京津冀土地经济密度格局特征及演化机制

王春磊，李兴

(1.自然资源部咨询研究中心，北京 100035；2.华北理工大学 矿业工程学院，河北 唐山 063210)

一、前言

土地是社会财富积累的载体，是影响中国实体经济发生周期性波动的关键因子，土地的资本化效应在助推社会经济发展与变革中发挥了重要作用。作为衡量土地利用规模和经济效益的重要指标，城市土地经济密度(Urban Land Economic Density，简称ULED)表征了城市单位建成区面积上经济活动的效率和土地利用的密集程度，在很大程度上是城市经济发展水平和土地集约管理水平的测度，反映了城市建设的地域空间规模和形态结构布局(匡兵等，2016)。国内关于ULED的研究主要集中于经济密度的时空格局和驱动机制研究。罗文斌等(2010)利用湖南省13个城市1995-2007年的面板数据，结合Arcgis空间分析功能和量化指标等分析了ULED的时空分异特征，并尝试构建数据模型探讨了影响ULED变化的内在机理。李永乐等(2014)把研究区范围拓展到省级层面，系统研究了1999-2011年中国31个省份ULED的时空特征、地区差距及其影响因素，发现ULED与局地社会发展水平和生态环境具有较强的互动性。吴一洲等(2013)发现自然禀赋和集聚经济效应对ULED的提高具有较强的正向效应，其影响程度与城市所处地域和发展阶段有关。梁红梅等(2008)借鉴系统科学理论与方法对此进行了研究，发现在ULED与社会经济和生态环境效益变化同步。

尽管，学者们围绕ULED的内涵界定、时空分异规律及影响因素等做了大量研究，但也存在一些不足：研究区域主要以某一行政区为主，很少涉及对国家重大区域发展战略的研究；大多集中于对城市土地经济密度的特征描述，很少涉及到现象背后的因素分析及对策研究。在研究京津冀区域城市建成区面积变化规律的基础上，运用变差系数、泰尔指数、相对发展率和空间自相关等方法对ULED的区域分异特征及动态演变格局进行定量分析，并尝试探索其格局演化机制，为科学把握京津冀地区土地利用的集约化水平和经济发展的整体格局提供依据，为统筹该区域发展战略提供参考。

二、研究区和数据

(一)研究区简介

作为中国北方经济的重要核心区，京津冀是国家完善城市群布局和形态、优化开发区域发展的协同示范区，也是探索生态文明建设有效路径、促进经济社会和资源环境协调发展的样版区。以京津冀协同发展战略中的2个直辖市和11个地级市行政区为研究单元，运用时间序列分析方法，选取2010-2017年共计8个时间截面，研究京津冀地区ULED时空分布特征。运用变差系数、泰尔指数、相对发展率和空间自相关研究等对京津冀ULED的区域差异性及其动态演变格局进行定量描述和分析，揭示土地利用经济效益差异性，并在此基础上研究其格局演化机制。以期为区域土地优化利用提供参考，为城市经济的高效、有序发展提供借鉴。

(二)数据来源

ULED是指城市单位建成区面积布局上的二三产业增加值，计量单位为万元/平方公里。鉴于指标数据的可获性和完整性，选择2010-2017年13个城市的市区建成区面积和二三产业增加值作为基础数据，数据源为同期年份的《中国城市统计年鉴》和《国土资源统计年鉴》以及其他公开数据。

三、区域城市建成区面积变异规律

建成区用地信息，尤其是不同时期建成区用地面积资料、拓展方向和分布范围，是监测城市演变发展过程的重要指标。建成区面积是城市用地规模的重要反映，其在一段历史时期的变化是城市发展在“量”方面上的一种体现，是衡量城市“扩张”或“收缩”的重要指标，也是城市主要土地利用政策、经济和自然因素的间接反映。因此，对城市用地规模尤其是城市建成区用地面积的变化规律研究，是城市空间规划与土地利用总体规划相关决策的依据。在快速城市化背景下，研究城市建成区扩展规律，探讨其时空演变特征对于城市空间的可持续发展及发展战略制定具有一定的理论和现实意义。

