黃河上游蘭西城市群城市用地結(jié)構(gòu)變化特征分析

閆 敏，李曉丹，劉學錄，2，韋 軍，韓 雨

（1. 甘肅農(nóng)業(yè)大學管理學院，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境學院，甘肅 蘭州 730070）

城市群作為空間結(jié)構(gòu)緊湊、經(jīng)濟聯(lián)系緊密的城市群體，其形成與發(fā)展成為中國城市化快速推進的新特征[1]，新時代城市群在配置資源和帶動經(jīng)濟方面的作用日益凸顯。城市的發(fā)展離不開土地，作為其重要載體，城市土地的規(guī)模及結(jié)構(gòu)變化與城市的發(fā)展息息相關(guān)。因此，對城市群城市用地結(jié)構(gòu)變化特征進行分析研究對城市群的高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義。

近年來，中國城市群城市用地結(jié)構(gòu)受到學者關(guān)注，研究方法不斷創(chuàng)新。主要運用洛倫茨曲線和偏移份額模型等方法[2-4]，對武漢城市群、珠三角城市群、山東半島城市群、遼中南城市群、海西城市群、長株潭城市群等城市群的城市用地結(jié)構(gòu)變化特征開展探討[5-10]，但仍存在一些不足。一是以往研究方法僅能從整體上反映其演變規(guī)律，忽略了對各地類的研究；二是研究區(qū)多集中于單個城市群或中西部城市群，對黃河上游蘭西城市群尚未開展研究，該城市群隨著黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展上升為重大國家戰(zhàn)略地區(qū)，特殊的地理位置決定了其將面臨前所未有的發(fā)展機遇，有必要全面把握其城市用地結(jié)構(gòu)變化規(guī)律。

本文采用洛倫茨曲線、基尼系數(shù)和偏移份額模型揭示蘭西城市群城市土地利用結(jié)構(gòu)的變化特征，并對比其與經(jīng)濟社會發(fā)展的關(guān)系，為城市土地資源的合理配置及可持續(xù)利用提供科學引導。

1 研究區(qū)概況

蘭西城市群以蘭州、西寧為中心，主要包括蘭州市、西寧市、白銀市、定西市、臨夏州、海東市等地市（州）[11]，總面積9.75萬 km2，2017年末人口為1184.12萬人，與長三角、京津冀、長江中游等城市群相比，蘭西城市群人口規(guī)模僅約為以上單個城市群總?cè)丝诘?0%，呈現(xiàn)出人口規(guī)模較小、人口增速緩慢的特點[12]?！短m州—西寧城市群發(fā)展規(guī)劃》指出，蘭西城市群應在優(yōu)化國土空間開發(fā)格局、成為我國西北地區(qū)發(fā)展重要的增長極等方面實現(xiàn)突破。整體上，在黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展背景下，蘭西城市群區(qū)位優(yōu)勢比較明顯，資源稟賦和經(jīng)濟基礎較好，但其經(jīng)濟總量偏小，發(fā)展水平總體不高，中心城市的帶動能力不足，發(fā)展的制約因素較多。

