玉溪市土地集約利用與城鎮化耦合協調時空分布與演變研究

李 蘭，牛 宇，秦發侶

（玉溪師范學院 地理與國土工程學院，云南 玉溪 653100）

我國“十四五”規劃中制定了完善新型城鎮化戰略，體現我國城鎮化發展已進入關鍵時期[1,2].城鎮的發展離不開土地，土地為城鎮化提供空間載體.因此，探討土地集約利用與城鎮化的耦合關系從而提高城鎮建設用地利用效率，提高城鎮化建設水平，對我國新型城鎮化發展至關重要.

目前關于城市土地集約利用與城鎮化的研究主要集中在以下幾個方面：（1）從研究范圍來看，主要有以全國[3]、京津冀地區[4,5]、珠三角城市群[6]、北部灣經濟區[7]、長三角城市群[8]以及較發達省[9,10]、市[11]為研究區，分析城市土地集約利用與城鎮化之間的耦合協調發展關系.（2）從研究內容來看，土地集約利用主要集中在碳排放[12]、生態文明[14]、生態安全[10-16,27]、產業結構[17]、土地利用結構[18]等方面的協調發展研究；城鎮化主要聚焦于生態環境保護[19,21,22]、產業結構、經濟發展[20]等方面的關系研究.（3）從研究方法來看，對城鎮化、土地集約利用進行綜合評價時，大多采用熵權值法[4,10]、PVAR 模型[5]、PSR 模型[23]、PCA[24]法、DPSCIR 模型[25]等.（4）從土地集約利用與城鎮化的研究來看，大多是從全國、跨區域成熟的城市群、較發達的省市等宏觀區域層面進行研究，在西部地區的市域、縣域層面上對土地集約與城鎮化耦合協調關系進行研究的相對較少.

玉溪市位于我國西部地區的云南省.近年來由于國家對西部地區的大力開發，城市化進程加快，玉溪市城市建成區面積從55.6 平方公里擴展到75.03 平方公里，2020 年常住人口城鎮化率達到54.81%，城鎮化發展進入關鍵時期，如何實現城鎮化進程與土地集約協調發展直接關系到城鎮化發展質量.本文擬通過收集土地集約利用和城鎮化的相關指標數據，構建耦合度、耦合協調度和相對發展度等指標，對玉溪市9 個市縣區2005 年、2010 年、2015 年和2020 年4 個時間段的土地集約利用與城鎮化的耦合協調關系進行時空演變分析，以期揭示玉溪市土地集約利用與城鎮化協調發展的規律，并為地方制定土地利用和城鎮化發展政策提供參考.

1 數據與方法

1.1 研究區

本文針對玉溪市下轄的澄江市、紅塔區、江川區、通?？h、華寧縣、易門縣、峨山縣、元江縣和新平縣的1 市2 區6 縣的2005 年、2010 年、2015 年以及2020 年4 個時段的土地集約利用與城鎮化的耦合協調關系進行分析.

1.2 指標體系的構建

本文基于《玉溪市統計年鑒》《云南省統計年鑒》《中國城市統計年鑒》以及歷年國民經濟與社會發展統計公報等相關數據獲取玉溪市9 個市縣區土地集約利用與城鎮化耦合關系的數據指標（表1）.其中，土地集約利用的評價指標包括土地投入水平、土地利用程度、土地產出效益和土地生態質量四方面[3-7]；城鎮化是農村地區或者自然區域轉變為城鎮地區的過程，包括人口城鎮化、經濟城鎮化、社會城鎮化和生態城鎮化.因此，城鎮化指標主要包含人口、經濟、社會和生態四方面，由于人口城鎮化體現為人口數量、質量、結構等[10,19-22,26,27]，因此本文在以往研究的基礎上增加了中青年人口比重這一指標.

表1 玉溪市土地集約利用及城鎮化指標評價體系

1.3 指標數據處理

為了消除反映城市土地集約利用水平和城鎮化水平的各計量指標由于單位不同帶來的對比和計算的困難，從而達到統一測算單位的目的，本文采用極差標準化方法對表1 中的各指標數據進行規范化處理[11].指標數據可分為正向指標和逆向指標，分別用公式（1）和（2）進行處理，本文中指標均為正向指標.

式中，Xij表示第i個樣本，第j個指標的原始數據，Xjmin和Xjmax分別表示第j 個指標的最小值和最大值，Cij為標準化后的數值.

將各指標數據規范化處理后，用熵值法確定各指標的權重從而量化土地集約利用和城鎮化的程度.首先，根據公式（3）計算標準化指標同度量化值Pij；其次，根據公式（4）確定信息熵ej；然后，根據公式（5）計算第j項評價指標的差異系數gj；接著，根據公式（6）確定第j項的指標權重Wj；最后根據公式（7）（8）計算土地集約利用程度U1和城鎮化程度U2.

1.4 耦合度的計算

耦合度是用來標記系統或要素之間耦合協同程度與演進趨勢的定量指標.本文使用公式（9）對土地集約利用與城鎮化之間的耦合度C進行計算[7-11].

