劉 學, 孫泰森

(山西農(nóng)業(yè)大學 資源環(huán)境學院, 山西 太谷 030801)

?

山西省城市土地集約利用與城市化的耦合協(xié)調關系研究

劉 學, 孫泰森

(山西農(nóng)業(yè)大學 資源環(huán)境學院, 山西 太谷 030801)

在城市化進程中，土地利用與城市發(fā)展關系日益密切，城市的適度發(fā)展能有效促進集約利用的發(fā)展，同時集約利用的有序開展也可以推動城市化的進程，二者存在著天然的交互耦合關系。以山西省為研究區(qū)域，通過建立指標體系、構建耦合協(xié)調度評價模型，對山西省11個地級市在2002年，2005年，2008年，2011年四個評價時點上耦合協(xié)調發(fā)展度進行了測算和分析。結果表明：從時間尺度上看，隨著時間的推進耦合協(xié)調關系逐漸優(yōu)化；從空間尺度上看，晉東南中部城鎮(zhèn)群的耦合協(xié)調水平高，晉北中部城鎮(zhèn)群的耦合協(xié)調水平適中，太原都市圈的耦合協(xié)調水平較低，晉南中部城鎮(zhèn)群的耦合協(xié)調水平低。

城市土地集約利用; 城市化; 耦合協(xié)調度; 山西省

當前，在國家著力推進和實施城市化戰(zhàn)略的社會背景條件下，山西省的城市化進程明顯加快，2011年山西省的城市化率達到了49.68%，同比增長1.63個百分點，超過“十二五”規(guī)劃目標年均增長速度0.13個百分點，全省城市化進程進入快速發(fā)展階段。然而，隨著城市化戰(zhàn)略的快速推進和發(fā)展引致了對土地的大量需求，導致了土地供求矛盾不斷加??；同時，城市土地的低效利用現(xiàn)象同樣普遍存在，未能實現(xiàn)精明增長。因此，通過開展城市土地集約利用，不斷提高城市土地利用水平是協(xié)調城鄉(xiāng)土地利用，保障城市發(fā)展土地供應的必然選擇。國內外很多學者對城市土地集約利用和城市化的問題進行了研究，結果表明，城市的適度發(fā)展能有效促進集約利用的發(fā)展，同時集約利用的有序開展也可以推動城市化的進程，二者存在著天然的交互耦合關系，有著共同的發(fā)展目標，即實現(xiàn)經(jīng)濟—社會—生態(tài)效益的最大化[1]。當前，國內一些學者已經(jīng)針對部分省進行了城市土地集約利用與城市化的耦合協(xié)調度研究[1-4]，對了解各省城市土地利用狀況、科學制定城市土地利用指導方針與政策、促進社會健康與可持續(xù)發(fā)展等具有一定的意義，而針對山西省的城市土地集約利用與城市化的耦合協(xié)調度研究卻一直存在空缺，鑒于此，本文以山西省11個市為研究對象，通過分別構建城市土地集約利用和城市化的評價指標體系，應用城市化與土地集約利用的耦合協(xié)調模型，依據(jù)評價時段的中心對稱原則選取2002年、2005年、2008年和2011年作為評價時點，來對山西省11個市的城市土地集約利用與城市化的耦合協(xié)調程度進行動態(tài)研究，為提升山西省各市城市土地利用的整體水平和推動山西省城市化戰(zhàn)略的健康發(fā)展提供指導性建議，促進城市用地高效集約利用理論與實踐的快速發(fā)展。

1 指標體系的構建與研究方法

1.1 指標體系的構建

參考有關土地集約利用評價指標體系構建的思路與方法的研究[5]，本文從土地投入水平、土地利用程度、土地利用產(chǎn)出效果和土地利用生態(tài)環(huán)境質量與可持續(xù)利用趨勢4個方面選取出現(xiàn)頻次較多的、具有代表性的15個指標來構建城市土地集約利用的指標體系。

