干旱區綠洲城市人口城市化與土地城市化耦合關系測定：以烏魯木齊市為例

李艷艷 ，高敏華 *，孜比布拉·司馬義 ,

(新疆大學 a. 資源與環境科學學院；b. 綠洲生態教育部重點實驗室；c. 新智慧城市與環境建模普通高校重點實驗室，烏魯木齊 830046)

綠洲是干旱區特有的一種地理景觀，水源是其存在的必要條件，因此綠洲也被稱為荒漠中的“水源”.綠洲是干旱區生物生長以及人類生產生活的主要活動場所，作為干旱區土地承載人口的主要載體，新疆僅4.2%的綠洲面積承載著全疆95%的人口.由于受地理位置、地形條件和氣候環境等各方面的影響，綠洲城市具有脆弱性和復雜性，是人地關系最為復雜的區域之一.研究綠洲城市的人地關系以及城市化是實現生態文明，建設美麗中國的必然要求.

改革開放以來，我國的城市化進入了“S”型曲線的中期加速階段[1-2].城市化是一個多因素綜合作用的過程，其本質的內涵是指人口向城市地區集中以及農村地區轉變為城市地區的過程，大體包括4 個子系統，即人口城市化、土地城市化、經濟城市化和社會城市化[3].作為城市化重要研究內容的人口城市化和土地城市化，存在著一系列非協調性的矛盾.陸大道等[4]指出我國城鎮化增速呈現出非協調性的特征，城鎮化的速度虛高，土地城鎮化速度快于人口城鎮化速度的現象普遍存在.應該將傳統的城鄉“二元結構”逐漸轉變為城鄉“三元結構”，即城市戶籍人口、農民以及進城務工的農民工[5].

國內已經有很多學者結合不同地區，采用不同方法對人口城市化與土地城市化協調關系展開了大量的研究[6-7].陳鳳桂等[8]運用主成分分析法對我國的人口城鎮化進行了研究；任輝等[9]運用離差系數法對湖南省人口城市化與土地城市化的協同關系進行研究；李子聯等[10]運用回歸模型對兩者的關系進行研究，得出了我國的人口城鎮化與經濟發展的各級基本吻合，指出了過度的土地城鎮化與盲目的追求建設用地有關，應該合理利用土地；劉瓊等[11]用Logistic 模型的方法從“階段協同”的角度考察了兩者的動態關系，表明在我國城鎮化發展的過程中，要充分的考慮城鎮化的發展階段，極力促進兩者間的協同發展；張鵬巖等[12]運用耦合協調度模型，研究了中原經濟區人口城市化和土地城市化的關系，并且指出了影響耦合協調狀態的主要因素以及促進人口城鎮化的優化途徑.

烏魯木齊市作為我國西北地區典型的干旱綠洲城市，水資源和所處的地理環境是影響烏魯木齊市發展的限制因素.同時作為新疆第一大規模城市，因特殊的地理位置使其迎來了大開發大發展時期.“十二五”規劃期間，烏魯木齊市經濟發展和城市化水平取得了顯著的成效，“十三五”規劃正在引領烏魯木齊走向大發展大繁榮時期.因此，實現烏魯木齊城市化的可持續發展，促進人口城市化與土地城市化協調發展是十分必要的.

本文在借鑒前期研究成果的基礎上[12-15]，選取西北干旱區綠洲城市烏魯木齊市為研究對象，考慮影響人口城市化系統和土地城市化系統的因素，構建了科學的指標評價體系，利用綜合指數法和耦合協調度模型對其人口城市化與土地城市化進行綜合評價，旨在了解烏魯木齊人口城市化與土地城市化現狀以及為干旱區綠洲城市今后的發展提供借鑒.

