基于“三生”功能的長江中游城市群國土空間利用協調特征

徐 磊, 董 捷, 陳 恩

(華中農業大學 公共管理學院, 武漢 430070)

我國正處于工業化、城鎮化快速發展時期，國土空間作為經濟社會發展的重要載體，不同功能空間的競爭和矛盾日益激烈，城市空間無序擴張、產業重復建設等問題尤為突出，直接影響區域經濟社會的可持續發展[1]。如何有效緩解國土空間功能之間的矛盾，實現城市群生態安全與經濟社會發展相協調，就成為國土空間開發中備受關注的焦點問題。目前，國外針對城市群國土空間功能及協調發展等方面的直接論述較少，但相關領域的研究比較豐富，主要在多功能土地利用[2]、區域經濟社會可持續發展[3]方面，并多集中在以功能進行分區[4]及在景觀規劃方面的運用[5]。而國內對國土空間協調利用的相關研究主要以人地關系協調[6]為接入點，在明晰區域協調發展內涵和途徑[7]的基礎上，引入“三生”空間及功能等[8]概念。首先在從“三生”功能的內涵及分類[9-10]進行空間格局的分析方面；其次，識別國土空間多功能和主導功能是合理利用空間的前提和依據，相關研究從土地利用多功能[11]、“三生”功能識別等[12]方面進行探索。此外，還有學者從“三生”功能視角進行分區優化[13]，進而實現區域國土空間的協調利用[14-15]。

在“三生”功能及國土空間協調利用方面，已有研究集中于多功能內涵、分類及空間格局特征等方面，從“三生”功能視角探討城市群協同發展也主要是在“三生”功能識別、功能劃分及布局優化等方面。以“三生”功能視角進行國土空間利用協調性特征分析的研究較少，以功能系統內部作用來探索長江中游城市群國土空間協調機理和發展路徑的相關研究更為鮮見。本文在測算“三生”功能耦合協調水平的基礎上，揭示城市群國土空間協調性的時空演變特征，并判別城市群協調度區域差異的主要來源，以期為國土空間可持續開發和布局優化提供參考和支撐。

1　研究區域與數據來源

1.1　研究區域

長江中游城市群位于長江中游段，承東啟西、連接南北，地跨“湘鄂贛”三省，容納“武漢城市圈”、“環長株潭城市群”和“環鄱陽湖城市群”成為特大城市群，是《全國主體功能區規劃》中重點開發的區域之一，是唯一一個地跨三省的跨區域城市群，在全國國土空間發展格局中具有重要的戰略地位。依據國務院批復的《長江中游城市群發展規劃》，將其正式定位為中國經濟發展新增長極、中西部新型城鎮化先行區、內陸開放合作示范區和“兩型”社會建設引領區。

1.2　數據來源

研究所用數據主要來自《中國城市統計年鑒2007—2015》、《中國區域經濟統計年鑒2007—2014》、《中國城市建設統計年鑒2007—2015》、《湖北省統計年鑒2007—2015》、《江西省統計年鑒2007—2015》、《湖南省統計年鑒2007—2015》、《湖北省農村統計年鑒2007—2014》、《湖南省農村統計年鑒2007—2014》，還參考了長江中游城市群31市相應年份統計年鑒，個別缺失數據利用國民經濟社會發展公報補齊。此外，為實現評價單元時間序列上的可比性，消除價格和物價變動的影響，對所涉及GDP等經濟指標進行平滑處理。

2　研究方法

2.1　指標體系構建

在選擇國土空間功能評價指標方面，國內學者在相關領域也進行了深入研究[16-17]。由于影響城市群國土空間“三生”功能系統的因素較多，本文在已有研究基礎上，從“三生”功能內部要素之間的作用機理出發，選取功能性指標進行統計；而后通過相關性和指標獨立性的檢驗，并結合相關專家的意見，不斷調整和篩選指標；再依據長江中游城市群國土空間利用的實際情況，形成指標選擇的反饋體系，最終確定35個指標來構建“三生”功能評價指標體系，見表1。

表1　城市群國土空間“三生”功能評價指標體系及權重

2.2　“三生”功能評價模型

本文利用熵權-TOPSIS模型進行功能指數評價，首先運用熵權法求取指標權重，然后計算并確定正負理想解，利用逼近理想解的貼近度進行排序，確定出各評價單元“三生”功能值大小，具體的計算步驟為[18]：

(1) 為消除指標之間量綱的差異，采用“最大—最小”值法對指標原始矩陣X=(xij)mn進行標準化處理，得到標準化矩陣yij。

(2) 利用熵權法計算第i項指標權重wi：

(1)

