中国城市土地利用效率空间分异特征及优化路径分析——基于 287个地级以上城市的实证研究

梁流涛，赵庆良，陈 聪

（河南大学环境与规划学院，河南 开封 475004）

1 前言

随着城镇化和工业化进程的加快，城市经济已经成为国民经济的重要载体。而城市土地又是城市经济活动的物质载体[1]，城市用地的快速扩张成为现阶段中国土地利用的重要特征[2]。城市土地利用效率状况不仅影响到城市的发展质量，同时也直接决定城市化对耕地的消耗水平和耕地保护政策的绩效。因此，探讨城市土地利用效率，分析其时空分异特征及变化源泉，一方面可以为调整城市发展战略提供理论依据，另一方面也可以为土地资源的优化配置、制定集约型城市土地利用模式提供参考。

关于土地利用效率的评价方法主要有：一是利用单项指标方法[3]，由于只考虑了单项投入和产出，不能全面反映土地利用中多项投入要素的效率；二是综合评判方法[4-5]，可以弥补单项指标法的不足，但在确定指标权重时主观性很大，容易造成评价结果的偏差；三是数据包络分析方法（DEA），主要将土地利用过程视为一个投入—产出系统，不需要假设具体的生产函数形式和市场价格信息，可以有效避免因函数形式错误而造成的效率测度不准确[6-7]。国内学者利用DEA模型评价城市土地利用效率的研究逐渐增多[8-10]，但存在明显的缺陷：一是主要以某一类城市或者某一区域城市截面数据、时序数据作为研究对象，对全国范围内的城市土地利用效率的比较分析比较少见[1]，不能全面反映城市土地效率差异状况；二是对DEA方法的研究只是简单的数据描述，不能揭示土地利用效率变化的源泉，也没有提出城市土地利用效率优化路径。

本文利用DEA方法评价城市土地利用效率，并进行扩展：（1）以中国287个地级以上城市为研究对象，考察全国城市土地利用效率空间分异特征；（2）将土地利用效率分解为纯技术效率和规模效率，剖析城市土地利用效率变化的源泉；（3）对各个城市的土地利用效率作进一步分析，探讨非有效城市在投入和产出上的改进方案。

2 研究方法与数据收集

2.1 研究方法

为测度中国地级以上城市土地利用效率，把每个城市视为独立的生产决策单元（DMU）。运用由Fare改造的方法构造生产最佳前沿面[11]，将每一个城市的生产同前沿面进行比较，从而测度城市土地利用效率。落在生产最佳前沿面上的DMU的效率值为1，其他则称为无效率的DMU，其效率值介于0—1。常用的DEA模型包括CRS模型和VRS模型[12]，二者的主要区别在于规模报酬的假设，前者是假设规模报酬是不变的，测度的是综合技术效率（TE）；后者去掉了这个基本假设，测度的是规模报酬可变的条件下的纯技术效率（PTE）。

利用图1说明综合技术效率（TE）的分解，OC线表示规模报酬不变的生产最佳前沿面，VV'线表示规模报酬可变的生产最佳前沿面，AT线表示产出不变的投入成本线。则综合技术效率可表示为：，纯技术效率表示为，规模效率表示为：。根据以上关系式，可将综合技术效率（TE）变型为：

因此，综合技术效率可以分解为纯技术效率（PTE）和规模效率（SE）的乘积。纯技术效率衡量的是生产领域中技术更新速度的快慢和技术推广的有效程度。规模效率的变化反映投入增长对生产率变化的影响，还可以据此判断各城市处在递增或递减的规模报酬区间。

2.2 指标选择和数据来源

根据可比性、系统性、经济性的原则[13]，确定土地利用投入和产出指标。在产出指标方面，选用城市二三产业增加值（104元）来衡量。在投入指标方面，土地、资本和劳动力是重要的生产要素，主要从这三方面选择。对于土地投入，建成区面积（hm2）是比较合理的指标。对于资本投入，一些学者选取固定资产投资额（104元）作为替代指标，计算结果可信性高。本文也选择城市固定资产投资额作为资本投入的替代指标。对于劳动变量的选择，用城市二三产业从业人员数量（104人）来表示劳动力投入。