1 研究區概況與數據來源

1.1 研究區概況

烏魯木齊市地處亞歐大陸的中心，是新疆維吾爾自治區的政治、經濟、文化以及交通要道的中心，地處86°37′33″～88°58′24″E，42°45′32″～44° 08′00″N，南北長約153 km，東西寬約190 km.烏魯木齊市轄7 區1 縣即天山區、沙依巴克區、新市區、水磨溝區、頭屯河區、達坂城區、米東區和烏魯木齊縣，處于天山北麓，準格爾南緣，西部和東部與昌吉相接，南部與巴州相鄰，東南部與吐魯番地區相連，是天山北坡經濟地帶重要的中心輻射城市.該市東南高西北低，三面環山，是世界上距離海洋最遠的內陸城市，屬溫帶大陸性干旱氣候.市區總面積13 788 km2，市轄區面積9 596 km2，建成區面積436 km2，戶籍總人口267.876 2 萬人，二三產業勞動者比例99.91%，其在全新疆地區生產總值及其它各項經濟指標中占1/4 以上比重，人均 GDP 為91 797.387 萬元(以上數據均來源于2017 年烏魯木齊市統計年鑒).烏魯木齊市在中國西部12 個省會城市中，綜合競爭實力位居前茅，被譽為“中國西部明珠”.

1.2 數據來源

本文選取2004～2016 年代表人口城市化與土地城市化的33 個指標，數據來源于《中國城市統計年鑒》、《新疆調查年鑒》、《新疆輝煌五十年》、《烏魯木齊市統計年鑒》、《烏魯木齊市公民經濟與社會發展公報》以及土地利用變更數據等.

2 研究方法

2.1 指標權重的確定

本文選擇熵值法和變異系數法兩者相結合的方法得到均值綜合權重.

1)極差標準化[16]處理：

式中：Xj為xij的標準化值；xij為第i個樣本第j個指標的原始數據；maxxj和minxj分別表示第j個指標的最大值和最小值.

2)熵值法[16]確定權重：

式中：Hj為信息熵；n為評價樣本數；當fij=0 時，為了計算方便取fij=0.000 001 代替；wj為第i個樣本第j項評價指標的權重值.

式中：Vj為變異系數；σj為標準差；為均值.

4)綜合指數[18]的計算：

式中：f(x)為人口城市化綜合指數；g(x)為土地城市化綜合指數；Wj為第i個樣本第j項評價指標的權重值；n為指標個數.

2.2 耦合模型的建立

式中：C為耦合度；T為發展度；D為耦合協調度；k為調節系數，一般取2≤k≤5，本文取k=2；α和β為待定系數即貢獻率，α+β=1，α=1/3，β=2/3或α=β=1/2，或α=2/3，β=1/3.

本文分析了3 種不同類型的人口城市化與土地城市化的貢獻率.借鑒相關研究成果[8-12]，根據實際情況和耦合協調度、人口城市化指數和土地城市化指數差值大小的不同，將烏魯木齊市人口城市化與土地城市化的耦合類型分為6 大類；根據f(x)與g(x)差值大小的比較，將城市發展類型分為3 類，結果見表1.

表1 人口城市化與土地城市化耦合協調等級及城市類型劃分

2.3 人口城市化與土地城市化指標評價體系的建立

為了準確評價烏魯木齊市人口城市化與土地城市化之間的關系，在借鑒相關學者研究成果的基礎上[2,8-12,19]，綜合可持續發展的方法以及指標選取的系統性、相關性、可比性和可獲取性等原則[20]，結合實際情況，在人口城市化方面構建了人口質量指數、社會服務指數、人口結構指數、人口經濟指數和生態環境指數等5 個1 級指標，普通高等學校在校人數和國際互聯網用戶數等20 個2 級指標的綜合評價指標體系；在土地城市化方面構建了土地利用結構、土地利用效益和土地利用強度等3 個一級指標，建成區面積、人均城市道路面積和地均GDP 等13 個二級指標的綜合評價指標體系，結果見表2.

3 結果與分析

3.1 人口城市化與土地城市化綜合指數分析

從表2 可看出，在人口城市化評價指標體系中，人口經濟指數(0.318 7)在人口城市化中所占的比重最大，是對人口城市化貢獻最大的影響因素；再次是社會服務指數(0.229 5)、人口質量指數(0.206 3)、人口結構指數(0.146 2)和生態環境指數(0.100 2)，生態環境指數對人口城市化的貢獻率最小，因此，在人口城市化子系統中，經濟增長對人口城市化的貢獻率最大，這與李子聯[10]提出的人口城市化與經濟增長級別基本吻合的觀點基本一致，其時，生態環境還沒有對人口城市化造成脅迫的影響.在土地城市化評價指標體系中，土地利用結構(0.367 8)在土地城市化評價指標體系中所占的權重最大，是對土地城市化貢獻率最大的影響因素；其次是土地利用效益(0.321 3)和土地利用強度(0.310 9).總之，土地利用結構和土地利用效益是影響土地城市化最重要的因素.因此，提高建成區面積、城市道路面積、地均城鄉居民儲蓄余額以及地均在崗職工工資總額是提高烏魯木齊市土地城市化強有力的措施.

