城市土地扩张与经济增长的时空耦合研究

陈丹玲 尤耀林 程辉

摘要：基于脱钩理论的改进Tapio弹性系数法及GIS空间分析的方法，利用湖北省12个地级城市2005-2014年建成区面积和GDP总量等相关数据，对城市内部土地扩张速度及区域经济发展的时空演变特征和规律及两者间的耦合关系进行脱钩程度分析，并对其未来变化趋势进行判断，为省级政府协调各城市经济增长的决策提供参考。研究表明：①在土地扩张速度特征上，城市内部土地扩张增速明显放缓，内部增速差异进一步减小，城市间增速均衡程度有所提高。从空间格局变化来看，湖北省内土地扩张速度加快的区域由“一点”向“多面”发展，城市间竞争效应日趋显化。②在经济发展速度上，湖北省12个地级市的经济增速并无固定的时间变化规律可循，在空间差异上呈现典型的“小聚集”的发展特征。③在两者耦合程度上，除武汉市外，湖北省城市内部经济增长对土地扩张的依赖程度均有加深趋势，在空间上具体表现为从武汉市向两翼发散蔓延态势。

关键词：脱钩理论，改进Tapio弹性系数法，GIS空间分析，城市土地扩张，经济发展，时空特征

中图分类号：F293 文献标识码：B

文章编号：1001-9138-（2016）08-0003-10 收稿日期：2016-06-21

1 引言

土地扩张是土地资源在当前新常态发展经济浪潮中最具散射作用的土地利用变化形态，从外在而言直接表现为城市建成区面积的集聚和规模效应。建成区面积的短期爆发和长期累积，极大促进了市政基础设施建设力度的加强及城市化指数的节节攀升，但同时土地扩张也变为滋生经济非正常增长的土壤，更为严重的是其逐步演变为一系列社会及生态问题的“导火索”和“助推器”，从而成为学术界研究及热议的焦点。早期学者主要侧重对区域土地扩张的规律、管控约束机制及扩张的影响分析等方面展开初步思辨与探索。随着时代诉求与现实发展的需要，他们逐步将研究内容拓宽到不同地域土地扩张机制、特征与效益、土地扩张模拟与预测、土地扩张与人口及生态安全问题的耦合性研究等领域，研究方法也从早期静态的定性分析渐渐过渡到综合运用地理空间分析、遥感、统计经济模型、工程模型等方法，研究视角也从单一的土地利用学科角度实现了向经济学、管理学和地理学等多学科交叉融合的转型。近些年，地方政府以经济增长为驱动的土地违法扩展行为屡禁不止，学者们针对这一严峻现实遂将研究的重点落脚于城市土地扩张与经济增长关系的分析上，并以此为理论基础希望为经济健康平稳发展谋求新出路。目前，在土地扩张与经济增长的相关研究上，学术界已经形成了较为完备的理论体系。学者们分别针对不同地域不同时期的土地扩张与经济增长的关系进行深入探究与思考，且在土地扩张与经济增长具有高度相关性方面达成了共识。张占录认为土地要素是开发区经济增长的源泉之一，但土地要素在经济增长中的源泉功能处于逐渐弱化态势。姜海基于1999-2007年分省数据，测度近年建设用地扩张对中国不同区域经济增长的贡献及变化趋势，他的研究同样表明：建设用地扩张对经济增长的贡献份额随着发展阶段演进呈逐步减小态势。这与李鑫运用索罗增长模型和数据回归分析等方法得出的建设用地扩张减小经济增长率与增长空间这一研究结果不谋而合。部分学者如舒帮荣基于不同经济发展阶段的视角，也证实了在工业化和城镇化进程全面加快时期，经济增长始终是城市用地扩展重要因素。李鹏以江苏省为例，基于省域尺度总结出经济增长对城市土地扩张具有更强解释力的重要结论。这些研究均成为验证土地扩张与经济增长呈显著正相关性的有力证据。另有一小部分学者尝试运用脱钩理论对用地扩张和经济发展的关系进行耦合程度分析。白忠菊以重庆市为实证对象，基于脱钩理论分析了城市土地扩张速度与经济增长的时空耦合关系。钟太贤将环境领域的脱钩模型加以改进并引入土地扩张分析，从全国尺度对区域GDP增长与建设用地扩张、非农产业GDP增长与建设用地扩张以及第三产业GDP增长与建设用地扩张之间的脱钩关系进行探索。张俊凤、刘庆和童鹏飞等人也采用类似分析范式，分别从城市群和市域尺度探讨不同地域建设用地扩张与二三产业GDP增长之间的耦合程度。已有的土地扩张与经济发展的脱钩关系研究虽对提高区域土地利用价值和区域经济的协调发展具有重大理论与现实意义，但在研究内容上，多集中于东部沿海及经济发达地区，在研究视角上亦主要侧重全国和市级尺度，省域基础上的研究较为匮乏。