依據(jù)城市化的內涵，城市化是一個綜合的概念，它包括人口職業(yè)的轉變、產(chǎn)業(yè)結構的轉變、土地及地域空間的變化，因此，本文從人口城市化、經(jīng)濟城市化、社會城市化和空間城市化4個方面選取10個指標來構建城市化的指標體系(指標計算所需要的數(shù)據(jù)來源于《中國城市統(tǒng)計年鑒》和《山西省統(tǒng)計年鑒》)。山西省城市土地集約利用與城市化水平指標體系及指標性質見表1。

表1 山西省城市土地集約利用與城市化水平指標體系

1.2 指標體系中關于適度指標的說明

在城市土地集約利用指標體系中，城市人均居住面積、城市人均建設用地面積、城市人口與建設用地彈性系數(shù)3個指標不同于其它指標。城市人均居住面積和城市人均建設用地面積在一定限度內，人均規(guī)模越小，表示土地利用越集約，但超過一個合理的限度，又會造成城市基礎設施、公共服務設施緊張，城市環(huán)境質量下降，影響到居民的生活質量，從而影響城市綜合效益的提高，反而造成城市整體集約程度上的下降，因此這兩個指標屬于適度指標[6]。參考《城市用地分類與規(guī)劃建設用地標準(GBJ137—90)》中對城市人均居住用地面積(18～28 m2)和城市人均建設用地面積(60～120 m2)的限定，根據(jù)其相關規(guī)定，關于人均居住用地面積，有條件建造部分中高層住宅的大中城市，其規(guī)劃人均居住用地指標宜取下限，因此，將各地級市的人均居住用地面積的適度值定為18 m2/人，關于人均建設用地面積，大中城市當發(fā)展用地偏緊時，可在第3級內確定，即90～105 m2/人，與此同時，參考在2013年4月召開的全國城鎮(zhèn)化工作會議，國家發(fā)改委將人均城市建設用地為100 m2/人作為重要控制指標，因此，將各地級市的人均建設用地面積的適度值定為100 m2/人；城市人口與建設用地彈性系數(shù)是建設用地增長百分比與城市人口增長百分比的比值，據(jù)我國相關專家計算研究，城市人口與建設用地彈性系數(shù)的合理值為1.12，即城市人口每增加1個百分點，建設用地規(guī)模相應增加1.12個百分點，因此，將各地級市城市人口與建設用地彈性系數(shù)的適度值定為1.12。

1.3 指標的標準化處理及權重的確定

由于原始數(shù)據(jù)之間量綱的不同并且指標之間的數(shù)量級存在顯著差異，所以要對指標體系的各指標原始數(shù)據(jù)進行標準化處理，本文采用極差標準化法對指標體系中的正、負指標進行標準化處理，具體公式如下：

正向指標：

(1)

負向指標：

(2)

式中：Aij——Xij的標準化后的數(shù)值；Xij——第i個樣本、第j個指標的原始數(shù)據(jù)；Xmax，Xmin——Xj的最大值和最小值。

對指標進行標準化處理后，還需要對各指標的權重進行確定，從而為下面的進一步計算和分析奠定基礎。目前，在城市土地集約利用與城市化的耦合協(xié)調關系研究中，多數(shù)專家學者選用層次分析法來確定各評價指標的權重。層次分析法屬于主觀賦權法，其評價結果易受人的主觀性影響，為了避免主觀性影響造成的偏差，本文采用熵值法來計算指標的權重。采用熵值法計算權重的步驟如下：

1) 利用上述標準化后各指標數(shù)據(jù)構建m個評價對象，n個評價指標的判斷矩陣Rm×n。

Rm×n=(Aij)m×n(i=1,2，…，m;j=1,2，…，n)

(3)

2) 根據(jù)信息熵的計算公式，確定各指標的信息熵值

(4)

其中：

(5)

由于當Pij為0時，對其取對數(shù)沒有意義，因此需要對Pij進行修正，將其定義為：

(6)

式中：Hj——第j個指標的信息熵值；Pij——對經(jīng)標準化后的Aij的歸一化處理；ln(Pij)——修正后的Pij取自然對數(shù)；ln(m)——對評價對象數(shù)量取自然對數(shù)。

3) 計算各評價指標的權重

(7)

