湘乡市城乡建设用地特征演变及驱动力研究

杨雯婷

（湖南师范大学地理科学学院，长沙 410081）

现阶段，中小型城市的城市化进程将继续推进，城镇经济将进一步发展，城乡建设用地也将继续扩张。然而，随着城镇化快速推进的同时也引发了系列城乡用地相关问题。第一，人口城镇化率不断增加，农村人口进入城市，城镇规模将持续扩张，建设用地快速拓展，导致城市周边大量耕地、农用地等转化为建设用地，耕地保护与城镇化发展之间矛盾凸显；第二，由于大量农村人口流向城市，农村建设用的土地出现闲置、浪费等现象，同时也出现了耕地闲置、荒废、有地无人种等问题，进一步加剧了耕地矛盾；第三，随着美丽乡村、乡村振兴等系列政策红利出台，农村出现了一波又一波的建房潮，导致了农村建设用地不减反增，城与乡建设用地出现了双增长现象，形成了农村人减地反增的问题［1，2］。

因此，研究城乡建设用地演变特征及其驱动力机制，为区域城市化发展提供科学的用地制度、提高城乡建设用地利用效率，以及制定科学、有序的开发制度提供支撑，以期解决土地矛盾。

关于现阶段城乡建设的相关研究，国外土地制度以及经济发展背景与国内有所不同，所以国外学者对于城乡建设用地的相关研究较少，主要是从城市发展的角度研究城市建设用地变动，尤其关注城市扩张与经济、人口、政策要素之间的相关性研究［2-8］。国内学者对于城乡建设用地研究尺度多着眼于全国尺度、区域尺度、省市域尺度［8-11］；对城市建设用地的时空演变特征以及扩张的驱动力进行深入探究［2，12-16］；现阶段城乡建设用地相关研究多为全国、大流域区域、省市域等尺度，对于县域、镇域等尺度的研究较少，同时城乡建设用地变化驱动力分析主要集中在社会发展、经济发展、制度政策等因素的影响，其中由于政策制度难以量化，因此对于政策等因素的量化研究鲜少。现阶段研究中，对于城乡建设用地内部结构的驱动力差异较少，基于此，本研究以湘乡市为例，基于遥感解译结果作为基础数据，并运用地理探测器探测不同类型建设用地结构演变的驱动因子，为湘乡市政府制定耕地保护政策提供理论依据，以及提高建设用地的利用水平和效率，为制定国土空间规划提供理论参考。

1 研究区概况及研究方法

1.1 研究区概况

湘乡市位于湖南省中部，隶属于湖南省湘潭市，地处东经110°59′—112°38′、北纬27°29′—28°03′，占地面积19.67×102km2，东临韶山市和湘潭县，南接双峰县，西连娄底市，北临宁乡市。下辖18个乡镇、4个街道、308个村（图1）。

湘乡市地处湘中丘岗向湘江河谷平原过渡带，为雪峰山东北余脉和南岭山脉中越城岭北端余脉所夹峙，从而形成西部和南部地势较高峻，北部、东部和中部较为平缓的不完整丘岗盆地。

2020年，湘乡市总人口92.97万人，常住人口为81.89万人，其中城镇人口38.71万人，农村人口43.18万人，城镇化率为47.27%。全市完成地区生产总值483亿元，其中，第一产业增加值57.7亿元，第二产业增加值237.1亿元，第三产业增加值188.2亿元。

1.2 数据来源及预期处理

本研究土地利用相关数据均从2000、2005、2010、2015、2020年的遥感影像中提取，均来自遥感数据共享网站：地理空间数据云（http：//www.gscloud.cn）。根据研究目的将研究区土地利用覆盖类型划分为耕地、林地、草地、城镇建设用地、农村建设用地（农村居民点）、其他建设用地、水域7大类，同时对土地利用分类结果进行精度评估，其解译结构总体精度接近于1，Kappa系数达到优秀等级。研究所需经济数据均来自于2000—2020年《湖南统计年鉴》《湘潭市统计年鉴》《湘乡市国民经济和社会发展统计公报》《湘乡市国民经济和社会发展统计资料汇编》。

