黄河上游兰西城市群城市用地结构变化特征分析

闫 敏，李晓丹，刘学录，2，韦 军，韩 雨

（1. 甘肃农业大学管理学院，甘肃 兰州 730070；2.甘肃农业大学资源与环境学院，甘肃 兰州 730070）

城市群作为空间结构紧凑、经济联系紧密的城市群体，其形成与发展成为中国城市化快速推进的新特征[1]，新时代城市群在配置资源和带动经济方面的作用日益凸显。城市的发展离不开土地，作为其重要载体，城市土地的规模及结构变化与城市的发展息息相关。因此，对城市群城市用地结构变化特征进行分析研究对城市群的高质量发展具有重要意义。

近年来，中国城市群城市用地结构受到学者关注，研究方法不断创新。主要运用洛伦茨曲线和偏移份额模型等方法[2-4]，对武汉城市群、珠三角城市群、山东半岛城市群、辽中南城市群、海西城市群、长株潭城市群等城市群的城市用地结构变化特征开展探讨[5-10]，但仍存在一些不足。一是以往研究方法仅能从整体上反映其演变规律，忽略了对各地类的研究；二是研究区多集中于单个城市群或中西部城市群，对黄河上游兰西城市群尚未开展研究，该城市群随着黄河流域生态保护和高质量发展上升为重大国家战略地区，特殊的地理位置决定了其将面临前所未有的发展机遇，有必要全面把握其城市用地结构变化规律。

本文采用洛伦茨曲线、基尼系数和偏移份额模型揭示兰西城市群城市土地利用结构的变化特征，并对比其与经济社会发展的关系，为城市土地资源的合理配置及可持续利用提供科学引导。

1 研究区概况

兰西城市群以兰州、西宁为中心，主要包括兰州市、西宁市、白银市、定西市、临夏州、海东市等地市（州）[11]，总面积9.75万 km2，2017年末人口为1184.12万人，与长三角、京津冀、长江中游等城市群相比，兰西城市群人口规模仅约为以上单个城市群总人口的10%，呈现出人口规模较小、人口增速缓慢的特点[12]。《兰州—西宁城市群发展规划》指出，兰西城市群应在优化国土空间开发格局、成为我国西北地区发展重要的增长极等方面实现突破。整体上，在黄河流域生态保护和高质量发展背景下，兰西城市群区位优势比较明显，资源禀赋和经济基础较好，但其经济总量偏小，发展水平总体不高，中心城市的带动能力不足，发展的制约因素较多。

2 研究方法与数据来源

2.1 城市用地结构空间差异分析方法

（1）采用洛伦茨曲线分析兰西城市群城市用地结构的空间差异特征，通过观察洛伦茨曲线的弯曲形状，揭示各类城市用地的均匀程度。计算公式如下：

式中，Rij表示兰西城市群各地市各类城市用地占区域用地面积的比重；Aij为兰西城市群各用地结构的面积；Sij为总面积。

式中，QWSij表示兰西城市群各地市各类城市用地的区位熵；Qij为各用地结构占兰西城市群总面积的比值。

（2）采用基尼系数定量描述不同城市的城市用地结构配置情况，计算公式如下：

式中，G为基尼系数，Qi为某一城市某一类结构用地面积累计百分比；Mi为某城市的城市用地面积占城市群城市用地面积的累计百分比。

2.2 不同城市用地结构演变分析方法

偏移份额模型将研究期内研究区的经济总量增长分解为三个分量，即份额量（NS）、结构性偏移量（IM）和竞争性偏移量（RS），进而为调整这一研究区域的经济结构提供依据[13]。本文以兰西城市群整体作为参照，对2013—2018年的区域城市用地或某一结构用地总量变化进行分解，以探究不同城市的城市用地空间配置差异，计算公式如下：

