江苏省城市土地利用效益时空演变及驱动力研究

朱文娟， 孙 华

（南京农业大学公共管理学院，江苏 南京 210095）

1 引言

随着中国社会经济的迅猛发展，城市化进程不断加快，城市的快速扩张使得人们对土地的需求量激增[1-2]，同时不合理利用导致诸多土地退化、污染问题[3-4]，在土地资源数量有限且短期内不可再生的背景下[5]，土地资源利用的高效与否关系着区域可持续发展。因此科学评价区域土地利用综合效益，揭示效益时空格局演化及机理，识别效益障碍因素，实现土地资源优化配置和合理布局，是当前亟待解决的热点问题[6]。

土地利用效益是指人类在土地上投入的劳动资本的产出量及其所造成的社会、环境影响的综合[7]，一般包括社会效益、经济效益、生态效益等。目前该领域已涌现大批研究成果，研究方法方面不仅包括传统的层次分析法、专家分析法、小波神经网络方法、模糊积分法、物元模型[8-13]法等，还引入GIS 、遥感技术及空间计量[14-16]等方法进行综合分析，并且更加重视结果的可视化表达；研究视角方面由单一效益评价逐步扩展为社会、经济、生态效益综合评价；研究尺度方面，目前已有包括乡镇、县域、地市、省域、流域及全国尺度[17-21]的探索实践；指标体系方面具有代表性的有“土地效益、效率和创新功能”指标体系、“经济、效益、效率和公平”四维体系及“土地利用程度、效率、可持续性和土地管理”[22-26]指标体系等。已有研究成果为后续研究奠定了坚实基础，但仍有些方面有待改进：首先，已有研究大多采用层次分析法、专家打分法，主观性较强，评价结果差异性过大；其次，研究重点关注土地利用效益趋势变化及时空格局演变，对于其空间效应演变分析相对缺乏；此外，已有研究将用于评价土地利用效益的指标作为障碍因子来分析，存在“自我解释”的问题。

基于以上分析，本文以江苏省为例构建社会、经济、生态三维指标体系，采用改进的熵权TOPSIS法对2001—2016年13地市土地利用效益进行评价，通过市域和省域宏微观相结合研究江苏省效益值变化趋势、时空演变及冷热点变化，把握江苏省土地利用效益态势变化规律，同时采用Tobit模型进行驱动因素分析，旨在为未来的土地利用规划及政府决策提供现实依据与理论参考，提高土地利用效益。

2 研究区概况和数据来源

2.1 研究区概况

江苏省介于东经116°18′～121°57′、北纬30°45′～35°20′之间，面积10.72万km2，地处中国东部沿海地带，东濒黄海、东海，西临安徽，东南接沪浙，北靠山东，下辖南京、苏州、常州、无锡、镇江、扬州、泰州、南通、盐城、徐州、淮安、宿迁、连云港13个地级市，是长江三角洲经济带的重要组成部分；江苏省人均GDP、综合竞争力、地区发展与民生指数（DLI）均居全国各省第一，但土地面积仅占全国的1.12%，人均国土面积更是位列各省区末位[27]。对于这一社会经济高速发展、人均国土面积全国最少的地区，研究其土地利用效益时空演变规律，分析效益驱动力可以更好地掌握区域土地利用状况，可为今后土地资源的高效利用和优化配置提供参考，同时也对其他地区的土地利用具有深刻的借鉴意义。

2.2 数据来源

本文所用研究数据来源于《江苏省统计年鉴》、《中国城市统计年鉴》、《中国城市建设统计年鉴》、《中国区域经济统计年鉴》、《江苏省环境公报》以及江苏省各地市统计年鉴、环保局网站、江苏省统计局网站，主要涉及经济指标、社会指标、生态指标三个维度。

3 研究方法

3.1 评价指标体系构建

本文根据江苏省土地利用实际状况，兼顾指标选取的科学性、系统性、综合性、可比性和可获取性，构建包括经济、社会、生态效益的江苏省土地利用效益三维评价指标体系（表1）。

表1 江苏省城市土地利用效益评价指标体系Tab.1 Indicators for land use benefits in Jiangsu Province

土地利用经济效益指土地利用过程中投入的劳动资本所产出的可供人类利用的价值量[28-29]，本文选取地均GDP、地均财政收入、地均社会消费品零售额、城市居民收入表征土地利用过程中的经济产出水平，选用第二产业占GDP比重、第三产业占GDP比重表征产业结构对土地利用经济效益的影响。

