基于灰色关联的长三角城市“公园—建设用地” 系统的耦合∗

张 阳 刘志强 王俊帝,2 洪亘伟

1 苏州科技大学建筑与城市规划学院 江苏苏州 215011

2 苏州科技大学天平学院 江苏苏州 215009

3 无锡市境和景观设计有限公司 江苏无锡 214000

在城镇化的发展过程中, 公园和建设用地呈现出相互关联、 彼此制约和交互反馈的动态耦合关系[1]。 一方面, 建设用地作为公园的载体, 其总量、 结构、 开放强度等方面的变化将直接推动公园的提升, 但大规模、 高密度的经济类用地扩张也制约公园的发展; 另一方面, 随着“公园城市” 及人居美好环境理念的不断加深, 对公园的规模总量、 空间格局、 服务水平等提出更高要求,与其他类型用地的矛盾也不断暴露。 如何促使二者协调互动、 良性发展已成为影响生态文明与高品质城市建设的重要因素。 因此, 深入探究公园与建设用地的互动演变规律对我国城市“绿色发展” 具有理论和实践意义。

现有针对公园与建设用地的关系研究可分为两类:一类是公园、建设用地的单向研究[2-4],既包括公园规模对用地经济、用地配置的影响分析,也包括建设用地在城镇化发展、政策供给中对公园规模、格局建设的作用因素分析;另一类是以人均公园绿地面积等指标表征二者匹配、失调等关系的专项分析[5-6]。 以上研究多基于指标层面从总量建设、空间配置、服务水平等单方面进行剖析,虽然在国家宏观与单个城市[7]尺度上均有涉及,但鲜有针对典型区域定量探究系统整体及内部各要素的自耦合关系。 长三角是我国城市生态环境与用地建设供需矛盾的典型地区[8],本文构建“公园—建设用地”系统对长三角“公园—建设用地”系统及内部各要素间的紧密程度与交互规律进行探究,对长三角公园与建设用地的关系演变及制约问题进行系统分析,以期深化系统耦合内在机制的理解,有效推动公园与建设用地的高质量协调发展。

1 长三角公园与建设用地概况

1996—2017 年,长三角公园与建设用地均快速提升,但公园发展整体优于建设用地,其公园面积以8.64%的年均递增速率持续增长,公园个数由695 个增加至2985 个,但建设用地面积的增速从1.43%下降至0.38%。 公园与建设用地发展存在差距,且各城市在自然禀赋、空间结构、土地利用等的差异也加剧了二者的不协调发展。本文以长三角84 个城市为研究对象[9],探究“公园—建设用地”系统耦合的规律演变(明光、宁国等2 个城市因数据缺失,予以剔除)。

2 研究设计

2.1 指标体系构建

参考相关文献[4-5,10], 基于对长三角公园与建设用地发展状况、 后续潜力的综合考量, 分别从总量发展关系、 空间格局分布、 个体效应评价等方面构建因素层, 并结合人民需求、 经济发展、社会反馈等在每个因素层中又分别选取2 个指标,共12 个指标形成评价体系(表1)。

2.2 灰色关联分析

灰色关联是描述系统内部多因素之间影响关系, 兼顾内部要素量化对比与系统整体评价的集合分析法。 本文采用灰色关联分析方法对长三角公园与建设用地的耦合关联状况进行定量评价, 以探究二者的交互耦合特征及主要驱动力。 具体步骤如下[11]:

1) 确定分析序列。 本文的参考序列为公园序列组Gi, 比较序列为建设用地序列组Ym。 其中, 公园、 建设用地序列组各包括6 项指标,并对数据进行无量纲化处理(主要采用极差标准化的方法对原始数据进行无量纲化处理), 其中,为公园序列,为用地序列。2) 求关联系数。ξim(t) 为t时刻的Gi与Ym的关联系数, 其计算公式为式(1):

表1 长三角城市“公园—建设用地” 系统耦合的指标体系

式(1)中,ρ为提高关联系数之间差异显著性的分辨系数,取值范围为0～1,文中ρ值为0.5。

3) 求关联度。 将关联系数按样本数k 求其平均值后得到关联度矩阵γ, 并分别按照行或列求其平均值, 求得关联度, 计算公式如式(2):

4) 求耦合度。 构建“公园—建设用地” 系统的耦合度C(t) 模型, 从时空双维定量评判公园与建设用地发展的耦合程度, 计算公式为式(3):

对系统及各指标作用强度进行量化对比,分析结果见表2。

表2 关联度、 耦合度评价标准表[12-13]