1.3 研究方法

1.3.1 城乡建设用地变化率 建设用地变化率是指某一时序研究区域内的建设用地变化速率，是研究区域内建设用地变化量与研究区基期的建设用地面积之比，可用此表征在某一时间段内建设用地的变化强度。

式中，Ua代表基期的建设用地面积，Ub代表现期的建设用地面积，Δt代表时间段。

1.3.2 城乡建设用地转移矩阵 城乡建设用地转移矩阵是指研究区域在一定时间段内各地类之间相互转化的过程，既能反映现阶段各地类面积又能反映研究时段内地类转入转出面积。

式中，Sij代表现期i地类的面积以及j地类转移后的面积，转移矩阵中的每一行元素代表转移前的i地类流向，矩阵中的每一列元素都代表转移后的j地类面积。

1.3.3 城乡建设用地变化弹性系数 城乡建设用地变化弹性是指某一研究空间单元发展的程度，可用于衡量不同的研究单元扩展潜力，可用于评价城乡建设用地扩张或减少的合理性。

式中，Mi为研究区第i时段建设用地的变化弹性系数，Ki和Ri分别为研究区i时间段建设用地变化速率和人口变化速率。

1.3.4 地理探测器 地理探测器最早用于对致病因素的探索，本研究运用地理探测器来探测研究区自然、经济社会及政策等因素对城乡建设用地演变的驱动作用。

式中，PD.U是指城乡建设用地变化影响因素解释力指标，n为整个区域的样本数，σ2U为整个区域城乡建设用地变化率的离散方差，nD.i是次一级样本数，σ2UD.i为次一级区域城乡建设用地变化率的离散方差，当σ2Ui≠0时，模型成立，PD.U的取值范围在［0-1］，PD.U越大表明探测因子对城乡建设用地变化的影响力越大。

2 城乡建设用地时空变化特征分析

2.1 土地利用总体变化特征

根据湘乡市2000—2020年影像解译结果可知（图2），湘乡市2000—2020年建设用地面积逐渐增加，其中前3个时段的建设用地增加速度逐渐加快，建设用地面积从12 927.36 hm2增加到18 587.00 hm2，年均增长283.00 hm2，2015—2020年建设用地增长速度远远低于前3个时段，建设用地呈快速增长—缓慢增长趋势。

湘乡市2000—2020年耕地面积变化与建设用地变化呈反向发展趋势，耕地面积逐年减少，2000—2015年耕地面积从62 151.00 hm2减少到58 664.88 hm2，年均减少174.31 hm2，2015—2020年耕地减少速度下降，耕地呈快速减少—缓慢减少趋势。

湘乡市2000—2020年草地呈逐渐减少状态，其中2000—2010年前2个阶段的变化速度较慢，2010—2020年后2个阶段的减少速度相较于前2个阶段有所加快，草地呈慢速减少趋势。

2000年湘乡市林地面积112 459.88 hm2，占湘乡市土地总面积的57.19%，2005年林地面积下降为111 959.46 hm2，占湘乡市总面积的56.94%，之后随着城乡建设用地规模的扩张，林地逐渐减少，2020年湘乡市林地面积下降至110 650.55 hm2，林地呈逐渐减少趋势。

2.2 城乡建设用地变化率分析

由表1可知，2010—2020年湘乡市城乡建设用地总面积处于逐渐增加状态，城镇建设用地与农村建设用地都与城乡建设用地的发展趋势存在一定的相似性，城镇建设用地2000—2020年呈逐渐上升状态，20年间增加1 232.144 hm2，年平均增长61.61 hm2，增长速率为102.77%，年均变化速率为5.14%，其中2000—2005年和2010—2015年的增长速率较为平稳，分别为19.71%、17.74%，2005—2010年城镇建设用地面积增长数量及速率都为最高，分别为444.62 hm2、30.97%，2015—2020年增加速率与前3个阶段对比较为缓慢，增长速率仅为9.84%。农村建设用地（农村居民点）面积从2000年的11 425.92 hm2增加到2020年的15 118.53 hm2，增加了3 692.61 hm2，年平均变化速率为1.62%，其中2000—2015年增长速率较为稳定，分别为7.51%、7.37%、8.79%，2015—2020年增长速率下降，为5.37%。在城乡建设用地变化过程中，城镇建设用地增长面积小于农村建设用地，但农村建设用地各阶段的增长速率要低于城镇建设用地且农村居民点用地与城镇建设用地比重从2000年的1∶9.53到2020年的1∶6.22，湘乡市城乡建设用地内部结构发生较为明显变化，表明湘乡市城市化、工业化发展较快。

