新型城镇化背景下城市建设用地扩张与驱动力分析

彭宇文 陈金雪

摘 要：本文以湖南省2004—2017年的时间序列数据为基础，从选取的13个指标中筛选驱动力指标，采用主成分分析法和多元逐步回归模型提取核心驱动因子，结果表明：社会经济因素、收入水平和政策因素是湖南省城市建设用地主要驱动力，农业机械总动力和财政收入在所有驱动力因子中对城市建设用地的影响较为明显，研究结果有利于从驱动因素着手指导城市规划。

关键词：城市建设用地;驱动力;主成分分析

中图分类号：F299.23    文献标识码：A    文章编号：1671-0037（2019）7-29-6

DOI：10.19345/j.cxkj.1671-0037.2019.07.004

随着改革开放进程不断深化、工业化进程不断推进和城镇化水平不断提高，我国对城市建设用地的需求也在不断增加，土地供需矛盾和土地资源短缺问题正逐渐成为我国关注的焦点。国家始终提倡坚持节约和集约利用土地，坚持可持续的发展道路，而城市建设用地作为土地资源的关键组成部分，如何实现其高效利用以及与新型城镇化发展高度协调，对于促进社会—经济—生态—环境的协同发展具有重大意义。因此，节约和集约利用土地资源，促使城市建设用地理性扩张是解决经济和生态环境之间矛盾的必要措施。目前，湖南省正处于社会经济迅速发展的阶段，两型社会试点、国家中部崛起战略以及新兴产业的崛起等都推动了湖南省的发展，但引发的问题也逐渐增多。因此，在有限的土地资源和资源环境容量的约束下，相关部门必须严格控制建设用地的扩张。

1 文献综述

总的来看，国外在相关方面的研究比国内要早，在城市用地空间格局的演变和城市用地扩张的特征模式等方面也相对较成熟。国外许多经济学家都曾深入探讨过城市用地的最佳规模与结构，与此相关的城市建设规模扩张的研究也引起了学者的广泛关注。Ewing认为城市规模扩张的外在表现是一种低密度的、分散的、独立的、具有社会和环境双重效应的特殊城市规模增长[1]。Anon和Gordon认为城市扩张会对社会和环境造成积极的作用，指出城市扩张提供了更多的住房和生活空间[2-3]。而Freeman则认为城市扩张会对社会、环境产生负面以及消极作用，主要体现在城市扩张会导致土地资源消耗过快、资源使用效率低下以及城市人口的增长与关键资源的消耗不成比例[4]。Ting Wei Zhang提出城市建设用地的扩张主要是对城市不合理的规划、城市土地利用结构不合理以及商业和工业项目的发展所导致的[5-6]。

我国对建设用地扩张及其驱动力的研究相对于国外较晚，大多数学者从建设用地扩张的特征和模式出发对扩张的动态过程进行实证研究。研究一般通过对特定时间段空间信息的对比，确定建设用地扩张的数量、速度和空间方向。如刘瑞、朱道林以山东德州为研究区域，以GIS和相关数理统计软件分析了德州市近十年城市建设用地的扩张动态，总结了德州市1996年以来城市用地扩张特征，并使用Logistic回归模型从空间角度上分析其城市建设用地扩张的驱动力[7]。李明财利用TM影像资料，获取了天津市内六区和环城四区近20年的土地利用变化数据，应用GIS空间分析方法和空间重心转移模型分析了天津市建成区的扩张过程、扩张方向及其驱动力[8]。在分析了城市用地扩张的数量特征变化和空间演变格局之后，许多学者进一步探索了城市扩张的驱动力和核心驱动因子，研究城市建设用地扩张的影响因素。从普遍的研究结果来看，城市建设用地扩张的影响因素包括自然、社会和经济三大因素，其中主要是社会和经济因素的影响。王海鸥、赵可采用计量工具，系统分析了城市人口的增加、经济发展水平和产业结构的调整等因素与城市建设用地规模扩张的关系，并且王海鸥在多因素分析中采用灰色关联度探究驱动力因子对甘肃省建设用地扩张的综合驱动力[9-10]。

