山東省土地綜合承載力協調發展度分析

孫 鈺 李新剛

(1.天津大學管理與經濟學部，天津300072;2.天津商業大學公共管理學院，天津300134)

山東省土地綜合承載力協調發展度分析

孫 鈺1，2李新剛1

(1.天津大學管理與經濟學部，天津300072;2.天津商業大學公共管理學院，天津300134)

城市土地綜合承載力系統協調發展的有效測度，能夠反映該系統有序均衡持續發展的基本情況。本文以人口、資源、環境、經濟、社會、交通、科技、財政為主要因素，從城市土地支撐力水平和城市土地受壓力強度這一視角出發，構建了一套較為完善的城市土地綜合承載力系統協調發展度指標體系;并采用灰關聯熵法確定評價指標權重，結合綜合指數評價模型給出了系統協調發展度評價模型;進而對2010年山東省地級市土地綜合承載力系統協調發展度進行了實證研究，并運用ArcGIS技術和GeoDa軟件對系統協調發展度進行了空間自相關分析。結果表明:山東省地級市土地綜合承載力系統協調發展度空間差異比較顯著，呈現出以山東半島城市群地區為“主軸”，以魯西北地區、魯南地區為“兩翼”的空間分布格局，且在空間分布上表現出較為明顯的空間集聚特征;除濟南市、青島市、淄博市、煙臺市外，山東省其余地級市土地支撐力水平均低于土地受壓力強度，這也表明山東省地級市土地系統協調發展度有較大的可挖掘潛力，有利于提高山東省地級市土地的潛在綜合承載力。

城市土地綜合承載力;協調發展度;灰關聯熵法;空間自相關;山東省地級市

城市土地系統內部要素協調發展的有效測度，能夠反映城市土地綜合承載力系統有序均衡發展的基本情況，有助于提高城市土地綜合承載力水平，保障城市土地集約合理利用及持續健康發展。研究發現，相關研究成果多集中于對土地綜合承載力的整體評價和空間差異或時間趨勢分析，部分文獻［1－3］在分析中提及了要素之間的協調發展，但沒有針對系統內部要素之間的相互耦合、協同發展關系進行深入探討。截至目前，與城市土地協調發展度的有關研究成果主要集中于城市土地集約利用與經濟社會［4］、城市化水平［5］、生態環境［6－7］等方面，而涉及城市土地綜合承載力系統內部要素協調發展研究的文獻很少，故對其系統協調發展度進行研究有待于進一步深入分析和量化實證。同時，城市群區域經濟社會的發展必須與資源環境的承載能力相協調，才能實現城市群區域的可持續發展［8］。因此，城市土地綜合承載力系統的可持續發展與內部要素之間的協調發展程度存在著必然的聯系。

本文運用系統協同學理論，對城市土地綜合承載力系統內部要素進行了界定和分類，找出了影響城市土地系統可持續發展的主要序參量要素，對城市土地系統協調發展體系進行了完善和拓展;給出了系統內部序參量要素的協調發展評價模型，并以2010年山東省17個地級市數據為基準數據進行實證分析，分析各地級市土地“支撐力水平”和“受壓力強度”這兩個序參量要素存在的差異，探尋山東省土地綜合承載力系統協調發展過程中存在的不足和優勢，以期為其他省市土地綜合承載力系統的可持續協調發展提供參考。