土地利用社会效益是指土地利用过程中对社会需求的满足及带来的影响[28-29]，本文选取人口密度衡量土地利用过程中对人口数量的承载能力；选取地均从业人数表征土地利用对人们就业需求的满足程度；选取恩格尔系数衡量居民的生活水平，选取人均建设用地面积、人均建成区公共设施用地面积、人均道路面积反映土地利用过程中居民享有的各类用地需求满足情况。

土地利用生态效益是指土地利用过程对生态环境造成的影响和改善程度[28-29]，本文选取地均工业废水排放有害量、地均工业废气排放有害量、地均工业固废排放有害量、生活垃圾有害排放量反映土地利用过程中对环境造成的影响，选取城市人均公共绿地面积、绿地覆盖面积衡量对生态环境的改善调节。

3.2 改进的熵权TOPSIS模型

TOPSIS法是系统工程中应用于有限方案多目标决策分析时的一种逼近理想解的排序决策法，又称为距离综合法[29-30]。传统的TOPSIS法基于专家评价法确定指标权重，主观性较强，影响结果的准确性，同时对评价对象与最优、最劣理想解的评价公式不够准确，因此，本文采用改进的熵权TOPSIS法对土地利用效益进行评价。

3.2.1 数据标准化处理

本文根据指标的正负属性分别采用不同的极值法方式进行标准化的处理，其中，aij为经标准化后的指标值，xij指第i个指标第j年的实际值，maxxij、minxij分别表示第i个指标第j年最大值和最小值，i=1，2，…，m，m为评价指标数；j=1，2，…，n，n为评价年份数，具体如式（1）—式（2）。

3.2.2 确定指标权重

考虑到专家分析法、AHP法确定指标权重时的主观性，本文最终采用熵权法获得指标权重，其中aij指经标准化后的指标值，fi表示第i个指标的熵值，wi表示第i个指标的熵权，具体如式（3）—式（4），确定指标权重值后，得到指标加权值vij，如式（5）。

3.2.3 确定正负理想解

计算每年研究变量距离正理想解、负理想解的距离，本文采用欧氏距离进行计算，如式（6）—式（7）所示。

正理想解为：

负理想解为：

3.2.4 计算到正负理想解的距离

计算各年份各指标值距离“正”“负”理想解的欧氏距离v+和v-值，具体计算公式如式（8）—式（9）。

3.2.5 计算评价对象与理想解的贴近度

评价对象与理想解的贴近度Ti计算如式（10）所示。Ti表示历年评价对象与最优目标接近程度，取值为[0，1］，Ti越大，表示概念土地利用效益越接近最优效益，Ti=0时，表示土地利用呈现混乱无序状态，Ti=1时，表示当前土地利用效益达到最优水平，土地资源配置合理，实现了土地的优化利用。参考前人研究成果[30]，将Ti分为4个等级来测度区域土地利用效益水平（表2）。

表2 土地利用效益评判标准Tab.2 Evaluation criteria of land use benefits

3.3 ESDA空间相关性分析

3.4 热点分析

为进一步探究某一城市与其邻近城市土地利用效益的空间关联程度，本文选用ORD和GETIS提出的局部相关性指数G*来识别江苏省土地利用效益的高值（热点）和低值（冷点）空间集聚区[32]，Getis-Ord局部统计指数具体公式如下。

式（12）—式（14）中：xj表示各市土地利用效益值；wi,j表示城市i与j之间的空间权重；n表示城市个数；G*为统计学意义的Z得分。Z值为正数且取值越大表示高值点聚类越紧密，热点区明显；Z值为负数且取值越小表示低值点聚类越紧密，冷点区明显；Z趋向于0表示不存在明显的空间聚类。

3.5 Tobit模型

由前文TOPSIS模型可知，最终测算的江苏省各市土地利用效益值介于[0，1］之间，采用传统的最小二乘法回归得到的参数结果会产生一定的偏差，而Tobit回归模型可以很好的解决被解释变量受限时的回归问题[33]。基于此，本文采用极大似然法的Tobit回归模型分析各要素对区域土地利用效益的影响程度。

Tobit回归模型形式如下：

式（15）中：Y表示土地利用效益；Y′表示截断因变量；β1，β2，β3表示回归参数，代表各驱动因素对土地利用效益影响大小，数值越大表示影响越强；X1，X2，X3等表示土地利用效益驱动因素；ε为误差项。

4 土地利用综合效益时空分异格局演变及热点分析

4.1 土地利用效益时空分异特征分析

4.1.1 江苏省各地市土地利用综合效益时空分异

根据改进的熵权TOPSIS法，计算2001—2016年江苏省13地市土地利用效益值，基于ArcGIS软件依据表2判别标准分为效益低值区、效益中值区、效益良值区、效益优值区4类，可以得到江苏省土地利用综合效益空间分布图（图1）。

