湖南省建设用地变化及影响因素分析

●王 赛 汪 雄 蒋子良 李荣荣

一、引言

在新型城市化的背景下，经济的稳步增长，城市建设用地的扩张和变化是必然的发展趋势①。城市建设用地作为城市经济活动的重要载体，其扩张和变化受多重因素的影响②。随着城镇化的进程的加快，盲目的城市扩张、低效浪费违背空间属性的土地开发等现象造成了城市周边耕地的减少、城市用地矛盾的日益突出、粮食安全和生态安全日渐受到威胁③④。对城市建设用地变化过程、特征、机理和扩张驱动力的研究有助于探明城市的内在演化规律,可为指导土地合理利用,控制建设用地规模,保护生态环境提供科学依据⑤⑥⑦。本文在借鉴前人研究成果的基础上⑧⑨⑩,选取湖南省作为研究区域，采用相对变化率模型和动态度模型对建设用地的变化进行分析研究，借助Arcgis 平台对其空间差异进行可视化表达，并在此基础上运用SPSS 软件的相关性分析和主成分分析探讨城市建设用地变化的主要影响因素，以期为城市土地资源的可持续利用提供相关参考。

二、研究数据和方法

（一）数据来源

湖南省城市建设用地数据主要来源于《中国城市建设统计年鉴》（2005—2016），社会经济指标来源于《湖南省统计年鉴》（2005—2016）。

（二）研究模型和方法

1.土地利用的变化动态度。

式中：Ua、Ub表示研究期初及研究期末的该类型用地数量，T为研究时段。如果T 为年时，则K 表示年变化率。

2.土地利用类型相对变化率。

式中：R 为单一土地利用类型相对变化率，Ka、Kb分别为区域某一特定土地利用类型研究期初及研究期末的面积，Ca、Cb分别为全研究区域某一特定土地利用类型研究期初和研究期末的面积。

3. 主成分分析法。主成分分析法是根据各指标之间的相互关系,利用降维的思想将多个指标转换为少数几个互不相关的指标,降低指标冗余度的一种统计方法⑪。影响城市建设用地的因素指标繁多,指标之间关系复杂,主成分分析方法可以将多个相关指标变量转化为少数不相关的主成分通过主成分来代替指标的原始信息。

三、研究结果与分析

（一）湖南省城市建设用地变化整体分析

1.建设用地总量变化。

图1 湖南省2006—2016年建设用地总量变化

如图1 可知，湖南省城市建设用地总量2006—2016年总体上呈现增加趋势，经历了快速增加—波动增加—缓慢增加的过程，其建设用地面积从2006年的1191.89km2增加到2016年1511.06km2，年增加率为2.68%，总的增加幅度较大，增长趋势基本保持平稳。其中2009年建设用地快速增加，年变化率高；2013-2016年城市建设用地面积增加缓慢，年变化率较小。

2.建设用地的总体特征与动态变化。表1 表明，在湖南省建设用地类型结构中，居住用地是最主要的建设用地类型，2006年居住用地面积占建设用地总面积的比例为28.35%，并以每年0.71%的速度增长，2016年占比达到35.42%。分阶段来看，2006—2016年期间面积占建设用地面积比例增加的建设用地类型有居住用地、公用设施用地和公共管理与商业服务业用地，年均增长比例分别为0.71%、0.15%和0.11%。2006—2016年期间面积占建设用地面积比例减少的建设用地类型有工业用地、物流仓储用地和道路交通设施、绿地及广场用地，年均减少比例分别为0.65%、0.04%和0.28%。2006—2011年工业用地面积增加了24.48km2，到了2016年面积有减少到201.98km2；物流仓储用地先增加了18.95km2后减少的面积为13.82km2；道路交通设施、绿地及广场用地也是经历了先增加后减少的过程，增加和减少的面积分别为69.04km2和27.4km2。2006—2011年，湖南省大部分城市处于工业化初期阶段，城市经济的主要带动核心是工业，很多工业企业布局在城市中心，工业用地面积增加；随着工业化阶段不断发展，第三产业成为拉动城市经济的发展支柱产业，经济结构日趋步入理性区间，产业的升级必然会导致城市地区的工业用地数量的减少，商服及公共设施用地的增加。

