江蘇省城市土地集約利用水平及時空差異研究

張卉 王子葉 王佳璐 朱紅霞 李鵬

摘 要：城市土地集約利用及其時空差異研究有助于為城市土地規劃與管理提供科學依據。以江蘇省13個地級市為例，在對其1989—2012年城市土地集約利用水平進行綜合評判的基礎上，采用全局和局部空間自相關分析法，對城市土地集約利用水平時空差異進行分析。結果顯示：時序上，1989—2012年江蘇省13市城市土地集約利用度不斷提高，其平均值由1989年的0.2449增至2012年的0.5669，提高131.5%；空間上，江蘇省城市土地集約利用度在1989—2001年表現出一定的隨機性，空間相關性不顯著，而在2002—2012年則存在著正向空間自相關，并在常州周圍呈現一個高度集約熱點區，而在宿遷、連云港周圍則存在局部空間自相關的低洼聚集區域。研究表明，江蘇省整體城市土地集約利用程度在不斷提高，但整體發展不協調，呈“南高北低”、逐步遞減的空間分異格局；各市城市用地集約度變化程度差異顯著，且城市間城市土地集約利用度相互影響，使蘇南、蘇北地區差距越來越大。

關鍵詞：城市土地；集約利用；空間自相關；時空差異；江蘇省

中圖分類號：F321.1 文獻標志碼：A 文章編號：1673-291X（2016）15-0115-07

中國正處在工業化和城市化進程不斷加速的關鍵時期[1]，城市土地粗放利用等問題日益突出[2]，嚴重制約著我國經濟可持續發展。探討城市土地集約利用及其時空演變規律，對有效開展城市擴張調控中土地市場供給側改革，協調區域城市土地利用，提高土地利用效率具有重要意義。已有相關研究主要關注評價指標體系構建與評價方法、影響機理或驅動力以及城市土地集約利用與城鎮化、經濟增長、生態環境等因素間的耦合關系等[3～6]，在集約利用的時空特征方面也主要從時間序列或空間比較上進行分析[3，7～11]，在區域城市土地集約利用變化時空差異及其空間相互作用方面仍較薄弱，而這類研究可為區域城市土地利用規劃與管理提供決策參考。

江蘇省作為長三角這一世界第六大城市群的核心區域，其在經濟快速發展的同時，人均耕地已不足全國平均水平的六成[12]，土地資源十分稀缺。通過研究其城市土地集約利用及其時空差異，可為合理優化配置城市土地資源、提高土地利用效率提供科學依據。鑒于此，本文以江蘇省為例，在對其13個地級市城市土地集約利用水平進行評價的基礎上，基于ArcGIS采用空間自相關分析法揭示其時空差異特征。

一、區域概況與研究方法

（一）研究區概況與數據來源

江蘇省位于中國大陸東部沿海中心，現轄13個地級市，總面積達10.26萬km2，其綜合經濟實力一直處于中國前列，2013年人均GDP達12 047美元。伴隨經濟發展，江蘇省城市用地不斷擴張，耕地資源不斷減少，且城市土地利用效率仍較為低下，使得人地矛盾日益突出。

本文所需數據主要涉及城市土地利用數據及社會經濟發展數據，其來源于1990—2013 年《中國城市統計年鑒》《江蘇省統計年鑒》。研究中，對于存在少量數據缺失的問題，采用移動平均法進行處理，而對于不適用該方法處理的缺失數據，則根據原有數據估計其函數關系來推測。對于經濟指標，采用各年度價格指數統一修正到1989年水平。

（二）研究方法與過程

1.指標體系的建立。根據經濟效益、生態效益、社會效益三者相結合的要求[13]，在遵循系統性、獨立性、代表性和可操作性原則[14]的基礎上，從土地利用投入水平、土地利用程度、土地產出效果和土地利用生態效益四個方面構建了城市土地集約利用評價指標體系（見下頁表1）。其中，土地利用投入水平由地均固定資產投資、地均從業人員數來反映；土地利用程度由人均建設用地面積、地均道路用地面積來體現；土地產出效果由地均財政收入、單位面積工業總產值、地均社會消費品零售總額來反映；土地利用生態效益由人均公共綠地面積、建成區綠化覆蓋率來體現[15～16]。

2.指標標準化與權重確定。由于各指標都具有各自的綱量，為使各指標具有可比性，評價時需對各指標原始數據進行標準化處理[17]，具體分為三類：正向、逆向和適度指標，其中：