图1 江苏省2001、2006、2011、2016年土地利用效益值空间分布格局Fig. 1 Spatial distribution pattern of land use benefit values in Jiangsu Province in 2001, 2006, 2011 and 2016

由图1可知：江苏省土地利用综合效益呈现“南高—北低”梯级空间格局，2001年江苏省整体土地利用效益均为“低值—中值”，至2006年各市土地利用效益均有提高但增速较缓，苏南苏北断层初显，尽管徐州市凭借其优越的地理位置，丰富的矿产资源及重要的交通枢纽率先在苏北地区凸显优势，但总体而言苏南地区土地利用效益普遍高于苏北；随着江苏省政策指引和政府有效推动，社会、经济得以快速发展，到2011年江苏省域内各市效益快速增长且差异显著，“南北夹逼”局面显现，苏南经济群与苏北徐州市等土地的利用效益提升夹逼苏北苏中区域快速发展；至2016年，除淮安、宿迁、连云港外，其余城市均达到效益优良水平，特别是苏州无锡地区实现效益优值的突破，地区空间差异进一步加剧，苏南经济圈依赖于其优越的地理位置和资源禀赋，加之政策引导，呈现出巨大的经济活力，吸引大量人才和资金，加速其联动发展。

4.1.2 江苏省各系统土地利用效益演变分析

6)当层结稳定度强出现急流和转子时,因急流两侧风的垂直切变很大,导致该处可能出现飞机颠簸现象,该现象通常出现在大气高层和中层;此两处分别接近喷气和螺旋桨飞机的巡航高度,故在航空飞行保障中对此必须加以重视。

由图2可知，江苏省土地利用综合效益由2001年的0.299提升到2016年的0.669，经历了“平稳—加速—平稳”的过程，实现了“低级—中级—良好”的梯度变化，经济、社会效益均得到了稳步提升，生态效益波动性较明显。分系统分析如下：经济效益作为衡量政绩的重要指标，大力促进区域土地利用经济效益必然成为政府工作的主导，2001—2016年江苏省土地利用经济效益值由0.305 到0.713逐年稳步增长的现实情况很好地印证了这一点；同时经济发展提升可有效促进社会效益的改善，政府加强城市基础设施建设，改善用地结构，优化产业布局，二者相辅相成，共同促进，社会效益由0.267增加到0.661；土地利用生态效益波动性较明显，呈现阶段性特征，2001—2006年生态效益值由0.483逐年下降到 0.373，该阶段江苏省的重心是加快经济建设，加速发展，环境让步于发展必然导致一系列的环境及污染问题，2006—2011年经济发展进入加速期，环境问题影响逐渐显现，环境保护引起关注但总体呈现波动状态，随着2012年十八大“五位一体”政策的实施，环境保护达成了由国家到地方层面的共识，生态环境保护工作大力开展，随之生态效益实现反弹增长。

分析土地利用综合效益短板可知，江苏省土地利用综合效益经历了“经济短板—社会短板—生态短板”的转变。在今后的区域发展规划中，应进一步改善城市产业结构，优化土地布局，加快第三产业及高新技术产业发展，大力发展绿色可循环产业，实现区域社会、经济、生态可持续发展。

4.2 土地利用效益格局演化

4.2.1 土地利用效益全局空间演变分析

本文基于Open Geodate 软件，计算出2001—2016年江苏省土地利用效益的全局自相关Moran’I值，分析江苏省土地利用效益的空间演变和空间关联特征，Moran’I值表示区域整体相关度。

图2 江苏省2001—2016年经济、社会、生态、综合效益动态变化图Fig.2 Dynamic variation of economic, social, ecological and comprehensive benefits in Jiangsu Province from 2001 to 2016

图3 江苏省2001、2006、2011、2016年土地利用效益Moran’I散点图Fig.3 Moran’I plots of land use benefits in Jiangsu in 2001, 2006, 2011 and 2016

