2009-2018年广西城市化与城市土地集约利用时空耦合协调发展

2021-04-16黄冬婷

水土保持通报 2021年1期

郑惠, 周兴, 黄冬婷, 姚瑶

(1.南宁师范大学自然资源与测绘学院, 广西南宁 530001； 2.南宁师范大学地理科学与规划学院, 广西南宁 530001)

城市化是国民经济和社会经济发展的必然结果，也是一个国家或地区物质文明和生活水平的综合体现[1]。自改革开放以来，特别是进入20世纪90年代以后，中国城市化进入了快速发展阶段，其发展进程逐渐受到我国政府重视。国家“十三五”规划纲要提出继续推进新型城镇化，强调优化中国各类城市的城市化布局，重视整体形态发展，提出重视京津冀等发达城市优化发展的同时，兼顾发展广西、贵州等发展相对滞后的城市，保证城市化进程得到可持续快速发展。土地在城市化的发展过程中发挥必不可缺的作用，人类进行一切社会物质生产活动都离不开土地，土地为人类的城市化活动提供空间载体，正确处理好城市可持续协调发展与城市土地集约利用两者之间的关系是当前城市化进程中亟待解决的问题之一。

“耦合”是一个物理学概念，是德国著名物理学家H·Haken教授[2]首先于20世纪70年代提出的，意思是两个或两个以上的因素或系统相互作用而彼此影响的一种物理学现象。目前“耦合”已广泛应用于生态[3]、旅游[4]、农业[5]、金融[6]、经济[7]等领域的研究。近几年学术界对于城市化和土地集约利用的研究主要集中在以下几个方面：①研究内容，城市化方面主要集中在城市化与生态环境[8]、人居环境[9]、土地利用效益[10]、科技创新[11]等方面的耦合机制研究；土地集约利用则集中于土地集约利用与生态文明[12]、社会经济[13]、产业结构[14]、新型城镇化[15]等方面的协调发展研究。②研究方法，主要有熵值法[16]、多因素综合评价法[17]、数据包络分析法[18](DEA)、熵权TOPSIS法[19]等；③研究尺度，有以全国[20]、城市群[21]、区域[22]、省(市)[23]、省内地级市[24]、县[25]为研究单元的。综合来看，国内学者对于城市化与城市土地集约利用之间的耦合协调关系的研究较多以全国、区域或者长江以北的城市为研究对象，对广西，云南等中国南部及西南地区城市的相关研究鲜少。而城市化高速发展的今天，在促进中国经济快速平稳增长中，长江以南的城市的发展发挥着举足轻重的作用。

广西壮族自治区(以下简称“广西”)地处中国南部，是国际东盟博览会的永久举办地点，广西城市化的发展对于中国城市化进程起着一定的促进作用。截止至2018年年末中国城市化率已经达到59.58%，但广西只有50.22%，明显滞后于中国城市化进程。广西目前对于城市化方面的研究主要集中于城市化与土地利用效益[26]、土地生态方面[27]，土地利用方面则多以与经济发展耦合[28]为主，研究区域多以北部湾经济带或区内地级市为主，在土地集约利用方面的研究鲜少。广西政府在《广西壮族自治区新型城镇化规划(2014—2020年)》(以下简称“《规划》”)的发布会中提出，广西要走出一条符合自身实际的以人为本、集约高效的新型城镇化道路。《规划》指出要打造广西经济全新升级版，仍要坚持以“空间格局”为基础进行集约型发展，所以坚持城市土地的集约利用的土地利用模式是中国城市化发展的最佳选择，也是广西城市化可持续稳定发展的必由之路。鉴于此，本研究旨在通过构建城市化与城市土地集约利用综合指标评价体系及耦合模型，以广西14个地级市为研究对象，分析广西城市化与城市土地利用集约的时空变异，揭示广西城市化与城市土地集约利用的耦合协调发展状况，为更好地调整城市用地结构，优化城市整体发展形态提供借鉴。

