土地利用經濟效益耦合協調度及空間差異研究*
——以京津冀地區為例

吳嘉惠，吳克寧，李晨曦，劉 歡，王思懿，馬春光

(1．中國地質大學(北京)土地科學技術學院，北京 100083； 2.國土資源部土地整治重點實驗室，北京 100035； 3.菏澤國土資源局，山東菏澤 274009)

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·問題研究·

土地利用經濟效益耦合協調度及空間差異研究*
——以京津冀地區為例

吳嘉惠1， 2，吳克寧1，2※，李晨曦1， 2，劉 歡1， 2，王思懿1， 2，馬春光3

(1．中國地質大學(北京)土地科學技術學院，北京 100083； 2.國土資源部土地整治重點實驗室，北京 100035； 3.菏澤國土資源局，山東菏澤 274009)

[目的]以土地投入、產出為基礎，分析京津冀地區13個城市的土地利用經濟效益的空間相關性和異質性，為土地利用方式的調整提供科學參考。[方法]通過構建土地利用經濟效益指標體系，運用熵值法測算土地利用經濟效益值，并通過耦合協調度模型和空間分析法對京津冀土地利用經濟效益空間差異進行了初步探討。[結果](1)京津冀整體土地利用經濟效益耦合協調度較低，耦合協調平均值為0.425，屬于瀕臨失調衰退類型，并且各城市之間發展不平衡； (2)京津冀地區土地利用經濟效益全局空間自相關指數Moran’s I為0.217 928，表現出顯著的空間集聚形態； (3)京津冀地區土地利用經濟效益空間差異主要受區位優勢、產業結構等影響，京津冀3地僅有北京、天津2個城市處于協調發展狀態，河北省整體都處于失調衰退狀態。[結論]根據區域土地利用經濟效益的空間分異特點，應制定差異化策略，從而提高土地利用經濟效益。

土地利用經濟效益 耦合協調度 空間分析法 京津冀地區 熵值法

0 引言

土地是人類賴以生存和發展的物質基礎，在利用土地時應盡量使其利用效益最大化。土地利用效益主要包括土地利用經濟效益、土地利用社會效益和土地利用生態效益，其中土地利用經濟效益研究是土地利用效益研究的核心，也是土地利用效益的重要表現[1-3]。目前，對土地利用經濟效益已有較多研究[4， 5]，大部分通過選取影響因子，計算因子總和對土地利用經濟效益進行衡量，較少將因子劃分為對土地的投入和產出，再進行比較。而從投入和產出視角研究土地利用經濟效益的，雖然有效衡量了一個地區土地投入和產出的效率，但卻不利于地區和地區之間的比較[1]，還需要深入研究。文章選取了京津冀為研究區域，以投入產出率為支點，從土地投入和產出兩方面構建指標體系，利用熵值法計算京津冀13個城市土地投入效益和土地產出效益，以耦合協調度衡量土地利用經濟效益高低，進而分析其空間分異規律，為土地利用方式的調整提供科學參考。

1 研究區域概況

2 指標體系與研究方法

2.1 評價指標體系構建

土地利用經濟效益評價涉及投入和產出兩方面[6]。結合京津冀的實際情況以及指標數據的可獲得性，基于前人研究成果[1， 6-8]，將京津冀土地利用經濟效益指標體系分為2個層面——土地投入和土地產出。指標體系構建表1所示。

2.2 數據來源及預處理

該文以各地級市作為基該研究尺度，采用2015年《北京市統計年鑒》、《天津市統計年鑒》和《河北省統計年鑒》和2015年《中國城市統計年鑒》為主要數據源，對數據進行無量綱化處理，采用最大最小值標準化方法，公式如下所示：

yij=(xij-minxij)/(maxxij-minxij)

(1)

式(1)中，yij是指標標準化值，xij為某項指標屬性值，maxxij、minxij分別為某項指標的最大值和最小值。

2.3 研究方法

2.3.1 權重確定與綜合水平計算

該文采用熵值法確定各項指標權重[9]。計算步驟如下：

(2)