1 城市土地綜合承載力系統協調發展度指標體系及評價模型

1.1 指標體系構建

借鑒相關研究成果［1－3，8－9］，本文以人口、資源、環境、經濟、社會、交通、科技、財政為主要因素，將城市土地綜合承載力系統分為城市土地支撐力子系統和城市土地受壓力子系統。其中，城市土地支撐力子系統由土地資源支撐力水平、土地環境支撐力水平、土地財政支撐力水平以及土地科技支撐力水平構成;城市土地受壓力子系統由土地人口施壓強度、土地資源利用強度、土地環境污染強度、土地經濟施壓強度、土地社會施壓強度以及土地交通施壓強度構成。本文采用頻度統計法、理論分析法、專家咨詢法甄選各個承載水平及受壓強度的評價指標［8］。為了能夠獲取評價指標的客觀原始數據，盡可能地選取統計年鑒［10－12］中有統計數據的指標或者擬定根據統計數據進行數學計算能夠得到的指標。簽于此，本文設置了29個評價指標，構建了城市土地綜合承載力系統協調發展度指標體系，見表1。需要說明的是，地級市之間的相互聯系主要體現在水土資源和生態環境容量的合理調配和相互補充等方面上［8］，主導產業結構主要反映在城市土地經濟承載力發展水平上，且城市管理水平之間的差距會隨著城際間的交流而不斷縮小。因此，本文采用相同的評價指標對各個地級市土地系統協調發展度進行統一衡量，有利于判別各個地級市土地的可持續承載程度。

1.2 評價模型構建

城市土地綜合承載力系統整體效應的發展程度用城市土地支撐力子系統和城市土地受壓力子系統的協調發展度來衡量。

表1 城市土地綜合承載力系統協調發展度指標體系Tab.1 Index system on the coordinated development degree of urban land comprehensive carrying capacity

1.2.1 灰關聯熵法確定權重

由于城市土地綜合承載力系統評價指標的設置具有模糊性和不確定性，且部分評價指標原始數據采用近似值進行計算，故本文采用灰關聯熵法來確定各評價指標的權重。同時，由于系統協調發展度評價模型用不到各承載力水平及受壓力強度的權重，故本文直接計算各評價指標相對于相應子系統的權重。因此，本文在借鑒文獻［7，13－14］的基礎上，給出了灰關聯熵法確定權重的測算步驟。

(1)原始數據的標準化處理

評價指標包括效益型指標和成本型指標兩類，指標的類型和單位不同，需要對其進行標準化處理。設地級城市數為m，評價指標數為n+r(n為支撐力子系統指標數，r為受壓力子系統指標數)，評價指標原始數據矩陣為(qij)m×(n+r)，評價指標標準化數據矩陣為(pij)m×(n+r)，則標準化處理公式［19］為:

(2)灰色關聯系數的測算［13－14］

其中，本文令分辨系數λ=0.5。

(3)灰關聯熵法確定權重

由于上述各項評價指標的灰色關聯系數構成的序列均為灰列，因此，城市土地支撐力(受壓力)子系統第j項評價指標的灰關聯熵［7，14］為:

綜上所述，城市土地支撐力(受壓力)子系統第j項評價指標的灰關聯熵權［7，14］為:

其中，tj=1－Ej為第j項指標的偏離度。

1.2.2 支撐力(受壓力)子系統綜合指數評價模型

結合上述子系統各評價指標的標準化值及灰關聯熵權，本文采用線性加權和法［8－9］給出了城市土地支撐力(受壓力)子系統綜合指數評價模型:

1.2.3 系統協調發展度評價模型構建

城市土地綜合承載力系統協調發展度既能反映城市土地支撐力子系統和城市土地受壓力子系統之間的相互關聯度的高低、相對離差的大小，又能反映兩個子系統整體效應的優劣及發展程度［8－13］。故本文借鑒由離差模型進行推導的文獻［7－8，15］，給出了城市土地綜合承載力系統協調發展度的評價模型，即為:

(1)城市土地支撐力子系統和城市土地受壓力子系統的協調度評價模型［7－8，15］為:

其中，LCi為第i個地級市土地協調度且LCi∈(0，1)，LCi越大表明兩個子系統之間協調度越高，V支i(V壓i)為第i個地級市土地支撐力(受壓力)子系統綜合評價值，z為調節系數且z≥2，i=1，2，…，m。本文取z=2。

(2)城市土地綜合承載力系統協調發展度評價模型為:

其中，LCDi為第i個地級市土地協調發展度，Si=V支i+φV壓i，Si為第i個地級市土地綜合承載力系統整體效應的評價值，、φ為待定權重。由于支撐力子系統和受壓力子系統對城市土地綜合承載力系統的貢獻率相等，故本文取=φ=0.5。

