基于多源数据的城市低效用地识别与再开发潜力测算研究

摘要：为了精准识别和评估城市低效用地，提升城市现有土地利用效率，文章采用标准差椭圆分析、核密度分析法和GIS加权叠加分析方法，对张家口市桥东区低效用地进行了识别与再开发潜力测算研究.分析结果表明：（1）桥东区低效用地图斑数量较少，但面积占比较大，主要为工业用地和城镇住宅用地；（2）桥东区低效用地主要集中在三个区域：桥东区与桥西区交界处、桥东区北部和空港经济开发区，具有一定的空间聚集的特征；（3）桥东区低效用地再开发潜力较大，其中住宅用地和工业用地的再开发潜力最大.因此，相较于传统的低效用地识别与再开发潜力测算方法，多源数据的应用将大幅提升低效用地识别与再开发潜力测算的精确性和科学性，并具有较强的可操作性.

关键词：城市低效用地；多源数据；用地识别；潜力测算

中图分类号：F301.24文献标志码：A

Research on the Identification and Redevelopment Potential of Urban Low-Utility Land Based on Multi-Source Data

——Taking Qiaodong District of Zhangjiakou City as An Example

TANG Tianpeng， CUI Yingwei， LI Jing

（School of Architecture and Art， Hebei Institute of Architecture and Engineering， Zhangjiakou 075000， China）

Abstract： To accurately identify and assess urban low-utility land， improve the efficiency of existing land use in the city， and promote high-quality urban development. Standard deviation ellipse analysis， kernel density analysis method， and GIS weighted overlay analysis method were used to conduct a study on identifying and measuring the redevelopment potential of low utility land in Qiaodong District， Zhangjiakou City. The analysis results show that： （1） the number of low-utility land patches in Qiaodong District is relatively small， but the area accounts for a large proportion of the land， mainly industrial land and urban residential land; （2） the low-utility land in Qiaodong District is mainly concentrated in three areas： the border between Qiaodong District and Qiaoxi District， the northern part of Qiaodong District， and the Airport Economic Development Zone， which is characterized by a certain spatial agglomeration; （3） the low utility land in Qiaodong District has a large potential for redevelopment， with the greatest potential for redevelopment in the areas of residential land and industrial land. industrial land has the greatest redevelopment potential. Therefore， compared with the traditional method of identifying and measuring the redevelopment potential of low-utility land， the application of multi-source data will greatly improve the accuracy and scientificity of the identification and measurement of the redevelopment potential of low-utility land and has a strong operability.

Key words： urban low-utility land; multi-source data; site identification; potential calculation

城市是人类社会、经济、文化活动的重要空间载体［1］.自上世纪90年代全球产业大转移以来，中国进入了快速城市化的轨道，各类城市用地规模持续快速增长.但在快速扩张的过程中，由于缺乏对经济增长和土地利用效率的思考，造成了城市建设用地盲目扩张、资源过度消耗和生态环境恶化等问题［2］.而作为提升城市土地利用效率和改善城市空间环境的有效方法，城市低效用地再开发是未来城市土地开发的必然趋势和方向，特别是以存量规划为主的大背景下，城市低效用地再开发更是挖掘城市内涵的重要发展模式.

城市低效用地识别与再开发潜力测算作为城市低效用地再开发的基础工作，直接影响城市低效用地再开发的整体效果.近些年国内外学者对城市低效用地进行了大量研究，但目前研究尚存一些不足之处［3］.从研究内容上看，低效用地识别方法、形成因素、空间分布特征以及再开发策略等方面仍然是学界对城市低效用地再开发研究主要方面，也有部分学者对低效用地再开发潜力评估进行了探讨，但忽视了外部因素对低效用地识别与再开发潜力评估的影响［4］；从研究方法上看，囿于低效用地的实地调查工作量大、数据获取困难等原因，研究方法仍以定性评判为主，这种方法在实际操作时较为抽象；从研究视角上看，鲜有学者将低效用地识别和再开发潜力测算进行整体考虑，研究重心往往只偏向低效用地再开发中的某一部分，但这种将整体割裂的研究方式难以揭示低效用地再开发过程中各部分的内在联系［5］.

