城市土地集约利用与社会经济时空耦合协调发展研究—以吉林省9个地级市为例

王深红，李秀霞

（吉林师范大学旅游与地理科学学院，吉林·四平 136000）

土地资源是社会经济发展物质基础，伴随我国经济迅速发展，加剧了对土地的需求，但由于城市土地无序扩张、土地粗放利用等问题，使得土地资源的稀缺性日益突出，在土地资源稀缺与经济社会发展对土地强大需求的背景下，探讨城市土地集约利用与社会经济存在怎样的关系、城市土地集约利用水平是否随着社会经济发展水平的提高而相应提高，如何协调城市土地集约利用与社会经济发展，正确认识二者之间的相互影响机制，辨析二者的耦合协调关系，是当前政府和学术界亟需解决的难题。

国内外关于城市土地集约利用与社会经济协调关系研究较为丰富，研究视角主要集中在二者协调发展水平的测算方法及协调机制两方面。城市土地集约利用与社会经济发展协调发展水平的测算方法主要采用耦合度、协调度及相对发展度模型[1-2]，其中指标确权方法主要涉及两步全局主成分分析法[3-4]、因子分析法[5]、数据包络法[6]、AHP与Delphi法[7-9]、均方差权值法[10]、变异系数法[11-13]、熵权法[14-16]等。Kottmeier[17]、Gill[18]等借助以上模型，探讨了城镇化背景下城市土地集约利用问题，认为城市土地集约利用与社会经济协调发展将促进城市可持续发展。

就经济发达地区土地集约利用与经济发展协调度问题，国内学者已经进行了一些研究，姚成胜[19]等运用全局主成分法与隶属函数协调度模型对长三角地区土地集约利用与经济发展的空间差异进行了研究。张志[20]、许燕等[21]分别对湖北省、江苏省城市土地集约利用水平和社会经济发展水平时空耦合进行了研究。

综上所述，目前有关两者耦合协调度的研究主要集中在对发达地区的土地集约利用评价，对经济比较落后的省域研究相对较少。为此，本文以经济发展比较落后的省份之吉林省为例，运用基于熵值法的多因素综合评价方法对吉林省9个地级市的城市土地集约利用与社会经济发展水平进行评价，在此基础上运用耦合协调度模型分析两者之间的协调状况，最后基于空间自相关模型，运用GEODA对其耦合协调发展度进行空间分析，对于吉林省城市土地利用和经济发展具有重要的参考意义。

1 研究方法

1.1 指标体系的构建

科学合理的指标体系构建对评价结果具有重要影响。为综合反映土地集约利用与社会经济发展协调性之间的关系，需分别建立各自影响因素的综合性指标。在选择和设计评价指标时，以土地集约利用与社会经济发展水平的内涵为基础，遵循科学性、区域性、代表性、可比性、导向性原则，结合专家咨询与文献归纳等方法，并借鉴前人[22-23]研究成果，建立相应的评价指标体系（表1）。

表1 土地集约利用与社会经济发展评价指标体系Table 1 Intensive use of land and evaluation index system for socio-economic development

1.2 综合评价方法

根据上述多因素综合评价方法，以吉林省9个城市为评价单元进行综合评价。数据取自吉林省2005-2015年土地变更调查数据以及统计年鉴中的相关社会经济数据。首先对原始数据采用极差标准化的方法进行标准化处理，然后运用熵权法[24]计算出权重，将各指标值进行加权求和，得到土地集约利用以及经济发展水平的综合评价值；按评价值的高低，对评价单元以及各评价单元的时间序列进行排序，从而对城市土地集约利用与经济发展水平进行定量分析。

1.3 协调发展评价模型

耦合协调度是用于表示系统之间的协调程度。据此，本文构建耦合协调关系模型[25]来度量“土地集约利用-社会经济发展”系统的协调性，即式：

式中，C为协调度，0≤C≤1，L(x)、E(y)表示土地集约利用程度、社会经济发展。

虽然协调度能够表示土地集约利用与社会经济发展两个子系统之间的协调关系，但是不能反映出协调发展水平的高低，可能会出现两个子系统发展水平都较低，但耦合协调度却较高的结果。为了避免这样的假象，在协调度模型的基础上，构建耦合协调发展度模型。

