柏東亮, 王 穎, 王樹濤, 門明新

(河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 國土資源學(xué)院, 河北 保定 071001)

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廊坊市土地利用與區(qū)域經(jīng)濟(jì)空間耦合關(guān)系

柏東亮, 王 穎, 王樹濤, 門明新

(河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 國土資源學(xué)院, 河北 保定 071001)

摘要：[目的] 為了更好地探究土地利用與區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的相互作用關(guān)系,協(xié)調(diào)區(qū)域發(fā)展。 [方法] 運(yùn)用空間分析和統(tǒng)計(jì)分析功能,以鄉(xiāng)級行政單位為單元,分析2010年河北省廊坊市經(jīng)濟(jì)指標(biāo)與土地利用結(jié)構(gòu)雙變量之間的空間關(guān)系。 [結(jié)果] 主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)空間自相關(guān)系數(shù)在0.39~0.72;土地利用結(jié)構(gòu)與經(jīng)濟(jì)指標(biāo)之間具有復(fù)雜的空間自相關(guān)性,具體表現(xiàn)為:農(nóng)民人均純收入與農(nóng)用地比率呈負(fù)相關(guān),與建設(shè)用地和水域呈正相關(guān);人均企業(yè)營業(yè)收入與園地、林地呈負(fù)相關(guān),與建設(shè)用地和水域呈正相關(guān);地均現(xiàn)價農(nóng)林牧漁產(chǎn)值與林地、交通用地、其他土地呈負(fù)相關(guān),與建設(shè)用地呈正相關(guān);糧食產(chǎn)量與園地、林地、交通用地、水域呈負(fù)相關(guān),與建設(shè)用地呈正相關(guān)。[結(jié)論] 以自然稟賦相似區(qū)域?yàn)檠芯繀^(qū),能更好體現(xiàn)土地利用與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的關(guān)系。廊坊市土地利用與經(jīng)濟(jì)指標(biāo)間都具有顯著的空間自相關(guān)性,并且北部地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展明顯優(yōu)于南部地區(qū),且明顯受到京津地區(qū)的影響;調(diào)控建設(shè)用地結(jié)構(gòu)對平衡廊坊市經(jīng)濟(jì)發(fā)展差異具有重要作用。

關(guān)鍵詞：土地利用; 區(qū)域經(jīng)濟(jì); 耦合關(guān)系; 空間自相關(guān); 廊坊市

土地利用結(jié)構(gòu)受到自然、社會、經(jīng)濟(jì)以及生態(tài)等因素的影響，具有顯著的數(shù)量和空間特征，且與區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間存在著密切相關(guān)性，能直接反映一個地區(qū)的土地資源開發(fā)利用程度及空間分布狀況[1-3]。研究土地利用空間分布特征及其與區(qū)域經(jīng)濟(jì)之間的空間相關(guān)性，有助于了解區(qū)域中不同區(qū)位上土地利用情況和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的差異，從而為經(jīng)濟(jì)發(fā)展和合理利用土地提供理論依據(jù)[4]。以自然條件相似的地區(qū)為研究區(qū)域，能使研究結(jié)果具有最大可比性，體現(xiàn)相同自然條件下區(qū)域內(nèi)部的發(fā)展差異。目前，國內(nèi)外專家學(xué)者對土地利用與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的關(guān)系已做了較廣泛的研究，涉及土地利用的數(shù)量、結(jié)構(gòu)以及變化情況等與人口、工業(yè)化、城市化、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、人均收入、建設(shè)用地?cái)U(kuò)張等因素之間的關(guān)系，采用了計(jì)量模型分析、回歸分析、空間自相關(guān)分析等多種分析方法[5-10]。學(xué)者們大多以定量模型為基礎(chǔ)，對土地利用結(jié)構(gòu)中某種地類土地變化與對應(yīng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)存在顯著的相關(guān)關(guān)系或函數(shù)關(guān)系進(jìn)行了研究[10-12]。但是，已有研究尺度較大，得到結(jié)果較宏觀，未能較好的反映具體位置的相互作用關(guān)系。同時，已有研究極少考慮區(qū)域土地自然因素差異對其利用狀況帶來的影響，結(jié)果往往缺少可比性。本文以地貌類型平緩單一，土地利用受自然條件限制很小的廊坊市為研究區(qū)域，采用空間自相關(guān)分析方法，將土地利用類型分為耕地、園地、林地、草地、建設(shè)用地、交通用地、水域和其他土地8類，并選取農(nóng)民人均純收入、人均企業(yè)營業(yè)收入、地均現(xiàn)價農(nóng)林牧漁業(yè)產(chǎn)值和糧食產(chǎn)量4項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，以鄉(xiāng)級行政單位為單元，分析經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的空間聚類特征，以期更好地反映土地利用與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的空間關(guān)系，為平衡區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展差異，制定土地利用政策提供依據(jù)。

