三峽庫區蓄水前后土地利用與經濟發展協調度

龐 敏, 周啟剛,3, 馬澤忠,2, 陳 倩, 張曉媛

(1.重慶工商大學 環境與資源學院, 重慶 400067; 2.重慶市國土資源和房屋勘測規劃院,重慶 400020; 3.重慶工商大學 融智學院, 重慶 400067; 4.重慶房地產職業技術學院, 重慶 401331)

當今社會經濟發展和土地資源利用關系緊張，兩者的協調問題已經成為制約很多城市發展的瓶頸。土地利用系統與經濟系統協調發展水平的高低已經對區域的可持續發展產生了重要影響。探尋土地利用與經濟發展之間的關系，準確把握和評價某一特定區域的土地利用和經濟協調發展度，更好的制定符合實際當地發展實情的政策措施，促進土地和經濟協調高效發展成為亟需解決的問題。研究土地利用系統和經濟系統的關系，是反映人地關系的重要切入點[1]。20世紀90年代開始，許多專家學者通過建立指標體系，選擇數學模型對土地利用系統和經濟系統兩者的關系進行研究。例如，韓德軍等對貴州省土地利用與區域經濟耦合關系進行了分析[2]；楊麗霞等基于耦合協調度對浙江省的土地經濟效益空間差異進行了分析[3]；姜海等對建設用地擴張對經濟增長的貢獻及其區域差異進行了研究[4]。大量文獻研究結論表明，土地利用系統與經濟系統之間的確具有某種關聯，會對彼此發展產生較大的影響。

協調發展理論是研究土地利用和經濟發展之間關系的重要理論基礎。協調發展是通過區域內的各個子系統及各子系統內部各元素間的相互協作、相互配合和相互促進而形成的社會發展的良性循環態勢，從而實現整個系統的發展進步[5]。本研究擬從系統發展的協調性出發，以三峽庫區為研究區域，建立土地利用系統和經濟系統協調發展評價的指標體系，運用熵值法對評價指標進行賦權，結合系統發展度模型、協調發展度模型，定量測算2000—2017年三峽庫區蓄水前后土地和經濟兩系統的協調發展度[6-8]，并對庫區兩系統協調發展度進行評價分析，為政府促進三峽庫區土地和經濟協調高效發展提供決策支撐和文獻參考。

1 研究區概況

三峽庫區東起湖北宜昌，西至重慶江津，是指由于三峽工程修建而受影響的區域[9](圖1)。三峽庫區主要介于28°52′—31°72′N，105°82′—111°66′E之間的長江上游段，總共包括26個區縣(湖北4個區縣：巴東縣、秭歸縣、興山縣、夷陵區；重慶22個區縣：萬州區、涪陵區、豐都縣、武隆縣、忠縣、開州區、云陽縣、奉節縣、巫山縣、巫溪縣、石柱縣、渝中區、大渡口區、江北區、南岸區、沙坪壩區、九龍坡區、巴南區、北碚區、長壽區、渝北區、江津區)。截至2017年，三峽庫區總人口約為2 000萬，庫區幅員積為57 390.73 km2，其中耕地面積21 326.28 km2，林地面積31 257.69 km2，水域面積1 521.05 km2，建設用地面積1 879.59 km2。庫區地形地貌復雜，地勢起伏大，處于亞熱帶季風氣候區，夏季降水量大且集中。由于三峽工程的修建，整個庫區地位大大提升，該地區的經濟發展和生態環境變化受到了國家和政府的高度重視。三峽庫區從蓄水到完成總共經歷了3個階段：第一階段為2003年6月，水位達到135 m；第二階段為2006年9月，水位線達到156 m；第三階段為2010年10月，水位線達到175 m。因此，本文依據三峽庫庫區蓄水時間，從蓄水前、蓄水中前期、蓄水后期、蓄水穩定期4個時間節點對庫區土地利用與經濟發展協調度展開研究。隨著三峽庫區蓄水的完成和移民搬遷工作的推進，庫區的土地和經濟結構發生了巨大變化，將三峽庫區作為研究對象，對整個長江流域土地利用和經濟發展的探索都具有借鑒和參考價值。