5) 耦合度仅能表示不同城市公园与建设用地相互依赖的强弱, 为进一步明晰二者的正负反馈情况, 将城市发展水平与耦合情况进行综合探究。 通过二维散点分布对耦合度与人均GDP 的对应关系划分耦合类型[14], 共分为协调型、 磨合型、 拮抗型和低水平耦合型4 种类型,并总结归纳各城市的发展水平-耦合度空间分布情况(表3)。

表3 “公园—建设用地” 系统的耦合类型划分及特征归纳一览表

3 长三角城市“公园—建设用地” 系统的关联耦合

3.1 耦合的驱动因素

1) 从整体上看(表4), “公园-建设用地”系统的综合关联度达到了0.73, 属较高关联,表明二者交互耦合作用明显。 从系统内部看,二者交错作用的类型以较高关联为主, 耦合较强, 各指标间相对关联度存在一定的复杂性和差异性。 这说明公园建设与用地发展两者是相伴而生的, 即公园建设既是用地发展的条件,也是用地发展的结果。

表4 公园与建设用地耦合的关联系数和关联度

2) 从公园各要素对建设用地的关联程度看(表4), 公园规模＞公园服务水平＞公园格局。公园规模对建设用地的耦合作用最为明显, 在系统中, 公园面积、 公园率与建设用地的关联度均居于首位; 公园总量的提升对城市建设、用地扩张具有直接的推动作用, 促使建设用地总量规模也发生相应的变化。 公园服务水平与建设用地发展的关联度略低于公园规模, 其中,每平方公里公园数与用地的关联较高, 但公园平均服务人数相对较低, 仅有0.691; 公园合理分布可以提升建设用地生态价值[15], 减轻相应范围内的用地承载压力。 公园格局对建设用地发展缺乏有力支撑, 其中, 公园平均规模的较低关联直接导致公园格局影响力居于末位。 不同等级、 规模水平的城市环境在一定程度上对于公园建设的侧重各有不同, 如苏州、 杭州等步入快车道的城市, 更注重于大规模高质量公园的建设; 而发展水平有限的小城市, 更注重公园个数的增长且多选择经济的小型公园建设。

3) 从建设用地各要素对公园的关联结果看(表4), 用地规模与用地结构是公园发展的重要影响因素, 用地利用强度的影响作用较低。 用地规模、 用地结构各要素与公园的综合关联度均在0.7 以上, 属于较高关联, 其中城市建设用地面积与公园的综合关联度最高, 为0.816。偏重于用地扩张而驱动的用地城镇化是新型城镇化发展的重要力量。 目前, 长三角城市发展对于用地资源的依赖不减, 但是对用地结构的配置在不断提升, “量质并举” “以地推绿” 的提出使公园与用地之间愈发密切。 用地利用强度作用最小, 人均道路面积、 建设用地地均生产总值与公园的关联度都较低。 长三角是我国经济社会发展的重要引领区, 同时也是外来人口最多的区域之一[16], 就上海来说, 作为长三角的门面担当, 城镇化水平高, 人口优质聚集,但2017 年其建设用地地均GDP 仅在中游水平,人均道路面积仅有4.5 hm2/万人, 居于末位。人口过度集聚为长三角城市建设带来压力, 用地财政的贡献率逐年下降, 用地利用强度对于公园发展的支持力度也受到抑制。

3.2 耦合强度的时空分析

3.2.1 时序：公园与建设用地呈高耦合波动下降

在时序上(图1), 公园与建设用地始终处于高耦合状态, 但递减趋势明显。 依据耦合度波动划分3 个阶段: 1) 1996—2001 年, 二者耦合相对较高。 用地城镇化是推动我国城市空间扩张的重要力量; 公园作为城市建设用地的组成部分,在此阶段, 随建设用地膨胀也不断扩张。 2)2002—2008 年, 二者耦合程度波动降低。 城镇化发展对于用地资源的依赖始终存在, 但对建设用地增量的要求在减弱; 而人们对公园品质的需求却在不断增加, 公园发展不断赶超用地, 二者单向发展趋势明显。 3) 2009—2017 年, 二者耦合在相对较低的水平中下降。 高密度、 大规模的扩张模式导致建设用地自身发展“脱力”, 无法提供更多优质生态产品; 而以地补绿、 公园城市等的提出, 带动了公园生态价值的提升, 公园逐渐脱离对建设用地的依赖成为主导要素, 二者相互作用的强度不断降低。

