周作江, 周國華, 唐承麗, 陳 絳

(湖南師范大學(xué) 資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院, 長沙 410081)

環(huán)長株潭城市群土地集約利用時空演變研究

周作江, 周國華, 唐承麗, 陳 絳

(湖南師范大學(xué) 資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院, 長沙 410081)

基于城市土地集約利用的內(nèi)涵，從土地投入強度、土地利用強度、土地產(chǎn)出效益、生態(tài)環(huán)境質(zhì)量與可持續(xù)發(fā)展4個方面構(gòu)建評價指標(biāo)體系，以環(huán)長株潭城市群為例，采用主成分分析法和熵值法對2001年、2005年、2008年、2011年4個時點的8個地級市建成區(qū)土地進(jìn)行土地集約利用評價，將評價結(jié)果劃分4種土地集約利用類別，進(jìn)而研究土地集約利用的時空差異。結(jié)果表明：(1) 時間演變。整個區(qū)域的土地集約利用水平總體上呈現(xiàn)不斷上升趨勢；長沙始終處于集約利用水平，且與其他城市保持一定差距；株洲和湘潭基本保持在較集約利用水平；岳陽、常德和婁底的土地集約利用水平不斷上升；衡陽和益陽的土地集約利用處于低水平波動狀態(tài)。(2) 空間演變。整個區(qū)域的土地集約利用水平存在明顯空間差異；東部地區(qū)的土地集約利用水平高于西部地區(qū)，且以長沙為中心向北、向南遞減。

城市土地集約利用; 時空演變; 主成分分析法; 熵值法; 環(huán)長株潭城市群

目前我國正處于城鎮(zhèn)化和工業(yè)化的快速發(fā)展階段，土地供應(yīng)緊缺。同時，我國土地利用還存在城市空間盲目擴(kuò)張，土地利用效率低下，城市土地供求矛盾突出，耕地后備資源嚴(yán)重短缺等問題[1]。面對嚴(yán)峻的土地資源短缺形勢，要實現(xiàn)土地資源的永續(xù)利用和經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展，科學(xué)、高效、集約利用土地成為必然選擇。19世紀(jì)初，大衛(wèi)·李嘉圖等古典經(jīng)濟(jì)學(xué)家在地租理論中最先提出土地集約利用的概念[2]。當(dāng)前關(guān)于城市土地集約利用的內(nèi)涵，國內(nèi)外學(xué)者尚未達(dá)成一致意見。但綜合來看，城市土地集約利用是指通過在一定城市土地面積上增加投入來提高產(chǎn)出效益的土地利用方式，其集約利用水平隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展而不斷變化[3]。

國外對于城市土地集約利用的研究較早，相關(guān)理論和技術(shù)方法已比較成熟，研究內(nèi)容不斷深化，側(cè)重對具體問題的研究；國內(nèi)主要集中于對城市土地集約利用的整體研究，研究成果和實踐相對較少。目前城市土地集約利用研究的主要內(nèi)容包括城市土地集約利用的內(nèi)涵[4-7]、指標(biāo)體系[8-11]、評價方法[12-15]及空間差異[16-20]等。長株潭城市群作為湖南經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重點區(qū)域，其在全省和全國的地位與作用不斷增強，目前尚無基于主成分分析法和熵值法對其進(jìn)行土地集約利用評價的研究。因此，對環(huán)長株潭城市群進(jìn)行土地集約利用評價，有著重要的理論與現(xiàn)實的意義。

1 研究區(qū)概況

環(huán)長株潭城市群位于我國南部中心腹地、湖南東中部，以長沙、株洲、湘潭為中心，外圍包括常德、岳陽、衡陽、益陽、婁底5個地級市。整個區(qū)域總面積9.96萬km2，2012年末人口達(dá)4 000多萬，GDP占全省的76.78%，是全國資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會建設(shè)的示范區(qū)，全國重要的綜合交通樞紐。此次研究對象為長沙、株洲、湘潭、常德、岳陽、衡陽、益陽、婁底8個城市的建成區(qū)土地。

2 數(shù)據(jù)來源及研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

本研究采用的建設(shè)用地數(shù)據(jù)來源于各地級市土地更新調(diào)查，社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來源于湖南統(tǒng)計年鑒(2000—2012年)以及相關(guān)統(tǒng)計公報，經(jīng)過分析處理獲得評價指標(biāo)數(shù)據(jù)。

