东北地区城市土地利用效益综合测度及耦合协调度分析

2019-07-22司静波王笑竹黄岩

江苏农业科学 2019年11期

司静波王笑竹黄岩

摘要：从经济、生态、社会效益入手构建土地利用效益评价体系，选取熵值赋权与变异系数的综合法确定指标权重，利用耦合协调度模型探讨东北三省34个地级市的土地利用经济、生态、社会效益间耦合协调程度。结果表明，辽宁省土地利用综合效益最高，其经济、生态、社会效益间耦合与协调度也最高，吉林省次之，黑龙江省最低，不同效益间耦合与协调格局差异显著，整体呈现由辽宁省向吉林省、继而向黑龙江省逐渐递减的空间格局;除辽宁省沈阳市、大连市、盘锦市外，其余地级市土地利用生态效益均超前于社会、经济效益发展;沈阳市与大连市土地利用综合效益最好，黑河市与绥化市为脆弱区;城市耦合度整体相对较高，多为高强度与中高强度耦合，经济与社会效益的耦合度强于生态与社会效益，经济与生态效益较高;经济与生态效益协调中濒临与轻度失调城市居多，经济与社会效益协调中中度失调城市居多，生态与社会效益协调中濒临失调城市居多，生态与社会效益协调度强于经济与生态效益，经济与社会效益较低。

关键词：土地利用效益;耦合度;协调度;空间格局;东北三省

中图分类号： F321.1 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2019）11-0276-06

土地是人类一切经济、社会、交通活动开展与运行的空间载体，土地作为一个系统，其自身及系统内部的诸要素间结构、组织、效益、功能间的协调性分析是度量该系统有序性的重要准则。耦合协调度模型是研究2个系统相互作用程度、相互协同的重要度量模型，也是多数学者在测度耦合协调性最常用的模型。武京涛等选取中国城市东北34个地级市与陕西省10个地级市，结合层次分析与变异系数等确权方法研究土地利用效益与城市化的耦合协调机制[1-3];贾琦等选取长三角、珠三角与京津冀城市群，运用主成分分析针对土地利用效益与城镇化的时空耦合展开分析[4];张超等结合熵值赋权法探讨2000—2011年甘肃省兰州市新型城镇化和土地利用效益耦合交互机制[5];吴金华等以陕西省延安市与川中丘陵县域为研究对象，探讨土地利用程度与效益的耦合协调格局[6-7];孔雪松等结合土地利用结构信息熵、关联度分析等探讨湖北省嘉鱼县土地利用结构与效益的耦合效应[8];也有学者对江苏省南京市、湖北省武汉市、陕西省西安市、黑龙江省哈尔滨市、新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市、广东省深圳市、广东省广州市、浙江省宁波市等的土地利用社会经济效益和生态环境效益间的耦合关系进行了研究[9-16];土地利用效益通常用社会、经济、生态效益表示，三大效益间密切相关，社会效益是目的、经济效益是核心、生态效益是基础[6]。本试验选取东北三省34个地级市为研究对象，从经济、生态、社会效益入手构建土地利用效益评价体系，并选取熵值赋权与变异系数的综合确权法确定指标权重，利用耦合协调度模型探讨土地利用经济、生态、社会效益三者间的耦合协调程度，以期对东北地区城市土地利用调整、规划与优化，实现土地利用经济、生态、社会三者效益的最优水平提供参考与借鉴。

1 评价体系与研究方法

1.1 土地利用效益评价体系

借鉴已有研究成果中的指标体系[1-16]，以土地利用效益的基础理论为依据，遵循科学性、可操作性、系统性、独立性、动态性、前瞻性及数据可获取性原则，考虑到城市发展阶段、内部资源禀赋、社会经济发展水平、生态环境等实际情况，构建土地利用效益评价指标体系（表1），包括经济、生态、社会效益3个子系统，数据来源于《中国城市统计年鉴2016》《黑龙江统计年鉴2016》《吉林统计年鉴2016》《辽宁统计年鉴2016》。

