新型城镇化与土地利用效益耦合协调关系探究——以河北省石家庄市为例

梁 静

(天津师范大学 地理与环境科学学院，天津 300387)

根据《国家新型城镇化规划》和《石家庄市国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标纲要》编制，对石家庄市新型城镇化和城乡统筹发展规划提出了新要求。通过对土地利用等重点领域和环节的改革与创新，推进城乡资源均衡配置且高效利用，为新型城镇化提供保障[1]。

目前，国内外有很多研究者已经针对城市化与土地利用效益发展的耦合关系进行评价。国外研究者主要探究城市化进程中土地及景观的演变。Hashem Dadashpoor等分析了1996～2016年大不里士城市群的土地利用变化、城市化及其对景观格局变化的影响，得出结论：城市化的扩张导致了流行格局，导致了景观更多的碎片化和聚集性的减少[2]。Abigail M.York等利用多时相土地覆盖数据、梯度分析和景观指标，确定社会—生态驱动因素，定量描述凤凰城土地碎片的时空格局[3]。国内研究者主要对二者的耦合协调关系选取指标构建耦合协调度模型进行定量测度。从指标体系来看，陈颜、姜博、初楠臣等选取统计分析法整理了近4年CNKI数据库中关于土地利用效益和城镇化指标的出现频次，筛选、构建，将新型城镇化评价指标体系分为经济城镇化、社会城镇化、人口城镇化、生态城镇化，将土地利用效益评价指标体系分为经济效益、社会效益、生态效益，以此为基础，选取指标[4]。笔者选取城镇化的指标在以上标准层的基础上增加了空间城镇化与教育城镇化，综合评价城镇化的发展。针对不同尺度，从省域范围的视角看，席娟以陕西省为例，对省域内部城市化与土地利用效益进行深入剖析，得到其整体耦合程度不高，省域内部存在明显时空差异的结论[5]。从城市群视角看，贾琦等以我国三大城市群为研究对象构建耦合协调度模型，得到超过九成城市处于中低度协调状态且不断优化的态势，城市群内部的协调聚集程度与经济发展呈正相关的结论[6]。孙仲超等以山东半岛城市群为例，采用均方差权值和耦合协调度模型的方法，得到城镇化与土地利用效益的耦合关系不断优化、协调等级从初级提升到中级协调的结论[7]。以上研究都是基于宏观尺度探究较大范围内城镇化与土地利用效益的协调关系。从市域和县域空间尺度看，沈利强等对深圳市城市土地利用效益与城市化之间的作用机制进行了实证分析，得到1996～2014年深圳市城市化水平和土地利用效益分别呈“J”“W”型上升趋势，城市化与土地利用效益之间存在协整关系，且城市化可以通过集聚效应与外部成本效应影响城市土地利用效益[8]。曾潍嘉运用TOPSIS法计算2007～2016年重庆市新型城镇化与土地集约利用的指数，得到新型城镇化与土地集约利用的时空变化规律较为相似，且新型城镇化对土地集约利用存在促进作用的结论[9]。整体来看其研究范围包括不同空间尺度且更趋向于对重点城市的研究，基于市域空间尺度对北方城市关于城镇化与土地利用效益关系的研究较少。目前，大部分研究仅描述了城镇化与土地利用效益的耦合协调关系，基于标准层对二者之间相互影响的研究较少。

《国家新型城镇规划》将京津冀城市群定位为世界级城市群，《河北省新型城镇化与城乡统筹示范区规范》将石家庄市定位京津冀世界级城市群“第三极”和功能齐备的省会城市[10]。本文构建了石家庄市新型城镇化与土地利用效益评价体系，计算2010～2019年新型城镇化与土地利用效益的耦合协调度，探究其耦合协调关系，利用灰色关联度方法对二者的关联性进行分析。其探究结果对推动土地利用与新型城镇化协调发展，全面提升石家庄市综合实力，加强建设以石家庄市为核心的现代都市圈，实现城市功能定位、推进京津冀城市群的协调发展具有重要意义。

一、研究区域及数据来源

(一)研究区域概况

石家庄市地处河北省中南部，位于北纬37°26′～38°46′，东经113°31′～115°29′之间，北与保定市相连，东与衡水市毗连，南与邢台市为邻，西与山西省接壤，辖区总面积15 848km2。

