析武漢城市圈城市建設用地經濟效率

肖旦 鄭佳麗

摘要：通過運用面板三階段DEA模型，在剔除了外部環境變量和隨機因素后，對武漢城市圈2003-2013年的城市建設用地經濟效率進行分析，結果表明：2003-2013年，武漢城市圈城市建設用地經濟效率呈現“上升-下降-上升”的趨勢，以2007年為最低拐點，2007年之后，城市圈城市建設用地經濟效率逐年上升；武漢城市圈中，黃石市城市建設用地經濟效率最高，潛江和天門市的城市建設用地經濟效率較低，處于低度有效水平；外部環境和隨機因素對武漢城市圈城市建設用地經濟效率存在顯著影響，城市交通基礎設施狀況、科技環境和對外開放水平對城市圈建設用地經濟效率起負向作用。

關鍵詞：經濟效率，城市建設用地，DEA模型，武漢城市圈

中圖分類號：F301.24 文獻標識碼：A

文章編號：1001-9138-（2016）07-0013-22 收稿日期：2016-05-16

1 引言

中國目前正處于工業化和城鎮化快速發展的階段，2014年中國人均GDP超過7000美元，表明我國開始進入工業化中期。城鎮化和工業化的快速發展引致大量的建設用地需求，農地非農化現象越來越嚴重，城市建設用地利用也存在粗放、低效等問題。我國城鄉建設用地總量已突破33.4×104km2，居世界第一。2009年，城市人均建設用地達133m2，遠高于發達國家人均82.4m2和發展中國家人均83.3m2的水平。我國城市土地40%以上低效利用，5%處于閑置狀態，城市建設用地利用效率還有很大的提升空間。國內學者對城市土地利用經濟效率也做了很多研究。陳偉等運用DEA方法、GIS空間分析和面板數據模型對1996-2008年長三角地區城市建設用地經濟效率的區域差異和變化特征進行了系統分析；張良悅等運用DEA-BC2模型和超效率DEA模型對我國247個地級市城市土地利用效率進行了測度。本文以全國“兩型社會”綜合配套改革試驗區——武漢城市圈作為研究對象，在總結前人運用DEA方法對城市土地進行經濟效率評價的基礎上，提出面板三階段DEA模型，剔除了外部環境因素和隨機因素對投入產出值的影響，從而得到更為客觀的建設用地經濟效率值，為武漢城市圈各個城市集約節約利用土地提供借鑒。

2 研究方法及數據說明

2.1 三階段DEA模型

三階段DEA模型是Fried等在2002年提出的一種更好地衡量決策單元（DMU）效率的方法，相較于傳統的DEA方法，它解決了決策單元之間的異質性問題。但是三階段DEA模型主要適用于橫截面上的決策單元，因此，本文對三階段DEA模型在Fried（2002）的基礎上進行改進，提出面板三階段DEA模型，其主要包括三個階段。

第一階段：傳統的DEA模型（BC2模型）。忽略環境因素和隨機誤差的影響，直接對所有DMU在評價投入產出模式下進行相對有效性評價。由于我國的城市建設用地資源十分緊張，為了集約節約利用有限的土地資源，在社會經濟產出既定的情況下力求使城市建設用地的投入量盡可能小，且經濟產出顯現為規模報酬可變，所以本文采用投入導向型的DEA-BC2模型。該模型在原來的C2R模型基礎上，將技術效率（TE）分解出純技術效率（PTE）和規模效率（SE），其中，技術效率（TE）=純技術效率（PTE）×規模效率（SE）。其表達式為：

式（1）

式（1）中，i=1，2，…，n；j=1，2，…，m；r=1，2，…，s；n為決策單元的個數；m和s分別為輸入與輸出變量的個數；xij（j=1，2，…，m）為第i個決策單元的第j個投入要素；yir（r=1，2，…，s）為第i個決策單元的第s個產出要素；θ為決策單元DMU0的有效值。

