武漢城市圈規劃設置前后建設用地利用效率差異

張東麗，蔡銀鶯

（華中農業大學公共管理學院，湖北·武漢 430070）

改革開放以來，我國社會經濟發展迅速，土地及人口城市化進程加快。1990-2010年，我國城鄉建設用地增加552萬公頃[1]。2001-2014年近14年間我國東部地區和中部地區土地城市化始終快于人口城市化[2]，土地資源稀缺與城市化空間需求劇增矛盾尖銳。建設用地利用效率作為反映土地利用程度高低及其經濟效益好壞的關鍵指標，可為區域差別化管理、生態補償和土地資源合理配置等提供理論依據[3-7]。在非農建設用地快速擴張過程中，探索建設用地利用效率及其變化趨勢與影響因素，對于促進建設用地擴張集約節約利用及提出管控措施，具有重要的實踐意義，也是我國社會經濟轉型期供給側結構性改革亟需解決的關鍵問題之一。

對此，國內學者做了大量的前期研究，例如：在考慮非期望產出的情況下，利用SBM-Undesirable和Metafrontier模型，考察了2000-2014年中國238個地級市建設用地利用效率[8]；通過構建DEA模型，證明了2009-2013年中國31個省份建設用地利用綜合效率呈上升態勢，但存在顯著的空間差異[9]；基于隨機前沿生產函數和空間滯后模型，證明了中國土地利用效率存在顯著為正的溢出效應[10]；用DEA-ESDA-GWR研究框架，分析了2000-2012年長江中游地區41個城市的建設用地利用效率總體特征，并研究了經濟發展、城鎮化水平、政府干預、產業結構、外商投資水平等5個因素對效率的驅動機制[11]；采用DEA模型、洛倫茲曲線和基尼系數法對土地利用結構和效率進行評價[12]；實證了建設用地利用效率與經濟同步增長，但存在低效問題[13]。縱觀現有對建設用地利用效率的研究，視角多側重于構建評價指標體系和模型對建設用地利用效率進行評價，多關注效率提高的途徑，效率的空間分異、時空格局演變規律和發展趨勢、溢出效應及其影響因素，土地利用效率與土地利用結構研究，經濟增長與建設用地利用效率的相關性等方面。效率評價逐漸由單一的經濟效益評價向全要素生產率評價方向發展，研究對象由單個城市向城市群方向發展，研究方法也趨于多樣化。

對于武漢城市圈建設用地擴張的研究，現有工作多側重于對城市圈建設用地擴張特征、利用效率及其對經濟增長的貢獻、城鄉建設用地增減掛鉤、土地利用集約度等視角的探索。如：結合GIS空間分析、數理統計、轉移矩陣和土地利用動態度方法，實證分析得出了武漢城市圈建設用地面積不斷增加，動態度最大的集中在中部地區的結論[14]；運用拓展的C-D生產函數和面板數據模型估算武漢城市圈建設用地對經濟增長的貢獻度，并基于區域差異提出了建設用地差別化管控措施[15]；運用DEA模型和Malmquist指數法測度了武漢城市圈2005-2009年的城市化效率及其變化趨勢[16]；利用相關性分析和脫鉤模型對城市圈土地集約利用水平和土地利用碳排放之間的關系進行探究[17]。但是，目前的研究基本著眼于城鎮建設用地的擴張，對包括農村居民點、交通運輸和水利設施用地在內城鄉建設用地關注相對較少。此外，基本缺乏對武漢城市圈“兩型社會”實驗區規劃設置前后建設用地利用效率的測度及變化趨勢對比分析。城市集群具有規模效應，核心城市帶動周邊地區的經濟發展，直接推動城市群內產業用地及基礎設施用地的需求。武漢城市圈規劃設置后帶動武漢市周邊縣市的發展，在增加城市用地、工業用地及交通道路等方面具有直接的助推作用。然而，城市圈規劃后對建設用地擴張的助推力有多強，城市圈內部存在的區域差異特征及效率差別如何？量化性的研究有待加強。基于此，本文測算和比較武漢城市圈在規劃設置前后建設用地擴張效率及其變化趨勢，為促進城市圈建設用地集約高效利用及控制用地擴張蔓延提供參考。