鉴于此，本文将从低效用地识别与再开发潜力测算的整体视角对张家口市桥东区的低效用地展开研究，运用多源数据探索桥东区土地利用现状，挖掘桥东区低效用地的增量价值.在低效用地识别方面，主要通过构建评价体系进行筛选与识别，评价体系包括4个一级指标和10个二级指标；低效用地再开发潜力测算是在识别结果的基础上根据区位条件、基准地价和用地性质等4个一级指标和16个二级指标进行再开发潜力估算.研究以张家口市中心城区低效用地相关工作实践为基础，对城市低效用地识别及再开发潜力进行探索.研究内容对城市低效用地的精准识别和科学评估具有重要的理论和实践意义［6］.

1研究区域概况与数据来源

1.1研究区域概况

桥东区（40°13′～40°48′N，114°52′～115°31′E）位于张家口市中心东部，北部紧邻崇礼奥运赛区，东、南部与宣化接壤，西以清水河为界紧邻桥西区（图1）.2019年第三次全国土地调查数据显示，桥东区现有土地面积4 113.32 ha，其中建设用地2 640.87 ha，主要为城镇住宅用地、工矿仓储用地、交通运输用地、公共管理及公共服务用地.桥东区常住人口为27.96万人，2021年实现地区生产总值（GDP）233.7亿元，城镇居民人均可支配收入44 442元，两项指标总量均全市第一［7］.

1.2数据来源

本次研究数据主要由四种类型组成：地理空间数据、统计数据、社会调查数据和行业数据.地理空间数据包括遥感影像数据、数字高程模型（DEM）和兴趣点（POI）数据；统计数据包括桥东区人口数据、工业数据和建筑业数据，统计数据均来自《张家口市统计年鉴2021》；社会调查数据包括建筑层高数据和建筑质量数据，由于这类数据获取途径比较狭窄，主要通过现场踏勘与遥感影像获取；行业数据包括张家口市城镇基准地价数据、张家口市城市总体规划数据和第三次全国土地调查数据，这些数据均由张家口市自然资源和规划局提供.为保持多源数据的统一性与结果的准确性，本研究中采用的数据空间坐标格式均为CGCS200地理坐标系和Gauss_Kruger投影坐标系，这是本文研究的基础.

2指标体系构建与研究方法

2.1指标体系构建

权重在指标评价体系中至关重要，它反映出各项指标在多大程度上有助于总目标的实现，会使最终的研究结果产生很大差异.权重的确定方法有很多，主要有层次分析法、因子分析法、模糊评价法等.在实际应用中，大多数学者往往将两种或三种方法结合起来进行综合评价［8］.本文将采用定性与定量相结合的方式，利用特尔斐法和层次分析法对所选取的评价对象进行综合评价和分析.首先，根据《国土资源部关于深入推进城镇低效用地再开发的指导意见（试行）》《国土资源部办公厅印发城镇低效用地再开发规划编制要点的通知》《张家口市国土空间总体规划（2021—2035 年）》等政策文件和相关规划构建低效用地识别指标体系（表1）；其次，运用AHP软件初步确定再开发潜力的各项指标及权重，再通过咨询行业专家和当地自然资源和规划部门工作人员的方式对指标权重进行调整，从而确定最终指标权重（表2）.

2.2研究方法

2.2.1标准差椭圆分析法

标准差椭圆（Standard Devia-tional Ellipse（SDE））可以精确有效地揭示地理要素空间分布的中心趋势、离散和方向趋势［9］.因为低效用地的再开发潜力并不仅仅与容积率和建筑密度等这些开发强度有关，还需要考虑低效用地的区位特征，距离城市核心区较近的低效用地潜在价值往往比郊区的低效用地潜在价值更高.为了描述每块低效用地的区位特征，笔者采用了标准差椭圆的分析方法，该方法的核心思想是从距离、质心和方向等多重角度描述城市低效用地的空间分布差异.计算公式如下：

C=varxcov（x，y）covy，xvar（y）=1n∑ni=1x-

i2∑ni=1x-iy-i∑ni=1x-iy-i∑ni=1y-i2（1）

σ1，2=（∑ni=1x-i2+∑ni=1y-i2）±（∑ni=1x-i2-∑ni=1y-i22+4（∑ni=1x-iy-i）22n1/2（2）

式中x和y是i要素的坐标，{x，y-}表示要素的平均中心，n为要素总数，C表示标准差椭圆的圆心，σ1，2表示长短轴的标准差.