表1 京津冀土地利用經濟效益指標體系權重

目標層系統層指標層權重土地利用經濟效益土地投入人均道路用地面積0 1783地均固定資產投資0 1733房地產投資比重0 1989地均勞動力投入水平0 4495土地產出地均生產總值0 2163人口密度0 0816地均社會消費零售額0 2417地均財政收入0 4603

式(2)中，zij為將指標標準化后，第j項指標下，第i城市占該指標比重；n為樣本(城市)個數，m為指標個數；

(3)

式(3)中，ej代表第j項指標熵值，k=1/ln(n)，ej≥0；

dj=1-ej

(4)

式(4)中，dj代表第j項指標的差異系數；

(5)

式(5)中，wj代表第j項指標的權重；

(6)

式(6)中，F1為土地投入效益水平，F2為土地產出效益水平。

計算的權重結果如表1所示。

表1中指標說明如下所述。

(1)人均道路用地面積。是指區域道路面積與人口數量的比值，單位m2/人。該指標反映地區基礎設施設備投入水平。

(2)地均固定資產投資。是指區域固定資產投資與面積的比值，單位萬元/hm2。該指標反映地區資源投入水平。

表2 土地利用經濟效益分類體系

第一層第二層次第三層次D類型協調發展類(可接受區間)0 9000～1 0000優質協調發展類F1>F2：產出滯后型F1=F2：投入產出同步型F1F2：產出損益型F1=F2：投入產出共損型F1

(3)房地產投資比重。是指區域房地產投資占固定資產投資的比重，單位%。該指標反映地區土地市場當中房地產的投入強度。

(4)地均勞動力投入水平。是指區域從業人員與面積的比值，單位人/hm2。該指標反映地區勞動力投入強度。

(5)地均生產總值。是指區域生產總值與面積的比值，單位萬元/hm2。該指標反映地區土地經濟產出水平。

(6)人口密度。是指區域人口數量與面積的比值，單位人/hm2。該指標反映地區經濟效益產出中的土地承載度[6]。

(7)地均社會消費零售額。是指區域社會消費品零售額與面積的比值，單位萬元/hm2。該指標反映地區商品零售水平。

(8)地均財政收入。是指區域財政收入與面積的比值，單位萬元/hm2。該指標反映地區財政收入水平。

2.3.2 耦合協調度模型

根據前人的研究成果[1，10-12]，土地投入效益系統和土地產出效益系統耦合協調的計算公式如下：

(7)

式(6)中，C為耦合協調系數，反映了土地投入效益系統和土地產出效益系統協調發展程度；D表示耦合協調度；T表示土地利用經濟效益整體水平；α和β分別表示土地投入系統和土地產出系統重要程度的權數，研究認為二者同等重要，所以α和β均是0.5。

計算出耦合協調度D，依據表2給出的標準進行定量判斷[1， 13， 14]。

2.3.3 變異系數

該文采用變異系數對城市土地投入產出的耦合協調度分布進行空間分析，公式如下：

(8)

2.3.4 空間自相關分析

該文采用Moran’s I來衡量全局空間自相關，公式如下[15]：

(9)

該文采用局部空間自相關指標LISA 反映一個城市耦合協調度與鄰近城市耦合協調度的相關程度，公式如下[15]：

(10)