2 實證研究——以山東省地級市為例

2.1 研究區域界定及原始數據來源

本文以山東省17個地級市轄區土地為研究對象，“市轄區”包括城區、郊區，不包括轄市、轄縣。市轄區數據來源于《中國城市統計年鑒—2011》［10］及《中國城市年鑒—2011》［11］。對于無市轄區統計數據的評價指標，L13、L42、L43、P23用《山東統計年鑒—2011》［12］中的全市統計數據近似替代，L23用《山東統計年鑒—2011》［12］中全市統計數據的數學計算值近似替代，P31、P32、P33、P61、P62用《中國城市統計年鑒—2011》［10］中全市統計數據的數學計算值近似替代。限于篇幅，文中將系統評價指標原始數據略去。

2.2 評價結果

2.3 結果分析

2.3.1 協調發展度變量綜合分析

本文以山東省17個地級市為水平軸標簽，以表2中支撐力、受壓力子系統綜合評價值為主坐標軸坐標以及協調度、協調發展度綜合評價值為次坐標軸坐標給出了2010年山東省地級市土地綜合承載力系統協調發展度變量二維坐標圖，見圖1。

(1)山東省17個地級市土地支撐力水平、受壓力強度之間的差距比較明顯。其中，土地支撐力水平青島市最強，菏澤市最弱，山東省波動范圍在0.117 5－0.777 9之間，支撐力水平大于0.5的城市有4個;土地受壓力強度青島市最大，棗莊市最小，波動范圍在0.257 7－0.673 4之間，大于0.5的城市有3個。從支撐力水平與受壓力強度相對比較情況看，濟南市、青島市、淄博市、煙臺市的比較值均大于1，表明這4個地級市土地能夠合理承載轄區范圍內的各種經濟社會活動，棗莊市、東營市、濰坊市、濟寧市、泰安市、威海市、臨沂市的比較值均大于0.55小于1，表明其轄區土地輕度超載，其余6個地級市的比較值均小于0.55，表明其轄區土地重度超載，故2010年山東省轄區土地處于超載狀態。就土地整體效應而言，青島市最優，聊城市最小，且山東省地級市土地整體效應偏低，其波動范圍在0.226 2－0.725 7 之間。

表2 2010年山東省地級市土地綜合承載力系統協調發展度變量情況Tab.2 Variables of the coordinated development degree of urban land comprehensive carrying capacity in Shandong

圖1 山東省地級市土地綜合承載力系統協調發展度變量二維坐標圖Fig.1 Two dimensional chart on variables of the coordinated development degree of urban land comprehensive carrying capacity in Shandong

(2)山東省17個地級市土地協調度、協調發展度之間存在較大的差異，且兩條折線的拐折程度基本一致。其中，青島市協調發展度最大，評價值為0.847 4，屬于優度協調發展階段;其次依次為煙臺市、濟南市、淄博市、威海市、濰坊市、臨沂市、濟寧市協調發展度屬于良好協調發展階段，其評價值范圍為0.608 7－0.760 5;然后依次為東營市、泰安市、棗莊市、萊蕪市、濱州市、聊城市協調發展度屬于中度協調發展階段，其評價值范圍為0.405 9－0.565 2，最后依次為日照市、德州市、菏澤市協調發展度屬于差度協調發展階段，其評價值范圍為0.356 5－0.367 5。因此，2010年山東省轄區土地系統協調發展度平均值為0.558 2，處于中度偏上協調發展狀態，這表明省轄區土地支撐力子系統與受壓力子系統之間形成了較為良好的協調發展機制，有利于提高山東省地級市土地綜合承載力，促進山東省地級市土地健康持續發展。