1研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1　研究區(qū)概況

廊坊市位于河北省中部偏東，地處北京、天津兩大直轄市之間，介于116°06′37″—117°15′05″E，38°28′14″—40°05′02″N?，F(xiàn)轄安次、廣陽2個區(qū)，大廠、香河、永清、固安、文安、大城6個縣和廊坊經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)，代管三河、霸州2個縣級市，90個鄉(xiāng)鎮(zhèn)。2011年末總?cè)丝?20萬，2012年地區(qū)生產(chǎn)總值1611.42億元，同比增長11.3%。

廊坊市除北部有76 km2的低山丘陵外，98%的土地為平原，地勢平坦開闊，其中沖擊平原約占全市總土地面積的 87.2%。北部的三河、大廠、香河3個縣，地勢較高，廊坊市區(qū)及固安、永清、霸縣、文安、大城等6市縣，全部為沖積平原區(qū)，地貌類型平緩單一。廊坊市土地利用受地形限制小，主要為人為影響，能較好的反映土地利用與經(jīng)濟(jì)之間的關(guān)系。

1.2　數(shù)據(jù)來源與處理

本研究基礎(chǔ)數(shù)據(jù)主要來源于廊坊市國土資源局、安次區(qū)國土資源局、廣陽區(qū)國土資源局以及研究區(qū)內(nèi)其他縣市國土資源局提供的2010年土地利用現(xiàn)狀圖。對照“土地利用現(xiàn)狀分類(GB/T 21010—2007)”與“土地利用現(xiàn)狀分類(二調(diào))”的轉(zhuǎn)換關(guān)系，并根據(jù)研究需要和研究區(qū)特點(diǎn)，將研究區(qū)域土地利用類型重新劃分為耕地、園地、林地、草地、建設(shè)用地、交通用地、水域和其他土地共8類；并以鄉(xiāng)級行政單位為單元，對矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行地類統(tǒng)計(jì)。其他相關(guān)資料主要包括廊坊市及其各縣2008—2011年統(tǒng)計(jì)年鑒、河北省農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒(2011)等，基于ArcGIS9.3與Geoda軟件等工作平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與空間分析。

2研究方法

2.1　全局空間自相關(guān)分析

全局空間自相關(guān)能描述整個區(qū)域內(nèi)各單元屬性值的空間特征，統(tǒng)計(jì)量采用全局Moran’sI，是已被廣泛應(yīng)用的統(tǒng)計(jì)量[13-14]。計(jì)算公式如下：

(1)

2.2　局部空間自相關(guān)

全局Moran’sI只能判斷整體上是否有相關(guān)，局部自相關(guān)能對全局自相關(guān)進(jìn)行深入分析，得出空間關(guān)聯(lián)局域指標(biāo)(localindicatorsofspatialassociation，LISA)[15]。一般用局部Moran’sI作為該指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)量，用公式表示為：

(2)

式中：xi′，xj′——各單元觀測值；wij——權(quán)重；wij確定的方法與全局自相關(guān)中方法相同。通過局部空間自相關(guān)方法可以得到，可以繪制置信水平0.05下的LISA分布圖，得出具體相關(guān)情況。