各项指标的原始数据主要来源于2012年《中国城市统计年鉴》。由于个别城市数据不完整，最后统计出287个地级以上城市。这些样本城市占中国地级以上城市总数的97.6%，分布在大陆地区除西藏以外的30个省（市、自治区）。东部、中部和西部地区的城市个数分别为101、100和86个，50万以下、50—100万、100—200万、200—1000万和1000万以上人口规模的城市数量分别为51、108、80、45和3个，有较好的代表性（图2）。

图1 DEA模型的效率分解Fig.1 Efficiency decomposition in DEA model

图2 研究对象及其空间分布和人口规模Fig.2 Targeted cities, their spatial distribution and the population scale

3 城市土地利用效率分析

运用数据包络分析软件包DEAP 2.1[14]，测度2011年大陆地区287个市级以上城市的土地利用效率。

3.1 城市土地利用效率总体概述

2011年全国城市土地利用效率平均值为0.414，表明城市土地利用实际产出占理想产出的比例只有41.4%。根据效率值的大小，将全国地级以上城市分为5类：（1）高效率城市（效率值在（0.90，1]）：城市数量仅为9个，所占比例为3.1%；（2）效率较高城市（效率值在（0.70，0.90]）：城市数量有12个，比例为4.2%；（3）中等效率城市（效率值在（0.50，0.70]）：城市数量为33个，比例为11.5%；（4）效率较低城市（效率值在（0.30，0.50]）：城市数量达到了175，比例高达61.0%；（5）低效率地区（效率值小于0.30）：城市数量为58个，比例为20.2%。由此可见，大部分城市土地利用效率处于中低层次，投入产出转化效率上还很低，有很大的提升空间。

3.2 城市土地利用效率的空间差异分析

在城市个体差异方面，最低的效率值只有0.151，不足前沿面效率值的1/6，可见城市土地利用效率空间差异较大。将各个城市土地利用效率与其经济发展水平进行对比，可以发现效率值较大的城市主要集中于经济发展水平较高的东部地区，而效率值较低的城市大都分布于经济发展水平较低的中西部地区。可能的解释是：东部地区经济发展水平较高，拥有较好的区位条件和投资环境，在城市基础设施建设和吸引投资方面具有绝对优势；产业结构也相对较为合理，企业前后向联系更为紧密，通过集聚效应能够大幅度降低企业的生产成本。而中部和西部地区经济发展水平相对较低，城市基础设施建设不足，吸引投资的能力有限，产业结构还处于低层次，集聚效应不能得到充分发挥，造成了这些地区城市土地利用效率低下。另外，与城市土地利用效率的省际差异较大相比，省域内的差异却很小，进一步表明城市土地利用效率与经济发展水平的相关性。

东部、中部和西部地区的平均效率值分别为0.457，0.412和0.372。东部地区城市土地利用效率高于中部地区且在全国平均效率水平之上，表明东部地区城市土地利用的投入产出的转换能力高于其他两个区域，也就是说一定规模生产要素投入水平下的产出水平明显高于其他两个区域。中部地区略高于西部地区，二者均低于全国的平均水平，与前沿面的差距较大。