表1 湘乡市城乡建设用地变化速率 （单位：%）

2.3 城乡建设用地动态转化特征

由表2、表3、表4、表5可知，4个阶段的城镇建设用地占用耕地现象极为严重，2000—2005年城镇建设用地面积扩张有54.92%来自耕地，2005—2010年有71.17%来自耕地，2010—2015年有71.70%来自耕地，2015—2020年有76.62%来自耕地。其次4个阶段的城镇建设用地占用林地比重也较大，2005—2010年、2010—2015年2个阶段的城镇建设用地小部分源于农村建设用地，是由于农村建设用地增加挂钩以及拆迁等方式用于城镇建设用地的发展。农村建设用地面积也在逐渐增加，因此城镇建设用地与农村建设用地之间出现双增现象。2000—2020年4个阶段的农村建设用地的扩展大部分也来源于耕地和林地。湘乡市在前期发展过程中，工业污染较为严重，导致部分耕地及河流污染，短时间内难以恢复，2000—2020年城乡建设用地扩张占用耕地、林地较多，导致耕地储备量下降，生态建设受阻。因此，对于城乡建设用地演变特征及其驱动机制研究尤为重要。

表2 湘乡市2000—2005年城乡建设用地与其他土地利用类型转换

表3 湘乡市2005—2010年城乡建设用地与其他土地利用类型转换

表4 湘乡市2010—2015年城乡建设用地与其他土地利用类型转换

表5 湘乡市2015—2020年城乡建设用地与其他土地利用类型转换

2.4 城乡建设用地扩展弹性系数变化特征

由表6可知，2000—2020年湘乡市人均城镇建设用地稳定在100 m2以内，符合湘乡市（2006—2020年）土地利用总体规划限制规模，但人均农村建设用地从2000年的185.09 m2增加到2020年的231.14 m2，由此可以看出湘乡市农村建设用地的发展趋势与农村人口减少不协调，证明湘乡市存在一户多宅、大量闲置宅基地未拆除等现象，农村人口城镇化并未促进农村建设用地的减少，形成了农村人减地反增的现象。

由表7可知，2000—2020年湘乡市城镇建设用地呈增长态势，城镇人口除2010年存在小幅下降外，其余时段呈逐渐上升趋势，城镇建设用地变化弹性系数年变化率为2.14%，远远超出公认标准。因此，城镇建设用地的增长速率要大于人口增长速率，城镇扩张与城镇人口增加不相协调，城镇建设用地利用效率有待提高。农村建设用地呈逐渐增长态势，人口除2010年存在小幅下降外，其余时段呈逐渐上升态势，农村建设用地变化弹性系数年变化率为5.43%，农村建设用地增加速度远远高于农村人口增加速度，说明在人口城镇化速度逐渐增加的同时，乡村建设用地非但没减少反而增加，出现人减地增的不合理现象，农村宅基地的整理有待进一步提高。

表6 2000—2020年湘乡市城乡建设用地集约利用水平

表7 2000—2020年城镇建设用地与农村居民点用地变化弹性系数

3 城乡建设用地演变驱动机理分析

3.1 城乡建设用地演变影响因子选取

相关研究展示，城乡建设用地受地理条件、经济、社会发展水平、政策制度等因素影响，对于城乡建设不同用地类型来说，应具有不同的影响因素，如存在相同因素的影响因子其影响力度大小也有所不同，研究从自然环境条件、经济、社会发展水平、政策制度4个方面选取影响指标，对湘乡市城乡建设用地变化影响因素进行定性和定量分析相结合的方式进行探索。