1.2 指标确权方法

采用熵值赋权与变异系数的综合赋权法确定各指标权重，为避免主观赋权的客观性误差，消除单一赋权方法的缺陷;由于各指标测度量级的不同，须对各指标无量纲化处理，公式如下。

正向指标：Xij=（xij-minxj）/（maxxj-minxj）;

负向指标：Xij=（maxxj-xij）/（maxxj-minxj）。

式中：xij表示指标实际值;Xij表示指标标准化值;maxxj与minxj分别表示第j项指标的最大值与最小值。

1.2.1 熵值赋权法（1）指标同度量化Sij=xij/∑mi=1xij;（2）指标信息熵ej=-k∑mi=1SijlnSij（k=1/lnm）;（3）指标熵权wj熵=（1-ej）/∑nj=1（1-ej）;（4）城市综合得分Ui熵=∑nj=1（wj熵×Xij）。

式中：m表示城市数;n表示指标数;Sij表示指标xij的比重;ej表示第j项指标的信息熵;wj熵表示第j项指标的熵权;Ui熵表示i城市的熵值赋权综合得分。

1.2.2 变异系数法（1）指标平均值 xj=1m∑mi=1xij;（2）指标标准差Sj=1m∑mi=1（xij-xj）2;（3）指标变异系数Vj=Sj/xj;（4）指标权重wj变=Vj/∑nj=1Vj;（5）城市综合得分Ui变=∑nj=1（wj变×Xij）。

式中：m表示城市数;n表示指标数;xj表示第j项指标的平均值;Sj表示第j项指标的标准差;Vj表示第j项指标的变异系数;wj变表示第j项指标的变异权重;Ui变表示i城市的變异系数综合得分。

第j项指标的最终综合权重为wj=wj熵×wj变;

第i城市的最终综合得分为Ui=Ui熵×Ui变。

1.3 耦合协调度测算方法

借鉴物理学中的容量耦合及其系数模型，构建城市土地利用效益的耦合度函数，表征土地利用经济、生态、社会效益3个子系统中元素相互作用与影响、相互胁迫与依存等程度，是对系统中各要素朝着有序或无序方向发展的度量，公式如下：

式中：C表示耦合度，取值范围为[0，1];C=0表示两系统处于无序状态，C=1表示两系统处于良性共生耦合状态;U1与U2分别表示两系统的综合序参量;将耦合度划分为4个等级，C∈（0，0.3]、C∈（0.3，0.5]、C∈（0.5，0.8]、C∈（0.8，1]分别表示低水平耦合、拮抗、磨合、高水平耦合。

协调是2种或2种以上系统或系统要素之间一种良性的相互关联[10]，为更好探讨两系统间相互耦合的协调程度，避免两系统综合序参量较低而耦合程度较高的现象，引入协调发展度函数，用来表征两系统协调发展水平，公式如下。

式中：D表示协调度，取值范围为[0，1]，D值越大，说明两系统间耦合协调发展程度越好，反之亦然;T表示综合协调指数;a和b表示待定系数且a+b=1，研究结果表明土地利用效益系统中的经济、生态、社会效益同等重要，故a=b=0.5;C、U1与U2同上。将协调度D划分为9个等级：（0，0.19]、（0.2，0.29]、（0.3，0.39]、（0.4，0.49]分别表示严重、中度、轻度与濒临失调，（0.5，0.59]、（0.6，0.69]、（0.7，0.79]、（0.8，0.89]、（0.9，1]分别表示勉强、初级、中级、良好与优质协调。

2 东北三省土地利用经济、生态、社会效益综合测度

东北三省34个地级市除辽宁省沈阳市、大连市、盘锦市外，其余地级市均表现为土地利用生态效益超前于社会、经济效益的发展（表2），此类城市比重达到91.18%，土地利用生态效益指标层中工业废水排放量（0.085）与工业二氧化硫排放量（0.065）所占权重最大，由于国家宏观调控加之东北三省内在驱动因素影响，东北三省“三废”排放量已大大减少，其回收与再处理技术不断革新，其整体土地生态环境恶化程度已得到极大缓解;且近期国家在推进振兴东北的35项政策举措中将生态环境建设放在重中之重，提出推进重点生态功能区建设、工业废弃地及老矿区的环境治理，天然林、三江与松辽平原大湿地、兴凯湖、查干湖等湖泊的重点保护，黑龙江省西部盐碱地及部分废旧老矿区的专项治理与重新利用，推进土地利用生态效益的巨大提升。

