安徽省土地利用效益与城市活力耦合协调研究

2021-12-30赵敏何如海谭兴坤余玉娟

黑龙江八一农垦大学学报 2021年6期

赵敏，何如海，谭兴坤，余玉娟

（安徽农业大学，合肥 230036）

土地利用效益可指土地资源各方面的利用效果和收益，城市活力是指整个城市文化、生态等方面的完善和活跃度。城市的发展使人们从注重土地利用的经济效益转变为追求社会、生态、经济等各方面综合效益[1]以及后期逐步研究多个子系统之间耦合协调问题[2]。这类研究内容已相当丰富，目前众多学者研究方向大多为土地利用与土地生态、土地利用与城镇化、土地利用与经济发展等方面的耦合协调。宋家鹏、陈松林[3]借助土地隐形利用和土地生态之间的耦合协调关系来探索土地利用的时空特征和转变模式；李智礼、匡文慧等[4]通过研究京津翼地区城镇化率的提高和土地利用之间的耦合关系；邢颖，乐立等[5]分析土地利用和经济发展的关系探索如何更加科学的利用土地资源推动区域经济发展。研究区域范围有对全国区域及省市进行的研究[6-7]也有对特定区域进行的局部研究[8]；研究方法方面：张中秋[9]以广西省为例基于模糊综合评价法、耦合协调模型和灰色关联模型分析了其土地利用多功能的水平和特征；朱文娟、孙华[10]基于主成分分析法和相对发展模型确定其土地利用系统的耦合度和发展值，因地制宜的确定发展类型。同时评价指标的建立有单一化指标向多元化发展，单薇[11]从“生产—生活—生态”建立适合于江苏省实际情况的土地利用多维评价体系。

综上所述，选定研究区域为安徽省，研究期为2009～2018年，采用耦合协调模型构建多角度评价体系，计算土地利用和城市活力的耦合度和协调度来评价其土地利用情况和城市发展活力，发现安徽省在近十年发展过程中存在问题，以便为安徽省土地资源的利用和城市发展提供具有参考价值的建议。

1 研究区概况和数据来源

1.1 研究区概况

安徽省位于东经114°54′～119°37′，北纬29°41′～34°38′之间，地跨淮河、长江、钱塘江三大水系，是长三角的重要组成部分。2018年末人均生产总值47 712元较2017年增长10%左右；三次产业贡献率之比为3.88∶52.78∶43.35；全年粮食总产量达4 007.3万t：文化及相关产业19 915个，表明安徽省致力发展经济的同时也追求于农业和文化的发展。

1.2 数据来源

文中数据以2009～2018年《安徽省统计年鉴》《安徽省国民经济和社会发展统计公报》为主要来源，对于个别年份缺失的数据以相邻年份数据的平均值作为补充。

2 研究方法

2.1 指标体系的建立

影响土地利用效益与城市活力耦合协调的因素众多且评价工作是一项复杂、长期的动态过程。为了使结果更加科学可信，结合安徽省独特的自然条件和近年来的实际发展状况，秉持科学性、系统性、可操作性、可获得性[12-15]等原则构建适用耦合协调研究的评价指标体系（表1）。表1中选取的28项评价指标基本可以覆盖影响土地利用效益与城市活力耦合协调的因素。

表1 安徽省土地利用效益与城市活力耦合协调度评价指标体系及权重值Table 1 The index system and weight value of the coordination of land use benefit and urban vitality coupling in Anhui province

2.2 指标标准化处理

由于评价指标涉及多方面因素而且原始数据存在来源、单位和量纲不统一等问题，为了便于后期计算等工作的进行，研究采取极差标准化法对指标的原始数据进行无量纲化处理[16]，由于指标属性的不同进行标准化处理的方法也不同，根据表1所示的各指标属性，处理方法如下：

正向指标：

负向指标：

式中，Cij表示第i年第j项指标的原始值，C′ij表示标准化后的标准值，maxCij，minCij分别表示第i年第j项指标的最大值和最小值。

2.3 指标权重的确定

确定评价指标权重模型有很多，常用的有主成分分析法、层次分析法、熵权法等，但是各评价模型均存在一定的不足，而熵权法是一种客观赋权方法，在一定程度上可以克服层次分析法的主观性和主成分分析法的模糊性带来的误差，通过计算出每个指标的熵值来判断离散程度，从而得出权重之间的大小关系[17]。结合安徽省土地利用效益与城市活力的现状，研究采取熵权法来确定评价指标的权重，方法如下所示：