表1 长沙市2006年、2011年和2016年建设用地类型结构

图2 湖南省2006—2011年、2011—2016年和2006—2016年建设用地动态度

图2 描绘了2006—2016年湖南省城市建设用地各类型的动态度变化情况。从图2 可知建设用地各类型的动态度变化不大，表明湖南省2006—2016年的建设用地利用是比较稳定的。建设用地的动态度中，各用地类型在各时段的变化差异相对较大。其中，居住用地、物流仓储用地和道路交通设施、绿地及广场用地2006—2011年的动态度的绝对值大于2011—2016年各类建设用地的动态度,2006—2011年城市建成区处于发展的快速增长期，居住用地等其他城市建设用地类型增加的数量较多，其动态度绝对值比较大。由于国家战略上保证基本农田数量，确保不突破耕地红线和生态红线，增加的城市建设用地数量变小，所以动态度绝对值较小。工业用地、公用设施用地和公共管理与商业服务业用地2006—2011年的动态度的绝对值小于2011—2016年。物流仓储用地虽然面积最小，但相对变化量大，尤其随着经济的快速发展，近些年来城市地租地价的增加，高附加值高收益的第三产业慢慢替代了产能过剩、效益较低的第二产业，城市中物流仓储用地大量减少，商业、服务业和公共管理用地快速增加。湖南省城市建设用地中的居住用地变化幅度十分明显，尤其是2006—2011年期间，湖南省各市州的房地产发展十分迅速，使得居住用地面积大量增加，近些年来随着抑制房地产过度开发的政策的施行，城市居住用地的增加速度有所减缓，2006—2011年湖南省城市建设用地中居住用地动态度是2011—2016年动态度的4.09 倍。

（二）湖南省城市建设用地的空间差异分析

通过计算2006—2016年湖南省14 个地级市建设用地的相对变化率，借助ArcGis 软件绘制出2006—2016年湖南省各市建设用地相对变化率的格局分异图（图略），运用自然断点法将14个市州的建设用地相对变化率的值分为了四类。按照建设用地变化的剧烈程度分别命名为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类和Ⅳ类，从Ⅰ类到Ⅳ类建设用地变化的剧烈程度依次升高，建设用地相对变化率的值依次增加。

Ⅰ类：湘潭市和娄底市，这两个市建设用地变化剧烈程度低，低于湖南省全区平均水平。湘潭作为国家一五时期重点投资建设的老工业基地，工业基础好，工业用地面积占比大。2002年后，在湘潭市“退二进三”的战略目标下，城市为新产业发展提供了空间，建设用地向外扩张，但以工业为主导，其他产业共同发展的产业结构导致湘潭市城市建设用地变化平缓。同时，长株潭一体化发展进程中作为省会城市的长沙市和交通枢纽的株洲市的快速发展一定程度上挤压了湘潭市建设用地变化程度。娄底市矿产资源丰富，对农业的依存度较高，城镇化水平较低，建设用地变化剧烈程度低。

Ⅱ类：岳阳市、衡阳市、永州市和怀化市，这四个市的建设用地变化剧烈程度中等，接近或者低于湖南省全区平均水平。环长株潭城市群辐射带动岳阳市和衡阳市的发展，怀化市是通往中国大西南最重要的铁路交通枢纽，东中西部地区经济要素双向流动的过渡地带，但同时这些地区是湖南省的粮食主产区，城市扩张不得占用基本农田，所以建设用地变化剧烈程度较为平缓。

首先，可以引导学生一边学习理论知识、一边优化实践锻炼。主要是因为仅掌握丰富的理论知识是难以顺利、高效地完成各项工作的，必须要重视理论与实践的有机整合，为今后的就业发展奠定良好基础；其次，能够引导学生提前了解社会。在应用工学结合这一模式之后，学生可以将所学知识真正应用到实践当中，尽早地了解社会，懂得怎样与员工和谐相处，也能够为其办事能力、性格品质等方面的进一步发展创造良好条件，为其成长计划的制订提供有力参考；最后，有助于学生制定更完善适合的职业目标。在实践中，学生可以从不同层面来了解自己未来从事的行业，然后结合自身具体情况来制订更适合自己的职业计划，为自身价值的充分发挥提供有力支持[1]。