土地利用综合效益排序为辽宁省（1.240 3）>吉林省（0.989 1）>黑龙江省（0.938 7），其中黑龙江省生态效益相对最高（0.702 3），其次为吉林省（0.690 2），辽宁省（0.580 0）相对最低;辽宁省社会效益最高（0.329 2），吉林省次之（0.199 7），黑龙江省最低（0.187 4）;辽宁省经济效益最高（0.331 1），吉林省次之（0.099 2）、黑龙江省（0.049 1）与其相差悬殊（表2）。东北三省34个地级市土地利用经济效益高值区分布在辽宁省沈阳市与大连市及其毗邻的盘锦、鞍山、辽阳、营口等市，低值区分布在黑龙江省黑河、绥化、七台河、双鸭山等市及吉林省松原市;生态效益高值区分布在黑龙江省与吉林省的接壤地带及黑龙江省东北部分地市，低值区仍分布在黑河市与绥化市;社会效益高值区分布在辽宁省沈阳经济区与大连市、黑龙江省鹤岗市与双鸭山市、吉林省白城市，低值区位于黑河市与绥化市。整体而言，34个地级市中沈阳市与大连市土地利用综合效益最好，黑河市与绥化市为土地利用效益的脆弱区，沈阳市与大连市等土地利用效益较高的城市的人口集聚能力强、产业结构配置合理、经济发展速度快、土地集约利用水平高，单位面积上土地投入与产出效益也均较高;而黑河市与绥化市等土地利用效益脆弱区的产业结构层次尚待优化、城市凝聚力不强、土地集约利用水平低等导致其土地利用综合效益不强。

3 东北三省土地利用经济、生态、社会效益耦合协调性测度

3.1 耦合度分析

东北三省34个地级市土地利用经济、生态、社会效益两两间均为拮抗与低水平耦合等级，但不同城市间耦合强度仍存在显著差异，依据耦合度将其进一步划分为：高强度耦合（0.401～0.500）、中高强度耦合（0.301～0.400）、中强度耦合（0.201～0.300）、中低强度耦合（0.101～0.200）、低强度耦合（0～0.100）;经济与生态效益耦合中，高、中高、中、中低、低强度耦合城市数分别为9、13、8、1、3个，所占比重分别为26.47%、38.24%、23.53%、2.94%、8.82%;经济与社会效益耦合中，高、中高、中、中低、低强度耦合城市数分别为24、7、0、2、1个，所占比重分别为70.59%、20.59%、0、5.88%、2.94%;生态与社会效益耦合中，高、中高、中、中低、低强度耦合城市数分别为25、8、0、1、0个，所占比重分别为73.53%、23.53%、0、2.94%、0（表3）;经济与社会效益耦合度强于生态与社会效益，经济与生态效益相对较高，且34个地级市经济、生态、社会效益两两间耦合程度整体相对较高，多为高强度与中高强度耦合，中低与低强度耦合相对较少。

土地利用经济与生态效益耦合排序为辽宁省（0.424）>吉林省（0.321）>黑龙江省（0.203）;经济与社会效益耦合排序为辽宁省（0.490）>吉林省（0.456）>黑龙江省（0.338）;生态与社会效益耦合排序为辽宁省（0.455）>吉林省（0.415）>黑龙江省（0.384）（表3）。辽宁省土地利用经济、生态、社会效益两两间耦合强度最高，吉林省次之，黑龙江省最低，呈现由辽宁省向吉林省、继而向黑龙江省由南向北逐渐递减的空间格局;经济与生态效益耦合高值区集中在辽宁省沈阳市-大连市沿线并向东西两侧逐步拓展，除涵蓋辽中南城市群外，已波及至吉林省四平市，中值区位于辽宁省向吉林省的过渡地带，包括吉林中部城市群及黑龙江省鹤岗市，低值区大块分布于黑龙江省域范围，以绥化市与哈尔滨市为核心的不规则圈层区域耦合度强于以黑河市、双鸭山市与七台河市为核心的圈层区域;经济与社会效益呈现高水平耦合格局，辽宁省、吉林省高强度耦合态势向黑龙江省蔓延，逐步囊括黑龙江省的绥化市、牡丹江市、鹤岗市，但以黑河市、双鸭山市与七台河市为核心的黑龙江北部与东部部分地域耦合度稍弱;生态与社会效益耦合高值区仍位于沈大沿线地域，且已扩展至吉林省长春、四平、辽源、白城等市，中值区分布在除松原市外的吉林省其他地域及黑龙江部分区域，以鹤岗市为核心并囊括伊春市与双鸭山市的不规则圈层区域耦合度较高，低值区集中在以黑河市、七台河市、绥化市、松原市为核心的小范围圈层地域（图1）。