由图3可知，2001—2016年江苏省各市土地利用效益的Moran’I均大于0.5，呈现出显著的空间集聚性，其中2001年Moran’I为0.567，各区域土地利用效益呈现出显著正相关，该阶段江苏省土地利用效益普遍较低，但是城市差异显著，高低分区明显，至2006年开始，土地利用效益明显提升，部分城市土地效益值呈现出显著的正的空间相关性，Moran’I为0.562，相邻城市表现出显著的空间集聚性，高高聚类较为集中，但同时仍存在效益低值集聚现象但是较为分散，2011年全局Moran’I为0.503，土地利用效益明显呈现“高—高”“低—低”聚类态势，城市地区土地利用效益差异明显，出现明显的分区集聚，2016年江苏省土地利用效益差异性再次扩大，土地集聚现象增强，地域上出现了明显的土地利用效益高低值分区。

图4 江苏省土地利用效益热点分析Fig.4 Hot spot analysis of land use benefits in Jiangsu Province

4.2.2 土地利用效益局部空间演变分析

在综合分析土地利用效益全局演变趋势后，针对土地利用效益局部集聚态势，本文采用Open Geodate中热点分析工具进行研究，分析结果如图4，红色表示土地利用效益热点区域，蓝色表示土地利用效益冷点区域，灰色部分表示过渡区。由图4可以看出，江苏省土地利用效益热点区域呈现逐年扩大趋势，同时冷点区域已经消失，整体效益明显提高，其中2001年，土地利用效益冷点区和热点区相对而言都比较少，江苏省土地利用效益整体偏低，随着社会经济的快速发展，2006年土地利用效益出现了明显的冷热点集聚并且覆盖范围扩大，区域差异明显，其中苏北的徐州、宿迁、连云港等地出现了冷点区域集聚现象，而无锡、常州、苏州出现了热点集聚，区域发展差异性显著，出现了土地利用效益“南高—北低”的分布格局，2006年以后，江苏省政府的支持振兴苏北发展以及徐州作为铁路枢纽以及连云港旅游经济的蓬勃发展，江苏省土地利用效益冷点区域逐年减少，至2016年，江苏省整体区域冷点区域已经消失，区域发展趋于稳定，与此同时，随着“南京—苏州—无锡—常州—镇江”经济圈的发展，该区域实现经济联动，共同发展，出现了新一轮的土地利用效益热点，同时该区域不断向外延伸覆盖，拉动江苏省土地利用整体水平的显著提升。

5 土地利用效益驱动力研究

科学识别区域土地利用效益的驱动因素可以为后续土地利用提供意见参考。土地利用效益是多种因素、多维系统共同作用的结果，其中区域经济发展为土地利用提供资本保障和经济基础，城镇化进程为城市土地利用过程提供劳动力支持，产业结构推动土地利用结构的调整，环保资金投入促进土地利用中的生态环境治理，科技创新推动土地利用综合效益的进一步发展。

基于上述分析，本文选取地均国内生产总值（X1）、地均实际利用外资额（X2）、城镇化率（X3）、二三产业占比（X4）、环保投入（X5）、专利数量（X6）指标作为解释变量，将同期的江苏省各市土地利用效益值（Y）作为被解释变量构建Tobit模型进行回归分析，结果如表3所示。

由Tobit模型回归结果可知，R2为0.894，表明该回归模型拟合效果较好，所选变量可以较好地表征区域土地利用的驱动要素，现根据回归结果分析如下。

（1）经济基础推动。由回归结果可知，地区国内生产总值对土地利用效益的影响系数为9.172，并且通过了1%的显著性检验，表明区域经济实力、资金投入与土地利用效益间呈现显著正相关。经济发展水平越高，单位土地上投入的资本资源要素越多，土地价值量越大，继而产生的土地利用效益越高。作为中国经济先驱地带，2001年以来江苏省各市经济发展迅速，资本大量积累，城市基础设施不断完善，土地利用方式呈现多样化集约化态势，区域土地利用效益得到显著提升，之前的数据很好的印证了这一点。

表3 江苏省城市土地利用效益影响因素回归分析Tab.3 Regression analysis of influencing factors of urban land use benefits in Jiangsu Province

（2）城镇化推动。由回归结果可知，城镇化对土地利用效益的影响系数为6.791，通过5%显著性检验，表明城镇化对土地利用效益的提升具有显著的促进作用。随着中国城市化进程的不断发展和深化，大量农村人口涌入城市，同时外来人口进入为城市土地利用提供了大量的劳动力，产生人口红利。同时城镇化过程使得大量要素向城市聚集，集聚效应激发外部性，正的外部性会提升土地资源的利用效益，而负的外部性虽然会对区域土地产生一些影响，但基于政府的宏观管控可持续发展的策略，总体来说，城镇化会促进区域土地效益的提升。

