崔许锋，张光宏，李飞

（中南财经政法大学a.工商管理学院；b.信息与安全工程学院，湖北武汉430073）

●区域发展

城镇化土地集约利用潜力空间分异研究
——基于土地城镇化的“人口-经济”二元驱动视角

崔许锋a，张光宏a，李飞b

（中南财经政法大学a.工商管理学院；b.信息与安全工程学院，湖北武汉430073）

文章基于地理加权回归模型，采用我国省域人口、经济与土地数据，从“人口-经济”二维驱动视角对土地城镇化驱动作用及土地集约利用潜力空间特征进行了研究。GWR模型分析结果显示，非农产业增加值每增加1%，城镇建成区面积增加0.60到0.64个百分点，城镇人口每增加1%，城镇建成区面积增加0.24到0.27个百分点，人口-经济对土地城镇化的驱动作用具有空间性特征。基于驱动作用的土地集约利用潜力分区结果表明，南方地区经济城镇化对土地耗用要大于北方地区，北方地区人口城镇化对土地的耗用要高于南方地区。因此，城镇化土地集约利用潜力挖掘需要根据潜力方向实施差异化策略，北方地区应关注人口城镇化过程中土地的集约利用与内部潜力释放，南方地区应侧重于经济发展中土地的集约利用与内部潜力挖掘，同时还应注意人口-经济-土地城镇化的均衡增长，只有人口、经济、土地城镇化协调发展、良性互动，才能实现城镇化的持续健康发展。

土地城镇化；潜力分区；GWR模型；人口-经济

［DOI］10.3969/j.issn.1007-5097.2016.10.010

一、引言

中国城镇化经历了一个缓慢发展到快速增长的过程［1］，人口城镇化率从1949年的10.64%，增长到2015年的56.1%，根据“诺瑟姆曲线”关于城镇化阶段的划分，目前中国城镇化正处于加速发展时期［2-3］。城镇化是一个经济、社会、环境相互剧烈作用的过程，其中，土地的快速城镇化无疑是当前中国城镇化的显著特征之一。土地城镇化发展引致了大量农地资源的非农化，造成农地资源的流失，粮食安全受到严重威胁。但是，目前土地资源“资源稀缺”与“低效利用”并存，一方面是基于城镇化发展对空间的需求，城镇不断向外围扩展，占用农地资源，而另一方面却是城镇内部土地闲置、浪费，存在诸多土地低效利用现象。如何评估、释放建设用地集约利用潜力，这无疑是需要进一步研究的重要课题。

20世纪90年代以来随着城镇化快速发展，土地资源由于自然供给的有限性，成为日益稀缺的生产要素，而同时城镇化中伴随了土地闲置浪费、低效利用现象，如何评估、释放土地集约利用潜力、缓解建设用地需求压力逐步进入研究者的视野。先后有研究者基于加权评价方法，构建“集约利用约束程度、基础设施水平、集约利用程度、集约利用趋势”［4］、“利用程度、投入强度、产出效果、社会状况、区域地形条件”［5］、“投入强度、利用强度、利用效益、监管绩效”［6］、“从业人数、主营收入、资产总额、容积率、建筑密度”［7］评价体系对土地集约利用进行测度。

上述研究推动了土地集约利用潜力研究的深入，但是仍然存在进一步探讨的空间：已有的研究多是基于土地利用状态，构建综合评价体系进行潜力评价，那么是否可以从土地资源消耗的视角，基于土地城镇化“人口-经济”二元驱动来评估土地集约利用的潜力？基于“人口-经济”二元驱动视角来评估土地集约利用潜力，可以直观观察城镇化过程中“人口-经济”对土地资源的消耗，同时动态驱动关系将比静态的评价更具说服力。

分析土地城镇化的“人口-经济”二元驱动，首先要界定城镇化的内涵。“城镇化”一词源自于“urban⁃ization”，在日本和中国台湾则称之为“都市化”，我国学者在早期研究相关问题时，将“urbanization”译为“城市化”，目前官方口径一般称之为“城镇化”，从“城镇化”与“城市化”的渊源来说，这两个概念可以基本等同。但是也有研究者认为“城镇化”与“城市化”概念不同，“城镇化”是“城市化”的广义化概念，原因是城镇包括了城市和建制镇［8］，“城镇化”不仅关注大城市的“城镇化”，也关注中小城镇的“城镇化”，可以将“城镇化”看作是“城市化”的概念扩展和认识的进步。目前还不能形成一个普遍认同的城镇化与城市化概念，这里认为“城镇化”与“城市化”概念基本一致。关于城镇化内涵的研究，早期的研究多将城镇化内涵局限于人口的城镇化，采用人口城镇化率来测度城镇率，其优点是直观、方便，人口城镇化也确实代表了城镇化的重要方面。

