安徽省城市土地經濟密度時空差異及驅動力分析

陸雅雯，何如海，趙 敏

（安徽農業大學經濟管理學院，安徽合肥，230036）

近年來，新型城鎮化步伐不斷加快，城市經濟進入了飛速發展階段，土地資源供不應求，以土地資源過度開發利用來滿足人類社會經濟發展需求的現象非常普遍。城市土地資源發展中出現的問題也層出不窮，大量耕地被建設用地占用，城市土地資源生態安全問題頻繁出現，城市內部土地利用效益低下，對土地資源的可持續發展造成了嚴重威脅［1］。土地經濟密度是對單位土地面積上土地利用效益水平的測度，對于土地資源的可持續發展具有重要意義。國內學者對于土地經濟密度的研究主要包括以下幾個方面：在研究對象方面，有對城市土地的研究［2-5］，也有對城鎮建設用地、風景名勝區用地、城鎮工礦用地以及農用地的研究［6-12］；在研究區域方面，從縣域、市域、省域、特定區域（如成渝經濟區、京津冀地區、長江三角洲地區等）到整個國家區域等各個方面都做出了深層次研究［3，13-21］；研究方法主要集中在兩個層面，一是理論研究［22］，二是實證層面研究土地經濟密度時空格局演變及其驅動力［3，5-7，19］。隨著對土地經濟密度研究的深入，土地經濟密度與產業結構兩者能夠相互促進達到最優，土地經濟密度與碳排放之間的實證假說［23］也驗證了土地利用與經濟發展之間有著緊密聯系。本文基于安徽省城市土地經濟密度數據，分析其時空差異特征，進而對其空間動態演變特征進行研究，以期對安徽省土地集約節約利用提供些許參考，促進城市土地資源可持續發展。

安徽省位于中國華東地區，瀕江近海，地理位置優越，總面積達14.01萬平方千米。地勢以平原、丘陵、山地為主，氣候溫和，四季分明，擁有十大名山和十大湖泊，依山傍水，生態宜居。境內自然資源豐富，植物、野生動物以及礦產等資源對整個區域的發展具有重要意義。安徽省文化產業源遠流長，茶葉產業久負盛名，遠銷海外。安徽省下轄16個地級市，2019年末全省GDP達37 114億元，人均GDP達58 496元，近幾年農產品產業和高科技產業迅猛發展，是華東地區最具發展潛力的省份。

一、數據來源與研究方法

（一）數據來源

以2010—2019年《安徽省統計年鑒》為主，2009—2018年各地市國民經濟統計公報作為補充數據來源。

（二）研究方法

1.土地經濟密度測算

根據已有的相關研究，土地經濟密度的測算主要有兩個方式：一是區域GDP與區域土地面積的比值；另一是單位建成區面積上第二、三產業增加值［24］。為了科學合理地對安徽省城市土地經濟密度進行研究，筆者選取后面一種進行研究。其公式為：

式中P是土地經濟密度，G是區域第二、三產業增加值，L是建成區面積。為了更好反映土地經濟密度在時間序列上的動態變化狀況，引入土地經濟密度變化，公式如下：

ΔP為土地經濟密度變化率，Pt為t年土地經濟密度，Pt-1為t-1年土地經濟密度。

2.泰爾指數及變異系數

變異系數是土地經濟密度分析中一種常用的方法，它用樣本的標準差與均值比來表示，可以衡量區域相對差距，分析空間離散程度，其公式如下：

式中CV是變異系數，Xi是第i個城市的土地經濟密度，為研究區域全域土地經濟密度平均值，n為城市數量。

泰爾指數可以用來衡量區域內部總體差異性，可分解為組內差異與組間差異，文章主要用來計算研究區域內部總體差異，目的在于檢驗安徽省城市土地經濟密度區域差異變化動態趨勢的一致性，其公式如下：

式中T為泰爾指數，L為研究區域各地級市城市建成區總面積，Li為第i個城市土地經濟密度，Xi是第i個城市的土地經濟密度，為研究區域全域土地經濟密度平均值，n為城市數量。

3.相對發展率

城市土地經濟密度相對發展率反映了城市經濟發展的速度與能力，引入相對發展率可以很好地反映城市土地經濟密度相對于區域整體經濟發展速度，其公式為：

式中Nich表示城市土地經濟密度相對發展率；Y2i表示第i城市在研究期末的城市土地經濟密度，Yi表示第i城市在研究期初的城市土地經濟密度；Y2表示在研究期末研究區域整體城市土地經濟密度，Y1表示在研究期初研究區域整體城市土地經濟密度。

