圈之间相互差距并不明显，并且协调度随时间演变均呈现先增大后减小的趋势，而整体则呈现逐渐降低的趋势；从各子都市圈的差异贡献率来看，武汉城市圈贡献率最大，基本在40%以上，而环长株潭城市群与环鄱阳湖城市群的贡献率相当，基本在20%～30%，也有着较大的贡献，各子都市圈差异贡献率都维持着较为稳定的水平。

由以上分析可知，长江中游城市群国土空间利用协调度的区域差异主要来自都市圈内城市单元之间的差异，并且武汉城市圈的贡献率最高，这与武汉在城市圈中“一市独大”密不可分，并且圈内仙桃、天门和潜江为县级市，在生产、生活水平方面，均与武汉市有较大的差距，而作为中心城市对周边城市的带动作用不足，导致城市之间空间利用水平差异明显，但随着城市群一体化的不断建设，差异性也显示出逐渐减小的趋势；而环长株潭城市群和环鄱阳湖城市群的贡献率虽低于武汉城市圈，但贡献水平也较高，原因是中心城市与周边城市空间开发效率和利用方式差别较大，各城市空间利用的特征和侧重的方向不同以及各都市圈国土空间统筹开发的程度较低。

表4　长江中游城市群国土空间利用协调度地带差异及分解

4　结论与建议

4.1　结 论

(1) 从国土空间利用协调度的时序特征来看，从2006—2014年，城市群总体协调水平呈现波动上升的形态，协调类型处于濒临失调与勉强协调之间；在城市层次上，到2014年时，超过50%的城市协调类型处在初级协调及以下，而优质协调、良好协调和中级协调城市较少，仅有武汉、长沙及南昌，城市群国土空间利用的协调度整体水平较低。

(2) 从国土空间利用协调度的空间分异特征来看，城市群内城市之间发展不平衡较为显著，初级协调和勉强协调的城市大多分布于长江沿线，呈现出带状分布，城市协调等级和规模呈现出一种“两头小、中间大”的“纺锤形”结构特征，而中心城市与周边城市空间开发不平衡是协调性差异的重要原因。

(3) 依据长江中游城市群国土空间利用协调度绝对差异与相对差异分析，城市群城市之间的协调度差异逐渐降低，两种类型差异系数均随时间呈逐渐缩小的收敛趋势；地带内即都市圈内部协调性差异对城市群总体差异的贡献明显大于都市圈之间差异，而武汉城市圈内城市之间的差异最为明显，对城市群总体差异变动的影响最大，环长株潭城市群和环鄱阳湖城市群发展相对均衡，差异贡献率略低。

4.2　建 议

鉴于研究结论中长江中游城市群国土空间协调利用的非均衡特征，提出相关的政策建议：

首先，在优化生产空间时，对“湘鄂赣”产业进行分工，实现城市之间产业错位发展；以“产城融合”模式协调产业空间与生活空间利用，因地制宜的开展城镇特色产业；在生态空间保护中，应将长江中游城市群生态安全战略融入到长江经济带发展战略中，与上游和下游共同制定生态空间联防联治机制。

其次，面对城市群国土空间协调度的非均衡格局，在强调各城市空间协调发展的基础上，统筹考虑城市国土空间协调特征，采取差别化的措施引导国土空间开发。并强化武汉、长沙及南昌的中心城市地位，依托高速交通线拉动周边城镇建设，提高城市之间的联系强度，形成高效集聚的产业带及城镇集群，促进国土空间的均衡化发展。

第三，促进城市群以及子都市圈内城市之间的均衡发展，尤其在武汉城市圈内，需改变武汉市“一市独大”格局，避免区域城市发展的“马太效应”，着力带动周边城市的国土空间统筹利用，加强向西对仙桃、潜江和天门的辐射，引导“仙潜天”进行组团发展；在环长株潭城市群与环鄱阳湖城市群中，增强中心城市战略支点作用的基础上，与节点城市及乡镇形成网络化发展，实现国土空间一体化开发。

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