基于通径分析的城市建设用地扩张研究——以武汉市为例

梅 昀，邓胜华

（华中农业大学土地管理学院，湖北 武汉 430070）

1 引言

2008年中华人民共和国国土资源部42号令和138号文件分别强调“充分发挥土地供应的宏观调控作用，控制建设用地总量”［1］和“节约集约利用建设用地”［2］；同年8月，国务院常务会议审议并原则通过了《全国土地利用总体规划纲要（2006－2020年）》，强调“从严控制建设用地总规模”［3］。

慎勇扬［4］、季斌［5］、杨杨［6］等运用主成分分析、空间统计学等，从不同的视角将城市建设用地扩张的驱动因素大致归结为经济发展、人口增长、基础设施建设、城市化、制度等，但是没有精确测度驱动因素与城市建设用地扩张的关系，对驱动因素的归纳总结不够充分，对城市建设用地本身变化的研究不足。本文基于此剖析城市建设用地扩张驱动因素，综合归纳其用地类型，定量刻画驱动因素与其扩张的关系。

2 材料与方法

参考《武汉统计年鉴》［7］及中国资讯行［8］数据，结合已有研究成果，笔者选取城市建设用地及其驱动因素的相关指标，采用文献资料法、主成分分析法、回归分析法、通径分析法等方法进行定量与定性研究。数据处理上，一是“增量”，即本年度指标值与上一年度的差；二是“Z标准化”，消除量纲与数量级的影响。

3 研究结果

3.1 驱动因素分析

3.1.1 经济发展

经济发展除了单纯的经济增长外，还包括产业结构的变化、社会成员生活水平的提高、环境与经济可持续发展［9］。我们选取GDP、人均GDP、地均GDP、人均收入、全社会固定资产投资总额、建筑业总产值、房地产业生产总值、商品零售价格指数、居民消费价格指数、三产二产比、二产一产比等11项指标来表达经济发展因素，令E1、E2、…、E11分别与之对应。其中地均GDP是武汉市当年GDP除以当年年末城市建设用地面积；人均收入为城市居民人均可支配收入、农村人均纯收入与非农业人口比重、农业人口比重的加权平均数；三产二产比是第三产业生产总值与第二产业生产总值的比率，其他类推。

经多重共线诊断，最终筛选E1—E9来表达经济发展。运用主成分分析对这9项指标进行降维，得第一、二主成分模型（式1、式2），其累计贡献率达到87.92％。依据式1、式2计算其主成分值，再与各自方差贡献率加权求和，得主成分组合值（表1），并计算回归预测值（表2）。

3.1.2 人口增长

人口增长包括绝对数量和相对数量的增长，相对数量取决于人口自然增长率和人口净迁移率。故选取总人口数P、人口自然增长率P1、人口净迁移率P23项指标，建立二元一次回归方程（式3）对原始数据进行理论修匀。回归方程及各参数的检验概率分别为0.0003、0.0001、0.0039，拟合效果非常好。

依据式3，人口自然增长率变动1％标准化单位会引起总人口数变化0.8937％标准化单位；人口净迁移率变化1％则总人口绝对数变化0.4944％。可见总人口数变化对人口自然增长率及净迁移率是缺乏弹性的，这与长期以来的城乡二元人口结构是分不开的。

表1 主成分值及组合值Tab.1 Principal com ponent values and its combination value

表2 回归预测值Tab.2 Regress prediction value

3.1.3 城市化进程

城市化水平一般用一定地域内城市人口占总人口比例衡量。依据武汉统计年鉴，1996年的非农人口比重为58.04％，2005年则为62.08％，年均增长率为0.88％。

本文选取非农业人口比重、三产比重、二产一产比3项指标（其中三产比重指第三产业占GDP的份额）来研究城市化进程。其第一、二主成分如式4、式5，这两主成分的累计方差贡献率达86.48％。

本文采用标准化数据，故主成分系数可直接反映因子载荷大小：式4主要由U2、U3决定，指向产业结构城市化；式5主要由U1决定，指向人口城市化，其主成分值及组合值（表3）。产业结构城市化Z1U呈现出逐年加快的特征；人口城市化Z2U则表现出围绕其均值上下波动的特征；组合值继承了它们的一般变动趋势。

