基于ArcGIS的甘肅省城鎮化與城鎮土地集約利用耦合協調度空間分析

劉瑞媛　劉淑英　王平

摘要：文章以甘肅省14個地級市作為研究區域，通過建立城鎮化與城鎮土地集約利用評價指標體系，采用變異系數法確定指標權重，計算研究區域的城鎮化綜合指數、土地集約利用綜合指數，對二者的耦合協調度進行定量評價。結果表明：甘肅省近2/3的地級市處于拮抗階段，城鎮化水平與城鎮土地集約利用度的耦合協調度在0.3到0.5之間；城鎮土地集約利用度和城鎮化水平并不是同步發展的過程，而是滯后或超前的發展的過程，甘肅省多數地級市的城鎮土地集約利用度超前于城鎮化水平。

關鍵詞：城鎮化水平；城鎮土地集約度；耦合協調度；甘肅省

中國的城鎮化已邁入快速發展軌道，同時又正處在城鎮化質量提升的關鍵期。然而，隨著城鎮化的快速推進，引致了對城鎮建設用地的大量需求，導致了建設用地供求矛盾不斷加劇；同時，城鎮土地的低效利用現象普遍存在，未能實現精明增長。不合理的城鎮土地利用結構已經對生態與環境及國家糧食安全產生了較嚴重的負面影響。城鎮土地集約利用與新型城鎮化的空間相關性較高，二者既相互促進，又相互制約，探討新型城鎮化與城鎮土地集約利用的協調發展水平，對城鎮區域系統的健康可持續發展具有重要的參考價值。

對于城鎮化與城鎮土地集約利用的耦合協調關系，國內學者的研究主要是：建立城鎮化與城鎮土地集約利用的綜合評價指標體系，從時間和空間兩方面分別對研究區的耦合協調程度進行分析；運用計量分析的方法，重點探討了城鎮土地集約利用與城鎮化的動態關系和相互作用；運用ArcGIS等軟件分析了研究區耦合協調度的空間演化趨勢和空間分布特點。

一、研究區概況及數據來源

甘肅省位于西北內陸地區，地理位置為92°13′-108°46′E，32°11′-42°57′N，轄14個市（州）。甘肅地處黃土高原、青藏高原和蒙新高原的交匯地帶，分屬黃河、長江及內流河流域，山地、高原、平川、河谷、沙漠、戈壁交錯分布。地勢自西南向東北傾斜，地形呈狹長狀。

本文數據來源于《甘肅發展統計年鑒》，以甘肅省的14個地級市為研究對象。通過建立城鎮化與城鎮土地集約利用的綜合評價指標，對甘肅省2016年14個地級市的城鎮化和城鎮土地集約利用耦合協調發展進行了分析。

二、指標體系構建與評價方法

（一）指標體系的構建

本文借鑒相關研究成果，在科學性、全面性、可操作性的原則下，共選取了23個評價指標。城鎮化是一個綜合的概念，它包括人口和職業的轉變、產業結構的轉變、土地及地域空間的變化。本文城鎮化系統從人口城鎮化、社會城鎮化、經濟城鎮化、景觀生態城鎮化四個方面選取了11個評價指標。城鎮土地集約利用是在現有城鎮化水平下，通過優化土地利用結構和改善土地管理，在適量增加土地供給前提下，提高土地利用效率，實現經濟-社會-生態綜合效益最大化的過程。因此，城鎮土地集約利用系統從土地投入強度、土地經濟效益、土地社會效益、土地生態效益四個方面選取了12個評價指標（表1）。

