干旱区绿洲城市人口城市化与土地城市化耦合关系测定：以乌鲁木齐市为例

李艳艳 ，高敏华 *，孜比布拉·司马义 ,

(新疆大学 a. 资源与环境科学学院；b. 绿洲生态教育部重点实验室；c. 新智慧城市与环境建模普通高校重点实验室，乌鲁木齐 830046)

绿洲是干旱区特有的一种地理景观，水源是其存在的必要条件，因此绿洲也被称为荒漠中的“水源”.绿洲是干旱区生物生长以及人类生产生活的主要活动场所，作为干旱区土地承载人口的主要载体，新疆仅4.2%的绿洲面积承载着全疆95%的人口.由于受地理位置、地形条件和气候环境等各方面的影响，绿洲城市具有脆弱性和复杂性，是人地关系最为复杂的区域之一.研究绿洲城市的人地关系以及城市化是实现生态文明，建设美丽中国的必然要求.

改革开放以来，我国的城市化进入了“S”型曲线的中期加速阶段[1-2].城市化是一个多因素综合作用的过程，其本质的内涵是指人口向城市地区集中以及农村地区转变为城市地区的过程，大体包括4 个子系统，即人口城市化、土地城市化、经济城市化和社会城市化[3].作为城市化重要研究内容的人口城市化和土地城市化，存在着一系列非协调性的矛盾.陆大道等[4]指出我国城镇化增速呈现出非协调性的特征，城镇化的速度虚高，土地城镇化速度快于人口城镇化速度的现象普遍存在.应该将传统的城乡“二元结构”逐渐转变为城乡“三元结构”，即城市户籍人口、农民以及进城务工的农民工[5].

国内已经有很多学者结合不同地区，采用不同方法对人口城市化与土地城市化协调关系展开了大量的研究[6-7].陈凤桂等[8]运用主成分分析法对我国的人口城镇化进行了研究；任辉等[9]运用离差系数法对湖南省人口城市化与土地城市化的协同关系进行研究；李子联等[10]运用回归模型对两者的关系进行研究，得出了我国的人口城镇化与经济发展的各级基本吻合，指出了过度的土地城镇化与盲目的追求建设用地有关，应该合理利用土地；刘琼等[11]用Logistic 模型的方法从“阶段协同”的角度考察了两者的动态关系，表明在我国城镇化发展的过程中，要充分的考虑城镇化的发展阶段，极力促进两者间的协同发展；张鹏岩等[12]运用耦合协调度模型，研究了中原经济区人口城市化和土地城市化的关系，并且指出了影响耦合协调状态的主要因素以及促进人口城镇化的优化途径.

乌鲁木齐市作为我国西北地区典型的干旱绿洲城市，水资源和所处的地理环境是影响乌鲁木齐市发展的限制因素.同时作为新疆第一大规模城市，因特殊的地理位置使其迎来了大开发大发展时期.“十二五”规划期间，乌鲁木齐市经济发展和城市化水平取得了显著的成效，“十三五”规划正在引领乌鲁木齐走向大发展大繁荣时期.因此，实现乌鲁木齐城市化的可持续发展，促进人口城市化与土地城市化协调发展是十分必要的.

本文在借鉴前期研究成果的基础上[12-15]，选取西北干旱区绿洲城市乌鲁木齐市为研究对象，考虑影响人口城市化系统和土地城市化系统的因素，构建了科学的指标评价体系，利用综合指数法和耦合协调度模型对其人口城市化与土地城市化进行综合评价，旨在了解乌鲁木齐人口城市化与土地城市化现状以及为干旱区绿洲城市今后的发展提供借鉴.

