廣西土地集約利用時空分異格局分析

韋燕飛 何彥諺 童新華

[摘要]摸清土地集約利用時空分異規(guī)律，是制定科學有效土地利用策略，提高土地集約利用程度的重要前提。以廣西區(qū)縣為研究單元，基于土地集約度模型，測算2008～2016年廣西土地集約利用水平，采用空間自相關模型與重心模型，探討廣西土地集約利用在空間尺度分布特征，分析空間格局演變和重心轉移特征。研究表明：①廣西土地集約利用水平總體呈上升趨勢，空間分異格局具有明顯的區(qū)域差異性與空間穩(wěn)定性，呈現(xiàn)東部高西北低的穩(wěn)定態(tài)勢；②區(qū)縣尺度下廣西土地集約利用水平具有顯著的空間聚集特征，聚集格局與廣西地形地貌特征空間上具有吻合性，低～低聚集模式主要分布在喀斯特石山遍布的西北地區(qū)，高～高聚集模式未呈現(xiàn)出明顯的成片集聚特征；③廣西土地集約利用變化差異主要發(fā)生在南北方向上，東部土地集約利用水平較高，各經(jīng)濟區(qū)受海拔高度、地形地貌、區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展等不同主導因素的影響，重心移動軌跡有所差異，其中，西江經(jīng)濟區(qū)移動軌跡與廣西總體軌跡差異較為顯著。研究明確了積極協(xié)調人們需求與土地利用潛力之間的關系，因勢利導地制定差別化土地集約利用政策，有利于提升土地集約利用水平，優(yōu)化土地利用空間格局。

[關鍵詞]土地集約利用；重心模型；空間自相關；時空分異；廣西

[中國分類號]F301 [文獻標識碼]A

1 引言

社會經(jīng)濟快速發(fā)展，城市化進程不斷推進，這帶來了巨大的財富，但同時也成為土地利用模式變化的主導因素，帶來了盲目擴張、土地閑置、粗放低效利用等突出問題，使得本來就稀缺的土地變得更為緊缺。提高土地集約利用效率是我國新時代社會健康穩(wěn)定發(fā)展的重要任務，李克強總理在接見國土資源節(jié)約集約模范時提出“發(fā)展是硬道理、節(jié)約是大戰(zhàn)略，要把節(jié)約優(yōu)先放在更加突出的位置”，推進節(jié)約集約用地，提高土地集約利用程度，是加快推進生態(tài)文明建設、推動經(jīng)濟提質增效升級、保障經(jīng)濟社會長遠可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。要提升土地集約利用水平，首先需要掌握土地集約利用現(xiàn)狀，在摸清現(xiàn)狀的基礎上制定有效政策措施以提高土地集約利用水平，由此，對土地資源利用程度及其時空分異特征與發(fā)展演變的研究是重要的基礎工作，文本將從這角度開展研究。涉及的相關研究主要有土地集約利用研究與時空格局分析研究，學者們在這些方面開展了許多研究，如學者伊利、雷利·巴洛維、畢寶德、劉衛(wèi)東、周誠等從經(jīng)濟學與生態(tài)效益等角度研究土地集約利用的理論內(nèi)涵，學者錢銘杰、宋德勇等研究土地集約利用的評價方法與指標構建，學者謝正峰、王文剛等利用空間自相關模型研究土地利用程度及土地利用變化的空間分異特征，學者熊冰瑤、王介勇等利用重心模型研究土地整治項目及糧食產(chǎn)量空間變化格局。空間自相關模型可較好的衡量區(qū)域要素屬性的空間擴散效應及聚集特征，重心模型在探索空間要素動態(tài)變化有獨特優(yōu)勢，兩模型的結合可更好的揭示要素屬性的空間分異格局發(fā)展特征。從目前研究看，

尚未涉及將兩模型結合用于研究土地集約利用格局。鑒于此，文本采用李廣東等學者提出的土地集約度模型測度2008～2016年廣西各區(qū)縣土地集約利用水平，從時間和空間維度對土地集約利用水平進行數(shù)理統(tǒng)計分析，在區(qū)縣尺度下結合空間自相關模型與重心模型，對廣西2008～2016年土地集約利用水平進行時空格局分析，探尋其時空分異規(guī)律及重心移動軌跡，以期為廣西因地制宜、因勢利導地制定土地集約利用政策提供科學依據(jù)。