3結(jié)果與分析

3.1　區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展空間自相關(guān)分析

本文選取了農(nóng)民人均純收入、人均糧食產(chǎn)量、人均企業(yè)營業(yè)收入、單位面積現(xiàn)價農(nóng)林牧漁4個經(jīng)濟(jì)因素，以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為分析單元，對廊坊市進(jìn)行區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)行空間自相關(guān)分析，得到全局自相關(guān)Moran’sI顯著性。結(jié)果表明：4種經(jīng)濟(jì)指標(biāo)Moran’sI均大于0，p值均小于0.001，因此可以拒絕零假設(shè)(表1)，即整個廊坊市經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的空間分布不是隨機(jī)的，而是表現(xiàn)出非常顯著的聚集性。

通過空間自相關(guān)分析得到具體聚類分布(如圖1所示)，以農(nóng)民人均純收入(圖1a)為例進(jìn)行分析，農(nóng)民人均純收入HH聚類(高高聚類)主要分布在三河市東北部、香河縣中南部、霸州市與文安縣交界處，此3處建設(shè)用地HH聚類和耕地LL聚類明顯，說明土地利用結(jié)構(gòu)在空間上與農(nóng)民純收入具有關(guān)聯(lián)性；LL聚類區(qū)主要發(fā)生在廊坊市南部大城縣內(nèi)，大城縣耕地比例達(dá)64.15%，而建設(shè)用地為全市最低的14.28%，表明經(jīng)濟(jì)條件對土地利用結(jié)構(gòu)影響顯著；基本無異常聚類，表明農(nóng)民人均純收入在相鄰的區(qū)域內(nèi)沒有巨大差別。其他經(jīng)濟(jì)聚類圖可參照圖1a分析?？傮w看來，深灰色區(qū)域?yàn)槔确皇薪?jīng)濟(jì)發(fā)展較好的區(qū)域，三河市、大廠回族自治縣和香河縣組成的飛地，尤其三河市，經(jīng)濟(jì)發(fā)展優(yōu)于南部各市縣；霸州市東部在南部市縣中經(jīng)濟(jì)發(fā)展最好，其他市縣經(jīng)濟(jì)發(fā)展較一般。

表1　2010年主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)全局空間自相關(guān)顯著性

注：Z-score是標(biāo)準(zhǔn)差的倍數(shù)，p-value表示概率，Z與p相關(guān)聯(lián)，z<1.96或Z>+1.96時p<0.05，即置信度大于95%。

圖1　2010年廊坊市主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)空間關(guān)聯(lián)局部指標(biāo)(LISA)分布

3.2　土地利用結(jié)構(gòu)與區(qū)域經(jīng)濟(jì)空間自相關(guān)分析

采用arcgis軟件計(jì)算各鄉(xiāng)鎮(zhèn)各土地利用類型比率，應(yīng)用Geoda空間分析軟件，基于K-nearest標(biāo)準(zhǔn)空間權(quán)重和經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)對廊坊市90個鄉(xiāng)鎮(zhèn)行政單元進(jìn)行全局空間自相關(guān)分析，得到雙變量Moran’sI值(表2)。以下以農(nóng)民人均純收入為例進(jìn)行分析：從表2中可以看出，農(nóng)民人均純收入與建設(shè)用地比率正相關(guān)性較顯著，與園地比率負(fù)相關(guān)較顯著，與耕地比率負(fù)相關(guān)顯著，且與水域和其他土地有顯著地正相關(guān)關(guān)系，由此可得出，農(nóng)民人均純收入在空間上與土地利用結(jié)構(gòu)在空間上具有顯著相關(guān)性，建設(shè)用地的比例在一定程度上反映了區(qū)域農(nóng)民人均純收入的水平。其他項(xiàng)目可參照農(nóng)民人均純收入進(jìn)行分析?？傮w上看，建設(shè)用地與經(jīng)濟(jì)發(fā)展在空間上存在著相互促進(jìn)和依賴關(guān)系；農(nóng)用地與經(jīng)濟(jì)發(fā)展在空間上存在矛盾關(guān)系；水域有助于提高經(jīng)濟(jì)收入，但不利于農(nóng)業(yè)發(fā)展；交通用地對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有一定干擾作用。