1 研究区概况与数据来源

1.1 研究区概况

乌鲁木齐市地处亚欧大陆的中心，是新疆维吾尔自治区的政治、经济、文化以及交通要道的中心，地处86°37′33″～88°58′24″E，42°45′32″～44° 08′00″N，南北长约153 km，东西宽约190 km.乌鲁木齐市辖7 区1 县即天山区、沙依巴克区、新市区、水磨沟区、头屯河区、达坂城区、米东区和乌鲁木齐县，处于天山北麓，准格尔南缘，西部和东部与昌吉相接，南部与巴州相邻，东南部与吐鲁番地区相连，是天山北坡经济地带重要的中心辐射城市.该市东南高西北低，三面环山，是世界上距离海洋最远的内陆城市，属温带大陆性干旱气候.市区总面积13 788 km2，市辖区面积9 596 km2，建成区面积436 km2，户籍总人口267.876 2 万人，二三产业劳动者比例99.91%，其在全新疆地区生产总值及其它各项经济指标中占1/4 以上比重，人均 GDP 为91 797.387 万元(以上数据均来源于2017 年乌鲁木齐市统计年鉴).乌鲁木齐市在中国西部12 个省会城市中，综合竞争实力位居前茅，被誉为“中国西部明珠”.

1.2 数据来源

本文选取2004～2016 年代表人口城市化与土地城市化的33 个指标，数据来源于《中国城市统计年鉴》、《新疆调查年鉴》、《新疆辉煌五十年》、《乌鲁木齐市统计年鉴》、《乌鲁木齐市公民经济与社会发展公报》以及土地利用变更数据等.

2 研究方法

2.1 指标权重的确定

本文选择熵值法和变异系数法两者相结合的方法得到均值综合权重.

1)极差标准化[16]处理：

式中：Xj为xij的标准化值；xij为第i个样本第j个指标的原始数据；maxxj和minxj分别表示第j个指标的最大值和最小值.

2)熵值法[16]确定权重：

式中：Hj为信息熵；n为评价样本数；当fij=0 时，为了计算方便取fij=0.000 001 代替；wj为第i个样本第j项评价指标的权重值.

式中：Vj为变异系数；σj为标准差；为均值.

4)综合指数[18]的计算：

式中：f(x)为人口城市化综合指数；g(x)为土地城市化综合指数；Wj为第i个样本第j项评价指标的权重值；n为指标个数.

2.2 耦合模型的建立

式中：C为耦合度；T为发展度；D为耦合协调度；k为调节系数，一般取2≤k≤5，本文取k=2；α和β为待定系数即贡献率，α+β=1，α=1/3，β=2/3或α=β=1/2，或α=2/3，β=1/3.

本文分析了3 种不同类型的人口城市化与土地城市化的贡献率.借鉴相关研究成果[8-12]，根据实际情况和耦合协调度、人口城市化指数和土地城市化指数差值大小的不同，将乌鲁木齐市人口城市化与土地城市化的耦合类型分为6 大类；根据f(x)与g(x)差值大小的比较，将城市发展类型分为3 类，结果见表1.

表1 人口城市化与土地城市化耦合协调等级及城市类型划分

2.3 人口城市化与土地城市化指标评价体系的建立

为了准确评价乌鲁木齐市人口城市化与土地城市化之间的关系，在借鉴相关学者研究成果的基础上[2,8-12,19]，综合可持续发展的方法以及指标选取的系统性、相关性、可比性和可获取性等原则[20]，结合实际情况，在人口城市化方面构建了人口质量指数、社会服务指数、人口结构指数、人口经济指数和生态环境指数等5 个1 级指标，普通高等学校在校人数和国际互联网用户数等20 个2 级指标的综合评价指标体系；在土地城市化方面构建了土地利用结构、土地利用效益和土地利用强度等3 个一级指标，建成区面积、人均城市道路面积和地均GDP 等13 个二级指标的综合评价指标体系，结果见表2.

3 结果与分析

3.1 人口城市化与土地城市化综合指数分析

从表2 可看出，在人口城市化评价指标体系中，人口经济指数(0.318 7)在人口城市化中所占的比重最大，是对人口城市化贡献最大的影响因素；再次是社会服务指数(0.229 5)、人口质量指数(0.206 3)、人口结构指数(0.146 2)和生态环境指数(0.100 2)，生态环境指数对人口城市化的贡献率最小，因此，在人口城市化子系统中，经济增长对人口城市化的贡献率最大，这与李子联[10]提出的人口城市化与经济增长级别基本吻合的观点基本一致，其时，生态环境还没有对人口城市化造成胁迫的影响.在土地城市化评价指标体系中，土地利用结构(0.367 8)在土地城市化评价指标体系中所占的权重最大，是对土地城市化贡献率最大的影响因素；其次是土地利用效益(0.321 3)和土地利用强度(0.310 9).总之，土地利用结构和土地利用效益是影响土地城市化最重要的因素.因此，提高建成区面积、城市道路面积、地均城乡居民储蓄余额以及地均在岗职工工资总额是提高乌鲁木齐市土地城市化强有力的措施.