2 研究方法與數(shù)據(jù)來源

2.1 城市用地結(jié)構(gòu)空間差異分析方法

（1）采用洛倫茨曲線分析蘭西城市群城市用地結(jié)構(gòu)的空間差異特征，通過觀察洛倫茨曲線的彎曲形狀，揭示各類城市用地的均勻程度。計算公式如下：

式中，Rij表示蘭西城市群各地市各類城市用地占區(qū)域用地面積的比重；Aij為蘭西城市群各用地結(jié)構(gòu)的面積；Sij為總面積。

式中，QWSij表示蘭西城市群各地市各類城市用地的區(qū)位熵；Qij為各用地結(jié)構(gòu)占蘭西城市群總面積的比值。

（2）采用基尼系數(shù)定量描述不同城市的城市用地結(jié)構(gòu)配置情況，計算公式如下：

式中，G為基尼系數(shù)，Qi為某一城市某一類結(jié)構(gòu)用地面積累計百分比；Mi為某城市的城市用地面積占城市群城市用地面積的累計百分比。

2.2 不同城市用地結(jié)構(gòu)演變分析方法

偏移份額模型將研究期內(nèi)研究區(qū)的經(jīng)濟總量增長分解為三個分量，即份額量（NS）、結(jié)構(gòu)性偏移量（IM）和競爭性偏移量（RS），進而為調(diào)整這一研究區(qū)域的經(jīng)濟結(jié)構(gòu)提供依據(jù)[13]。本文以蘭西城市群整體作為參照，對2013—2018年的區(qū)域城市用地或某一結(jié)構(gòu)用地總量變化進行分解，以探究不同城市的城市用地空間配置差異，計算公式如下：

式中，R為蘭西城市群城市用地的變化速度；Ri為不同城市第i類用地結(jié)構(gòu)的變化速度；Rij為城市j第i類用地結(jié)構(gòu)的變化速度；表示區(qū)域j第i類城市用地的面積。

2.3 數(shù)據(jù)來源

本文采用的數(shù)據(jù)來源于相應年份的《中國城市建設統(tǒng)計年鑒》和《中國城市統(tǒng)計年鑒》?？紤]到城市用地分類標準的變化和海東市數(shù)據(jù)的獲取性與連續(xù)性，僅整理了2013—2018年相關(guān)數(shù)據(jù)。

3 結(jié)果與分析

3.1 蘭西城市群城市用地結(jié)構(gòu)變化特征

3.1.1 時序變化特征

2013—2018年，蘭西城市群城市用地面積由379.45 km2增長至545.52 km2，增長了43.77%（表1）。其中，綠地與廣場用地面積由48.97 km2增至93.06 km2，增長了90.03%；道路交通設施用地面積由53.58 km2增至97.96 km2，增長了82.83%，這兩種地類不僅是城市群這一時期增長幅度最大的用地，而且是變化規(guī)模最大的用地。公用設施用地、商業(yè)服務業(yè)設施用地、公共管理與公共服務用地、工業(yè)用地增長幅度次之，增幅分別為64.75%、56.92%、42.58%、33.71%。2013—2018年蘭西城市群居住用地增長了15.10%，而城市人口從491.29萬增加到516.36萬，僅增長了5.10%，人口的增長速度遠不及居住用地的增長速度；工業(yè)用地面積雖未發(fā)生較大變化，但GDP增長了47.04%，在一定程度上體現(xiàn)出城市用地集約利用水平的提高。

表1 2013—2018年蘭西城市群城市用地變化情況 單位：km2

3.1.2 空間差異特征

如圖1所示，2013年與絕對均勻線的距離由近到遠的洛倫茨曲線分別是道路交通設施用地、商業(yè)服務業(yè)設施用地、物流倉儲用地、工業(yè)用地、居住用地、公共管理與公共服務用地、綠地與廣場用地、公用設施用地，說明這些地類在蘭西城市群各地區(qū)分布的均勻程度逐漸降低，即道路交通設施用地在該區(qū)域分布最為均勻，商業(yè)服務業(yè)設施用地次之，而公用設施用地分布最不均勻。2018年最接近絕對均勻線的仍是道路交通設施用地、物流倉儲用地；距離絕對均勻線最遠的是商業(yè)服務業(yè)設施用地、公共管理與公共服務用地。隨著時間的推移，綠地與廣場用地在蘭西城市群的分布均勻程度增加，各地區(qū)綠地與廣場的配置趨向成熟，而各地區(qū)商業(yè)服務業(yè)設施用地空間差異越來越大。