式中：Wj——第j個指標的權重。

1.4 耦合協(xié)調發(fā)展度評價模型的構建

依據(jù)上述確定的各指標的標準化值和權重，通過加權求和，可以確定各市城市土地集約利用[U(x)]和城市化[U(y)]的發(fā)展水平，具體公式為：

(8)

(9)

式中：U(x)，U(y)——城市土地集約利用水平、城市化的發(fā)展水平。

依據(jù)城市土地集約利用和城市化水平，可以確定城市土地集約利用和城市化兩系統(tǒng)整體效益的評價指數(shù)T為：

T=αU(x)+βU(y)

(10)

式中：T——城市土地集約利用和城市化兩系統(tǒng)整體效益的評價指數(shù)；α，β——待定權重，由于城市土地集約利用水平和城市化水平對城市的整體發(fā)展同等重要，所以，取α=β=0.5。

耦合協(xié)調度是衡量城市土地集約利用與城市化兩個子系統(tǒng)協(xié)調發(fā)展程度的定量指標，它強調整體性和綜合性，不注重系統(tǒng)單個要素的“增長”,而是更強調系統(tǒng)多個要素的綜合發(fā)展。本文通過參考國內關于耦合模型的研究成果[8-12]，確定耦合協(xié)調度C的具體計算公式為：

(11)

式中：C——耦合協(xié)調度，C值越大表明城市土地集約利用與城市化之間越協(xié)調，反之，則失調；k——調節(jié)系數(shù)，它用來反映當城市土地集約利用和城市化水平一定時，為了使耦合協(xié)調度最大，城市土地集約利用和城市化進行組合協(xié)調的數(shù)量等級，k值需大于或等于2，本文中取k=2。

耦合協(xié)調度屬于單一性指標，其對不同區(qū)域城市土地集約利用與城市化協(xié)調發(fā)展水平的差異體現(xiàn)的不是太明顯，即無法實現(xiàn)不同地區(qū)之間的橫向比較。因此，引進耦合協(xié)調發(fā)展度D，耦合協(xié)調發(fā)展度是衡量區(qū)域城市土地集約利用與城市化協(xié)調發(fā)展狀況及發(fā)展層次的指標，耦合協(xié)調發(fā)展度是依據(jù)耦合協(xié)調度C與城市土地集約利用和城市化兩系統(tǒng)整體效益的評價指數(shù)T計算得出，計算公式為：

(12)

式中：D——耦合協(xié)調發(fā)展度，0

它綜合了兩者的特點，較單一的耦合協(xié)調度具有較廣的適用范圍，可用于不同地區(qū)城市土地集約利用與城市化協(xié)調發(fā)展狀況的橫向比較，是對耦合協(xié)調度的改進與升華。

2 結果與分析

2.1 山西省城市土地集約利用與城市化的耦合協(xié)調發(fā)展度計算

依據(jù)上述可以確定山西省各地級市在各評價時點的城市土地集約利用和城市化的發(fā)展水平，具體情況見表2。

表2 城市土地集約利用與城市化發(fā)展水平

依據(jù)計算出的城市土地集約利用與城市化發(fā)展水平指數(shù)，按照兩者的交互作用機理，可以將城市分為3類：U(x)≈U(y),表示城市土地集約利用水平同步于城市化水平，城市土地趨于集約利用，推動城市化的發(fā)展；U(x)U(y)，表示城市土地集約利用水平超前于城市化水平，城市土地趨于過度利用，制約城市化的發(fā)展。

利用耦合協(xié)調發(fā)展度評價模型和計算出的城市土地集約利用與城市化發(fā)展水平指數(shù)，可以計算出山西省各地級市在各評價時點的城市土地集約利用與城市化的耦合協(xié)調發(fā)展度D，具體情況見表3。

根據(jù)上述各地級市耦合協(xié)調發(fā)展度的計算結果，可對其耦合協(xié)調類型進行如下劃分：當0

表3 城市土地集約利用與城市化的耦合協(xié)調發(fā)展度

2.2 山西省城市土地集約利用與城市化的耦合協(xié)調評價結果

依據(jù)表2，表3的計算數(shù)值和表4的分類標準，可以確定山西省各地級市在各評價時點的耦合協(xié)調發(fā)展階段和發(fā)展類型，具體情況見表5。