4.Pearson相關關系法和面板數據多元線性回歸模型

Pearson相關關系法是用來檢驗研究驅動因子之間線性相關性強弱的重要方法。通過將土地經濟密度與其驅動因子之間進行Pearson相關檢驗，得出各驅動因子與研究變量之間的相關性大小，再通過多元線性回歸模型建立安徽省城市土地經濟密度驅動力回歸模型。為了消除時間序列數據的不平穩以及異方差影響，對因變量和解釋變量數值采用自然對數法可以將模型更真實準確地表達出來，其模型方程為：

式中Y代表因變量即城市土地經濟密度，Xn代表自變量，α0代表回歸分析結果中的常量，βn是自變量彈性系數，ε表示隨機擾動項。

二、土地經濟密度的時空差異特征分析

（一）時空差異的總體特征

1.各地市城市土地經濟密度總體變化狀況

研究期內安徽省各地市城市土地經濟密度呈現不斷上升的趨勢。2018年安徽省平均土地經濟密度為73 002.89萬元/km2，其中高于平均土地經濟密度的城市只有六個，這六個城市建成區面積占到總建成區面積的49.92%，第二、三產業增加值占比達到66.18%，城市土地經濟密度最高的是銅陵市。城市土地經濟密度低于平均水平的城市有10個，其建成區面積占安徽省城市建成區總面積的50.08%，第二、三產業增加值占總增加值的33.82%，城市土地經濟密度最低的城市是阜陽市。

2.安徽省城市土地經濟密度空間分布狀況

將安徽省16個地市的城市土地經濟密度數據轉入ArcGIS10.2進行空間疊加分析，利用自然斷點法將研究區域城市土地經濟密度分為四類，圖1是提取出的2009年和2018年安徽省城市土地經濟密度空間分布狀況圖，分析可知：

圖1 2009年和2018年安徽省城市土地經濟密度空間分布圖

（1）研究期間區域集聚效應明顯［2］，皖南城市以及皖北城市土地經濟密度較低并呈現緩慢增加趨勢，合肥市、馬鞍山市、銅陵市和蕪湖市是安徽省城市土地經濟密度的四個增長極，并以這四個城市為中心向周圍城市輻射［15］。

（2）從整體地理位置上看，安徽省城市土地經濟密度呈現出由中部向周圍地區不斷遞減的趨勢。研究期間，合肥市作為安徽省的省會城市，城市土地經濟密度由56 520.05萬元/km2上升到112 686.05萬元/km2，始終保持著較高水平，主要由于近年來合肥市經濟發展速度較快，尤其是科技創新實力的快速發展，增強了城市土地集約節約利用水平。

（3）安徽省城市土地經濟密度由中部城市向北部城市和南部城市逐步降低，中部城市在研究區域內城市土地經濟密度始終保持最大，南部次之，北部最低。

（4）城市間差異明顯，城市土地經濟密度屬于第一等級的始終只有三個地市，分別為合肥市、馬鞍山市和銅陵市，主要集中在安徽省中部，其土地利用效益隨著經濟發展水平的提高而提高，其它13個城市土地經濟密度較低，但呈逐年增長的趨勢，存在著提升空間。

3.安徽省各地市城市土地經濟密度增長率

圖2是安徽省各地市城市土地經濟密度變化率折線圖，可以看出安徽省各個地市城市土地經濟密度增長率發展趨勢較為復雜。總體上來看，2010—2018年合肥市和淮北市城市土地經濟密度增長率波動幅度較小，總體變化趨于平穩，其余14個城市土地經濟密度變化幅度較大，整體成明顯下降趨勢。2010—2015年合肥市城市土地經濟密度增長率由0.037上升至0.064，淮北市由0.242下降至-0.110，其余14個城市顯現出明顯的波動下降趨勢。2015—2017年安徽省經濟進入快速發展時期，土地投入產出比高，利用效益也隨之提高，16個地市城市土地經濟密度增長率全部呈現顯著上升趨勢。2017—2018年安徽省16個地市增長率呈現明顯下降趨勢。

圖2 安徽省各地市城市土地經濟密度變化率

庫茲涅茨曲線的假說表明土地利用效益會在一定階段內呈現出加速增長再減速增長，最終趨于平緩的趨勢。城市土地經濟密度的變化往往與經濟發展有著密切聯系，經濟發展程度高也會帶動土地利用效益提高，土地經濟密度自然也會高，受規模經濟效應的影響，在經濟發展減速的時期，城市土地經濟密度也會隨之降低。研究期間內安徽省城市土地經濟密度增長率呈現明顯的“N型”，2010—2017年安徽省各地市經濟進入快速發展階段，城市土地經濟密度增長率下降到某一階段后迅速回升，2017年以后，整體經濟發展速度有所減緩，土地密度增長率也隨之下降。