第二階段：構建城市建設用地經濟效率的SFA模型。Fried等（2002）認為，第一階段分析得出的投入（或產出）松弛變量受外部環境因素、隨機因素和管理效率三部分的影響。第一階段DEA模型所得到的效率值不可避免地受到這些因素的影響，為剝離這些影響效率值的因素，需要利用SFA模型。通過模型，可以分別測度出上述三個因素的影響，從中剔除外部環境因素和隨機因素，從而得出僅由管理無效率造成的DMU投入冗余。在這一階段，需要根據第一階段的測算結果，建立各決策單元投入松弛變量的SFA模型。松弛變量表達式為：

Sij=xij-xij* （i=1，2，…，n；j=1，2，…，m）

式（2）

式（2）中，Sij≥0，為松弛變量。xij為第i個決策單元的第j項投入要素實際值，xij*為第i個決策單元的第j項投入要素理想值。松弛變量Sij可由第一階段DEA模型得到，以此作為因變量，環境解釋因素zi為自變量，構建以投入為導向的SFA回歸方程：

（i=1，2，…，n；j=1，2，…，m） 式（3）

其中，表示k個可觀測的環境變量，β為環境變量zi的回歸系數，表示環境變量對松弛變量Sij的影響方式，一般。是復合誤差項，反映隨機誤差，且服從正態分布；反映管理的無效率，且服從正態分布，和獨立不相關。對式（3）進行極大似然估計，可以得到模型的回歸結果，求出等參數。當趨近于1時，管理因素是主要影響因素；當趨近于0時，隨機誤差是主要影響因素。再根據式（4）對初始投入變量的值進行調整：

式（4）

式（4）中，和分別為調整后和調整前的決策單元投入值。這一步調整，是為了在第三階段對武漢城市圈城市建設用地經濟效率進行測算時，使每個地區都面對相同的外部環境和運氣。第三階段：調整后的DEA模型。將第二階段調整后得到的投入數據代替原始投入數據，產出數據仍為原始產出數據，再次運用DEA-BC2模型進行效率估算，最終得到剔除了外部環境因素和隨機因素影響的各決策單元的效率值。

2.2 數據說明

2.2.1 投入產出指標的選取

指標選取的代表性和信息完整性對后續的分析結果有著重要的影響，因此，本文根據武漢城市圈城市建設用地利用現狀以及參考相關文獻，在兼顧評價指標可獲得性、可量化性和可靠性的原則下，分別提取投入指標和產出指標來反映武漢城市圈城市建設用地利用現狀。投入項與產出項之間必須符合“同向性”假設，即當投入量增加時，產出量不能減少。

本文著重從經濟角度考量城市建設用地利用效率，故以單位土地經濟效益的變化來反映土地利用效率的變化（見表1）。投入要素方面，主要從土地投入、勞動力投入和資本投入這三個方面來考量。產出要素方面，主要從經濟產出來反映城市建設用地利用效率。

2.2.2 外部環境變量的選取

外部環境變量主要從城市基礎設施完善程度、科技水平和對外開放水平這三個方面來考慮樣本客觀不可控因素。以交通基礎設施來衡量地區基礎設施的完善程度，以科技環境的優劣來衡量地區的科技發展水平狀況，以實際利用外資金額來衡量地區對外開放水平。

本文評價指標數據均來自《中國城市統計年鑒》《中國城市建設統計年鑒》和《湖北省統計年鑒》，選取武漢城市圈9個城市2003-2013年的面板數據作為以下實證分析的原始數據。同時，本文所指武漢城市圈9個城市的統計數據僅為市轄區數據，不包括所轄縣（市）。

3 實證結果分析

3.1 第一階段DEA-BC2模型

由于我國的城市建設用地資源十分緊張，為了集約節約利用有限的土地資源，在社會經濟產出既定的情況下力求使城市建設用地的投入量盡可能小，且經濟產出顯現為規模報酬可變，所以本文采用投入導向型的DEA-BC2模型。第一階段DEA-BC2模型使用原始的投入與產出指標數據進行分析，在不考慮外部環境變量和隨機因素影響的條件下，對武漢城市圈2003-2013年的城市建設用地經濟效率在統一前沿面下同時進行評估，借助于Deap2.1軟件，測算出武漢城市圈2003-2013年城市建設用地的綜合效率值、純技術效率值和規模效率值，并得到了武漢城市圈各個城市規模報酬所處的狀態。限于篇幅，本文僅列出武漢城市圈2003-2013年城市建設用地的綜合效率值（見表2）。