但是随着研究的深入，研究者开始认识到城镇化绝非单一的人口城镇化这么简单，而是一个动态的系统，“人口的迁移”只是其中之一的构成。于是有研究者提出将城镇化分为“人口城镇化”和“土地城镇化”的两分法［9］，土地城镇化是空间支撑、人口城镇化是核心内容［10］。而后，研究者认为两分法不能满足研究的需求，将城镇化推广到“人口城镇化”、“土地城镇化”、“经济城镇化”三个子系统，从人口、空间、产业三个层面阐释城镇化，使城镇化的内涵得到了进一步的扩展。随后，有研究又将城镇化子系统从三个子系统增加到四个子系统：人口、经济、土地和社会城镇化［11］。对比可以发现，将城镇化仅分为“人口、土地”系统不能全面反映城镇化这一综合的系统，而将城镇化分为人口、经济、土地和社会四个系统，则又会出现“共线性”的问题，因为社会城镇化蕴含于人口、经济、土地城镇化之中，可以由三者表征。因此，城镇化是一个“人口-土地-经济”三维一体的过程，人口是行为主体，经济是驱动力，土地是空间支撑［12］，土地城镇化存在“人口-经济”二元驱动，为此，研究拟从人口、经济维度探讨土地城镇化的扩张机制。

在土地城镇化驱动关系研究方法方面，研究多是采用OLS方法进行全局（Globe）估计，而土地资源其重要的显著特征就是空间性，所以采用OLS回归技术，会忽略土地之间的空间特征、违反“地理事物或属性在空间分布上互为相关”的地理学第一定律（W R Tobler，1970）［13］，导致方程估计参数的偏误。所以对于土地城镇化的扩张、演变的研究，需要在一般回归方程中加入空间权重变量，使得不同空间位置的变量表现出不同的“重要性”这样方程才能表达空间区位因素，模型参数估计也更加有效。基于这种考虑，地理加权回归模型（GWR模型）无疑是较好的方法选择。GWR模型是对一般回归方法的空间扩展，其回归系数不再是利用全部信息获得的假定常数，而是临近观测值的子样本数据信息进行局域（local）回归而得到的，回归系数会随着空间上局域地理位置变化而变化，能很好地表现出变量的空间信息。

基于以上认识，研究拟基于土地城镇化“人口-经济”二元驱动机制，采用地理加权回归模型，分析土地城镇化的扩张机制与及其空间分异，从空间驱动关系的视角实现对区域土地集约利用潜力评价，并提出潜力释放的政策建议。

2009年，微量物质示踪技术在绥中油田[14]进行了应用，现场试验表明微量物质示踪剂具有用量少、检测精度高、对环境无污染等优点。随后大港油田[15]也取得了良好的现场使用效果。

二、模型设定及数据来源

（一）普通线性回归模型

为了便于与GWR模型进行对比，先构建普通线性回归模型，目的是使普通线性模型OLS估计结果和GWR模型估计的结果构成对比。以土地城镇化为因变量（Landur），以人口城镇化（Popur）、经济城镇化（Ecour）为自变量，构建土地城镇化线性驱动模型，εi为随机误差项。

在具体评价过程中，基于数据的可获得性与可靠性考虑，土地城镇化以年城镇建成区面积增量表征，人口城镇化以年城镇人口增量表征，经济城镇化以年非农产业增加值增量表征。

（二）地理加权回归模型

地理加权回归模型（Geographically Weighted Re⁃gression），简称GWR，最先由C.Brunsdon，A S Fother⁃ingham&Martin Charlton（1996）、D P McMillen&J F McDonald（1997）［14］提出。不同的是，C Brunsdon，A S Fotheringham and Martin Charlton称之为“Geographi⁃cally Weighted Regression”（地理加权回归），而D P McMillen&J F McDonald则称之为“Locally Weighted regression”（LM regression）（局部加权回归）。GWR模型扩展了传统的线性回归模型，特定的回归系数不再是利用全部（Gobal）观察值得到假的常数，而是利用邻近观测值的子样本信息进统计，估计系数随着空间上局域地理位置的变化而变化，于是构建GWR模型如下：

