江蘇省城市土地利用效益時空演變及驅動力研究

朱文娟， 孫 華

（南京農業大學公共管理學院，江蘇 南京 210095）

1 引言

隨著中國社會經濟的迅猛發展，城市化進程不斷加快，城市的快速擴張使得人們對土地的需求量激增[1-2]，同時不合理利用導致諸多土地退化、污染問題[3-4]，在土地資源數量有限且短期內不可再生的背景下[5]，土地資源利用的高效與否關系著區域可持續發展。因此科學評價區域土地利用綜合效益，揭示效益時空格局演化及機理，識別效益障礙因素，實現土地資源優化配置和合理布局，是當前亟待解決的熱點問題[6]。

土地利用效益是指人類在土地上投入的勞動資本的產出量及其所造成的社會、環境影響的綜合[7]，一般包括社會效益、經濟效益、生態效益等。目前該領域已涌現大批研究成果，研究方法方面不僅包括傳統的層次分析法、專家分析法、小波神經網絡方法、模糊積分法、物元模型[8-13]法等，還引入GIS 、遙感技術及空間計量[14-16]等方法進行綜合分析，并且更加重視結果的可視化表達；研究視角方面由單一效益評價逐步擴展為社會、經濟、生態效益綜合評價；研究尺度方面，目前已有包括鄉鎮、縣域、地市、省域、流域及全國尺度[17-21]的探索實踐；指標體系方面具有代表性的有“土地效益、效率和創新功能”指標體系、“經濟、效益、效率和公平”四維體系及“土地利用程度、效率、可持續性和土地管理”[22-26]指標體系等。已有研究成果為后續研究奠定了堅實基礎，但仍有些方面有待改進：首先，已有研究大多采用層次分析法、專家打分法，主觀性較強，評價結果差異性過大；其次，研究重點關注土地利用效益趨勢變化及時空格局演變，對于其空間效應演變分析相對缺乏；此外，已有研究將用于評價土地利用效益的指標作為障礙因子來分析，存在“自我解釋”的問題。

基于以上分析，本文以江蘇省為例構建社會、經濟、生態三維指標體系，采用改進的熵權TOPSIS法對2001—2016年13地市土地利用效益進行評價，通過市域和省域宏微觀相結合研究江蘇省效益值變化趨勢、時空演變及冷熱點變化，把握江蘇省土地利用效益態勢變化規律，同時采用Tobit模型進行驅動因素分析，旨在為未來的土地利用規劃及政府決策提供現實依據與理論參考，提高土地利用效益。

2 研究區概況和數據來源

2.1 研究區概況

江蘇省介于東經116°18′～121°57′、北緯30°45′～35°20′之間，面積10.72萬km2，地處中國東部沿海地帶，東瀕黃海、東海，西臨安徽，東南接滬浙，北靠山東，下轄南京、蘇州、常州、無錫、鎮江、揚州、泰州、南通、鹽城、徐州、淮安、宿遷、連云港13個地級市，是長江三角洲經濟帶的重要組成部分；江蘇省人均GDP、綜合競爭力、地區發展與民生指數（DLI）均居全國各省第一，但土地面積僅占全國的1.12%，人均國土面積更是位列各省區末位[27]。對于這一社會經濟高速發展、人均國土面積全國最少的地區，研究其土地利用效益時空演變規律，分析效益驅動力可以更好地掌握區域土地利用狀況，可為今后土地資源的高效利用和優化配置提供參考，同時也對其他地區的土地利用具有深刻的借鑒意義。

2.2 數據來源

本文所用研究數據來源于《江蘇省統計年鑒》、《中國城市統計年鑒》、《中國城市建設統計年鑒》、《中國區域經濟統計年鑒》、《江蘇省環境公報》以及江蘇省各地市統計年鑒、環保局網站、江蘇省統計局網站，主要涉及經濟指標、社會指標、生態指標三個維度。