1 指标体系构建与评价方法

1.1 指标体系构建

依据城市化与城市土地集约利用的内涵，参照有关学者的指标设计[22-24]，根据指标体系的科学性、系统性、可操作性等原则，基于“投入—产出”角度构建土地集约利用评价指标体系，包括土地投入强度、土地利用程度、土地利用可持续性、土地产出效益4个层次。但是在国内多数学者的研究中发现，较多用经济效益来反映土地产出效益的指标，而较少用社会效益和生态效益。从土地集约利用的内涵可以看出，追求社会效益、经济效益和生态效益的综合效益最大化是其评价的最终目标，故仅用经济效益来衡量土地产出效益是相对片面的，所以本文基于实现社会效益、经济效益和生态效益最大化的前提重构土地产出效益指标，即包括土地社会效益、土地经济效益和土地生态效益3个部分。故本文城市土地集约利用水平综合指标体系包括土地投入强度、土地利用程度等6个方面18项指标。城市化是社会经济发展到特定阶段的产物，是一个基于“经济—社会—生态”系统的复杂的时空演变过程，人口的集中、产业的集聚和空间的拓展是城市化的突出特征[1]。本文从人口城市化、生态城市化等4个方面11项指标建立城市化水平综合指标体系(表1)。

表1 广西城市化与城市土地集约利用综合评价指标体系

1.2 评价模型

1.2.1 数据来源与处理本文以广西14个地级市为研究对象，鉴于研究数据的可获取性和完整性，选取2009—2018年十年作为研究时段，研究数据来源于《广西壮族自治区统计年鉴》、各市国民经济和社会发展统计公报。

为了消除指标单位不同所带来的误差，使其数据具有可比性，采用极差法对研究数据进行标准化处理，公式为[12]：

Yij=(xij-xmin)/(xmax-xmin)

(1)

Yij=(xmax-xij)/(xmax-xmin)

(2)

式中：Yij是第i个指标第j年的标准化数值；xij表示第i个指标第j年的原始值；xmax和xmin分别是第i个指标在研究时段内的最大值和最小值。公式(1)用于计算正向指标，公式(2)用于计算负向指标。

得到标准化数值后通过熵值法分别计算城市化与城市土地集约利用2个子系统的指标的权重，公式为[17]：

(3)

第i项指标的信息熵：

(4)

第i项指标的权重Wi：

(5)

1.2.2 综合评价指数分别构建城市土地集约利用综合评价指数与城市化水平综合评价指数函数，公式为[24]：

(6)

(7)

式中：L1和L2分别表示城市土地集约利用综合评价指数和城市化水平综合评价指数。

1.2.3 耦合协调度耦合协调度是指两个或两个以上彼此独立的系统之间相互制约和影响的程度，公式为[1]：

(8)

式中：C表示城市化与城市土地集约利用的耦合系数,且C介于[0,1]之间；α和β都是待定系数,且α+β=1,k是调节系数,其值介于[2,8]之间；L1和L2分别为城市土地集约利用综合评价指数和城市化水平综合评价指数。基于可持续发展思想,本文认为城市化水平与城市土地集约利用水平的重要性是相同的,即α与β取值相同,其值取0.5,并选定k=5。

1.2.4 耦合协调发展度耦合协调发展度是反映不同城市或区域内的耦合协调发展水平的指标，较多用于不同地域之间的空间研究，公式如下[16]：

T=aL1+bL2

(9)

(10)

式中：T代表城市化与城市土地利用集约的综合指数；D代表耦合协调发展度。D的数值越大,证明其耦合协调发展水平越高,数值越小则说明其耦合协调发展水平越低。D在(0,1)之间,考虑到城市可持续发展,本文认为城市化水平与土地集约利用水平的重要性是相同的,即a与b取值相同,其值取0.5。

1.2.5 相对发展度耦合协调发展度模型能较准确地评价城市化与城市土地集约利用的耦合协调发展水平，却难以反映两者的相对发展状况，故本文引用相对发展度模型来评价其相对发展水平，公式为[29]：

(11)

