广西土地集约利用时空分异格局分析

韦燕飞 何彦谚 童新华

[摘要]摸清土地集约利用时空分异规律，是制定科学有效土地利用策略，提高土地集约利用程度的重要前提。以广西区县为研究单元，基于土地集约度模型，测算2008～2016年广西土地集约利用水平，采用空间自相关模型与重心模型，探讨广西土地集约利用在空间尺度分布特征，分析空间格局演变和重心转移特征。研究表明：①广西土地集约利用水平总体呈上升趋势，空间分异格局具有明显的区域差异性与空间稳定性，呈现东部高西北低的稳定态势；②区县尺度下广西土地集约利用水平具有显著的空间聚集特征，聚集格局与广西地形地貌特征空间上具有吻合性，低～低聚集模式主要分布在喀斯特石山遍布的西北地区，高～高聚集模式未呈现出明显的成片集聚特征；③广西土地集约利用变化差异主要发生在南北方向上，东部土地集约利用水平较高，各经济区受海拔高度、地形地貌、区域经济发展等不同主导因素的影响，重心移动轨迹有所差异，其中，西江经济区移动轨迹与广西总体轨迹差异较为显著。研究明确了积极协调人们需求与土地利用潜力之间的关系，因势利导地制定差别化土地集约利用政策，有利于提升土地集约利用水平，优化土地利用空间格局。

[关键词]土地集约利用；重心模型；空间自相关；时空分异；广西

[中国分类号]F301 [文献标识码]A

1 引言

社会经济快速发展，城市化进程不断推进，这带来了巨大的财富，但同时也成为土地利用模式变化的主导因素，带来了盲目扩张、土地闲置、粗放低效利用等突出问题，使得本来就稀缺的土地变得更为紧缺。提高土地集约利用效率是我国新时代社会健康稳定发展的重要任务，李克强总理在接见国土资源节约集约模范时提出“发展是硬道理、节约是大战略，要把节约优先放在更加突出的位置”，推进节约集约用地，提高土地集约利用程度，是加快推进生态文明建设、推动经济提质增效升级、保障经济社会长远可持续发展的必然选择。要提升土地集约利用水平，首先需要掌握土地集约利用现状，在摸清现状的基础上制定有效政策措施以提高土地集约利用水平，由此，对土地资源利用程度及其时空分异特征与发展演变的研究是重要的基础工作，文本将从这角度开展研究。涉及的相关研究主要有土地集约利用研究与时空格局分析研究，学者们在这些方面开展了许多研究，如学者伊利、雷利·巴洛维、毕宝德、刘卫东、周诚等从经济学与生态效益等角度研究土地集约利用的理论内涵，学者钱铭杰、宋德勇等研究土地集约利用的评价方法与指标构建，学者谢正峰、王文刚等利用空间自相关模型研究土地利用程度及土地利用变化的空间分异特征，学者熊冰瑶、王介勇等利用重心模型研究土地整治项目及粮食产量空间变化格局。空间自相关模型可较好的衡量区域要素属性的空间扩散效应及聚集特征，重心模型在探索空间要素动态变化有独特优势，两模型的结合可更好的揭示要素属性的空间分异格局发展特征。从目前研究看，

尚未涉及将两模型结合用于研究土地集约利用格局。鉴于此，文本采用李广东等学者提出的土地集约度模型测度2008～2016年广西各区县土地集约利用水平，从时间和空间维度对土地集约利用水平进行数理统计分析，在区县尺度下结合空间自相关模型与重心模型，对广西2008～2016年土地集约利用水平进行时空格局分析，探寻其时空分异规律及重心移动轨迹，以期为广西因地制宜、因势利导地制定土地集约利用政策提供科学依据。

2 区域概况

广西壮族自治区（本文简称广西）与广东、湖南、贵州、云南相邻，并与海南隔海相望，南濒北部湾、面向东南亚，西南与越南毗邻。介于104°26'E～112°04E，20°54'N～26°24N，地处低纬度，北回归线横贯全区中部，属亚热带季风气候区，气候温暖，雨水丰沛，热量丰富，日照适中，矿产资源丰富，种类繁多，储量较大，亦有“有色金属之乡”之称。广西可划分为三大经济分区，其中将南宁、北海、钦州、防城港四市划分为北部湾经济区，将柳州、桂林、梧州、贵港、玉林、贺州、来宾六市划分为西江经济区，将百色、河池、崇左三市划分为桂西资源富集区，各分区社会经济发展水平有所差异，研究区域与分區示意图见图1。广西地形特征表现为山地多平地少，地势由西北向东南倾斜，南部沿海地区地势较为平坦，有利于土地的开发利用，而西北部为云贵高原的一部分，海拔较高，地势严峻，是喀斯特地貌主要分布地区，生态环境较为脆弱，给土地利用带来极大的挑战。近年来，广西重视对土地的节约集约利用，着力统筹资源保护和开发利用，全面提升资源节约集约利用水平，使国土资源节约集约利用步入全国先进行列。