Ⅲ类：株洲市、常德市、邵阳市、张家界市和湘西土家族苗族自治州，这五个市的建设用地变化剧烈程度较高，高于湖南省全区平均水平。株洲市是国家级的铁路枢纽，环长株潭城市群的核心城市，产业发展迅速，对建设用地数量需求高。张家界市和湘西土家族苗族自治州旅游资源丰富，在建设张吉怀精品生态文化旅游经济带的带动下，结合地区自身优势，旅游业发展迅速，建设用地扩张较快。

Ⅳ类：长沙市、益阳市和郴州市，这三个市的建设用地变化剧烈程度是最高的。长沙市是湖南省经济、教育、文化的中心，城镇化水平高,建设用地的需求量旺盛。益阳市东部紧靠省会长沙市，受到长株潭城市群辐射带动效应最大，是承接长株潭地区产业和资本转移的前沿阵地。郴州市位于湖南省东南部，紧邻广东省北部，郴州市积极参与“泛珠三角”区域经济合作，很好地接受了“珠三角”的辐射，带动了郴州产业和经济的快速发展，建设用地扩张明显。

四、湖南省建设用地变化的影响因素分析

（一）影响因素的选取

城市建设用地的变化是一个多因素共同作用的过程，影响城市建设用地变化的因素具有复杂性⑫。通过对大量相关文献的研究分析可知，影响城市建设用地变化的因素主要包括地理环境因素、经济发展因素、人口增长因素、交通基础设施因素、社会文化和区域政策因素⑬⑭⑮。本文在综合考虑湖南省各市州经济的实际发展情况和数据的可获取性，目标层选取了人口因素、经济因素、交通因素和社会因素，指标层选取了14 个备选的因素影响指标。

通过相关性分析得出因变量和自变量的相关性，对上述的14 个备选的影响因素指标和因变量进行相关分析，得出两者之间的相关系数，剔除相关系数较小的备选因素，最终得到10 个相关系数大于85%的显著影响因子,包括城镇人口（X2）、城镇化率（X3）、GDP 总量（X4）、社会消费品零售总额（X5）、固定资产投资总额（X6）、进出口总额（X7）、一般公共预算收入（X8）、城市年末实有道路长度（X11）、城镇居民人均可支配收入（X12）、房屋建筑施工面积（X13）。

（二）主成分分析

运用SPSS 软件对上述指标进行主成分分析，表3 计算结果显示，第一、第二和第三主成分的累积贡献率达到92.511>85%，符合主成分分析要求。

通过计算各个影响因素的权重来表征在其建设用地变化中的相对重要程度，权重越高，则指标的重要性就越大，对于建设用地变化的影响就越高。由表4 可知，X2、X4、X5、X7、X11、X13的权重较高，是影响建设用地变化的主导因素。这六个因素反映了地区的经济发达程度、城市居民人口及生活水平和道路的扩展，通过归纳总结，可以将影响建设用地变化的主要因素概括为城镇人口数量增长及生活水平提高、经济发展和城市道路或其他交通设施的建设等方面。

表2 湖南省城市建设用地变化影响因素

表3 特征值和主成分贡献率

表4 显著影响因素权重

（三）主要影响因素对建设用地变化影响的分析

1.经济发展的影响。建设用地的变化与经济发展关系密切。通过SPSS 软件利用相关经济指标进行相关分析可知（见表2），目标层经济因素下的5 个指标的相关系数都超过了0.9，具有较强的正相关性。

2. 城镇人口数量增长及生活水平提高的影响。2006年—2016年，湖南省城镇人口由2455 万人增加到3599 万人，同期城镇居民人均可支配收入飞速增加，从2006年的人均10504.7 元到2016年的人均31284 元，增幅达到197.81%。城镇人口的增加和城镇居民生活水平的提高对于建设用地的变化有显著的影响，随着城镇居民收入的增加，生活水平的提高，人们对居住条件和环境提出了更高的要求，在一定程度上促进了城区居住用地和公园绿地面积的增加，此外还能推动居住用地向郊区延伸，扩展了建设用地的面积。城镇化进程不断加快，城镇人口大量增加，造成人口的高度集聚，从而提高了对商服居住、文化休闲和娱乐设施等用地的需求，进而推动了建设用地的增加。