(3) 建立加權決策評價矩陣：

V=P·W=[vij]mn

(2)

(4) 依據排序確定正負理想解：

V+={maxVij,(i=1,2,3,…,m)}

V-={minVij,(i=1,2,3,…,m)}

(3)

(4)

(6) 計算評價單元與理想值的貼近度：

(5)

利用計算結果，按照理想解的貼近度Ij進行排序，排序靠前表示評價單元的功能水平更接近理想解，所具有的功能越強，反之則越弱。

2.3　耦合協調度模型

(1) 本文測度耦合協調度的方法參考離差系數法[19]，構建國土空間生產、生活和生態功能3個系統耦合模型，用以揭示系統之間相互作用關系的強弱與優劣。經過推導和改進后的耦合協調度模型公式如下：

(6)

(7)

T=αE(x)+βF(y)+γU(z)

(8)

式中：C為耦合度;D為協調度；T為“三生”功能系統的綜合發展度；K為調節系數；α，β，γ為權重，且α+β+γ=1，考慮到功能之間的作用關系和相對發展的重要性，E(x)，F(y)與U(z)分別為生產、生活和生態功能評價指數，α，β，γ都設定為1/3。并在此基礎上，將協調度分為不同發展類型，見表2。

2.4　變異系數模型

(1) 泰爾系數又稱為錫爾系數或錫爾熵，是運用信息熵概念來體現區域經濟發展相對差異性的重要指標，泰爾系數越大說明區域之間的相對差異性越大，反之越小。計算公式為[20-21]：

(9)

式中：Lu為總體差異；n為城市群城市總數；yi為子都市圈內城市系統協調度；y為城市群系統協調度總和。

表2　國土空間利用協調度等級劃分標準

(2) 以城市群子都市圈作為基本評價單元，將泰爾系數二次分解為地帶內(Lw)和地帶間(Lz)差異，用以表征城市群國土空間利用協調性區域差異的來源，計算公式為：

子都市圈內部差異：

(10)

子都市圈之間差異：

(11)

式中：nk為城市群各子都市圈內城市個數；yk為各子都市圈系統協調度總和；k為子都市圈個數。

3　實證結果與分析

利用熵權法計算各項指標權重后，運用TOPSIS模型評價長江中游城市群國土空間“三生”功能值，以此為基礎代入耦合協調度模型，計算出國土空間利用協調度進行實證分析。

3.1　國土空間利用協調性時序特征

(1) 從城市群整體來看，圖1反映出在研究期內，長江中游城市群國土空間利用協調度呈現波動上升的形態，協調度值在0.388 2～0.481 5，協調類型處于瀕臨失調與勉強協調之間，整體協調度水平不高。以2010年為分界點，分階段分析城市群協調度演變特征：首先，在2006—2010年，協調度水平相對平穩，呈緩慢增長的狀態，協調度值由0.39增長到0.41，實現了小幅上漲。由于在“十一五”規劃發展期，政府對區域國土空間開發中存在的生態環境破壞、資源枯竭等問題逐步重視，加快提升資源利用效率和環境承載能力，推動產業轉型以及土地節約集約利用，城市群國土空間的協調度不斷向良性協調發展。

其次，從2010—2014年，協調度呈現加速上升的態勢，協調度由0.41增長到0.48，但協調類型始終徘徊在勉強協調階段，說明協調度水平實現相對增長，但在整個區域發展中，還是存在單一追求經濟建設而忽略環境和社會發展問題，使得國土空間利用的協調性長期停滯在勉強協調的狀態。通過對城市群國土空間系統協調度整體分析可知，在研究期間內國土空間利用的協調類型處于瀕臨協調和勉強協調，城市群整體協調度水平還不高，但從時序演變趨勢來看，呈現逐步上升的良好態勢，協調度還具有相當大的提升潛力。

圖1長江中游城市群與子都市圈國土空間利用協調度的時序演變

(2) 從城市層次分析協調度時序變化，以2006年與2014年作為典型年份進行分析，具體城市協調度類型變化見表3。在2006年，城市群國土空間協調度的差異性比較明顯，沒有優質協調類型城市存在，良好協調類型只有一個武漢市，而中級協調和低級協調也只有長沙和南昌兩個城市；而勉強協調和瀕臨失調的城市數量在城市群中占有很大比例，共有23個城市，占所有城市的74%。在該時期國土空間利用中一味追求生產空間效益，忽略了與生活、生態空間協調利用，并且產生環境污染、生態失衡等問題，造成了國土空間利用協調水平較低。