圖1 2013年和2018年蘭西城市群各類城市用地洛倫茨曲線

2013年和2018年各城市用地結(jié)構(gòu)在蘭西城市群的分布極不均勻（基尼系數(shù)均大于0.6）（表2），這與洛倫茨曲線上表現(xiàn)顯示的一致。2013年與2018年相比，居住用地、公共管理與公共服務用地、工業(yè)用地、物流倉儲用地、公用設施用地、綠地與廣場用地的年際變化結(jié)果均為負值，表明這7類城市用地的分布越來越趨向于均衡，商業(yè)服務業(yè)設施用地與道路交通用地的年際變化為正值，表明這兩類城市用地分布越來越趨于集中。

表2 2013年和2018年蘭西城市群土地利用類型基尼系數(shù)

3.2 蘭西城市群不同城市用地演變規(guī)律

2013—2018年，蘭西城市群城市用地的增長率為43.77%，即各市各類功能性用地的份額量為43.77%。偏移份額比以城市用地的偏移量與份額量比值來表征，反映了各地和各類建設用地的偏移量對份額量的調(diào)整力度，比單獨研究份額量更有意義。

2013—2018年，蘭西城市群各地區(qū)各類結(jié)構(gòu)性用地演變特征較為相似（表3）。商業(yè)服務業(yè)設施用地、道路交通設施用地、公用設施用地、綠地與廣場用地的結(jié)構(gòu)性偏移量為正值，表明這些用地的增長率高于蘭西城市群總面積的增長率，為增長性結(jié)構(gòu)；居住用地、公共管理與公共服務用地、工業(yè)用地、物流倉儲用地的結(jié)構(gòu)性偏移量為負值，表明這些用地結(jié)構(gòu)面積的增長率低于蘭西城市群總面積的增長率，為衰減型結(jié)構(gòu)。研究期內(nèi)衰減型結(jié)構(gòu)用地共向增長性結(jié)構(gòu)用地轉(zhuǎn)移49.47 km2，居住用地、公共管理與公共服務用地、工業(yè)用地、物流倉儲用地轉(zhuǎn)移面積分別為33.88 km2、0.44 km2、6.17 km2、8.97 km2，這部分偏移量主要分配給綠地與廣場用地（22.66 km2）和交通設施用地（20.93 km2），主要側(cè)重分配在蘭州、西寧等經(jīng)濟較發(fā)達的城市，白銀、定西、臨夏、海東等地區(qū)所得份額較小。

表3 蘭西城市群城市用地結(jié)構(gòu)性偏移量 單位：km2

從城市用地結(jié)構(gòu)上看，道路交通設施用地、綠地與廣場用地、公用設施用地的偏移份額比為正值，表明這三類用地的偏移量對其份額量有明顯的正向調(diào)整作用，即該時期道路交通設施用地、綠地與廣場用地、公用設施用地總體處于擴張態(tài)勢；居住用地、公共管理與公共服務用地的偏移份額比為負值，表明這兩類用地的偏移量對其份額量有明顯的負向調(diào)整作用，即居住用地、公共管理與公共服務用地總體處于收縮態(tài)勢（表4）。從區(qū)域上看，擴張趨勢最為明顯的是海東市，其行政區(qū)劃在2013年進行了調(diào)整，城市用地規(guī)模急速擴張。