圖1 三峽庫區區域概況

2 數據來源與研究方法

2.1 數據來源

本研究中的土地利用數據來源于美國NASA陸地衛星(Landsat)所拍攝的空間分辨率均為30 m Landsat TM遙感影像,通過對該遙感影像進行輻射校正、幾何配準，并結合庫區實際情況以2000年、2007年、2014年、2017年為時間節點進行人機交互解譯方式獲得土地利用現狀數據；社會經濟數據來源于2000年、2007年、2014年、2017年《重慶市統計年鑒》、《湖北省統計年鑒》、《宜昌市統計年鑒》、《長江三峽工程生態與環境監測公報》，并對數據進行了標準化處理。

2.2 系統發展模型

系統間的協調發展是一個從離差到配合、從無序到有序的總體演化過程[10]。要評價和研究系統間的協調發展度，首先要分別對土地利用系統和經濟系統內部各自的發展情況進行研究，要先建立系統發展模型分別求出兩系統的發展度，然后在此基礎上再構建協調發展度模型，求出兩系統間的協調發展度。通過土地利用系統和經濟系統的系統發展度，可以對比兩個系統發展的快慢；通過土地利用系統和經濟系統的協調發展度，可以對兩系統間協調發展水平的高低進行評價。

計算貢獻值:設變量Ui(i=1,2,3，…，n)是土地利用系統的橫向評價指標，其縱向取值為Xj(j=1,2,3，…，m)；αj，βj分別是Xj的上限和下限值，因而描述變量值Xj對系統發展度的功效，即貢獻值Ui為：

(1)

運用熵值法確定權重Wi：熵是對不確定性的一種度量，具有客觀性和科學性。本研究根據各項指標的離散程度，計算出各項指標的信息熵，從而得到各項指標的權重，為多指標綜合評價提供依據。熵值法計算權重公式為：

(2)

(3)

Qj=1-Ej

(4)

(5)

利用貢獻值和權重計算土地利用系統發展度f(x)，其中Ui為貢獻值Wi為權重：

(6)

同理，設變量Vi(i=1，2，3…，m)是經濟系統貢獻值；Wi為權重，通過計算得到經濟系統發展度g(x)：

(7)

2.3 協調發展度模型

參考其他學者研究結果，根據系統發展度，可以得到協調度模型[11]：

(8)

式中：C為兩個系統間的協調度(0

T=af(x)+bg(x)

(9)

(10)

式中：T是協調發展水平綜合指數；D為土地利用和經濟系統的協調發展度。為保證評價的客觀性，假設土地利用與經濟發展地位相同，那么a=b=1/2。

2.4 協調發展度等級劃分

協調發展度是系統間和諧發展的程度也是系統自身發展階段的所達到的統一程度。協調發展度D取值范圍為[0,1]，當D=1時，系統間的協調發展程度極高，此時土地利用系統和經濟系統都高度發展，兩系統相輔相成，經濟效益達到最大化；當D=0時，土地利用系統和經濟系統相互處于無關狀態，系統內部各要素都處于混亂無序的狀態，經濟發展近乎停滯，土地利用結構落后。其具體等級劃分標準見表1—2[13-14]：

表1 土地利用系統與經濟系統協調發展度等級劃分標準

(1) 當D∈[0.0，0.2]時，嚴重失調狀態，此時土地利用與經濟發展之間存在突出的矛盾，土地利用的方式和各類用地的比例存在嚴重問題，土地利用的效益無法通過經濟增長表現出來。

(2) 當D∈(0.2,0.4]時，輕度失調狀態，此時土地利用與經濟發展之間的矛盾開始緩和，土地利用結構開始調整，但是調整的程度和速度與經濟發展之間仍然存在較大差異。

(3) 當D∈(0.4,0.6] 時，初級協調狀態，土地利用與經濟發展之間的沖突得到初步的協調，土地利用方式的轉變使得經濟開始加速發展，但是經濟發展又導致了一系列的環境問題，使得兩者之間的關系未得到根本的解決，總是單方面發展較快，土地利用與經濟發展間存在諸多短板。

