长江三角洲城镇建设用地扩展特征及驱动力研究

韩玉莲，赵玉岩

（大连海事大学航运经济与管理学院，辽宁·大连 116026）

作为最大的发展中国家，预计到2030年我国城市人口将超过10亿人[1]。人口向城市的集聚，必然会推动城镇建设用地面积的扩张以满足人们生存、发展和享受的需要[2]。长江三角洲地区是我国传统的人口密集区和土地高度集约化利用区[3]。2015年，长三角的国内生产总值为13.99万亿元，约占全国总量的20%。长三角建设用地占比18%，超出全国平均水平14个百分点。土地供需矛盾日渐突出。研究其城镇建设用地扩展的特征及驱动因素，对于实现区域土地的可持续利用和发展具有积极作用。

遥感及GIS技术的发展，为我们大尺度监测、分析城镇建设用地的扩展提供了有利条件[4]。目前学者对建设用地扩展特征的研究，多采用土地利用动态度等相关指标，分析某区域城镇建设用地时空特征[5-7]，如王永梅等采用GIS技术并结合扩展强度指数对广佛都市区城镇建设用地的扩展进行时空变化分析[8]。城镇建设用地驱动力的研究多运用相关分析、回归分析、主成分分析及空间计量分析等定量方法探究不同地区不同时期城镇建设用地的驱动因素[9-11]，如温阳阳等利用STIRPAT模型对河南省及其 18 个地市建设用地扩展的社会经济驱动因素进行定量分析，结果显示影响河南省建设用地扩展的因素中，总人口、城镇化水平、公路里程和农村家庭人均纯收入是共性的驱动因素[12]。针对长江三角洲地区的相关研究，如高啸峰利用长三角城市群（15个城市）1990-2010年间5个时期的城镇建设用地监测数据，选取首位度指数、年均扩展量、土地利用效率等指标，对比分析不同城市扩展随时间变化的过程特征[13]；章波等以长江三角洲地区（11个城市）为例，分析城乡土地利用变化的互动影响，并揭示了外部影响的作用机理[14]。这些研究加深了我们对长三角城市扩展规律的认识，然而针对长江三角洲25个地级市长时间序列的城镇建设用地的扩展研究与单个城市相比仍较为缺乏[15]。

本文采用土地利用数据，结合GIS技术与综合扩展程度等指数，从城镇建设用地总量扩展速度、时间扩展特征以及空间扩展差异的角度，分析长江三角洲城镇建设用地扩展特征，并通过多元线性回归分析揭示其城镇建设用地扩展的驱动力。

1 长江三角洲地区城镇建设用地扩展的特征

1.1 数据来源

以长江三角洲地级市为研究单位，主要包括江苏省的南京市、无锡市、徐州市、常州市、苏州市、南通市、连云港市、淮安市、盐城市、扬州市、镇江市、泰州市、宿迁市，浙江省的杭州市、宁波市、嘉兴市、湖州市、绍兴市、舟山市、温州市、金华市、衢州市、台州市、丽水市以及上海直辖市共25个城市。选取1990、1995、2000、2005、2010和2015年6期中科院测绘部门的长江三角洲Landsat TM影像解译土地利用数据。对GIS土地利用矢量数据进行提取分析[16]，结合扩展强度指数，扩展动态度指数，扩展贡献率指数及综合扩展程度指数分析长江三角洲城镇建设用地扩展的特征。

1.2 研究方法

（1）扩展强度指数

扩展强度指数是将研究期内不同城市的建设用地扩展年均增速进行标准化处理[16]，便于不同城市间的比较。数值越大，表示扩展越快。计算公式为：

式中，Ei为研究区域i的年均建设用地扩展强度指数；CLAi,t和CLAi,t+n分别为i区域在t和t+n年时的建设用地面积；CLAi,t为i区域土地总面积；n为研究时间长度。