表4 蘭西城市群城市用地偏移份額比

3.3 蘭西城市群城市用地演變空間特征

3.3.1 增長性結(jié)構(gòu)的變化特征

蘭西城市群增長性結(jié)構(gòu)用地變化情況如表5所示。①商業(yè)服務業(yè)設施用地。蘭州市和海東市商業(yè)服務業(yè)設施用地競爭性偏移量為正值，表明其具有較大競爭優(yōu)勢，新增量主要集中在這兩個城市。臨夏州、白銀市和西寧市商業(yè)服務業(yè)設施用地競爭性偏移量為負值，表明這些地區(qū)商業(yè)服務業(yè)設施用地有所流失，其中臨夏州的流失量最大?？偟膩砜?，雖然商業(yè)服務業(yè)設施用地為增長性結(jié)構(gòu)用地，但其增長優(yōu)勢和競爭優(yōu)勢均不明顯。②道路交通設施用地。西寧、定西、海東的道路交通設施用地為正值，西寧市道路交通設施用地新增量最多，增長了6.31 km2，說明該市道路交通設施用地是最具競爭優(yōu)勢的用地；定西市、海東市的新增量分別為2.91 km2、0.47 km2。③公用設施用地。公用設施用地競爭優(yōu)勢最大的是定西市，增長量為5.53 km2；而流失量最大的是臨夏市，流失量為6.44 km2。公共設施用地與商業(yè)服務業(yè)設施用地、道路交通設施用地一樣，在該區(qū)域的競爭優(yōu)勢依然不明顯。④綠地與廣場用地。西寧、海東、臨夏的綠地與廣場用地競爭性偏移量為正值，說明該時期綠地與廣場用地在這三個城市具有較大競爭優(yōu)勢，其中西寧市是綠地與廣場用地新增的主要城市，新增量為14.76 km2。蘭州、定西、白銀綠地與廣場用地競爭性偏移量為負值，其中蘭州市的流失量最大，為15.68 km2。

表5 蘭西城市群城市用地競爭性偏移量 單位：km2

3.3.2 衰減性結(jié)構(gòu)的變化特征

蘭西城市群衰減性結(jié)構(gòu)用地變化情況如表5所示。①居住用地。居住用地的增加量主要集中在蘭州、海東、臨夏，其中以蘭州市最為突出，增量為17.83 km2；而流出量在西寧市較為突出，研究期內(nèi)流出了18.90 km2。②公共管理與公共服務用地。蘭州市和海東市公共管理與公共服務用地競爭性偏移量為正值，蘭州市是蘭西城市群中最大的城市，海東市正處于城區(qū)快速擴張時期，因此該用地在這兩個城市有較大競爭優(yōu)勢，而白銀、定西、臨夏、西寧均為流出城市。③工業(yè)用地。工業(yè)用地的增加量主要集中在蘭州市，作為西北的工業(yè)城市，蘭州市依然吸引了大量的工業(yè)用地，展示出了較大的競爭優(yōu)勢，而白銀的工業(yè)用地流失量較大。④物流倉儲用地。多數(shù)城市對物流倉儲用地的需求量逐漸增加，僅西寧市物流倉儲用地在流失，流失量為4.64 km2。

3.4 蘭西城市群城市用地變化與經(jīng)濟社會的關(guān)系

城市用地變化與經(jīng)濟社會有著直接的關(guān)系，是區(qū)域土地資源、人口集聚、經(jīng)濟發(fā)展、城市規(guī)劃等多因素綜合作用的結(jié)果。本文以蘭西城市群城市用地變化偏移份額分析為基礎，進一步以城市人口和地區(qū)生產(chǎn)總值表征經(jīng)濟社會發(fā)展，揭示蘭西城市群城市用地變化與經(jīng)濟社會的關(guān)系，為下一步城市用地結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整方向提供科學指導。

（1）城市用地變化與地區(qū)生產(chǎn)總值的關(guān)系。研究期內(nèi)，蘭西城市群各地區(qū)城市用地面積變化態(tài)勢與地區(qū)生產(chǎn)總值發(fā)展特征較為一致（圖2，圖3）。具體而言，蘭州市隨著地區(qū)生產(chǎn)總值的增長，城市用地面積呈現(xiàn)持續(xù)增長態(tài)勢，由2013年的198.44 km2增至2018年的320.68 km2，增長了61.60%，而地區(qū)生產(chǎn)總值增長了50.11%；西寧市城市用地面積由2013年的78.48 km2增至2018年的95.17 km2，增加了21.26%，而地區(qū)生產(chǎn)總值2013—2016年增長了40.47%，但西寧市地區(qū)生產(chǎn)總值在2016—2018年僅增長了3.88%，速度明顯放慢。這由于蘭州市和西寧市作為蘭西城市群的兩個核心城市，隨著城市經(jīng)濟發(fā)展，居民對住房、公共空間等需求提高，必然使城市用地規(guī)模擴大；但城市地價升高的影響逐漸顯現(xiàn)，也促進了城市土地的集約利用，在一定程度上二者的影響近于抵消，地區(qū)生產(chǎn)總值與城市用地規(guī)模變化態(tài)勢不再保持一致。相對而言，白銀、臨夏州、定西和海東城市用地面積增長較為緩慢，但地區(qū)生產(chǎn)總值與城市用地面積變化態(tài)勢卻較為相似。