上式为GWR模型的一般形式，（ui，vi）为与观测值i的坐标点，yi为因变量，xij为自变量，βj为待估计的k阶参数向量。εi第i个地理位置的随机误差项。在本研究中，因变量为Landuri，自变量为Popuri、Ecouri。对于每一个地理空间位置，模型都会有一个对应的估计函数，其对数似然函数可以表示为：

其中，每个γj为常数且为GWR模型中的近似值，通过考虑与点（u0，vo）相邻近的点来校正经典回归模型中的解。方法就是采用加权最小二乘法（WLS），寻找合适的值使得下式最小：

其中，d0i为位置（u0，vo）和（ui，vi）之间的空间距离W（d0i）为空间权值。令为）的估计值，可得GWR模型在空间位置上的估计值对上式求γj的一阶偏导数，并令其等于0，可得：

其中，W0为［W（d01），W（d02），…，W（don）］的对角线矩阵。可以看出，βˆj（j=1，2，…，k）的GWR估计值是随着空间权值矩阵Wij的变化而变化的。在研究中，空间距离权重计算方法主要有高斯距离权值法、指数距离权值法和三次方距离权值法（LeSage，2004），研究中采用的是高斯距离权值：

其中，dij为第i个区域与第j个区域间的地理距离，Φ为标准正态分布密度函数，σ为距离向量的标准差，θ为衰减参数（窗宽）［16-17］。

（三）数据来源

研究以中国省域为研究区，即指省、自治区、直辖市等省级行政区，城镇人口、城镇建成区面积、非农产业增加值采用2014年省域数据，来源于《中国统计年鉴》（2015年）、《2015年国民经济和社会发展统计公报》等统计资料。通过绘制土地城镇化、人口城镇化、经济城镇化的散点图，可以直观地看出，上海市与内蒙古自治区土地城镇化数据存在噪点问题，不宜参与GWR模型构建，因此不参与计量分析，其原因可能是统计口径或统计处理问题，不是本研究讨论的重点。由于数据暂缺原因，研究暂不包含中国香港、中国澳门、中国台湾。

三、土地城镇化的“人口-经济”二元驱动关系分析

一般最小二乘法（OLS法）估计方法暗含了一个前提是研究区域是均值的，这对于一个较小的研究区域可以视为成立。但是对于中国这个研究区来说，国土面积广阔，自然、社会、环境都有明显的差异，这个时候如果仍然采用OLS方法进行估计，那么势必会掩盖了区域异质性的真相，估计结果将是有偏的，这就需要引入地理加权回归模型（GWR模型）进行分析了，地理加权回归对面积较大的区域有很好的适应性，会根据不同的区域产生不同的估计系数，区域间可以进行对比，既揭示了变量之间的关系，又表现出了区域间的差异。所以研究以中国为研究区，采用GWR模型进行方程估计，分析土地城镇化的“人口-经济”二元驱动关系，并获得其空间差异性。

为了与GWR模型进行比较，首先仍然采用传统的OLS方法对模型进行估计，为获得弹性系数，对原始数据进行取自然对数处理，模型检验结果见表1。结果显示，人口、经济城镇化增长对土地的城镇化扩张的解释能力为72%，年城镇人口增量、年非农产业增加值增量拟合系数均为正数，表明人口、经济城镇化增长与土地城镇化呈现出正相关关系，与实际预期相符，弹性系数在5%的显著性水平下通过检验。

表1　OLS估计结果

然后，将空间效应因素纳入到方程中，采用GWR模型对土地城镇化的“人口-经济”城镇化驱动模型进行检验，检验结果表明与线性回归方程的OLS估计相比，引入空间联系效应后，不仅对土地城镇化的解释能力提高到77%，而且自变量在5%显著性水平下通过检验（见表2）。