(4) 當D∈(0.6,0.8]時，中級協調狀態，前一階段經濟飛速發展，土地資源毫無節制的投入，產生了一系列生態環境和社會問題，但經濟發展已經達到一定水平，速度放緩，開始對土地利用結構進行調整，土地利用水平提高，土地生態開始恢復。

(5) 當D∈(0.8,1.0]時，高度協調狀態，這時土地利用系統和經濟系統達到非常高的協調發展水平，經濟發展水平達到新高度，經濟結構科學合理，經濟質量高，同時土地利用系統也走出一條適合社會經濟發展度道路，土地利用實現集約利用，土地利用和經濟發展兩者間相輔相成共同發展。

表2 土地利用系統與經濟系統協調發展類型劃分

3 結果與分析

3.1 三峽庫區土地利用變化

三峽庫區自2003年6月蓄水以來，土地利用結構發生了明顯的變化。由表3可以看出：2000—2017年三峽庫區6大地類中變化程度按照從大到小的順序依次是建設用地、耕地、林地、水域、草地、未利用地。具體來看，三峽庫區耕地面積呈下降趨勢，從2000年的21 868.42 km2(占總面積的38.1%)減少到2017年的21 326.28 km2(占總面積的37.16%)，耕地總面積減少542.14 km2，平均每年減少31.89 km2。林地呈下降趨勢，從2000年31 493.58 km2減少到2017年的31 257.69 km2，林地總面積減少235.89 km2，平均每年減少13.88 km2。水域整體呈上升趨勢，水域面積從2000年的1 324.97 km2增加到2017年的1 521.05 km2，水域總面積增加196.08 km2，其中2000—2007年期間增加了109.57 km2，2007—2014年期間增加了81.72 km2，這均是由于三峽庫區蓄水使得水位線上升導致的，2014—2017年進入蓄水穩定期后，水域面積僅僅增加了4.79 km2。建設用地呈上升趨勢，從2000年的1 276.71 km2增加到2017年1 879.59 km2，建設用地總面積增加602.88 km2，平均每年增加35.46 km2。草地面積呈現下降趨勢，從2000年的1 409.74 km2(占總面積的2.46%)，減少到2017年的1 389.57 km2(占總面積的2.42%)，草地總面積減少20.17 km2。未利用地由于在庫區土地總面積中占比較小，未發生明顯變化。

表3 2000-2017年三峽庫區土地利用類型統計

3.2 建立指標體系

參考劉瓊等[15]大量關于有關土地利用與經濟發展的研究，在充分對協調發展理論的學習和參考下，遵循層次性、完備性、科學性以及數據可得性等原則，建立三峽庫區土地利用系統與經濟系統發展度評價指標體系。本研究從土利用結構、要素替代、土地生態、經濟水平、經濟活力、經濟結構6個方面選擇了15個評價值標，其中土地利用系統8個指標，經濟系統7個指標。本研究所選擇的15項指標均為正向指標，指標權重在數據標準化后，通過熵值法確定，見表4。

3.3 協調發展度測算

通過運用系統發展度模型和協調發展度模型，結合建立的指標體系對2000年、2007年、2014年、2017年三峽庫土地利用系統和經濟系統協調發展度進行計算得到表5和表6。表5為整個三峽庫區以及分庫首、庫腹、庫尾的協調發展度相關參數值，表6為三峽庫區26個區縣協調發展度相關參數值。

通過表5可知，2000—2017年三峽庫區的整體協調發展度呈現上升趨勢：2000年、2007年、2014年、2017年協調發展度分別為0.403，0.571，0.670，0.684，2000—2007年，2007—2014年兩個時間段協調發展度上升幅度較大，2014—2017年協調發展度十分平穩，這主要是由于前兩個時間段內三峽庫區蓄水使得土地利用結構和經濟結構出現了較大的調整，土地利用系統和經濟系統的協調度迅速上升，2014年后由于庫區未出現明顯水位線調整，因此協調發展度相對平穩。從庫首、庫腹、庫尾的協調發展度來看，2000—2017年庫首、庫腹和庫尾的協調發展度波動較大。2000年協調發展度排序為庫首>庫腹>庫尾，分別為0.431，0.398，0.381；2007年協調發展度排序為庫尾>庫腹>庫首，且協調發展度差距增大，分別為0.613，0.575，0.526；2014年協調發展度排序為庫尾>庫首>庫腹，分別為0.703，0.67，0.637；2017年協調發展度排序為庫腹>庫尾>庫首，分別為0.762，0.712，0.578。

