城市土地开发约束与支持的协调度评价——以浙江省为例

徐 晖，冯秀丽，范园园

（宁波大学地理与空间信息技术系，浙江 宁波 315211）

1 引言

土地开发是一个复杂且持久的过程，涉及资源、环境与人类活动等多维因素。近年来人类活动强度急剧增加，使得土地开发规模、速度不断加大[1]。但是当土地开发程度和开发规模超过一定限度，其土地资源的供给能力又与之不相匹配，就极易引起土地利用空间失配问题[2]。因而，土地开发的协调性研究显得尤为重要。土地开发协调度即满足土地可持续开发利用的前提下建立以土地开发约束与支持协调发展为目标的土地资源合理开发模式[3]。而基于土地开发约束力与支持力强度分析的土地开发协调度评价展现了土地开发利用的水平与质量，对实现土地资源可持续利用具有重要的理论意义与现实意义，是衡量人地关系是否和谐及土地系统是否有序的指标之一。

当前在城市化的影响下，城市土地扩张问题、供需问题日益凸显，因此城市土地开发协调度的研究受到重视[4]。协调度理论最早提出于1971年，由德国物理学家赫尔曼的协同论演化而来，协同论指出系统内各因子间的协同作用是导致系统从无序走向有序的关键所在[5-6]。因而，城市土地开发协调度强调的是土地系统内各因子间的共生关系，它衡量的是一个具有“内生性、综合性”的整体[7]。国内学者利用PSR模型[8]，并结合熵值法[9]、层次分析法[10]等方法将协调度理论应用于土地利用研究中，如分析人地关系与土地利用的协调性[11]、城市化与土地利用的协调性[12]、区域经济与土地市场的协调性[13]、土地管理协调性[14]及土地集约利用系统的协调性[15]等。综上所述，将协调度作为城市土地开发评价的研究较少，且学者大多从经济、社会维度进行协调度研究，未将影响城市土地开发的因子进行整体归纳，同时在确定评价指标权重时，缺乏对指标系统有序性和关联性的度量。因此本文针对城市土地开发系统，将影响城市土地开发的因子归结于土地开发约束与支持因子，并尝试将协调度模型应用于城市土地开发约束与支持的协调性评价中，通过融合熵权法与灰色关联法构建权重矩阵[16]，建立基于灰色关联熵的复杂时空城市土地开发协调度评价模型，且借助ArcGIS 10.2将评价结果进行可视化表达。

浙江省经济发达，作为城市化发展的一个典型区，其城镇化率超前。由于区域经济、产业、资源的差异，各城市土地开发协调情况不尽相同。本文以浙江省11个地级市为例，利用基于灰色关联熵的土地开发协调度评价模型，对研究区城市土地开发约束与支持的协调度进行评价，并揭示其时空分异特征，以期为该模型的应用提供实证借鉴与参考。

2 研究方法与指标体系

2.1 指标体系构建

就土地开发而言，由于各市的自然禀赋、土地政策存在差异，进行土地开发时所需承担或付出的包括经济、社会及生态环境等在内的代价迥然不同[17]，因而可通过科学构建评价模型、遴选最大程度表征影响因子信息的指标，探索城市土地开发约束与支持的协调性。在选取评价指标时，首先运用频度统计与理论分析相结合的方法筛选出相关性强的指标，再通过主成分分析法结合SPSS 19.0软件进一步筛选，若指标间耦合度高则有所取舍，尽量使构建的指标体系全面覆盖影响因子，确保研究的科学性、准确性、有效性。本文基于上述方法共选取指标28个，包括13个城市土地开发约束力评价指标，15个城市土地开发支持力评价指标，分为正向型和负向型两类，并以此构建了城市土地开发协调度评价指标体系（表1）。

表1 城市土地开发协调度评价指标体系Tab.1 The index system of urban land coordinated degree evaluation

2.2 研究方法解析

关于“度”的评价，即研究事物本身数量变化、保持自身质的范围的一种度量，其方法中，熵权法和灰色关联法比较常用。熵权法中熵值可定量描述各因子间的相似度与吻合度，其大小与系统有序度联系紧密[18]；灰色关联法能客观体现不同数据间的误差程度，能对发展趋势进行量化比较和分析[19]。在灰色关联法的基础上结合熵权法进行灰关联熵值计算，能改善灰色关联法中存在的个性信息损失与局部关联倾向的不足，且能反映指标系统的有序度及系统的稳定性。为此本文引入指标组合权重，实现效果改进，得到灰色关联熵模型[20]。

（1）原始数据标准化处理。为消除评价指标量纲差异的影响，对指标数据进行标准化处理（归一化处理）。设研究地域单元数量为a，评价指标数量为c,其中土地开发约束力指标数量为b，支持力指标数量为d，第i个被评价对象的第j个评价指标记为Rij（i= 1，2，3，…，a；j= 1，2，3，…，c），则得到a行c列的原始矩阵（Rij）a×c，指标数据标准化后矩阵为（Xij）a×c，原始数据标准化处理公式为：