式中：E为相对发展度。

1.3 耦合协调发展类型划分

根据各地级市耦合协调发展度的值，参阅经济与环境耦合协调类型的划分标准[16,20]，根据广西的实际情况，将城市化与城市土地集约利用的耦合关系粗略划分为低水平耦合、颉颃、磨合和高水平协调4个阶段12种类型，详见表2。

2 评价结果及分析

基于上述综合评价指数等评价模型，对广西14个地级市的城市化与城市土地集约利用的耦合协调发展状况做出定量评价(表3)，结合表2得到测算结果如表4。

表2 广西城市化与城市土地集约利用耦合协调发展阶段和类型

表3 广西城市化与城市土地集约利用耦合协调发展关系

表4 广西城市化与城市土地集约利用耦合协调类型

2.1 时序特征分析

(1) 耦合协调发展度。根据测算结果进行分析，如图1a所示，2009—2018年广西各地级市城市化与城市土地集约利用耦合协调发展经历了磨合阶段—颉颃阶段—高水平耦合阶段的演变过程，没有低水平耦合阶段，多处于颉颃阶段和磨合阶段，整体上逐渐由颉颃阶段转入磨合阶段和高水平耦合阶段，整体耦合协调性不断优化。10 a间广西各地级市城市化与城市土地集约利用耦合协调发展度同比提升，平均增幅17.77%，其中提升最快的是贺州(35.77%)，“十二五”以来，贺州紧抓“珠江—西江经济带”和“贵港高铁经济带”等重要机遇，二、三产业得到快速发展，工业总产值连续翻番，逐步由农业大市向新兴工业城市转变，城市化水平不断提高。其次为钦州(31.68%)和来宾(30.24%)；增幅最慢的是百色(9.91%)，百色地处桂西北石漠化山区，是广西最贫困地区之一，山区面积占比超过95%，土地利用率低，城市建设困难大，造成其人口外流，二、三产业发展落后，城市化进程缓慢。其次是柳州(10.71%)和北海(15.65%)，均低于平均水平。桂林在研究时段内出现了明显的下降趋势，耦合协调发展度由0.605 0下降为0.500 7，降幅20.82%，远远低于平均水平。桂林作为广西的旅游大市，主要依靠旅游业发展经济。近年来桂林有意发展工业，开始大力建设新区、工业园区，造成建设用地和建成区面积不断扩张，引起土地粗放利用。同时，桂林市常住人口较少，不足以支撑二、三产业市场发展。城市化进程发展趋向缓慢，土地利用趋向粗放，最终导致耦合协调水平持续下降。总体上来说，广西城市化与城市土地集约利用耦合协调发展阶段由“底部宽头部窄”的楔形分布形态逐渐向“中间宽两头窄”的梭形分布形态转化，说明耦合协调发展度是朝着有序方向的发展的，耦合协调发展态势良好，应保持这种态势继续发展，促进城市化健康发展。

图1 2009-2018年广西耦合协调发展度(a)和相对发展度频率特征(b)

(2) 相对发展度。如图1b所示，研究时段内广西14个地级市多处于城市土地集约利用滞后于城市化发展状态和城市化与城市土地集约利用同步优化发展状态，极少处于城市土地集约利用超前于城市化发展状态(以下简称滞后状态、同步状态和超前状态)。2009—2018年南宁、桂林、百色均全部处于滞后状态，崇左和防城港次之，且相对发展度值逐年下降。其中，近些年南宁在“强首府”战略下，过度追求经济发展，房地产、基建等产业发展迅猛，过多建设各类园区，土地粗放利用现象愈发严重。处于滞后状态的城市应进行合理的城市土地利用规划，注重内部挖潜，优先利用存量土地，减少城市无序外延式扩张。2009—2018年玉林和贵港均全部处于同步发展状态，北海和钦州次之，其中，贵港相对发展度相对稳定。自“十三五”以来，贵港抓住国家对资源转移政策的调整窗口期，发展新能源等产业，调整产业结构，持续加大土地投入强度和提高土地利用程度，注重城市环境建设，城市化水平稳定提高，相对发展度不断优化。处于同步状态的城市不仅可以促进城市化的持续发展，而且也可以适度推动城市土地集约利用。各地级市应积极采取政策调整土地利用结构和布局，加大土地投入强度，协调社会、生态和经济城市化。研究期内钦州和柳州出现处于超前状态的现象，其中，柳州10 a间均处于高水平耦合协调阶段，相对发展度经历了“同步—滞后—同步—超前”的状态演变。说明其耦合协调度已趋向稳定，只能通过调节相对发展度来实现内部优化配置，最终达到稳定的同步状态。处于超前状态的城市应考虑综合效益最大化，改善人居环境，以期推动城市的可持续健康稳定发展。