2.2.2核密度估算法

核密度估算（Kernel Density Estimation（KDE））是目前使用比较广泛的非参数估计方法［10］.KDE以所需输入的数据区域为一个样本点，使用核密度函数对给定数据区域范围内输入的样本点的数量进行统计.核密度函数存在距离衰减的特征，即样本点离其中心处距离越近，核密度值就越大，并随着距离不断衰减，核密度值逐渐减小，在指定范围边缘处的核密度值为0.计算公式如下：

Fnx=1np∑ni=1kx-xip（3）

式中Fn（x）为核密度估计值，p为核密度搜索范围，n表示每一个数据点，k为核函数，（x-xi）表示待估计点x与样本点xi之间的距离.

2.2.3GIS加权叠加分析法

因为评价指标体系涉及到多个维度的综合计算，每个维度的分析指标不同，就需要借助GIS加权叠加分析法进行系统性分析［11］.ArcGis中实现加权叠加有很多种方式，本文主要使用重分类+栅格计算器的工具来实现.首先对每类数据的类别个数和间断大小进行设置，统一各种数据的评分方式，再运用栅格计算器执行地图代数表达式.

3桥东区低效用地识别与再开发潜力测算

3.1桥东区低效用地识别

3.1.1土地集约程度

随着我国存量规划进程逐渐深入，土地集约程度作为描述城市建设用地利用效率的重要维度，已广泛应用于土地资源评价等相关研究中［12］.文中主要通过土地开发率、建筑容积率和建筑密度3个二级指标对桥东区建设用地进行判别.由于土地开发率数据获取较为困难，且数据准确度随时间变化波动较大，故识别主要通过卫星遥感影像图与实地踏勘相结合的方式展开；容积率和建筑密度矢量数据均来自张家口市自然资源和规划局.

3.1.2用地合规性

用地合规性是指通过对土地当前利用状况与规划用途进行判别，最终给出土地利用合理性的审查结果.如若土地现状用途与土地利用规划和城市总体规划给出的用地性质相符，则属于合规用地，若现状土地用途不符合规划用途，则按照违规用地处理方式纳入低效用地范畴［13］.对于一些存在历史纠纷的土地，通过对用地违规性和权属进行确认后，根据土地利用强度和地面建筑质量情况，考虑是否识别为低效用地.

3.1.3建筑质量与环境品质

建筑质量与环境品质分别表征了建筑主体和建筑客体与城市未来发展的契合程度，分析包括判别建筑结构、建筑质量、周边环境品质等方面.其中，建筑结构与建筑质量通过遥感影像图和实地调研进行判别；周边环境品质主要通过公共设施水平和出行便捷程度进行分析，运用GIS对各类POI数据点的布局、服务距离和服务质量进行评价，从而将环境品质较差区域的地块列入到低效用地考虑范围内［14］（图2）.

3.1.4相关建设标准

对于低效工业用地的识别一直是学界讨论的热点，主要以国家出台的相关建设标准和地方产业规划作为识别依据［15］.文中主要根据国家2019年10月30日出台的《产业结构调整指导目录》（2019年本），将目录中禁止类、淘汰类产业用地纳入到低效用地范畴.另外，根据张家口市产业发展规划，将一些实施“退二进三”的工业仓储用地也纳入低效用地范畴.基于以上，桥东区低效用地结果见表3.

3.2桥东区低效用地再开发潜力测算

3.2.1区位条件

根据现代区位理论，城市土地价值与城市空间结构和空间布局之间存在密切联系，即不同区位条件下的土地价值相差较大［16］.因此，在低效用地再开发潜力测算时，应该将区位因素纳入评价指标体系.本文通过高德API端口爬取的各类兴趣点（POI）数据，共采集8 718条数据，包含生活服务、购物服务和交通设施服务等8类与土地价值密切相关的数据集.在此基础上运用标准差椭圆法（SDE）预测张家口市未来的城市结构与发展方向，并将预测结果作为评判区位条件的主要依据（图3）.