湖北省是中国经济发展格局中“承东启西、转南接北”的战略支点，也是中部经济率先转型升级的先行区域。随着土地城镇化工作的有序推进，如何最大程度地发挥土地扩张与经济增长的协调作用并最终实现经济可持续发展成为土地扩张过程中亟需解决的关键问题。因此，本文利用脱钩模型的改进Tapio弹性系数法，以Arcgis为技术操作平台，试图从省域尺度对湖北省12个地级城市2005-2014年土地扩张与经济发展的脱钩程度进行深入分析和探索，以为湖北省城市间可持续的土地扩张提供了借鉴，为省级政府协调各城市经济增长的决策提供参考，从而有利于城市差别化发展战略的制定。

2 数据来源与研究方法

2.1 数据来源

研究所需数据，即湖北省2005-2014年GDP总量和建成区面积来源于《中国国土资源统计年鉴》《湖北统计年鉴》及武汉市国民经济和社会发展统计公报。其中，缺漏的2014年建成区面积为国家统计局湖北调查总队调研所得。由于建成区面积数据的可获得性，本文选取的实证对象对湖北省12个地级市。

2.2 基于脱钩理论的Tapio弹性系数法

脱钩模型为经济合作与发展组织（简称OECD）用于测算经济增长与环境压力两者间关联性的方法，常被引入农业生产政策及资源等领域参与经济发展对环境消耗程度的评估。将其内涵延伸至土地扩张方面的研究，即通过观测经济增长对土地扩张的依赖程度来判断脱钩关系。因此，本文利用脱钩理论的改进Tapio弹性系数法，选取建成区面积增加速度代表城市土地扩张速度，以GDP总量表征经济发展程度，以建成区面积变化速度与经济增长速度的比值表示土地扩张速度的经济增长弹性。基于脱钩理论构建Tapio弹性系数模型：

T=（ΔLAND/LAND0）/（ΔGDP/GDP0）

式中：为土地扩张速度与经济增长率间的脱钩弹性系数，ΔLAND、ΔGDP分别表示建成区面积变化量和GDP增量，LAND0、GDP0分别为基期建成区面积和GDP总量。传统的Tapio弹性系数法中将脱钩程度细分为强脱钩、强负脱钩、弱脱钩，扩张性负脱钩、扩张性连接、弱负脱钩、衰退性脱钩、衰退性连接8个类型。基于湖北省12个地级市的现实情况，对该分类进行改进，将脱钩类型划分为绝对脱钩、相对脱钩和耦合3个一级类，其中，相对脱钩又具体落实到相对弱脱钩、相对中脱钩和相对强脱钩3个二级类，如表1所示。

3 实证分析

3.1 土地扩张速度的时空差异分析

本文借鉴前人对城市土地扩张速度分级的基础上，根据湖北省12个地级城市的实际情况，将城市土地扩张速度细分为非扩张（≤0%）、较慢（（0%，30%]）、适中（（30%，50%]）、较快（（50%， 100%]）及快（>100%）五种类型。