2 區(qū)域概況

廣西壯族自治區(qū)（本文簡稱廣西）與廣東、湖南、貴州、云南相鄰，并與海南隔海相望，南瀕北部灣、面向東南亞，西南與越南毗鄰。介于104°26'E～112°04E，20°54'N～26°24N，地處低緯度，北回歸線橫貫全區(qū)中部，屬亞熱帶季風氣候區(qū)，氣候溫暖，雨水豐沛，熱量豐富，日照適中，礦產(chǎn)資源豐富，種類繁多，儲量較大，亦有“有色金屬之鄉(xiāng)”之稱。廣西可劃分為三大經(jīng)濟分區(qū)，其中將南寧、北海、欽州、防城港四市劃分為北部灣經(jīng)濟區(qū)，將柳州、桂林、梧州、貴港、玉林、賀州、來賓六市劃分為西江經(jīng)濟區(qū)，將百色、河池、崇左三市劃分為桂西資源富集區(qū)，各分區(qū)社會經(jīng)濟發(fā)展水平有所差異，研究區(qū)域與分區(qū)示意圖見圖1。廣西地形特征表現(xiàn)為山地多平地少，地勢由西北向東南傾斜，南部沿海地區(qū)地勢較為平坦，有利于土地的開發(fā)利用，而西北部為云貴高原的一部分，海拔較高，地勢嚴峻，是喀斯特地貌主要分布地區(qū)，生態(tài)環(huán)境較為脆弱，給土地利用帶來極大的挑戰(zhàn)。近年來，廣西重視對土地的節(jié)約集約利用，著力統(tǒng)籌資源保護和開發(fā)利用，全面提升資源節(jié)約集約利用水平，使國土資源節(jié)約集約利用步入全國先進行列。

3 數(shù)據(jù)來源與研究方法

3.1 土地集約度模型

對土地集約利用度的測算，許多學者提出了一系列的模型與測度方法，文本考慮到區(qū)縣數(shù)據(jù)的可獲得性，從國土空間集約利用本質角度出發(fā)，認為土地的投入、產(chǎn)出和承載是決定集約利用水平的關鍵要素，其中，土地投入通過地均全社會固定資產(chǎn)投資來說明，土地產(chǎn)出通過地均區(qū)域生產(chǎn)總值來表征，土地承載通過人口密度來解釋。將土地利用績效矢量分析方法應用于區(qū)縣土地集約利用度評價中，采用李廣東等學者提出的國土空間集約利用測度模型測度廣西土地集約利用水平。模型認為土地集約利用度是直角坐標系下的一個矢量（），是土地投入、土地產(chǎn)出和土地承載三個矢量（）的幾何。根據(jù)矢量運算法則：

3.2 空間自相關模型

空間自相關是空間統(tǒng)計分析的常用方法，主要用于衡量區(qū)域不同空間位置的社會、經(jīng)濟、發(fā)展水平等指標的擴散效應及聚集特征，分為全局空間自相關與局部空間自相。全局空間自相關指數(shù)用于研究區(qū)域內(nèi)某一屬性值的整體關聯(lián)度，判斷空間變量屬性值是否與相鄰空間相關；局部空間自相關指數(shù)用于研究同等級屬性發(fā)生的空間聚集情況和判定相鄰單元的相似性程度。全局莫蘭指數(shù)表達式：

3.3 重心模型

重心在物理學領域的含義指一個物體各部分所受重力產(chǎn)生的合力的作用點。將重心原理應用到地理學研究中，重心模型廣泛應用于土地整治項目分布、人口變遷、經(jīng)濟發(fā)展等研究領域，其在探索空間要素動態(tài)變化方面具有獨特優(yōu)勢。本文應用重心模型探索土地集約利用水平空間分異特征，分析土地集約利用重心位置偏離幾何中心的移動方向和距離，揭示土地集約利用水平在空間上的分布規(guī)律和演化特征。重心模型表示為：

3.4 數(shù)據(jù)來源與處理

本文社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)主要來源于《廣西壯族自治區(qū)統(tǒng)計年鑒》（2008～2016年），考慮到研究時期內(nèi)發(fā)生行政區(qū)域的變動，為保持數(shù)據(jù)的一致性，結合新增區(qū)域的原歸屬情況，對數(shù)據(jù)進行歸并累加處理，將福綿區(qū)合并至玉州區(qū)，將平桂區(qū)合并至八步區(qū)，將龍圩區(qū)合并至蒼梧縣，將蝶山區(qū)合并至萬秀區(qū)，最終劃定108個研究單元，保證數(shù)據(jù)的可獲得性與連貫性。對個別區(qū)縣缺失的數(shù)據(jù)通過查閱各區(qū)縣地方政府門戶網(wǎng)站的政府工作報告補全，保證數(shù)據(jù)的完整性。經(jīng)緯度坐標采用ArcGIS10.2軟件計算出廣西各區(qū)縣的幾何中心坐標，提高研究過程與結果的科學性與精確性。

