河南省县域土地经济密度时空差异及影响因素分析

2021-04-20马倩倩李宏超

江西农业学报 2021年4期

马倩倩，李宏超 *，王伟

(1.河南测绘职业学院，河南郑州 450052；2.河南大学环境与规划学院，河南开封 475004)

0 引言

土地利用与经济发展是区域差异研究的重要组成部分，也是反映地区空间集聚特征的两大主要指标。河南作为人口大省，随着社会经济的快速发展，城市化进程的加快，人口增长、环境污染和生态恶化等现实情况复杂，土地资源总体上处于供需失衡的紧张状态。

土地经济密度作为衡量区域土地经济效益的重要指标，反映的是单位土地面积所占有的经济量，为土地可持续利用评价提供了依据。国内学者从不同的视角对其进行了广泛的研究。贝涵璐[1]、张吉献[2]、方斌[3]、罗刚[4]、匡兵[5]等主要对土地经济密度的空间差异特征及其随时间的演化格局进行了分析。罗文斌[6]、吴一洲[7]、方明[8]、高佳[9]、张林颖[10]、王琰珲[11]等分析了土地经济密度的影响因素。从研究方法来看，学者们主要采用泰尔指数及变异系数法[8]、空间自相关[11]、空间面板[6]、核密度估计和马尔科夫链[5]、Pearson相关系数法等复合指标分析法对土地经济密度进行分析。从研究层次上看，主要是从国家[5]、省、市、县和特定区域[8]进行研究。经查阅大量文献，以中部地区县域为研究单元的几乎未见。基于此，本文以河南省为研究区域，对河南省县域土地经济密度现状进行研究，试图分析其分布规律，进而为制定区域土地、经济发展政策以及调整产业布局提供借鉴。

1 研究区域和数据来源

1.1 研究区域

河南省拥有106个县(市)区域，县域面积占全省总面积的91%，县域经济占全省经济总量的75.5%。因此，本文针对河南省的实际情况，以106个县(市)区域为研究对象，从较小的地域单元出发，试图从微观角度研究河南省土地与经济发展之间的关系。由于县域或县级市与市辖区的经济指标有较大的不同，本文所指的县域土地经济密度是指以县或县级市为地域单元。

1.2 数据来源

参考已有的研究成果，本文采用区域产业总值与土地面积之比作为土地经济密度的衡量指标[4]。鉴于数据的完整性和可获得性，本文对河南省土地经济密度时空差异研究主要选择国民经济与社会发展五年规划末期[12](2005、2010、2015年)和最近年份2018年近15年的河南省106个县的区域生产总值和行政区域面积作为原始数据。根据已有研究成果[2,8-11,13-14]，将年末从业人数、第一产业增加值、第二产业增加值、城镇固定资产投资、教育资金投入、粮食产量和社会消费品零售总额7个指标作为基础数据，分析它们对河南省县域土地经济密度的影响。数据来源于《河南统计年鉴》和《中国县域统计年鉴》。

2 研究方法

2.1 泰尔指数和变异系数

区域空间动态特征主要研究区域随时间的变化而产生的内部分异特征。土地经济密度总体空间动态差异特征反映了各地区土地经济密度在时间维度下与区域总体平均水平的离散程度。变异系数和泰尔指数在众多区域差异分析的统计方法中应用最为普遍。

(1)泰尔指数：地区总体差异可以通过泰尔指数揭示它们对地区整体差异的影响，本文通过泰尔指数计算出河南省县域土地经济密度的总体差异，对其空间动态差异变化趋势的一致性进行检验，计算公式如下：

(1)

式(1)中：T表示泰尔指数，yi表示县域i的土地经济密度，¯y为河南省县域平均土地经济密度，N为县域个数，Pi为i县域的土地面积，P为河南省县域组成的总面积。

(2)变异系数：又称为离散系数，用于反映样本数据的离散程度，通常用样本的标准差与平均数的比值来表示。计算公式如下：

(2)

式(2)中：CV为变异系数，¯x为河南省县域平均土地经济密度，xi为县域i的土地经济密度，n为县域个数。

2.2 相对发展率

各地区的发展能力可以通过土地经济密度的发展速度来反应，为了分析在一段时期内区域各地区相对于河南省土地经济密度的整体发展速度，相对发展率公式如下：

(3)