图1 京津冀区域城市建成区面积扩大比例(2010-2017)

以2010年研究区内城市建成区面积为基期值，研究了2010-2017年间城市建成区面积的时空变化情况。如图1所示，研究期内，京津冀区域城市建成区面积总体呈现增长趋势，空间差异相对比较明显，扩展速度也有很大差别。天津、邯郸、秦皇岛的建成区面积增长较快，超过了基期值的50%，保定的增量也接近基期值的50%。北京、石家庄、唐山、廊坊的建成区面积变化幅度平缓，但北京基期值比较大，在建成区扩展的绝对量上也比较大。张家口和承德两城市受冬奥会利好及行政区调整，建成区面积在2015年以后有大幅增加。沧州在2016年建成区面积出现倒退的现象，除了受统计口径的变化影响外，还与城市存量挖潜和土地集约节约利用等政策有关。

四、研究区土地经济密度时空演变特征

统计2010-2017年京津冀ULED值(图2)，大致呈现以下特点：(1)研究区城市土地经济密度不断增加。2010-2017年ULED值总体呈现上升趋势，区域平均值从2010年的10.9亿元/平方公里增加到2017年的15.5亿元/平方公里，但大部分城市并非稳步推进，甚至有个别城市，比如邯郸，在2016年有大幅下滑的现象。(2)区域城市间ULED分化比较明显。2010年京津冀区域ULED值相对集中，但自2014年开始城市间的ULED差异有扩大趋势。

图2 京津冀区域城市土地经济密度变化(2010-2017)

(一)研究区ULED的差异变化规律

为研究京津冀区域ULED在2010-2017年的差异变化情况，选取变差系数和泰尔指数作为统计指标。变差系数是一个表示标准差相对于平均数大小的量，根据各年份的ULED平均值，计算各地区对该值的加权偏差的平均程度，用标准差和均值的比来表示。计算公式为：

式中：Cv—变差系数；ya—研究区相应年份的ULED平均值；N—研究区内城市的个数；yi—第i个城市的土地经济密度。

泰尔指数来源于信息理论，用来测度一组数据分布的差异性，可以衡量组内和组间差距对总差距的贡献度。假设样本数n被分成k个群组，每组分别为gk(k=1,2...K)，第k组gk中的个体数目为nk，则泰尔指数T可表示为：

T=Tb+Tw(2)

图3 京津冀区域城市土地经济密度统计指数(2010-2017)

式中，T表示泰尔指数，和分别为群组间距和群组内间距，和分别表示样本i的占比份额和群组k占的占比总份额。我们对区域内13个城市进行了分组，分别为环京板块(北京、张家口、承德、廊坊)、沿海板块(天津、秦皇岛、唐山、沧州)、冀中南板块(保定、石家庄、衡水、邢台、邯郸)。研究区ULED的变差系数和泰尔指数如图3所示。

总体来说，在统计年份内京津冀区域各城市间存在较大的经济梯度差异，变差系数(CV)和泰尔指数(T)都出现逐年增大的趋势，尽管区域内出台过一些政策并开展过一些合作，但总的来说，这种合作的深度和广度都不够，对区域ULED均衡化的带动有限。泰尔指数的绝对值相对较小，表明区域三个城市群组之间的差异性相对较小，组内的差异性占据绝对优势，自2010-2017年组内的差异性占比从84%上升到93%，表明京津冀区域大城市对周边区域的“虹吸”效应仍在加强，大城市与周边地区的经济发展没有形成很好的对接，影响了区域的整体发展。京津冀之间应该是优势互补、经济发展相互对接、相互促进的关系，但这种优势并没有充分发展出来。