（二）評價方法

1. 數據標準化為消除指標之間由于單位和數值產生的差異，增強可對比性，用極差法先對數據進行標準化處理。

對于正向指標：X'ij=（1）

對于負向指標：X'ij=（2）

式中：Xij為第i個指標，第j個樣本的原始數據；minXj，maxXj為Xj的最大值和最小值。

2. 權重與指標得分為利用指標本身提供的信息，消除人為主觀因素的影響，本文利用變異系數法確定指標的權重。

δ（Gj）=（i=1，2，…，m）（3）

式中：δ（Gj）為指標j的標準差。

指標j在子系統中的權重為：

wj=（j=1，2，…，n）（4）

Fij=wjX'ij（5）

式中：Fij為第i個指標，第j個樣本的得分。

3. 耦合度與協調度

耦合度是是用來衡量兩個系統協調發展程度的定量指標，即城鎮化和城鎮土地集約利用兩個子系統相互作用和相互影響的程度。

C=[XY/（X+Y）2]1/2（6）

式中：C為城鎮化與城鎮土地集約利用的耦合度，且C∈[0，1]；X，Y分別為城鎮化水平和土地集約利用度得分。

為衡量區域之間城鎮化與城鎮土地集約利用協調發展水平，引入協調度進行不同區域城鎮的橫向比較。

D=（7）

T=aX+bY（8）

式中：D為耦合協調度；C為耦合度，為城鎮化與城鎮土地集約利用程度綜合協調指數；a，b為待定系數，且a+b=1，考慮到城鎮土地集約利用與城鎮化水平對于城鎮整體發展起到同等重要的作用，所以取a=b=1/2。X為城鎮土地集約利用綜合指數，Y為城鎮化綜合指數。通過計算得出甘肅省2016年14個地級市城鎮化與城鎮土地集約利用耦合協調度（表2）。

三、城鎮化與城鎮土地集約利用耦合關系分析

根據各地級市耦合協調度的計算結果，借鑒相關文獻并結合本文實際，將甘肅省14個地級市的城鎮化與城鎮土地集約利用耦合協調發展階段分為四個發展階段：低水平階段，0≤D≤0.3，此時的城鎮化與城鎮土地集約利用耦合協調關系弱，城鎮化土地集約利用屬于勞動密集型；拮抗階段，0.3≤D≤0.5，此時城鎮化與城鎮土地集約利用耦合協調關系較弱，城鎮化土地集約利用屬于勞動技術型；磨合階段，0.5≤D≤0.7，此時城鎮化與城鎮土地集約利用耦合協調關系較強，城鎮化土地集約利用屬于技術勞動型；協調階段，D≥0.7發展水平較高，城鎮化與城鎮土地集約利用耦合協調關系強，城鎮化土地集約利用屬于技術密集型。

XY表示城鎮的土地集約利用超前于城鎮化的發展，城鎮土地趨于集約利用，但未能帶動城鎮化的發展。通過耦合協調度的測算和綜合指數的對比，將甘肅省14地級市劃分為4個階段，8種類型（表3）。

四、結論

通過耦合協調度分析，甘肅省14個地級市城鎮化與城鎮土地集約利用耦合協調發展集中在拮抗階段和磨合階段，將近2/3的地級市屬于拮抗階段的IIB類。此階段城鎮的土地集約利用超前于城鎮化的發展，城鎮耦合協調關系較弱，城鎮建設用地過度利用，制約了城鎮化的發展。嘉峪關市、甘南州、張掖市為IIA類，城鎮土地集約利用滯后于城鎮化的發展，處于較低水平的協調發展階段。蘭州市和慶陽市的耦合協調發展水平較高，城鎮化快速發展，且城鎮土地集約利用水平較高。

從城鎮化發展和城鎮土地集約利用綜合指數可以得出，城鎮化和城鎮土地集約利用不是同步發展的過程，兩者相互影響，相互促進。從評價結果來看，甘肅省多數地級市的城鎮土地集約利用度超前于城鎮化水平，阻礙了土地利用效率的提高。

通過對城鎮土地集約利用度和城鎮化水平耦合協調度的計算以及類型的劃分，可以判斷城鎮所處的發展階段，有助于制定國土空間規劃。為政府制定科學合理的政策和方針提供依據。

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（作者單位：劉瑞媛，甘肅農業大學管理學院；劉淑英、王平，甘肅農業大學資源與環境學院。劉淑英為通訊作者）