式(10)中，Ii為局部空間自相關指標LISA。

3 結果與分析

3.1 土地利用經濟效益耦合協調度分析

依據上述所選用的研究方法對原始數據進行處理，得到京津冀地區各市的土地利用經濟效益(表3)。

表3 土地投入與土地產出耦合協調度評價結果

城市F1F2D類型北京市0 79820 99780 9435優質協調發展類投入滯后型天津市0 84360 67590 8663良好協調發展類產出滯后型唐山市0 19590 19350 4413瀕臨失調衰退類產出損益型廊坊市0 20520 18080 4385瀕臨失調衰退類產出損益型張家口市0 14340 23810 4230瀕臨失調衰退類投入損益型石家莊市0 22070 13750 4116瀕臨失調衰退類產出損益型秦皇島市0 28620 08910 3686輕度失調衰退類產出損益型邯鄲市0 15810 11590 3658輕度失調衰退類產出損益型保定市0 12050 08330 3138輕度失調衰退類產出損益型衡水市0 07720 08200 2820中度失調衰退類投入損益型滄州市0 06060 11310 2809中度失調衰退類投入損益型邢臺市0 07100 06630 2619中度失調衰退類產出損益型承德市0 03990 01000 1264嚴重失調衰退類產出損益型

圖1 京津冀城市土地投入與土地產出耦合協調度空間分布

從土地投入效益和土地產出效益的耦合協調度類型可以看出，京津冀3地13個城市整體水平偏低且內部差距較大，耦合協調平均值為0.425，屬于瀕臨失調衰退類型。其中，北京、天津2個城市處于耦合協調度較高水平，屬于協調發展類，承德市處于最低的耦合協調度水平，屬于嚴重失調衰退類，其余10個城市均屬于失調衰退類型。因此，京津冀3地存在嚴重的發展不平衡現象。

從土地投入效益和土地產出效益的耦合協調度地理位置分布可以看出，京津冀3地13個城市協調度相對較高的主要集中在北京及其周圍的城市，呈現帶狀分布。該文將該條帶定義為京津冀經濟帶，包含的城市有北京、天津、唐山、廊坊、張家口、秦皇島共6個城市，如圖1所示。在協調度大于0.4(過渡區間至可接受區間)的6個城市中，有北京、天津、唐山、廊坊、張家口共5個城市處于經濟帶中。因此，京津冀3地發展過程中，土地利用經濟效益存在顯著的地理分布，水平較高多集中于京津冀經濟帶中。

3.2 土地利用經濟效益的空間關聯性分析

基于GeoDA軟件進行空間分析，進一步分析土地利用經濟效益的空間關聯性[16]。利用權重矩陣繪制Moran指數散點圖。Moran散點圖由4個象限組成，每個象限代表不同的空間自相關類型[17]：象限I和象限Ⅲ代表正相關，即該空間單元屬性值較高(低)，相鄰單元屬性值也較高(低)； 象限Ⅱ和象限Ⅳ代表負相關，即該空間單元屬性值較低(高)，相鄰空間單元較高(低)。

京津冀13個城市土地投入與土地產出耦合協調度的全局空間自相關指數Moran’s I為0.217928(顯著度P=0.047)，表明京津冀入地利用經濟效益存在顯著的正向空間自相關關系，出現了明顯的空間聚集性。正如圖2所示，在象限I中包括北京、天津、唐山、廊坊4個城市，說明該地區是熱點區； 象限Ⅲ是保定、邢臺、衡水、邯鄲、石家莊5個城市，說明該片區是冷點區。

圖2 Moran散點分布

為了更為直觀的體現京津冀土地利用經濟效益的空間分布情況，利用GeoDA生成LISA聚集圖進一步分析，如圖3所示。處于高高聚集類型的城市為北京、天津、唐山，表明這3個城市和周邊城市的土地利用經濟效益都較高； 處于低低聚集的城市為衡水，表明該城市和周邊城市的土地利用經濟效益都較低； 處于低高的城市為承德市，表明該城市的土地利用經濟效益遠低于周邊城市； 無色則為不顯著。從以上Moran圖與LISA圖的分析中，反映了京津冀地區土地利用經濟效益存在明顯的空間溢出作用，并且處于“兩極分化”態勢。

圖3 LISA聚集

京津冀整個地區的變異系數V為0.5437，進一步表明京津冀土地利用經濟效益差異性較大，經濟發展不平衡。如圖1所示，經濟帶中的城市，擁有北京、天津兩大增長極，因而受當地經濟輻射帶動作用強，有利于增加對該區域土地的投入。相較而言，非經濟帶中的其他城市，進入經濟發展較晚，同時遠離北京、天津增長極，所以受輻射帶動作用較弱。