3.2 城市建设用地综合归类

据《武汉统计年鉴》城市建设用地包含公共设施用地、工业用地、道路广场用地、仓储用地、市政公用设施用地、对外交通用地、绿地、居住用地、其他，令AC1—AC9分别与之对应，再令AC代表新增城市建设用地。

纵观1996—2005年的统计数据，发现对外交通用地AC6固定不变即增量为零，直接剔除；经共线诊断，最终保留方差膨胀因子和条件指数均小于10的指数AC1—AC5和AC8，1996年武汉市的城市建设规模为233.00km2，2005年为255.42km2，年均增长率为1.03％，大于城市化水平的年均增长率。

表3 主成分值及组合值Tab.3 Principal component values and combination values

按性质和用途将剩余6类建设用地分为：公共用地（AC1、AC3、AC5）和商住工用地（AC2、AC4、AC8）。分别计算两者的相关系数矩阵，进而计算其特征值并单位化得到权重（表4）。权重与对应标准化值加权平均得综合分类指标AC135和AC248（表5）同时给出总体指标AC标准化值以示对比。

表4 权重Tab.4 Weights

表5 综合指标Tab.5 Comprehensive indices

3.3 通径分析

为了刻画与描绘各驱动因素对新增城市建设用地的直接影响与间接影响，笔者引入通径分析［10］。如果将Xi和Xj对Y的影响图解为图1，则称Xi或Xj指向Y的连接线Xi→Y或Xj→Y为直接通径，称Xi→Xj→Y或Xj→Xi→Y为间接通径。为了计算通经系数建立如式6的正规方程组。

图1 通径分析图Fig.1 The chart of path analysis

式6中，riy为简单相关系数；Qj为未知数。当i=j时，定义rij×Qj为直接通径；当i≠j时，定义rij×Qj为间接通径。依据式6，建立Z1E-2E、PP、Z1U-2U与AC的通径分析，结果如表6，再建立AC135、AC248的通径分析，结果如表7、表8。

通径系数可视为自变量对因变量的标准效应，其绝对值反映标准影响力。将表6中一般通径系数先求绝对值再归一化处理，得表中括号内归一数据，就很容易看清各效应的相对重要性。归一化通径系数只代表作用程度，作用方向同一般通径系数。

第一，行数据刻画了某一因素通过自身及其他因素对总体指标AC的直接效用与间接效用：（1）经济发展对AC的直接效应为0.4638，其通过人口增长、城市化进程对AC的间接效应分别为0.0251和-0.5111，即经济发展取值增加一个标准差单位，新增城市建设用地随之增加的标准差单位数为0.4638；经济发展通过人口增长及城市化进程的作用后，对新增城市建设用地的间接影响力分别为0.0251和-0.5111标准差单位数。（2）人口增长对AC的直接效应为0.1535，其一次间接效应分别为0.3149和-0.5317，各效应之间差异较大。（3）城市化进程对AC的直接效应为-0.5236，一次间接效应分别为0.4400和0.0365，各效应之间差异较大。

表6 通径系数Tab.6 Path coefficients

表7 AC135通径系数Tab.7 Path coefficients of AC135

表8 AC248通径系数Tab.8 Path coefficients of AC248

第二，列数据描绘了各因素通过某一因素对AC的直接与间接效应：（1）各因素通过经济发展对AC的直接效应与间接效应分别是0.4357和0.1451、0.4192，各效应间差异相对不大。（2）各因素通过人口增长对AC的直接效应与间接效应分别是0.5482和0.1826、0.2693，各效应间差异相对不大。（3）各因素通过城市化进程对AC的直接效应与间接效应分别是-0.4076和-0.3922、-0.2002，各效应间差异相对也不大。

第三，比较发现行归一通径系数波动程度明显大于列归一通径系数。依据数理分析，行归一化通径系数的均值μR=0.3334、标准差σR=0.2096、变异系数CVR=62.8661；列归一化通径系数的均值μL=0.3333、标准差σL=0.1383、变异系数CVL=41.4835；CVR＞CVL，故波动程度前者大于后者。

第四，直接通径系数中，城市化进程及经济发展的影响较大（分别为-3.0502和2.6637），间接通径系数中，经济发展和城市化进程相互作用对城市建设用地扩张影响尤甚（分别为2.6637和-2.9352）。