3 研究方法

3.1 評價指標體系構建

本文根據江蘇省土地利用實際狀況，兼顧指標選取的科學性、系統性、綜合性、可比性和可獲取性，構建包括經濟、社會、生態效益的江蘇省土地利用效益三維評價指標體系（表1）。

表1 江蘇省城市土地利用效益評價指標體系Tab.1 Indicators for land use benefits in Jiangsu Province

土地利用經濟效益指土地利用過程中投入的勞動資本所產出的可供人類利用的價值量[28-29]，本文選取地均GDP、地均財政收入、地均社會消費品零售額、城市居民收入表征土地利用過程中的經濟產出水平，選用第二產業占GDP比重、第三產業占GDP比重表征產業結構對土地利用經濟效益的影響。

土地利用社會效益是指土地利用過程中對社會需求的滿足及帶來的影響[28-29]，本文選取人口密度衡量土地利用過程中對人口數量的承載能力；選取地均從業人數表征土地利用對人們就業需求的滿足程度；選取恩格爾系數衡量居民的生活水平，選取人均建設用地面積、人均建成區公共設施用地面積、人均道路面積反映土地利用過程中居民享有的各類用地需求滿足情況。

土地利用生態效益是指土地利用過程對生態環境造成的影響和改善程度[28-29]，本文選取地均工業廢水排放有害量、地均工業廢氣排放有害量、地均工業固廢排放有害量、生活垃圾有害排放量反映土地利用過程中對環境造成的影響，選取城市人均公共綠地面積、綠地覆蓋面積衡量對生態環境的改善調節。

3.2 改進的熵權TOPSIS模型

TOPSIS法是系統工程中應用于有限方案多目標決策分析時的一種逼近理想解的排序決策法，又稱為距離綜合法[29-30]。傳統的TOPSIS法基于專家評價法確定指標權重，主觀性較強，影響結果的準確性，同時對評價對象與最優、最劣理想解的評價公式不夠準確，因此，本文采用改進的熵權TOPSIS法對土地利用效益進行評價。

3.2.1 數據標準化處理

本文根據指標的正負屬性分別采用不同的極值法方式進行標準化的處理，其中，aij為經標準化后的指標值，xij指第i個指標第j年的實際值，maxxij、minxij分別表示第i個指標第j年最大值和最小值，i=1，2，…，m，m為評價指標數；j=1，2，…，n，n為評價年份數，具體如式（1）—式（2）。

3.2.2 確定指標權重

考慮到專家分析法、AHP法確定指標權重時的主觀性，本文最終采用熵權法獲得指標權重，其中aij指經標準化后的指標值，fi表示第i個指標的熵值，wi表示第i個指標的熵權，具體如式（3）—式（4），確定指標權重值后，得到指標加權值vij，如式（5）。

3.2.3 確定正負理想解

計算每年研究變量距離正理想解、負理想解的距離，本文采用歐氏距離進行計算，如式（6）—式（7）所示。

正理想解為：

負理想解為：

3.2.4 計算到正負理想解的距離

計算各年份各指標值距離“正”“負”理想解的歐氏距離v+和v-值，具體計算公式如式（8）—式（9）。

3.2.5 計算評價對象與理想解的貼近度

評價對象與理想解的貼近度Ti計算如式（10）所示。Ti表示歷年評價對象與最優目標接近程度，取值為[0，1］，Ti越大，表示概念土地利用效益越接近最優效益，Ti=0時，表示土地利用呈現混亂無序狀態，Ti=1時，表示當前土地利用效益達到最優水平，土地資源配置合理，實現了土地的優化利用。參考前人研究成果[30]，將Ti分為4個等級來測度區域土地利用效益水平（表2）。

表2 土地利用效益評判標準Tab.2 Evaluation criteria of land use benefits

3.3 ESDA空間相關性分析

3.4 熱點分析

為進一步探究某一城市與其鄰近城市土地利用效益的空間關聯程度，本文選用ORD和GETIS提出的局部相關性指數G*來識別江蘇省土地利用效益的高值（熱點）和低值（冷點）空間集聚區[32]，Getis-Ord局部統計指數具體公式如下。

