开封市土地利用效益评价及耦合协调度研究

袁 梦，段岩燕

(天津师范大学 地理与环境科学学院，天津 300387)

随着社会经济的快速发展，由于土地利用不当产生的环境问题越来越严重。如何提高土地利用综合效益，从而实现对地区土地利用可持续发展具有重要意义[1]。在当前新型城镇化的建设背景下，协调土地利用的经济效益、社会效益和生态效益，提高综合效益对促进土地集约利用具有重要意义[2]。对土地利用效益的有效评价不仅能够为区域的土地开发利用提供方向，同时也能揭示社会经济发展和生态环境存在的问题和矛盾[3]，进而更好地协调人地关系，促进城乡融合发展。在对城市土地利用经济、社会、生态环境效益间协调关系时，三者间的耦合协调关系较少被关注[4]。结合已有研究的指标成果[5-6],从经济效益、社会效益、生态效益3个方面选取相关指标，运用熵权法计算相关指标，对2011—2018年开封市土地利用效益水平进行评价和分析，提升开封市土地利用效率，从而促进产业结构的升级和城市产业科学发展[7]，为促进开封市社会经济生态的可持续发展提供借鉴，以便更好地促进中原城市群建设。

1 研究区概况

1.1 区位概况

开封市地处华北平原腹地、河南省东部，居于东经113°52′15″～115°15′42″，北纬34°11′45″～35°01′20″之间。开封东与商丘市相连，西与省会郑州市毗邻，南接许昌市和周口市，北依黄河。

1.2 土地利用概况

2018年末，开封市土地总面积为6 253 km2，其中农用地、城镇建设用地和其他建设用地面积分别占土地总面积的81.72%、17.38%和0.90%(表1)。

表1 2018年开封市土地利用现状

土地利用布局：耕地所占农用地的比重从北向南，从西向东逐渐增加；建设用地整体上为5个卫星城镇半围绕中心城市呈扇形面状分布；未利用地主要集中分布于黄河沿岸。

土地利用特点为农用地比重大，耕地质量不高。建设用地呈加速增长趋势，农村居民点比重较大，节约集约利用水平有待提高。土地开发利用程度高，耕地后备资源相对不足。

2 开封市土地资源利用效益评价方法

开封市的土地利用效益评价方法选用熵权法和综合评价模型。

1)指标预处理：运用极差标准化的方法对数据进行标准化处理。

(1)

2)求各指标数据的熵：

(2)

Dj=1-Ej

(3)

(4)

3)确定各指标权重：

(5)

4)综合评价模型：按照指标的重要程度将多个单一评价指标组成综合效益指标采用加权求和，即

(6)

式中：S表示土地综合效益，介于0～1；Uij为第i年第j项指标的标准化值；Wij为第i年第j项指标的权重。

5)协调度模型：城市土地利用效益协调度计算模型，结果参照表2进行土地利用系统协调度等级评判。

HDi=1-Si/Mi

(7)

式中：HDi为研究区第i年城市土地利用效益协调度，介于0～1;Mi为第i年效益的平均值；Si为第i年效益的标准差。

6)耦合协调度模型:根据多因素综合评价法得到土地利用经济效益、社会效益和生态环境效益的综合评价值，分别记为S1、S2、S3。

(8)

(9)

Q=1/3S1+1/3S2+1/3S3

(10)

式中：C为耦合度，反映各系统间的相互作用程度。再通过耦合协调度模型来反映各个子系统间的协调发展程度；P为耦合协调度；Q为各系统间的综合协调指数。

2.1 评价指标筛选与权重确定

土地效益评价指标的选取从3个方面进行：土地利用社会效益、土地利用经济效益、土地利用生态效益，共选取15个指标(表3)。

2.1.1 评价指标的标准化处理

根据极差标准化的方法对所选取的指标数据进行无量纲化处理，得到标准化值。

2.1.2 指标权重计算

根据熵权法公式计算出各指标的权重(表4)。

表4 开封市土地利用效益评价指标权重

2.2 土地利用效益综合评价

根据综合评价模型公式和已计算出的结果计算得出综合效益(表5)。

表5 2011—2018年开封市土地利用综合效益及耦合协调度

3 开封市土地资源利用效益评价结果分析

3.1 经济效益

2011—2018年开封市土地利用经济效益随时间递增呈现稳定增长趋势。2017—2018年经济效益增长最快；在此期间，开封市地均GDP、地均第二三产业产值、地均固定资产投资总额、单位耕地面积粮食产量、地均地方财政一般公共预算内收入、地均旅游收入均随着时间的增长而增长，其中开封市地均旅游收入在其土地利用经济效益评价中所占比重高于其他指标所占比重(图1)。

图1 2011—2018年开封市土地利用经济效益

3.2 社会效益

2011—2018年开封市土地利用社会效益随时间递增呈现波动增长。由图2可知，2011—2015年开封市人口密度、城乡居民人均可支配收入、城市人均道路铺装面积、每万人拥有医疗床位数、地均就业人员5个指标均随时间不断增长，社会效益增长随之加快；2015—2017年社会效益增长速度减缓主要由于开封市人口密度与地均就业人员两个指标值下降造成，2017—2018年开封市地均就业人员指标的下降进而造成社会效益的下降。

图2 2011—2018年开封市土地利用社会效益

3.3 生态效益

2011—2012年生态效益由0.027增长到0.040，主要由于开封市建成区绿化覆盖率与工业固体废物综合利用率得到了较大的提升；2012—2015年开封市建成区绿化覆盖率不断下降，期间地均工业废水排放量也出现下降，工业固体废物综合利用率先下降后提升，但两者的效益损失大于工业固体废物综合利用率提升所产生的效益增加；2015—2018年开封市建成区绿化覆盖率与固体废物综合利用率逐渐回升，地均工业废气排放量与地均工业废水排放量不断波动，生态效益呈现增长的趋势(图3)。