（2）扩展动态度指数

扩展动态度指数是指单位时间不同城市土地利用类型变化面积与该种土地利用类型初期面积的比值，可以用来反映不同研究空间之间建设用地增长的差异[16]。计算公式为：

式中，Di为研究区域i的年均建设用地扩展动态度指数；CLAi,t和CLAi,t+n分别为i区域在t和t+n年时的建设用地面积；n为研究时间长度。

（3）扩展贡献率指数

扩展贡献率指数是指单位时间不同研究区域内新增建设用地面积占研究区域建设用地总扩展面积的百分比[16]。计算公式为：

式中，Ci为研究区域i的年均建设用地扩展贡献率指数；CLAi,t和CLAi,t+n分别为i区域在t和t+n年时的建设用地面积；ETCLAt～t+n为研究区域n年内建设用地扩展的总面积。

（4）综合扩展程度指数

以上三个反映建设用地扩展特征的指标各自反映的侧重点有所不同，为了使用一个指标全面反映建设用地扩展的特征，对上述三个指标进行简单处理。计算公式如下：

式中，Ii为综合扩展程度指数。

1.3 扩展特征分析

（1）城镇建设用地总量的扩展速度较快

图1给出了1990-2015年全国及长江三角洲城镇建设用地面积增长的变化趋势。从图中可以发现，全国及长江三角洲地区城镇建设用地面积呈现增长趋势。全国城镇建设用地面积从1990年的13 148 km2增长到2015年的51 584 km2，年均增速为5.86%。1990-2015年长江三角洲城镇建设用地总计增长11 020.32 km2，年均增速达到7.05%，高出全国1.2个百分点。尤其是2010-2015年，长江三角洲地区5年年均增速为16.67%，高出全国同期年均增速9.94个百分点。区内除徐州市、连云港市、淮安市、宿迁市、舟山市、丽水市、上海市7个城市外，其余城市25年年均增速均高于全国平均水平。尤其是无锡市，25年城镇建设用地总计增加1 314.46 km2，年均增速达到11.13%，位列长江三角洲地区增速榜首。苏州市25年年均增速达到9.25%，高出全国平均水平3.39个百分点。由此可见，长江三角洲地区城镇建设用地总量扩展速度较快，尤其是2010年后，总量扩展速度远远高于全国平均水平，区内大部分城市的建设用地总量扩展速度处于较高水平。

图1 1990-2015年全国及长江三角洲城镇建设用地面积Fig.1 The urban construction land area of national and Yangtze River Delta, 1990-2015

（2）城镇建设用地扩展的时间特征

图2给出了长江三角洲1990-2015年五期城镇建设用地的扩展强度和扩展动态度。从图中可以发现，五期扩展强度和扩展动态度均呈现“W型”扩展态势，即在1990-1995、1995-2000、2000-2005、2005-2010和2010-2015五期中，扩展强度和扩展动态度分别呈现下降、上升、下降、上升的态势。

从扩展强度来看，1990-1995年扩展强度为0.1。1997-1999年我国制定了严格规定来保护农用地，限制审批新增建设用地的土地政策，因而使得长江三角洲地区1995-2000年扩展强度放缓，仅为0.03。2000-2005年，扩展强度稍有回升，达到0.18。2005年国土资源部正式对外发布了《2005年工作要点》，强调大力推进节约和集约用地，建设用地预审、审批和供地时都必须严格执行建设用地定额指标和土地投资强度指标，使得扩展速度再次放缓。2010-2015年扩展强度呈现较大幅度的增加，达到0.55，是上一期扩展强度的6.8倍。五期内扩展强度位列第一位的分别是上海市、镇江市、嘉兴市、镇江市和无锡市。

从扩展动态度指数来看，1990-1995年动态度为8.35%。1995-2000和2005-2010年两期，动态度都较前一期有一定程度的下降。2010-2015年，动态度指数呈现较大幅度的增加，达到16.94%，说明2010-2015五年内，长江三角洲城镇建设用地面积变化速度很快。五期内扩展动态度位列第一位的分别是南京市、苏州市、金华市、镇江市和无锡市。

（3）城镇建设用地扩展的区域差异明显

图3给出了长江三角洲25市六期城镇建设用地面积从图中可以发现，位于长江三角洲区域中心的城市，如上海市、苏州市、常州市以及南京市等建设用地面积总量较大，是长江三角洲建设用地面积增长的主要城市。长江三角洲边缘城市，如宿迁市、淮安市、丽水市、衢州市和舟山市等建设用地面积相对较小。

图2 长江三角洲城镇建设用地扩展强度和扩展动态度Fig.2 The urban construction land expansion intensity and expansion of dynamic attitude of Yangtze River Delta