1) 從山西省整體城市土地集約利用與城市化的耦合協(xié)調關系來看，2002年和2005年存在4個地級市的耦合協(xié)調發(fā)展處于高水平和較高水平協(xié)調階段，占地級市總數(shù)的36.36%；而到2008年和2011年則存在5個地級市的耦合協(xié)調發(fā)展處于高水平和較高水平協(xié)調階段，占地級市總數(shù)的45.45%，較2002年、2005年提高了約9個百分點，說明山西省整體城市土地集約利用與城市化的耦合協(xié)調狀況逐漸向較高水平協(xié)調階段轉變。

表4 城市土地集約利用與城市化耦合協(xié)調發(fā)展階段與類型

表5 山西省耦合協(xié)調發(fā)展階段類型劃分

2) 對山西省各地級市城市土地集約利用與城市化的耦合協(xié)調關系進行分析，可將山西省11個地級市分為以下幾類分別進行分析：

① 晉城市和太原市。晉城市在各評價時點的耦合協(xié)調發(fā)展均處于高水平協(xié)調階段，城市土地集約利用指數(shù)與城市化指數(shù)均較高，且在各評價時點晉城市的城市土地集約利用與城市化同步發(fā)展，城市土地趨于集約利用，推動城市化健康發(fā)展；太原市在各評價時點的耦合協(xié)調發(fā)展均處于高水平協(xié)調階段，城市土地集約利用指數(shù)與城市化指數(shù)均較高，但其在各評價時點的城市化指數(shù)均較高于城市土地集約利用指數(shù)，城市化發(fā)展超前，今后太原市應該注重推動城市土地進一步集約利用，特別是要處理好城市人口、GDP增長與城市用地增長的關系，提高用地效率。

② 長治市、大同市和陽泉市。長治市在2002年和2005年處于高水平協(xié)調階段，在2008年和2011年處于較高水平協(xié)調階段，在各評價時點其城市土地集約利用指數(shù)與城市化指數(shù)均較高，與太原市類似，其在各評價時點的城市化指數(shù)均較高于城市土地集約利用指數(shù)，城市化發(fā)展超前，今后長治市應該注重推動城市土地進一步集約利用，特別是要加大土地投入力度，與此同時，也要處理好城市人口、GDP增長與城市用地增長的關系；大同市在各評價時點的耦合協(xié)調發(fā)展均處于較高水平協(xié)調階段，其在2002年和2005年城市化指數(shù)較高于城市土地集約利用指數(shù)，城市化發(fā)展超前，但在2008年和2011年其城市土地集約利用與城市化同步發(fā)展，其城市土地集約利用指數(shù)在各評價時點逐步提高，說明大同市正逐步推進城市土地集約利用，今后大同市應該注重推動城市土地集約利用與城市化向高水平協(xié)調階段發(fā)展；陽泉市在2002年和2005年處于較低水平協(xié)調階段，在2008年和2011年處于較高水平協(xié)調階段，對陽泉市的城市土地集約利用指數(shù)和城市化指數(shù)進行分析，其在2002年和2005年城市化指數(shù)遠高于城市土地集約利用指數(shù)，在2008年和2011年其城市土地集約利用指數(shù)有較大的提高，略低于城市化指數(shù)，表明陽泉市在初期的城市化發(fā)展過程中城市土地利用較粗放，耦合協(xié)調性較差，但在近幾年，陽泉市的城市土地集約利用水平不斷提高，耦合協(xié)調性也在不斷提高，今后陽泉市在推動城市化進程的同時，仍要堅持提高城市土地集約利用水平，特別是要注重加大土地投入水平和提高土地利用程度。