式中，U1表示土地集約利用程度評價結果；U2表示城鎮化評價結果；C表示土地集約利用和城鎮化的耦合度.結合已有研究[3-5]和玉溪市9 個市區縣的情況將耦合度按表2 劃分等級.其中，低耦合階段表示土地集約利用與城鎮化之間開始進行博弈，處于較低水平耦合；拮抗階段表示土地集約利用與城鎮化之間相互作用加強；磨合階段表示土地集約利用與城鎮化之間開始相互制衡、配合，呈現良性發展；高耦合階段表示土地集約利用與城鎮化之間良性耦合愈強并逐漸向有序方向發展，處于高水平的耦合時期，當C=1.0 時，土地集約利用與城鎮化功能實現良性共振耦合且趨向新的有序結構.

表2 耦合度等級劃分類型

1.5 耦合協調度的計算

僅依靠耦合度進行土地集約利用和城鎮化之間的關系進行評價容易產生誤差[4,7,10].比如當U1和U2的值相近且較小時，僅計算耦合度會得出協調發展程度較高的評價結果，這與實際情況不符.因此，為準確反映土地集約利用與城鎮化在發展過程中彼此一致的程度，可根據公式（10）來計算反映不同區域的耦合協調發展水平的土地集約利用與城鎮化系統耦合協調度D[7].

式中，D表示耦合協調度，分級如表3.D值越高耦合協調度越高，系統間協同發展的趨勢越明顯，反之則越不明顯.C表示耦合度，T表示土地集約利用和城鎮化的協調指數，可根據公式（11）計算.

表3 耦合協調度等級劃分類型

式中，a和b表示待確定的系數，U1和U2分別表示土地集約利用程度評價結果和城鎮化評價結果.結合文獻資料[11-15]依據土地集約利用程度和城鎮化整體協調的效應，以及玉溪市土地利用情況和城市發展實際情況，本文中a和b均取值0.5.

1.6 相對發展度的計算

耦合協調度模型能準確評價土地集約利用與城鎮化的耦合協調發展水平，但難以反映兩者的相對發展狀況.為此，根據公式（12）求取兩者相對發展度E 來評價土地集約利用與城鎮化的相對發展水平[5].

根據相對發展度E將玉溪市9 個市縣區的發展狀態劃分為城市“土地集約利用滯后型——城鎮土地趨于粗放利用，阻礙城鎮化發展（0 ＜E≤ 0.8）”“土地集約利用同步發展型——相互優化，推動城鎮化發展（0.8 ＜E≤ 1.2）”和“土地集約利用超前型——城鎮土地趨于過度利用，影響城鎮化發展（E＞ 1.2）”三種類型.

2 結果與分析

2.1 玉溪市9 個市縣區土地集約利用與城鎮化演變情況

玉溪市9 個市縣區在2005 年、2010 年、2015 年和2020 年4 個時間段的土地集約利用程度與城鎮化水平的變化如圖1、圖2 所示.可見，玉溪市9 個市縣區土地集約利用與城鎮化水平均呈現逐步增長趨勢，說明玉溪市的土地集約利用與城鎮化水平總體變好，但地域發展不平衡.具體來看，紅塔區的土地集約利用程度一枝獨秀，增幅為294.86%；澄江市增幅為278.12%，較其他縣區有優勢但仍落后于紅塔區；其他縣區間差距較小，發展水平處于波動狀態，不同年份存在交錯，增幅范圍介于35.78%～231.77%之間.分析發現，土地集約利用程度主要受地均房地產開發投資額、地均GDP、地均財政收入、地均二三產業增加值、每平方公里醫院床位數和人均道路面積等指標影響.城鎮化程度最高的是紅塔區，其次是通?？h，其他市縣區間差距也較小，總體呈現上升趨勢.對城鎮化程度影響較大的主要指標是城市人口密度、人均GDP、二三產業產值GDP 比重、百人擁有公共圖書館藏書及建成區面積占市區面積比重.

圖1 玉溪市9 個市縣區2005 年、2010 年、2015 年和2022 年的土地集約利用評價值演變

圖2 玉溪市9 個市縣區2005 年、2010 年、2015 年和2020 年的城鎮化演變情況

2.2 玉溪市9 個市縣區土地集約利用與城鎮化耦合協調度

從圖3 來看，玉溪市9 個市縣區2005 年、2010 年、2015 年和2020 年4 個階段的耦合協調發展系數總體呈上升趨勢，說明土地集約利用與城鎮化的協調性逐漸增強.

圖3 玉溪市9 個市縣區2005 年、2010 年、2015 年和2020 年4 個階段的耦合協調度情況

從圖4 所示的分階段情況看，2005 年易門、新平和元江縣區處于嚴重失調，紅塔區和通?？h處于輕度失調，其他市縣區處于中度失調階段；2010 年9 個市縣區中僅元江還處于嚴重失調，紅塔區達到勉強協調，其他市縣區屬中度失調；2015 年玉溪市所有市縣區都向更協調發展，除江川區處于中度失調外，紅塔區已轉變為初級協調，元江縣、澄江市由嚴重失調向中度失調轉變，其他縣由中度失調向輕度失調轉變；到2020 年除紅塔區處于中級協調階段外，其他大部分市縣區已處于輕度失調和勉強協調階段.所有市縣區中唯有紅塔區先后經歷了輕度失調-勉強協調-初級協調-中級協調4 個階段，進入良性發展，并且協調發展變化幅度最大，為0.301 4.