3.2.2基准地价

基准地价指城镇国有土地的基本价格，是各城镇按不同的土地级别、不同的地段分别评估和测算的商业、工业、住宅等各类用地，通常表征某一时点上土地使用权的平均价格［17］.笔者通过将张家口市自然资源和规划局网站公布的全市基准地价栅格文件与识别出的低效用地进行叠加，可以识别出每块低效用地的基准地价从而评估该地块的市场价值（图4）.

3.2.3用地性质

用地性质是城市规划管理部门根据城市总体规划的需要，对某种具体用地所规定的用途.不同用途的土地价格相差较大，例如商服用地的土地出让价远远高于工业用地的土地出让价［18］.因此，在进行低效用地再开发潜力测算时，需按用途不同进行分类统计.张家口市桥东区不同性质用地分布情况（图5）.

低效用地开发潜力指现状土地改造为允许土地利用强度后产生的经济差额，正向经济差额越大，该地块的再开发潜力越大［19］.这是目前工程实践领域常用的一种评价低效用地再开发潜力的方式，在一定程度上能够准确描述低效用地再开发的经济潜力，因此笔者将该评价结果作为了整体评价指标体系的一部分.低效用地再开发潜力的计算公式和评价结果见式（4）和图6.

Q=Qt×（Rc-Fc）Rc（4）

式中Q为再开发潜力，Qt为低效用地范围内的再开发土地面积，Rc为规划允许的容积率标准，Fc为现状综合容积率值.

4结果与分析

4.1住宅低效用地利用情况与再开发潜力分析

桥东区住宅低效用地共7块，占总低效用地数的8.6%，总面积88.13 ha，占低效用地总面积的17.55%.数量上住宅低效用地并不多，但平均每块用地的大小达到了12.59 ha；空间上桥东区低效用地主要分布在五一东大街以北，这部分区域属于张家口市主城区边缘，基础设施差，公共设施薄弱.对于低效用地产生的原因进行分析后发现，导致住宅用地沦为低效用地的原因主要是容积率较低和建筑质量较差.再开发潜力方面，虽然住宅低效用地的数量和面积并不多，但通过测算发现，桥东区住宅低效用地的再开发潜力较大.其一，住宅用地的基准地价相较于其他用地类型较高，具有再开发方面的优势；其二，桥东区住宅低效用地大部分位于Ⅱ级和Ⅲ级基准地价范围内，具有良好的区位优势.

4.2工业低效用地利用情况与再开发潜力分析

桥东区工业低效用地共64块，占总低效用地数的79%，总面积378.82 ha，占低效用地总面积的75.5%.可以发现，桥东区工业低效用地总面积大，图斑数量较多，对区域人居环境改善和生态建设都有一定不利影响；空间上，工业低效用地呈整体分散局部集聚的形态，作为以工业为主导产业的桥东区，低效工业用地几乎遍布整个区域，特别是东边的空港经济开发区，整片区域的土地利用效率较低.调查发现，桥东区低效工业用地形成的主要原因是张家口市产业结构调整，大批土地退出工业用途，改为第三产业用地.再开发潜力方面，中心城区范围内的工业用地分布比较零散，规模效应较弱，再开发潜力一般；空港经济开发区低效用地呈聚集状态，容易形成规模效应，再开发潜力较大.

4.3商服低效用地利用情况与再开发潜力分析

桥东区商服低效用地共6块，占总低效用地数的7.4%，总面积30.65 ha，占低效用地总面积的6.1%.桥东区商服低效用地数量少面积小，但平均每块低效用地的面积却很大，达到了5.1 ha，这一点和住宅低效用地情况类似；另外，从空间分布上看，商服低效用地主要分布在张家口市核心区位，部分位于中心城区边缘.桥东区商服低效用地形成的主要原因是开发强度不够，难以适应外部经济环境的发展需求.因此，凭借如此良好的区位条件，通过提升开发强度的方式，可以最大限度挖掘再开发潜力，提升整个片区的经济效益.

4.4公服低效用地利用情况与再开发潜力分析

桥东区公服低效用地共4块，占总低效用地数的4.9%，总面积4.29 ha，占低效用地总面积的0.85%.桥东区公服低效用地面积较小，空间分布上较为零散，相较于前几种类型的低效用地而言，再开发潜力较弱.