3. 城市道路完善的影响。经济的发展和居民对于出行可达性和快捷性的需求促进了交通基础设施的建设和完善，公路、铁路、地铁等多种交通干线的完善，会改变城市的交通条件，将促进城市交通干线建设用地的开发。2006年湖南省城市道路长度为6600 公里，2016年增加到12300 公里，增加了5700 公里，增幅为86.36%。城市道路的扩展，城市道路体系的完善，推动了建设用地面积的增加和范围的扩大。

五、结论

本文采用土地利用动态度模型和相对变化率模型，并在此基础上借助SPSS 软件，综合相关性分析和主成分分析等方法，对湖南省2006—2016年建设用地变化及其影响因素进行探讨分析。结论如下：（1）从建设用地扩展规模来看，湖南省2006—2016年间建设用地面积增加了319.17km2，年平均增加31.92km2，经历了快速增加—波动增加—缓慢增加的过程；从建设用地结构来看，居住用地、公用设施用地和公共管理与商业服务业用地占建设用地比例逐年增加，其中居住用地占建设用地比例最大，年平均增加率最高，达到0.71%。而工业用地、物流仓储用地和道路交通设施、绿地及广场用地占建设用地比例逐年减少。（2）湖南省建设用地变化剧烈程度存在明显的区域差异，建设用地变化剧烈程度较高的地区受环长株潭城市群和“泛珠三角”区域辐射效应强，与承接经济发达地区产业和资本转移的示范区有较好的重合性。（3）湖南省建设用地变化主要受经济发展、城镇人口数量增长及生活水平提高和城市道路完善等因素的影响。

注释：

①谈明洪,李秀彬,吕昌河.20 世纪90年代中国大中城市建设用地扩张及其对耕地的占用[J].中国科学(D 辑：地球科学),2004(12)：1157- 1165

②刘瑞,朱道林,朱战强,杨文治.基于Logistic 回归模型的德州市城市建设用地扩张驱动力分析[J].资源科学,2009,31(11)：1919- 1926

③童陆亿,胡守庚.中国主要城市建设用地扩张特征[J].资源科学,2016,38(01)：50- 61

④刘纪远,刘文超,匡文慧,宁佳.基于主体功能区规划的中国城乡建设用地扩张时空特征遥感分析[J].地理学报,2016,71(03)：355- 369

⑤张洁,蔡逸涛,杨强,何立恒,曹新晴,侯莉莉,周墨.基于CA- SVM模型的莆田市城市扩张特征研究[J].南京林业大学学报(自然科学版),2018：1- 5

⑥陈江龙,高金龙,徐梦月,陈雯.南京大都市区建设用地扩张特征与机理[J].地理研究,2014,33(03)：427- 438

⑦舒帮荣,李永乐,曲艺,雍新琴,李鑫.不同职能城市建设用地扩张及其驱动力研究——基于中国137 个地级以上城市的考察[J].南京农业大学学报(社会科学版),2014,14(02)：86- 92

⑧赵可,张安录,徐卫涛.中国城市建设用地扩张驱动力的时空差异分析[J].资源科学,2011,33(05)：935- 941

⑨许婧婧,陶文星,包广静,李智国.我国特大城市建设用地影响因素的地区差异[J].经济地理,2006(S1)：152- 156

⑩张雪茹,尹志强,姚亦锋,胡美娟,洪永胜.安徽省城市建设用地变化及驱动力分析[J].长江流域资源与环境,2016,25(04)：544- 551

⑪李丹,韩书成,张燕纯,易森鹏.基于主成分与聚类分析法的城市土地利用规划分区研究——以广州市为例[J].中国农业资源与区划,2017,38(06)：130- 136+143

⑫刘涛,曹广忠.城市用地扩张及驱动力研究进展[J].地理科学进展,2010,29(08)：927- 934

⑬王晓峰,傅伯杰,苏常红,王茸茸,赵永华,李团胜.西安市城乡建设用地时空扩展及驱动因素[J].生态学报,2015,35(21)：7139- 7149

⑭李进涛,刘彦随,杨园园,刘继来.1985- 2015年京津冀地区城市建设用地时空演变特征及驱动因素研究[J].地理研究,2018,37(01)：37- 52

⑮刘永健,耿弘,孙文华,李传武,褚晓潇.长三角城市群建设用地扩张地区差异的驱动因素解释——基于回归方程的Shapley 值分解方法[J].长江流域资源与环境,2017,26(10)：1547- 1555