2 湖南省城市建设用地扩张的驱动力机制

2.1 社會因素

人类作为城市活动的主体，人口因素对城市建设用地的扩张具有独特性和综合性，在土地利用变化过程中，人口因素是社会因素中的主要因素，也是最具活力的驱动力之一。据统计，湖南省城市人口从2004年的2 311万人，增加到2017年的3 747万人，年均增长速率为3.69%;而城市建设用地面积由1 086km2扩展到1 636km2，年均增长速率为3.20%，两者的增长速率相差不大。城市人口和城市建设用地之间的Pearson相关系数为0.912，呈现出高度正相关关系。城市人口规模膨胀，使就业岗位、居住地、相应的娱乐休闲等需求也相应增加，从而刺激了二三产业的发展，同时对城市建设用地的需求也相应增加。可见，人口因素中的城市人口是衡量湖南省城市建设用地扩张的重要指标。

2.2 经济因素

经济发展是城市建设用地扩张最根本、最直接的驱动因素。经济发展水平的提高能够吸引外来企业和人口的流入，随之对土地的需求也相应增大，从而加快了城市建设用地的扩张速度和强度。2004—2017年期间，湖南省社会经济发展有了进一步的提高。2004年湖南省地区生产总值为5 641.94亿元，第二产业和第三产业产值分别占地区生产总值的38.83%和43.05%，财政收入为320.63亿元。之后，湖南省经济迅速增长，地区生产总值达到33 902.96亿元，年均增长速率为14.79%，第二产业和第三产业所占比例分别上升到41.72%和49.43%，财政收入在2017年达到2 757.82亿元，年均增长速率为18%。第一产业从2004年的18.12%下降到2017年的8.84%，而第二产业和第三产业都有了一定的发展，大量资金和劳动力从第一产业向第二、三产业转移，为了满足二三产业用地需求必然会占用大量农业用地。经济发展还离不开投资建设，投资是拉动经济发展的三驾马车之一，在研究期内，湖南省固定资产投资从2004年的2 072.56亿元上升到2017年的31 959.23亿元，年均增长23.42%。经统计分析，湖南省城市建设用地面积与固定资产投资增加呈正相关关系，二者的相关系数为0.875。因此，湖南省城市建设用地随固定资产投资的增加而相应增加。

2.3 政策因素

政策因素雖然难以量化，但政府制定的土地政策是城市建设用地扩张的根本原因。对土地的总体利用规划和城市的总体发展规划是政府指导土地利用与城市布局的重要手段。土地利用和城市规划能影响城市建设用地的扩张方向、扩张速度和扩张规模。政府针对目前存在的土地利用问题明确提出应当控制建设用地大规模增长、保护耕地和生态环境、增加绿化覆盖率、实施总量平衡原则。

2.4 自然因素

在湖南省城市建设用地扩张的进程中，相对于社会、经济和政策因素来说，自然因素对城市建设用地的扩张影响较小，对土地变化的影响还不是很明显，需要更长的时间才能够体现出来。在某种程度上，耕地面积的变化也会推动建设用地的扩张。这是由于土地供给总量保持不变，城市建设用地的扩张会挤占其他土地资源，城市建设用地单位面积上所产生的经济效益比单位面积上耕地产生的经济效益更大，受到经济发展的推动作用，新增的城市建设用地也会增加。

3 城市建设用地扩张驱动力的实证分析

3.1 指标体系的建立

在借鉴相关文献的基础上，参考指标的可获得性，选取4个维度13个指标来反映湖南省城市建设用地扩张的驱动因子。本文选取了2004—2017年的各指标数据，数据来源为湖南省统计年鉴、中国统计年鉴等。所构建的指标体系表1所示。

3.2 主成分分析法下的湖南省建设用地扩张的驱动力

本文运用SPSS20.0对数据先进行标准化处理，消除变量指标间量纲和数量级不同的影响，并对影响城市建设用地扩张的各相关变量进行降维处理。运用主成分分析法之前，先对各变量之间进行相关性分析，通过KMO检验和Bartlett球形检验，判断其是否适合主成分分析法[13]。

通过SPSS22.0，对所选指标进行KMO和Bartlett球形检验，结果如表2所示。KMO值=0.750>0.7，偏相关系数较大，基本适合采用主成分分析方法;Bartlett的球形度检验的相伴概率Sig.=0.000<0.05显著水平，表明通过了Bartlett的球形度检验，说明所选的13个指标适合做主成分分析。在确定了可以进行主成分分析以后，使用标准化处理的数据计算特征值和特征向量，得出累计方差贡献率和因子载荷矩阵等，如表3所示。

