城市吸引力对建设用地规模扩张的影响以武汉城市圈为例

黄海艳，蔡银莺

（华中农业大学公共管理学院，湖北·武汉 430070）

中国正处于城镇化的快速发展阶段，建设用地需求旺盛，城市发展、蔓延过程中暴露出建设用地扩张速度过快、效率低下等问题[1]。实现城市精明增长，促进城市建设用地有序扩张是解决我国当前快速城镇化进程中土地利用效率的重要问题[2]。20世纪60年代以来，国内外学者开始对建设用地扩张进行系统研究，对城市建设用地扩张特征及驱动力已开展诸多研究，并取得了许多可供借鉴的成果。但现有研究大多局限于单个城市的建设用地扩张分析，很少从城市间相互联系及相互作用的角度研究建设用地扩张规律[3]。随着城镇化的快速发展，城市圈已经成为我国城市化发展的主要形式，中国正在编制和实施一系列以城市群为主体形态的城市化空间战略规划。城市圈内部的建设用地增长已经不是城市化初期单个城市孤立的发展，而是城市吸引力影响下的协同发展[4]。相关研究表明，城市圈城市吸引力是以人力、财力、物力等要素流的形式产生的，而城市经济的发展、居民生活水平的提高、产业结构的调整以及固定资产投资等是影响城市扩张的主要驱动力，因此城市建设用地的扩张必然会受到城市吸引力的影响[5-15]。但较少有研究关注城市圈建设用地扩张与城市吸引力之间的内在关系，城市圈城市吸引力对建设用地扩张是否有影响、影响路径及差异性如何，尚未得到清晰的揭示。故探索城市圈城市吸引力对城市建设用地扩张的影响，对全面科学认识地城市圈建设用地扩张具有重要意义。

武汉城市圈是国务院首批“资源节约型与环境友好型”社会建设试验区，是全国“两型”社会建设综合配套改革示范区、重要的先进制造业基地、高技术产业基地、现代服务业中心、重要的现代物流基地和综合交通枢纽，也是中部地区崛起的重要战略支点的重要支撑。其城镇化、工业化、信息化进程不断加快，建设用地扩张活跃，城市圈内部各城市经济发展、资源禀赋和交通区位存在较大的区域差异，城市吸引力和建设用地扩张活动区域差异较大。本文以武汉城市圈为研究区域，研究1996—2013年武汉城市圈内部城市吸引力对建设用地规模扩张的影响，以期为城市建设用地扩张机理研究进行补充和完善，为科学认识城市圈建设用地扩张机理提供参考。

1 研究区域与数据准备

1.1 研究区域概况

武汉城市圈是湖北经济发展的核心区域，也是中部崛起计划战略的重要支点，是以武汉市为中心、以黄石市为副中心城市、仙桃市为西翼中心城市，覆盖武汉、黄石、鄂州、孝感、黄冈、咸宁、仙桃、天门、潜江9个城市的经济联合体，占湖北省31.2%的土地面积，集中全省53.0%的常住人口及59.9%的经济总量。随着城镇化、工业化、信息化进程的加快，城市圈内部各城市之间的社会经济联系日趋紧密，建设用地扩张迅速。1996—2013年，武汉城市圈建设用地增加22.86万公顷，年均增长率为2.68%。其中，城镇用地和交通运输用地年均增长率较大，分别为15.00%和5.66%；农村居民点用地年均增长率为1.91%；工矿用地和水利设施用地有所减少，年均减少率分别为2.35%和0.07%。

1.2 数据来源

建设用地包括城镇村及工矿用地、交通运输用地和水利设施用地三大类。本文建设用地数据来源于国土资源部的土地利用变更数据；社会经济数据来源于《湖北统计年鉴》及中国资讯行；城市间距离数据是利用ArcGIS对城市两点之间在地球表面的空间距离进行测量。

2 研究方法

2.1 城市质量评价指标体系构建

遵从科学性、客观性、可操作性和可行性等原则，总结关于城市质量的综合评价的研究成果[16-21]，在综合考虑数据的可获取性的前提下，将人口、生产总值、国有经济单位技术改造投资、国有经济单位基本建设投资、财政收入、全社会固定资产投资、社会消费品零售额、工业增加值、邮电业务量、第三产业产值等指标纳入城市质量的评价体系。