从城镇建设用地的扩展贡献率来看，1990-2015年无锡市、苏州市、南京市和上海市是贡献率较大的城市，在长江三角洲城镇建设用地的扩展中发挥了巨大的作用。而舟山市、丽水市、衢州市以及湖州市等经济相对落后的边缘城市，贡献率则相对较小。1990-2015年五个阶段，贡献率均在5%以上的城市有三个，分别是苏州市、南京市和无锡市。根据2014年9月《国务院关于依托黄金水道推动长江经济带发展的指导意见》中定位的长三角中心城市（上海、南京、杭州、宁波、无锡、常州、南通、苏州），五期中心城市的扩展贡献率总和为69.08%、51.99%、48.10%、39.32%、49.51%，可见中心城市的城镇建设用地扩展是长江三角洲建设用地扩展的主力。

图3 1990-2015年6期25市城镇建设用地面积Fig.3 The urban construction land area of 25 cities in the six stages,1990-2015

图4将建设用地综合扩展程度指数的不同数值区间划分为高速扩展、快速扩展、中速扩展、低速扩展以及缓慢扩展五个不同的建设用地扩展等级。

从综合扩展程度指数来看，1990-1995年长江三角洲地区城市主要以缓慢扩展为主，区内25个城市的发展呈现较大差异。经济发展程度相对较高的中心城市建设用地也呈现快速扩展，主要有常州市和上海市两个城市；处于中速扩展的城市主要有苏州市、宁波市、无锡市和镇江市；处于低速扩展的城市为湖州市、绍兴市和嘉兴市；其余城市均处于缓慢扩展阶段。1995-2000年，除苏州市和镇江市外，其余城市均呈现缓慢扩展状态。2000-2005年，长江三角洲地区城市扩展程度差异较大，嘉兴市处于高速扩展阶段；宁波市处于快速扩展阶段；中速扩展城市包括上海市等8个城市；低速扩展城市主要有丽水市等4个城市；有11个城市处于缓慢扩展阶段。2005-2010年，镇江市依然处于高速扩展阶段；上海市和常州市处于中速扩展阶段；淮安市等19个城市处于缓慢扩展阶段。2010-2015年与前四期相比，城市主要呈现高速扩展态势。处于高速扩展的有镇江市等5个城市；中速扩展阶段的城市居多；低速扩展阶段的城市有温州市等；而衢州市和丽水市依然处于缓慢扩展阶段。

图4 1990-2015年各时段建设用地综合扩展程度的空间分异图Fig.4 Spatial variability of the comprehensive expansion of construction land in each period, 1990-2015

2 长江三角洲城镇建设用地驱动力研究

2.1 数据来源与研究方法

社会经济统计数据来源于《上海市统计年鉴》、《江苏省统计年鉴》、《浙江省统计年鉴》及各地级市统计年鉴，时间序列为1990-2015年。首先建立城镇建设用地驱动力指标体系。为了更好地表达长江三角洲城镇建设用地扩展规律以及达到更好的拟合效果，利用内插法补全25年土地数据，选取城镇建设用地面积为因变量，以指标体系中的人均GDP、人口密度等为自变量，利用IBM SPSS Statistics 21软件进行多元线性回归分析，揭示长江三角洲城镇建设用地扩展的驱动力。

2.2 社会经济指标体系的建立

综合已有研究结果，城镇建设用地扩展是自然、社会经济等因素综合作用的结果。其中社会经济因素对城镇用地的变化具有决定性的影响。由于影响土地利用变化的社会经济因素错综复杂、数量众多，各变量彼此间还可能存在相互依存的关系，所以获取全部变量的难度较大，在获取变量时还存在变量重复选择的问题[17]。因此，进行土地利用变化的社会经济驱动因子分析，应根据研究区的实际情况，结合资料收集程度，在参考国内外相关研究成果的基础上，归纳总结并建立一套体现地域特色的、合理的社会经济指标体系。根据已有文献的研究结论，考虑指标的共线性问题以及数据的可获取性，选择社会经济相关的8个因素（表1）。