式中，R为兰西城市群城市用地的变化速度；Ri为不同城市第i类用地结构的变化速度；Rij为城市j第i类用地结构的变化速度；表示区域j第i类城市用地的面积。

2.3 数据来源

本文采用的数据来源于相应年份的《中国城市建设统计年鉴》和《中国城市统计年鉴》。考虑到城市用地分类标准的变化和海东市数据的获取性与连续性，仅整理了2013—2018年相关数据。

3 结果与分析

3.1 兰西城市群城市用地结构变化特征

3.1.1 时序变化特征

2013—2018年，兰西城市群城市用地面积由379.45 km2增长至545.52 km2，增长了43.77%（表1）。其中，绿地与广场用地面积由48.97 km2增至93.06 km2，增长了90.03%；道路交通设施用地面积由53.58 km2增至97.96 km2，增长了82.83%，这两种地类不仅是城市群这一时期增长幅度最大的用地，而且是变化规模最大的用地。公用设施用地、商业服务业设施用地、公共管理与公共服务用地、工业用地增长幅度次之，增幅分别为64.75%、56.92%、42.58%、33.71%。2013—2018年兰西城市群居住用地增长了15.10%，而城市人口从491.29万增加到516.36万，仅增长了5.10%，人口的增长速度远不及居住用地的增长速度；工业用地面积虽未发生较大变化，但GDP增长了47.04%，在一定程度上体现出城市用地集约利用水平的提高。

表1 2013—2018年兰西城市群城市用地变化情况 单位：km2

3.1.2 空间差异特征

如图1所示，2013年与绝对均匀线的距离由近到远的洛伦茨曲线分别是道路交通设施用地、商业服务业设施用地、物流仓储用地、工业用地、居住用地、公共管理与公共服务用地、绿地与广场用地、公用设施用地，说明这些地类在兰西城市群各地区分布的均匀程度逐渐降低，即道路交通设施用地在该区域分布最为均匀，商业服务业设施用地次之，而公用设施用地分布最不均匀。2018年最接近绝对均匀线的仍是道路交通设施用地、物流仓储用地；距离绝对均匀线最远的是商业服务业设施用地、公共管理与公共服务用地。随着时间的推移，绿地与广场用地在兰西城市群的分布均匀程度增加，各地区绿地与广场的配置趋向成熟，而各地区商业服务业设施用地空间差异越来越大。

图1 2013年和2018年兰西城市群各类城市用地洛伦茨曲线

2013年和2018年各城市用地结构在兰西城市群的分布极不均匀（基尼系数均大于0.6）（表2），这与洛伦茨曲线上表现显示的一致。2013年与2018年相比，居住用地、公共管理与公共服务用地、工业用地、物流仓储用地、公用设施用地、绿地与广场用地的年际变化结果均为负值，表明这7类城市用地的分布越来越趋向于均衡，商业服务业设施用地与道路交通用地的年际变化为正值，表明这两类城市用地分布越来越趋于集中。

表2 2013年和2018年兰西城市群土地利用类型基尼系数

3.2 兰西城市群不同城市用地演变规律

2013—2018年，兰西城市群城市用地的增长率为43.77%，即各市各类功能性用地的份额量为43.77%。偏移份额比以城市用地的偏移量与份额量比值来表征，反映了各地和各类建设用地的偏移量对份额量的调整力度，比单独研究份额量更有意义。

2013—2018年，兰西城市群各地区各类结构性用地演变特征较为相似（表3）。商业服务业设施用地、道路交通设施用地、公用设施用地、绿地与广场用地的结构性偏移量为正值，表明这些用地的增长率高于兰西城市群总面积的增长率，为增长性结构；居住用地、公共管理与公共服务用地、工业用地、物流仓储用地的结构性偏移量为负值，表明这些用地结构面积的增长率低于兰西城市群总面积的增长率，为衰减型结构。研究期内衰减型结构用地共向增长性结构用地转移49.47 km2，居住用地、公共管理与公共服务用地、工业用地、物流仓储用地转移面积分别为33.88 km2、0.44 km2、6.17 km2、8.97 km2，这部分偏移量主要分配给绿地与广场用地（22.66 km2）和交通设施用地（20.93 km2），主要侧重分配在兰州、西宁等经济较发达的城市，白银、定西、临夏、海东等地区所得份额较小。