2.2 基于引力模型计算城市吸引力

城市吸引力模型是在Haynes和Fotheringha对雷利法则完善成果的基础上进行改进的[21-22]。城市是由人口、物资、信息、资金、技术等组成的巨大磁场，城市质量不仅取决于人口和GDP，应当采用尽可能多的因素综合反映城市质量。本文中城市质量的计算采用多因素加权求和的方法，计算公式如下：

式中：Pm是影响城市质量的第m种因素的权重，Wm是影响城市质量第m种因素的作用分值。

基于引力模型的城市吸引力模型公式为：

式中：Fi为城市i和城市j之间的吸引力，Qi和Qj为城市i和城市j的城市质量，Dij为城市i与城市j之间的距离。

城市质量的计算按照以下步骤进行：数据的标准化（Yij），首先将影响城市质量的指标数据标准化，采用线性函数归一化标准方法，消除不同指标量纲影响；确定各因素权重（Wm），城市质量影响因素权重的确定采用熵权法，通过度量差异信息的离散程度赋权；计算城市质量的作用值（Pj），见式（3）；计算城市质量（Qi），见式（4）。

城市吸引力（Ii）表示城市I与武汉城市圈中除自身外其他城市的全部吸引力总和，它是度量城市圈城市与外界联系的代表性指标。城市吸引力表示在城市圈中该城市受到的其他城市相互吸引的总作用，其计算公式为式（5）。

2.3 建设用地扩张与城市吸引力相关分析

为消除原始数据异方差，先对建设用地面积和城市吸引力取自然对数，然后在此数据的基础上进行相关分析。通过观察两者之间的散点图，进行多次拟合尝试，结果发现线性拟合结果最好，最终确定城市吸引力和建设用地基本呈线性关系。确定两者呈明显线性相关关系之后，运用SPSS17.0软件进行线性回归分析。

3 结果与分析

3.1 1996—2013年武汉城市圈建设用地规模扩张特征

1996—2013 年武汉城市圈建设用地年均扩张速度加快，城市圈内部各城市扩张特征存在差异（表1）。1996年武汉城市圈建设用地面积为503 150.86公顷，2013年增加到730 919.29公顷，建设用地总量增加了227 768.43公顷，年均增长率达2.68%。其中，2007—2013年建设用地总量增加了128 735.85公顷，占1996—2013年建设用地增量的56.52%，年均增长率达3.56%，是2002—2007年武汉城市圈建设用地年均增速的2.77倍。武汉城市圈建设用地扩张类型中，城镇村及工矿用地在研究期间直接增加了204 074.41公顷，占城市圈建设用地增量的89.60%，年均增长率为3.15%；交通运输用地增加了25 641.08公顷，年均增速为5.66%；水利设施用地减少19 081.61公顷，年均减少率为0.07%。2007—2013年间，城镇村及工矿用地和水利设施用地的年均增长率迅速增大，远远超过前两个时间段的增速。由此可见，武汉城市圈自2007年规划设置后，受人口流动、产业集聚、政策扶持等影响，城镇村及工矿用地扩张规模速度明显加快。

武汉、鄂州、黄石和咸宁等城市的建设用地年均增长率大于城市圈平均增速。其中，黄石市和咸宁市由于在1996—2002年期间存在行政区划的调整，其建设用地变化较大，年均增速较大，分别为8.65%和44.17%，远远超过城市圈平均水平；武汉市和鄂州市建设用地年均增速略大于城市圈平均水平，武汉市在2002—2007年间建设用地增速较大，而鄂州市在2007—2013年间建设用地迅速增加。黄冈、仙桃、潜江和天门市建设用地年均增长率远小于城市圈平均水平，孝感市建设用地年均增长率为-0.05%，但黄冈、仙桃、潜江、天门和孝感等城市在2007—2013年间建设用地增长率迅速增大。由此可见，随着武汉城市圈的不断发展，孝感、黄冈、仙桃潜江和天门等城市的发展水平加快，其建设用地扩张的规模和速度明显加快。

表1 1996-2013年武汉城市圈建设用地扩张状况Table 1 Urban land expansion in Wuhan Metropolitan Area from 1996-2013