（1）计算标准化后第i年第j项指标的比重（Yij）：

（2）计算指标信息熵（ej）：

（3）计算指标的差异系数（dj）：

（4）计算指标权重（Wj）：

式中，k=1/lnm，m为评价年数，n为指标数。

2.4 综合指数计算

耦合协调是多个子系统互相影响的结果，为了全面分析研究期内子系统和整体的情况，研究采用综合指数法进行计算[18]，公式如下：

式中U1表示土地利用效益综合指数；U2表示城市活力综合指数。

2.5 耦合协调模型的建立

耦合度是指用具体的计算数值表示子系统之间相互依赖和相互作用的程度，公式如下：

X表示土地利用效益与城市活力的耦合度，取值介于[0，1]；U1、U2分别表示土地利用效益和城市活力的综合指数。为了更加准确的表现出各子系统之间的耦合程度，参照学者的相关研究[19]，将耦合度分为4个等级，详情见表2。

表2 耦合度等级划分表Table 2 Classification of coupling degree table

耦合度只能反映系统之间的相互作用程度，为了更加准确的表达系统间的协调运行程度，引用协调度模型进行计算，公式如下：

D表示土地利用效益与城市活力的协调度，T表示土地利用效益与城市活力的发展度，a、b为待定参数且两者和为1，因为土地利用效益子系统和城市活力子系统的重要性相当因此假设a、b值相等[20]都为0.5。并且将计算出的协调度数值，划分相应等级见表3。

表3 协调度等级划分表Table 3 Classification table of coordination degree

在前文研究的基础上将计算得出的土地利用效益（U1）和城市活力（U2）进行比较，大致可分为以下三种情况：U1＞U2，则是城市活力滞后型；U1=U2，则是土地利用效益和城市活力同步协调型；U1＜U2，则是土地利用滞后型。

3 计算结果分析

3.1 土地利用效益与城市活力综合评价指数分析

根据上述一系列的计算得出了安徽省2009～2018年近十年土地利用效益系统指数（图1）、城市活力系统指数（图2）以及两者综合指数（图3）。

图1 土地利用效益系统指数Fig.1 Land use efficiency system index

图2 城市活力系统指数Fig.2 Urban vitality system index

图3 综合评价指数Fig.3 Composite evaluation index

3.1.1 土地利用效益评价

由图1可知，从时间尺度来看，经济、社会、生态效益三者呈现总体上升趋势，其中以生态效益系统变化趋势最为明显，经济效益增长幅度最小。经济效益指数2009～2018年十年间总共增长0.780 0，增长率达3.5倍。2009～2013年经济效益指数逐年增加，2013～2015年期间出现小幅度的下降后又继续增长至2018年的0.109 1。社会效益指数十年间增长幅度6.3倍，呈现缓慢持续增长状态。生态效益指数2009～2018年由0.012 3增长至0.137 7，增长了11.2倍，相对发展较好。总的来看；在研究期的前五年，经济效益指数大于其余两个子系统，则2013～2018年社会、生态效益指数大于经济效益系统指数，说明两个子系统对于土地利用效益的作用在不断增大，国家加大了对于环保的投入，同时人们的环保意识在逐年提升。

3.1.2城市活力评价

由图2可知，2009～2018年近十年城市活力四个子系统的活力指数呈波动式上升趋势，其中以文化活力和经济活力的增长幅度和趋势最大，增长幅度达0.151 0左右。综合研究期的整体数据和图表变化趋势来看，以2014年为节点将研究期分成两个阶段。第一阶段为2009～2014年；这一阶段环境活力指数占比最大。经济活力系统指数最低，表明在这时间段内安徽省经济还处于相对低下的状态，但是纵观来看整体发展速度较快，稳步上升。此时的环境状态比较好；污水、灰尘的排放量小，人均绿地面积充裕。第二阶段为2014～2018年，此时经济效益指数的占比和增长速度最大，说明安徽省人均GDP、社会消费品零售总额、房地产开发投资等金额在不断增加。与此同时环境活力虽然也处于增长状态但是指数要低于经济效益指数，两者差距逐渐增大，告诫人们不能以环境作为发展经济的代价。随着经济效益指数的提高，社会活力和文化活力也有了很大的提高，侧面说明，经济的发展在一定程度上提高了人们的物质文化生活、人均教育水平。

3.1.3 综合评价

由图3可知各系统的评价指数都呈现逐步上升的趋势，表示近十年来安徽省整体状态是向好的趋势发展的。其中安徽省城市活力指数在上升期间虽然出现了小幅度的下降波动趋势，但是在整个研究期内评价指数都高于土地利用效益评价指数，在共同作用下综合评价指数与子系统表现出共同促进、发展的状态。2009～2018年土地利用效益评价指数由0.062 6增至0.368 4，总共增加了5.9倍；城市活力子系统指数增加了7.4倍，侧面从数据方面反映出了上图的变化趋势。从土地利用效益来看，生态效益的快速增长取得了主导地位，建成区绿化覆盖由37.2%上升至42%，工业废水排放量也出现了17 113万t大幅度的下降。说明国家在发展经济的同时，严格把控环境的变化状态，加快土地生态文明体制改革，工业、生活废水废气达标排放，实现经济、生态的共同发展。城市活力方面，主要是安徽省实施“861”计划以及“十二五、十三五”期间大力发展经济、调整产业结构。其中人均GDP增长2.9倍；房地产开发投资额1 669.9亿元上升至4 563亿元；社会消费品零售总额增长了8 572.3亿元。同时经济的发展带动了文化建设的兴起，安徽城市文化活力指数大幅度提升。每万人高等教育学生在校人数和从事文化艺术和文物事业人员逐年大幅度稳步增长，说明人们在解决日常物质生活问题的同时更加注重科学文化素质的提高和精神文明建设，提高公民的素质对于当今现代化综合国力的发展至关重要，国家的发展和建设离不开人才的建设。