而到2014年，武漢市優先達到了優質協調，而南昌市和長沙市也發展為良好協調，體現出省會城市在國土空間利用上的多元化、協調性及優越性；城市群內協調類型轉變為初級協調和勉強協調的城市數量達到了20個，超過了城市群城市數量的50%；而初級協調城市從1個城市發展為7個城市，勉強協調類型從8個發展為14個，占樣本總數的45%，瀕臨失調類型的城市減少了8個，嚴重失調的城市已為0個。通過分析還發現多個城市的協調度演變并不穩定，存在一定的波動性，但從長期發展來看，所有城市的協調度都有向高級協調發展的趨勢。

表3　長江中游城市群城市國土空間利用協調度類型

3.2　國土空間利用協調性空間分異

長江中游城市群國土空間利用的協調度不僅表現出一定的時序演變規律，還具有明顯空間格局分布特征。選取2006年、2010年、2014年時間點，在依據分類標準進行分類的基礎上，利用ArcGIS軟件進行空間格局表達，見圖2。

圖2長江中游城市群城市國土空間利用協調度的空間格局

從城市群國土空間協調的空間格局演變來看，武漢市協調度在區域內一直較高，引領和帶動周邊城市共同發展，如鄂州、黃石、黃岡等市都以武漢為中心集聚，逐步形成向外擴散的圈層空間格局；長沙市作為環長株潭城市群中心城市，協調度在不同時期都相對較高，岳陽、常德、益陽、婁底、衡陽通過吸納“長株潭”的功能輻射，協調度也快速提升，形成以長沙為核心向南北逐步擴散和集聚的格局；而南昌市作為環鄱陽湖城市群的核心城市，協調度在區域內維持較高水平，九江市、景德鎮市、鷹潭市和上饒市對南昌市形成了包圍之勢，而江西省中南部城市協調度提升速度欠佳，整體的協調度也略低于北部；通過協調度空間格局分析還發現，城市群初級協調和勉強協調的城市大多數都分布于長江沿線，在長江沿線上呈現出帶狀分布，符合沿江建設特色城鎮進而實現空間協調開發的策略。

3.3　國土空間利用協調差異性分析

(1) 利用極差系數和標準差系數分析長江中游城市群國土空間利用協調度的絕對差異。從圖3中可以看出，從2006—2014年，國土空間利用協調度的極差與標準差具有相似的曲線特征，都呈現上升—下降—上升—下降的起伏狀態，極差系數圍繞在0.50上下起伏，而標準差圍繞在0.12左右波動。其中，2006年為兩種系數的最低值，但隨著時間推移逐漸變大，直到2010年達到最大值，表明城市群協調度的絕對差異在“十一五”規劃期間呈逐步增大的趨勢；而在2010—2014年，協調度絕對差異出現起伏和不穩定狀態，表現出先上升后下降的態勢，說明“十二五”規劃期間內，城市群內城市之間協調水平變動相對明顯，值得注意的是極差系數在研究期間內一直為最優城市武漢市和最劣城市天門市兩者之差，也體現出兩者之間的差距是絕對差異的重要來源。

圖3　長江中游城市群國土空間利用協調度差異性的時序演變

(2) 利用變異系數和泰爾系數表征長江中游城市群國土空間利用協調性的相對差異。通過圖3可以看出，以2010年為轉折點，兩系數都呈現出先上升后下降的演變特征。在2006—2010年期間，兩個系數都逐漸增大，到2010年達到最大值，再從2010—2014年，呈現出逐漸減小的趨勢。主要原因是經過“十一五”時期建設后，城市群生產空間利用達到一定水平，中心城市率先注重和開展“兩型”社會建設，國土空間協調性率先提升，而其他中小城市依然以經濟建設為主；到“十二五”規劃建設時，城市群各城市都逐步強化對生活和生態空間的保護，開始注重國土空間的協調利用，城市之間的協調度相對差距也逐漸減小。

3.4　國土空間協調性差異的區域分解

長江中游城市群由武漢城市圈、環長株潭城市群及環鄱陽湖城市群三大子都市圈組成，利用泰爾指數分析城市群國土空間利用協調度的地帶差異性，并對城市群子都市圈的差異貢獻進行分解，判斷城市群總體差異的主要來源。

(1) 城市群地帶內、地帶間差異及貢獻率。由表4可知，在長江中游城市群整體層次上，地帶內泰爾系數均值為0.034 8，貢獻率為96.89%，而地帶間的泰爾系數為0.001 1，貢獻率為3.11%。地帶內即子都市圈內部差異要大于子都市圈之間差異，并且子都市圈內部差異貢獻率遠大于子都市圈之間的貢獻，說明城市群國土空間區域協調水平的差異主要源于子都市圈內部城市單元之間差異。此外，地帶內與地帶間的泰爾系數都呈現逐漸降低的趨勢，兩類的差異系數保持相對穩定，但過程有所波動。