3.3 不同规模城市的土地利用效率差异分析

《中小城市绿皮书（2010年）》依据城市人口规模现状，提出了城市规模划分的新标准：常住人口50万以下的为小城市，50—100万的为中等城市，100—200万的为大城市，200—1000万的为特大城市，1000万以上的为巨大型城市。本文拟按照新标准对不同等级的城市进行划分。巨大城市、特大城市、大城市、中等城市和小城市的土地利用效率平均值分别为0.558、0.486、0.432、0.380和0.347。可见，中国城市土地利用效率存在明显的规模等级递增效应，即城市规模等级越高，土地利用效率越高。但巨大城市表现出特殊性。上海经济发展条件较好、是中国的第一大城市以及具有国际大都市的特殊地位，注重城市现代化和国际化发展，能够有效提高城市土地利用效率。另外两个巨大城市北京和重庆的土地利用效率却比较低，分别为0.475和0.387。可能的解释是：北京作为首都和全国的政治、经济和文化中心，在城市建设方面并非完全从效率方面来考虑，更多考虑树立首都的良好形象，再加上中心城区人口限制和控制容积率等政策[15]，导致一部分效率的损失；重庆作为直辖市成立于1997年，城市发展中表现出非常明显的城市空间快速扩张的特点[16]，并造成城市用地扩展过快过散与城市化人口滞后的矛盾，从而导致资源配置的低效和浪费。

土地利用效率的分布与规模等级之间的线性关系也基本得到体现（表1）。高等级城市在土地利用效率方面具有明显优势，应有针对性地适度扩大城市规模，发挥城市规模聚集经济效应，提升城市土地利用效率。处于不同区域的同等级的城市，土地投入产出效率差异也较大，东部地区的大城市、特大城市土利用效率较大，中部地区整体不高，西部地区这两个等级城市的土地投入产出效率更低。中部地区小城市土地利用效率的平均值高于东部和西部地区。可见，东部低级别城市、中部高级别城市和西部各级城市土地利用效率有待提高。

表1 不同等级城市的土地利用效率差异Tab.1 Land use efficiency in cities with different grades

4 城市土地利用效率分解

4.1 纯技术效率的空间分异特征分析

2011年地级以上城市的纯技术效率整体较低，平均值仅为0.567。近年来以生产技术、管理技术和规划技术为主要内容的城市管理技术体系总体上有所提高，但相对于城市发展的需求还有较大差距。同时纯技术效率在空间分布上也表现出明显的差异性，东部、中部和西部地区的纯技术效率分别为0.547、0.648和0.521。

4.2 规模效率的时空特征分析

2011年间全国城市土地的平均规模效率为0.753。规模效率较高的城市主要集中在东部地区，规模效率较低的城市主要分布在中西部地区。主要是因为经济发展水平较高的城市对劳动、资本的吸引力较大，能够形成较大的投入规模，规模效应得到了充分的发挥；而经济发展水平较低的城市在产业投资、基础建设等方面不具有优势，城市发展的要素投入不足，规模效应很难发挥。

根据DEA模型原理，通过规模收益不变条件下效率和规模收益非增条件下效率的比较可以判定各个城市规模报酬所处的阶段。结果表明，191个城市处于规模报酬递增阶段，占地级以上城市的比例为67.6%，这些城市的要素投入尚没有达到最优规模；87个城市处于规模报酬递减阶段，所占的比例为29.3%，这些城市的投入规模已经超过了自身的消化能力；只有9个城市是规模报酬不变阶段。可见，中国大部分城市处于规模收益递增阶段，可以通过扩大要素投入获得更高的收益。从不同等级城市所处的规模报酬阶段来看（表2），土地规模报酬递增城市所占的比例随城市规模等级增加而减少。也就是说处于规模报酬递增阶段的城市大都是等级较低的城市，而处于规模报酬递减阶段大都是等级较高的城市。

表2 不同等级城市所处的规模报酬阶段Tab.2 The stages of different cities with different grades in terms of returns to scale

从不同区域城市所处的规模报酬阶段来看（表3），规模报酬递减的城市大多处于经济发展水平较高的东部地区，而规模报酬递增的城市处于经济发展水平较低的中部和西部地区的较多。

表3 不同区域城市所处的规模报酬阶段分析Tab.3 The stages of different regional cities in terms of returns to scale