截至2019年，石家庄市常住总人口1 039.42万人，常住人口城镇化率65.05%，户籍人口城镇化率47.5%。2019年，石家庄市生产总值5 809.9亿元，按可比价格计算，比上年增长6.7%。分产业看，第一产业增加值449.5亿元，增长1.6%；第二产业增加值1 831.7亿元，增长2.1%；第三产业增加值3 528.7亿元，增长9.8%。

(二)数据来源

研究数据选取2010～2019年《石家庄市统计年鉴》和《中国城市统计年鉴》，部分数据来源《河北省统计年鉴》。通过阅读文献[11-14],构建石家庄市新型城镇化与土地利用效益评价体系，新型城镇化评价分为人口城镇化、经济城镇化、空间城镇化、社会城镇化、教育城镇化和生态城镇化6个标准层，土地利用效益评价分为社会效益、经济效益和生态效益3个标准层；具体指标选取见表1。

表1 构建评价指标体系

二、研究方法

(一)熵值法

1.数据预处理

由于数据量纲不同，首先通过极差标准化的方法对数据进行标准化处理。根据指标的属性，将指标分为正向指标和负向指标[15]。

(1)

(2)

式中，X’ij为标准化后的指标值；Xij为第i个样本j项指标的原始值；Xjmax、Xjmin分别为第j项指标的最大值和最小值。

2.确定权重

为了克服主观因素的影响，选择熵值法来确定各类指标的权重。

由于本文有正向和负向两类指标，熵值法用到对数，部分数据标准化后不能直接使用，因此将标准化数据进行变换[16]255：

Zij=X’ij+A

(3)

其中，Zij为变换后的指标值；X’ij为标准化后的指标值；A为0.000 1。

权重计算：经数据标准化后，采用熵值法计算各指标权重，第j项指标下该指标比重：

(4)

式中，i=1，2，…，n；j=1，2，…，m；n为样本个数。

计算第j项指标熵值:

(5)

式中，k=1/ln(n)；且ej≥0。

计算第j项指标的差异系数：

gj=1-ej

(6)

对差异系数进行归一化处理，计算第j项指标的权重：

(7)

式中，j=1，2，…，m；m为指标个数。

分别得到第i年的城镇化综合指数和土地利用效益综合指数：

(8)

(9)

式中，U1、U2分别表示新型城镇化和土地利用效益综合指数。

(二)相对发展度

相对发展度用来衡量新型城镇化与土地利用效益的相对发展水平[17]。

E=U1/U2

(10)

式中，E表示二者的相对发展度。当E<1时,表明土地利用效益发展超过新型城镇化的发展水平；当E>1时，表明新型城镇化超过土地利用效益发展；当E接近1时，表明新型城镇化与土地利用效益趋于同步发展。

(三)构建耦合协调模型

物理上关于耦合的定义指两个及两个以上体系通过相互作用而彼此影响[18]。笔者运用耦合协调度模型来评价新型城镇化和土地利用效益间的耦合关系。耦合度是用来衡量系统趋于有序机理的协同作用[19]。耦合度越大，表示两者关系趋于稳定、有序；耦合度越小，表示两者关系趋于不稳定、无序。

1.耦合模型[20]

(11)

其中,C表示耦合度，u1、u2分别是新型城镇化和土地利用效益的综合指数。

耦合度可以衡量体系间的耦合水平，不能评价协调发展度，因此引入协调模型计算协调度衡量两个体系之间的耦合协调发展水平。

2.协调模型[21]

(12)

(13)

其中,D表示协调度，C表示耦合度，T表示综合协调指数，α，β为待定系数，α+β=1，这里α、β都取0.5，即城镇化和土地利用效益重要性相同，耦合度和协调度等级的具体划分标准见表2[22]，表3[16]256。

表2 耦合度等级划分

表3 协调度等级划分

(四)灰色关联度

灰色关联度用来计算某个系统受其他因素的影响，以探讨与其他指标的关系[23]。

(14)

(15)