从时间变化特征上，2005-2009年间，湖北省12个地级城市土地扩张均速处于适中区域，其主要原因归结于湖北集全省之力发展武汉市，导致经济投入和产出严重倾斜，呈现出以武汉市一元的快速扩展态势。对平均增速而言，湖北省整体的城市扩张增速为30.31%，仅有武汉和咸宁市增速高于全省平均水平，分别达115.91%和35.48%。这也侧向表明，该2市是该阶段湖北省12个地级市土地扩张的主要驱动力。对黄冈市而言，研究时间点内，建成区数量保持不变，可见中部发展计划对该市的影响力极其微弱。从空间格局差异特征上，快速扩张的区域分布于位居中心地带的武汉市，非扩张及慢速区域主要分布在湖北省周边城区，这与湖北省的发展战略密切相关。荆门、孝感和随州3市土地呈现非扩张态势，反映它们在该阶段土地扩张具有极为显著的项目导向性。武汉市作为华中集文化、政治、人口、经济、金融多中心为一体的特大城市，肩负中部城市崛起和经济发展的战略重任，而经济增长以城市建设先行，因而城区土地供应总量增多，城市土地扩张快速。2010-2014年，全省土地扩张的增速明显提升，城市间土地扩张的竞争和辐射效应显著增强。全省建成区面积减少的城市由研究初期的随州、荆门、孝感和黄冈4市减少为随州和黄冈2市，荆门市土地扩张水平由非扩张向较慢扩张过渡，类似的孝感则实现了非扩张逐步转型为较慢扩张状态。黄石市虽土地扩张增速由5.08%上升为15.98%，但扩张水平仍处于较慢区域，相反，鄂州、咸宁和武汉市土地扩张增速有所下降，以武汉市下降幅度最大。其余城市如襄阳和宜昌则朝着较快的土地扩张区域发展。从空间变化上而言，土地扩张较快的区域由以武汉为中心演变为以宜昌和十堰2市为中心的扩张态势，且扩张速度加快的区域由“中心”向“两圈”散射，表现出显著的“由点成片，集中扩散”趋势。如图1、图2所示。

结合两阶段城市间土地扩张增速特征，湖北省土地扩张增速明显放缓，内部增速差异进一步减小，城市间增速均衡程度有所提高。从空间格局变化来看，湖北省内土地扩张速度加快的区域由“一点”向“多面”发展，城市间竞争效应日趋显化。

3.2 经济增长速度的时空差异分析

2005-2009年，湖北省经济增长速度的区域异质性较为明显，其中，鄂州市经济增长速度居于首位，高达120.26%，其次4个涨幅超过100%的城市分别为武汉、宜昌、黄冈及咸宁市。从建成区面积的增长来看，鄂州市为12个地级市中土地扩张速度增长最快的城市。这与湖北省重视工业对经济的带动作用有关，也与鄂州的城市发展定位存在一定的关联性。中部崛起代表着湖北省的发展机遇已经来临，并且武汉已经率先显示出了强大的生命力。随着武汉市区土地扩张成本逐渐升高，再加上黄冈、十堰等城市地域发展限制，鄂州无疑成为湖北省经济迎头赶超的又一有力支点。而黄石市作为省内经济增速最慢的城市，建成区的面积变化也相当缓慢。从GDP总量的空间差异来看，整个湖北省经济增长速度可以分为三级，增长幅度较大的区域集中在武汉及东部周围地区，经济增长较慢的区域主要分布于武汉以西区域。武汉以西区域虽大部分经济涨幅均处于中速增长这一区间，但该级别城市内部经济增长幅度存在显著异质性，增幅最大的襄阳市比增幅最小的十堰市高出20个百分点。2010-2014年，湖北省经济取得了令人瞩目的成就。宜昌虽经济增速有所放缓，但总体还是维持较高的发展水平。而襄阳市则成为省内唯一一个经济增幅持续增加的区域，可见，各城市内部经济发展并不同步，区域差异性凸显。其中经济快速增长的城市从研究初期的武汉一市转变为宜昌和襄阳二市，武汉市、鄂州、黄冈、咸宁4市则从经济快速增长沦为中速增长，十堰市则从中速增长变为低速增长，成为省内经济增速最慢的城市。与之相反的是黄石市后来居上，经济经历了阶段性突飞猛进的历程，增长状态也从低速增长变为中速增长，另外随州、荆门和荆州3市增速则保持平稳不变。从空间特征来看，湖北省经济增长的空间格局发生明显波动。武汉以东区域，除黄石外，经济发展均呈现放缓态势，而武汉以西大部分区域，经济增速或不变或加快，发展趋势逐步转好。如图3、图4所示。