1 研究區域及數據來源

1.1 研究區域

武漢城市圈是以武漢為核心，包括周邊黃石、鄂州、黃岡、孝感、咸寧、仙桃、天門、潛江8個城市所組成的經濟綜合體。2007年國務院正式批準武漢城市圈為“兩型社會”建設綜合配套改革試驗區，擔任著“中部崛起”的重任，起到聯系東、中、西部協調發展的關鍵樞紐。區域內土地總面積579萬公頃，占湖北省的31.1%。1996-2013年建設用地面積增加16.20萬公頃，其中2007-2013年增加12.96萬公頃，占1996-2013年建設用地增量的80%。

1.2 數據來源及處理

城鄉建設用地數據來源于1996-2013年湖北省土地利用現狀及變更調查數據；研究涉及的地區生產總值、固定資產投資、二三產業從業人員數、郵電業務量、技術改造投資、財政預算內收入及支出、外商直接投資及相關統計數據，來自1996-2013年《湖北統計年鑒》、《中國縣域統計年鑒》、《中國區域經濟統計年鑒》、《中國城市統計年鑒》及各城市歷年統計年鑒等相關資料。所有數據均為全市范圍內的數據。

（1）建設用地數據

文中使用的建設用地數據，是根據現行土地利用現狀分類標準，分為居民點及工礦用地、交通運輸用地和水利設施用地三類的總量數據。單位為公頃。

（2）社會經濟統計數據

資本投入數據依據戈登史密斯（Goldsmith）在1951年開創的永續盤存法。并參照有關學者的研究[18]，具體公式為：

其中：i指第i個城市，t指第t年，當年投資I用固定資產形成總額，也即是全社會固定資產投資，為了消除物價變動影響，使用湖北省固定資產投資價格指數將投資額折算到1996年不變價；經濟折舊率δ取值為9.6%；基期年資本存量Kit，以基期固定資產投資形成除以10%計算，單位為億元。

為了消除物價變動影響，使用相關價格指數將地區生產總值、地方財政預算內收入折算至1996年可比價。郵電業務量，由于統計數據使用可比價進行統計的，因此使用原始數據進行測算。以上指標的單位為億元。勞動投入用二三產業從業人員總數，單位為萬人。

2 研究方法及指標體系

2.1 建設用地利用效率測度方法

數據包絡分析法（Data Envelopment Analysis, Dea），是管理科學、系統工程和決策分析等領域處理復雜問題的一種重要而有效的分析工具，主要是判斷決策單元（Decision Making Units，DMU）是否位于生產可能集的“前沿面”上。其是由Charnes、Cooper和Rhodes等在1978年共同提出的，基于相對效率的多投入、多產出的分析方法[19]。為了反映武漢城市圈建設用地利用效率整體變動情況，運用由F?re等改造的方法[20]，構造一個生產最佳前沿面，將每年各城市的生產與前沿面進行比較，進而得到建設用地的利用效率。DEA效率值介于0-1之間，最佳前沿面上的DMU效率值為1，屬于有效的DMU，當DMU的效率值小于1，屬于無效率的DMU。目前常用的DEA模型是CRS模型和VRS模型[19,21]。兩者的區別在于，前者假設規模報酬不變（CRS），測度的是技術效率（TE）（也稱綜合效率）；后者是在假定規模報酬可變（VRS）的情況下測度純技術效率（PTE）。技術效率（TE）可以分解為純技術效率（PTE）和規模效率（SE）的乘積。這些效率值越接近于1，表示建設用地利用的技術效率、純技術效率和規模效率越接近于前沿面。由此可知，基于不同規模報酬假定的效率測度結果是不同的，純技術效率反映的是資源的配置和利用水平，規模效率反映的是城市規模集聚水平，而技術效率則是對上述的綜合反映[19]。

根據DEA模型原理，遵循綜合評價及DEA指標選取原則，一般地，投入產出指標體系的指標數量S與決策單元數目D有如下關系：D≤3S。

最終選擇地區二、三產業產值、地方財政預算內收入2項指標作為產出指標；土地投入量、資本投入量、勞動投入量、信息化投入量和技術投入量5項指標作為投入指標。其中：土地投入量用建設用地面積表示；資本投入量用全社會固定資本存量表示；勞動投入量用地區二三產業從業人員數表示；信息化投入量用郵政電信業務總量表示；最后的技術投入量用技術改造投資表示。