3.2 协调度分析

东北三省34个地级市除沈阳市与大连市的土地利用经济、生态、社会效益处于协调阶段，其余地级市均处于失调阶段，且城市间协调与失调等级也各不相同。经济与生态效益协调中勉强协调、濒临失调、轻度失调、中度失调、严重失调的城市数分别为2、10、16、2、4个，所占比重分别为5.88%、29.41%、47.06%、5.88%、11.76%;经济与社会效益协调中初级协调、濒临失调、轻度失调、中度失调、严重失调的城市数分别为2、4、5、18、5个，所占比重分别为5.88%、11.76%、14.71%、52.94%、14.71%;生态与社会效益协调中勉强协调、濒临失调、轻度失调、中度失调、严重失调的城市数分别为3、28、1、1、1个，所占比重分别为8.82%、82.35%、2.94%、2.94%、2.94%（表3）;生态与社会效益的协调度强于经济与生态效益，经济与社会效益相对最低，且34个地级市经济与生态效益协调中濒临失调与轻度失调城市相对居多;经济与社会效益协调中中度失调城市居多;生态与社会效益协调中濒临失调城市居多。

土地利用经济与生态效益协调排序为辽宁省（0.437）>吉林省（0.354）>黑龙江省（0.264）;经济与社会效益协调排序为辽宁省（0.385）>吉林省（0.260）>黑龙江省（0.189）;生态与社会效益协调排序为辽宁省（0.453）>吉林省（0.429）>黑龙江省（0.410）（表3）。辽宁省土地利用经济、生态、社会效益两两间协调度均强于吉林省，吉林省强于黑龙江省;经济与生态效益协调高值区已覆盖整个辽中南城市群，并蔓延至吉林省的四平市与白城市，中值区分布在除松原市外的吉林省域及黑龙江省鹤岗市，低值区中哈大齐城市密集区的协调度强于黑龙江省内的其他地域;经济与社会效益协调高值区分布在以沈阳市与大连市为核心的紧密腹地，已覆盖沈阳经济区，中值区中四平市与白城市的协调度强于吉林省域内其他城市，黑龙江省域内鹤岗市协调度也相对较高，低值区大块分布于吉林省与黑龙江省域内其他地域，尤以松原市、绥化市、黑河市、七台河市最低;生态与社会效益高值区分布在以辽宁省沈阳市与大连市、吉林省白城市、黑龙江省鹤岗市为核心的不规则圈层地域，沈阳市与大连市、鹤岗市波及的地域范围相对较广，白城市延伸能力稍弱，低值区位于黑龙江省以绥化市为核心的中部和以黑河市为核心的北部（图2）。