4 結果分析

4.1 土地集約利用水平時空演變格局

4.1.1 時間演變格局。利用土地集約度模型測算廣西各區(qū)縣土地集約利用程度，采用均值法測算各年期廣西土地集約利用綜合水平。從時間尺度看，2008～2016年廣西土地集約利用程度變化趨勢總體是漸增的（圖2），2008～2014年經(jīng)歷了穩(wěn)步的提升，2014～2016年進入快速提升的階段，其中2014～2015年是增幅最大的一個階段。近年來，廣西越來越重視對土地的節(jié)約集約利用，通過合理規(guī)劃土地利用空間，加大土地投資力度，控制建設用地的肆意擴張等一系列舉措提高土地的利用率，因此，近年來土地集約利用綜合水平變化趨勢充分體現(xiàn)了政策舉措的有效性。

4.1.2 空間演變格局。借助ArcGIS10.2軟件繪制各年期土地集約利用程度空間分異圖（圖3），各區(qū)縣的土地集約利用水平差異較大，為清楚的反映空間分異情況，將土地集約利用水平分為個15等級。從區(qū)域尺度看，2008～2016年廣西土地集約利用程度空間分異格局呈現(xiàn)出明顯的區(qū)域差異性與空間穩(wěn)定性，土地集約利用程度較高的地區(qū)主要分布在東部，東部地勢較為平坦有利于土地的開發(fā)與利用，與中國較為發(fā)達的廣東省交界，一定程度上有利于土地開發(fā)利用過程中的資金、技術等資本的交流與融合。而西北部土地集約利用程度較低，其毗鄰中國西部的云南省與貴州省，屬于云貴高原的一部分，地勢較嚴峻，喀斯特石山分布較為廣泛，生態(tài)環(huán)境脆弱不穩(wěn)定，土地利用難度較大，在地形地貌與社會經(jīng)濟發(fā)展等綜合影響下，土地集約利用水平空間上呈現(xiàn)東部高西北低的穩(wěn)定態(tài)勢。

4.2 土地集約利用水平空間關聯(lián)性分析

4.2.1 全局集聚特征。采用全局空間自相關模型測算各年期廣西土地集約利用Morans I指數(shù)，反映2008～2016年廣西土地集約利用水平的空間關聯(lián)程度（圖4）。Morans I指數(shù)均大于0，且處于較高的水平，體現(xiàn)廣西土地集約利用水平空間聚集現(xiàn)象顯著，存在空間正相關。從時間區(qū)間看，2008～2016年Morans I指數(shù)變化總體呈現(xiàn)上升趨勢，2008～009年經(jīng)歷了穩(wěn)步提升，2009～2013年保持平穩(wěn)，2013～2015年出現(xiàn)小幅下降，2015～2016年快速提升，在2016年達到最高峰值，空間集聚現(xiàn)象最為顯著。

4.2.2 空間異質性分析。在局部空間自相關模型支持下，繪制廣西各區(qū)縣土地集約利用程度LISA聚集圖（圖5），反映各區(qū)縣土地集約利用水平發(fā)生空間聚集的具體位置和判定相鄰區(qū)縣間的相似性程度。從聚集發(fā)生的區(qū)位看，廣西土地集約利用低～低聚集模式主要分布在西北地區(qū)，聚集格局與廣西地形地貌特征相吻合，表現(xiàn)為海拔較高、喀斯特地貌分布廣泛、地勢較嚴峻的區(qū)域是主要的集約利用低～低聚集區(qū)，其在空間上表現(xiàn)區(qū)域穩(wěn)定性，在時間上呈現(xiàn)區(qū)域逐漸縮小的態(tài)勢，該區(qū)域由于地形條件成為制約土地集約利用的關鍵因素。高～高聚集模式未呈現(xiàn)出明顯的成片集聚特征，在2008～2014年主要分布在桂林市的疊彩區(qū)、秀峰區(qū)、七星區(qū)、象山區(qū)、雁山區(qū)以及北海市的銀海區(qū)。桂林市是我國著名的旅游城市，旅游業(yè)的發(fā)展促進土地的經(jīng)濟投資與產(chǎn)出，提升土地的集約利用。北海市以旅游城市定位，地處北部灣沿岸，擁有優(yōu)良港口，地勢平坦，有利于土地合理發(fā)開利用。在2015～2016年高～高聚集模式主要分布在桂林市的疊彩區(qū)、秀峰區(qū)、七星區(qū)、象山區(qū)、雁山區(qū)以及柳州市的柳北區(qū)、城中區(qū)、柳南區(qū)、魚峰區(qū)，形成兩小組團。柳州市是廣西主要的工業(yè)城市，土地投資與產(chǎn)出效益顯著，同時提供較多就業(yè)機會，促進勞動力的涌入，土地投入、產(chǎn)出與承載力水平較高，土地得到較為充分的利用。低～高聚集模式主要分布于高～高模式區(qū)域的周圍，體現(xiàn)土地集約利用水平存在空間異質性。