③ 朔州市、晉中市、運城市、臨汾市。朔州市在各評價時點的耦合協(xié)調發(fā)展均處于較低水平協(xié)調階段，其在2002年和2005年城市土地集約利用與城市化同步發(fā)展，但其在2008年和2011年城市化指數(shù)提高幅度高于城市土地集約利用指數(shù)，城市化指數(shù)較高于城市土地集約利用指數(shù)，城市化發(fā)展超前，表明朔州市近幾年推動城市化建設的力度，今后朔州市在推動城市化建設的同時，還要注重推動城市土地集約利用水平的不斷提高，實現(xiàn)同步發(fā)展；晉中市在各評價時點的耦合協(xié)調發(fā)展同樣均處于較低水平協(xié)調階段，其在2002年、2005年和2008年城市化指數(shù)較高于城市土地集約利用指數(shù)，城市化發(fā)展超前，但其在2011年城市土地集約利用指數(shù)較高于城市化指數(shù)，城市化發(fā)展滯后，表明晉中市城市土地趨于過度利用，制約城市化的發(fā)展，今后應該著重推動城市化的發(fā)展。運城市和臨汾市在各評價時點的耦合協(xié)調發(fā)展均處于較低水平協(xié)調階段，在各評價時點這2個地級市的城市土地集約利用與城市化同步發(fā)展，但數(shù)值較低，表明這2個地級市城市化水平低、發(fā)展速度慢，經(jīng)濟發(fā)展與土地利用方式粗放，今后應該注重在人口、經(jīng)濟、社會、土地等方面均衡推動城市化的發(fā)展，并且還要兼顧推動城市土地集約利用水平的不斷提高。

④ 呂梁市和忻州市。呂梁市在2002年處于低水平協(xié)調階段，在2005年、2008年和2011年處于較低水平協(xié)調階段，其在各評價時點城市化指數(shù)均較高于城市土地集約利用指數(shù)，城市化發(fā)展超前，表明呂梁市正處于不斷推動城市化進程的階段，但其今后應該避免片面追求城市化率，走犧牲土地發(fā)展經(jīng)濟的老路；忻州市在各評價時點的耦合協(xié)調發(fā)展均處于低水平協(xié)調階段，其在各評價時點城市集約利用與城市化同步發(fā)展，但數(shù)值很低，均為全省最低水平，城市化進程緩慢，長期處于省內發(fā)展的弱勢地位，今后在積極推動城市化發(fā)展中同樣要注意避免片面追求城市化率，走犧牲土地發(fā)展經(jīng)濟的老路。

3 結 論

1) 從時間尺度上看，山西省整體城市土地集約利用與城市化的耦合協(xié)調狀況逐漸向較高水平協(xié)調階段轉變，2008年和2011年處于較高水平和高水平協(xié)調階段的地級市占地級市總數(shù)的比重較2002年和2005年提高9個百分點，但還需要注意的是：發(fā)展至2011年，仍有6個地級市的耦合協(xié)調發(fā)展狀況處于較低水平和低水平階段，占地級市總數(shù)的54.55%，超出了50%，說明山西省在推動城市化發(fā)展和城市土地集約利用的道路上依然任重道遠。

2) 從空間尺度上看，山西省城市土地集約利用與城市化的耦合協(xié)調關系具有一定的片狀分區(qū)的特征，按照“一核一圈三群”對山西省的劃分，晉東南中部城鎮(zhèn)群的耦合協(xié)調度高，以晉城市和長治市為代表，今后需繼續(xù)優(yōu)化城市系統(tǒng)，提升城市競爭力；晉北中部城鎮(zhèn)群的耦合協(xié)調度適中，其中的大同市耦合協(xié)調度較高，朔州市耦合協(xié)調度較低；太原都市圈整體的耦合協(xié)調度較低，其中的太原市和陽泉市耦合協(xié)調度高，但其中的忻州市、呂梁市和晉中市耦合協(xié)調度均較低，今后需要推進城市化進程，提高土地集約利用水平；晉南中部城鎮(zhèn)群的耦合協(xié)調度低，以臨汾市和運城市為例，今后需要推進城市化進程，提高土地集約利用水平。

3) 城市化與城市土地集約利用二者之間并非同步變化，相對于城市化的發(fā)展速度，城市土地集約利用程度往往存在滯后性，這是由于在城市化初期，單純追求經(jīng)濟快速增長的發(fā)展模式導致土地利用方式不合理、土地結構不協(xié)調、土地利用率不高、土地資源浪費、土地環(huán)境污染等一系列問題凸顯，隨著城市化水平的提高，由于土地資源的有限性決定了粗放型的土地利用方式無法持續(xù)、健康地促進城市的綜合發(fā)展，城市土地利用趨向集約型的利用方式，城市發(fā)展初期的土地問題得到緩解，城市化開始逐漸進入成熟階段[4]。

[1] 李玉雙,葛京鳳,梁彥慶,等.河北省城市土地集約利用與城市化的耦合協(xié)調度分析[J].水土保持研究,2013,20(2):238-243.