表3 兰西城市群城市用地结构性偏移量 单位：km2

从城市用地结构上看，道路交通设施用地、绿地与广场用地、公用设施用地的偏移份额比为正值，表明这三类用地的偏移量对其份额量有明显的正向调整作用，即该时期道路交通设施用地、绿地与广场用地、公用设施用地总体处于扩张态势；居住用地、公共管理与公共服务用地的偏移份额比为负值，表明这两类用地的偏移量对其份额量有明显的负向调整作用，即居住用地、公共管理与公共服务用地总体处于收缩态势（表4）。从区域上看，扩张趋势最为明显的是海东市，其行政区划在2013年进行了调整，城市用地规模急速扩张。

表4 兰西城市群城市用地偏移份额比

3.3 兰西城市群城市用地演变空间特征

3.3.1 增长性结构的变化特征

兰西城市群增长性结构用地变化情况如表5所示。①商业服务业设施用地。兰州市和海东市商业服务业设施用地竞争性偏移量为正值，表明其具有较大竞争优势，新增量主要集中在这两个城市。临夏州、白银市和西宁市商业服务业设施用地竞争性偏移量为负值，表明这些地区商业服务业设施用地有所流失，其中临夏州的流失量最大。总的来看，虽然商业服务业设施用地为增长性结构用地，但其增长优势和竞争优势均不明显。②道路交通设施用地。西宁、定西、海东的道路交通设施用地为正值，西宁市道路交通设施用地新增量最多，增长了6.31 km2，说明该市道路交通设施用地是最具竞争优势的用地；定西市、海东市的新增量分别为2.91 km2、0.47 km2。③公用设施用地。公用设施用地竞争优势最大的是定西市，增长量为5.53 km2；而流失量最大的是临夏市，流失量为6.44 km2。公共设施用地与商业服务业设施用地、道路交通设施用地一样，在该区域的竞争优势依然不明显。④绿地与广场用地。西宁、海东、临夏的绿地与广场用地竞争性偏移量为正值，说明该时期绿地与广场用地在这三个城市具有较大竞争优势，其中西宁市是绿地与广场用地新增的主要城市，新增量为14.76 km2。兰州、定西、白银绿地与广场用地竞争性偏移量为负值，其中兰州市的流失量最大，为15.68 km2。

表5 兰西城市群城市用地竞争性偏移量 单位：km2

3.3.2 衰减性结构的变化特征

兰西城市群衰减性结构用地变化情况如表5所示。①居住用地。居住用地的增加量主要集中在兰州、海东、临夏，其中以兰州市最为突出，增量为17.83 km2；而流出量在西宁市较为突出，研究期内流出了18.90 km2。②公共管理与公共服务用地。兰州市和海东市公共管理与公共服务用地竞争性偏移量为正值，兰州市是兰西城市群中最大的城市，海东市正处于城区快速扩张时期，因此该用地在这两个城市有较大竞争优势，而白银、定西、临夏、西宁均为流出城市。③工业用地。工业用地的增加量主要集中在兰州市，作为西北的工业城市，兰州市依然吸引了大量的工业用地，展示出了较大的竞争优势，而白银的工业用地流失量较大。④物流仓储用地。多数城市对物流仓储用地的需求量逐渐增加，仅西宁市物流仓储用地在流失，流失量为4.64 km2。

3.4 兰西城市群城市用地变化与经济社会的关系

城市用地变化与经济社会有着直接的关系，是区域土地资源、人口集聚、经济发展、城市规划等多因素综合作用的结果。本文以兰西城市群城市用地变化偏移份额分析为基础，进一步以城市人口和地区生产总值表征经济社会发展，揭示兰西城市群城市用地变化与经济社会的关系，为下一步城市用地结构优化调整方向提供科学指导。