式中：εj(i)为灰色关联系数；Δj(i)为新型城镇化水平中第j个指标标准化后与土地利用效益指数的绝对差或土地利用效益中第j个指标标准化后与城镇化水平综合指数的绝对差；Δmax为绝对差值中的最大值；Δmin为绝对差值中的最小值；δ表示分辨系数，取值范围为[0，1]；Rj表示灰色关联度，其中Rj越大，土地利用效益评价的某个指标对城镇化影响程度越大或新型城镇化水平的某个指标对土地利用效益的影响程度越大。

四、石家庄市新型城镇化与土地利用效益协调关系评价

(一)新型城镇化与土地利用效益综合评价

利用以上研究方法获取原始数据并进行处理，得到近十年石家庄市新型城镇化与土地利用效益的综合指数，见图1。2010～2019年石家庄市新型城镇化与土地利用效益综合指数大致呈不断上升的趋势，见图1。

图1 石家庄市新型城镇化和土地利用效益综合指数

从图1可以看出，新型城镇化综合指数从2010年的0.046增加到2019年的0.787，平均年增长率7.41%，土地利用效益综合指数从2010年的0.158增加到2019年的0.811，平均年增长率为6.53%。整体来看，石家庄市新型城镇化综合指数比土地利用效益综合指数增长较快。新型城镇化和土地利用效益综合指数不断上升表明石家庄市城镇化发展不断推进，土地利用效益不断提高。

从发展阶段看，2010～2012年石家庄市新型城镇化和土地利用效益综合指数增长速率较缓；2012～2016年新型城镇化和土地利用效益综合指数增长速率较快，城镇化进入快速发展阶段，土地利用效益也显著提高；2016～2019年综合指数增长速率较慢，在2019年出现短期下降的趋势，城镇化进入稳定发展阶段。

石家庄市新型城镇化与土地利用效益相对发展度变化，见图2。

图2 石家庄市新型城镇化与土地利用效益相对发展度变化

根据图2，石家庄市新型城镇化与土地利用效益相对发展度变，大致可以分为三个阶段：

2010～2012年，相对发展度小于1，表明这个时期石家庄市新型城镇化滞后于土地利用效益的发展，这个阶段新型城镇化与土地利用效益综合指数较低，发展水平较低。2013～2015年，相对发展度大于1，土地利用效益滞后于新型城镇化的发展，这一时期，新型城镇化与土地利用效益综合指数增长迅速，石家庄市城市化快速推进，城市化过程中出现不合理的土地利用现象，主要表现为城市规模扩张带来的建设用地增加，出现占用耕地、生态环境等问题，导致土地利用效益发展滞后。2016～2019年，相对发展度趋近于1，新型城镇化与土地利用效益趋向于同步发展，二者都进入综合水平较高阶段，这一时期更注重土地利用效益的提高。

(二)耦合度

根据上述公式得到2010～2019年石家庄市新型城镇化与土地利用效益的耦合度，石家庄市新型城镇化与土地利用效益的耦合度从2010年0.418的到2019年的0.5，耦合度指数介于0.3

(三)协调度

从图3可以看出，石家庄市新型城镇化与土地利用效益的协调度从2010年0.366的到2019年的0.669，年增长率3.03%。耦合度指数介于0.3

图3 石家庄市新型城镇化和土地利用效益耦合度与协调度变化

2010～2019年石家庄市新型城镇化与土地利用效益的协调度可以大致分为3个阶段：2010年处于失调衰退阶段，这一时期石家庄市新型城镇化与土地利用效益综合指数较低，二者的协调度也较低，没有形成良好的协调关系；2011～2014年处于过渡阶段，城镇化快速推进，土地利用效益也显著提高，这一时期更注重城镇化水平的提高，二者协调度有所提升，但还未进入协调发展时期；2015～2019年处于协调发展阶段，这个阶段二者发展水平很高，土地生态效益增长迅速，主要是由于地均二氧化硫排放量和工业废水排放量迅速下降，这一时期注重生态环境的建设，新型城镇化与土地利用效益的关系更加注重协调发展。

总体来说，石家庄市新型城镇化与土地利用效益的协调度大致呈逐年上升的状态，向更协调的方向发展，但目前仅处于初级协调阶段。未来发展过程中，提高土地利用效益、继续推进新型城镇化与土地利用效益协调发展的任务还很艰巨。