表2　主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)與土地利用類型全局空間自相關(guān)顯著性

由于數(shù)據(jù)量較大，根據(jù)各項(xiàng)目之間的相關(guān)程度不同，本文選取了園地與單位面積糧食產(chǎn)量、建設(shè)用地與農(nóng)民人均純收入和建設(shè)用地與糧食產(chǎn)量為例，采用雙變量空間自相關(guān)的方法，繪制廊坊市經(jīng)濟(jì)因素與土地利用結(jié)構(gòu)在顯著性水平p<0.05時的聚集和異常區(qū)域分布圖，結(jié)果如圖2所示。

以園地與糧食產(chǎn)量為例(圖2a)進(jìn)行分析，總體看來，廊坊市園地與糧食產(chǎn)量在空間上主要呈現(xiàn)LL聚類和LH異常，HH聚類和HL異常較少；三河市大廠回族自治縣和香河縣北部呈現(xiàn)LH聚類，即園地比率低、糧食產(chǎn)量高的異常聚類，霸州市和文安縣東部大面積呈現(xiàn)LL聚類。這些地區(qū)為園地和糧食產(chǎn)量關(guān)系密切的地區(qū)，對LL聚類區(qū)進(jìn)行土地整治，調(diào)整園地結(jié)構(gòu)，會對糧食產(chǎn)量產(chǎn)生較好影響。

圖2　廊坊市主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)與土地利用結(jié)構(gòu)空間關(guān)聯(lián)局部指標(biāo)(LISA)分布

綜合看來，廊坊市土地利用結(jié)構(gòu)與經(jīng)濟(jì)指標(biāo)間空間關(guān)系非常密切的區(qū)域主要有3個。 (1) 三河市、大廠回族自治縣和香河縣所構(gòu)成的飛地，建設(shè)用地比例較大，應(yīng)限制建設(shè)用地增加； (2) 固安縣、永清縣及霸州市3縣交界處； (3) 霸州市東部及其相鄰的安次區(qū)和文安縣區(qū)域。通過土地利用規(guī)劃及整治調(diào)整這些區(qū)域土地利用結(jié)構(gòu)，將對此地經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生較大影響。除耕地、建設(shè)用地、園地、林地主要地類外的4種地類與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的關(guān)系顯著區(qū)分布較為零散。根據(jù)聚類區(qū)域及特點(diǎn)對不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)土地利用結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，增減建設(shè)用地指標(biāo)，將對區(qū)域經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生較大作用，可作為協(xié)調(diào)區(qū)域間土地利用與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的依據(jù)。

4結(jié)論與討論

(1) 以土地利用條件相似的廊坊市為研究區(qū)，能更精確的反映土地利用與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的空間關(guān)系和協(xié)調(diào)性，對探索土地利用與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的作用關(guān)系具有重要意義。協(xié)調(diào)中國區(qū)域間經(jīng)濟(jì)發(fā)展差異，是十八大提出的重要任務(wù)之一。本文研究可作為調(diào)節(jié)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要依據(jù)。

(2) 廊坊市及所轄縣域單元內(nèi)各土地利用類型的空間分布不是隨機(jī)的，而是表現(xiàn)出非常顯著的空間聚集性，各類用地在村級行政單位之間存在著非常顯著的相關(guān)性。總體表現(xiàn)為北部地區(qū)建設(shè)用地比率高而耕地比率低，南部地區(qū)反之，經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度亦表現(xiàn)出南低北高的規(guī)律。由于廊坊市自然條件較均勻，這種聚類關(guān)系和差別的存在主要受到區(qū)位、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和其他人為因素影響。

(3) 廊坊市農(nóng)民人均純收入、人均企業(yè)營業(yè)收入、單位面積現(xiàn)價農(nóng)林牧漁和糧食產(chǎn)量在各鄉(xiāng)級行政單元之間也存在著顯著地相關(guān)性。廊坊市北部地區(qū)各經(jīng)濟(jì)類型發(fā)展均明顯優(yōu)于南部地區(qū)，規(guī)律變化明顯，較少出現(xiàn)異常聚類。表明土地利用與區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間確有顯著關(guān)系，土地利用結(jié)構(gòu)的調(diào)整將對不同經(jīng)濟(jì)指標(biāo)產(chǎn)生重要影響。