经济因素是影响土地利用方式、利用程度和利用空间的最主要的因素，是土地利用变化的根本驱动所在。经济总量的相关指标与城镇建设用地的扩展应该呈现正相关关系。经济结构的变化也能够在一定程度上反映经济发展状况，本文引入产业结构高级化指标，表示产业结构的发展状况，数值越大表示产业结构越高级，越趋向于“三二一”的发展模式。人口密度在一定程度上能够反映城市化水平。社会因素主要包括人口以及居民生活。已有研究成果显示，人口的增加是土地需求增长的根本驱动因素。居民的生活需求对建设用地扩展具有重要影响。随着城市经济的发展、居民收入的增加以及社会生活条件的改善，广大市民对健身、休闲游乐和环境的要求大大提高，因此对建设用地的需求将增加。

表1 长三角城镇建设用地扩展的社会经济驱动指标体系Table 1 The socio-economic drive index system for the expansion of urban construction land in the Yangtze River Delta

2.3 社会经济驱动因素的实证分析

运用IBM SPSS Statistics 21软件，采用 1990-2015 年长江三角洲地区时间序列数据为样本，为消除数据的异方差，将因变量与自变量同时取对数，回归结果见表2。SPSS输出结果显示，各变量之间不存在线性相关问题。DW值为2.047，表明模型不存在一阶自相关。调整后的R2系数为0.995。

表2 回归结果Table 2 Regression results

结果显示，产业结构高级化指标、总人口、城市居民人均可支配收入、固定资产投资与城镇建设用地面积显著正相关。从影响系数来看，产业结构高级化指标的影响程度最大。人口密度虽然并未达到统计意义上的显著水平，但是也具有一定的经济意义，即人口密度每增长1%，城镇建设用地面积增长0.223%。有研究也显示人口和固定资产投资是城镇建设用地扩展的主要驱动力[14]。

人均GDP、实际外商直接投资额以及社会消费品零售总额与城镇建设用地面积呈显著负相关。与其他研究结果不同的是，人均GDP与城镇建设用地面积呈现负相关关系。有研究显示，经济增长在某一时段会在相当程度依赖并且促进建设用地面积的增加；而当经济发展到一定程度的时候，经济增长对建设用地需求及促进作用会减弱，建设用地扩张速度会逐渐放缓，并趋于下降[18]。由于长江三角洲经济发展程度较高，一定程度上不需要依靠建设用地的扩张来带动经济发展，所以人均GDP与城镇建设用地面积呈现负相关关系。

3 结论与启示

本文利用ArcGIS空间分析、扩展强度指数、扩展动态度指数、扩展贡献率指数、综合扩展程度指数及多元线性回归分析，对1990-2015年长江三角洲地区及25市城镇建设用地扩展的特征及驱动力进行分析，得到以下主要结论与启示：

长江三角洲地区城镇建设用地总量扩展速度较快，25年年均扩展速率达到7.05%，高于全国5.86%的平均水平，尤其是2010年后，总量扩展速度远远高于全国平均水平，区内大部分城市的建设用地总量扩展速度处于较高水平。从扩展的时间特征来看，长江三角洲地区城镇建设用地扩展呈现“W型”态势，2010-2015年建设用地扩展较快。因此，如何合理有效地控制建设用地增长势头应引起广泛关注，如合理开发利用城市地下空间资源，改变增量为主的土地利用方式，坚持节约和集约利用土地。

从扩展的空间特征来看，建设用地扩展区域差异明显。处于长江三角洲区域中心的城市扩展相对较快，而处于边缘的城市由于自然因素的限制扩展相对缓慢。政府应根据地区自身发展特点实行差别化的土地政策，严格控制中心城市的建设用地规模，适当鼓励边缘城市建设用地的建设，优化土地空间结构，合理布局，达到均衡发展。

通过回归分析我们发现，产业结构高级化指标、总人口、城市居民人均可支配收入、固定资产投资与城镇建设用地面积显著正相关，人均GDP、实际外商直接投资额以及社会消费品零售总额与城镇建设用地面积呈显著负相关。根据显著相关解释变量的预测力，我们可以判断，在未来一段时间内，城镇建设用地还会有一定程度的扩张。因此，政府应从调整驱动因素的角度控制建设用地的扩展。控制总人口的增长，减少固定资产的投资等，合理地协调社会经济指标与城镇建设用地扩展之间的关系，实现土地利用的可持续发展。