(四)灰色关联度分析

新型城镇化各指标对土地利用效益的影响，见表4。

表4 新型城镇化各指标对土地利用效益的影响

新型城镇化各指标与土地利用效益的灰色关联度介于0.567 1～0.884 1之间，城镇人口对土地利用效益影响最大，其次是人均社会消费品零售额和城镇居民人均可支配收入的关联度大于0.8。由此可见，人口城镇化以及经济城镇化对土地利用效益的影响较大。教育城镇化与社会城镇化对土地利用效益也有显著影响。提高城镇化水平、促进经济发展都是提高土地利用效益的关键因素。

土地利用效益各指标对新型城镇化的影响见表5。

表5 土地利用效益各指标对新型城镇化的影响

土地利用效益各指标与新型城镇化的灰色关联度介于0.483 4～0.869 5之间，地均财政收入对新型城镇化的影响程度最大，其次是地均三产增加值、地均固定资产投资与新型城镇化灰色关联度大于0.8。由此可见，土地经济效益对城镇化的影响最大，良好的经济发展促进了社会的稳定，对提高城镇化水平有显著影响。

五、结论

本文选取熵值法确定指标权重，综合评价2010～2019年石家庄市新型城镇化与土地利用效益，构建耦合协调度模型定量分析二者的耦合协调关系，并利用灰色关联度探究二者的关联性，得出以下结论：

第一，2010～2019年石家庄市新型城镇化与土地利用效益大致呈逐年增长的趋势，根据其相对发展度可以大致分为新型城镇化滞后于土地利用效益的发展、土地利用效益滞后于新型城镇化的发展和新型城镇化与土地利用效益趋向于同步发展三个阶段。从2010～2012年城镇化水平较低，到中期城市化快速发展，土地利用方式不合理带来土地利用效益较低等问题，到后期新型城镇化与土地利用效益趋于同步发展。

第二，石家庄市2010～2019年新型城镇化与土地利用效益的耦合度一直处于颉颃阶段，耦合指数大致呈逐年上升的趋势，其耦合关系逐渐向磨合阶段、稳定有序的方向发展。从协调度来看，新型城镇化与土地利用效益的协调度可以大致分为三个阶段：2010年处于失调衰退阶段；2011～2014年处于过渡阶段；2015～2019年处于协调发展阶段。总体来说耦合协调度呈逐年上升的状态，逐渐向耦合、协调的方向发展，但目前仅处于初级协调阶段。

第三，从灰色关联度来看，新型城镇化各指标中人口城镇化以及经济城镇化对土地利用效益的影响较大；土地利用效益各指标中土地经济效益对城镇化的影响最大。新型城镇化与土地利用效益是两个联系紧密、相互作用的系统，其发展除了要满足经济的发展还要注重生态文明的建设。

在未来发展中，城镇化发展水平逐渐趋于稳定。除了提高城镇化率，还要注重城镇化质量的发展[24],可以通过优化产业结构、促进产业转型，发展产业创新基地，围绕打造京津冀区域科技创新中心的方向发展，促进京津冀一体化协同发展。在整体利用规划中，除了注重社会经济的发展，同时考虑生态及整体区域的长远发展，将生态文明与文化传承作为新型城镇化的发展原则[25]，推进可持续发展新型生态城市的建设。土地利用方面，以保护耕地为前提，以推进节约集约用地为核心，保护土地生态环境，提高土地生态效益，推动土地合理利用，完善土地规划等措施来促进新型城镇化与土地利用效益协调发展。二者协调发展是促进城市可持续发展的必然要求。

本文仅基于市域宏观的探讨了石家庄市新型城镇化与土地利用效益的耦合协调关系，但从自然条件来看，石家庄市地跨太行山地和华北平原两大地貌单元，地势西高东低，其城市内部存在较大的地形差异，同时伴随石家庄规模的迅速扩张[26]，基于县域微观探讨城镇化与土地利用效益也是十分必要的。除此之外，本文选取标准层及指标有限，未来的研究中可以通过进一步完善数据得到更加精准完善的结论。