2.3.2 協調發展度空間分析

本文借鑒文獻［5，16－17］，運用 ArcGIS10 技術，以表 2 中協調發展度評價值為基礎屬性數據，制作系統協調發展度ArcMap專題地圖。由圖易知，除東營市、日照市外，山東半島城市群地區土地系統協調發展度處于最優水平，這是由于該地區在帶動全省經濟社會快速發展的同時，兼顧了區域土地的集約節約持續利用;東營市及魯中南地區的泰安市、萊蕪市、濟寧市、棗莊市、臨沂市等地級市協調度處于中等水平;日照市及魯西北地區的濱州市、德州市、聊城市和魯西南地區的菏澤市等地級市協調度處于較差水平。因此，山東省地級市土地系統協調發展度呈現出較為顯著的空間層次差別性，即:以山東半島城市群地區為“主軸”，以魯西北地區、魯南地區為“兩翼”的空間分布格局，且魯南地區整體略高于魯西北地區。

同時，本文運用GeoDa軟件，選取山東省地級市土地系統協調發展度評價值為變量，計算協調發展度全局空間自相關Moran’s I指數。為了便于分析，采用2次累積Queen鄰接①http://www.csiss.org/clearinghouse/GeoDa/計算空間權重矩陣，則得到的Moran’s I指數為0.082 3，這表明山東省地級市土地系統協調發展度之間存在較弱的正相關性，即系統協調發展度高的地級市集聚在一起，系統協調發展度低的地級市集聚在一起，呈現出空間集聚的分布格局［16－17］。更進一步，根據對 Moran散點圖的分析，在排列數為999及顯著性水平為0.05時運行多次，生成相對穩定的山東省地級市土地系統協調發展度的LISA集聚圖。由LISA集聚地圖易知:威海市、煙臺市、青島市、濰坊市等分別與其周圍土地系統協調發展度較高的地級市集聚，屬于高高集聚地區;聊城市、泰安市等地級市分別與其周圍土地系統協調發展度較低的地級市集聚，屬于低低集聚地區;濟南市、濟寧市等地級市分別與其周圍土地系統協調發展度較低的地級市集聚，屬于高低集聚地區;日照市與其周圍土地系統協調發展度較高的地級市集聚，屬于低高集聚地區;其余8個地級市土地系統協調發展度的集聚狀態不顯著，屬于隨機分布地區。

3 結論與討論

本文的結論與不足如下:

(1)山東省地級市土地綜合承載力系統協調發展度之間的空間差異比較顯著，呈現出以山東半島城市群地區的威海市、煙臺市、青島市、濰坊市、淄博市、濟南市等地區為“主軸”，以魯西北地區、魯南地區為“兩翼”的空間分布格局，且魯南地區略高于魯西北地區。這也反映出系統協調發展度與區域經濟社會發展水平之間存在著一定的聯系，即系統協調發展度高的地區經濟比較發達，系統協調發展度低的地區經濟相對落后。再者，通過GeoDa空間自相關分析，山東省地級市土地系統協調發展度呈現出高高集聚、低低集聚的分布格局。

(2)山東省地級市土地系統協調發展水平仍存在著較大的可挖掘潛力，只有增強地級市存量土地支撐力水平與地級市存量土地受壓力強度之間的協調發展度，合理集約利用可用的未利用土地，才能提高山東省地級市土地的潛在綜合承載力，故城市土地綜合承載力的提高與城市土地系統協調發展度之間存在著密不可分的關系。2010年山東半島城市群地區土地系統協調發展度較高，故此區域土地綜合承載力較高，但半島城市群地區內部威海市、濰坊市、東營市、日照市等地級市土地支撐力水平均小于土地受壓力強度，而且魯西北地區、魯南地區土地綜合承載力相對較弱的地區土地支撐力水平也相對較小，因此，在保障經濟社會快速發展的同時，山東省有必要采取有效的措施提高城市土地的支撐力水平，深度挖掘出山東省城市土地的潛在綜合承載力。

(3)本文構建的系統協調發展度指標體系尚未包括農用地指標，設置的指標亦或存在一定的相關性，一些水平或強度指標尚未涵蓋其所有的評價指標，故該指標體系需要進一步診斷及優化。同時，本文只針對2010年山東省地級市土地綜合承載力系統協調發展度進行了分析，無法對其系統協調發展度空間分布格局的歷史演變及未來趨勢進行分析。

References)