測算結果顯示，2003-2013年武漢城市圈城市建設用地綜合效率的平均水平為0.934，純技術效率的平均值為0.988，規模效率的平均值為0.945，整體效率水平很高。從空間尺度上來看，武漢城市圈9個城市中，除了潛江、天門外，其余大部分城市綜合效率的平均值在0.9以上，接近最優效率值1，表明從總體上看，武漢城市圈城市建設用地利用效率較高。在武漢城市圈9個城市中，咸寧市的綜合效率值最高，達到了0.978；黃岡市、潛江市、天門市的綜合效率值要低于城市圈的平均綜合效率值0.934。從時間尺度上來看，武漢城市圈2003-2013年的綜合效率平均值為0.934，城市圈綜合效率值的變化總體上呈現出先下降后上升、再下降再上升的趨勢，其中，2005-2007年、2009-2010年的綜合效率值均要低于平均值，在2010年綜合效率值下降到了最低點。

3.2 第二階段面板SFA回歸分析

武漢城市圈內部各個城市的社會經濟發展水平非常不均衡，不同決策單元面臨的外部環境差異較大，上文第一階段DEA分析所得到的效率值實際上是包含了外部環境和隨機因素對產出的影響的。為了消除外部環境和隨機因素對效率值所造成的干擾，需要在這一階段進行SFA回歸分析。將由第一階段得到的各個決策單元投入變量的松弛變量作為因變量，將交通基礎設施狀況、對外開放水平和科技環境這三個外部環境變量作為自變量，然后將這些指標數據代入SFA方程中進行求解。通過運用Frontier4.1軟件，對各變量進行極大似然估計。利用SFA回歸分解外部環境變量和隨機因素對投入差值的影響，使城市圈9個城市都面對相同的外部環境和運氣，從而更為客觀的分析武漢城市圈城市建設用地經濟效率（見表3、表4）。

由于外部環境變量是對各個投入松弛變量的回歸，所以當回歸系數為負時，表示增加外部環境變量值有利于減少投入松弛量，即有利于減少各投入項的浪費和產出值的增長；反之，當回歸系數為正時，則表示增加外部環境變量將會增加投入松弛量，從而導致各投入變量的浪費或者不利于產出值的增長。

3.2.1 人均道路面積

以人均道路面積來反映城市交通基礎設施對松弛變量的影響。其中，城市建設用地面積和二三產業從業人員數量對人均道路面積的影響不顯著，都未能通過顯著性檢驗；人均道路面積對城市建設用地面積和二三產業從業人員數量的影響很小。城鎮固定資產投資在1%的顯著性水平上顯著，與人均道路面積呈正相關，人均道路面積的提高對城鎮固定資產投資的增加有很大的正向作用。因而，從整體上看，交通基礎設施的改善會顯著地推升城鎮固定資產投資的過度投入，造成投入的冗余。在武漢城市圈的固定資產投資中，房地產投資占有較大比重，而房地產的過度投資會引起囤地、圈地，造成土地的閑置，從而不利于城市圈城市建設用地經濟效率的提高。

3.2.2 科技環境

以科技支出占地方公共財政支出比例來反映城市圈的科技環境。其中，二三產業從業人員數量對科技環境的影響不顯著，沒有通過顯著性檢驗；科技環境對二三產業從業人員數量的影響也很小。城市建設用地面積和城鎮固定資產投資分別在5%、1%水平，與科技環境均呈正相關。科技投入的增加和科技環境的改善會造成城市建設用地和城鎮固定資產投資的冗余，不利于城市圈城市建設用地經濟效率的提高。這有可能是由于科技支出投向不合理、科技投資策略出現偏差造成的，不僅未能提高城市建設用地經濟效率，反而造成人力財力的浪費。

3.2.3 對外開放水平

以實際利用外資金額來反映城市圈的對外開放水平。城市建設用地面積、二三產業從業人員數量和城鎮固定資產投資均在1%水平上顯著，與對外開放水平呈正相關。武漢城市圈作為內陸地區，外商來此進行投資主要是看中城市圈地區比較低廉的土地成本和人力成本。地方政府為了發展本地經濟，通常以較低的土地價格作為優惠條件吸引外資來本地進行投資，造成了土地的過度供給，從而導致土地利用效率低下。城市建設用地和二三產業從業人員投入的冗余，造成了土地資源和人力資源的浪費，不利于城市圈城市建設用地經濟效率的提高。