(二)区域发展分异特征

为了描述研究区内区域发展的分异特征，利用城市土地经济密度的相对发展率(Nich)和全局Moran指数来进行表征和说明。相对发展率(Nich)能更好地反映各单个城市ULED值在一定时期内相对于区域总体的发展速度，计算公式为：

式中，Y2i和Y1i分别表示第i个城市统计时间末期和初期的ULED值，Y2和Y1分别表示研究区域统计时间末期和初期的ULED值。

全局Moran指数常用来描述某一属性值在整个区域分布的空间关联和差异程度总体特征。拟以城市间的关联测度为核心，通过描述其空间分布格局，发现空间集聚和空间异常，从而揭示京津冀城市群的空间相互作用机制，Moran指数的表达式为：

其中，I为全局Moran指数，n为所分析空间的单元数；和为目标属性特征在空间单元i和j上的观测值；为所有空间单元所要研究的属性值的平均值；是空间单元i和j的相邻权重，是按照邻接规则或距离规则定义的矩阵。

ULED的相对发展率在一定程度上表征了城市的综合竞争力及对周边资源的聚集能力，研究区Nich值大于1的城市分别为：廊坊、北京、石家庄和衡水，其中廊坊达到了2.943。秦皇岛和邯郸的Nich值相对较小，分别为0.153和0.137。利用Geo Da9.5软件计算2010-2017年京津冀区域ULED的Moran值及其走势，统计发现，2010-2017年，研究区ULED的全局Moran指数都接近于0，且除2012和2016年之外，其他年份的指数值均负值，这说明研究区ULED在整个空间上存在一定的负相关性，但是这种相关性很弱，即存在很小的整体空间差异(见表1)。同时，在研究期内，全局Moran指数的绝对值在2010-2015年呈现不断扩大的趋势，2015年以后又有开始缩小的迹象，这说明研究区2010-2015年ULED在整体空间分布上相关性不断增强，整体空间差异不断增大，2015年以后这种空间差异开始有变小的趋势，但仍未出现空间集聚现象。

表1 京津冀区域城市土地经济密度统计指数数值(2010-2017)

五、结论

通过查阅、总结国内外城市土地经济密度的研究发展情况，依据相关理论，以京津冀区域13城市作为研究单元，分析了研究区ULED的时空分布特征，通过研究，可以得到以下结论：

(1)京津冀ULED呈现出不断上升的趋势，反映出该区域土地利用经济效益逐渐提升，城市土地资源在配置效率和价值显现等方面逐步改善。但个别城市ULED在某些特定年份大幅下滑，反映出区域内存在土地开发利用通过增加土地利用量来扩大经济规模的现象。

(2)ULED空间分布不均衡，且这种不均衡性有增大的趋势，城市间密度值差异明显。2010年以来ULED低值区(低于区域平均值)城市数量不断增加，研究期初和期末ULED的空间分布格局变化十分明显。

(3)ULED的总体区域差异呈现不断扩大的趋势。各城市ULED的相对发展速度具有明显差异，反映出经济发展过程中有些城市的土地利用方式并不集约，建设用地扩张的速度与经济增长的速度并不协调。从全局自相关分析的结果来看，2010年-2015年，ULED在整体空间上存在较弱的负相关性，存在一定程度的空间差异，且整体空间差异不断扩大，2016年-2017年空间差异有变小的趋势，但并未出现空间集聚现象。

京津冀ULED的时空分布特征说明城市经济发展并不一定意味着土地产出效益和利用方式的优化。京津冀协同发展要合理配置土地资源，推动区域经济结构与布局合理化。充分发挥重点城市的带动作用，培育壮大经济增长极，推进城市土地挖潜，提高城市土地集约利用程度。在发展格局上，突破行政限制壁垒，站在一定的高度进行统筹安排，打破行政意识，强化市场意识，实现区域合作，对已有重复建设进行整合，避免区域内的重复建设和恶性竞争，避免产业同构，树立协同发展的“大区域”观念，使经济运行更加高效。