其中，xmax（j）、xmin （j）分別表示x（i，j） 的最大值和最小值，x（j）*表示指標x（j）的最佳適度值，對于此類適度值，本文參考《城市用地分類與規劃建設用地標準》《城市綠地分類標準》及《城市道路綠化規劃與設計規范》相應標準來確定。

常用于確定權重的方法有層次分析法（AHP）及熵權法等，其中，AHP是一種定性與定量相結合的決策分析方法[18]，而熵權法是一種客觀賦權方法，其基本原理詳見相關文獻[16]。由于AHP主觀性較強，而熵權法可克服主觀因素的影響[19]，故本文綜合采用AHP和熵權法，取其平均值作為各指標的最終權重（見表1）。

3.城市土地集約利用綜合評價。采用加權綜合法計算城市土地集約利用綜合值：Yi=R×wTj。

其中：Yi表示第i個項目的綜合屬性值；R為各項指標各個項目構成的矩陣；wTj為各項指標熵權的轉置。

4.空間自相關分析。空間自相關可用于檢測空間上單元數據聚集程度以及是否與相鄰空間上的數值具有明顯的關聯性[20]，其分為全局和局部空間自相關兩種，常用分析模型有Morans I和Gearys C等，本文采用Morans I模型進行分析。全局空間自相關是研究整個區域內的空間特征，以此確定整個研究區中鄰近地區間的關聯程度，可采用Global Morans I指數分析[21]：

Morans I= （i≠j）

式中，xi和xj分別為i和j所在位置的觀測值，Wij為權重。Morans I 的值介于[-1，1]之間，若I 值大于0，表示空間正相關；若I 值小于0，則表示空間呈負相關[21]。如果I值趨近于1，則觀測值在空間表現為聚集狀態；如果I值趨近于-1，則觀測值在空間表現為離散狀態；如果I值趨近于0，則觀測值在空間上表現為隨機分布[21]。Morans I 的計算結果可通過相關轉換得到的Z值進行檢驗，Z為正表明存在正的空間自相關，即相似的觀測值（高值或低值）趨于空間集聚；Z為負表明存在負的空間自相關，相似的觀測值趨于分散分布；Z為零則表明觀測值呈獨立隨機分布[21]。

局部空間自相關是研究各區域與其周邊地區間的局部空間關聯和差異程度，可對全局性分析進行補充，確切指出聚集在哪些地區。可采用Local Morans I指數進行分析[21]：

Local Morans I= （i≠j）

式中，xi和xj分別為i和j所在位置的觀測值，Wij為權重。由Local Morans I轉換得到的Z檢驗值可用來表示區域和其周圍區域的局部空間聯系。若Z為一個較大的正值，將出現具有統計顯著性（0.05的顯著水平）的高值聚類H-H或低值聚類L-L；若Z為一個較小的負值（如小于-1.96），則會出現具有統計顯著性的空間異常值H-L/L-H。H-H表示區域自身和周圍區域的城市土地集約利用水平均較高；L-L表示區域自身和周圍區域的城市土地集約利用水平均較低；H-L表示該區域的城市土地集約利用水平較高，而周圍區域集約利用水平較低；L-H表示該區域的城市土地集約利用水平較低，而周圍區域集約利用水平較高[21]。

二、結果與分析

（一）城市土地集約利用的時間變化特征

整體上，1989—2012年江蘇省13市城市土地集約利用度均有顯著提高（見下頁圖1），各市城市土地集約利用度平均值由1989年的0.2449增加為2012年的0.5669，增長了131.5%。從分時段看，1989—2008年各城市土地集約利用度的增速較緩慢，平均增長3.9%，而從2008年起增速明顯加快，平均增長6.5%。從各城市來看，1989年，城市土地集約利用度最低為淮安市（0.1891），最高為南京市（0.2878）；而到2012年，土地集約利用度最低的是宿遷市（0.4297），最高為常州市（0.7488）。在13個城市中集約利用水平增速最快的是泰州市，年均增長7.1%；增速最慢的連云港市，年均增長3.2%。南通、徐州及南京屬增速較小的城市（年均增速為3.2%～3.6%），而其他城市屬于中等增速城市，其年均增速為4%～5%。