(2) 子都市圈之間差異及貢獻率。從表4中武漢城市圈、環長株潭城市群及環鄱陽湖城市群之間協調度的差異對比來看，3個子都市圈之間的泰爾系數相差不多，年均值分別為0.037 8，0.034 5，0.031 2，各子都市圈之間相互差距并不明顯，并且協調度隨時間演變均呈現先增大后減小的趨勢，而整體則呈現逐漸降低的趨勢；從各子都市圈的差異貢獻率來看，武漢城市圈貢獻率最大，基本在40%以上，而環長株潭城市群與環鄱陽湖城市群的貢獻率相當，基本在20%～30%，也有著較大的貢獻，各子都市圈差異貢獻率都維持著較為穩定的水平。

由以上分析可知，長江中游城市群國土空間利用協調度的區域差異主要來自都市圈內城市單元之間的差異，并且武漢城市圈的貢獻率最高，這與武漢在城市圈中“一市獨大”密不可分，并且圈內仙桃、天門和潛江為縣級市，在生產、生活水平方面，均與武漢市有較大的差距，而作為中心城市對周邊城市的帶動作用不足，導致城市之間空間利用水平差異明顯，但隨著城市群一體化的不斷建設，差異性也顯示出逐漸減小的趨勢；而環長株潭城市群和環鄱陽湖城市群的貢獻率雖低于武漢城市圈，但貢獻水平也較高，原因是中心城市與周邊城市空間開發效率和利用方式差別較大，各城市空間利用的特征和側重的方向不同以及各都市圈國土空間統籌開發的程度較低。

表4　長江中游城市群國土空間利用協調度地帶差異及分解

4　結論與建議

4.1　結 論

(1) 從國土空間利用協調度的時序特征來看，從2006—2014年，城市群總體協調水平呈現波動上升的形態，協調類型處于瀕臨失調與勉強協調之間；在城市層次上，到2014年時，超過50%的城市協調類型處在初級協調及以下，而優質協調、良好協調和中級協調城市較少，僅有武漢、長沙及南昌，城市群國土空間利用的協調度整體水平較低。

(2) 從國土空間利用協調度的空間分異特征來看，城市群內城市之間發展不平衡較為顯著，初級協調和勉強協調的城市大多分布于長江沿線，呈現出帶狀分布，城市協調等級和規模呈現出一種“兩頭小、中間大”的“紡錘形”結構特征，而中心城市與周邊城市空間開發不平衡是協調性差異的重要原因。

(3) 依據長江中游城市群國土空間利用協調度絕對差異與相對差異分析，城市群城市之間的協調度差異逐漸降低，兩種類型差異系數均隨時間呈逐漸縮小的收斂趨勢；地帶內即都市圈內部協調性差異對城市群總體差異的貢獻明顯大于都市圈之間差異，而武漢城市圈內城市之間的差異最為明顯，對城市群總體差異變動的影響最大，環長株潭城市群和環鄱陽湖城市群發展相對均衡，差異貢獻率略低。

4.2　建 議

鑒于研究結論中長江中游城市群國土空間協調利用的非均衡特征，提出相關的政策建議：

首先，在優化生產空間時，對“湘鄂贛”產業進行分工，實現城市之間產業錯位發展；以“產城融合”模式協調產業空間與生活空間利用，因地制宜的開展城鎮特色產業；在生態空間保護中，應將長江中游城市群生態安全戰略融入到長江經濟帶發展戰略中，與上游和下游共同制定生態空間聯防聯治機制。

其次，面對城市群國土空間協調度的非均衡格局，在強調各城市空間協調發展的基礎上，統籌考慮城市國土空間協調特征，采取差別化的措施引導國土空間開發。并強化武漢、長沙及南昌的中心城市地位，依托高速交通線拉動周邊城鎮建設，提高城市之間的聯系強度，形成高效集聚的產業帶及城鎮集群，促進國土空間的均衡化發展。

第三，促進城市群以及子都市圈內城市之間的均衡發展，尤其在武漢城市圈內，需改變武漢市“一市獨大”格局，避免區域城市發展的“馬太效應”，著力帶動周邊城市的國土空間統籌利用，加強向西對仙桃、潛江和天門的輻射，引導“仙潛天”進行組團發展；在環長株潭城市群與環鄱陽湖城市群中，增強中心城市戰略支點作用的基礎上，與節點城市及鄉鎮形成網絡化發展，實現國土空間一體化開發。

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