（3）产业结构推动。产业结构对土地利用效益的影响系数为4.843，通过5%显著性检验，相关性明显。产业结构的不同势必会导致土地利用方式的差异，不同土地利用方式产生的土地利用效益也是不一样的，产业结构调整对于区域土地利用产生直接影响，尤其是第三产业的快速发展对于区域土地利用优化具有直接的促进作用，产业结构调整促进土地资源合理配置，二三产业的发展可以带来更高的边际收益，继而提升土地利用效益。

（4）环保治理水平。环保投入对土地利用效益的影响系数为3.937，通过5%的显著性检验，具有明显的促进作用，环保治理投入越多，区域环境改善越强，土地利用生态效益提升。随着“五位一体”发展策略的不断贯彻深化，环境保护逐渐得到各级政府的高度重视，土地利用方式逐渐环保化、可持续。同时随着生活水平的提升，人们开始逐渐关注身边的生态环境问题，使得政府不断加强环境保护和污染治理投入，不断优化土地利用结构以适应新的需求，是区域土地利用的生态效益提升的直接推力。

（5）科技创新推动。科技创新对区域土地利用效益的影响系数为2.382，通过10%显著性检验，相关性较前几个因素略弱但仍具有正向的促进作用。科技创新可以打破现有土地利用价值的天花板，激发土地的潜能，使得土地利用水平得到提升，增加单位土地利用效益。同时技术创新促进产业结构升级，继而推动土地利用也朝向不断优化的方向发展。

6 结论与讨论

6.1 结论

（1）江苏省土地利用综合效益实现了“低级—中级—良好”的阶段变化，呈现“南高—北低，海高—陆低”的空间格局；演变过程呈“南北夹逼”趋势，至2016年，除淮安、宿迁、连云港为效率中值区外，其余城市均达到效益优良水平，特别是苏州无锡地区实现效益优值的突破，促使江苏省经济得到全面飞跃。

（2）江苏省土地利用社会、经济效益稳步提升，生态效益波动性较大，反映了政府对社会、经济、生态环境保护的重视程度变化，各系统对综合效益的限制经历了“经济短板—社会短板—生态短板”的转变；随着十八大“五位一体”政策的实施，环境环境保护达成了由国家到地方层面的共识，生态效益实现反弹增长。

（3）2001—2016年江苏省各市土地利用效益的Moran’I均大于0.5，土地利用效益“高—高”“低—低”集聚现象显著，区域发展差距大，空间异质性增强，出现苏南—苏北城市群土地利用效益断裂分层，冷点区域已经消失，“南京—苏州—无锡—常州—镇江”经济圈热点区实现经济联动，共同发展，且不断向外延伸覆盖，拉动江苏省土地利用整体水平的显著提升。

（4）经济发展水平、城镇化、产业结构、科技创新、环保治理投入是推动区域土地利用效益的关键因素。

6.2 建议

（1）鉴于目前经济基础、城镇化、产业结构、科技创新、环保治理投入是推动区域土地利用效益的关键因素。未来应继续深化城镇化进程，转变经济发展方式，调整产业结构，大力倡导发展绿色循环经济；加强科技创新，积极研发新能源实现清洁生产；同时重视生态环境效益，增加生态用地数量，严格保护生态脆弱区、生态功能区；加快治理污染河流湖泊，加强城市三废的处理，创造良好的自然生态环境及城市人居环境，实现区域社会、经济、生态和谐发展。

（2）针对苏南苏北断层式发展，城市“高—高”“低—低”集聚效应显著及苏南热点区扩散特点，未来应继续增加苏北地区财力投入，加大招商引资力度，大力推动苏北经济建设，继续加强城市基础设施建设，推进城市化进程，增加就业机会，提升区域竞争力；同时继续扩大苏南城市经济圈范围，实现区域联动发展，采取苏南、苏北城市定向帮扶措施，缩小地区差距。

（3）针对苏南地区，应提高土地节约集约利用水平，深度挖掘土地的空间效益，向上向下寻求发展；提高商业区容积率，实现规模集聚，充分发挥土地的商业价值，提升区域整体经济水平。同时，政府出台相应的措施实行严格的用途管制，保证用地标准，加强土地监管，深化土地供给侧改革，减少（停止）低效产能用地的供给，提高土地的利用率与土地市场化水平，逐步完善土地市场机制，实现区域土地高效合理利用。

本文基于市域尺度行政单元分析了江苏省城市土地利用效益的空间演变与驱动因素，可为今后土地的高效利用和优化配置提供借鉴与参考，具有一定的现实意义。未来应进一步探讨不同土地利用类型的土地效益演变规律，同时深入城、乡土地利用效益的比较研究，促进城乡共同发展。