3.3 第三階段投入調整后的DEA實證分析

根據式（4）對投入變量進行調整，將調整后的投入變量和原始產出值代入DEA-BC2模型進行分析，得到第三階段各個決策單元的綜合效率值、純技術效率值和規模效率值，以及所處的規模報酬狀態。限于篇幅，本文僅列出武漢城市圈2003-2013年9個城市的建設用地綜合效率值。

第三階段DEA-BC2模型測算結果顯示，2003-2013年城市圈城市建設用地綜合效率的平均值為0.770，純技術效率的平均值為0.998，規模效率的平均值為0.772（見表5）。第三階段DEA分析在剔除了外部環境變量和隨機因素的影響后，效率值均發生了較大變化，因此可以看出，進行第三階段DEA分析是非常有必要的，從而能夠得到更為準確客觀的效率值。相較于第一階段DEA，第三階段DEA的綜合效率值和規模效率值均出現了較大幅度的下降，綜合效率均值由原來的0.934下降到0.770，規模效率均值由原來的0.945下降到0.772，綜合效率均值的大幅下降主要是因為規模效率均值的下降；純技術效率均值則有小幅增長，由原來的0.988增長到0.998。從整體上看，調整后的武漢城市圈城市建設用地經濟效率并不高，可提升空間很大。進一步來看，調整后的純技術效率均值為0.998，基本達到了純技術有效，表明城市圈對城市建設用地的管理水平較高，各項土地政策、土地利用規劃及城市規劃得到了很好的貫徹。而調整后的規模效率均值為0.772，規模效率較低，說明城市圈各個城市經濟發展規模不合理，應當適度提升其發展規模。

從空間尺度上來看，城市圈9個城市中，沒有一個城市處于技術效率前沿面，綜合效率均值僅有黃石市達到了0.902，其他城市都要低于0.9的水平，表明在武漢城市圈中，黃石市城市建設用地經濟效率較高；武漢、咸寧、鄂州市的綜合效率均值分別為0.86、0.869和0.881，表明這幾個城市的城市建設用地經濟效率處于相對有效的狀態；黃岡、孝感、仙桃市的綜合效率均值分別為0.774、0.784和0.733，表明這幾個城市的城市建設用地經濟效率處于中度有效的水平；潛江和天門市的綜合效率均值最低，分別為0.524和0.607，表明它們的城市建設用地經濟效率較低。

從時間尺度上看，2003-2013年武漢城市圈綜合效率的平均值為0.770，城市圈綜合效率均值呈現“上升-下降-上升”的趨勢。具體來看，2003-2006年城市圈綜合效率均值呈現小幅上升，增長了4.2%；2006-2007年綜合效率均值出現較大幅度下降，下降了22.06%；2007-2013年綜合效率均值逐年上升，年均增長10.63%。其中，2007年城市圈的綜合效率均值降到最低點，主要原因可能是由于美國金融危機對我國經濟造成的沖擊，城市圈經濟發展也必然會受到其影響，造成經濟發展規模下降，規模效率值也降到最低點，從而影響到綜合效率值。2007-2013年城市圈綜合效率均值逐年上升，主要得益于“全國資源節約型和環境友好型社會建設綜合配套改革試驗區”的正式建立。

3.4 三階段的比較分析

根據第一階段和第三階段的分析結果，分別列出這兩個階段的綜合效率值（TE）、純技術效率值（PTE）和規模效率值（SE），并對第一、第三階段城市圈各個城市的效率值做一個比較分析（見表6）。

通過表6可以看出，經過第二階段的調整后，城市圈各個城市的綜合效率值、純技術效率值和規模效率值均發生了較大變化，但變化方向和大小不一。相比較于第一階段的測算結果，城市圈9個城市中，黃石、黃岡、鄂州市的綜合效率值出現了不同程度的上升，其中尤以黃石市綜合效率值排名上升最多，由原來的第六位上升到現在的第一位，說明黃石市處于較差的外部環境和隨機因素中。而武漢、咸寧、仙桃、潛江市的綜合效率值出現了不同程度的下降，說明它們處于較好的外部環境和隨機因素中。只有孝感市的綜合效率值排名沒有出現變化。