图3 2011—2018年开封市土地利用生态效益

3.4 协调度评价

根据协调度模型公式参照土地利用系统协调度等级评判表对开封市城市土地利用整体协调关系及趋势进行分析，得出2011—2018年开封市土地利用整体协调度评判结果(表6)。

表6 2011—2018年开封市土地利用整体协调度评判结果

2011—2013年开封市的经济和社会效益与生态效益相对持平，土地利用整体协调度由极不协调转为比较协调；2014—2015年开封市的经济和社会效益与生态效益间的差距持续增大，土地利用整体协调度由不太协调转为不协调；2011—2018年开封市经济-社会-生态效益耦合协调度随着时间变化稳定增长，开封市的经济效益、社会效益和生态效益三者重新又达到相对均衡的状态(图4)。由于个别因素的变动，整体系统协调度并不稳定，但经济-社会-生态三者的耦合协调度呈现稳定增长，说明三者耦合效果较好(图5)。

图4 2011—2018年开封市土地利用经济-社会-生态效益耦合、协调度

图5 2011—2018年开封市土地利用“经济-社会-生态”耦合协调度空间格局演变

3.5 土地利用相关建议

通过实证研究可以看出，开封市土地利用整体协调度处于中等阶段，结合评价研究结果对提高开封市土地利用效益提出对策建议。

3.5.1 经济效益方面

1)提高土地集约利用水平。由于土地供给的有限性与稀缺性，为缓解经济发展与土地利用的矛盾，开封市要坚持节约和集约利用土地，严格控制新增建设用地，加大存量用地挖潜力度；同时严格划定城市开发边界，加强边界管控，促进城市紧凑布局，增强城市内部布局的合理性，提升城市的通透性和微循环能力。

2)推动产业结构优化升级。土地利用效益对城市产业结构具有重要影响[6]。开封市旅游收入在开封市经济总量中占有较大比重，因此旅游产业在开封市的产业体系占有重要地位。结合郑汴—体化发展机遇，开封市要注重推动旅游业与城镇内相关产业之间的有机融合，加快城镇与旅游景区的共生发展。城镇应在完善基础设施的基础上，积极培育旅游相关产业品牌与开发旅游相关特色产品；同时调整产业结构和集中布局，节约集约利用土地以提高城市土地利用效益水平。

3.5.2 社会效益方面

1)开发城市三维空间。提高土地三维空间的利用，合理建设建筑布局和地上地下空间利用情况来引导土地有限空间的最大化利用，合理开发利用城市地下空间资源，提高土地利用效率。一方面，充分利用城市地上空间，在一定程度内通过建筑物加高来实现城市建设用地、居住用地、公共设施用地等立体化；另一方面，充分利用城市地下空间，在一定程度内开发完善地下公共基础服务设施，进行城市土地地下内部挖潜，实现社会经济活动的立体多维发展。

2)加强公共空间建设。针对开封市基本情况，提高土地利用效益水平要注重提升土地社会保障功能，坚持先地下、后地上的原则，统筹开展地下综合管廊建设。针对城市防灾减灾工作，加强灾害监测预警系统和重点防灾设施的建设，建立健全包括消防、人防、防洪、防震和防地质灾害等在内的城市综合防灾体系，加快棚户区、城中村、城乡危房改造及配套基础设施建设，不断完善城市管理和服务，提高城市发展的宜居性。

3.5.3 生态效益方面

1)完善生态环境基础设施建设。由于经济社会快速发展的速度高于生态环境效益，2011—2018年开封市城市土地利用效益整体呈现波动起伏的状态，所以提高开封市城市土地利用综合效益和整体协调度的关键是生态环境效益的提高。因此要重视加强开封市生态环境建设和污染防治工作，加强污染物监测治理，防止“三废”危害土地生态系统，同时完善生态环境基础设施建设，通过加大生态环境污染治理投资和排污费征收额，控制三废产生量和排放量，提高工业固体废物综合利用率[1]。

2)重点规划城市生态用地。在城市生态建设方面，积极发展绿色建筑，加强绿化工作，划定城市绿地系统的绿线保护范围；划定城市蓝线保护范围，结合水域自然形态进行保护和整治，由于开封市的水资源丰富，且地均工业废水排放量在开封市生态效益评价中占有较大比重，因此在开封市的生态用地建设中，要加强对黄河湿地等自然保护区以及滩涂、水源地等特殊生态功能区的保护。

3.5.4 综合效益方面

1)协调城市土地利用各子系统效益。将2011—2018年开封市城市土地利用经济、社会和生态效益同期对比，可以发现在2011—2015年开封市忽略了对生态效益与社会经济效益的协调同步提高。所以在发展社会经济的同时注重生态环境的保护，两者的齐头并进才能在快速城市化进程中实现生态资源的可持续利用[9]。

2)优化土地利用结构。新型城镇化要求将粗放外延式扩张与内涵挖潜相结合，通过合理规划土地位置和数量来优化和调整城市土地利用结构，借助城市土地利用跟踪遥感系统开展评估分析和动态监测，提高土地集约度和土地利用率，才能更好地实现从粗放型向集约型转变。在土地利用总体规划下注重优化土地利用结构，对土地出让、转移过程中实施全程监管，促进土地利用系统良性循环，提高库存土地利用率[10]。

4 结语

本文选取河南省开封市为研究对象，自的是促进开封市人地协调发展，以便更好地促进中原城市群建设。同时开封市作为一处具有代表性的文化古城，通过对开封市土地利用综合效益及整体协调度进行分析评价，对解决此类文化古城的相关土地利用问题具有重要借鉴意义。