表4 土地利用系統與經濟系統協調發展度評價指標體系

表5 2000-2017年三峽庫區及其庫首、庫腹、庫尾協調發展度參數統計

由表6可知，三峽庫區各區縣協調發展度呈現上升趨勢，協調發展度從2000年0.2～0.4上升到2017年0.6～0.8。從協調度C和協調發展水平綜合指數T來看，2000—2017年協調度C增長速度要明顯高于協調發展水平綜合指數T，說明雖然土地利用系統和經濟系統的協調度上升較快，但兩系統缺乏相輔相成和協調優化，是屬于低水平的協調發展。2000—2017年，導致兩系統協調發展度發生變化的主要原因發生了轉變。2000—2007年期間庫區大部分區縣土地利用系統發展度高于經濟系統發展度，說明該時間段土地利用效益高于經濟發展效益；2014—2017年期間庫區大部分區縣經濟系統發展度明顯高于土地利用系統發展度，說明2014年過后經濟發展效益高于土地利用效益。

3.4 協調度等級分析

通過對協調發展度的計算，結合表1和表2運用ArcGIS 10.1對2000—2017年三峽庫區各區縣土地利用子系統與經濟子系統兩者的協調發展度進行協調等度級劃分(圖2)、協調類型劃分(圖3)以及協調發展度滯后類型劃分(圖4)。

由圖2可以看出，2000—2017年三峽庫區各區縣協調發展度等級的變化很大，各區縣間的協調發展度等級的差異也十分顯著。

2000年是三峽庫區協調發展度等級最為豐富的年份，也是協調發展度普遍最低的年份，協調發展度等級從嚴重失調、輕度失調、初級協調乃至中級協調都有分布，萬州區、巴南區、興山縣、巫山縣等13個區縣處于嚴重失調和輕度失調等級，夷陵區、秭歸縣、巴東縣等12個區縣處于初級協調等級，僅忠縣處于中級協調狀態。由于三峽庫區進行了第一階段和第二階段蓄水，水位線達到156 m，土地利用和經濟結構調整較大，2007年整個三峽庫區均進入了初級協調和中級協調發展階段，其中開州區、涪陵區、渝北區、北碚區、沙坪壩區、南岸區、渝中區、大渡口區、九龍坡區、巴南區、江津區共計11個區縣進入了中級協調階段，主要集中在庫尾；庫首及庫腹所在其他區縣均處于初級協調階段。由于三峽庫區第三階段的蓄水完成，水位線達到175 m,2014年三峽庫區各區縣的協調發展度再次發生了較大幅度的提升，僅余巴東縣、巫山縣、云陽縣等3個區縣處于初級協調階段，其余區縣均進入到中級協調階段，值得一提的是興山縣的發展甚至進入了高級協調階段。2017年由于三峽庫區進入蓄水穩定期，除湖北巴東縣、興山縣、秭歸縣3個區縣處于初級協調階段外，三峽庫區重慶段區縣均進入中級協調階段，其中巫溪縣進入到高級協調階段。

表6 2000-2017年三峽庫區各區縣協調發展度參數統計

圖2 2000-2017年三峽庫區各區縣協調發展等級分布

從圖3可以看出，三峽庫區各區縣協調發展類型變化較大，越來越多的區縣從失調進入到不同類型的協調發展狀態。2000年庫區各區縣的協調發展類型差異較大，其中萬州區和巴南區屬于嚴重失調發展類，只有忠縣進入到初級協調發展類；2007年庫首區縣除江北區、北碚區、長壽區外，均進入到了初級協調發展類，庫腹區域除開州區、巫溪縣進入初級協調發展類外，其余區縣均屬于勉強協調發展類，庫首區域除秭歸縣處于瀕臨失調發展類外，其余3個區縣均處于勉強協調發展類；2014年庫區所有區縣均進入到發不同類型的協調發展類型，其中巴東縣、巫山縣、云陽縣處于勉強協調發展類；2017年庫區65%的區縣進入到中級協調發展類，巫溪縣進入到良好協調發展類，但庫首巴東縣、興山縣、秭歸縣仍然處于勉強協調階段。