式（12）—式（14）中：xj表示各市土地利用效益值；wi,j表示城市i與j之間的空間權重；n表示城市個數；G*為統計學意義的Z得分。Z值為正數且取值越大表示高值點聚類越緊密，熱點區明顯；Z值為負數且取值越小表示低值點聚類越緊密，冷點區明顯；Z趨向于0表示不存在明顯的空間聚類。

3.5 Tobit模型

由前文TOPSIS模型可知，最終測算的江蘇省各市土地利用效益值介于[0，1］之間，采用傳統的最小二乘法回歸得到的參數結果會產生一定的偏差，而Tobit回歸模型可以很好的解決被解釋變量受限時的回歸問題[33]。基于此，本文采用極大似然法的Tobit回歸模型分析各要素對區域土地利用效益的影響程度。

Tobit回歸模型形式如下：

式（15）中：Y表示土地利用效益；Y′表示截斷因變量；β1，β2，β3表示回歸參數，代表各驅動因素對土地利用效益影響大小，數值越大表示影響越強；X1，X2，X3等表示土地利用效益驅動因素；ε為誤差項。

4 土地利用綜合效益時空分異格局演變及熱點分析

4.1 土地利用效益時空分異特征分析

4.1.1 江蘇省各地市土地利用綜合效益時空分異

根據改進的熵權TOPSIS法，計算2001—2016年江蘇省13地市土地利用效益值，基于ArcGIS軟件依據表2判別標準分為效益低值區、效益中值區、效益良值區、效益優值區4類，可以得到江蘇省土地利用綜合效益空間分布圖（圖1）。

圖1 江蘇省2001、2006、2011、2016年土地利用效益值空間分布格局Fig. 1 Spatial distribution pattern of land use benefit values in Jiangsu Province in 2001, 2006, 2011 and 2016

由圖1可知：江蘇省土地利用綜合效益呈現“南高—北低”梯級空間格局，2001年江蘇省整體土地利用效益均為“低值—中值”，至2006年各市土地利用效益均有提高但增速較緩，蘇南蘇北斷層初顯，盡管徐州市憑借其優越的地理位置，豐富的礦產資源及重要的交通樞紐率先在蘇北地區凸顯優勢，但總體而言蘇南地區土地利用效益普遍高于蘇北；隨著江蘇省政策指引和政府有效推動，社會、經濟得以快速發展，到2011年江蘇省域內各市效益快速增長且差異顯著，“南北夾逼”局面顯現，蘇南經濟群與蘇北徐州市等土地的利用效益提升夾逼蘇北蘇中區域快速發展；至2016年，除淮安、宿遷、連云港外，其余城市均達到效益優良水平，特別是蘇州無錫地區實現效益優值的突破，地區空間差異進一步加劇，蘇南經濟圈依賴于其優越的地理位置和資源稟賦，加之政策引導，呈現出巨大的經濟活力，吸引大量人才和資金，加速其聯動發展。

4.1.2 江蘇省各系統土地利用效益演變分析

6)當層結穩定度強出現急流和轉子時,因急流兩側風的垂直切變很大,導致該處可能出現飛機顛簸現象,該現象通常出現在大氣高層和中層;此兩處分別接近噴氣和螺旋槳飛機的巡航高度,故在航空飛行保障中對此必須加以重視。