表2 人口城市化與土地城市化綜合評級指標體系及權重

烏魯木齊市的人口城市化與土地城市化大體可以分為2 個階段，第1 階段(2004～2013 年)，人口城市化呈持續增長的趨勢，從2004 年的0.230 1增加到2013 年的0.768 8；土地城市化快速增長，從2004 年的0.052 2 增加到2013 年的0.663 9，但土地城市化仍然滯后于人口城市化.在這一階段，烏魯木齊市經濟發展不斷提升，社會服務水平逐漸改善，城鎮人口規模不斷擴大，受一些援疆政策的影響外來人口遷入不斷地增加.第2 階段(2013～2016 年)，人口城市化呈先下降后上升的波動趨勢；土地城市化呈持續的增長趨勢，從2013 年的0.663 9 增加到2016 年的0.919 5，但后期呈緩慢增長趨勢.該階段土地城市化的增長速度超過人口城市化的增長速度，屬于人口城市化滯后型.從圖1 可以看出，人口城市化大體 分為3 個階段，第1 階段(2004～2013 年)，人口城市化呈低速增長趨勢，從2004 年的0.143 0 增長到2013 年的0.696 0；第2 階段(2013～2014 年)，人口城鎮化指數呈下降趨勢，從2013 年的0.696 0下降到2014 年的0.682 3；第3 階段(2014～2016年)，人口城鎮化指數呈上升趨勢，從2014 年的0.682 8 上升到2016 年的0.838 1.從內部結構來看(見圖2)，人口經濟指數變化趨勢與人口城市化 趨勢基本一致，再一次說明了人口經濟指數是影響人口城市化的最重要影響因素.人口經濟指數和人口質量指數大體呈平穩上升趨勢，在這一時期，烏魯木齊經濟增長較快，人均GDP 和在崗職工工資出現增長，固定資產投資、社會消費品總額、教育以及社會生活質量發生了明顯的改善.社會服務指數大體分為2 個階段，2009 年以前呈波動趨勢，2009 年以后呈緩慢增長趨勢.生態環境指數呈低速增長趨勢，說明生態環境有所改善，但對人口城市化的貢獻率不大.人口結構指數呈逐年緩慢增長趨勢，在人口城市化過程中貢獻率較低，但在2014年以后，又出現逐步提高的趨勢，說明人口結構有很大的提升.土地城市化分為2個階段，第1 階段(2004～2014 年)，土地城市化呈迅速上升趨勢，從2004 年的0.052 2 增長到2014年的0.865 6；第2 階段(2014～2016 年)，土地城市化呈現緩慢增長趨勢，從2014 年的0.865 6 增長到2016 年的0.919 5.

圖1 人口城市化與土地城市化指數

圖2 人口城市化的變化趨勢

圖3 土地城市化的變化趨勢

從圖3 可以看出，烏魯木齊市的土地城市化 在整個研究過程中呈現出一個倒“U”形的曲線，土地利用效益和土地利用強度呈現緩慢的增長趨勢，而土地利用結構呈現3 個階段的波動趨勢.2004～2011 年，土地利用結構呈緩慢的增長趨勢，2011～2012 年呈迅速下降趨勢，2012～2016 年又處于緩慢增長的趨勢，有內在和外在的原因.土地利用結構的波動變化主要導致了土地城市化的波動變化.

3.2 人口城市化與土地城市化耦合協調分析

通過耦合協調度模型計算出了烏魯木齊市2004～2016 年人口城市化與土地城市化指數、耦合度、發展度和耦合協調度(見表3).為了探求人口城市化子系統與土地城市化子系統對人口城市 化與土地城市化耦合協調度的影響，本文分析了3 種不同類型(α=β；α=1/3，β=2/3；α=2/3，β=1/3)的人口城市化與土地城市化所占貢獻率的情況.基于3 中不同類型人口城市化子系統和土地城市化子系統的貢獻率情況，測算出了3 種不同類型的人口城市化與土地城市化的耦合協調度情況(見圖4).根據耦合協調度大小的不同，烏魯木齊市人口城市化與土地城市化的耦合發展類型為5大類；根據f(x)與g(x)差值大小的比較，將城市發展類型分為3 類，結果見表4.