（2）灰色关联系数计算。在计算时要求在标准化数据的基础上确定一个参考序列，本文分别取土地开发约束力及支持力各个评价指标中的最大值构成序列，W1和W2。其中W1= {X11，X12，X13，…，X1b}，以W1和W2构成的最优值作为参考序列，进行土地开发影响因子中灰色关联系数分析，土地开发约束力（支持力）中第i个研究单元第j项指标的灰色关联系数为：

式（3）中：ϑ为分辨系数，0＜ϑ＜1，一般取ϑ=0.5。

（3）灰色关联熵法确定权重。将由灰色关联法计算出的各项评价指标系数作为灰列，确定土地开发约束力与支持力指标的灰关联熵，其公式为：

进而，城市土地开发协调度评价指标的灰关联熵权为：

式（5）中：ρj作为第j项指标的偏离度，公式为：ρj=1 -Uj。

（4）综合指数评价模型。结合上述计算的各个评价指标的标准值以及灰关联熵权，进行线性加权得到城市土地约束力（支持力）中各指标的综合值，即为约束力（支持力）综合评价指数，其模型为：

（5）城市土地开发协调度评价模型。城市土地开发协调度模型能反映约束力与支持力两个因子之间相互关联度的高低、相对离差的大小，同时还能体现约束力与支持力两个因子对土地开发整体效应的优劣和发展程度，其公式[21]为：

式（7）中：Hi为第i个研究单元土地开发协调度，且Hi∈ ( 0, 1)，Hi数值越小则表明约束力与支持力之间协调度越低，反之则越高；P（siPri）为第i个研究单元土地开发约束力与支持力因子的综合评价值；τ为调节系数（τ≥2），本文中τ= 2。协调度指数Hi取值范围为［0，1］，借鉴已有研究成果[22]，将协调度分为5个等级，并对各个等级进行分段赋值（表2）。

表2 城市土地开发协调度等级划分标准Tab.2 The standards of coordination degree of urban land development

3 实证研究

3.1 研究区概况

浙江省位于经济繁荣的长江三角洲南部，区位条件优越。截至2015年末，浙江常住人口为5.54×107人，人口自然增长率为5.02%，城镇化率为65.8%，浙江地区生产总值达4.29×1012元（居全国第4位），三次产业比重为4.3∶45.9∶49.8。

3.2 数据来源

本文所需11个地级市的数据（经济、社会发展、资源利用、环境等数据类）主要参考2000—2015年《中国城市统计年鉴》 《中国统计年鉴》 《浙江省统计年鉴》及《浙江自然资源与环境统计年鉴》，矢量数据取自浙江省国土资源厅网站。

3.3 结果与分析

将所得数据带入上述公式，计算得到2000年、2005年、2010年和2015年4个年度浙江省各地级市土地开发约束力、支持力以及土地开发协调度结果。

3.3.1 城市土地开发约束力与支持力评价

（1）土地开发约束力评价。分析2000—2015年浙江省城市土地开发约束力排名发现，约束力强度最大的为舟山市，而约束力强度最小的区域分布出现波动变化，2000年为衢州市，2005年为丽水市，2010年和2015年均为温州市（表3）。可以发现土地开发约束力强度处于中等水平的城市较多，值域范围为［0.35，0.66］，且约束力强度高值集中在浙东北部，西南部则较低。这主要与城市发展水平有关，东北部城市城市化率高，人口、环境对土地开发的约束强度大，而西南部城市发展速度慢，城市问题对土地开发的约束强度相对较小。随着时间的推移，城市间土地开发约束力强度差距在明显扩大。

（2）土地开发支持力评价。比较2000—2015年浙江省城市土地开发支持力排名，土地开发支持力强度最大的城市为杭州市，宁波市次之，温州市、嘉兴市处于第三与第四的波动变换中（表3）。支持力强度最小的在2000年和2005年均为舟山市，2010年为湖州市，2015年为衢州市。分析发现支持力强度较高的区域主要集中在浙北以及浙东南的温州市，浙中与浙西南的城市土地开发支持力强度较小。这说明每个城市的资源禀赋以及经济基础对城市土地开发支持力具有重要影响，浙北部城市经济实力在浙江省内靠前，也是浙江省的中心发展城市，给予城市土地开发极大的经济支持，而浙中及浙西南部则相对较弱。随着时间的演进，城市间土地开发支持力强度差距呈缩小趋势。