3 数据来源与研究方法

3.1 土地集约度模型

对土地集约利用度的测算，许多学者提出了一系列的模型与测度方法，文本考虑到区县数据的可获得性，从国土空间集约利用本质角度出发，认为土地的投入、产出和承载是决定集约利用水平的关键要素，其中，土地投入通过地均全社会固定资产投资来说明，土地产出通过地均区域生产总值来表征，土地承载通过人口密度来解释。将土地利用绩效矢量分析方法应用于区县土地集约利用度评价中，采用李广东等学者提出的国土空间集约利用测度模型测度广西土地集约利用水平。模型认为土地集约利用度是直角坐标系下的一个矢量（），是土地投入、土地产出和土地承载三个矢量（）的几何。根据矢量运算法则：

3.2 空间自相关模型

空间自相关是空间统计分析的常用方法，主要用于衡量区域不同空间位置的社会、经济、发展水平等指标的扩散效应及聚集特征，分为全局空间自相关与局部空间自相。全局空间自相关指数用于研究区域内某一属性值的整体关联度，判断空间变量属性值是否与相邻空间相关；局部空间自相关指数用于研究同等级属性发生的空间聚集情况和判定相邻单元的相似性程度。全局莫兰指数表达式：

3.3 重心模型

重心在物理学领域的含义指一个物体各部分所受重力产生的合力的作用点。将重心原理应用到地理学研究中，重心模型广泛应用于土地整治项目分布、人口变迁、经济发展等研究领域，其在探索空间要素动态变化方面具有独特优势。本文应用重心模型探索土地集约利用水平空间分异特征，分析土地集约利用重心位置偏离几何中心的移动方向和距离，揭示土地集约利用水平在空间上的分布规律和演化特征。重心模型表示为：

3.4 数据来源与处理

本文社会经济数据主要来源于《广西壮族自治区统计年鉴》（2008～2016年），考虑到研究时期内发生行政区域的变动，为保持数据的一致性，结合新增区域的原归属情况，对数据进行归并累加处理，将福绵区合并至玉州区，将平桂区合并至八步区，将龙圩区合并至苍梧县，将蝶山区合并至万秀区，最终划定108个研究单元，保证数据的可获得性与连贯性。对个别区县缺失的数据通过查阅各区县地方政府门户网站的政府工作报告补全，保证数据的完整性。经纬度坐标采用ArcGIS10.2软件计算出广西各区县的几何中心坐标，提高研究过程与结果的科学性与精确性。

4 结果分析

4.1 土地集约利用水平时空演变格局

4.1.1 时间演变格局。利用土地集约度模型测算广西各区县土地集约利用程度，采用均值法测算各年期广西土地集约利用综合水平。从时间尺度看，2008～2016年广西土地集约利用程度变化趋势总体是渐增的（图2），2008～2014年经历了稳步的提升，2014～2016年进入快速提升的阶段，其中2014～2015年是增幅最大的一个阶段。近年来，广西越来越重视对土地的节约集约利用，通过合理规划土地利用空间，加大土地投资力度，控制建设用地的肆意扩张等一系列举措提高土地的利用率，因此，近年来土地集约利用综合水平变化趋势充分体现了政策举措的有效性。

4.1.2 空间演变格局。借助ArcGIS10.2软件绘制各年期土地集约利用程度空间分异图（图3），各区县的土地集约利用水平差异较大，为清楚的反映空间分异情况，将土地集约利用水平分为个15等级。从区域尺度看，2008～2016年广西土地集约利用程度空间分异格局呈现出明显的区域差异性与空间稳定性，土地集约利用程度较高的地区主要分布在东部，东部地势较为平坦有利于土地的开发与利用，与中国较为发达的广东省交界，一定程度上有利于土地开发利用过程中的资金、技术等资本的交流与融合。而西北部土地集约利用程度较低，其毗邻中国西部的云南省与贵州省，属于云贵高原的一部分，地势较严峻，喀斯特石山分布较为广泛，生态环境脆弱不稳定，土地利用难度较大，在地形地貌与社会经济发展等综合影响下，土地集约利用水平空间上呈现东部高西北低的稳定态势。