4 结论与建议

4.1 结论

首先，东北三省除沈阳市、大连市、盘锦市外，其余地级市的土地利用生态效益均超前于社会、经济效益发展;辽宁省土地利用综合效益最高，其次为吉林省，黑龙江省相对最低;34个地级市中沈阳市与大连市土地利用综合效益最好，黑河市与绥化市为土地利用效益的脆弱区。其次，土地利用经济与社会效益的耦合度强于生态与社会效益，经济与生态效益相对较高，34个地级市经济、生态、社会效益两两间耦合度整体相对较高，多为高强度与中高强度耦合，中低与低强度耦合相对较少。再次，除沈阳市与大连市外，其余地级市土地利用经济、生态、社会效益两两间均处于失调阶段，生态与社会效益协调度强于经济与生态效益，经济与社会效益相对较低，34个地级市经济与生态效益协调中濒临失调与轻度失调城市居多;经济与社会效益协调中中度失调城市居多;生态与社会效益协调中濒临失调城市居多。最后，辽宁省土地利用经济、生态、社会效益两两间耦合与协调强度最高，吉林省次之，黑龙江省最低，不同效益间的耦合与协调格局差异显著，整体呈现由辽宁省向吉林省、继而向黑龙江省由南向北逐渐递减的空间格局。

4.2 建议

东北三省绝大多数城市均依托东北老工业基地建设，造就了一批资源型、工业型、加工型及其混合型城市，这些城市

均或多或少地面临着产业转型与用地重构等问题。第一，内涵集约式城市用地战略是提升土地利用综合效益的首要途径，挖潜、开源、节流、外延并举，其将为城市新区建设与老区产业结构调整留有足够的土地利用空间，从而最大限度提升土地利用效益。第二，土地经济、生态、社会三方面效益协调发展的最优化，如沈阳市、大连市等土地利用效益较高的城市继续发挥其辐射扩散效应，而如黑河市、绥化市等土地利用效益相对较低的城市则通过土地经济、生态、社会整体空间形态的培育，基础设施的建设、产业的优化升级将有限的技术、信息、资本、劳动力等要素发挥整体规模效益，提高土地产出的效率与效益。第三，优先保障与倾斜国家和各省关于东北老工业基地振兴所提出的重点基础设施建设项目的土地供给，尤其重点保障生态建设项目的土地供给。第四，土地开发利用与土地资源空间开发利用并重，即不仅要扩大土地增量，还须挖掘存量、利用潜量、置换等量，并依靠先进的科学技术在三江平原、松嫩平原上发展土地集约农业、设施农业，提升土地产出效益，并挖掘后备资源农用地。第五，清洁用地、生态用地，在东北三省率先制定清洁用地的法律法规，效仿美国建立土地治理基金。

参考文献：

[1]武京涛，涂建军，阎晓，等. 中国城市土地利用效益与城市化耦合机制研究[J]. 城市发展研究，2011，18（8）：42-45，63.

[2]张明斗，莫冬燕. 城市土地利用效益与城市化的耦合协调性分析——以东北三省34个地级市为例[J]. 资源科学，2014，36（1）：8-16.

[3]席娟，张毅，杨小强. 陕西省城市土地利用效益与城市化耦合协调发展研究[J]. 华中师范大学学报（自然科学版），2013，47（1）：117-123.

[4]賈琦，运迎霞，尹泽凯. 城市群土地利用效益与城镇化水平的时空耦合分析——我国三大城市群的实证分析[J]. 现代城市研究，2014（8）：9-13.

[5]张超，李丁，魏秀梅，等. 西北河谷型城市新型城镇化与土地利用效益耦合协调发展研究——以兰州市为例[J]. 兰州大学学报（自然科学版），2015，51（2）：173-179.

[6]吴金华，李纪伟，梁晶晶. 土地利用程度与效益关系研究——以延安市为例[J]. 中国土地科学，2011，25（8）：54-60.

[7]李启权，张新，高雪松，等. 川中丘陵县域土地利用程度与效益耦合协调格局分析[J]. 农业现代化研究，2014，35（1）：97-102.

[8]孔雪松，刘艳芳，谭传凤. 嘉鱼县土地利用结构与效益变化的耦合效应分析[J]. 资源科学，2009，31（7）：1095-1101.

[9]李冠英，张建新，刘培学，等. 南京市土地利用效益耦合关系研究[J]. 地域研究与开发，2012，31（1）：130-134.

[10]熊征，谈兵，宋成舜，等. 城市土地利用综合效益耦合分析——以武汉市为例[J]. 水土保持研究，2015，22（2）：278-283.

[11]许媛，南灵. 土地利用效益的耦合关系的研究——以西安为例[J]. 华中农业大学学报（社会科学版），2010（5）：84-88.