河南省縣域土地經濟密度時空差異及影響因素分析

馬倩倩，李宏超 *，王 偉

(1.河南測繪職業學院，河南 鄭州 450052；2.河南大學 環境與規劃學院，河南 開封 475004)

0 引言

土地利用與經濟發展是區域差異研究的重要組成部分，也是反映地區空間集聚特征的兩大主要指標。河南作為人口大省，隨著社會經濟的快速發展，城市化進程的加快，人口增長、環境污染和生態惡化等現實情況復雜，土地資源總體上處于供需失衡的緊張狀態。

土地經濟密度作為衡量區域土地經濟效益的重要指標，反映的是單位土地面積所占有的經濟量，為土地可持續利用評價提供了依據。國內學者從不同的視角對其進行了廣泛的研究。貝涵璐[1]、張吉獻[2]、方斌[3]、羅剛[4]、匡兵[5]等主要對土地經濟密度的空間差異特征及其隨時間的演化格局進行了分析。羅文斌[6]、吳一洲[7]、方明[8]、高佳[9]、張林穎[10]、王琰琿[11]等分析了土地經濟密度的影響因素。從研究方法來看，學者們主要采用泰爾指數及變異系數法[8]、空間自相關[11]、空間面板[6]、核密度估計和馬爾科夫鏈[5]、Pearson相關系數法等復合指標分析法對土地經濟密度進行分析。從研究層次上看，主要是從國家[5]、省、市、縣和特定區域[8]進行研究。經查閱大量文獻，以中部地區縣域為研究單元的幾乎未見。基于此，本文以河南省為研究區域，對河南省縣域土地經濟密度現狀進行研究，試圖分析其分布規律，進而為制定區域土地、經濟發展政策以及調整產業布局提供借鑒。

1 研究區域和數據來源

1.1 研究區域

河南省擁有106個縣(市)區域，縣域面積占全省總面積的91%，縣域經濟占全省經濟總量的75.5%。因此，本文針對河南省的實際情況，以106個縣(市)區域為研究對象，從較小的地域單元出發，試圖從微觀角度研究河南省土地與經濟發展之間的關系。由于縣域或縣級市與市轄區的經濟指標有較大的不同，本文所指的縣域土地經濟密度是指以縣或縣級市為地域單元。

1.2 數據來源

參考已有的研究成果，本文采用區域產業總值與土地面積之比作為土地經濟密度的衡量指標[4]。鑒于數據的完整性和可獲得性，本文對河南省土地經濟密度時空差異研究主要選擇國民經濟與社會發展五年規劃末期[12](2005、2010、2015年)和最近年份2018年近15年的河南省106個縣的區域生產總值和行政區域面積作為原始數據。根據已有研究成果[2,8-11,13-14]，將年末從業人數、第一產業增加值、第二產業增加值、城鎮固定資產投資、教育資金投入、糧食產量和社會消費品零售總額7個指標作為基礎數據，分析它們對河南省縣域土地經濟密度的影響。數據來源于《河南統計年鑒》和《中國縣域統計年鑒》。

2 研究方法

2.1 泰爾指數和變異系數

區域空間動態特征主要研究區域隨時間的變化而產生的內部分異特征。土地經濟密度總體空間動態差異特征反映了各地區土地經濟密度在時間維度下與區域總體平均水平的離散程度。變異系數和泰爾指數在眾多區域差異分析的統計方法中應用最為普遍。

(1)泰爾指數：地區總體差異可以通過泰爾指數揭示它們對地區整體差異的影響，本文通過泰爾指數計算出河南省縣域土地經濟密度的總體差異，對其空間動態差異變化趨勢的一致性進行檢驗，計算公式如下：

(1)

式(1)中：T表示泰爾指數，yi表示縣域i的土地經濟密度，ˉy為河南省縣域平均土地經濟密度，N為縣域個數，Pi為i縣域的土地面積，P為河南省縣域組成的總面積。

(2)變異系數：又稱為離散系數，用于反映樣本數據的離散程度，通常用樣本的標準差與平均數的比值來表示。計算公式如下：

(2)

式(2)中：CV為變異系數，ˉx為河南省縣域平均土地經濟密度，xi為縣域i的土地經濟密度，n為縣域個數。

2.2 相對發展率

各地區的發展能力可以通過土地經濟密度的發展速度來反應，為了分析在一段時期內區域各地區相對于河南省土地經濟密度的整體發展速度，相對發展率公式如下：

(3)

式(3)中：Y1i、Y2i分別表示i地區在研究初期和研究末期的土地經濟密度，Y1、Y2分別表示河南省縣域在研究初期和末期的平均土地經濟密度。

2.3 空間自相關

空間自相關是指某位置上的某種屬性的數據與其他位置上的同一屬性數據間的依賴程度。通常分為全局自相關和局部自相關。全局自相關主要驗證相鄰區域單元某一特性值是否存在空間相關性，一般用Moran’s I值進行計算。公式如下：