式中，D为协调发展度；T为发展度；α和β为待定系数，由于土地集约利用和经济发展同样重要，即α=β=0.5。在此基础上，依据耦合协调发展度D的大小将城市土地集约利用与社会经济发展的协调发展状况划分为3大类9种协调发展亚类[26]（表2）。再引入相对发展度系数(F)评价城市土地集约利用与社会经济发展相对发展水平。公式如下：

表2 城市土地集约利用与社会经济发展协调发展分类标准Table 2 Classi fi cation criteria for coordinated development of urban land intensive use and socio-economic development

1.4 空间自相关模型

空间自相关是一种探索性空间数据重要分析方法，采用全局和局部两个指标来分析城市土地集约利用与社会经济发展的耦合协调发展度的空间分布状况，绘制LISA聚集图描述局域空间的异质性。Moran’s l取值范围在[-1，1]之间，当I＜0时表示空间负相关，I＞0时表示空间正相关，I=0表示空间不相关。本文采用耦合协调度系数基于10%显著水平，Z10%=1.65，表示Z值大于1.65或小于-1.65则通过显著性检验。限于篇幅，具体公式及定义详见参考文献[4]和[26]。首先在ArcGIS中建立分析数据库，然后将其导入GeoDA软件进行空间统计分析，结果直接在ArcGIS里进行显示和成图。

2 实证研究

2.1 研究区概况

吉林省位于中国东北地区的中部，地处东经121°38'～131°19'，北纬 40°50'～46°19'，是我国重要的工业基地和商品粮生产基地。吉林省面积为19.12万km2，占全国总土地面积的2%；现辖1个副省级市、7个地级市、1个自治州。2005年，吉林省实现地区生产总值3614.92亿元，三次产业的结构比例为16.8 : 44.4 : 38.8，产业结构不断优化。截至2015年末，吉林省实现地区生产总值14274.11亿元，三次产业的结构比例为11.2 : 51.4 : 37.4，对经济增长的贡献率分别为6.9%、47.4%和45.7%。2015年末，吉林省总人口为2753.3万人，其中城镇常住人口1522.9万人，占总人口比重（常住人口城镇化率）为55.31%。作为经济相对比较落后的省份，充分挖掘土地集约利用潜力,探讨其与经济发展水平的关系，对于促进吉林省经济社会可持续发展具有重大意义。

2.2 数据来源

本研究数据来源于2005-2015年《吉林统计年鉴》、《中国城市统计年鉴》各城市市辖区数据，以及对应的各个地方的统计年鉴，部分指标数据参考当地国民经济与社会发展统计公报，并以各城市官方统计网站数据为补充，经过计算整理而得。

3 结果与分析

3.1 城市土地集约利用水平与社会经济发展的分析

3.1.1 城市土地集约利用水平与社会经济发展的时间分析

以2005-2015年吉林省9个地级市市辖区作为研究对象，运用熵值法对吉林省9个地级市城市土地集约利用和经济发展水平进行测算。见表3，2005年土地利用集约度得分平均值为0.459，至2015年该水平上升为0.509，这表明吉林省土地集约利用度总体上呈现缓慢的上升状态。吉林省9个地级市的土地集约利用水平变化情况差异明显，长春市、吉林市、辽源市、松原市、白城市、延吉市呈波动上升态势，其中松原市的土地集约利用水平波动起伏变化较大，其土地集约利用综合评价值从2005年的0.422提高到2015年的0.669，涨幅为58.5%；通化市、白山市土地利用集约度出现不同程度下降，其中白山市的土地集约利用水平下降幅度较大，从2005年的0.402降低到2015年的0.304，降幅为24.4%。通化市和白山市受空间发展限制，城市人口密度较小，在地均经济效益上比较落后，因此城市土地总的集约利用水平偏低。同时，2005年社会经济发展得分平均值为0.404，至2015年该水平上升为0.451，这表明吉林省的社会经济发展水平均缓慢上升。