5总结与讨论

本研究从整体视角出发，运用多源数据构建了评价指标体系，探讨了城市低效用地识别与再开发潜力测算的量化方法.一方面增强了城市低效用地特征识别方法的系统正确性和再开发潜力估算方法的系统科学性，另一方面也提高了我国城市低效用地再开发实践的可操作性.同时结合当地城市的政策引导、规划要求和标准，可以在中宏观层面的规划实践中应用本方法.特别是在一些城市经济发展水平较高、城市开源数据类型丰富的区域，本方法有助于提高低效用地识别与潜力测算结果的准确性.而对于一些数据获取困难的城市，本研究所构建的技术方法在适用性方面表现较差，后期可能需要在数据依赖性方面作出改进.

城市低效用地再开发作为存量规划时期盘活土地资源的一种有效途径，对城市高质量发展具有推动作用［20］.但目前关于城市低效及存量用地再开发利用的研究较少，对低效用地认定与评估的标准仍比较模糊.因此，量化低效用地识别与评估标准体系，增强低效用地再开发的可操作性是未来城市土地研究领域的重要内容.

［参考文献］

［1］刘慧芳，毕如田，王瑾，等.山西省县域城镇低效用地空间格局分异与影响因素研究［J］.农业机械学报，2022，53（5）：169-180+208.

［2］陈郁青，朱高龙，王旭东，等.城镇低效用地空间格局及再开发模式研究——以福州市为例［J］.城市发展研究，2021，28（9）：13-17.

［3］徐梦瑶，张正峰，谷晓坤，等.低效建设用地减量化对乡村转型发展的影响研究——基于上海市的扎根理论分析［J］.中国土地科学，2021，35（6）：65-73.

［4］张清勇，杜辉，刘青，等.2019年土地科学研究重点进展评述及2020年展望——土地经济分报告［J］.中国土地科学，2020，34（1）：102-110.

［5］宋洋，YEUNG G，朱道林，等.京津冀城市群县域城市土地利用效率时空格局及驱动因素［J］.中国土地科学，2021，35（3）：69-78.

［6］赵慧宇，蔡为民.探索低效工业用地再开发路径［J］.东南大学学报（哲学社会科学版），2020，22（S1）：37-39.

［7］高艳，刘金花.张家口市产业结构与经济增长的关系研究［J］.统计与管理，2021，36（4）：33-38.

［8］谷晓坤，周小平，刘博研，等.基于“情境—结构—行为—结果”分析的上海市低效工业用地减量化治理［J］.自然资源学报，2022，37（6）：1413-1424.

［9］MYINT S W.A Robust texture analysis and classification approach for urban land-use and land-over feature discrimination［J］.Geocarto International，2001，16（4）：29-40.

［10］AI-MUBAIYEDH G S.An assessment framework for public urban land management intervention［J］.Land Use Policy，1999，16（4）：269-279.

［11］王丹，方斌，陈正富.基于外部性理论的单中心城市土地经济效益测度与低效用地诊断研究——以扬州市区为例［J］.中国土地科学，2018，32（6）：61-67.

［12］周武夫，谢继昌.有机更新视角下城镇低效用地再开发思路——以温州为例［J］.规划师，2014，30（S3）：203-207.

［13］杨柳.低效用地产生的原因及对策探析——以西部地区为例［J］.中国土地，2017（9）：37-39.

［14］王磊，王然，姚舜，等.城镇低效用地再开发政策探析——基于高质量发展要求的思考［J］.中国国土资源经济，2019，32（11）：20-24.

［15］卢宗亮，王红梅，刘光盛，等.生态—经济竞合下低效建设用地再开发空间重构——以湛江市中心城区为例［J］.中国土地科学，2018，32（12）：34-41.

［16］曹飞.城市存量建设用地低效利用问题的解决途径——以工业用地为例［J］.城市问题，2017（11）：72-77.

［17］罗罡辉，吴次芳.城市用地效益的比较研究［J］.经济地理，2003，23（3）：367-370+392.

［18］高强.中部欠发达城镇低效用地再开发潜力分析——以娄烦县为例［J］.农村经济与科技，2022，33（6）：27-29.

［19］张合兵，李铭辉，张青磊.基于多源数据的国土空间规划用地分类体系构建和土地类型识别［J］.农业工程学报，2020，36（5）：261-269.

［20］李雪.中心城区低效工业用地识别与再开发潜力研究［D］.南京：南京师范大学，2019.

［责任编辑张蓉珍］