表2 人口城市化与土地城市化综合评级指标体系及权重

乌鲁木齐市的人口城市化与土地城市化大体可以分为2 个阶段，第1 阶段(2004～2013 年)，人口城市化呈持续增长的趋势，从2004 年的0.230 1增加到2013 年的0.768 8；土地城市化快速增长，从2004 年的0.052 2 增加到2013 年的0.663 9，但土地城市化仍然滞后于人口城市化.在这一阶段，乌鲁木齐市经济发展不断提升，社会服务水平逐渐改善，城镇人口规模不断扩大，受一些援疆政策的影响外来人口迁入不断地增加.第2 阶段(2013～2016 年)，人口城市化呈先下降后上升的波动趋势；土地城市化呈持续的增长趋势，从2013 年的0.663 9 增加到2016 年的0.919 5，但后期呈缓慢增长趋势.该阶段土地城市化的增长速度超过人口城市化的增长速度，属于人口城市化滞后型.从图1 可以看出，人口城市化大体 分为3 个阶段，第1 阶段(2004～2013 年)，人口城市化呈低速增长趋势，从2004 年的0.143 0 增长到2013 年的0.696 0；第2 阶段(2013～2014 年)，人口城镇化指数呈下降趋势，从2013 年的0.696 0下降到2014 年的0.682 3；第3 阶段(2014～2016年)，人口城镇化指数呈上升趋势，从2014 年的0.682 8 上升到2016 年的0.838 1.从内部结构来看(见图2)，人口经济指数变化趋势与人口城市化 趋势基本一致，再一次说明了人口经济指数是影响人口城市化的最重要影响因素.人口经济指数和人口质量指数大体呈平稳上升趋势，在这一时期，乌鲁木齐经济增长较快，人均GDP 和在岗职工工资出现增长，固定资产投资、社会消费品总额、教育以及社会生活质量发生了明显的改善.社会服务指数大体分为2 个阶段，2009 年以前呈波动趋势，2009 年以后呈缓慢增长趋势.生态环境指数呈低速增长趋势，说明生态环境有所改善，但对人口城市化的贡献率不大.人口结构指数呈逐年缓慢增长趋势，在人口城市化过程中贡献率较低，但在2014年以后，又出现逐步提高的趋势，说明人口结构有很大的提升.土地城市化分为2个阶段，第1 阶段(2004～2014 年)，土地城市化呈迅速上升趋势，从2004 年的0.052 2 增长到2014年的0.865 6；第2 阶段(2014～2016 年)，土地城市化呈现缓慢增长趋势，从2014 年的0.865 6 增长到2016 年的0.919 5.

图1 人口城市化与土地城市化指数

图2 人口城市化的变化趋势

图3 土地城市化的变化趋势

从图3 可以看出，乌鲁木齐市的土地城市化 在整个研究过程中呈现出一个倒“U”形的曲线，土地利用效益和土地利用强度呈现缓慢的增长趋势，而土地利用结构呈现3 个阶段的波动趋势.2004～2011 年，土地利用结构呈缓慢的增长趋势，2011～2012 年呈迅速下降趋势，2012～2016 年又处于缓慢增长的趋势，有内在和外在的原因.土地利用结构的波动变化主要导致了土地城市化的波动变化.

3.2 人口城市化与土地城市化耦合协调分析

通过耦合协调度模型计算出了乌鲁木齐市2004～2016 年人口城市化与土地城市化指数、耦合度、发展度和耦合协调度(见表3).为了探求人口城市化子系统与土地城市化子系统对人口城市 化与土地城市化耦合协调度的影响，本文分析了3 种不同类型(α=β；α=1/3，β=2/3；α=2/3，β=1/3)的人口城市化与土地城市化所占贡献率的情况.基于3 中不同类型人口城市化子系统和土地城市化子系统的贡献率情况，测算出了3 种不同类型的人口城市化与土地城市化的耦合协调度情况(见图4).根据耦合协调度大小的不同，乌鲁木齐市人口城市化与土地城市化的耦合发展类型为5大类；根据f(x)与g(x)差值大小的比较，将城市发展类型分为3 类，结果见表4.