表3 2005－2015年吉林省9个地级市城市土地集约利用与社会经济发展得分汇总Table 3 Summary of scores of urban land use and socio-economic development in 9 prefecture-level cities in Jilin Province from 2005 to 2015

3.1.2 城市土地集约利用与社会经济发展的空间差异特征

2005-2015年吉林省各地区的实际发展水平可以通过其土地集约利用水平和社会经济发展水平准确的反映出来。因此，本文选取2005年和2015年2个时间点的土地集约利用和社会经济发展水平的评价值来表达其空间分布特征。借助ARCGIS软件中的自然断点法将吉林省土地集约利用和社会经济发展的评价值划分为四个等级，如图1、图2所示。从土地集约利用空间布局来看，2005-2015年，城市土地集约利用和社会经济发展空间都呈现为中部高于东部高于西部的空间格局，位于中部的长春市无论是经济发展水平还是土地集约利用程度在全省都位列前茅，极核效应明显，且与其他市州的差距较大；而位于吉林省西部的白城市土地利用最为粗放，主要是受恶劣自然环境影响，土地的承载力和生态环境容量较低，居住人口较少，分散、密度偏低，城市建设缺乏控制，致使利用效益低下，经济发展也较为落后。

图1 2005年吉林省土地集约利用和经济发展水平空间分布Fig.1 Spatial distribution of land intensive use and economic development level in Jilin Province in 2005

图2 2015年吉林省土地集约利用和经济发展水平空间分布Fig.2 Spatial distribution of land intensive use and economic development level in Jilin Province in 2015

3.2 城市土地集约利用与社会经济发展协调度分析

3.2.1 城市土地集约利用与社会经济发展协调度时间演变特征

根据协调发展评价模型和相对发展度模型，对2005-2015年吉林省9个地级市土地集约利用与社会经济发展协调度进行测算。从表4可知，2005年、2015年吉林省9个地级市协调发展度平均值分别为0.456、0.480，总体上是趋于优化，但优化趋势不明显。从城市土地集约利用与社会经济发展水平耦合协调发展类型上看， 2005年和2015年，2市为失调阶段， 6市为初级协调阶段，1市为良好协调阶段。2010年，1市为失调阶段，7市为初级协调阶段，1市为良好协调阶段。2005-2015年，各城市土地集约利用与社会经济发展水平协调度不断提高，城市的土地集约利用与社会经济发展的耦合协调状况在曲折中逐渐优化。

基于吉林省城市土地集约利用和社会经济发展的相对发展状态，耦合协调类型可划分为城市土地集约利用滞后型（I、Ⅳ和Ⅶ类）、城市土地集约利用与社会经济发展同步型（Ⅱ、V和Ⅷ类）和城市土地集约利用超前型（Ⅲ、Ⅵ和Ⅸ类）。2005年和2015年吉林省城市土地集约利用与社会经济发展协调发展水平相对发展度平均值分别为1.242、1.175，总体呈逐步降低趋势。2005年长春、吉林、四平、松原发展类型为同步型，彼此推动，协调发展；辽源、通化、白山、白城和延吉为土地集约利用超前型，土地趋于集约利用，能推动城市社会经济发展；此阶段没有土地集约利用滞后型,表明吉林省土地利用较为集约。2010年吉林、四平、辽源、通化、白城发展类型为同步型；白山、松原和延吉为土地集约利用超前型；长春的发展类型为滞后型，表明长春的土地利用结构不合理，社会经济发展与土地集约利用水平不同步，有待进一步调整产业布局，优化产业结构。至2015年长春、吉林、四平、白山发展类型为同步型，辽源、通化、松原、白城和延吉为土地集约利用超前型。今后应以“土地集约利用与社会经济发展协调发展、发展高效生态经济”为突破口，抓住其经济增长方式实现科学转变的发展机遇，谋求土地集约利用与社会经济同步发展。

表4 吉林省城市土地集利用与社会经济发展协调性评价结果Table 4 Results of coordination assessment between urban land use and socio-economic development in Jilin Province

3.2.2 城市土地集约利用与社会经济发展协调度空间演变特征

根据耦合协调度模型得到的9个城市历年的耦合协调度系数，使用全局莫兰指数（Global Moran’s I）和局部莫兰指数（Local Moran’s I）对9个城市的耦合协调发展度进行分析。