3.2 武汉城市圈城市经济联系的吸引力

基于城市吸引力模型测算的武汉城市圈吸引力状况见图1。1996—2013年武汉城市圈内部城市吸引力存在区域差异性，但吸引力大小位序基本保持不变。武汉市城市吸引力值最大，远远超过其他城市，且变化幅度较小，其在城市圈内的核心力强劲、稳定。2003年起，鄂州市城市吸引力超越孝感市，位于城市圈第二位。孝感、鄂州、黄石和黄冈等四个城市的吸引力变化相对较大，近几年黄石市吸引力值呈逐渐下降的趋势，其他三个城市的吸引力基本呈逐渐上升的趋势。咸宁、仙桃、天门和潜江等四个城市的城市吸引力较小，变化幅度相对也较小。武汉城市圈各城市吸引力值位序在1996—2013年期间基本保持不变，说明各城市在城市圈经济联系基本保持稳定，有利于城市圈的稳定发展；武汉市的城市吸引力远远大于其他城市，且其城市吸引力值是其他城市吸引力的9—40倍，说明武汉市是城市圈的“龙头”城市，带动其他城市的发展；武汉城市圈经济联系不均衡，黄石、鄂州、孝感和黄冈引力值较大，咸宁、仙桃、潜江和天门的吸引力值较小。黄石和仙桃是武汉城市圈发展的两个重要的“节点城市”，从吸引力值可以看出黄石市和仙桃市吸引力大于周边城市，促进武汉城市圈向多核经济联系转变，但是仙桃市的吸引力值相对较小，其对潜江、天门等城市的带动作用可能较小。

3.3 武汉城市圈城市吸引力与建设用地规模的时间趋势特征

武汉城市圈各类建设用地面积与城市吸引力进行相关分析具有显著性的地类见表2。从二级地类可见，武汉城市圈的城镇村及工矿用地和交通运输用地的规模与城市吸引力呈现出显著的正相关关系，说明随武汉城市圈城市吸引力的增强，资本、技术、劳动力等生产要素向城市吸引力强的地区集聚，进而带动其城镇用地及交通基础设施用地需求的加大。

图1 武汉城市圈1996-2013年城市吸引力指数Fig.1 The city attraction in Wuhan Metropolitan Area from 1996-2013

1997—2013 年，城镇村及工矿用地中的城市用地和工矿用地规模与城市吸引力的相关关系在在5%的显著性水平下呈正相关关系，整体而言城市吸引力越强的城市其城市用地和工矿用地的规模扩张越快。然而，自武汉城市圈设置以来（2007—2013年），城市、工矿用地与城市吸引力的相关性逐渐呈现减弱的特征，城市及工矿用地逐渐脱离以规模供给换效率的粗放利用状态，集约利用程度在逐渐提升；建制镇、铁路和公路三种类型的建设用地规模与城市吸引力大小逐渐呈显著正相关关系，表明武汉城市圈城市吸引力的增强在一定程度上促进建制镇用地、铁路用地和公路用地的扩张。武汉城市圈建设用地规模与城市吸引力的相关关系表明，以产业集聚、人口流动及资本投入为表征的城市吸引力增强在一定程度上促进了当地城市、城镇、工矿用地和交通运输用地规模的迅速扩张。同时，因农村居民点用地利用粗放、规模过大，城市圈建设过程强调非农产业开发、忽略农业发展，为此农村居民点用地与水利设施用地规模与城市吸引力的相关关系不显著。

表2 武汉城市圈1997-2013年建设用地与城市吸引力的相关分析Label 2 Analysis on the relationship between contraction land and city attraction in Wuhan Metropolitan Area from 1997-2013

3.4 武汉城市圈城市吸引力对建设用地规模影响的空间分异特征

武汉城市圈内部各类建设用地与城市吸引力的相关分析（图2—图4）表明，城市圈内部各城市的吸引力对建设用地规模总量具有显著影响，呈现区域差异。1996-2006年，城市吸引力对建设用地规模影响显著的区域主要集中在仙桃市、潜江市、天门市、黄石市和鄂州市。其中，仙桃市的城市吸引力与其城市用地、建制镇用地、工矿用地及公路用地呈负向关系，与农村居民点用地呈显著正相关关系；潜江市的城市吸引力与其城镇村及工矿用地呈显著负向关系；天门市的城市吸引力与其城市用地、铁路用地、公路用地、水库水面用地呈显著负向关系，与农村居民点用地以及水工建筑用地呈显著正向关系；黄石市的城市吸引力与其城镇村及工矿用地、交通运输用地、水利设施用地均呈显著正相关关系；鄂州市的城市吸引力与其城市用地呈显著正向关系，与农村居民点用地、铁路用地、水工建筑用地呈显著负向关系。2007-2013年间城市吸引力对建设用地规模影响显著的区域主要集中在武汉、孝感、黄冈和咸宁等城市。其中，武汉、孝感、黄冈、鄂州和咸宁等城市的吸引力对其城镇村及工矿用地规模具有显著的正向影响；与其水利设施用地呈显著负向影响；武汉市和咸宁市与交通运输用地总量呈显著负向关系，但与铁路用地和公路用地呈显著正向影响，黄冈市的吸引力与其铁路用地呈显著负向影响。