4.3 纯技术效率和规模效率对总效率的贡献

为反映纯技术效率和规模效率对综合效率的贡献，制作表征综合效率与其分解效率之间的关系图（图3）。代表各城市土地利用效率的散点并不能很好地与45°对角线匹配，表明城市土地利用效率受两种分解效率的共同影响。与纯技术效率相比，有更多城市的规模效率达到有效状态，并且规模效率整体大于纯技术效率，所以有更多的点位于散点图的顶端和偏上部，偏离45°对角线的程度较严重，而综合效率与纯技术效率构成的散点图中的点更接近于45°对角线。这说明纯技术效率对总效率的影响及制约能力略强于规模效率，而纯技术效率整体偏小，城市土地利用效率低下主要是由纯技术效率不高造成的。

图3 分解效率对总效率的贡献分析Fig.3 Contribution of efficiency decompositions on overall efficiency

5 土地利用效率优化路径分析

通过投入要素合理配置可以确保在土地产出既定条件下实现最小化的要素投入，消除投入冗余问题，最终使无效城市达到投入产出最佳状态。据此可以得出不同城市土地利用投入产出的优化方案。（1）固定资产投资（S1）需要减少的有57个城市，主要分布在东部地区，大多属于大城市和特大城市。因为这些城市大都具有较好的投资环境，固定资本投资一直呈现高速增长趋势，而资本利用效率在短期内又难以快速提高，城市二三产业增加值的增长速度远小于资本投入的增长速度。（2）劳动力（S2）要减少投入的城市数量有86个，东部、中部和西部地区所占的比例分别为33.7%、41.9%和24.4%。小城市、中等城市和大于100万以上的高级别等级城市所占的比例分别为5.8%、32.6%和61.6%，可见劳动力的冗余主要分布在高级别的城市。（3）城市土地面积投入（S3）需要减少的城市数量达到了101个，主要分布在中部和西部地区。东部地区土地供需矛盾紧张，土地取得成本相对较高，土地集约利用水平较高；而中部和西部地区的城市近年来处于快速扩张状态，用地成本较低，城市用地较为粗放。小城市、中等城市和大于100万以上的高级别等级城市所占的比例分别为12.9%、20.8%和66.3%，高等级别城市所占的比例较高。综合以上分析可知，投入要素冗余的城市数量比较多，资本、劳动和建设用地存在不同形式的投入要素的松弛，三者共同造成了城市土地利用效率低下。

实现土地利用效率优化在对策选择上主要是投入要素的控制和合理配置，促进产业结构优化升级，提高固定资产使用效率，适当控制城市用地规模，优化劳动力配置。同时还需要根据不同区域城市、不同等级城市投入要素的冗余特点采取差别化的措施。（1）东部地区应优化资本投资结构，积极培育高科技产业和新兴的第三产业，提升城市经济发展质量。中部地区应加快产业优化升级，以城市群为依托促进产业集群化发展，全面系统地优化生产要素配置，强化城市增长边界控制，提升城市土地节约和集约水平。西部地区应加强投资环境软件和硬件建设，促进产业升级和更新，提高产业对城市化人口的吸纳能力，实施城乡建设用地的统筹规划和管理，强化城市用地的高效利用。（2）对于小城市来说，主要是加大固定资产投资力度、合理布局和规划城市用地；对于中等城市来说，主要是强化固定资产投资、提高劳动力在不同产业的配置效率和增加劳动力素质、建立城市土地节约集约考核标准，注重城市用地的内涵挖潜；对于大于100万的高级别等级城市，主要是提高固定资产投资利用率，通过产业升级优化劳动力配置，同时加强城市增长边界控制、合理配置土地资源、严格控制城市用地规模。

6 结论和启示

（1）2011年全国城市土地利用效率的平均值为0.414，并且大部分城市效率值处于中低层次，同时城市土地利用效率表现出明显的区域差异。城市土地利用效率与地区经济发展存在着对应关系，效率值较大的城市多数分布在经济发展水平较高的东部地区。另外，不同等级城市的土地利用效率也差异较大，中国城市土地利用效率存在明显的规模等级递增效应，城市规模等级愈高，土地利用效率愈高，而巨大城市表现出明显的特殊性。