2.2 評價指標(biāo)體系

以系統(tǒng)性、動態(tài)性、可操作性、定性與定量相結(jié)合為原則，參考已有相關(guān)研究成果，同時結(jié)合環(huán)長株潭地區(qū)實際情況，從土地投入強度、土地利用強度、土地產(chǎn)出效益、生態(tài)環(huán)境質(zhì)量與可持續(xù)發(fā)展4個方面構(gòu)建評價指標(biāo)體系，包括3個層次和15個指標(biāo)，具體見表1。

表1 城市土地集約利用評價指標(biāo)體系

2.3 評價方法

主成分分析法可以將眾多變量綜合成幾個不相關(guān)的綜合性變量，雖然這幾個綜合性變量包含了原始變量的大部分信息，但相對于原始變量多少帶點模糊性。熵值法是根據(jù)各項指標(biāo)值的變異程度來確定權(quán)重的，是一種客觀賦權(quán)法，能夠清晰解釋原始變量的意義，但無法實現(xiàn)對評價指標(biāo)的降維。因此此次研究采取主成分分析法和熵值法相結(jié)合的方法對環(huán)長株潭城市群進(jìn)行土地集約利用評價，以求更加客觀真實地反映其土地集約利用水平。具體步驟如下：

(1) 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化。采用標(biāo)準(zhǔn)差標(biāo)準(zhǔn)化法對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到矩陣Zij，公式如下：

(2) 建立相關(guān)矩陣R。對標(biāo)準(zhǔn)差矩陣Zij求相關(guān)系數(shù)矩陣R，公式如下：

R=∣rij∣pxp (i，j=1，2，…，p)

式中：∣rij∣——原變量xi與xj的相關(guān)系數(shù)。

(4) 數(shù)據(jù)的非負(fù)化處理。首先用特征向量與標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)加權(quán)求和得到各評價對象新指標(biāo)數(shù)值，然后通過平移來實現(xiàn)指標(biāo)數(shù)值的非負(fù)數(shù)化，得到矩陣P=(xij)m×n，xij為第j個評價對象第i項指標(biāo)。

(5) 定義標(biāo)準(zhǔn)化。求取第j個對象第i項占該指標(biāo)的比重，公式如下：

(6) 計算各指標(biāo)信息熵e和信息效用值d。e值越大，說明指標(biāo)越重要，對評價的意義也就越大。

(7) 計算評價指標(biāo)權(quán)重。

(8) 計算綜合得分。利用多因素綜合評價模型求取每個評價對象的綜合得分，公式如下：

3 評價結(jié)果與分析

3.1 評價結(jié)果

以環(huán)長株潭地區(qū)8個地級市為評價單元，利用SPSS19.0對其原始數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，按照特征值大于1和累積方差不小于85%的原則提取主成分因子。從表2中可以看出，2001年、2005年、2008年和2011年4個年份的主成分因子累積方差均大于85%，說明提取的主成分因子包含了原始數(shù)據(jù)絕大部分信息，具有很高的可信度。

表2 特征值及方差貢獻(xiàn)率

通過上述計算步驟最終求得各地級市土地集約利用綜合分值，結(jié)果如表3所示。

表3 城市土地集約利用評價綜合分值

3.2 結(jié)果分析

在參考有關(guān)專家學(xué)者意見和分析區(qū)域?qū)嶋H情況基礎(chǔ)上，結(jié)合自身工作實踐經(jīng)驗將評價結(jié)果劃分為集約利用[+∞，0.16)、較集約利用[0.16，0.14)、一般集約利用[0.14，0.11)、粗放利用[0.11，0]4個級別。按照此標(biāo)準(zhǔn)確定評價對象的土地集約利用類別，并繪制4個時點的土地集約利用等級分布圖(圖1)。

