2003-2019年长三角城市土地利用效率时空特征分析.pdf

194 实 践 区域治理 PRACTICE 2003-2019 年长三角城市土地利用效率 时空特征分析 李瑶珠，马劲松，佘江峰 南京大学地理与海洋科学学院 摘要：土地资源是支撑城市扩张和工业发展的物质基础，如何高效利用城市土地资源，在取得经济发展的同时兼顾环境生态效益，对于城市的高质量发展至关重要。本文以长江三角洲为研究区，分析了2003-2019 年长三角城市土地利用效率的时空分布和演变特征，为推进长三角地区城市土地资源的高效和可持续利用提供一定的参考。关键词：长江三角洲；城市土地利用效率；时空特征 中图分类号：F299.23;F224 文献标识码：A 文章编号：2096-4595(2023)25-0194-04 作者简介：李瑶珠，生于 1996 年，硕士在读，研究方向为空间数据分析。一、引言 在近几十年里，中国经历了高速的城市化和工业化发展，经济实力不断提升，城市地区的人口数量也大幅增长。在城市化早期阶段，由于存在大量未开发的土地资源，城市化过程中主要以城市用地的快速扩张为主，大面积的未利用地或农用地被转化为城市用地，以满足当地经济发展和社会生产生活的需要1。但土地资源是有限的，并不能被长期无限制地开发，随着可开发土地面积的减少，城市用地的扩张速度将逐渐减缓。同时，考虑到农业生产和生态环境保护的需要，部分土地资源被规划为永久农田或生态保护用地，进一步限制了城市区域的扩张。一方面，中国早期的城市土地开发以粗放式开发为主，缺少对土地资源的合理规划和配置，存在一定的资源浪费现象，部分已开发的城市用地并没有得到高效的利用2，另一方面，中国的快速工业发展带来的环境污染问题也日益严峻。因此，随着我国城市化的逐步推进，如何合理地配置和管理有限的城市土地资源，提高城市土地利用效率，在保护环境的前提下保障经济的长久稳定发展，是我国未来城市规划过程中需要考虑的一个重要问题。城市土地利用效率的相关研究最早关注的是如何在有限城市土地上安排相应经济生产活动，以实现单位土地上经济生产效益的最大化4。随着研究的深入，城市土地利用效率被赋予了可持续发展的内涵，不仅关注经济效益，也进一步考虑环境效益的影响5。因此，高效的城市土地利用应该在一定的资源条件下，实现社会经济和生态环境效益的最大化6。长江三角洲地区是中国发展水平最高的地区之一，对于全国的经济发展发挥着重要的引领作用，地区城市化程度高，城市人口数量大，如何对已开发的城市用地实现高效的利用，对于长三角地区的城市规划尤为重要。同时，长三角工业产值高，能源消耗量大，也存在一定的环境污染问题。探讨长三角地区城图 1 长三角地理位置 195 实 践 区域治理 PRACTICE 市土地利用效率的时空特征，对于推进当地的城市可持续发展具有重要的意义。本文选取适当的 统 计 指 标 和 方 法，对2003-2019 年长三角地区城市土地利用效率的时空分布和演变特征进行分析。二、研究区域 长江三角洲地区位于我国华东地区的长江下游入海口冲积平原，毗邻东海。长三角的区域一体化程度较高，其中的上海市、江苏省、浙江省以及安徽省被规划为长三角城市群（见图 1）。长三角城市群是我国经济发展程度最高的城市群之一，拥有较大的经济总量，2019 年地区生产总值超过 20 万亿元，约占全国总量的24%。依托长三角区位优势，沿着长江和海岸线分布着大量的港口，交通航运业发达，也拥有发达的工业制造业和服务业。三、研究方法（一）城市土地利用效率测算方法 常用的效率计算模型可以应用于城市土地利用效率的测算，主要包括简单比值法、线性加权法、随机前沿分析和数据包络分析等方法。相关研究通过选取代表性的指标数据，测算城市土地利用效率，进行时空特征分析等研究，以探讨相应地区的土地资源利用状况7。数据包络分析方法又称为DEA（Data Envelopment Analysis），由于 DEA 适用于多种投入产出要素的情形，模型灵活性高，本研究将采用 DEA 模型进行城市土地利用效率测算。