总体而言，湖北省12个地级市的经济增速呈现“小聚集”的发展特征，并无固定的规律可循。城市内部的增速差异逐步缩小，正经历着省内经济均衡增长的深刻变化。

3.3 土地扩张与经济发展的时空耦合分析

2005-2009年，黄石、十堰、宜昌、襄阳、鄂州、荆州及咸宁7市土地扩张和经济增长间耦合关系的主要表现形态为相对弱脱钩，荆门、孝感、黄冈及随州4市两者间存在绝对脱钩态势，仅有武汉市转变为非可持续发展的经济增长对土地扩张的强依赖形态，其外在表现形式为土地扩张速度大于经济发展速度。这也表明，武汉市的经济发展在研究初期主要依靠建成区面积的扩展。相对弱脱钩的城市中，既有土地扩张较快的区域，也存在如咸宁市的非扩张或扩张较慢的区域，并无一定的变动轨迹可循。处于绝对脱钩趋势的荆门、孝感及随州市土地扩张均呈现非扩张特征，可见该3市经济增长对建成区扩展的压力较小，两者之间的关系存在弱化趋势。黄冈市的土地扩张和经济发展间的脱钩指数为0，对其而言，两者的关联性并不显著。从空间分布上来看，呈现以武汉市为中心的经济增速与土地扩张速度的关系逐步增强，经济增长对土地扩张的依赖程度均有不同程度加深，其余城市则表现出依赖程度减弱的趋势，且表征为绝对脱钩的区域均分布在武汉城市圈周围，表现出相对弱脱钩的地区则大部分集中于武汉以西地带，从而呈现出“中间小，两头大”的耦合特点。2010-2014年，武汉、黄石、襄阳及荆州市土地扩张与经济发展间的耦合程度实现了从相对弱脱钩到相对中脱钩的转变，经济增长对土地扩张的依赖程度增加，两者间的耦合关系有所强化，这同时也意味着经济对建成区面积增加的压力加强。对咸宁市而言，其土地扩张与经济发展的耦合指数呈下降态势，从第一阶段的0.34减少为0.18，经济增长对土地要素投入的压力日趋减缓，由此可见咸宁市正平稳迈向可持续发展的康庄大道。类似的，黄冈和随州市两者间的耦合程度在研究区间内则保持绝对脱钩不变，其脱钩指数均为负数，这可能与城市间项目导向性有关，政府因某种需要在某一时间段加大对城市建成区数量的投入，而后期因为另一发展需要或地方财政不足等原因恢复土地的原用途，从而导致土地扩张出现较大范围的波动。另一个经济发展对土地扩张依赖程度减弱的城市为鄂州市，主要归因于2011年鄂州市建成区面积的小幅度减少，最终导致两者间的脱钩指数呈现负数状态。剩余的城市主要存在以下两种情况：第一，以相对强脱钩为主要耦合形态的城市，如宜昌和孝感市。第二，以相对弱脱钩为主的城市，如荆门市。宜昌和孝感市虽在研究阶段均顺利完成相对弱脱钩到相对强脱钩的转变，但从脱钩指数而言，宜昌市经济发展对土地扩张的关系更为密切。相比之下，荆门市两者间的关系始终处于显著不密切趋势。在耦合程度的空间差异上，与土地扩张的空间差异变化趋于同步。由此看来，脱钩指数受土地扩张增速的影响较大。如图5、图6所示。

从两个阶段的变化来看，除武汉市外，湖北省城市内部经济增长对土地扩张的依赖程度均有加深趋势，在空间上具体表现为从武汉市向两翼延伸蔓延态势。因此土地扩张的规划和管控在一定程度上可以影响并制约经济的发展。

4 结论与讨论

第一，对土地扩张速度而言，从研究初期的大部分地区属于低、中速扩张演变为最终的高速扩张状态。由此可见，伴随着建成区规模的累计效应日益凸显，土地扩张速度整体上表现出明显放缓态势，内部增速差异进一步减小，城市间增速均衡程度有所提高。

第二，对经济发展速度而言，研究期间城市间经济同期增幅差异性较为明显，其经济增长的空间格局发生明显波动。武汉以东区域，除黄石外，经济发展均呈现放缓态势，而武汉以西大部分区域，经济增速或不变或加快，发展趋势逐步转好。后期城市内部的增速差异逐步缩小。