從圖4來看，三峽庫區蓄水前、蓄水中前期、蓄水后期、蓄水穩定期4個階段導致庫區協調發展度較低的原因發生了顯著變化。2000—2007年庫區蓄水前到第一、第二蓄水階段，經濟發展滯后是導致庫區協調發展度較低的主要原因。2007—2014年第三蓄水階段，庫區協調發展度較低的主要原因是土地利用滯后導致的。2014—2017年庫區進入蓄水穩定期后，庫首、庫尾與庫腹導致協調發展度較低的原因呈現兩個極端。具體來看，2000年庫區26個區縣均是由于經濟發展滯后導致土地和經濟兩者間的協調發展度較差。2007年除庫首4個區縣和庫腹渝北區是由于土地利用滯后型導致土地利用系統和經濟系統協調發展度較低外，其余21個區縣協調發展度較低的主要原因仍然是經濟發展滯后。2014年除大渡口區外，其余25個區縣導致協調發展度低的原因全部轉變成土地利用滯后。2017年協調發展度變化的原因開始出現兩個極端，庫首和庫尾區縣主要是土地利用滯后型導致協調發展度較低，庫腹協調發展度較低的原因除開州區是土地利用滯后外，其余區縣均由于經濟發展滯后型導致。

圖3 2000-2017年三峽庫區各區縣協調發展類型分布

圖4 2000-2017年三峽庫區各區縣協調發展滯后類型分布

4 結論與對策

4.1 主要結論

通過建立指標體系并運用系統發展度和協調發展度模型對三峽庫區2000年、2007年、2014年、2017年土地利用系統和經濟系統協調發展度進行研究分析表明：(1) 2000—2017年三峽庫區土地利用系統與經濟發展系統的協調發展度呈現明顯上升趨勢，88%的區縣進入到中級乃至高級協調階段。(2) 三峽庫區蓄水前、蓄水中前期、蓄水后期、蓄水穩定期4個階段導致協調發展度較低的原因發生了顯著變化，2000—2007年土地利用系統和經濟系統的協調發展度較低的原因主要是由于經濟發展滯后導致的，2014年協調發展度較低主要是由于土地利用滯后導致的，2017年導致庫首、庫尾與庫腹協調發展度較低的原因呈現兩個極端。

4.2 問題與建議

雖然三峽庫區總體進入了中級協調發展階段，但土地與經濟兩個系統間仍然存在許多問題。2017年三峽庫區庫首、庫腹、庫尾土地利用系統和經濟系統發展出現了明顯得兩極分化。一方面土地利用系統發展度水平較低，且不穩定，導致經濟發展水平和質量低；另一方面經濟系統發展度增速快，且上升幅度較大，導致土地利用較經濟發展遲緩，會造成土地資源浪費。盡管庫區88%的區縣都進入了中級協調階段，但是距離高級協調階段仍然存在一定的距離。針對研究中發現的問題，為加快庫區土地利用系統和經濟系統從中級協調發展階段進入高級協調發展階段，形成相輔相成的高質量發展，提出以下幾點建議：(1) 庫首和庫尾區縣要加強土地利用結構調整，制定科學合理的土地利用規劃，做到土地節約集約利用，使土地利用效益跟上經濟發展的速度；(2) 庫腹區縣要調整經濟發展的結構，提高經濟發展的質量和水平，使經濟發展效益跟上土地利效益；(3) 庫區要發揮土地的宏觀調控作用，充分借鑒地票制度，通過農村宅基地置換的方式增加城市建設用地的供應，嚴守各類用地紅線；(4) 把握經濟新常態，進一步調整經濟結構，促進土地利用和經濟發展相輔相成，走綠色發展道路。