2.2 建設用地利用效率動態變動分析方法

Malmquist生產率指數法主要應用于動態效率和技術變化趨勢的研究，其定義為：

式中：第一項表示規模效率變化，第二項表示純技術效率變化，前兩項的乘積表示技術效率變化，第三項表示技術變化。規模效率變化大于1表示武漢城市圈投入集聚規模改變，規模效率提高；若等于1，則表示效率沒有變化；若小于1，則表示效率降低。其他效率系數變化的意義與規模效率變化判定標準一致[22]。

2.3 武漢城市圈設置對建設用地利用效率凈效應分析方法

（1）匹配倍差模型

匹配倍差模型（Propensity Score Matching (PSM) method with a Difference-in-Difference (DID) estimator, PSM-DID）被廣泛地運用到公共政策的研究中。該模型既提高了實驗組和參照組城市的可比性從而減弱選擇性偏誤，同時也克服了不可觀測變量或遺漏變量的影響，使得評估結果更精確[23-24]。其基本思路為：根據傾向得分值從參照組城市中找到與實驗組可比地城市后；然后采用DID模型進行分析，先對實驗組和參照組城市的前后2期效率分別作差，消除可能的不可觀測的隨時間不變的因素的影響；再對差值二次差分，消除隨時間變化因素的影響，得到武漢城市圈設置的建設用地利用效率凈效應

假設政策設置前的時期為t0，設置后的時期為t1。在時期t0，所有樣本的效率均可記為y0t0，在時期t1，則將實驗組記為y1t，參照組記為y0t，傾向得分為P(X)。在滿足以下均值可忽略性假定的基礎上：

PSM-DID的計算公式如下：

式中：I1和I0分別表示實驗組集合與參照組集合；Sp為共同取值范圍的集合；N1為集合所包含的實驗組個體數；y0t?i和y1ti分別為政策設置前、后實驗組城市的效率，y0t?j和y1tj分別指政策設置前、后參照組城市的收入；w(i,j)為適用于配對(i,j)的權重。

為提高匹配質量，檢驗模型穩定性，本文運用“k近鄰匹配”（knearest neighbor matching，KNN）、“核匹配”（kernel matching）、“局部線性回歸匹配”（local linear regression matching，LLR）與“樣條匹配”（spline matching），采取有放回抽樣形式，重復次數設定為500次的自助法獲得標準誤。

（2）變量設置

影響建設用地利用效率的因素復雜多樣，包括自然、行政、社會和經濟等要素。已有研究表明經濟發展水平和產業結構及外商直接投資[25-26]，人力資本、固定資產投資、城鎮人口數量、建成區面積等對綜合效率有影響[27-28]。因而本文的指標體系如下：

被解釋變量，將運用DEA模型測度的綜合效率（TE）作為因變量；核心解釋變量，設定武漢城市圈規劃虛擬變量，將2007年及之后的地市州賦值為1，2007年之前賦值為0，以分析武漢城市圈規劃設置對于建設用地利用效率的作用；控制變量（協變量）：（1）經濟發展水平，與總量GDP相比，人均GDP更能代表真實經濟發展水平；（2）建設用地投入，用建設用地占土地總面積的百分比表示，反映了建設用地投入的程度；（3）資本勞動比率，用固定資本存量與非農產業從業人員數的比值表示，用以反映地區的資本、勞動、土地三大要素協調配置的情況；（4）政府支持力度，用地區政府財政支出與GDP的比值表示，政府支持力度影響建設用地的相關決策；（5）外商直接投資，以外商直接投資與GDP的比值表示，一方面通過外商直接投資能夠促進經濟的發展，另一方面也由此帶來環境方面的負外部性；（6）產業結構，用二三產業增加值與GDP的比值表示。

3 結果分析

3.1 武漢城市圈規劃設置前后建設用地利用效率比較

根據DEA模型的測算原理，將每個城市作為一個DMU，運用MaxDEA Basic 6.13軟件，采用投入導向的規模報酬不變（CRS）模型和規模報酬可變（VRS）模型進行分析，進而得到1996年至2013年建設用地利用效率，并對其進行效率分解，測度結果見表1和圖1。建設用地利用綜合效率（技術效率）、純技術效率和規模效率呈現以下基本特征：

表1 1996-2013年武漢城市圈建設用地利用效率及其分解Table 1 The utilization efficiency and its decomposition of construction land in Wuhan metropolitan area from 1996 to 2013

圖1 武漢城市圈1996年2007年和2013年建設用地綜合效率對比Fig.1 The utilization efficiency of construction land in Wuhan metropolitan area in 1996, 2007 and 2013