研究期內，隨著各城市經濟不斷發展，其城市建設用地不斷擴張，但由于土地供應有限，江蘇省自2000年起對土地有效利用的重視程度不斷提高，有效促進了各城市土地集約利用程度的提高。從區位條件來看，江蘇地處長江三角洲中心，受上海經濟輻射影響及地區工業發展的規模效應，江蘇省固定資產投資穩步增加，各市工業總產值及財政收入持續增加，經濟發展迅速，吸引了大量的勞動力就業，由此促進了城市土地集約利用度的提高。由于可供開發利用的土地已經接近開發臨界點[22]，2008年國務院下發了《關于促進節約集約用地的通知》，江蘇省構建全省建設開發、農業生產和生態保護三大空間戰略布局，健全了節約集約用地制度，因此自2008年起，各城市土地集約利用度都有較大幅度的增長[23]。

（二）城市土地集約利用的空間差異及其相關性

1.空間分異。由于對城市土地利用集約程度等級劃分尚無統一衡量標準，故本文采用自然斷點法將2012年江蘇省13市城市土地集約利用水平分為四個等級（見表2和圖2），以此分析2012年江蘇省城市土地集約利用水平的空間差異特征。結果表明，2012年僅常州市城市土地集約利用處于高度集約；處于中度集約的城市有6個：南京、鎮江、無錫、蘇州、揚州、泰州；處于基本集約城市為徐州和鹽城；而淮安、宿遷和連云港3個城市處于低度集約。

通過對比分析1989—2012年各城市土地利用集約度，1989年江蘇省各城市土地集約利用水平空間差異并不明顯，城市土地集約利用程度總體較低，這是由于當時江蘇省城市建設用地需求量相對較小且供過于求[24]，城市土地利用較為粗放，如1898年的全省地均固定資產投資額僅為2012年的1/39，而2012年地均財政收入等土地產出指標約為1989年的9倍。隨著土地資源集約利用重要性的提高，國家開始對局部區域土地市場進行宏觀調控，江蘇省城市土地集約節約利用的理念也有所增強，各市尤其是蘇南地區，城市土地集約利用水平快速提高[25]，但不同城市土地集約利用水平提升速度差異較大，因而到2012年，江蘇省各城市土地集約利用水平具有了明顯的空間差異（見上頁圖2）。由于蘇南地區經濟發展較快，第二、三產業發達，故以鎮江、蘇州、常州、無錫為主的城市，城市土地利用集約度相對較高。尤其是常州，由于近年來率先出臺了進一步推進節約集約用地、加快產業轉型升級的實施意見[26]，使其城市土地集約利用水平達到了較高程度。南京作為省會城市，其基礎設施較完善[14]，社會經濟活動集聚度高，其集約度也相對較高。而淮安、宿遷、連云港等蘇北地區經濟發展相對落后且緩慢，城市土地利用率較低[27]，使蘇北地區整體的城市土地集約利用水平提高較慢。徐州雖地處蘇北，卻是重要交通樞紐及重要的煤炭基地和工業城市[13，27]，近年來其經濟發展較快，因此城市土地集約利用程度相對蘇北其他城市較高。可見，江蘇省區域經濟發展的不平衡，造成了明顯的城市土地集約利用空間差異。

2.城市土地集約利用空間相關性。為進一步探討城市土地集約利用的空間分布規律及各地區間的相關性，本文對江蘇省各城市土地集約利用程度進行全局和局部空間相關性分析。

（1）全局自相關分析。1989—2012年江蘇省13個市城市土地利用集約度的全局Morans I指數均為正（見表3），且呈上升趨勢。根據國家五年計劃周期和Moran值轉折點年份，選取1989年、1995年、2001年、2002年、2007年和2012年6個時點進行分析。其中，1989—2001年Morans I值雖都大于0，但在正太分布假設的檢驗上卻均小于1.65，表明在此期間江蘇省城市土地集約利用程度表現出一定的隨機性，空間相關性不顯著。2001年之后，江蘇省加大對土地資源有效利用的關注，其Z Score值均大于1.65，并通過了顯著性檢驗，表明該時段江蘇省城市土地集約利用在空間上存在著顯著的正空間自相關，即江蘇省內各個城市的土地集約利用度彼此之間具有較強的正相關性，且其空間分布呈現出相似城市土地集約利用水平之間的空間集聚效應。

（2） 局部自相關分析。局部自相關方法可揭示各區域的自相關情況，找出空間集聚性存在的地區。首先，利用Local Morans I對2012年數據進行分析，結果顯示除鹽城的局部自相關分析為負值，空間差異較大具有異質性以外，其他城市均為正相關。同時，上頁圖3表明江蘇省城市土地集約利用分布存在非常明顯的H-H聚集（熱點）和L-L聚集（冷點），即在常州周圍呈現一個高度集約熱點區，說明該區域為城市土地集約利用的高水平地區；在宿遷、連云港城市周圍則存在局部空間自相關的低洼聚集區域，說明該地區城市土地集約利用水平與周圍區域集約利用水平都較低。