3.2.2 空间： 耦合度差异明显， 拮抗、 低水平类型占据主导地位

从耦合度看(图2), 系统耦合呈“南高北低” 的分布特征, 浙江耦合度相对较高, 其次为安徽与江苏, 而城镇化程度较高的上海市耦合度最低。 从耦合类型来(图3、 表5), 以拮抗类耦合型为主, 低水平耦合其次, 协调型仅有5 个, 且缺少磨合型耦合城市。

图1 长三角城市“公园—建设用地” 系统耦合度变化曲线

图2 长三角城市“公园—建设用地” 系统的耦合度空间分布

图3 长三角城市“公园—建设用地” 系统的耦合类型空间分布

1) 协调型。 常熟、 江阴、 张家港、 昆山、 太仓这些城市的公园与建设用地在较高水平上趋于协调, 二者相互影响较少, 耦合度最小。

2) 拮抗型。 长三角地区超过50%的城市均属于拮抗型耦合区。 六安、 黄山等正在迅速发展中的城市多是借助土地要素资本化推动城镇化建设, 由于发展模式过于单一化, 其公园发展对建设用地扩张的依赖性较高, 二者关联性非常强; 宁波、 杭州等城市建设已有一定基础,受资源供给不足影响, 公园与建设用地竞争激烈。 以上城市均徘徊于公园与建设用地的拮抗阶段, 因此耦合度最大。

表5 2017 年长三角城市“公园-建设用地” 系统的耦合分类

3) 低水平耦合型。 一部分是上海、 南京等“城市病” 严重的中心城市, 其公园与建设用地的发展时间较长, 但用地资源并不是长期可持续的, 公园受人口、 经济等要素的影响逐渐大于建设用地; 另一部分是发展水平相对较低的城市, 如连云港、 滁州等, 其用地提升多受制于城市供给能力, 无法为公园发展提供有效支撑, 二者的关联度相对较小, 相对而言表现在耦合度上也较小。

4 结论与建议

4.1 结论

1) “公园-建设用地” 系统相互作用密切,但各要素间彼此关联强度不一。 公园规模与用地规模具有最直接高效的影响力; 而受城市水平与包容性等差异限制, 用地利用强度和公园格局作用力相对较小。

2) “公园-建设用地” 系统耦合的空间差异显著。 耦合度呈南高北低, 浙江＞安徽＞江苏＞上海; 进一步从耦合类型看, 以拮抗型与低水平为主, 而协调型仅有5 个, 系统呈“非正向”耦合, 公园与建设用地难以形成良性互动。

3) “公园-建设用地” 系统长期处于高耦合, 但呈现波浪式下降的演变特征。 在此过程中, 公园由早期的游憩用地逐渐发展为民生、生态的重要保障, 而建设用地扩展受限严重,使公园逐渐“脱钩” 于建设用地发展, 二者的波动性发展也制约了耦合度的提升。

4.2 建议

1) “公园-建设用地” 系统化建设需要统筹规划。 在长三角发展过程中, “用地发展” 的不可持续性与“公园优化” 的必要性共同导致“公园-建设用地” 系统耦合度下降, 实现二者的高质量协调发展是影响长三角未来土地开发的重要内容。 应控制城区开发强度, 减少建设用地需求, 保持生态产品合理提升, 有度有序推动公园与建设用地均衡发展[17]。 以生态优先为导向, 以用地效能和环境容量为基础, 打造公园与建设用地统筹发展的关系链, 推动长三角生态绿色一体化发展。

2) 聚焦公园发展优势, 打造公园活跃增长极。 长三角公园发展态势良好, 但受城市水平、环境容量等条件约束, 各要素的作用强度差异显著, 公园优化难以飞跃质变。 应凭借长三角良好的生态环境基础, 实行公园一体化创新与完善, 不断提升公园在城市建设价值链中的位势, 为长三角高质量发展注入强劲动能。 要着力改造公园空间布局, 统筹其规模、 格局、 服务水平联动共保, 打造“多中心、 组团式、 网络化、 集约型” 的公园体系发展新机制。

3) 强化建设用地管理, 分类夯实生态本底。近年来, 长三角各类城市建设用地发展均陷入“洼地”, 像南京、 上海等趋于成熟的城市建设用地“低水平” 蔓延严重, 而泰兴、 滁州等城市建设用地贡献率难以维系, 因此要结合城市发展实况与人居环境制定合理的建设用地对策调控。 对于城镇化水平较高的城市, 应提高建设用地使用门槛, 增加其产出能力的要求, 并着力于优化空间结构、 提高利用效率转变; 对于城镇化水平较低的城市, 以本市的环境承载力和居民需求为考量, 并通过盘活存量用地挖潜力度, 进一步拓展建设用地利用效率, 以有限的用地资源优化生态环境和提高居民福利。