(3) 耦合协调类型。如表4及图1所示，广西在2009—2018年这10 a间城市化与城市土地集约利用耦合协调发展类型没有Ⅰ，Ⅱ和Ⅲ类，多处于Ⅳ，Ⅴ，Ⅶ和Ⅷ类。2009年处于颉颃阶段的城市数占比为64%，2018年处于磨合阶段的城市数占比为64%。表明广西各地级市2009年总体处于颉颃阶段，2018年总体处于磨合阶段。2009年柳州和桂林处于高水平协调阶段(Ⅹ类和Ⅺ类)，其中，柳州是广西最大的工业城市，社会、经济、生态和文化基础雄厚，各类产业发展迅速，劳动力充足，地均城镇从业人数、地均财政收入和人均公园绿地面积等多项指标均位居广西第一，这些都促进柳州城市化与城市土地集约利用的耦合协调发展；2012年防城港和百色转入磨合阶段(Ⅶ类)，防城港作为北部湾经济区的核心城市，为促进防城港经济发展，政府加大对其重点产业的政策资金扶持力度，地均固定资产投资额和城镇居民人均可支配收入等指标的提高，促使防城港城市化进程加快。2015年北海和梧州跃升进入高水平协调阶段(Ⅺ类)，北海是北部湾国际旅游度假区核心城市，旅游资源丰富。同时作为“一带一路”的重要门户城市，地理位置优越，进一步促进城市化与城市土地集约利用的协调发展；梧州是首个与广东“珠西经济带”开展战略合作的城市，综合实力得到显著提高，城市面貌明显改善，全市城镇化率达到52%，城乡社会保障体系全覆盖，生态环境持续改善，这些都支持其耦合协调的良性发展。2018年贵港、贺州、来宾和崇左都转入磨合阶段。以上5个地级市均位于珠江——西江经济带上，依靠经济带结合自身优势和基础，加快产业转型升级，现代服务业稳定发展，土地利用率逐步提高，城市集聚能力加强，促进其城市化与城市土地集约利用耦合发展水平提高。总体上说10 a间处于Ⅶ类和Ⅷ类的地级市数量逐渐增加，处于Ⅳ类和Ⅴ类的地级市数量逐渐减少，说明广西城市化与城市土地集约利用耦合协调发展遵循颉颃阶段向磨合阶段转变的同步发展状态，耦合协调发展水平呈现稳定上升的趋势。

2.2 空间差异分析

为了便于观察广西城市化与城市土地集约利用耦合协调的空间分布情况与发展规律，选取2009，2012，2015，2018年4个典型年份进行分析。

如图2所示，研究时期内耦合协调度整体上随着时间变化呈现同心圆中心向外扩张的趋势，说明城市化与城市土地集约利用的耦合协调发展度在研究时段内逐年优化，属于积极扩张型。南宁、百色和柳州的耦合协调发展度变化小。钦州、贵港、贺州和来宾的耦合协调发展度迅速向外扩张，变化幅度大。玉林和防城港两市在[0.45,0.6)这个区间内稳定增加，说明其耦合协调发展态势良好。柳州、梧州和北海3市有明显的凸起，南宁、百色和河池等市有明显的凹陷，说明各地级市耦合协调发展在空间上存在地域差异。相对发展度在南宁、桂林、防城港、百色、河池5个地级市有明显的凹陷，在柳州、钦州、贵港、玉林、贺州、来宾和崇左这7市有明显的凸起，相对发展度在地区之间发展差异明显。14个地级市整体上呈现同心圆中心向内收缩的状态，且随着时间的推移相对发展度越来越由[0.8,1.2)趋向[0,0.8)，属于消极收缩型，城市化与城市土地集约利用趋向于滞后状态。相对发展度大多数围绕在0.800 0这个数值周围，但相对发展度的数值在随着时间发展下降，说明广西城市土地利用开始趋向粗放利用，阻碍城市化健康发展。