(4)

式(4)中：z是觀測值與平均值的離差向量；Wz為空間權重矩陣；n為觀測單元數量；S0則是空間權重之和。

如果空間單元i和j屬相鄰關系，則權重Wij為1，否則為0。局部自相關是反映區域局部單元與相鄰單元上某一屬性值的相關程度，一般用相關性指標LISA值檢驗。其數學表達式為：

(5)

式(5)中：zi、zj是區域i和j觀測值的標準化形式；Wij是空間權重，權重之和為1[12]。

3 河南省縣域土地經濟密度的時空特征分析

3.1 土地經濟密度的時間分異特征

3.1.1 土地經濟密度空間差異動態特征 利用公式(1)、公式(2)計算出來的河南省縣域土地經濟密度的區域總體差異如圖1所示，可以得出，兩種方法下的空間差異數值存在一定的不同，泰爾指數反映出來的變化幅度較小，總體趨勢較平穩，變差系數反映出來的趨勢變化幅度較大，但河南省各縣域土地經濟密度的總體差異變化趨勢大致相同。2005～2010年差異呈上升趨勢，2010～2015年差異縮小，2015～2018年差異呈上升趨勢。

3.1.2 土地經濟密度發展速度差異特征 2005～2018年河南省各縣域土地經濟密度的相對發展速率主要表現在以下幾個方面：(1)各縣域相對發展速率不平衡，與其他縣域相比，新鄭市、中牟縣、義馬市的相對發展速度明顯比其他市縣快，土地經濟密度發展速度最快的是新鄭市，為相對發展速度最慢的縣域盧氏縣的70多倍，呈兩極分化現象。(2)與2005年河南省縣域土地經濟密度的分布狀況進行對比，土地經濟密度較高的縣域相對發展速度出現了變化，新鄭市、義馬市仍然保持較快的發展速度，新鄉縣、滎陽市、溫縣、沁陽市、博愛縣、鞏義市、偃師市、新密市、長葛市等土地經濟密度較高的縣域發展速度明顯放緩，土地經濟密度中等的中牟縣相對發展速度顯著提高，土地經濟密度形成了新的空間分布格局。其原因在于中牟縣地理位置優越，省會城市鄭州對其輻射帶動作用較大，且近幾年各種高新技術企業的落地和現代服務業的發展，極大地促進了經濟的高速發展。(3)Nich值大于1的縣域一共有33個，占河南省縣域總數的31%，這表明總體上看河南省大部分縣域土地經濟密度的發展速度較慢，低于全省平均水平。在Nich值大于1的縣域中新鄭市、新密市、滎陽市、中牟縣、武陟縣位于鄭州市轄區周邊，省會城市對他們的輻射帶動作用較強。其他縣域如安陽縣、湯陰縣、淇縣、許昌縣等有京廣鐵路通過，這表明交通便利、城市競爭力較強的地區，其土地經濟密度發展速度較快。總體上來看，河南省縣域土地經濟密度的發展速度東北部快于西南部。

3.2 土地經濟密度的空間演變特征

3.2.1 不同年份土地經濟密度空間格局及演化 將2005、2010、2015、2018年4個年份的河南省106個縣的土地經濟密度值轉入ArcGIS中，并對結果進行Jenks空間分類，將河南省縣域土地經濟密度分為5類，從圖3可以直觀地得出河南省各地區土地經濟密度隨時間變化的空間變化特征。(1)河南省縣域土地經濟密度呈現上升趨勢。2005年河南省縣域平均經濟密度為0.06億元/km2，2018年上升到0.3億元/km2，以平均每年0.02億元/km2的速度增長。(2)河南省縣域土地經濟密度大體上處于中等偏下水平。具體而言，2005年處于中等以上水平的縣域有49個，2018年為31個，而較低和低經濟密度區的數量之和呈波動上升趨勢，占據了河南省縣域總數的72%，可以得出河南省縣域土地經濟密度有較大的發展潛力，需要因地制宜，合理地開發利用。(3)縣域之間土地經濟密度水平差異明顯。河南省縣域中部地區明顯高于四周，呈團狀分布，且東北部地區明顯高于西南部地區。(4)河南省縣域土地經濟密度集聚效應明顯。形成了以新鄭為中心，新密市、偃師市、鞏義市、中牟縣、長葛市為周邊的較高以上土地經濟密度區，較低土地經濟密度區位于東部，低土地經濟密度區位于西南部的分布格局。

3.2.2 土地經濟密度的空間關聯特征

3.2.2.1 全局空間關聯特征 根據不同年份各縣域的土地經濟密度得分，利用Geoda軟件分別計算2005、2010、2015和2018年河南省縣域土地經濟密度的Moran’s I指數。根據相關研究認為，當Z值的絕對值大于1.96時，認為在0.05顯著水平下存在自相關。根據表1可知：4個年份的Z值均大于1.96，通過顯著性檢驗。且4個年份的Moran’s I值全部為正，總體發展呈現出增長趨勢，這表明，2005～2018年河南省縣域土地經濟密度高值區和低值區在空間上存在較強的集聚性。