表3 人口城市化與土地城市化耦合協調評價結果

圖4 不同類型人口城市化與土地城市化的 耦合協調度變化情況

表4 不同耦合類型協調類型下人口城市化 與土地城市化耦合協調度

從圖4 中不同類型的人口城市化子系統和土地城市化子系統貢獻率的耦合結果看，變化趨勢基本一致，因此可知，人口城市化子系統和土地城市化子系統所占貢獻率的大小對整個系統最終的耦合協調度結果的大小以及耦合協調類型的劃分影響不太明顯.

從表3 可以看出，烏魯木齊市人口城市化與土地城市化的耦合協調度總體呈現勻速上升的趨勢，說明在城市化的過程中人口城市化與土地城市化非協調性的矛盾在逐步緩和.

根據表4 的耦合協調度分類劃分標準，可知烏魯木齊市的協調類型經歷了基本協調發展、磨合發展、轉型發展、中度協調發展和高度協調發展5 個階段；城市類型經歷了土地城市化滯后性、同步型到人口城市化滯后型3 種類型的轉變.

1)2004～2005 年，人口城市化與土地城市化耦合協調度雖呈上升趨勢，但其數值較低，一直保持在基本不協調土地城市化滯后的階段.人口城市化的綜合水平呈上升趨勢，從0.230 1 增長到0.246 5；土地城市化的綜合水平也呈較小的上升趨勢，從0.052 2 到增長到0.068 0.這一時期，國家西部大開發處于奠定基礎階段，經濟發展水平低，城鎮基礎設施不完善，城鎮化水平較低.

2)2005～2008 年，人口城市化與土地城市化耦合協調度緩慢提升，處于磨合發展階段.其中，2005～2006 年屬于磨合發展土地城市化滯后型，2006～2008 年屬于磨合發展同步型.

3)2008～2010 年，人口城市化與土地城市化的耦合協調度不斷增加，協調的類型由磨合發展轉變為轉型發展，城市發展的類型屬于人地同步發展型.

4)2010～2013 年，人口城市化與土地城市化耦合協調度繼續增加，但其差距逐步縮小.這一時期，人口城市化與土地城市化的協調類型從轉型發展到中部協調發展轉變，人地關系屬于同步型.人口城市化和土地城市化都呈快速增長趨勢，并且人口城市化在2013 年達到最大值，人口城市化與土地城市化的差值達到最小值.這一時期處于“十二五”規劃早期，烏魯木齊市積極響應自治區黨委和政府的發展理念，加大城鎮化建設，不斷的完善基礎設施建設和優化國土空間格局.

5)2013～2016 年，人口城市化與土地城市化的耦合協調值達到最大值，這一時期的協調類型從中度協調發展同步型過渡到高度協調發展人口城市化滯后型.土地城市化的綜合水平持續快速增加，但人口城市的綜合指數出現波動.這一階段屬于西部大開發的加速階段，并且隨著“絲綢之路經濟帶”構想的提出，給烏魯木齊市城市化的發展帶來了新的機遇與挑戰.烏魯木齊市新型城鎮化建設取得了初步成效，但地方政府形成了“以地謀發展”的發展模式，“攤大餅”式的土地擴張成為主要的城市發展模式，加之戶籍制度和土地制度仍存在一定的限制，致使土地城市化超前于人口城市化.

4 結論

1)烏魯木齊市人口城市化與土地城市化大體呈現2 個階段的變化趨勢.2004～2013 年，人口城市化與土地城市化均呈上升趨勢，但土地城市化滯后于人口城市化；2013～2016 年，人口城市化呈波動趨勢，土地城市化呈不斷上升的趨勢，人口城市化滯后于土地城市化.

2)在人口城市化與土地城市化的耦合協調的測量模型中，人口城市化子系統與土地城市化子系統3 種不同的貢獻率所算出的耦合協調類型大體是一致的.

3)人口城市化與土地城市化的耦合協調度總體呈現一個勻速上升的趨勢.烏魯木齊市人口城市化與土地城市化協調發展類型是：不協調發展、磨合發展、轉型發展、中度協調發展和高度協調發展.出現了3 種城市發展類型：土地城市化滯后型、同步型和人口城市化滯后型.