图2 武汉城市圈1996-2006及2007-2013年间城镇村及工矿用地与城市吸引力相关关系Fig.2 The relationship between urban village and industrial land and city attraction between 1996-2006 and 2007-2013 in Wuhan Metropolitan Area

整体而言，武汉城市圈城市吸引力的增强有利于促进城镇、城市、工矿用地等城镇用地规模的增加；武汉城市圈城市吸引力增大，圈内各市县经济联系增强、通勤距离距离缩短，缘于铁路和公路为主的交通运输基础设施用地的增加；武汉城市圈城市吸引力增强，对农村居民点和水利设施用地的扩张具有一定的缓冲作用，通过城乡建设用地增减挂政策实施促进农村居民点用地节约集约利用。

图3 武汉城市圈1996-2006及2007-2013年间交通运输用地与城市吸引力相关关系Fig.3 The relationship between transportation land and city attraction between 1996-2006 and 2007-2013 in Wuhan Metropolitan Area

图4 武汉城市圈1996-2006及2007-2013年间水利设施用地与城市吸引力相关关系Fig.4 The relationship between water conservancy facility land and urban attraction between 1996-2006 and 2007-2013 in Wuhan metropolitan area

4 结论与讨论

利用城市吸引力模型和相关分析方法，探讨武汉城市圈1996—2013年城市吸引力对建设用地规模扩张的影响，为把握及认识武汉城市圈建设用地扩张特征提供参考。研究表明：（1）1996—2013年，武汉城市圈建设用地扩张活动剧烈，扩张速度较快，且扩张特征存在较大的空间差异。武汉城市圈建设用地总量增加227 768.43公顷，年均增长率达2.68%。建设用地扩张类型中，交通运输用地年均增长率最大，城镇村及工矿用地次之，水利设施用地减少。武汉、鄂州、黄石和咸宁等城市的建设用地年均增长率大于武汉城市圈平均增速；黄冈、仙桃、潜江和天门等城市的建设用地年均增长率远小于城市圈平均增速；孝感市的建设用地年均增长率为负。（2）武汉城市圈经济联系基本保持稳定。各城市吸引力值位序在1996—2013年间基本保持不变；但经济圈之间的经济联系不均衡，吸引力值区域间的差异较大。武汉市是城市圈的“龙头”城市，其吸引力远远高于其他城市，带动其他城市的发展；黄石市和仙桃市是城市圈发展的两个重要的节点城市，有利于武汉城市圈向多核经济联系发展。（3）武汉城市圈城市吸引力对城镇用地、工矿用地和交通运输用地的扩张呈显著正影响，对农村居民点用地和水利设施用地影响不显著。1996—2013年间城市吸引力对城市用地和工矿用地的扩张呈显著正影响，自2007年武汉城市圈规划设置后，城市吸引力开始对建制镇、铁路和公路用地的扩张呈显著正影响。（4）武汉城市圈内部各城市的吸引力对建设用地总量扩张具有显著影响。城市吸引力对建设用地扩张的影响十分复杂，在城市圈的不同发展阶段，城市吸引力对不同城市、不同类型的建设用地的作用不同。1996—2006年间，城市吸引力对建设用地扩张影响显著的区域主要集中在仙桃、潜江、天门、黄石和鄂州等城市；2007—2013年间，影响显著的区域主要集中在武汉、孝感、黄冈和咸宁等城市。随着武汉城市圈的不断发展，城市吸引力将对城镇村、铁路和公路用地呈显著正影响；对工矿用地和水利设施用地的扩张呈显著负影响。

文章通过检验武汉城市圈城市吸引力与城市建设用地规模总量的相关关系，证实了城市吸引力在建设用地规模扩张中起到了重要的刺激作用。且在城市圈的不同发展阶段，其作用力存在明显的区域特征。但当前仅从分析了武汉城市圈城市吸引力对建设用地总量扩张的影响，尚未考虑城市吸引力增强对建设用地利用效率、扩张路径及方向所带来的影响，有待在后续的研究中加以探索。