DEA 是一种用于评估相对效率的生产前沿面分析方法，生产前沿面也称为生产边界，代表相同投入水平下取得最大产出的情形8。进行效率评估的实体称为决策单元，根据不同研究的需要，决策单元可以定义为国家、城市或企业等。DEA 根据每个决策单元的投入和产出水平，计算其相对于生产前沿面的效率水平。但传统 DEA 模型存在一定局限性，仅能对非效率的决策单元进行比较，也没有考虑非期望产出的影响。非期望产出是指生产活动带来的负面产出，比如环境污染，与之相对的正面产出则称为期望产出，如经济效益和社会效益等。在效率值的计算中，高效率水平代表更多的期望产出和更少的非期望产出。为了使 DEA 模型适用于更多的效率评估情形，许多研究者扩展了 DEA 的模型形式。本文采用Huang等人提出的全局超效率SBM-DEA模型计算城市土地利用效率9。城市土地利用效率反映了基于有限土地资源的城市经济生产状况和环境影响，其评估指标选取也应符合这一定义。本文选取的具体指标如表 1 所示。（二）空间自相关分析方法 莫兰指数是一种空间自相关特征分析的常用指标，用于研究在空间中距离更相近的区域是否具有更相似的属性值。本文采用全局莫兰指数与局部莫兰指数进行空间自相关分析。全局莫兰指数是对整个研究空间的总体空间自相关性进行分析，正值代表存在正空间自相关特征，即相同的值在空间上距离更近；负值代表存在负空间自相关特征，即相反的值在空间上距离更近。局部莫兰指数则针对每个城市个体计算单独的指数值，以反映区域内局部集聚的特征。四、结果（一）时序演变特征分析结果 通 过 DEA 模 型 计 算 得 到2003-2019 年长三角各市的城市土地利用效率值，并对数据进行统计分析。研究期内长三角城市土地利用效率的平均水平呈现出上升趋势，前期数据的上升相对缓慢，后期数据上升的速率明显提高。但随着年份增加，数据的极差和标准差也有所增加，表明表 1 城市土地利用效率的指标选取 类型类型 统计指标统计指标 单位单位 投入 土地 建成区面积 平方公里 资本 固定资产投资总额 亿元 劳动力 二、三产业城镇单位就业人口 万人 期望产出 经济 二、三产业 GDP 总额 亿元 非期望产出 环境 工业废水排放量 亿吨 工业二氧化硫排放量 万吨 工业烟粉尘排放量 万吨 196 实 践 区域治理 PRACTICE 城市间的效率值差异存在增大的趋势。（二）时空分布特征分析结果 为了探究长三角城市土地利用效率的空间分布特征，采用ArcGIS 软件进行可视化制图。基于表 2 的效率等级划分方式，展示了长三角地区市级尺度的城市土地利用效率时空分布格局。从图 2 中可以看出，2003 年、2006 年、2010 年及 2013 年长三角东部地区的城市土地利用效率总体高于西部地区，东部地区（包括上海市、江苏省和浙江省）主要处于中等效率水平，而在西部内陆地区的安徽省，大部分城市位于低效率水平。2016年的分布图则显示出长三角大部分城市已达到中等效率水平，上海及其周边城市的效率值更高。2019 年的分布图显示出长三角总体的城市土地利用效率值进一步提高，江苏省和上海市的效率水平较高，基本达到中等偏上水平，尤其是上海及其周边城市，在达到高效率水平的同时表现出一定的集聚特征；浙江省内表现出沿海城市的效率水平相对高于内陆地区的特点，其东部沿海城市达到中等偏上的效率水平；安徽省内城市土地利用效率水平则处于低效率到中等偏上的效率区间内。上述分析结果表明，总体上长三角2003-2019年的城市土地利用效率在逐步提高，分布格局上呈现东高西低的特征。2016年以后的城市土地利用效率提高更明显，且在上海及其周边地区的城市土地利用效率显著高于其他地区。（三）空间自相关特征分析 长三角地区2003-2019年城市土地利用效率的全局莫兰指数值均为显著正值，即长三角城市土地利用效率在研究期内均表现出明显的空间自相关性，效率高值区域与其他高值区域在空间上更接近，效率低值区域与其他低值区域也更接近。对于局部空间集聚特征，长三角东部的上海周边和浙江省沿海地带呈现大面积的显著高值集聚，在长三角西部内陆的安徽省则表现为明显的连续大面积低值集聚。