第三，对土地扩张与经济发展耦合程度而言，除武汉市外，湖北省城市内部经济增长对土地扩张的依赖程度均有加深趋势，在空间上具体表现为从武汉市向两翼延伸蔓延态势。因此土地扩张的规划和管控在一定程度上可以影响并制约经济的发展。

本文以湖北省12个地级城市为实证对象，运用脱钩理论的改进Tapio弹性系数法及GIS空间分析的方法，利用湖北省12个地级城市2005-2014年建成区面积和GDP总量等相关数据，对城市内部土地扩张速度及区域经济发展的时空演变特征和规律及两者间的耦合关系进行脱钩分析。与以往只注重一个或几个城市土地扩张与经济发展耦合程度的研究有所不同，本文在省域视角的基础上对土地扩张和经济发展的耦合程度展开深入思考与探讨。在土地扩张及经济增速上，融入动态测算，对空间差异的分析有所增加。但也应该注意到，研究内容上，并没有对城市间土地扩张速度对经济发展的作用机理进行系统研究，后续的思路将更加侧重两者间内在逻辑关系的探索，以增强研究的科学性和创新性。

参考文献：

1.刘红萍 张安录.国外城市用地扩张控制研究进展.中国土地科学.2008.5

2.刘红萍 林奇胜 杨钢桥.小城镇住宅用地扩张案例研究——以湖北省通城县隽水镇为例.地域研究与开发.2005.3

3.毛丹妮 杨钢桥.小城镇用地扩张的影响评价.国土资源科技管理.2007.1

4.张耀宇 陈利根 宋璐怡.中国城市用地扩张驱动机制的差异性研究.资源科学.2016.1

5.赵胜男 任志远 张晗 李柏延 吴林筱.2000-2013年西安市建设用地扩张特征及效益分析.陕西师范大学学报（自然科学版）.2015.4

6.周国华 贺艳华.长沙城市土地扩张特征及影响因素.地理学报.2006.11

7.屈宇宏 孙帅 陈银蓉.中国城市建设用地扩张趋势模拟及抑制策略.资源科学.2014.1

8.吕晓芳 王仰麟 任鑫 李震.流域内城市土地利用扩张多尺度空间分异特征探析——以北京温渝河流域生态廊道规划区为例.资源科学.2008.3

9.张占录 李永梁.开发区土地扩张与经济增长关系研究——以国家级经济技术开发区为例.中国土地科学.2007.6

10.姜海 夏燕榕 曲福田.建设用地扩张对经济增长的贡献及其区域差异研究.中国土地科学.2009.8

11.李鑫 欧名豪.建设用地扩张对经济持续增长能力影响.经济地理.2012.11

12.舒帮荣 朱建军 李永乐 曲艺 雍新琴.不同经济发展阶段下城市用地规模扩张动力研究——基于省际面板数据的考察.中国土地科学.2013.11

13.李鹏 濮励杰.发达地区建设用地扩张与经济发展相关关系的探究——基于与全国平均水平的比较.自然资源学报.2012.11

14.白忠菊 藏波 杨庆媛.基于脱钩理论的城市扩张速度与经济发展的时空耦合研究——以重庆市为例.经济地理.2013.8

15.钟太洋 黄贤金 王柏源.经济增长与建设用地扩张的脱钩分析.自然资源学报.2010.1

16.张俊凤 刘友兆.城市建成区扩张与经济增长间的关系——以长三角地区为例.城市问题.2013.2

17.刘庆 陈利根 任辉.长株潭地区建设用地扩张与经济发展关系研究.地域研究与开发.2015.6

18.童鹏飞 赵小汎.辽宁省城市建设用地扩张与经济增长脱钩分析.广东土地科学.2012.5

19.王崇梅.中国经济增长与能源消耗脱钩分析.中国人口·资源与环境.2010.3

20.黄和平 彭小琳.脱钩视角下城市土地利用效率变化与提升策略——以南昌市为例.资源科学.2016.3

作者简介：

陈丹玲，华中科技大学公共管理学院硕士研究生，研究方向为城市土地利用管理。

尤耀林，西安科技大学地质与环境学院硕士研究生，研究方向为地理信息技术。

程辉，福建农林大学资源与环境学院讲师，研究方向为地理信息技术。