综上所述，两个维度在空间上的分布具有一定的相似性，且均呈现小范围的集中分布。

3.3.2 城市土地开发协调度评价

（1）总体协调度评价。将浙江省11个地级市土地开发约束力、支持力以及协调度计算的平均值作为衡量浙江省整体城市土地开发约束力、支持力以及协调度的标准，并分析其发展趋势（图1）。浙江省城市土地开发约束力强度从2000—2015年一直处于下降的状态，支持力强度处于“降低—升高—降低”的波动变化中。在约束力与支持力双重机制协同演进下，2000—2015年浙江省城市土地开发协调度水平总体呈现先升高后降低的趋势，其中2010年为拐点。将协调度发展趋势分为三个阶段：第一阶段为2000—2005年，浙江省城市土地开发协调度升高明显；第二阶段为2005—2010年，期间由于2008年的经济危机，城市土地开发协调度受到一定影响，协调度升高速度减缓；第三阶段为2010—2015年，期间城市土地资源已达到饱和开发状态，加之城市问题凸显，使得城市土地开发协调度水平持续降低。

表3 浙江省各地级市土地开发约束力与支持力强度分区Tab.3 Intensity division of land development restraint and support strength in municipal-level cities of Zhejiang Province

（2）协调度空间格局评价。根据浙江省城市土地开发协调度评价结果，运用ArcGIS 10.2软件绘制2000年、2005年、2010年和2015年四个年度的城市土地开发协调度时空分异图。从图2中发现，浙江省城市土地开发协调度具有明显的“小集中—大分散”特征。2000年，以衢、杭、嘉、宁、台为主体构成的倒“C”型区域处于高度协调状态，中等协调与基本协调区以“X”型交叉分布。2005年，丽水市、温州市土地开发协调度水平提升明显，而浙中的金、衢、台土地开发协调度水平呈下降趋势。2010年，城市土地开发协调度空间分布发生显著变化，杭、嘉、宁的协调度水平降低，其中表现最为抢眼的为杭州市，高度协调的集中区从浙北转移到浙东与浙西。2015年，城市土地开发协调度水平整体偏低，未出现高度协调的区域，其余三个状态呈带状分布，且从北到南协调度水平依次降低。

图1 浙江省城市整体土地开发协调度综合评价趋势图Fig.1 Comprehensive evaluation trend of urban land development coordination degree in Zhejiang Province

图2 浙江省各地级市土地开发协调度评价Fig.2 Evaluation of the coordination degree of urban land development in municipal-level cities of Zhejiang Province

依据各个城市土地开发协调度分布的时序特征，可将其分为3种类型：平稳型、浮动型、交叉型。平稳型为湖州市、舟山市，其15年间协调等级未发生变化，均处在较低水平；浮动型为绍、金、衢、台、丽，其协调等级一直处于不稳定的变动状态；交叉型为杭、嘉、宁三市，其协调等级在2000—2010年处于平稳状态，2010—2015年协调等级出现浮动变化。

4 总结与讨论

4.1 总结

本文以浙江省11个地级市为例，选取2000年、2005年、2010年和2015年四个年度统计数据，通过改进后的灰色关联熵模型，对城市土地开发协调度进行综合评价，并分析了城市土地开发约束力、支持力、协调度在时空上的分异特征。结果表明：（1）浙江省城市土地开发约束力强度高值集中在浙东北部，西南部较低，各城市土地开发约束力在时序上呈两极化趋势。支持力强度较高的区域主要集中在北部以及东部的温州，随着时间演进，各城市土地开发支持力强度的差距呈缩小趋势。（2）受土地开发约束力、支持力的影响，浙江省整体城市土地开发协调度水平2000—2015年呈现“升高—降低”的变化趋势，其中2010年为拐点。（3）浙江省城市土地开发协调度水平在空间上呈现北部高，南部低的空间差异，且具有明显的“小集中—大分散”特征。依据各个城市土地开发协调度状态变化趋势，可将城市分为3种类型：平稳型、浮动型、交叉型。

为促进浙江省城市土地开发约束与支持的协调发展，本文提出以下相关建议与对策：首先，明确城市功能分区。明确各城市功能定位，因地制宜地发展优势产业，可极大地提升经济效益。其次，促进土地集约开发。土地开发需从外延式扩张转移到内涵式增长上来，深入挖掘开发潜力，减少土地闲置浪费。再次，夯实中心城市的辐射作用。在城市土地开发过程中，需强化浙北中心城市的辐射带动作用，避免经济、人口过于集中而产生负面效应。最后，提升环境支持力。加快高能耗、高投入产业的转型升级，降低城市土地开发约束力强度，提升城市抗干扰能力。

4.2 讨论

本文发散了对协调度的理解，将协调度模型应用于土地开发的评价中，而此前尚未有将协调度模型应用于浙江省城市土地开发约束与支持评价研究的先例，因此本文尝试在对土地开发约束力与支持力量化后进行城市土地开发协调度评价。利用频度分析法、主成分分析法筛选指标，并结合灰色关联熵法建立复杂时空权重矩阵，保证了评价体系建立的规范性与合理性。此外增加“社会用电量”“专利数量”等重要表征指标，使得建立的评价体系更加完整、全面。城市土地开发协调度在浙江省的实证研究，与实际情况相符，说明评价体系具有实际价值与可操作性，可为城市土地开发评价提供方法参考。