第五，直接通径系数的变化趋势基本一致，但作用方向有别。表7中人口增长对AC的直接与间接作用与表6、表8截然相反。

第六，行归一通径系数变化规律基本一致，但不同用地类型驱动因素的侧重点不同。经济发展、人口增长的直接与间接效用AC135＞AC248，城市化进程则相反。

4 结论与探讨

本文定量研究了各驱动因素与新增城市建设用地总体指标AC以及综合分类指标AC135、AC248的直接与间接效应，得到以下几点结论：

第一，经济发展对城市建设用地扩张影响较大，直接效应为0.4638，经济发展通过城市化进程的一次间接效应为-0.5111，不利于“从严控制建设用地总规模”，但它是经济发展的间接反映。因此，无论是制定政策，还是城市土地参与宏观调控，都需要引起足够的重视。各因素通过经济发展对AC的直接效应与间接效应分别是0.4357和0.1451、0.4192。综上，经济发展、城市化进程及其它们的耦合作用是重要的驱动因素。

第二，人口增长对AC的直接效应为0.1535，其一次间接效应分别为0.3149和-0.5317。各因素通过人口增长对AC的直接效应与间接效应分别是0.5482和0.1826、0.2693。表明人口增长对其扩张的直接作用不明显，但通过经济发展和城市化进程的间接作用显著。因此，人口城市化、经济发展导致的人口增加是重要的驱动因素。

第三，城市化进程对AC的直接效应为-0.5236，其一次间接效应分别为0.4400和0.0365。各因素通过城市化进程对AC的直接效应与间接效应分别是-0.4076和-0.3922、-0.2002。简言之，城市化进程是城市建设用地扩张的重要控制因素，其直接效应为负，暗示决策者应调整好城市化的速度与建设用地节约集约利用之间的关系。

第四，城市化进程及经济发展的直接通径系数绝对值最大（分别为-3.0502、2.6637），而经济发展和城市化进程相互作用的间接通径系数绝对值较大（分别为2.6637、-2.9352），证明经济发展、城市化进程及其它们的耦合作用是重要的驱动因素。

第五，‘CVR=62.8661’＞‘CVL=41.4835’，表明某一因素通过自身及其他因素对AC的直接与间接作用幅度大于各因素通过某一因素对AC的直接与间接作用。因此，制定短期政策时应注重发展经济，提高城市化水平，长期政策需要合理控制建设用地规模，达到节约集约利用的目的，且兼顾经济发展、产业结构城市化和人口城市化。

第六，经济发展、人口增长对公共用地的直接效应与间接效应大于商住工用地，城市化进程则反之。这表明需要解决两个问题：一是要保证经济持续增长、城市化合理发展等所需的商住工用地，二是要保证城市公共空间的质量与数量，以促进“人地和谐”的城市理性增长。

（References）：

［1］国土资源部政策法规司.建设项目用地预审管理办法（中华人民共和国国土资源部令第42号）［EB/OL］.http://www.mlr.gov.cn/zwgk/flfg/tdglflfg/200812/t20081219_113205.htm，2009-03-08/2009-07-18.

［2］国土资源部.城乡建设用地增减挂钩试点管理办法（国土资发［2008］138号）［EB/OL］.http://www.mlr.gov.cn/xwdt/zytz/200903/t20090302_115435.htm，2009-03-10/2009-05-15.

［3］新华社.全国土地利用总体规划纲要（2006－2020年）［EB/OL］.http://news.xinhuanet.com/newscenter/2008-10/23/content_10241429.htm.2009-01-15/2009-04-18.

［4］慎勇扬.建设用地扩张驱动力及调控政策研究［D］.杭州：浙江大学环境与资源学院，2005.

［5］季斌，林源源.环境资源视角下我国城市建设用地的驱动因素研究［J］.经济学研究，2007，7：51-54.

［6］杨杨，吴次芳，韦仕川，等.中国建设用地扩展的空间动态演变格局［J］.中国土地科学，2008，22（1）：23-31.

［7］武汉市统计局.武汉统计年鉴［M］.北京：中国统计出版社，1995-2005.

［8］中国资讯行（China InfoBank）［DB/OL］.http://www.bjinfobank.com/.2009-03-16/2009-05-16.

［9］经济发展［EB/OL］.http://baike.baidu.com/view/634852.htm，2009-01-15/2009-03-28.

［10］余家林，肖枝红.多元统计及SAS应用［M］.武汉：武汉大学出版社，2008.