圖4 玉溪市9 個市縣區2005 年、2010 年、2015 年和2020 年4 個階段的耦合協調空間演變圖

2.3 玉溪市9 個市縣區相對發展度

一般而言，城鎮化初期房地產行業、基礎設施建設發展迅猛，常導致城鎮范圍不斷向外擴張，造成土地粗放利用，此時土地集約利用滯后于城鎮化發展.之后，隨著基礎設施的改善，較為優良的就業機會、醫療條件和教育資源等吸引人口向城鎮集聚，推動了房地產、工業用地的需求，使得城鎮化進程加快，從而逐步向土地集約利用和城鎮化同步發展的階段邁進.此后，過多的人口進入城鎮，逐步向城鎮容納能力的上限逼近，此時為改善人居環境，政府向城鎮內部挖掘土地潛力、盤活土地存量，逐步使得城鎮土地集約利用程度超前，影響城鎮化發展.

從圖5、圖6 可以看出玉溪市9 個市縣區2005 年、2010 年、2015 年和2020 年4 個階段相對發展度的演變情況.2005 年江川區和峨山縣處于同步發展階段，土地集約利用與城鎮化之間相互優化，推動著城鎮化發展；紅塔區、通?？h和易門縣處于滯后發展階段，表明城鎮土地趨于粗放利用，阻礙城鎮化發展；新平縣、元江縣、澄江縣和華寧縣則處于超前發展階段，說明城市土地趨于過度利用，影響城市化發展.2010 年，江川區依然處于同步發展階段，紅塔區和易門縣從滯后發展階段轉為同步發展階段，峨山縣由同步發展階段轉為超前發展階段，澄江市、華寧縣依然處于超前發展階段，其他縣區處于滯后發展階段.2015 年，江川區、通?？h、新平縣、元江縣處于滯后發展階段，紅塔區處于同步發展階段、澄江市處于超前發展階段；2020 年，澄江市依然為超前發展階段，紅塔區處于同步發展階段，華寧縣由同步發展階段轉為滯后發展階段，其他縣區都是滯后發展階段.

圖5 玉溪市9 個市縣區2005 年、2010 年、2015 年和2020 年4 個階段的相對發展度

圖6 玉溪市9 個市縣區2005 年、2010 年、2015 年和2020 年4 個階段的相對發展度空間演變圖

結合相對發展度的時空分布和演變來看，玉溪市城鎮化在4 個階段的發展呈現出4 種類型.一類以紅塔區為代表，先后經歷了滯后-同步發展階段，說明土地集約利用與城鎮化發展相互優化，推動著此類市縣區的發展.此類市縣區應在進一步做好節約集約用地的同時確保城鎮化的發展.第二類以澄江市為典型，一直處于超前發展階段，土地集約程度快于城鎮化發展水平.澄江市的中心為撫仙湖，湖的東南西三面環山，僅北部有唯一平壩.澄江市的城鎮建設位于撫仙湖北岸的平壩內.由于平壩面積有限，土地利用受限，造成城市土地趨于過度利用，影響城市化發展.此類市縣區應重點考慮在不突破城鎮開發邊界、永久基本農田保護紅線和生態保護紅線的前提下加快城鎮化發展，以期盡快達到同步發展階段.第三類以華寧縣為代表，先后經歷超前-同步-滯后三階段，前面的時間段較集約利用土地，中間時間段城鎮化逐步發展起來，與土地集約利用相互促進，第四個時間段城鎮化程度已高于土地集約利用程度.此類市縣區應繼續開展土地挖潛、盤活存量，提高土地集約利用程度.第四類以通?？h為樣例，4 個時間段均處于滯后發展階段，城鎮土地趨于粗放利用，不利于城鎮化發展.此類市縣區應更積極的開展土地挖潛、盤活存量，提高土地集約利用程度.

3 結 論

時間尺度上，2005-2020 年研究區土地集約利用評價值和城鎮化值均逐漸上升，土地集約利用程度增長最大的為紅塔區和澄江市，城鎮化水平增長最大的為紅塔區和江川區；研究期內，所有市縣區均處于拮抗階段，耦合指數隨著時間的推移呈現提高趨勢；土地集約利用與城鎮化協調系數逐步上升，總體朝有序方向發展，現階段大部分市縣區從嚴重失調向輕度失調發展，部分達勉強協調和中級協調.

空間尺度上，相對發展度來看，9 個市縣區可分為四個類型.2005 年處于超前發展階段的縣區多分布在西南部區域.2010 年處于同步發展階段的縣區分布于東北部區域.2015 年、2020 年，除紅塔區、通?？h、元江縣外，其他市縣區均處于相對滯后發展階段，具有明顯的分割發展趨勢.