4.3 土地集約利用重心移動軌跡

利用重心模型對廣西及各經(jīng)濟區(qū)土地集約利用水平進行時空分析，借助ArcGIS10.2軟件研究土地集約利用重心移動距離（表1）及移動軌跡（圖6）。

4.3.1 廣西重心移動。廣西土地集約利用重心總體呈南北方向波動趨勢，相對于廣西地理重心向東偏移，體現(xiàn)廣西土地集約利用變化差異主要發(fā)生在南北方向上，東部土地集約利用水平較高。從移動的方向和移動距離而言，2008～2009年土地集約利用重心向西北方向偏移，移動距離為5.6414km；2009～2010年、2010～2011年、2012～2013年、2014～2015和2015～2016年土地集約利用重心向東北方向偏移，移動距離分別為0.4672km、0.5449km、2.5564km、15.8074km以及9.4059km；2011～2012年和2013～2014年土地集約利用重心向西南方向偏移，移動距離分別為1.0759km、7.1063km。近三年土地集約利用重心移動幅度較大，快速向東北方向移動，體現(xiàn)東北部的城市土地集約利用水平提高速度較快。

4.3.2 北部灣經(jīng)濟區(qū)重心移動。北部灣經(jīng)濟區(qū)土地集約利用重心總體呈南北方向波動趨勢，相對于該經(jīng)濟區(qū)地理重心向南部偏移，表明該經(jīng)濟區(qū)南部土地利用水平較高。從重心移動的方向和距離而言，2008～2009年和2009～2010年土地集約利用重心向西南方向偏移，移動距離分別為1.9026km和0.8693km；2010～2011年、2011～2012年和2015～2016年土地集約利用重心向西北方向偏移，移動距離分別為0.4259km、0.7621km、2.2170km；2013～2014年土地集約利用重心向東北方向偏移，移動距離為0.3158km；2012～2013年與2014～2015年土地集約利用重心向東南方向偏移，移動距離分別為1.5334km、2.0020km。重心移動在南北方向上下移動，土地集約利用水平差異主要發(fā)生在南北方向上，總體上南部土地集約利用水平較高，這主要由于該經(jīng)濟區(qū)北部馬山縣、隆安縣、上林縣分布部分石漠化區(qū)域，給土地利用帶來難度；而南部沿海地區(qū)地勢平坦，又有欽州港、防城港等優(yōu)良港口帶動經(jīng)濟發(fā)展，提升土地投資產(chǎn)出價值，有利于土地集約利用。

4.3.3 西江經(jīng)濟區(qū)重心移動。西江經(jīng)濟區(qū)土地集約利用重心由南北方向波動轉為東西方向波動，與廣西土地集約利用重心移動方向差異較為顯著，相對于該經(jīng)濟區(qū)地理重心向西偏移，說明該經(jīng)濟區(qū)西部土地集約利用水平較高。從重心移動的方向和距離而言，2008～2009年、2009～2010年、2010～2011年2012～2013年土地集約利用重心向偏正北移動，移動距離分別為16.3161km、1.0189km、1.9747km、2.8894km；2011～2012年土地集約利用重心向西北方向移動，移動距離為0.6503km；2013～2014年土地集約利用重心向西南方向移動，移動距離為2.0396km；2014～2015年和2015～2016年土地集約利用重心向西北方向移動，移動距離分別為16.0486km、2.9138km。重心移動由主要呈縱向偏移到2013年變?yōu)槌蕶M向偏移，主要由于柳州市位于經(jīng)濟區(qū)的西部，近年柳州市部分城市社會經(jīng)濟快速發(fā)展，土地利用程度得以提升，土地集約利用水平出現(xiàn)了高～高集聚模式，因此重心呈現(xiàn)橫向往柳州市方向偏移。