首先，就綜合效率（TE）而言，1996-2013年武漢城市圈建設用地利用的平均綜合效率較接近于前沿面（0.907）。1996-2007年平均綜合效率為0.895，達到綜合效率最優個數的比重為11.11%；2007-2013年平均值為0.927，最優比重為20.6%。可見，武漢城市圈規劃設置后建設用地利用的綜合效率有了提升。從空間分異來看，2007-2013年相較于1996-2007年，武漢城市圈區域內各地市的建設用地利用平均綜合效率均有所增加，其中提升最快的是黃石、咸寧和天門，鄂州提升幅度最小。

其次，就純技術效率（PTE）而言，1996-2013年武漢城市圈建設用地利用的平均純技術效率較接近于前沿面（0.938）。1996-2007年平均純技術效率為0.93，達到純技術效率最優的比重為31.48%；2007-2013年平均效率為0.95，最優數比重為33.33%。從空間分異來看，2007-2013年與1996-2007年相比，效率增加最多的是咸寧，達到0.046，DEA有效比重增加最多的是武漢和黃岡，達到40.5%。

最后，規模效率（SE）表明，1996-2013年武漢城市圈建設用地規模效率普遍較高，最接近于前沿面（0.968）。其中，1996-2007年平均規模效率達0.96，達到規模效率最優的比重為21.3%；2007-2013年平均效率為0.98，最優比重為25.4%。整體趨勢為先下降后上升，尤其是2007年后效率值提升較多。從空間分異來看，2007-2013年與1996-2007年相比，平均效率增加最多的是天門，而黃岡和咸寧效率有微弱下降；DEA有效比重增加較多的是鄂州、孝感和仙桃，達到30%左右。

綜合效率由規模效率和技術效率共同作用而成，比較表1武漢城市圈建設用地利用效率可知，較多的年份建設用地擴張的規模效率達到DEA有效狀態，且整體水平高于純技術效率。然而，純技術效率對綜合效率的貢獻程度大于規模效率的貢獻，也即是城市圈對資源的配置力度增強和利用水平的提高，較城市規模效應更能促進建設用地利用效率的提升。

3.2 武漢城市圈規劃設置前后建設用地利用效率變化趨勢

為更加細致地反映武漢城市圈1996-2013年建設用地利用效率和技術進步的動態時空格局變化，尤其是武漢城市圈設置前后的變化趨勢比較，采用Malmquist生產率指數模型分別計算了1996-2007年、2007-2013年以及1996-2013年各地區的技術效率變化（綜合效率變化）、技術變化、純技術效率變化、規模效率變化以及Malmquist生產率變化（全要素生產率變化），進行整體對比分析。

利用Deap 2.1軟件，根據Malmquist生產率指數原理，和上述公式(3)，計算結果如表2所示。從全要素生產率變化（1.374）來看，1996-2013年武漢城市圈建設用地利用效率呈現上升趨勢，增長速度為37.4%；技術變化和純技術效率變化也都呈現上升趨勢，綜合效率變化為0.995，規模效率變化為0.985，均小于1，技術變化為1.384，純技術效率變化為1.009，均大于1。其中，全要素生產率變化（0.935）表明，1996-2007年效率有微弱下降趨勢，技術變化和規模效率變化也有下降。純技術效率均值上升1.9%，綜合效率均值提高1.4%，說明這一階段效率提升主要源于要素的配置和利用水平的改進；2007-2013年全要素生產率（1.259）表明，此階段建設用地利用效率提升，技術變化為1.282，大于1，說明效率的提升主要得益于技術的進步帶來的邊際集約，規模經濟。對比兩個階段的效率波動情況，全要素生產率變化由2007年前的下降轉變為之后的上升趨勢，這也得益于技術變化的下降趨勢轉為上升。總體看來，各分項指數均有不同程度的波動變化，技術改進對Malmquist指數提升貢獻最大，而規模效率和純技術效率的波動造成綜合效率對Malmquist指數的增加不明顯。

表2 不同時段武漢城市圈Malmquist指數及其分解Table 2 The Malmquist productivity index and its decomposition of Wuhan metropolitan area in different period

