基于ArcGIS的甘肃省城镇化与城镇土地集约利用耦合协调度空间分析

刘瑞媛　刘淑英　王平

摘要：文章以甘肃省14个地级市作为研究区域，通过建立城镇化与城镇土地集约利用评价指标体系，采用变异系数法确定指标权重，计算研究区域的城镇化综合指数、土地集约利用综合指数，对二者的耦合协调度进行定量评价。结果表明：甘肃省近2/3的地级市处于拮抗阶段，城镇化水平与城镇土地集约利用度的耦合协调度在0.3到0.5之间；城镇土地集约利用度和城镇化水平并不是同步发展的过程，而是滞后或超前的发展的过程，甘肃省多数地级市的城镇土地集约利用度超前于城镇化水平。

关键词：城镇化水平；城镇土地集约度；耦合协调度；甘肃省

中国的城镇化已迈入快速发展轨道，同时又正处在城镇化质量提升的关键期。然而，随着城镇化的快速推进，引致了对城镇建设用地的大量需求，导致了建设用地供求矛盾不断加剧；同时，城镇土地的低效利用现象普遍存在，未能实现精明增长。不合理的城镇土地利用结构已经对生态与环境及国家粮食安全产生了较严重的负面影响。城镇土地集约利用与新型城镇化的空间相关性较高，二者既相互促进，又相互制约，探讨新型城镇化与城镇土地集约利用的协调发展水平，对城镇区域系统的健康可持续发展具有重要的参考价值。

对于城镇化与城镇土地集约利用的耦合协调关系，国内学者的研究主要是：建立城镇化与城镇土地集约利用的综合评价指标体系，从时间和空间两方面分别对研究区的耦合协调程度进行分析；运用计量分析的方法，重点探讨了城镇土地集约利用与城镇化的动态关系和相互作用；运用ArcGIS等软件分析了研究区耦合协调度的空间演化趋势和空间分布特点。

一、研究区概况及数据来源

甘肃省位于西北内陆地区，地理位置为92°13′-108°46′E，32°11′-42°57′N，辖14个市（州）。甘肃地处黄土高原、青藏高原和蒙新高原的交汇地带，分属黄河、长江及内流河流域，山地、高原、平川、河谷、沙漠、戈壁交错分布。地势自西南向东北倾斜，地形呈狭长状。

本文数据来源于《甘肃发展统计年鉴》，以甘肃省的14个地级市为研究对象。通过建立城镇化与城镇土地集约利用的综合评价指标，对甘肃省2016年14个地级市的城镇化和城镇土地集约利用耦合协调发展进行了分析。

二、指标体系构建与评价方法

（一）指标体系的构建

本文借鉴相关研究成果，在科学性、全面性、可操作性的原则下，共选取了23个评价指标。城镇化是一个综合的概念，它包括人口和职业的转变、产业结构的转变、土地及地域空间的变化。本文城镇化系统从人口城镇化、社会城镇化、经济城镇化、景观生态城镇化四个方面选取了11个评价指标。城镇土地集约利用是在现有城镇化水平下，通过优化土地利用结构和改善土地管理，在适量增加土地供给前提下，提高土地利用效率，实现经济-社会-生态综合效益最大化的过程。因此，城镇土地集约利用系统从土地投入强度、土地经济效益、土地社会效益、土地生态效益四个方面选取了12个评价指标（表1）。

（二）评价方法

1. 数据标准化为消除指标之间由于单位和数值产生的差异，增强可对比性，用极差法先对数据进行标准化处理。

对于正向指标：X'ij=（1）

對于负向指标：X'ij=（2）

式中：Xij为第i个指标，第j个样本的原始数据；minXj，maxXj为Xj的最大值和最小值。

2. 权重与指标得分为利用指标本身提供的信息，消除人为主观因素的影响，本文利用变异系数法确定指标的权重。

δ（Gj）=（i=1，2，…，m）（3）

式中：δ（Gj）为指标j的标准差。

指标j在子系统中的权重为：

wj=（j=1，2，…，n）（4）

Fij=wjX'ij（5）

式中：Fij为第i个指标，第j个样本的得分。

3. 耦合度与协调度

耦合度是是用来衡量两个系统协调发展程度的定量指标，即城镇化和城镇土地集约利用两个子系统相互作用和相互影响的程度。

C=[XY/（X+Y）2]1/2（6）

式中：C为城镇化与城镇土地集约利用的耦合度，且C∈[0，1]；X，Y分别为城镇化水平和土地集约利用度得分。

为衡量区域之间城镇化与城镇土地集约利用协调发展水平，引入协调度进行不同区域城镇的横向比较。

D=（7）

T=aX+bY（8）

式中：D为耦合协调度；C为耦合度，为城镇化与城镇土地集约利用程度综合协调指数；a，b为待定系数，且a+b=1，考虑到城镇土地集约利用与城镇化水平对于城镇整体发展起到同等重要的作用，所以取a=b=1/2。X为城镇土地集约利用综合指数，Y为城镇化综合指数。通过计算得出甘肃省2016年14个地级市城镇化与城镇土地集约利用耦合协调度（表2）。

三、城镇化与城镇土地集约利用耦合关系分析

根据各地级市耦合协调度的计算结果，借鉴相关文献并结合本文实际，将甘肃省14个地级市的城镇化与城镇土地集约利用耦合协调发展阶段分为四个发展阶段：低水平阶段，0≤D≤0.3，此时的城镇化与城镇土地集约利用耦合协调关系弱，城镇化土地集约利用属于劳动密集型；拮抗阶段，0.3≤D≤0.5，此时城镇化与城镇土地集约利用耦合协调关系较弱，城镇化土地集约利用属于劳动技术型；磨合阶段，0.5≤D≤0.7，此时城镇化与城镇土地集约利用耦合协调关系较强，城镇化土地集约利用属于技术劳动型；协调阶段，D≥0.7发展水平较高，城镇化与城镇土地集约利用耦合协调关系强，城镇化土地集约利用属于技术密集型。

XY表示城镇的土地集约利用超前于城镇化的发展，城镇土地趋于集约利用，但未能带动城镇化的发展。通过耦合协调度的测算和综合指数的对比，将甘肃省14地级市划分为4个阶段，8种类型（表3）。

四、结论

通过耦合协调度分析，甘肃省14个地级市城镇化与城镇土地集约利用耦合协调发展集中在拮抗阶段和磨合阶段，将近2/3的地级市属于拮抗阶段的IIB类。此阶段城镇的土地集约利用超前于城镇化的发展，城镇耦合协调关系较弱，城镇建设用地过度利用，制约了城镇化的发展。嘉峪关市、甘南州、张掖市为IIA类，城镇土地集约利用滞后于城镇化的发展，处于较低水平的协调发展阶段。兰州市和庆阳市的耦合协调发展水平较高，城镇化快速发展，且城镇土地集约利用水平较高。

从城镇化发展和城镇土地集约利用综合指数可以得出，城镇化和城镇土地集约利用不是同步发展的过程，两者相互影响，相互促进。从评价结果来看，甘肃省多数地级市的城镇土地集约利用度超前于城镇化水平，阻碍了土地利用效率的提高。

通过对城镇土地集约利用度和城镇化水平耦合协调度的计算以及类型的划分，可以判断城镇所处的发展阶段，有助于制定国土空间规划。为政府制定科学合理的政策和方针提供依据。

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（作者单位：刘瑞媛，甘肃农业大学管理学院；刘淑英、王平，甘肃农业大学资源与环境学院。刘淑英为通讯作者）