随着年份推移，局部的空间自相关集聚范围有所缩小,表明邻近地区的效率值差异增大。（四）讨论 上 述 时 空 分 析 结 果 中，表 2 城市土地利用效率等级划分 效率等级效率等级 效率值范围效率值范围 低效率 0,0.25 中等效率(0.25,0.50 中等偏高效率(0.50,0.75 高效率(0.75,+)图 2 长三角 2003-2019 年城市土地利用效率时空分布图 197 实 践 区域治理 PRACTICE 2003-2019 年后期长三角平均城市土地利用效率提高速度加快，可能与长三角地区实施的环境管控与区域一体化政策相关。2014 年，长三角地区三省一市响应国家大气污染防治行动计划（大气十条）的要求，实施区域大气污染防治协作机制，通过区域联合协作的方式防治环境污染，加强环境治理信息互通，以协作解决区域内突出的环境问题。随后在 2016 年，长三角地区也将水污染问题纳入区域污染防治协作机制，协同防治流域水体污染。区域污染防治协作机制启动以来，当地空气和水体质量指标有所好转，长三角的生态环境质量得到较大改善，有助于长三角地区形成生态友好的城市发展模式。环境质量的改善一方面直接有益于提高环境效率，降低了城市土地利用过程中的非期望产出（即污染排放），另一方面也有益于居民的健康，促进了当地的生产效率。同时，随着年份推移，长三角区域一体化的程度不断提高，三省一市通过加强经济协同和产业合作的方式共同促进当地高质量发展，从而有益于城市土地利用效率的提高。但东部的上海、江苏及浙江省的城市土地利用效率明显高于西部安徽省，表明长三角区域内部省市的发展水平仍存在一定差距。五、结论 土地是人类活动的重要载体，土地利用是指人类根据不同的生产生活需求，对土地资源进行相应的开发利用。现代非农业人口主要生活在城市区域，城市用地是支撑现代经济和社会发展的重要自然资源，城市土地利用的重要性显而易见。如何对有限的土地资源进行合理的规划，优化城市资源配置，实现高效的土地利用，是城市未来发展的关键。城市土地利用效率是对城市土地资源使用价值的量化，也是衡量城市土地资源利用的经济效益和生态效益的综合指标，对城市土地利用效率的时空特征分析有助于城市规划人员从经济环境协调的角度更好地把握城市发展状况。本文采用数据包络分析方法测算长三角城市土地利用效率，分析了 2003-2019 年长三角城市土地利用效率的时空特征。结果表明，长三角地区城市土地利用效率总体呈现上升趋势，随着年份推移，城市间的效率差异有所扩大。在空间上，长三角城市土地利用效率呈现东高西低的分布特征，并表现出显著的空间自相关特征。东部地区的上海周边以及浙江省沿海区域表现为显著的高值集聚，西部的安徽省表现为显著的低值集聚。因此，长三角地区在推进总体发展的基础上，也应该进一步关注区域发展不平衡的情况。长三角西部的安徽省综合发展水平相对较低，城市土地利用效率水平也相对较低，与长三角东部省市存在一定发展差距。为了促进长三角区域的协调发展，应充分发挥东部的上海等地区的引领作用，优化区域资源配置，缩小区域差距，为综合发展实力较弱的城市提供有效的支持。参考文献 1 李昕,文婧,林坚.土地城镇化及相关问题研究综述J.地 理 科 学 进 展,2012,31(08):1042-1049.2 钱文荣.中国城市土地资源配置中的市场失灵、政府缺陷与用地规模过度扩张J.经济地理,2001(04):456-460.3 黄鑫,程文仕,焦利民.土地利用生态效率测度、时空异质性 及 优 化 配 置 J.生 态 学 杂志,2018,37(12):3809-3816.4 Wu C,Wei Y D,Huang X,et al.Economic transition,spatial development and urban land use efficiency in the Yangtze River Delta,China J.Habitat International,20 17,63:67-78.5 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