由圖2可知，江蘇省土地利用綜合效益由2001年的0.299提升到2016年的0.669，經歷了“平穩—加速—平穩”的過程，實現了“低級—中級—良好”的梯度變化，經濟、社會效益均得到了穩步提升，生態效益波動性較明顯。分系統分析如下：經濟效益作為衡量政績的重要指標，大力促進區域土地利用經濟效益必然成為政府工作的主導，2001—2016年江蘇省土地利用經濟效益值由0.305 到0.713逐年穩步增長的現實情況很好地印證了這一點；同時經濟發展提升可有效促進社會效益的改善，政府加強城市基礎設施建設，改善用地結構，優化產業布局，二者相輔相成，共同促進，社會效益由0.267增加到0.661；土地利用生態效益波動性較明顯，呈現階段性特征，2001—2006年生態效益值由0.483逐年下降到 0.373，該階段江蘇省的重心是加快經濟建設，加速發展，環境讓步于發展必然導致一系列的環境及污染問題，2006—2011年經濟發展進入加速期，環境問題影響逐漸顯現，環境保護引起關注但總體呈現波動狀態，隨著2012年十八大“五位一體”政策的實施，環境保護達成了由國家到地方層面的共識，生態環境保護工作大力開展，隨之生態效益實現反彈增長。

分析土地利用綜合效益短板可知，江蘇省土地利用綜合效益經歷了“經濟短板—社會短板—生態短板”的轉變。在今后的區域發展規劃中，應進一步改善城市產業結構，優化土地布局，加快第三產業及高新技術產業發展，大力發展綠色可循環產業，實現區域社會、經濟、生態可持續發展。

4.2 土地利用效益格局演化

4.2.1 土地利用效益全局空間演變分析

本文基于Open Geodate 軟件，計算出2001—2016年江蘇省土地利用效益的全局自相關Moran’I值，分析江蘇省土地利用效益的空間演變和空間關聯特征，Moran’I值表示區域整體相關度。

圖2 江蘇省2001—2016年經濟、社會、生態、綜合效益動態變化圖Fig.2 Dynamic variation of economic, social, ecological and comprehensive benefits in Jiangsu Province from 2001 to 2016

圖3 江蘇省2001、2006、2011、2016年土地利用效益Moran’I散點圖Fig.3 Moran’I plots of land use benefits in Jiangsu in 2001, 2006, 2011 and 2016

由圖3可知，2001—2016年江蘇省各市土地利用效益的Moran’I均大于0.5，呈現出顯著的空間集聚性，其中2001年Moran’I為0.567，各區域土地利用效益呈現出顯著正相關，該階段江蘇省土地利用效益普遍較低，但是城市差異顯著，高低分區明顯，至2006年開始，土地利用效益明顯提升，部分城市土地效益值呈現出顯著的正的空間相關性，Moran’I為0.562，相鄰城市表現出顯著的空間集聚性，高高聚類較為集中，但同時仍存在效益低值集聚現象但是較為分散，2011年全局Moran’I為0.503，土地利用效益明顯呈現“高—高”“低—低”聚類態勢，城市地區土地利用效益差異明顯，出現明顯的分區集聚，2016年江蘇省土地利用效益差異性再次擴大，土地集聚現象增強，地域上出現了明顯的土地利用效益高低值分區。

圖4 江蘇省土地利用效益熱點分析Fig.4 Hot spot analysis of land use benefits in Jiangsu Province

4.2.2 土地利用效益局部空間演變分析

在綜合分析土地利用效益全局演變趨勢后，針對土地利用效益局部集聚態勢，本文采用Open Geodate中熱點分析工具進行研究，分析結果如圖4，紅色表示土地利用效益熱點區域，藍色表示土地利用效益冷點區域，灰色部分表示過渡區。由圖4可以看出，江蘇省土地利用效益熱點區域呈現逐年擴大趨勢，同時冷點區域已經消失，整體效益明顯提高，其中2001年，土地利用效益冷點區和熱點區相對而言都比較少，江蘇省土地利用效益整體偏低，隨著社會經濟的快速發展，2006年土地利用效益出現了明顯的冷熱點集聚并且覆蓋范圍擴大，區域差異明顯，其中蘇北的徐州、宿遷、連云港等地出現了冷點區域集聚現象，而無錫、常州、蘇州出現了熱點集聚，區域發展差異性顯著，出現了土地利用效益“南高—北低”的分布格局，2006年以后，江蘇省政府的支持振興蘇北發展以及徐州作為鐵路樞紐以及連云港旅游經濟的蓬勃發展，江蘇省土地利用效益冷點區域逐年減少，至2016年，江蘇省整體區域冷點區域已經消失，區域發展趨于穩定，與此同時，隨著“南京—蘇州—無錫—常州—鎮江”經濟圈的發展，該區域實現經濟聯動，共同發展，出現了新一輪的土地利用效益熱點，同時該區域不斷向外延伸覆蓋，拉動江蘇省土地利用整體水平的顯著提升。