（2）纯技术效率对总效率的影响及制约能力略强于规模效率，而纯技术效率整体偏小，这在很大程度上降低了土地利用效率，因此提高城市土地利用效率的关键是提高纯技术效率。因此，要加快城市管理技术更新速度、提高技术推广的有效程度，可以通过城市合作、人才流动等方式实现对现有高技术水平的追赶。

（3）中国大部分城市处于规模报酬递增阶段，但不同等级和不同区域的城市所处的规模报酬阶段又有所不同。等级较低的城市大都处于规模报酬递增阶段，等级较高的城市处于规模报酬递减阶段的数量较多。因此，应有针对性地严格控制巨大城市、适当控制部分特大城市及合理扩大中小城市规模。在区域差异方面，经济发展水平较高的地区，处于规模报酬递减阶段的城市较多，而经济发展水平较低的中部和西部地区的城市大都处于规模报酬递增阶段。因此，应制定差别化的城市发展战略，对于东部地区来说，应适当控制城市规模；对于中部和西部地区来说，大部分城市都有扩大规模获取规模报酬的空间，应适度扩大城市规模。

（4）中国城市土地利用中要素投入冗余现象比较严重，这也为确立城市土地利用效率的优化路径提供了依据，可以通过合理配置投入要素方式提升土地利用效率。

（References）：

［1］ 刘彦随，邓旭升，甘红.我国城市土地利用态势及优化对策［J］.重庆建筑大学学报，2005，27（3）：1-4.

［2］ 吴得文，毛汉英，张小雷，等.中国城市土地利用效率评价［J］.地理学报，2011，66（8）：1111-1121.

［3］ 邵挺，崔凡，范英，等.土地利用效率、省际差异与异地占补平衡［J］.经济学（季刊），2011，10（3）：1087-1107.

［4］ 王雨晴，宋戈.城市土地利用综合效益评价与案例研究［J］.地理科学，2006，26（6）：7143-7148.

［5］ 刘传明，李红，贺巧宁.湖南省土地利用效率空间差异及优化对策［J］.经济地理，2011，30（11）：1890-1896.

［6］ 梁流涛，曲福田，王春华.基于DEA方法的耕地利用效率分析［J］.长江流域资源与环境，2008，17（2）：242-246.

［7］ 杜官印，蔡运龙.1997-2007年中国建设用地在经济增长中的利用效率［J］.地理科学进展，2010，29（6）：693-700.

［8］ 郑新奇，王筱明.城镇土地利用结构效率的数据包络分析［J］.中国土地科学，2004，18（2）：34-39.

［9］ 宋戈，高楠.基于DEA方法的城市土地利用经济效益分析［J］.地理科学，2008，28（2）：185-188.

［10］ 杨志荣，吴次芳，靳相木，等.基于DEA模型的城市用地经济效益比较研究［J］.长江流域资源与环境，2009，18（1）：14-18.

［11］ Fare R S, Grosskopf CAKlovell.Production Frontiers［M］.London: Cambridge University Press, 1994.

［12］ Baker R D.Estimating most productive scale size using data envelopment analysis［J］.European Journal of Operational Research,1984, 17（1）：35-44.

［13］ 胡永宏，贺思辉.综合评价方法［M］.北京：科学出版社，2000.

［14］ Coelli T.J.A Guide to DEAP Version 2.1: A Data Envelopment Analysis（Computer）Program［R］.Armidale: University of New England Centre for Efficiency and Productivity Analysis Working Paper, 1996.

［15］ 闫永涛，冯长春.北京市城市土地利用强度空间结构研究［J］.中国土地科学，2009，23（3）：37-43.

［16］ 文枫，鲁春阳，杨庆媛，等.重庆城市土地利用变化及用地效益分析［J］.西南师范大学学报（自然科学版），2010，35（2）：198-203.