4.2 土地集约利用水平空间关联性分析

4.2.1 全局集聚特征。采用全局空间自相关模型测算各年期广西土地集约利用Morans I指数，反映2008～2016年广西土地集约利用水平的空间关联程度（图4）。Morans I指数均大于0，且处于较高的水平，体现广西土地集约利用水平空间聚集现象显著，存在空间正相关。从时间区间看，2008～2016年Morans I指数变化总体呈现上升趋势，2008～009年经历了稳步提升，2009～2013年保持平稳，2013～2015年出现小幅下降，2015～2016年快速提升，在2016年达到最高峰值，空间集聚现象最为显著。

4.2.2 空间异质性分析。在局部空间自相关模型支持下，绘制广西各区县土地集约利用程度LISA聚集图（图5），反映各区县土地集约利用水平发生空间聚集的具体位置和判定相邻区县间的相似性程度。从聚集发生的区位看，广西土地集約利用低～低聚集模式主要分布在西北地区，聚集格局与广西地形地貌特征相吻合，表现为海拔较高、喀斯特地貌分布广泛、地势较严峻的区域是主要的集约利用低～低聚集区，其在空间上表现区域稳定性，在时间上呈现区域逐渐缩小的态势，该区域由于地形条件成为制约土地集约利用的关键因素。高～高聚集模式未呈现出明显的成片集聚特征，在2008～2014年主要分布在桂林市的叠彩区、秀峰区、七星区、象山区、雁山区以及北海市的银海区。桂林市是我国著名的旅游城市，旅游业的发展促进土地的经济投资与产出，提升土地的集约利用。北海市以旅游城市定位，地处北部湾沿岸，拥有优良港口，地势平坦，有利于土地合理发开利用。在2015～2016年高～高聚集模式主要分布在桂林市的叠彩区、秀峰区、七星区、象山区、雁山区以及柳州市的柳北区、城中区、柳南区、鱼峰区，形成两小组团。柳州市是广西主要的工业城市，土地投资与产出效益显著，同时提供较多就业机会，促进劳动力的涌入，土地投入、产出与承载力水平较高，土地得到较为充分的利用。低～高聚集模式主要分布于高～高模式区域的周围，体现土地集约利用水平存在空间异质性。

4.3 土地集约利用重心移动轨迹

利用重心模型对广西及各经济区土地集约利用水平进行时空分析，借助ArcGIS10.2软件研究土地集约利用重心移动距离（表1）及移动轨迹（图6）。

4.3.1 广西重心移动。广西土地集约利用重心总体呈南北方向波动趋势，相对于广西地理重心向东偏移，体现广西土地集约利用变化差异主要发生在南北方向上，东部土地集约利用水平较高。从移动的方向和移动距离而言，2008～2009年土地集约利用重心向西北方向偏移，移动距离为5.6414km；2009～2010年、2010～2011年、2012～2013年、2014～2015和2015～2016年土地集约利用重心向东北方向偏移，移动距离分别为0.4672km、0.5449km、2.5564km、15.8074km以及9.4059km；2011～2012年和2013～2014年土地集约利用重心向西南方向偏移，移动距离分别为1.0759km、7.1063km。近三年土地集约利用重心移动幅度较大，快速向东北方向移动，体现东北部的城市土地集约利用水平提高速度较快。

4.3.2 北部湾经济区重心移动。北部湾经济区土地集约利用重心总体呈南北方向波动趋势，相对于该经济区地理重心向南部偏移，表明该经济区南部土地利用水平较高。从重心移动的方向和距离而言，2008～2009年和2009～2010年土地集约利用重心向西南方向偏移，移动距离分别为1.9026km和0.8693km；2010～2011年、2011～2012年和2015～2016年土地集约利用重心向西北方向偏移，移动距离分别为0.4259km、0.7621km、2.2170km；2013～2014年土地集约利用重心向东北方向偏移，移动距离为0.3158km；2012～2013年与2014～2015年土地集约利用重心向东南方向偏移，移动距离分别为1.5334km、2.0020km。重心移动在南北方向上下移动，土地集约利用水平差异主要发生在南北方向上，总体上南部土地集约利用水平较高，这主要由于该经济区北部马山县、隆安县、上林县分布部分石漠化区域，给土地利用带来难度；而南部沿海地区地势平坦，又有钦州港、防城港等优良港口带动经济发展，提升土地投资产出价值，有利于土地集约利用。