表3 人口城市化与土地城市化耦合协调评价结果

图4 不同类型人口城市化与土地城市化的 耦合协调度变化情况

表4 不同耦合类型协调类型下人口城市化 与土地城市化耦合协调度

从图4 中不同类型的人口城市化子系统和土地城市化子系统贡献率的耦合结果看，变化趋势基本一致，因此可知，人口城市化子系统和土地城市化子系统所占贡献率的大小对整个系统最终的耦合协调度结果的大小以及耦合协调类型的划分影响不太明显.

从表3 可以看出，乌鲁木齐市人口城市化与土地城市化的耦合协调度总体呈现匀速上升的趋势，说明在城市化的过程中人口城市化与土地城市化非协调性的矛盾在逐步缓和.

根据表4 的耦合协调度分类划分标准，可知乌鲁木齐市的协调类型经历了基本协调发展、磨合发展、转型发展、中度协调发展和高度协调发展5 个阶段；城市类型经历了土地城市化滞后性、同步型到人口城市化滞后型3 种类型的转变.

1)2004～2005 年，人口城市化与土地城市化耦合协调度虽呈上升趋势，但其数值较低，一直保持在基本不协调土地城市化滞后的阶段.人口城市化的综合水平呈上升趋势，从0.230 1 增长到0.246 5；土地城市化的综合水平也呈较小的上升趋势，从0.052 2 到增长到0.068 0.这一时期，国家西部大开发处于奠定基础阶段，经济发展水平低，城镇基础设施不完善，城镇化水平较低.

2)2005～2008 年，人口城市化与土地城市化耦合协调度缓慢提升，处于磨合发展阶段.其中，2005～2006 年属于磨合发展土地城市化滞后型，2006～2008 年属于磨合发展同步型.

3)2008～2010 年，人口城市化与土地城市化的耦合协调度不断增加，协调的类型由磨合发展转变为转型发展，城市发展的类型属于人地同步发展型.

4)2010～2013 年，人口城市化与土地城市化耦合协调度继续增加，但其差距逐步缩小.这一时期，人口城市化与土地城市化的协调类型从转型发展到中部协调发展转变，人地关系属于同步型.人口城市化和土地城市化都呈快速增长趋势，并且人口城市化在2013 年达到最大值，人口城市化与土地城市化的差值达到最小值.这一时期处于“十二五”规划早期，乌鲁木齐市积极响应自治区党委和政府的发展理念，加大城镇化建设，不断的完善基础设施建设和优化国土空间格局.

5)2013～2016 年，人口城市化与土地城市化的耦合协调值达到最大值，这一时期的协调类型从中度协调发展同步型过渡到高度协调发展人口城市化滞后型.土地城市化的综合水平持续快速增加，但人口城市的综合指数出现波动.这一阶段属于西部大开发的加速阶段，并且随着“丝绸之路经济带”构想的提出，给乌鲁木齐市城市化的发展带来了新的机遇与挑战.乌鲁木齐市新型城镇化建设取得了初步成效，但地方政府形成了“以地谋发展”的发展模式，“摊大饼”式的土地扩张成为主要的城市发展模式，加之户籍制度和土地制度仍存在一定的限制，致使土地城市化超前于人口城市化.

4 结论

1)乌鲁木齐市人口城市化与土地城市化大体呈现2 个阶段的变化趋势.2004～2013 年，人口城市化与土地城市化均呈上升趋势，但土地城市化滞后于人口城市化；2013～2016 年，人口城市化呈波动趋势，土地城市化呈不断上升的趋势，人口城市化滞后于土地城市化.

2)在人口城市化与土地城市化的耦合协调的测量模型中，人口城市化子系统与土地城市化子系统3 种不同的贡献率所算出的耦合协调类型大体是一致的.

3)人口城市化与土地城市化的耦合协调度总体呈现一个匀速上升的趋势.乌鲁木齐市人口城市化与土地城市化协调发展类型是：不协调发展、磨合发展、转型发展、中度协调发展和高度协调发展.出现了3 种城市发展类型：土地城市化滞后型、同步型和人口城市化滞后型.