3.2.1 時間演變 從表3可以看出，環(huán)長株潭城市群8地級市在過去10年土地集約利用水平有如下變化：(1) 整個區(qū)域的土地集約利用水平總體上呈現(xiàn)不斷上升趨勢。長沙始終處于集約利用水平，且與其他城市保持一定差距，主要原因是經(jīng)濟(jì)規(guī)模大，集聚效益好。(2) 株洲和湘潭基本保持在較集約利用水平，主要原因是長株潭一體化，特別是受到長沙經(jīng)濟(jì)強輻射，經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快，株洲還得益于先進(jìn)的規(guī)劃和良好的環(huán)境質(zhì)量。其中湘潭由2001年、2005年的較集約利用下降到2008年的一般集約利用，2011年又上升到較集約利用，主要原因是2008年金融危機和冰災(zāi)對其經(jīng)濟(jì)發(fā)展造成一定沖擊，但由于自身具有一定的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)，加之政府管理得力，經(jīng)濟(jì)恢復(fù)較快。(3) 岳陽、常德和婁底的土地集約利用水平不斷上升，其中岳陽由2001年、2005年的一般集約利用上升到2008年、2011年的較集約利用，主要原因是憑借優(yōu)越的交通條件，特別是港口優(yōu)勢，加速工業(yè)轉(zhuǎn)型，大力發(fā)展高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，同時注重社會發(fā)展和生態(tài)改善；常德由2001年、2005年、2008年的一般集約利用上升到2011年的較集約利用，主要原因是2008年以前雖然工業(yè)發(fā)展較快，但由于對生態(tài)環(huán)境重視不夠，導(dǎo)致土地集約利用水平一直處于一般集約利用，2008年以后政府開始重視環(huán)境問題，制定了許多相關(guān)政策措施，土地集約利用水平不斷提高；婁底由2001年的粗放利用上升到2005年、2008年、2011年的一般集約利用，主要因為婁底作為湘中原材料能源基地，投資洼地效應(yīng)顯現(xiàn)，工業(yè)發(fā)展較快，同時人居環(huán)境不斷改善，在全省名列前茅。(4) 衡陽和益陽的土地集約利用水平較低，土地集約利用類別在一般集約利用與粗放利用之間變換。主要原因是工業(yè)發(fā)展滯后，生態(tài)環(huán)境相對較差，同時衡陽市區(qū)還存在嚴(yán)重的“攤大餅”現(xiàn)象。

圖1 環(huán)長株潭城市群土地集約利用等級空間分布

3.2.2 空間演變 從圖1可以看出，環(huán)長株潭城市群8個地級市的土地集約利用空間演變具有如下特征：(1) 總體來看，環(huán)長株潭城市群8個地級市的土地集約利用空間差異較大。(2) 東部地區(qū)的土地集約利用水平高于西部地區(qū)，且以長沙為中心向北、向南遞減。(3) 土地集約利用水平最高等級處于東部中心長沙；第Ⅱ等級由中部和東南部向北部擴(kuò)展，株洲一直處于第Ⅱ等級，湘潭曾陷入第Ⅷ等級，岳陽和常德由第Ⅲ等級上升到第Ⅱ等級；第Ⅲ等級先由北部和南部向中部擴(kuò)展、向西北部收縮，最后收縮到西南部；第Ⅳ等級先由中部向南部收縮，最后又收縮回中部，衡陽、益陽、婁底均曾陷入第Ⅳ等級，其中衡陽2005年陷入，2011年又躍出，益陽2008年躍出，2011年又陷入。造成上述土地集約利用空間差異的主要原因有：(1) 自然因素。東部相比西部地勢更平坦，特別是東北部的洞庭湖平原地區(qū)，土地易于集中開發(fā)利用，同時地基承載力較好，土地開發(fā)強度較大。(2) 區(qū)位因素。東部地區(qū)是湖南省交通網(wǎng)絡(luò)密集區(qū)，擁有京廣高鐵、京珠高速、京廣鐵路、107國道等重要交通干線，其中長沙和株洲的交通優(yōu)勢尤其明顯。優(yōu)越的區(qū)位條件促使產(chǎn)業(yè)活動和人口不斷向湖南東部地區(qū)集聚，促進(jìn)了湖南東部地區(qū)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，同時也拉大了湖南東部與西部經(jīng)濟(jì)發(fā)展的相對差異。(3) 政策因素。繼長株潭城市群“兩型社會”示范區(qū)之后，國家陸續(xù)出臺了促進(jìn)湘南承接產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移示范區(qū)、洞庭湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)、湘江流域科學(xué)發(fā)展等一系列國家政策，不僅為這些地區(qū)的發(fā)展帶來了巨大機遇，而且對其生態(tài)環(huán)境的改善具有重要意義。