4.3.4 桂西資源富集區(qū)重心移動。桂西資源富集區(qū)土地集約利用重心總體呈向南移動，相對于該經(jīng)濟區(qū)地理重心向南偏移，表明該經(jīng)濟區(qū)南部土地利用水平較高。從重心移動的方向和距離而言，2008～2009年、2011～2012年、2013～2014年、2014～2015年、2015～2016年土地集約利用重心向西南方向偏移，偏移距離分別為3.7072km、12.4809km、1.7522km、4.6690km；2009～2010年、2010～2011年土地集約利用重心向東南方向偏移，偏移距離分別為4.4322km、6.3071km；2012～2013年土地集約利用重心向東面偏移，偏移距離為1.3223km。桂西資源富集區(qū)土地集約利用重心逐年向南移動，由于該經(jīng)濟區(qū)北部海拔高、地勢起伏大，土地利用難度較大，因此集約利用重心主要往南面移動。

5 結論與討論

本文基于土地集約度模型測算土地集約利用水平，運用空間自相關模型與重心模型，利用ArcGIS、GeoDa軟件和數(shù)理統(tǒng)計方法，對廣西2008～2016年土地集約利用時空分異特征和重心轉移進行了研究。研究結果有助于深入判定廣西土地集約利用水平分布的地域性與方向性，為清楚掌握廣西土地利用狀態(tài)與發(fā)展趨勢，提高土地集約利用程度提供參考。

從時空演變格局看，廣西土地集約利用程度水平總體呈上升趨勢，廣西土地集約利用工作成效顯著。土地集約利用水平空間分異格局具有明顯的區(qū)域差異性與空間穩(wěn)定性，呈現(xiàn)東部高西北低的穩(wěn)定態(tài)勢。

從空間關聯(lián)性看，區(qū)縣尺度下廣西土地集約利用水平具有顯著的空間集聚特征，聚集格局與廣西地形地貌特征空間上呈現(xiàn)吻合性，地形條件較為惡劣的西北石山地區(qū)是土地集約利用水平低～低聚集模式區(qū)，其具有空間穩(wěn)定性與區(qū)域縮小的態(tài)勢。高～高聚集模式未呈現(xiàn)出明顯的成片集聚特征，主要以小組團的形式分布在桂林市、柳州市與北海市部分經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)。

從重心移動軌跡看，總體上，廣西土地集約利用重心呈南北方向波動趨勢，相對于廣西地理重心向東偏移，廣西土地集約利用變化差異主要發(fā)生在南北方向上，東部土地集約利用水平較高。各經(jīng)濟區(qū)受不同主導因素的影響重心偏移軌跡有所不同，北部灣經(jīng)濟區(qū)與桂西資源富集區(qū)土地集約利用水平主要受地形條件的影響，重心向南偏移，西江經(jīng)濟區(qū)土地集約利用水平主要受社會經(jīng)濟發(fā)展影響，重心移動由主要呈縱向變?yōu)槌蕶M向，向經(jīng)濟發(fā)達城市偏移。

推進土地集約利用已成為各地方國土資源部門的重點工作與主要職責，區(qū)縣土地集約利用水平提升的重點是協(xié)調人們需求與土地利用潛力之間的關系，在滿足人們基本需求的前提下節(jié)約集約利用土地資源。集約利用水平提升關鍵在于因勢利導，積極引導有利因素發(fā)揮效應，盡量避免不利因素的影響，根據(jù)區(qū)域差異制定差別化的土地集約利用政策。具體來說，對于主要受地形條件影響的北部灣經(jīng)濟區(qū)與桂西資源富集區(qū)，應優(yōu)化空間集約利用的管制手段，給予政策鼓勵與支持，在注重生態(tài)環(huán)境保護的同時，以資源環(huán)境承載力為基礎，合理挖掘土地的利用潛力。對于主要受社會經(jīng)濟發(fā)展影響的西江經(jīng)濟區(qū)，關鍵在于提高城鎮(zhèn)化與工業(yè)化的整體水平與發(fā)展質量，完善土地市場的運作機制，充分利用區(qū)位和交通優(yōu)勢提高單位面積土地的投入和產(chǎn)出。

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