4 結論與討論

該文運用耦合協調度模型、熵值法和空間分析法等方法，對京津冀地區土地利用經濟效益體系耦合協調度及其空間差異進行分析，分析結果如下。

(1)京津冀整體土地利用經濟效益耦合協調度較低，屬于瀕臨失調衰退類型，并且各城市之間發展不平衡，存在顯著差距，土地投入和土地產出的耦合協調度相對較好的地區主要集中在京津冀經濟帶上。

(2)京津冀13個城市土地利用經濟效益耦合協調度存在顯著的正向空間自相關關系，表現出空間集聚和“兩極分化”態勢。

(3)京津冀地區土地利用經濟效益空間差異主要受區位優勢、產業結構等影響。京津冀3地僅有北京、天津2個城市處于協調發展狀態，河北省整體都處于失調衰退狀態。

該地區應當加強對土地的集約節約利用，依據實際情況制定科學的產業布局、合理的規劃，依托京津冀協同發展大背景，明確城市的發展方向、城市土地利用目標和功能分區，從而提高土地利用經濟效益。

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COUPLING COORDINATION DEGREE AND SPATIAL ANALYSIS ON ECONOMIC BENEFIT OF LAND UTILIZATION*——A CASE STUDY IN BEIJING, TIANJIN AND HEBEI REGION

Wu Jiahui1， 2，Wu Kening1， 2※，Li Chenxi1， 2，Liu Huan1， 2，Wang Siyi1， 2，Ma Chunguang3
(1.School of Land Science and Technology,China university of geosciences ,Beijing 100083, China;2.Key Laboratory of Land regulation Ministry of Land and Resources，Beijing 100035, China;3.Heze Bureau of Land Resources,Heze, Shandong 274009,China)

The coordinated development of Beijing-Tianjin-Hebei has become a major national strategy. Economic benefit of land utilization has been paid more attention in different field. The purpose of this paper was to analyze the spatial relevance and heterogeneity in economic benefit of land utilization and find out existing problems,so as to provide scientific references for efficient land utilization and reasonable degree of land intensive use. Taking 13 prefecture-level in Jing-Jin-Ji region as an example andusing the methods of coupling coordination degree model, entropy value and spatial analysis, this paper analysed the constitution of land use economic benefit, built up the evaluation index system of urban land use efficiency, used improved entropy method to measure land use efficiency value, and discussed heterogeneity of land use efficiency in Being,Tianjin and Hebei region. The results showed that (1) the total economic benefit of land utilization was relatively low, with the average of 0.425,which showed apparent spatial differences;(2)the Global Moran′s I was 0.217 928 and the prominence was 0.047, it indicated the economic benefit of land utilization had significant spatial applomeration;(3) The economic benefit of land utilization was mainly effected by location condition and industrial structure.The economic development was coordinated in Bejing and Tianjin, not in Hebei. It should make different policy according to spatial differences on economic benefit of land utilization in order to achieve maximum economic benefit of land utilization.It should make the rational function orientation and the goal of the urban land utilization based on their industrial characteristics and the principle of strategic interest of the country for the coordinated development of Beijing-Tianjin-Hebei.

economic benefit of land utilization; coupling coordination degree; spatial analysis; Being,Tianjin and Hebei region; entropy value

10.7621/cjarrp.1005-9121.20170606

2016-08-17

吳嘉惠(1991—)，女，廣西柳州人，碩士。研究方向：土地制度與政策。※通訊作者：吳克寧(1963—)，男，北京人，博士、教授、博士生導師。研究方向：土地評價和土地規劃。Email：wukening@cugb.edu.cn

*資助項目：北京市科技計劃項目“非首都功能疏解的用地保障研究”(Z161100001116016)

F301.24

A

1005-9121[2017]06038-07