通过观察GWR估计结果（见表3），经济城镇化弹性系数范围为0.608 1～0.642 1，表示非农产业增加值每增加1%，城镇建成区面积增加0.60～0.64个百分点，经济城镇化在空间上呈现出显著的空间分异状况，这说明经济城镇化对土地城镇化的驱动具有空间异质性，不同省域经济驱动作用强度不同，也同时意味着单位城镇化经济增长所引致的土地城镇化具有空间差异性，分析土地集约利用潜力不能忽略其空间特征。

表2　GWR模型检验结果

城镇人口增量作用系数范围为0.239 3～0.270 5，表示城镇人口每增加1%，城镇建成区面积增加0.24～0.27个百分点，表明人口城镇化所引致的土地城镇化在不同省域具有不同的表达，人口城镇化驱动作用具有显著的空间异质性，分析土地城镇化的人口驱动需要注意其空间特征。基于人口城镇化驱动下的土地城镇化，其集约利用潜力同样具有显著的空间分异特征。

四、城镇化土地集约利用潜力分析

“人口-经济”城镇化对土地城镇化驱动系数表达了“人口-经济”城镇化增长与土地城镇化的增长的相关关系，显示了“人口-经济”城镇化增长对土地的耗用，因此基于驱动系数的分析可以发现不同区域城镇化土地利用潜力，驱动系数越大表明土地利用越粗放，意味着可挖掘土地集约利用潜力也越大。为此，我们根据人口、经济驱动系数值，采用Nat⁃ural Breaks法对作用系数进行分级，分别从人口、经济城镇化驱动土地城镇化扩张（即人口、经济城镇化土地消耗）的视角，将城镇化土地集约利用潜力分为高潜力区、中高潜力区、中潜力区、中低潜力区、低潜力区五级，并将结果表达于GIS图形上。Natural Breaks法可以将数据分成若干集群，集群边界设置在观测值有较大跳跃性的位置，实现集群与集群之间差异性的最大化［18］。图形化结果见图1。

对于经济城镇化驱动维度下的土地城镇化过程中，福建、广东、广西、海南土地集约利用可挖掘潜力最大；其次是云南、贵州、重庆、湖北、湖南、江西、安徽、浙江、江苏处于中高潜力区；中潜力区包含四川、陕西、河南、山东4个省域；中低潜力区包含西藏、青海、甘肃、宁夏、山西、北京、河北、辽宁、吉林，剩余新疆、黑龙江位于低潜力区。在总体空间格局上表现出带状分布特征，表现为从南向北作用系数逐渐递减的状态。不难发现，在经济驱动维度的土地城镇化土地集约潜力空间差异性上，南方地区省域土地集约利用潜力普遍大于北方地区省域，经济发达地区普遍大于落后地区。人口城镇化驱动维度下的土地城镇化过程中，新疆、黑龙江土地集约利用潜力最大，为高潜力区；中潜力区包括四川、陕西、河南、山东、江苏5个省区；其余为中低潜力区和低潜力区。土地集约利用潜力呈现出从北到南逐渐降低的状态，在空间格局上表现出横向的条状分布的特征。

对比经济城镇化与人口城镇化对土地城镇化的驱动作用，可以发现，南方地区经济城镇化对土地消耗要大于北方地区，其经济城镇化过程中用地集约利用度小于北方地区，具有较大的城镇用地可挖掘潜力空间；北方地区人口城镇化对土地的消耗要高于南方地区，应在人口城镇化进程中，需要注意土地集约利用，释放内部可利用城镇用地潜力。因此不同省域应该根据其潜力分区特征，在人口增长与经济发展过程中，不能仅着眼于建设用地的横向扩张，而需要关注建设用地纵向挖潜，如旧城改造、废弃工矿用地整理、低效利用土地调整、城市产业空间格局重构、地下空间开发等方式，从而满足城市发展对土地空间的需求。

五、结论与政策建议

GWR模型暗含了两个前提：区域的异质性、距离因变量较近的解释变量所起的作用比较远的解释变量大，土地城镇化的空间异质性和区域间的空间反馈作用正契合了这两个前提，考虑到空间效应的GWR模型是研究区域土地城镇化“人口-经济”二元驱动的有效模型。