其次，對1989年、1995年、2001年、2002年、2007年及2012年城市土地集約利用水平進行熱點分析，從而得出1989—2012年冷點和熱點的空間位置變化。結果（見上頁圖4）顯示，熱點區域一開始出現在常州，然后逐漸向四周擴散，直至整個蘇南和部分蘇中地區成為熱點區域，常州成為顯著熱點區域，其他城市則以常州為中心大體表現為較顯著熱點聚集，呈現出空間聚集模式，高值城市之間相互促進，各城市土地集約利用水平較高且有著較強的相關性；而冷點區域一直在蘇北地區，且整體區域內存在相互制約現象，導致冷點區域逐步向整個蘇北地區擴散影響，尤其是宿遷市，由較顯著冷點逐步變成顯著冷點，低值城市相互聚集，使得周邊城市土地集約利用程度均不高。

對比聚集圖和冷熱點位置變化圖表明，Local Morans I中的高高聚集接近于顯著熱點（常州）；Local Morans I的低低聚集接近于顯著冷點（宿遷），由此揭示出空間聚集性地區所在。常州處于長三角中心地帶，區位條件優越，高新技術產業集中，且該地區不斷加快節約集約用地促轉型[28]，因而常州城市土地利用集約程度達到較高的水平。與此同時，常州還與蘇州、無錫聯袂成片，構成蘇錫常都市圈，形成了聚集效應，使以常州為中心的蘇南和部分蘇中地區有著較高的城市土地集約利用水平。而宿遷和連云港處于蘇北邊緣地區，缺少大城市的經濟輻射，產業集群不明顯，城市土地集約利用水平和經濟發展狀況均位于三類地區，故以宿遷、連云港為中心的蘇北地區形成了低值聚類，其城市土地利用集約程度均不高。

以上分析表明，2002年之后江蘇省城市土地集約利用水平在空間上具有明顯的正相關性，出現了聚集狀態的正相關，這表明各城市的土地集約利用相互影響、相互促進，且蘇南地區集約利用度較高的城市起了引領作用。但是蘇南蘇北地區存在著明顯的差距，兩極分化嚴重，蘇南地區經濟輻射不能有效傳遞至蘇北地區，而蘇北地區因基礎及區位等原因難以快速發展，致使蘇北與蘇南間的差距擴大，進一步擴大南北城市土地集約利用水平區域差異。因此，如何強化江蘇南北經濟的傳導機制，協調南北差距，加快蘇北產業轉型與經濟發展，增強產業集聚以提高城市土地集約利用水平，是江蘇協調發展過程中亟待解決的重要問題。

三、結論與討論

本研究在對江蘇省13個城市土地集約利用水平進行綜合評價基礎上，采用空間自相關分析方法對其時空差異進行了分析，結果表明，1989—2012年江蘇省各城市土地集約利用水平存在顯著的時空差異特征。從時間變化特征來看，江蘇省城市土地集約利用水平總體呈現上升趨勢，但變化水平在地區之間存在差異；從空間特征看，城市土地集約利用水平呈現出蘇南至蘇北地區由高到低、逐步遞減的狀態，與江蘇省經濟發展空間差異基本相符。同時，江蘇省內城市土地集約利用水平不均衡現象不斷加劇，蘇南集聚水平明顯高于蘇北。

不同城市在不同時段城市土地利用集約度的變化不同，其增長率不僅受到城市的自然、區位和技術政策等因素的影響，還與城市經濟發展水平成正相關。蘇南地區因毗鄰上海而受到強勁經濟輻射，其社會經濟飛速發展，以常州為中心形成聚集效應，聚集程度不斷增加，故其城市土地集約利用水平最高。蘇中地區擁有省會南京，且毗鄰蘇南地區，其經濟發展較快，城市土地集約利用程度較高。而蘇北地區因缺少經濟輻射，經濟發展相對較慢，所以其城市土地利用集約度最低。同時，土地集約利用水平主要依賴于對土地的高投入和高產出，而蘇北部分地區地均固定資產投資不高，單位土地工業總產值過低，投入產出效率不高，進一步造成低投入、低產出、低效益的狀況，這也是其城市土地集約利用水平不高的重要原因。

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[責任編輯 陳鳳雪]