（1）城市用地变化与地区生产总值的关系。研究期内，兰西城市群各地区城市用地面积变化态势与地区生产总值发展特征较为一致（图2，图3）。具体而言，兰州市随着地区生产总值的增长，城市用地面积呈现持续增长态势，由2013年的198.44 km2增至2018年的320.68 km2，增长了61.60%，而地区生产总值增长了50.11%；西宁市城市用地面积由2013年的78.48 km2增至2018年的95.17 km2，增加了21.26%，而地区生产总值2013—2016年增长了40.47%，但西宁市地区生产总值在2016—2018年仅增长了3.88%，速度明显放慢。这由于兰州市和西宁市作为兰西城市群的两个核心城市，随着城市经济发展，居民对住房、公共空间等需求提高，必然使城市用地规模扩大；但城市地价升高的影响逐渐显现，也促进了城市土地的集约利用，在一定程度上二者的影响近于抵消，地区生产总值与城市用地规模变化态势不再保持一致。相对而言，白银、临夏州、定西和海东城市用地面积增长较为缓慢，但地区生产总值与城市用地面积变化态势却较为相似。

图2 2013—2018年兰西城市群城市用地变化趋势

图3 2013—2018年兰西城市群地区生产总值变化趋势

（2）城市用地变化与城市人口的关系。研究期内，兰西城市群各地区城市用地面积与城市人口变化特征匹配程度较低（图2，图4）。具体而言，兰州市城市人口由2013年的205.42万人增至2018年的209.15万人，增长了1.81%，而研究期内城市用地面积增长了61.60%，远高于人口的增长速度；西宁市城市人口增长了6.62%，城市用地面积增长了21.26%；白银市和临夏州城市人口较2013年分别减少了1.46%和41.23%，但白银城市用地面积却增加了11.35%，临夏州城市用地面积减少了8.67%。由此可以看出，理论上城市人口的快速增长、城市化水平的持续提高将会导致居住、公共设施、交通等用地需求急剧上升，使城市用地内部结构发生改变，但兰西城市群部分城市用地面积与城市人口呈失调状态，因此这些城市不能一味地追求城市外延式扩张，要注重城市建设用地的内部挖潜利用，由“增量”向“存量”转变，盘活城市低效用地应是下一步的重点工作。

图4 2013—2018年兰西城市群城市人口变化趋势

4 结论与讨论

本文采用洛伦茨曲线、基尼系数和偏移份额模型对黄河上游兰西城市群2013—2018年城市土地利用结构进行了定量分析，主要得出以下结论。

（1）2013—2018年兰西城市群城市用地面积增加了166.07 km2，各类城市用地面积呈增长态势，但在不同城市分布极不均匀。单一地类在地区间的配置存在较大差异，绿地与广场用地在各地区的配置趋于均衡，而商业服务业设施用地区域差异在增大。

（2）研究期内，各城市的城市用地结构偏移量演变特征较为一致。商业服务业设施用地、道路交通设施用地、公用设施用地、绿地与广场用地为增长性结构；而居住用地、公共管理与公共服务用地、工业用地、物流仓储用地则属于衰减性结构。

（3）各城市不同类型城市用地的竞争优势存在明显差异。兰州市和海东市对各类新增城市用地具有较大的吸引力。其中，较为突出的是兰州市居住用地需求增大，而绿地与广场用地有所下降。研究认为，城市用地面积变化态势与地区生产总值变化较为一致，但与城市人口匹配程度较低。

兰西城市群城市用地空间格局分布及现状表明，不同城市有不同的用地结构需求，使得各类城市用地的增长幅度、竞争优势，以及占比呈现较大差异性。由于数据的可获得性，本文仅选取2013—2018年兰西城市群城市用地结构数据进行研究，研究时间较短，今后的研究中还需要进一步丰富数据资料。此外，本文简单分析了城市用地结构演变的影响因素，如何采用模型系统分析兰西城市群城市用地结构时空演变的内在机理有待深入探讨。