［1］王書華，毛漢英.土地綜合承載力指標體系設計及評價［J］.自然資源學報，2001，16(3):248－254.［Wang Shuhua，Mao Hanying.Design and Evaluation on the Indicator System of Land Comprehensive Carrying Capacity［J］.Journal of Natural Resources，2001，16(3):248 －254.］

［2］郭志偉.北京市土地資源承載力綜合評價研究［J］.城市發展研究，2008，15(5):24 －30.［Guo Zhiwei.Comprehensive Evaluation on Land Resources Carrying Capacity for Beijing City［J］.Urban Studies，2008，15(5):24 －30.］

［3］李朝旗，金曉斌，周寅康.土地利用與區域發展協調性評價［J］.經濟問題探索，2010，(3):159 －162.［Li Zhaoqi，Jin Xiaobin，Zhou Yinkang.Coordination Evaluation between Land Use and Regional Development［J］.Inquiry into Economic Issues，2010，(3):159 －162.］

［4］朱天明，楊桂山，蘇偉忠，等.長三角地區城市土地集約利用與經濟社會發展協調評價［J］.資源科學，2009，31(7):1109－1116.［Zhu Tianming，Yang Guishan，Su Weizhong，et al.Coordination Evaluation between Urban Land Intensive Use and Economic Society Development in the Yangtze River Delta［J］.Resources Science，2009，31(7):1109 －1116.］

［5］孫宇杰，陳志剛.江蘇省城市土地集約利用與城市化水平協調發展研究［J］.資源科學，2012，34(5):889－895.［Sun Yujie，Chen Zhigang.Coordinated Development between Urban Land Intensive Use and Urbanization Level in Jiangsu Province［J］.Resources Science，2012，34(5):889 －895.］

［6］鄭華偉，劉友兆，丑建立.中國城市土地集約利用與生態環境協調發展評價研究［J］.水土保持通報，2012，32(1):227－232.［Zheng Huawei， Liu Youzhao， Chou Jianli. Evaluation of Coordinated Development between Urban Intensive Land Use and Ecological Environment in China［J］.Bulletin of Soil and Water Conservation，2012，32(1):227 －232.］

［7］宋建波，武春友.城市化與生態環境協調發展評價研究——以長江三角洲城市群為例［J］.中國軟科學，2010，(2):78－87.［Song Jianbo，Wu Chunyou.The Study on Evaluation of Coordinated Development between Urbanization and EcologicalEnvironment among City Cluster in the Yangtze River Delta［J］.China Soft Science，2010，(2):78 －87.］

［8］方創琳，宋吉濤，藺雪芹.中國城市群可持續發展理論與實踐［M］.北京:科學出版社，2010.［Fang Chuanglin，Song Jitao，Lin Xueqin.China’s Urban Agglomeration Sustainable Development Theory and Practice［M］.Beijing:Science Press，2010.］

［9］中國科學技術協會.中國城市承載力及其危機管理研究報告［M］.北京:中國科學技術出版社，2008.［China Association for Science and Technology.Chinese Urban Carrying Capacity and Its Crisis Management Research Report［M］.Beijing:China Science and Technology Press，2008.］

［10］國家統計局城市社會經濟調查司.中國城市統計年鑒2011［M］.北京:中國統計出版社，2011.［National Bureau of Statistics of China.China City Statistical Yearbook2011［M］.Beijing:China Statistics Press，2011.］

［11］中國城市發展研究會.中國城市年鑒2011［M］.北京:中國城市年鑒社，2011.［Chinese Urban Development Institute.The Yearbook of China＇s Cities2011［M］.Beijing:The Yearbook of China＇s Cities Press，2011］

［12］山東省統計局，國家統計局山東調查總隊.山東統計年鑒2011［M］.北京:中國統計出版社，2011.［Shandong Statistical Bureau，etc.Shandong Statistical Yearbook2011［M］.Beijing:China Statistics Press，2011.］

［13］張岐山，郭喜江，鄧聚龍.灰關聯熵分析方法［J］.系統工程理論與實踐，1996，(8):7－11.［Zhang Qishan，Guo Xijiang，Deng Julong.Grey Relation Entropy Method of Grey Relation Analysis［J］.Systems Engineering-Theory ＆ Practice，1996，(8):7 －11.］