图2 2009，2012，2015，2018年广西耦合协调发展度和相对发展度变化雷达图

从耦合协调发展类型的空间分布特征(图3)上看，广西的城市化与城市土地集约利用的耦合协调状况在空间上呈现出片状集聚的区域特征，桂东地区的耦合协调水平较西部高，且在研究时段内，没有低水平耦合阶段。2009年位于桂林和柳州处于高水平协调阶段，梧州、北海和玉林处于磨合阶段，其余的9个地级市处于颉颃阶段；2012年，桂林和柳州仍然处于高水平耦合阶段，梧州、北海、玉林、钦州和防城港5个地级市处于磨合阶段，其余的处于颉颃阶段。2015年，各地级市的耦合协调发展阶段发生了明显改变。柳州仍处于高位，梧州和北海由磨合阶段转入高水平耦合阶段，桂林退居磨合阶段，南宁由颉颃阶段转入磨合阶段，其余各地级市均保持原位不变。2018年，贵港、贺州、来宾、崇左4个地级市均由颉颃阶段突破到磨合阶段，其余各地级市保持不变。在空间上按耦合协调类型可将广西14个地级市划分为3类城市：第一类城市包含位于桂东北地区的桂林、柳州、梧州和桂南地区的北海，此类城市耦合协调水平高。柳州是广西工业城市，经济基础雄厚，综合实力强，地均工业产值高；桂林和北海是旅游城市，自身定位精准，特色鲜明，生态设施建设完善；梧州是广西乃至中国主要内河港口城市，对接粤港澳大湾区，区位优势明显，水资源丰富、社会城市化水平高。第2类城市包括桂中地区的南宁、桂南地区的防城港、钦州和玉林，此类城市发展稳定，是北部湾经济区中的重要城市，同步推进经济发展，形成优势互补的协同发展格局。第3类城市包括桂西地区的河池、百色、崇左和桂中地区的来宾、贵港以及桂东地区的贺州，此类城市发展较为落后。究其原因可能是这些地区位于喀斯特地貌区和山地丘陵交错地区，经济发展受自然生态环境影响较大，主导产业不显著，二三产业发展落后，经济基础薄弱，严重制约了城市化与城市土地集约利用的耦合协调发展。

图3 2009，2012，2015，2018年广西耦合协调发展类型空间分布特征

3 结论与建议

3.1 结论

(1) 从时间尺度上看，广西各个地级市的城市化与城市土地集约利用的耦合协调发展度发展态势良好，在研究时段内耦合协调类型没有低水平耦合阶段(Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ类)，多处于颉颃阶段和磨合阶段，耦合协调水平随着时间的推移呈现稳定提高的趋势。耦合协调阶段由“底部宽头部窄”的楔形分布态势慢慢转变为“中间宽两头窄”的梭形分布态势，即由颉颃阶段慢慢转入磨合阶段。研究时段内各地级市相对发展度多处于滞后状态，同步状态次之，极少处于超前状态。

(2) 从空间尺度上看，广西城市化与城市土地集约利用的耦合协调发展关系整体上呈现出片状分区集聚的特征，且地域之间存在明显差异，桂东地区耦合协调发展水平高，桂西地区耦合协调发展水平低，桂中地区耦合协调发展平稳，且随着历年变化桂中和桂东南片区地级市的耦合协调发展水平逐渐提高，城市土地集约利用由集约型利用逐年转向粗放集约型利用。