3.2 土地利用效益与城市活力耦合协调度分析

通过上述计算结果得出表4和图4；由图4可知，耦合度和协调度呈现波动变化趋势，耦合度出现小幅度下降，总体变化趋势不大。协调度相对耦合度而言上升变化趋势较为明显，协调度增加了0.405 7。同时在研究期内安徽省土地利用效益与城市活力一直呈现高度耦合的状态，但是高度耦合状态并不代表两个子系统处于协调运行的状态；表4的数据就验证了这一猜想，因此对于安徽省的土地协调状态还需要分段分析，但是总体来说，耦合度和协调度两者是处于相互协调、促进的状态。

表4 安徽省土地利用效益与城市活力评价指数和耦合协调度计算Table 4 Calculating the coordination of land use benefit and urban vitality evaluation index and coupling in Anhui province

图4 安徽省土地利用效益与城市活力耦合协调度变化趋势Fig.4 The trend of coordination between land use benefits and urban vitality in Anhui province

第一阶段为2009～2011年，在这个阶段，耦合度由0.997 8上升至0.998 3，处于高度耦合阶段；协调度从0.258 7增加到0.399 4；土地利用效益指数和城市活力指数分别上涨到0.150 4和0.169 1。在这一阶段的研究期内，安徽省土地利用效益与城市活力协调等级和类型由中度失调土地利用滞后型向轻度失调土地利用滞后型转变，主要原因这一阶段处于“十一五”和“十二五”的过渡期间国家宏观调控力度加强；经济、社会、生态各方面都处于相对较好发展阶段，所以各指标的指数都表现持续上升的趋势。

第二阶段为2012～2014年，在此期间耦合度依旧保持持续上升的高度耦合趋势，由0.983 1增至0.996 9，增长了0.013 8。协调度指数呈现出小幅度上升～下降的趋势，由0.456 5增至0.495 1又下降到0.494 5，总体来说是处于上升状态，协调状况由濒临失调向勉强协调进行转变，土地状况向着良好的方向发展。土地利用效益指数由0.173 2上升到0.226 1，增长率达30.5%，城市活力指数增长0.013 7，虽然土地利用效益指数的增长速度远超于城市活力指数，但是总体是低于城市活力指数，尤其是2012年两者指数差距达0.077 6为此阶段最大差值，安徽省土地利用类型仍为濒临失调土地利用滞后型，但相对上一阶段情况有一定的好转。形成这一阶段性变化的主要原因是因为在“十二五”期间，经济快速发展，地均生产总值和人均生产总值都有了量的飞跃，城镇居民人均可支配收入相比较2009年增加约76.3%，公路密度增加了1 719 km·km-2，公路密度的增加使得出行和货运变得更加便捷；环境方面生活垃圾和工业三废的排放问题都普遍实现了合格排放，但全省空气质量达到及好于二级的天数比例由2009年的96.95%下降至87.4%，在此阶段雾霾天气经常发生，还需要进一步的改进。

第三阶段为2015～2018年，耦合度指数出现先上升后下降趋势，从0.980 2上升到0.989 8后下降到0.983 9，整体变化趋势不大。由图4变化趋势可知整个研究期耦合度总体变化趋势不明显都为高度耦合状态。协调度依旧是持续上升从0.494 5增长到0.664 4，土地协调等级由濒临失调向勉强协调和初级协调转变，2017年达到初级协调状态，并且2018年持续好转。整个研究期土地协调等级实现了从失调向协调的转变。土地利用效益指数和城市活力指数增长到0.368 4和0.528 9，两者差距逐渐拉大，导致整个研究期内土地利用类型都为土地利用滞后型。由图1可知，要提高的利用效益指数可从经济和社会效益两方面入手。因此应该采取相应的措施缓解和解决存在的问题，力求协调发展。经济方面加大合理固定资产投资额度，扶持小型企业逐步成长为规模企业，社会方面，合理调整产业结构比例和从业人数。然而合理控制人口增长率对提高社会效益指数和稳步提升社会福利等工作具有很大的借鉴意义。