（二）區域發展動態差異特征

圖3是安徽省城市土地經濟密度區域差異變化趨勢狀況，通過泰爾指數和變異系數兩種差異測度方法所得的安徽省城市土地經濟密度總差異變化趨勢基本一致。2009—2013年安徽省城市土地經濟密度區域差異呈現出上下波動并略有下降趨勢，變異系數由0.42下降至0.36，泰爾指數由-0.015 6下降至-0.019 6，2013年后變異系數和泰爾指數變化趨勢逐漸趨于平緩，2016—2018年略微上升，但總體差異仍呈現逐步縮小的趨勢。總體來說，研究期間內安徽省城市土地經濟密度總體差異呈現波動縮小的趨勢，說明安徽省城市土地經濟密度的地區差異持續減小，總體上看是在向均衡的方向發展。

圖3 2009-2018年安徽省城市土地經濟密度區域差異變化趨勢圖

（三）區域發展速度差異特征

圖4是安徽省16個地級市城市土地經濟密度相對發展率計算值。2009—2018年安徽省各地市城市土地經濟密度相對發展率具有較大差異，合肥市、六安市、馬鞍山市、蕪湖市、銅陵市以及池州市城市土地經濟密度超過了1，明顯高于其他地級市。其中蕪湖市的城市土地經濟密度相對發展率最高，達到了1.483，蕪湖市位于長江中下游，毗鄰安徽省省會合肥，地理位置優越，帶動了城市經濟的快速發展，相對較小的土地面積上獲得了較高的生產產出，因此相對發展速率最高，合肥市緊隨其后，相對發展率為1.334，而阜陽市和黃山市相對發展率最低。阜陽市位于安徽省北部，是人口大市，黃山市位于皖南山區，兩市沒有地理優勢和資源優勢，單位土地面積上承載的經濟效益也較低，其經濟發展遠落后于其他沿江地帶城市，城市土地經濟密度相對發展率也較低。

圖4 安徽省城市土地經濟密度相對發展率

三、安徽省城市土地經濟密度變動的驅動力分析

本文參考已有的研究成果［2，8，13，21］，選取了人口、自然、產業、技術、資本等各個方面的指標建立安徽省城市土地經濟密度驅動力指標體系（如表1），通過SPSS 24進行分析，分別在0.01和0.05的顯著性下進行雙側檢驗，對安徽省城市土地經濟密度變動的影響因素進行研究。

表1 安徽省城市土地經濟密度驅動因子表

（一）Pearson相關系數分析

相關分析結果如表2所示，研究所選取的單位建成區科學技術支出（C5）、地區生產總值（C2）、單位建成區固定資產投資額（C4）、公園綠地面積（C7）、單位建成區房地產開發投資（C3）、城市建設用地面積（C6）和城市人口密度（C1）七個指標與城市土地經濟密度均在0.01級別雙尾相關性顯著。

表2 安徽省城市土地經濟密度影響因素相關性分析

單位建成區科學技術支出和地區生產總值是影響安徽省城市土地經濟密度的主要因素，顯著相關性較強。單位建成區科學技術支出與城市土地經濟密度的相關系數為0.641，正相關性在九個指標中最強，以作為G60科創走廊中心城市的合肥市為領頭羊，安徽省整體科學技術迅猛發展，同時帶來城市經濟密度不斷提高，是研究區域城市土地經濟密度變化的主要驅動力。地區生產總值與土地經濟密度的相關性達到0.599，表明經濟發展水平對于安徽城市土地經濟密度變動的影響程度較大，與城市土地經濟密度相互作用，安徽省近年來經濟水平的快速發展提高了其城市土地經濟密度和城市土地利用效益。單位建成區固定資產投資額、城市建設用地面積、公園綠地面積三個指標與土地經濟密度相關系數均在0.01級別雙尾達到0.4以上，說明資本的投入強度和城市經濟發展水平與城市土地經濟密度顯著相關，安徽省資本的投入對城市土地經濟密度的依賴性較強。城市人口密度和單位建成區房地產開發投資相關系數在指標體系中相關性較弱，與相關性最高的單位建成區科學技術支出指標相關性僅為-0.009，呈現負相關，說明安徽省城市經濟建設已經逐步由勞動力導向向資本投入導向發展。

Pearson相關性分析表明：單位建成區科學技術支出和地區生產總值與安徽省城市土地經濟密度的相關性較強，其次是單位建成區固定資產投資額、公園綠地面積、城市建設用地面積，可以看出研究期間內資本投入、產業結構、經濟發展水平是城市土地經濟密度變化的主要驅動力。城市人口密度和單位建成區房地產開發投資相關性較弱，因此進行進一步的回歸分析。