式(3)中：Y1i、Y2i分别表示i地区在研究初期和研究末期的土地经济密度，Y1、Y2分别表示河南省县域在研究初期和末期的平均土地经济密度。

2.3 空间自相关

空间自相关是指某位置上的某种属性的数据与其他位置上的同一属性数据间的依赖程度。通常分为全局自相关和局部自相关。全局自相关主要验证相邻区域单元某一特性值是否存在空间相关性，一般用Moran’s I值进行计算。公式如下：

(4)

式(4)中：z是观测值与平均值的离差向量；Wz为空间权重矩阵；n为观测单元数量；S0则是空间权重之和。

如果空间单元i和j属相邻关系，则权重Wij为1，否则为0。局部自相关是反映区域局部单元与相邻单元上某一属性值的相关程度，一般用相关性指标LISA值检验。其数学表达式为：

(5)

式(5)中：zi、zj是区域i和j观测值的标准化形式；Wij是空间权重，权重之和为1[12]。

3 河南省县域土地经济密度的时空特征分析

3.1 土地经济密度的时间分异特征

3.1.1 土地经济密度空间差异动态特征利用公式(1)、公式(2)计算出来的河南省县域土地经济密度的区域总体差异如图1所示，可以得出，两种方法下的空间差异数值存在一定的不同，泰尔指数反映出来的变化幅度较小，总体趋势较平稳，变差系数反映出来的趋势变化幅度较大，但河南省各县域土地经济密度的总体差异变化趋势大致相同。2005～2010年差异呈上升趋势，2010～2015年差异缩小，2015～2018年差异呈上升趋势。

3.1.2 土地经济密度发展速度差异特征 2005～2018年河南省各县域土地经济密度的相对发展速率主要表现在以下几个方面：(1)各县域相对发展速率不平衡，与其他县域相比，新郑市、中牟县、义马市的相对发展速度明显比其他市县快，土地经济密度发展速度最快的是新郑市，为相对发展速度最慢的县域卢氏县的70多倍，呈两极分化现象。(2)与2005年河南省县域土地经济密度的分布状况进行对比，土地经济密度较高的县域相对发展速度出现了变化，新郑市、义马市仍然保持较快的发展速度，新乡县、荥阳市、温县、沁阳市、博爱县、巩义市、偃师市、新密市、长葛市等土地经济密度较高的县域发展速度明显放缓，土地经济密度中等的中牟县相对发展速度显著提高，土地经济密度形成了新的空间分布格局。其原因在于中牟县地理位置优越，省会城市郑州对其辐射带动作用较大，且近几年各种高新技术企业的落地和现代服务业的发展，极大地促进了经济的高速发展。(3)Nich值大于1的县域一共有33个，占河南省县域总数的31%，这表明总体上看河南省大部分县域土地经济密度的发展速度较慢，低于全省平均水平。在Nich值大于1的县域中新郑市、新密市、荥阳市、中牟县、武陟县位于郑州市辖区周边，省会城市对他们的辐射带动作用较强。其他县域如安阳县、汤阴县、淇县、许昌县等有京广铁路通过，这表明交通便利、城市竞争力较强的地区，其土地经济密度发展速度较快。总体上来看，河南省县域土地经济密度的发展速度东北部快于西南部。

3.2 土地经济密度的空间演变特征

3.2.1 不同年份土地经济密度空间格局及演化将2005、2010、2015、2018年4个年份的河南省106个县的土地经济密度值转入ArcGIS中，并对结果进行Jenks空间分类，将河南省县域土地经济密度分为5类，从图3可以直观地得出河南省各地区土地经济密度随时间变化的空间变化特征。(1)河南省县域土地经济密度呈现上升趋势。2005年河南省县域平均经济密度为0.06亿元/km2，2018年上升到0.3亿元/km2，以平均每年0.02亿元/km2的速度增长。(2)河南省县域土地经济密度大体上处于中等偏下水平。具体而言，2005年处于中等以上水平的县域有49个，2018年为31个，而较低和低经济密度区的数量之和呈波动上升趋势，占据了河南省县域总数的72%，可以得出河南省县域土地经济密度有较大的发展潜力，需要因地制宜，合理地开发利用。(3)县域之间土地经济密度水平差异明显。河南省县域中部地区明显高于四周，呈团状分布，且东北部地区明显高于西南部地区。(4)河南省县域土地经济密度集聚效应明显。形成了以新郑为中心，新密市、偃师市、巩义市、中牟县、长葛市为周边的较高以上土地经济密度区，较低土地经济密度区位于东部，低土地经济密度区位于西南部的分布格局。