4 結(jié)論與討論

此次研究將4個時點上的評價結(jié)果劃分4種級別，從時間和空間上進(jìn)行分析從而得出結(jié)論：(1) 從時間上來看，整個區(qū)域的土地集約利用水平總體上呈不斷上升趨勢；長沙始終處于集約利用水平，且與其他城市保持一定差距；株洲和湘潭基本保持在較集約利用水平；岳陽、常德和婁底的土地集約利用水平不斷上升；衡陽和益陽的土地集約利用處于低水平波動狀態(tài)。(2) 從空間上來看，環(huán)長株潭城市群8個地級市的土地集約利用空間差異較大；東部地區(qū)的土地集約利用水平高于西部地區(qū)，且以長沙為中心向北、向南遞減；土地集約利用水平最高等級處于東部的中心長沙；第Ⅱ等級由中部和東南部向北部擴(kuò)展，第Ⅲ等級先由北部和南部向中部擴(kuò)展、向西北部收縮，最后收縮到西南部；第Ⅳ等級先由中部向南部收縮最后又收縮回中部。

此次研究對長株潭城市群土地集約利用時空演變規(guī)律與其他地區(qū)有何異同，城市群土地集約利用時空演變對城市群整體土地集約利用水平有何影響，以及城市土地集約利用水平與經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)程度之間存在怎樣的相互作用機制等問題還未深入研究，同時城市土地集約利用評價指標(biāo)體系還有待進(jìn)一步完善和補充，這些都是筆者今后研究的重要方向。

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ResearchontheSpatial-temporalEvolutionofIntensiveLandUtilizationforCityGrouparoundChang-Zhu-TanCity

ZHOU Zuo-jiang, ZHOU Guo-hua, TANG Cheng-li, CHEN Jiang

(CollegeofResourcesandEnvironmentalSciences,Hu′nanNormalUniversity,Changsha410081,China)

Based on the connotation of urban intensive land utilization, an evaluation index system was constructed from the intensity of land investment, the intensity of land utilization, the benefit of land output and the quality and sustainable development of the ecological environment. City group around Chang-Zhu-Tan was taken as an example, the intensive land utilization evaluation was carried out in the built-up area land in 2001, 2005, 2008 and 2011 in 8 prefecture-level cities by adopting the PCA method and entropy method. Then the evaluation results were divided into four categories of land intensive utilization, and further research on the spatial-temporal evolution of land intensive utilization had been conducted. The results indicated: (1) with respect to the temporal evolution characteristics, overall, the intensive land utilization of the whole area embraces a rising trend, Changsha is always in the level of intensive utilization, outperforming other cities by certain degree, Zhuzhou and Xiangtan have basically achieved the relatively intensive utilization level, and those level of Yueyang, Changde and Loudi keeps rising, while Hengyang and Yiyang fluctuate at a low level in this regard; (2) with regard to spatial evolution characteristics, the intensive land utilization level in the whole area presents obvious spatial difference. The intensive land utilization level of the eastern region is higher than that in the western region, and it decreases to the north and south in terms of taking Changsha as the center.

urban intensive land utilization; spatial-temporal evolution; principal component analysis; entropy method; city group around Chang-Zhu-Tan

2014-03-18

：2014-04-17

國家自然科學(xué)基金項目“城市群—開發(fā)區(qū)—產(chǎn)業(yè)集群互動機制及整合發(fā)展路徑研究—以長株潭城市群為例”(41371144);湖南省自然科學(xué)基金(13JJ6032);湖南省重點學(xué)科建設(shè)項目(地理學(xué))(2011001)

周作江(1989—),男,湖南衡陽人,碩士生,主要從事城市與區(qū)域規(guī)劃方面的研究工作。E-mail:492454856@.com

周國華(1965—),男,湖南婁底人,教授,博士生導(dǎo)師,主要從事城鄉(xiāng)規(guī)劃與區(qū)域發(fā)展方面的研究工作。E-mail:uuu828@163.com

F301.2

：A

：1005-3409(2014)05-0089-05