4.3.3 西江经济区重心移动。西江经济区土地集约利用重心由南北方向波动转为东西方向波动，与广西土地集约利用重心移动方向差异较为显著，相对于该经济区地理重心向西偏移，说明该经济区西部土地集约利用水平较高。从重心移动的方向和距离而言，2008～2009年、2009～2010年、2010～2011年2012～2013年土地集约利用重心向偏正北移动，移动距离分别为16.3161km、1.0189km、1.9747km、2.8894km；2011～2012年土地集约利用重心向西北方向移动，移动距离为0.6503km；2013～2014年土地集约利用重心向西南方向移动，移动距离为2.0396km；2014～2015年和2015～2016年土地集约利用重心向西北方向移动，移动距离分别为16.0486km、2.9138km。重心移动由主要呈纵向偏移到2013年变为呈横向偏移，主要由于柳州市位于经济区的西部，近年柳州市部分城市社会经济快速发展，土地利用程度得以提升，土地集约利用水平出现了高～高集聚模式，因此重心呈现横向往柳州市方向偏移。

4.3.4 桂西资源富集区重心移动。桂西资源富集区土地集约利用重心总体呈向南移动，相对于该经济区地理重心向南偏移，表明该经济区南部土地利用水平较高。从重心移动的方向和距离而言，2008～2009年、2011～2012年、2013～2014年、2014～2015年、2015～2016年土地集约利用重心向西南方向偏移，偏移距离分别为3.7072km、12.4809km、1.7522km、4.6690km；2009～2010年、2010～2011年土地集約利用重心向东南方向偏移，偏移距离分别为4.4322km、6.3071km；2012～2013年土地集约利用重心向东面偏移，偏移距离为1.3223km。桂西资源富集区土地集约利用重心逐年向南移动，由于该经济区北部海拔高、地势起伏大，土地利用难度较大，因此集约利用重心主要往南面移动。

5 结论与讨论

本文基于土地集约度模型测算土地集约利用水平，运用空间自相关模型与重心模型，利用ArcGIS、GeoDa软件和数理统计方法，对广西2008～2016年土地集约利用时空分异特征和重心转移进行了研究。研究结果有助于深入判定广西土地集约利用水平分布的地域性与方向性，为清楚掌握广西土地利用状态与发展趋势，提高土地集约利用程度提供参考。

从时空演变格局看，广西土地集约利用程度水平总体呈上升趋势，广西土地集约利用工作成效显著。土地集约利用水平空间分异格局具有明显的区域差异性与空间稳定性，呈现东部高西北低的稳定态势。

从空间关联性看，区县尺度下广西土地集约利用水平具有显著的空间集聚特征，聚集格局与广西地形地貌特征空间上呈现吻合性，地形条件较为恶劣的西北石山地区是土地集约利用水平低～低聚集模式区，其具有空间稳定性与区域缩小的态势。高～高聚集模式未呈现出明显的成片集聚特征，主要以小组团的形式分布在桂林市、柳州市与北海市部分经济发达地区。

从重心移动轨迹看，总体上，广西土地集约利用重心呈南北方向波动趋势，相对于广西地理重心向东偏移，广西土地集约利用变化差异主要发生在南北方向上，东部土地集约利用水平较高。各经济区受不同主导因素的影响重心偏移轨迹有所不同，北部湾经济区与桂西资源富集区土地集约利用水平主要受地形条件的影响，重心向南偏移，西江经济区土地集约利用水平主要受社会经济发展影响，重心移动由主要呈纵向变为呈横向，向经济发达城市偏移。

推进土地集约利用已成为各地方国土资源部门的重点工作与主要职责，区县土地集约利用水平提升的重点是协调人们需求与土地利用潜力之间的关系，在满足人们基本需求的前提下节约集约利用土地资源。集约利用水平提升关键在于因势利导，积极引导有利因素发挥效应，尽量避免不利因素的影响，根据区域差异制定差别化的土地集约利用政策。具体来说，对于主要受地形条件影响的北部湾经济区与桂西资源富集区，应优化空间集约利用的管制手段，给予政策鼓励与支持，在注重生态环境保护的同时，以资源环境承载力为基础，合理挖掘土地的利用潜力。对于主要受社会经济发展影响的西江经济区，关键在于提高城镇化与工业化的整体水平与发展质量，完善土地市场的运作机制，充分利用区位和交通优势提高单位面积土地的投入和产出。

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