如表3所示，将13个指标划分为3个主成分，3个主成分解释的累计方差达到99.075%，说明这3个主成分对这13个因子的解释能力已经达到了99.075%，即本文提取出的3个主成分基本能够解释原来所有变量所包含的大部分信息。

对主成分因子采用标准化的正交旋转法进行旋转，在5次迭代后收敛，得出旋转后载荷矩阵，如表4所示。

从表4可以看出，城市人口（X1）、人均GDP（X2）、城镇居民人均消费支出（X5）、进出口总额（X6）、社会消费品零售总额（X7）、财政收入（X8）、全社会固定资产投资（X9）、机械总动力（X10）、道路长度（X11）、建成区绿化覆盖率（X12）在第一主成分F1中有较高的载荷，其特征值为10.864，贡献率达到83.567%，说明第一主成分可以基本反映出“社会经济发展”和“收入水平”是影响城市建设用地扩张的主要驱动力。

在第二主成分中，第二产业产值比重（X4）和第三产业产值比重（X5）有绝对值较大的负荷系数，其特征值为1.728，贡献率为13.289%，说明产业结构升级是影响城市建设用地扩张的次要驱动力。

年末耕地面积（X13）在第三主成分中有较大的负荷系数，可以认为自然因素是影响城市建设用地扩张的驱动力之一。

最后运用SPSS22.0对城市建设用地与3个主成分进行回归分析，结果如表5。

由表5可知，R=0.945，R2=0.894，接近于1，说明拟合程度较好。

由表6可知，Sig.=0.000<0.05，通过显著性水平检验，回归关系成立。

由表7可知，F均通过显著性水平检验，建设用地与3个主成分的回归方程为：

Y=0.89F1+0.231F2+0.222F3-2.342*10-16     （1）

通过该回归模型可知，湖南省城市建设用地的扩张与F1的相关系数为0.89，也就是说城市建设用地的扩张受到社会、经济发展和收入水平的影响较大，且呈正相关关系，表明经济发展快、生活水平提高能够促进城市建设用地的扩张;与F2的相关系数为0.23，说明城市建设用地变化会受产业结构升级的影响，二三产业的比重加大会促进城市建设用地的扩张;与F3的相关系数为0.222，表明受到自然因素的驱动程度较小，这与理论相符。所以，研究湖南省城市建设用地扩张的驱动力应该将重点放在社会、经济发展以及人民生活收入水平因素上。

3.3 核心驱动因子分析

借助SPSS软件，对各驱动因子与标准化后湖南省城市建设用地的数据进行多元逐步回归分析，提取出核心驱动因子并探究湖南省建设用地与核心驱动因子之间的关系，得到以下结果：仅有农业机械总动力（X10）和财政收入（X8）两个指标进入回归方程，得到的城市建设用地与各变量间的系数如表8。

由表8中的系数，湖南省城市建设用地与其核心驱动因子的关系可以表达为：

Y=-1.831e15+2.018X10-1.087X8                                     （2）

从上述方程可知，财政收入（X8）和农业机械总动力（X10）是2004—2017年湖南省城市建设用地扩张的核心驱动因素。湖南省城市建设用地变化与机械总动力呈正相关关系，与财政收入预算数呈负相关关系，各因子间的驱动作用大小为：农用机械总动力（X10）>财政收入（X8）。

[7] 劉瑞，朱道林，朱战强，等.基于Logistic回归模型的德州市城市建设用地扩张驱动力分析[J].资源科学，2009（11）：1919-1926.

[8] 李明财，郭军，熊明明.基于遥感和GIS的天津建成区扩张特征及驱动力[J].生态学杂志，2011（7）：1521-1528.

[9] 王海鸿，常艳妮，杜茎深，等.建设用地扩张驱动力分析：以甘肃省为例[J].干旱区资源与环境，2008（3）：75-80.

[10] 赵可，张安录，徐卫涛.中国城市建设用地扩张驱动力的时空差异分析[J].资源科学，2011（5）：935-941.

Abstract： Based on the time series data of Hunan Province from 2004 to 2017， the driving force indicators were selected from the chosen 13 indicators， and the core driving factors were extracted by principal component analysis and multiple stepwise regression model. The results showed that socio-economic factors， income level and policy factors were the main driving forces of urban construction land in Hunan Province. The total power of agricultural machinery and financial revenue had significant impacts on urban construction land among all the driving factors. The research results were conducive to guiding urban planning from the driving factors.

Key words： urban construction land; driving force; principal component analysis