[2] 鄭華偉,丑建立,劉友兆.江蘇省城市土地集約利用與城市化關系的計量分析[J].長江流域資源與環(huán)境,2013,22(8):1019-1025.

[3] 劉浩,張毅,鄭文升.城市土地集約利用與區(qū)域城市化的時空耦合協(xié)調發(fā)展評價:以環(huán)渤海地區(qū)城市為例[J].地理研究,2011,30(10):1805-1817.

[4] 郭施宏,王富喜.山東省城市化與城市土地集約利用耦合協(xié)調關系研究[J].水土保持研究,2012,19(6):163-167.

[5] 喬陸印,周偉,曹銀貴,等.城市土地集約利用評價指標體系研究[J].生態(tài)經(jīng)濟,2010(6):31-34.

[6] 張亞卿.城市土地集約利用評價研究：以河北省轄市,縣為例[D].石家莊：河北師范學院，2005.

[7] 張清軍,曹秀玲,魯俊娜.河北省農(nóng)村居民點用地集約利用評價[J].農(nóng)業(yè)工程學報,2010,26(7):312-317.

[8] 張竟竟,陳正江,楊德剛.城鄉(xiāng)協(xié)調度評價模型構建及應用[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境,2007,21(2):5-11.

[9] 張明斗,莫冬燕.城市土地利用效益與城市化的耦合協(xié)調性分析：以東北三省34個地級市為例[J].資源科學,2014,36(1):8-16.

[10] 席娟,張毅,楊小強.陜西省城市土地利用效益與城市化耦合協(xié)調發(fā)展研究[J].華中師范大學學報:自然科學版,2013(1):117-123.

[11] 武京濤,涂建軍,閻曉,等.中國城市土地利用效益與城市化耦合機制研究[J].城市發(fā)展研究,2011,18(8):42-45.

[12] 雷敏.生態(tài)脆弱區(qū)生態(tài)環(huán)境與城市化耦合研究：以陜北地區(qū)為例[D].西安:西北大學,2008.

Analysis on Coupling Coordination Relationship Between Urban Intensive Land Use and Urbanization in Shanxi Province

LIU Xue, SUN Taisen

(CollegeofResourcesandEnvironment,ShanxiAgriculturalUniversity,Taigu,Shanxi030801,China)

In the course of urbanization, the relationship between land use and city development is increasingly close. The moderate developmnt of the city can effectively promote the development of intensive use, at the same time, the orderly development of the intensive use can promote the process of city, there is the coupling relation of natural between them. This paper took Shanxi Province as the study area. Index system was established to construct the evaluation model of coordinated, calculate and analyze the coupling coordination degree of 11 prefecture-level cities in Shanxi Province in the years of 2002，2005，2008 and 2011.The results showed that at the temporal scale, with the advancement of time, the coupling coordination relationships gradually optimized; at the spaciail scale, the coupling coordination level of southeastern Shanxi was high, the coupling coordination level of northern Shanxi was moderate, the coupling coordination level of Taiyuan metropolitan area was lower, the coupling coordination level of southern Shanxi is the lowest.

urban land intensive use; urbanization; coupling coordination degree; Shanxi Province

2014-04-21

2014-05-21

劉學(1989—),男,河北秦皇島人,在讀碩士研究生,主要研究方向為土地利用與規(guī)劃。E-mail:1456214165@qq.com

孫泰森(1947—),男,山西太原人,教授,主要研究方向為土地利用與規(guī)劃。E-mail：suntaisen@163.com

F293.2

1005-3409(2015)02-0299-06