(4) 廊坊市經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和土地利用結(jié)構(gòu)之間關(guān)系復(fù)雜，通過聚類分析得出了具體位置的具體相關(guān)關(guān)系。其中，建設(shè)用地與經(jīng)濟(jì)發(fā)展在空間正相關(guān)最為密切，建設(shè)用地比率很大程度上反映了經(jīng)濟(jì)發(fā)展的水平；而農(nóng)用地與經(jīng)濟(jì)發(fā)展在空間上表現(xiàn)出矛盾關(guān)系；其他地類與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間亦表現(xiàn)出不同程度的關(guān)系。調(diào)控土地利用結(jié)構(gòu)，尤其建設(shè)用地結(jié)構(gòu)對平衡廊坊市經(jīng)濟(jì)發(fā)展差異具有重要作用。

現(xiàn)階段，平原地區(qū)建設(shè)用地的比率較好的反映了經(jīng)濟(jì)發(fā)展的水平，在空間上表現(xiàn)為空間聚集或異常，且在不同尺度上都有較好的說服力。本文從鄉(xiāng)鎮(zhèn)尺度對廊坊市土地利用與經(jīng)濟(jì)發(fā)展間的關(guān)系進(jìn)行了分析，兩者關(guān)系在不從尺度上的差異，仍需進(jìn)一步研究。

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Spatial Coupling Relationship of Land Use and Regional Economy in Langfang City

BAI Dongliang, WANG Ying,WANG Shutao, MEN Mingxin

(LandandResourcesCollege,AgriculturalUniversityofHebei,Baoding,Hebei071001,China)

Abstract：[Objective] In order to better explore the interaction between land use and regional economic development, and coordinate the regional development. [Methods] Using the function of spatial and statistical analysis, the township level administrative units were taken as the study unit, the relationship between the two variables of the space structure of Langfang City, Hebei Province in 2010 economic indicators and land use was analyzed. [Results] The main economic indicators spatial autocorrelation coefficient were in 0.39 to 0.72. There were complex spatial autocorrelations between land use structure and economic indexes, and they were descripted as follows: (1) Rural per capita net income was in negative correlation to agricultural land, and in positive correlation to construction land and waters. (2) The per capita income was negative related with garden land and woodland, and positive related with construction land and waters. (3) The current agricultural production unit area value was in negative correlation to forest land, traffic land, other land, and in positive correlation to construction land; (4) The yield of grain was in negative correlation to garden land, forest land, traffic land and waters, and in positive correlation to construction land. [Conclusion] Taking similar area as the study area with natural endowment can better reflect the relationship between land use and economic development. Land utilization and economic indicators in Langfang City have significant spatial correlation. The economic development in the north is obviously superior to that of the south, and obviously influenced by the Beijing—Tianjin region. Regulating the construction land structure plays an important role to balance differences in the economic development of Langfang City.

Keywords:land use; regional economic; coupling relationship; spatial autocorrelation; Langfang City

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1000-288X(2015)03-0278-05

中圖分類號：F301.2

通信作者：門明新(1974—),男(漢族),河北省南皮縣人,博士,教授,博士生導(dǎo)師,主要從事土地信息技術(shù)研究。E-mail:menmingxin@163.com。

收稿日期：2013-12-13修回日期：2014-01-14

資助項(xiàng)目：河北省高等學(xué)校科學(xué)技術(shù)研究優(yōu)秀青年基金項(xiàng)目“基于過程的華北集約化農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力穩(wěn)定性機(jī)制與調(diào)控對策研究”(Y2012015); 河北省科技廳平臺項(xiàng)目“河北省土壤/土地資源數(shù)據(jù)信息平臺建設(shè)”(13967502D)

第一作者：柏東亮(1988—),男(漢族),河北省趙縣人,碩士,主要研究方向土地資源規(guī)劃與利用。E-mail:baijiayinggo@163.com。