圖2 2013—2018年蘭西城市群城市用地變化趨勢

圖3 2013—2018年蘭西城市群地區(qū)生產(chǎn)總值變化趨勢

（2）城市用地變化與城市人口的關(guān)系。研究期內(nèi)，蘭西城市群各地區(qū)城市用地面積與城市人口變化特征匹配程度較低（圖2，圖4）。具體而言，蘭州市城市人口由2013年的205.42萬人增至2018年的209.15萬人，增長了1.81%，而研究期內(nèi)城市用地面積增長了61.60%，遠高于人口的增長速度；西寧市城市人口增長了6.62%，城市用地面積增長了21.26%；白銀市和臨夏州城市人口較2013年分別減少了1.46%和41.23%，但白銀城市用地面積卻增加了11.35%，臨夏州城市用地面積減少了8.67%。由此可以看出，理論上城市人口的快速增長、城市化水平的持續(xù)提高將會導致居住、公共設施、交通等用地需求急劇上升，使城市用地內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，但蘭西城市群部分城市用地面積與城市人口呈失調(diào)狀態(tài)，因此這些城市不能一味地追求城市外延式擴張，要注重城市建設用地的內(nèi)部挖潛利用，由“增量”向“存量”轉(zhuǎn)變，盤活城市低效用地應是下一步的重點工作。

圖4 2013—2018年蘭西城市群城市人口變化趨勢

4 結(jié)論與討論

本文采用洛倫茨曲線、基尼系數(shù)和偏移份額模型對黃河上游蘭西城市群2013—2018年城市土地利用結(jié)構(gòu)進行了定量分析，主要得出以下結(jié)論。

（1）2013—2018年蘭西城市群城市用地面積增加了166.07 km2，各類城市用地面積呈增長態(tài)勢，但在不同城市分布極不均勻。單一地類在地區(qū)間的配置存在較大差異，綠地與廣場用地在各地區(qū)的配置趨于均衡，而商業(yè)服務業(yè)設施用地區(qū)域差異在增大。

（2）研究期內(nèi)，各城市的城市用地結(jié)構(gòu)偏移量演變特征較為一致。商業(yè)服務業(yè)設施用地、道路交通設施用地、公用設施用地、綠地與廣場用地為增長性結(jié)構(gòu)；而居住用地、公共管理與公共服務用地、工業(yè)用地、物流倉儲用地則屬于衰減性結(jié)構(gòu)。

（3）各城市不同類型城市用地的競爭優(yōu)勢存在明顯差異。蘭州市和海東市對各類新增城市用地具有較大的吸引力。其中，較為突出的是蘭州市居住用地需求增大，而綠地與廣場用地有所下降。研究認為，城市用地面積變化態(tài)勢與地區(qū)生產(chǎn)總值變化較為一致，但與城市人口匹配程度較低。

蘭西城市群城市用地空間格局分布及現(xiàn)狀表明，不同城市有不同的用地結(jié)構(gòu)需求，使得各類城市用地的增長幅度、競爭優(yōu)勢，以及占比呈現(xiàn)較大差異性。由于數(shù)據(jù)的可獲得性，本文僅選取2013—2018年蘭西城市群城市用地結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)進行研究，研究時間較短，今后的研究中還需要進一步豐富數(shù)據(jù)資料。此外，本文簡單分析了城市用地結(jié)構(gòu)演變的影響因素，如何采用模型系統(tǒng)分析蘭西城市群城市用地結(jié)構(gòu)時空演變的內(nèi)在機理有待深入探討。