3.2 城镇建设用地演变影响因子地理探测分析

从表8的探测结果可以看出，人口数量以及二、三产业生产总值对于城镇建设用地的增长具有较大影响，其解释力分别为0.873、0.883，前者说明城镇人口增加对空间的需求促使了城镇建设用地的直接增长，后者说明产业结构的不同，使城乡建设固定用地数量构成以及空间结构发生变化。其次，土地利用总体规划城乡建设用地控制规模与城镇固定资产投资额变化率对城镇建设用地变化也存在一定影响力，其解释力分别为0.763、0.631，制度政策对城镇建设用地规模变化存在推动与抑制作用，湘乡市处于长株潭城市群，加工业较为发达，社会固定资产投资额逐渐增加，城乡建设用地需求不断加大，城镇建设用地面积逐渐增加。城镇居民的可支配收入对城镇扩张的影响也较为显著，随着城镇居民收入水平的提高，对于住房需求发生转变，居民更多追求舒适的居住环境，房屋投资功能也得到强化，推动了房地产业的快速发展，同时，人们对于住宅周围配套的基础设施及公共服务设施的要求增加，也使城乡建设用地需求进一步提升。其次，人口非农化率对于城镇建设用地变化也有一定影响力，随着人口城镇化率速度持续上升，城镇建设用地的规模及结构将发生变化。

表8 城乡建设用地变化地理探测因子选择及分析结果

从农村建设用地变化影响因子探测结果可以看出，人口非农化率对农村建设用地具有较大影响，其解释力为0.841，人口城镇化率逐渐增加，农村建设用地需求相对减少，致使近期农村建设用地增加速度低于农村建设用地。二、三产业生产总值与农村固定资产投资额对于农村建设用地也存在影响，其解释力分别为0.775、0.703，由于城镇产业结构变化，工业用地将逐渐转移至乡镇区域，因此二、三产业生产总值增加将促使农村建设用地的规模及结构发生变化。农村固定投资额的增加也将改变农村建设用地利用规模及方式。海拔高度对于农村建设用地变化影响高于城镇建设用地，农村建设用地多分布在丘陵、山岗地区，农村建设用地变化将更多地根据地形分布。农村居民收入对于农村建设用地变化影响力度较小，农村居民可支配收入较多用于提升生活水平，较少用于居民点的新建。

4 小结与讨论

2000—2020年城乡建设用地面积逐渐增加，其中城镇建设用地与农村建设用地发展趋势一致，都呈逐渐增加态势，农村建设用地增加面积大于城镇建设用地，但其增长速率小于城镇建设用地。2000—2020年城镇建设用地扩张面积大部分来源于耕地和林地。农村建设用地用于城镇建设发展的面积极小，导致耕地储备量下降，生态建设受阻。

2000—2020年湘乡市人均城镇建设用地规模发展较稳定，且符合湘乡市规划发展，但人均农村建设用地规模远远高于规划，农村建设用地存在一户多宅、大量闲置宅基地未拆除等现象。

2000—2020年城镇建设用地与农村建设用地扩张都与人口数量发展存在不协调性，城镇土地城镇化快于人口城镇化，农村建设用地在人口外迁的过程中并未存在减少趋势。

城镇建设用地与农村建设用地变化的驱动因子存在差异性，城镇建设用地的变化受城镇人口数量及产业结构的影响较大，城镇固定投资的增加也将推动城镇建设用地的发展。人口非农化率对农村建设用地具有较大影响，产业结构与农村固定投资额也是农村建设用地变化的重要驱动因子。

本研究在遥感解译的基础上分析了城乡建设用地变化特征，以及采用地理探测器探测其影响因子。虽获得了一些研究成果，但也存在不足，由于时间限制未能逐年解译遥感影像，从而对湘乡市城乡建设用地进行更精细演变过程的分析，下一阶段需获得更多年份的基础数据进行研究以及对城乡建设用地演变的驱动机制再深入研究。