“人口-经济”城镇化驱动下的土地城镇化扩张存在空间异质性，不同区域“人口-经济”城镇化土地消耗水平存在差异。根据单位“人口-经济”城镇化土地资源消耗水平，将全国省域土地集约利用潜力分为高潜力区、中高潜力区、中潜力区、中低潜力区、低潜力区等五个分区。根据土地集约利用潜力分区图可以知道，土地集约利用潜力在经济驱动维度与人口驱动维度存在一定的差异，经济驱动维度上，南方省域存在较大潜力挖掘空间，对于人口驱动维度，北方省域存在较大的集约利用潜力释放空间。

因此，不同省域中需注意土地集约利用潜力挖掘方向，减弱城镇化带来的农地非农化作用，平衡城镇化发展过程中的建设用地需求与农地资源保护。土地城镇化的过程应该是土地资源“增量”与“存量”共同利用的过程，而在实际的土地城镇化利用过程中，往往重视增量城镇用地的利用，而忽视了对存量城镇用地开发利用。因此需要重视经济驱动维度与人口驱动维度的高潜力区、中高潜力区土地集约利用潜力的挖掘，促使潜力的释放，减少城镇化土地增量需求对农地资源的压力，平衡人口增长、经济发展与耕地保护的关系。同时要注意的是，土地利用潜力的释放需要根据不同省域的特点实行差异化策略，北方地区需要注意人口城镇化过程中的土地利用集约利用，加强内部潜力的释放，南方地区应该关注经济城镇化过程中土地利用粗放利用问题，加强用地政策调控和集约利用评价，促使经济发展过程中土地利用的集约高效。

在促使城镇化过程土地利用潜力释放的同时，还需要注意“人口-经济-土地”城镇化的协调增长。人口、经济、土地作为城镇化的三个子系统，是城镇化三大支撑：人口是城镇化的主体支撑、经济是城镇化是动力支撑、土地是城镇化的空间支撑，顾此失彼都会导致城镇化的非平稳发展，所以在城镇化发展过程中应该注意三者的协调发展。土地城镇化的扩展需要合理评估人口、经济城镇化的发展需求，平衡人口、经济增长对城镇化土地的需求与国家粮食安全对耕地资源的保有量的要求，促进人口、经济、土地城镇化实现协调发展、良性互动，这是城镇化的题中之义。

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［责任编辑：张青］

A Study on Spatial Differentiation of Land Intensive Use Potential—Based on the Perspective of“Population-Economy”Dual Driving Mode of Land Urbanization

CUI Xu-fenga，ZHANG Guang-honga，LI Feib
（a.School of Business Administration；b.School of Information and Safety Engineering，Zhongnan University of Economics and Law，Wuhan 430073，China）

The paper makes the study on the driving function of land urbanization and spatial characteristics of land intensive utilization using GWR model，based on the data of population，economy and land in China.The study finds that if value-added of the non-agricultural industries increased by 1%，urban built-up area increased by 0.60-0.64%.Each increase of 1%urban population，urban built-up area has increased 0.24-0.27%.Urban-land intensive utilization potential is of spatial differentia⁃tion.The results of land intensive use potential zoning which are based on the driving role show that：Land consumption of eco⁃nomic urbanization in southern regions is greater than that in northern regions，land consumption of population urbanization in northern regions is higher than that in southern regions.Therefore，the potential mining of land intensive use should implement differentiation strategy based on the direction of potential zoning.Northern regions should focus on the intensive use of land and releasing of internal potential in the process of population urbanization，southern regions should focus on the intensive use of land in economic development and mining of land internal potential.Moreover，it should be noted that the balanced growth of population-economy-land urbanization，the sustainable and healthy development of urbanization can only be achieved by population urbanization，economy urbanization and land urbanization keeping coordinated development and positive interac⁃tion.

land urbanization；potential zoning；GWR model；population-economy

F290

A

1007-5097（2016）10-0062-06

2016-05-01

教育部人文社会科学研究青年基金项目（16YJC790012）；中央高校基本科研业务费专项资金项目（2016GS02）；中南财经政法大学引进人才启动基金项目（21141610810）

崔许锋（1983-），男，河南襄城人，讲师，博士，研究方向：土地经济管理与GIS空间分析；张光宏（1962-），男，湖北钟祥人，教授，博士生导师，研究方向：土地经济与管理；李飞（1986-），男，河南新乡人，讲师，博士，研究方向：区域环境风险评价与管理。