［14］胡啟洲，陸化普，蔚欣欣，等.基于關聯熵與復合物元的公交系統綜合測度模型［J］.系統工程理論與實踐，2011，31(1):186－192.［Hu Qizhou，Lu Huapu，Wei Xinxin，et al.Compressive Measurement of Urban Public Traffic System Based on Relational Entropy and Complex Matter Element［J］.Systems Engineering-Theory ＆ Practice，2011，31(1):186 －192.］

［15］廖重斌.環境與經濟協調發展的定量評判及其分類體系——以珠江三角洲城市群為例［J］.熱帶地理，1999，19(2):171－177.［Liao Chongbin.Quantitaitve Judgement and Classification System for Coordinated Development of Environment and Economy:A Case Study of the City Group in the Pearl River Delta［J］.Tropical Geography，1999，19(2):171 －177.］

［16］彭建超，徐春鵬，吳群，等.長三角地區城市土地利用集約度區域分異研究［J］.中國人口·資源與環境，2008，18(2):103－109.［Peng Jianchao，Xu Chunpeng，Wu Qun，et al.Regional Disparities of Urban Land Intensive Utilization Degree in The Yangtze Delta［J］.China Population，Resources and Environment，2008，18(2):103 －109.］

［17］馬榮華，蒲英霞，馬曉東.GIS空間關聯模式發現［M］.北京:科學出版社，2007.［Ma Ronghua，Pu Yingxia，Ma Xiaodong.Detect GIS Spatial Correlation Mode［M］.Beijing:Science Press，2007.］

The Research on the Coordinated Development Degree of Urban Land Comprehensive Carrying Capacity System in Shandong Province

SUN Yu1，2 LI Xin-gang1
(1.School of Management and Economics，Tianjin University，Tianjin 300072，China;2.School of Public Management，Tianjin University of Commerce，Tianjin 300134，China)

Effective measures of coordinated development can reflect the basic situation of orderly balanced sustainable development on urban land comprehensive carrying capacity system.Taking population，resource，environment，economy，society，transport，science and technology，finance as the main factors，this paper builds an evaluation index system on the coordinated development degree of urban land comprehensive carrying capacity relatively complete from the perspective of the supporting force and pressure intensity of urban land.And this paper uses the gray relation entropy method to determine the weights of evaluation indexes，combining with the comprehensive index evaluation model，and gives the evaluation model of the coordinated development degree.And then this paper carries out the empirical research for the coordinated development degree of urban land comprehensive carrying capacity in Shandong Province in 2010，and analyzes the spatial autocorrelation for the coordinated development degree using the ArcGIS and GeoDa softwares.The results show that it is more significant for the spatial differences on the coordinated development degree of urban land comprehensive carrying capacity in Shandong Province，which take on the spatial distribution patterns with Shandong Peninsula urban agglomerations as‘the primary axis’and the Northwestern and Southern regions of Shandong province as‘two wings’，and which also show more obvious spatial clustering characteristics on the spatial distribution;other urban land supporting forces are lower than pressure intensities apart from Jinan，Qingdao，Zibo，Yantai in Shandong Province，which also demonstrate that the coordinated development degree of urban land system of Shandong Province has a larger tap potential，so as to improve the urban land potential comprehensive carrying capacity in Shandong Province.

urban land comprehensive carrying capacity;the coordinated development degree;the gray relation entropy method;the spatial autocorrelation;the cities of Shandong Province

F293.2

A

1002－2104(2013)11－0123－07

10.3969/j.issn.1002－2104.2013.11.018

2013－07－08

孫鈺，教授，博導，主要研究方向為城市公共設施優化利用和土地承載力。

李新剛，博士生，主要研究方向為城市土地綜合承載力。

2012年國家自然科學基金項目“城市公共基礎設施利用效益研究”(編號:71273186);教育部人文社會科學研究資助項目“提高我國城市土地綜合承載力研究”(編號:10YJA790167)。

(編輯:劉照勝)