3.2.2 土地经济密度的空间关联特征

3.2.2.1 全局空间关联特征根据不同年份各县域的土地经济密度得分，利用Geoda软件分别计算2005、2010、2015和2018年河南省县域土地经济密度的Moran’s I指数。根据相关研究认为，当Z值的绝对值大于1.96时，认为在0.05显著水平下存在自相关。根据表1可知：4个年份的Z值均大于1.96，通过显著性检验。且4个年份的Moran’s I值全部为正，总体发展呈现出增长趋势，这表明，2005～2018年河南省县域土地经济密度高值区和低值区在空间上存在较强的集聚性。

表1 河南省县域土地经济密度全局莫兰指数

3.2.2.2 局部空间关联特征为了对河南省县域土地经济密度空间分布进行更深入的分析，通过Geoda软件，本文采用LISA值来表示县域土地经济密度的局部空间关联特征。结果如图4所示。

(1)H-H区。该类型县域之间土地经济密度的空间分异比较小，且自身与相邻的县域土地经济密度都较高。河南省县域土地经济密度H-H区总体较稳定，集中分布于荥阳、巩义、登封、新密及新郑市等，且总数基本稳定在15个左右。其中博爱县、荥阳市、巩义市、登封市、新密市、新郑市、孟津县、孟州市、温县、禹州市、长葛市11个地区在研究时段均处于H-H区，这说明这些地区对周围有较强的正向带动作用，空间溢出效应比较显著。

(2)L-L区。该类型地区之间土地经济密度水平比较低，空间分异程度较小，呈现正相关。总体数量较少，且零散分布，2005年为洛宁和正阳县2个地区，2010年变动为镇平县、正阳县、上蔡县和社旗县4个地区，2015年则下降为镇平和确山县2个地区，2018年则增加为遂平县、镇平县和社旗县3个地区。

(3)L-H区。该类型地区自身土地经济密度水平较低，而相邻地区土地经济密度水平较高。2005、2010和2015年L-H区空间分布稳定，主要分布在河南省西部地区，有陕县、渑池县和宜阳3个县域。2018年，L-H区数目为零。

总体来说，2005年以来河南省县域土地经济密度的局部相关性比较稳定，经济集聚性较强。其中H-H区的相关性最为显著，L-H区和L-L区的数量较少。其中，高经济密度区主要集中在中部省会城市周围地区，其他类型区域零星分布。

4 土地经济密度影响因素分析

为了进一步探索影响河南省县域土地经济密度的影响因素，借鉴其他已有研究成果，本文选取年末从业人数、第一产业增加值、第二产业增加值、城镇固定资产投资、教育资金投入、粮食产量和社会消费品零售总额几个因素探讨其与土地经济密度的关系，运用Spss 21进行Pearson相关系数分析，并在0.01的显著性水平下进行双侧检验。相关结果如表1所示。

从表2可以看出：在0.01置信水平下，第一产业增加值、第二产业增加值、城镇固定资产投资、教育资金投入、粮食产量和社会消费品零售总额与土地经济密度的相关系数均达到显著水平，其中城镇固定资产投资和社会消费品零售总额与土地经济密度的相关系数分别为0.992和0.990，说明两者是影响河南省县域土地经济密度的最主要因素，对河南省县域土地经济密度的增长有极大的促进作用。第二产业增加值、教育资金投入和粮食产量也与土地经济密度的提高有较强的正相关性。年末从业人口与土地经济密度的相关性不大，呈微弱的正相关，说明河南省县域土地经济密度的提高与就业人员数量关系不大。