表1 河南省縣域土地經濟密度全局莫蘭指數

3.2.2.2 局部空間關聯特征 為了對河南省縣域土地經濟密度空間分布進行更深入的分析，通過Geoda軟件，本文采用LISA值來表示縣域土地經濟密度的局部空間關聯特征。結果如圖4所示。

(1)H-H區。該類型縣域之間土地經濟密度的空間分異比較小，且自身與相鄰的縣域土地經濟密度都較高。河南省縣域土地經濟密度H-H區總體較穩定，集中分布于滎陽、鞏義、登封、新密及新鄭市等，且總數基本穩定在15個左右。其中博愛縣、滎陽市、鞏義市、登封市、新密市、新鄭市、孟津縣、孟州市、溫縣、禹州市、長葛市11個地區在研究時段均處于H-H區，這說明這些地區對周圍有較強的正向帶動作用，空間溢出效應比較顯著。

(2)L-L區。該類型地區之間土地經濟密度水平比較低，空間分異程度較小，呈現正相關。總體數量較少，且零散分布，2005年為洛寧和正陽縣2個地區，2010年變動為鎮平縣、正陽縣、上蔡縣和社旗縣4個地區，2015年則下降為鎮平和確山縣2個地區，2018年則增加為遂平縣、鎮平縣和社旗縣3個地區。

(3)L-H區。該類型地區自身土地經濟密度水平較低，而相鄰地區土地經濟密度水平較高。2005、2010和2015年L-H區空間分布穩定，主要分布在河南省西部地區，有陜縣、澠池縣和宜陽3個縣域。2018年，L-H區數目為零。

總體來說，2005年以來河南省縣域土地經濟密度的局部相關性比較穩定，經濟集聚性較強。其中H-H區的相關性最為顯著，L-H區和L-L區的數量較少。其中，高經濟密度區主要集中在中部省會城市周圍地區，其他類型區域零星分布。

4 土地經濟密度影響因素分析

為了進一步探索影響河南省縣域土地經濟密度的影響因素，借鑒其他已有研究成果，本文選取年末從業人數、第一產業增加值、第二產業增加值、城鎮固定資產投資、教育資金投入、糧食產量和社會消費品零售總額幾個因素探討其與土地經濟密度的關系，運用Spss 21進行Pearson相關系數分析，并在0.01的顯著性水平下進行雙側檢驗。相關結果如表1所示。

從表2可以看出：在0.01置信水平下，第一產業增加值、第二產業增加值、城鎮固定資產投資、教育資金投入、糧食產量和社會消費品零售總額與土地經濟密度的相關系數均達到顯著水平，其中城鎮固定資產投資和社會消費品零售總額與土地經濟密度的相關系數分別為0.992和0.990，說明兩者是影響河南省縣域土地經濟密度的最主要因素，對河南省縣域土地經濟密度的增長有極大的促進作用。第二產業增加值、教育資金投入和糧食產量也與土地經濟密度的提高有較強的正相關性。年末從業人口與土地經濟密度的相關性不大，呈微弱的正相關，說明河南省縣域土地經濟密度的提高與就業人員數量關系不大。

表2 河南省土地經濟密度影響因素分析

5 結論

(1)時間維度上，河南省各縣域土地經濟密度總體上呈現上升趨勢，但大部分地區處于中等偏下水平。各地區相對發展速率存在明顯的不平衡，大部分縣域的發展速度低于河南省平均水平。總體上來看，河南省縣域土地經濟密度的發展速度東北部快于西南部。

(2)空間維度上，河南省縣域土地經濟密度中部地區明顯高于四周，呈團狀分布，且東北部地區明顯高于西南部地區。河南省縣域土地經濟密度集聚效應明顯，形成以新鄭為中心，新密市、偃師市、鞏義市、中牟縣、長葛市為周邊的較高以上土地經濟密度區，較低土地經濟密度區位于東部，低土地經濟密度區位于西南部的分布格局。

(3)2005～2018年河南省縣域土地經濟密度呈現較強的全局相關性，局部相關性比較穩定，經濟集聚性較強。其中H-H區的相關性最為顯著，L-H區和L-L區的數量較少。

(4)從影響因素上看，第一產業增加值、第二產業增加值、城鎮固定資產投資、教育資金投入、糧食產量和社會消費品零售總額是影響河南省縣域土地經濟密度的主要因素，這表明，河南省縣域的土地經濟密度增加依靠的依舊是傳統產業的支撐，需要進一步轉變生產方式，從而提高其土地經濟密度。

本文從縣域角度對河南省的土地經濟密度的空間分異和動態演變進行了分析，對其影響因素進行了探討，但由于數據的可獲取性和主觀因素的影響，土地經濟密度的影響因素還有很多，這將是以后探討的方向。