相比較于第一階段的純技術效率值，城市圈9個城市中，孝感市和潛江市的純技術效率值為1，達到了純技術有效；其他7個城市的純技術效率值也比較高，表明總體上城市圈各市對城市建設用地的管理水平較高。

相較于第一階段的規模效率值，城市圈9個城市的規模效率值均出現了不同程度的下降，咸寧市的規模效率值由原來的第一位下降到現在的第三位，而黃石市規模效率值由原來的第三位上升到現在的第一位。綜合效率值處于第一位的黃石市，規模效率值也是處于第一位，可見規模效率對于提升一個城市的城市建設用地綜合效率有著很大的影響。因此，城市圈各個城市應該結合各自區域特點，調整經濟發展結構，適度提升經濟發展規模。

4 結論

本文通過運用面板三階段DEA模型對武漢城市圈2003-2013年的城市建設用地經濟效率進行了分析，主要結論如下。

第一，外部環境和隨機因素對武漢城市圈城市建設用地經濟效率存在顯著影響。從反映城市交通基礎設施情況的人均道路面積對城市圈城市建設用地經濟效率的影響來看，城市交通基礎設施的完善不利于城市建設用地經濟效率的提高，主要是因為城市交通基礎的完善帶來了城鎮固定資產投資的過度投入，造成了城市土地的閑置和浪費，這表明城市圈內部各個城市要控制城市的外延式發展，實施內涵式發展，改變投資驅動型的經濟發展方式，優化投資結構，減少對房地產投資的依賴。另外，科技環境和對外開放水平也對城市建設用地經濟效率的提高起到反面的負向作用，這主要與一定階段內科技支出投向不合理、科技投資策略出現偏差以及吸引外資的政策方式不合理有關。一些地方政府為了吸引外資來本地進行投資，競相壓低地價，甚至對一些投資商實施“零地價”，誘使投資商進行大規模圈地，造成土地利用效率的低下。為了解決投資商對土地圈而不用的狀況，政府部門在為投資商提供土地時候，應該對單位土地投資強度予以規定，提高土地利用效率。

第二，經過三階段調整后的武漢城市圈城市建設用地綜合效率均值為0.77，處于較低的土地利用水平，理論上尚有23%的土地節約潛力，土地集約節約利用潛力較大；從城市圈內部城市細分來看，天門和潛江這兩個縣級市的城市建設用地綜合效率最低，分別為0.607、0.524，表明天門市和潛江市存在土地利用粗放的問題。城市圈純技術效率均值為0.998，基本達到了純技術有效，表明城市圈內各城市對城市建設用地的管理水平較高，各項土地政策、土地利用規劃及城市規劃得到了很好的貫徹。調整后的規模效率均值為0.772，規模效率較低，其中又以天門市和潛江市的規模效率值最低，分別為0.607、0.524。而天門和潛江市的純技術效率值分別為0.999、1。可以看出，造成天門市和潛江市建設用地綜合效率低的主要原因是規模效率值低，因此，天門和潛江要擴大其經濟發展規模，優化經濟結構。

第三，從空間尺度來看，武漢城市圈中，黃石市城市建設用地經濟效率最高；武漢、咸寧、鄂州市城市建設用地經濟效率處于相對有效的水平；黃岡、孝感、仙桃市的城市建設用地經濟效率處于中度有效水平；潛江和天門市的城市建設用地經濟效率較低，處于低度有效水平。從時間尺度來看，2003-2013年，武漢城市圈城市建設用地經濟效率呈現“上升-下降-上升”的趨勢，以2007年為最低拐點，2007年之后，城市圈城市建設用地經濟效率逐年上升，呈不斷上升的趨勢。

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作者簡介：

肖旦，華中師范大學經濟與工商管理學院碩士研究生，研究方向為不動產經營與管理。

鄭佳麗，就職于九江市國土資源局，研究方向為土地利用規劃。