5 土地利用效益驅動力研究

科學識別區域土地利用效益的驅動因素可以為后續土地利用提供意見參考。土地利用效益是多種因素、多維系統共同作用的結果，其中區域經濟發展為土地利用提供資本保障和經濟基礎，城鎮化進程為城市土地利用過程提供勞動力支持，產業結構推動土地利用結構的調整，環保資金投入促進土地利用中的生態環境治理，科技創新推動土地利用綜合效益的進一步發展。

基于上述分析，本文選取地均國內生產總值（X1）、地均實際利用外資額（X2）、城鎮化率（X3）、二三產業占比（X4）、環保投入（X5）、專利數量（X6）指標作為解釋變量，將同期的江蘇省各市土地利用效益值（Y）作為被解釋變量構建Tobit模型進行回歸分析，結果如表3所示。

由Tobit模型回歸結果可知，R2為0.894，表明該回歸模型擬合效果較好，所選變量可以較好地表征區域土地利用的驅動要素，現根據回歸結果分析如下。

（1）經濟基礎推動。由回歸結果可知，地區國內生產總值對土地利用效益的影響系數為9.172，并且通過了1%的顯著性檢驗，表明區域經濟實力、資金投入與土地利用效益間呈現顯著正相關。經濟發展水平越高，單位土地上投入的資本資源要素越多，土地價值量越大，繼而產生的土地利用效益越高。作為中國經濟先驅地帶，2001年以來江蘇省各市經濟發展迅速，資本大量積累，城市基礎設施不斷完善，土地利用方式呈現多樣化集約化態勢，區域土地利用效益得到顯著提升，之前的數據很好的印證了這一點。

表3 江蘇省城市土地利用效益影響因素回歸分析Tab.3 Regression analysis of influencing factors of urban land use benefits in Jiangsu Province

（2）城鎮化推動。由回歸結果可知，城鎮化對土地利用效益的影響系數為6.791，通過5%顯著性檢驗，表明城鎮化對土地利用效益的提升具有顯著的促進作用。隨著中國城市化進程的不斷發展和深化，大量農村人口涌入城市，同時外來人口進入為城市土地利用提供了大量的勞動力，產生人口紅利。同時城鎮化過程使得大量要素向城市聚集，集聚效應激發外部性，正的外部性會提升土地資源的利用效益，而負的外部性雖然會對區域土地產生一些影響，但基于政府的宏觀管控可持續發展的策略，總體來說，城鎮化會促進區域土地效益的提升。

（3）產業結構推動。產業結構對土地利用效益的影響系數為4.843，通過5%顯著性檢驗，相關性明顯。產業結構的不同勢必會導致土地利用方式的差異，不同土地利用方式產生的土地利用效益也是不一樣的，產業結構調整對于區域土地利用產生直接影響，尤其是第三產業的快速發展對于區域土地利用優化具有直接的促進作用，產業結構調整促進土地資源合理配置，二三產業的發展可以帶來更高的邊際收益，繼而提升土地利用效益。

（4）環保治理水平。環保投入對土地利用效益的影響系數為3.937，通過5%的顯著性檢驗，具有明顯的促進作用，環保治理投入越多，區域環境改善越強，土地利用生態效益提升。隨著“五位一體”發展策略的不斷貫徹深化，環境保護逐漸得到各級政府的高度重視，土地利用方式逐漸環保化、可持續。同時隨著生活水平的提升，人們開始逐漸關注身邊的生態環境問題，使得政府不斷加強環境保護和污染治理投入，不斷優化土地利用結構以適應新的需求，是區域土地利用的生態效益提升的直接推力。