（1）全局莫兰指数（Global Moran’s I）。从表5可以看出，2005-2015年9个地市级全局空间自相关指数Moran’s I值均为负数。这表明吉林省9个地级市的耦合协调度不存在明显的空间集聚特征，表现为相异属性的随机分布，没有集聚效应和离散效应，说明吉林省的耦合协调性地域带动性不强，城市的耦合协调性受相邻的城市的影响不大。

表5 吉林省2005-2015年耦合协调度的全局莫兰指数Table 5 Global Moran Index of Coupling Coordination Degree in Jilin Province, 2005-2015

（2）局部莫兰指数（Local Moran’s I）。将9个地级市研究单元分为HH、LH、LL、HL、4种类型。由图3可知，东部地区的白山和通化在研究期内一直为L-H分布，属于低值塌陷区,延吉在2005、2010年均为不显著分布，而2015年耦合协调度上升，转变为H-H分布，可见其耦合协调度迅速发展。中部地区长春、吉林的发展类型为H-L分布，属于高值极化分布，说明这两个城市的耦合协调度发展较好，但是未能带动周围城市的发展；辽源在2005年为L-L分布，属于低值制约区，2010年和2015年转变为L-H分布，属于低值塌陷区。西部地区松原2005年为L-L分布，2005年之后转变为H-L分布，即由低值制约区转变为高值极化区，说明松原市的耦合协调度有所上升，但属于集聚状态，没能带动周围的协调度的发展。而白城市在研究期内一直为不显著分布。

图3 吉林省各城市2005-2015年耦合协调发展度LISA图Fig.3 LISA of coupling coordinated development degree of cities in jilin province, 2005-2015

4 结论与建议

4.1 结论

（1）由吉林省土地利用集约度得分平均值的变化可知，2005-2015年，吉林省9个地市土地集约利用水平和社会经济发展水平总体上呈现缓慢的上升趋势。吉林省城市土地集约利用和社会经济发展存在明显的空间分异，基本体现为中部高、东部次之、西部偏低的空间特征。

（2）2005年-2015年吉林省处于失调阶段有四平、白山、白城等3个城市，处于初级协调阶段有吉林、辽源、通化、松原、延吉等5个城市，处于良好协调阶段的城市只有长春市1个，协调发展度总体是趋于优化的，而相对发展度却呈逐步降低趋势。

（3）基于Global Moran’s I和Local Moran’s I进行空间变异分析，发现吉林省9个地级市的土地集约利用与社会经济发展的耦合协调度总体上是呈现随机分布的，不存在明显的空间集聚特征。局部分析上，吉林、长春有明显高值极化区；四平、辽源、白山和通化属于低值塌陷区；松原由低值制约区转变为高值极化区；延吉由不显著分布转化为高值扩散分布；而白城基本保持为不显著分布。

4.2 建议

通过对吉林省9个地级市土地集约利用与社会经济发展水平的分析得出吉林省城市土地集约利用与社会经济发展水平都呈现出中部高，东部次之以及西部地区整体发展水平偏低。针对该问题，并结合吉林省不同地区的自然背景、发展阶段、集约水平与潜力不同，促进市域土地集约利用和社会经济协调发展的措施在城市间存在差异。建议中部地区在处理土地集约利用和社会经济发展的关系上，应转变经济增长方式，提升产业结构，处理好城市人口、经济增长与土地利用效益的关系，切勿盲目追求经济效益塑造新型城镇新格局，努力实现土地集约化与社会经济发展的“共赢”。东部地区优化城市土地布局，有效增加土地利用集约度，促使土地的人力投入效益最大化和城市用地布局更加科学合理，优化产业结构，大力发展旅游业、对外贸易业，发展未利用土地资源，突破空间发展的限制。西部地区应在不超出土地资源承载能力和保护生态环境的前提下，挖掘城市土地存量，控制城市规模扩张，提高建设用地利用效率从而遏制其恶化的趋势，促进西部地区经济的发展和生态环境的保护。