從空間分異來看，1996-2007年，從全要素生產率變化表明僅有黃石（1.075）和鄂州（1.162）兩個地區的效率得到提高，其余地市的效率均有不同程度的退步，尤其以潛江下降幅度最大，達到27%；綜合效率變化僅黃石出現輕微下降，孝感和咸寧有上升趨勢，其余地區效率不變；2007-2013年武漢城市圈各地市的全要素生產率變化狀況表明，除孝感市建設用地利用效率出現下降，達3.2%；其余地區建設用地利用效率均有提升，尤其潛江和仙桃的效率提升最大，分別為75.9%和57.8%，黃岡和咸寧提升較為微弱，其他地區提升在20%-34%；從綜合效率分析，黃石、孝感和天門有下降趨勢，其余地區效率不變。整體可見，武漢城市圈各城市建設用地利用的技術變化遵從全要素生產率變化規律，純技術效率和規模效率大致遵從綜合效率變化趨勢。

3.3 武漢城市圈設置對建設用地利用效率的凈效應

為了確保匹配結果的準確性，本文分別進行了平衡性檢驗，檢驗結果（表3）表明匹配前有些變量在處理組和控制組之間存在顯著差異，但匹配后所有變量在處理組和控制組之間沒有顯著偏差，且變量的標準化偏差絕對值小于15%，滿足小于20%的規定，且T值小于1.58，說明匹配后變量在處理組和控制組的分布沒有系統性差異，通過了平衡性檢驗。

采用PSM-DID模型估計武漢城市圈設置對城市建設用地利用效率的凈效應，結果如表4所示。表4表明，城市圈實施前處理組的效率值低于控制組，而規劃實施后處理組的效率高于控制組，四種匹配方式下的估計結果都表明，武漢城市圈規劃設置后，建設用地利用效率增加0.007，且在5%的顯著性水平下顯著。“兩型社會”規劃設置后，武漢城市圈投入了大量人力、資本和土地，當然，建設用地的投入產出比增加。此外，隨著城市圈的規劃設置，城市規模效益逐漸顯現且增加，城市間在經濟上的溢散效應，使之更加具有吸引資本、和優質人才的能力，對市場的控制力增強，而由此促進了建設用地利用效率的提高。

表3 匹配平衡性檢驗結果Table 3 Matching balance test results

4 結論與政策建議

提高城鄉建設用地的供給效率及產出效益，是社會經濟發展新常態時期供給側結構性改革的重點。本文以武漢城市圈為例，比較1996-2007年、2007-2013年兩階段武漢城市圈設置前后城鄉建設用地利用效率及其動態變化和影響因素。主要結論如下：（1）武漢城市圈規劃設置后（2007-2013年階段）建設用地利用效率較設置前（1996-2007年階段）高。2007年后武漢城市圈建設用地的平均綜合利用效率、平均純技術效率和平均規模效率均有所提高，達到DEA有效的比例均明顯上升。（2）建設用地利用效率提升中技術進步對Malmquist指數增加的貢獻度最大，而規模效率和純技術效率的作用則相對不明顯。對比兩個階段的效率波動情況，全要素生產率變化由1996-2007年的下降（0.935）轉變為2007-2013年的上升（1.259）趨勢。從空間分異來看，1996-2007年多數地市的建設用地利用效率均有不同程度的退步；2007-2013年，除了孝感地區效率微弱下降，其余地區效率都有提升。（3）PSM-DID估計結果表明，武漢城市圈規劃設置對建設用地利用效率具有顯著的正向推動作用。武漢城市圈規劃設置促進了區域經濟一體化進程的加快，逐漸形成規模效益，從而對建設用地的優化配置有積極意義。

建設用地擴張是經濟發展和城鎮化的必然結果，“攤大餅”式的發展模式只會降低城市化的質量，造成資源的浪費，尤其是對土地這一稀缺資源構成威脅。為實現武漢城市圈“兩型社會”改革試驗區的建設目標，提高建設用地利用效率，提出幾點建議：（1）城市圈規劃實施對建設用地利用效率具有正向積極作用，城市規模與經濟發展具有相互作用的關系，因此，應當充分發揮武漢作為湖北省政治、經濟、文化中心的增長極作用，加強區域間交流與合作，實現城市之間的協同發展，進而增加建設用地利用效率溢散效應，實現城市建設用地利用效率聯動提升。（2）純技術效率是制約土地利用效率的關鍵因素，而武漢城市圈純技術效率和規模效率對全要素生產率的改善沒有發揮較好的作用，此外，資本和高素質人才的有效利用，是效率提高的有效途徑，因此城市圈應當鼓勵自主創新精神，從技術研發、人才培養、管理體制上下功夫，增加知識和人力資本的積累，提高勞動力的邊際收益。

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