（5）科技創新推動。科技創新對區域土地利用效益的影響系數為2.382，通過10%顯著性檢驗，相關性較前幾個因素略弱但仍具有正向的促進作用。科技創新可以打破現有土地利用價值的天花板，激發土地的潛能，使得土地利用水平得到提升，增加單位土地利用效益。同時技術創新促進產業結構升級，繼而推動土地利用也朝向不斷優化的方向發展。

6 結論與討論

6.1 結論

（1）江蘇省土地利用綜合效益實現了“低級—中級—良好”的階段變化，呈現“南高—北低，海高—陸低”的空間格局；演變過程呈“南北夾逼”趨勢，至2016年，除淮安、宿遷、連云港為效率中值區外，其余城市均達到效益優良水平，特別是蘇州無錫地區實現效益優值的突破，促使江蘇省經濟得到全面飛躍。

（2）江蘇省土地利用社會、經濟效益穩步提升，生態效益波動性較大，反映了政府對社會、經濟、生態環境保護的重視程度變化，各系統對綜合效益的限制經歷了“經濟短板—社會短板—生態短板”的轉變；隨著十八大“五位一體”政策的實施，環境環境保護達成了由國家到地方層面的共識，生態效益實現反彈增長。

（3）2001—2016年江蘇省各市土地利用效益的Moran’I均大于0.5，土地利用效益“高—高”“低—低”集聚現象顯著，區域發展差距大，空間異質性增強，出現蘇南—蘇北城市群土地利用效益斷裂分層，冷點區域已經消失，“南京—蘇州—無錫—常州—鎮江”經濟圈熱點區實現經濟聯動，共同發展，且不斷向外延伸覆蓋，拉動江蘇省土地利用整體水平的顯著提升。

（4）經濟發展水平、城鎮化、產業結構、科技創新、環保治理投入是推動區域土地利用效益的關鍵因素。

6.2 建議

（1）鑒于目前經濟基礎、城鎮化、產業結構、科技創新、環保治理投入是推動區域土地利用效益的關鍵因素。未來應繼續深化城鎮化進程，轉變經濟發展方式，調整產業結構，大力倡導發展綠色循環經濟；加強科技創新，積極研發新能源實現清潔生產；同時重視生態環境效益，增加生態用地數量，嚴格保護生態脆弱區、生態功能區；加快治理污染河流湖泊，加強城市三廢的處理，創造良好的自然生態環境及城市人居環境，實現區域社會、經濟、生態和諧發展。

（2）針對蘇南蘇北斷層式發展，城市“高—高”“低—低”集聚效應顯著及蘇南熱點區擴散特點，未來應繼續增加蘇北地區財力投入，加大招商引資力度，大力推動蘇北經濟建設，繼續加強城市基礎設施建設，推進城市化進程，增加就業機會，提升區域競爭力；同時繼續擴大蘇南城市經濟圈范圍，實現區域聯動發展，采取蘇南、蘇北城市定向幫扶措施，縮小地區差距。

（3）針對蘇南地區，應提高土地節約集約利用水平，深度挖掘土地的空間效益，向上向下尋求發展；提高商業區容積率，實現規模集聚，充分發揮土地的商業價值，提升區域整體經濟水平。同時，政府出臺相應的措施實行嚴格的用途管制，保證用地標準，加強土地監管，深化土地供給側改革，減少（停止）低效產能用地的供給，提高土地的利用率與土地市場化水平，逐步完善土地市場機制，實現區域土地高效合理利用。

本文基于市域尺度行政單元分析了江蘇省城市土地利用效益的空間演變與驅動因素，可為今后土地的高效利用和優化配置提供借鑒與參考，具有一定的現實意義。未來應進一步探討不同土地利用類型的土地效益演變規律，同時深入城、鄉土地利用效益的比較研究，促進城鄉共同發展。