（二）多元線性回歸分析

城市土地經濟密度作為因變量，指標體系七個指標因子作為自變量，運用SPSS 24將自變量和因變量的值進行逐步回歸分析，得到描述性統計結果如表3所示。

表3 描述性統計表

根據逐步回歸結果，地區生產總值、單位建成區固定資產投資額、單位建成區科學技術支出、城市建設用地面積和公園綠地面積先后被引入模型中，而城市人口密度以及單位建成區房地產開發投資由于F概率值大于模型設定值而被剔出模型。該模型R方值為0.771，接近1，說明模型的擬合度好，DW值接近于2，說明自變量的自相關性不明顯，模型設計較好。

根據表4得到回歸方程：

表4 模型系數表

回歸方程表現了自變量對因變量的影響程度，即各個驅動因子對城市土地經濟密度的作用方向與彈性大小。地區生產總值、單位建成區固定資產投資額和單位建成區科學技術支出對城市土地經濟密度的作用是正向的，而城市建設用地面積和公園綠地面積對城市土地經濟密度的作用是反向的，說明經濟發展水平對城市土地經濟密度具有顯著的正向作用。單位建成區科學技術支出對于城市土地經濟密度的彈性系數為8.119，驗證Pearson相關性檢驗中相關性最大的結論，說明單位建成區科學技術支出對城市土地經濟密度的驅動力最大。其次是單位建成區固定資產投資額和地區生產總值，彈性系數分別為0.345和0.005，而城市建設用地面積和公園綠地面積彈性系數為負數，說明土地投入和經濟發展水平是安徽省城市土地經濟密度變化的最主要驅動因子，究其原因是安徽省經濟發展迅速，對土地的大量資本投入勢必會增加土地的經濟效益，提高城市土地集約節約利用水平。

由Pearson相關性分析可以知道，單位建成區科學技術支出、地區生產總值、單位建成區固定資產投資額、公園綠地面積、城市建設用地面積與城市土地經濟密度變化具有顯著的相關關系，其中單位建成區科學技術支出和地區生產總值相關性最強。回歸結果顯示，地區生產總值、單位建成區固定資產投資額和單位建成區科學技術支出對城市土地經濟密度的作用方向為正，是安徽省城市土地經濟密度變化的最主要驅動因子，這主要是由于安徽省城市經濟快速發展，土地利用效益也隨之提高，土地經濟密度自然向好的趨勢發展。

四、結論

近年來城市經濟發展速度較快，由此也帶來了土地資源緊張、低效用地、農地非農化等一系列問題，而土地經濟密度是衡量一個城市土地集約節約利用水平以及經濟變動趨勢的重要指標，因此，為了分析安徽省城市土地經濟密度時空特征及驅動力，利用ArcGIS 10.2的自然斷點法分析其空間分布狀況；利用泰爾指數及變異系數分析安徽省城市土地經濟密度區域差異變化趨勢；利用相對發展率對區域發展速度差異特征進行描述分析；通過SPSS 24的Pearson系數相關性對影響安徽省城市土地經濟密度變化的七個驅動力做出了分析。得出結論如下：

第一，研究期內安徽省各地市城市土地經濟密度呈現不斷上升的趨勢。2018年安徽省平均土地經濟密度為73 002.89萬元/km2，城市土地經濟密度低于平均水平的城市有10個，城市土地經濟密度最高的是銅陵市，最低的是阜陽市。

第二，從安徽省城市土地經濟密度分布狀況來看，皖南城市以及皖北城市土地經濟密度較低并呈現緩慢增加趨勢，合肥市、馬鞍山市、銅陵市和蕪湖市是安徽省城市土地經濟密度的四個增長極，并以這四個城市為中心向周圍城市輻射。

第三，研究期間內安徽省城市土地經濟密度增長率呈現明顯的“N型。

第四，研究期間內安徽省城市土地經濟密度總體差異呈現波動縮小的趨勢，說明安徽省城市土地經濟密度的地區差異持續減小，總體上看是向均衡的方向發展。

第五，2009—2018年安徽省各地市城市土地經濟密度相對發展率具有較大差異，合肥市、六安市、馬鞍山市、蕪湖市、銅陵市以及池州市城市土地經濟密度超過了1，明顯高于其他地級市，其中蕪湖市的城市土地經濟密度相對發展率最高，阜陽市和黃山市相對發展率最低。

第六，Pearson相關系數和多元回歸分析顯示：地區生產總值、單位建成區固定資產投資額和單位建成區科學技術支出對城市土地經濟密度的作用方向為正，相關性較強，是安徽省城市土地經濟密度變化的最主要驅動因子，究其原因是安徽省經濟發展迅速，對土地的大量資本投入勢必會增加土地的經濟效益，提高城市土地集約節約利用水平，土地經濟密度自然向好的趨勢發展。