边境口岸城市土地利用转型及其社会经济关联因子分析

黄天能 ，张建中 ，庞艳展

（1.广西财经学院 经济与贸易学院，广西 南宁 530003；2.中国地质大学（武汉） 公共管理学院，湖北 武汉 430074；3.广西财经学院 海陆经济一体化研究协同创新中心，广西 南宁 530003）

一、引言

中国正处于社会经济高速发展和新型城镇化快速发展阶段，人口增长与资源环境约束矛盾突出，人多地少的基本国情使土地利用在深度和广度上急剧转型［1］。土地利用转型作为土地利用/覆被变化研究的深层内涵，是1995年英国地理学家Grainger首次提出的概念，2000年被学者龙花楼引入国内［2］。土地利用转型包括空间形态变化和功能形态变化，土地利用空间形态属于显性形态，主要体现在土地数量及结构变化，土地利用功能形态属于隐性形态，是土地不同功能的组合形式［3］，可通过土地利用程度和土地集约化水平的变化来表征［4］。近年学者们对土地利用转型的研究热情高涨，研究范围以经济发达地区［5-7］、快速城镇化地区［7-8］及国家重点经济圈［9-10］等土地利用转型活跃的地区居多。具有地缘优势的边境口岸地区随对外贸易和边境旅游发展土地利用结构发生剧烈变化并独具特色，但目前关于边境土地利用研究的成果较少，且多停留在土地利用变化的层面，边境土地利用转型的研究更少。目前学者们对边境土地利用研究主要集中在三个方面：一是土地利用时空格局变化，多采用分形理论和决策树分类等方法从结构、类型和空间的角度分析边境土地空间格局演变和形态复杂度以及结构稳定度［11-12］；二是土地利用变化驱动机制，国外学者多基于复合模型耦合从社会生态负反馈和经济转型发展的角度进行研究［13-14］，而国内主要从自然、社会经济和政策因素探讨不同时期土地利用变化与驱动因素间的相互机理［15-17］；三是土地利用变化与贸易发展的响应，已有研究多数围绕边境土地利用变化与农林产品贸易［18-20］、贸易发展与耕地及生态用地的响应［21-22］展开，随着各国边境贸易产业对交通、仓储、交易等场地需求不断增加，近年已有学者开始关注边境地区建设用地变化与贸易发展的响应［23-24］。

综上所述，国内外学者在边境土地利用方面的研究成果不多，已有成果中，在国际贸易大背景下研究边境地区土地利用变化问题方面国外学者成果居多，国内典型边境地区案例分析不多，而现有成果多数只考虑土地数量与结构等方面的显性变化形态，忽略了土地利用的隐性变化形态。近年来边境旅游不断兴起，由旅游带来的边境土地利用效应不容忽视，已有研究鲜有考虑旅游因素对边境土地利用变化的影响。基于此，本文以国际贸易和边境生态旅游为研究视角，基于ArcGIS的空间叠加和灰色关联度分析等方法研究凭祥市土地利用转型特征及社会经济关联因子，为边境地区土地合理利用和产业发展提供依据。

二、研究区概况及数据来源

（一）研究区概况

凭祥市地处中国南部，与越南谅山接壤，素有“祖国南大门”之称，是中国最靠近东盟国家的国际化城市。1992年被国务院批准为沿边对外开放城市，境内有友谊关口岸（铁路口岸）和凭祥口岸（公路口岸），两个国家一类口岸，平而关（水路口岸）一个二类口岸，五个边民互市点，是广西口岸数量最多、种类最齐全、规模最大的边境口岸城市，是中国通往东南亚最大和最便捷的陆路通道。同时也是广西泛北部湾经济合作、大湄公河次区域合作两个板块的交汇区，是南宁—新加坡经济走廊“一轴两翼”中的重要节点城市。2015年地区生产总值569 269.20万元，进出口贸易总额104.72亿美元。全市土地面积650平方公里，山地和丘陵占土地总面积近90%，素有“九山半水半分田”之称，人口10万左右，2015年旅游人数达562.02万人次，旅游收入44.19亿元，是中国红木之都和中国优秀边境旅游城市。

（二）数据来源及处理

全国第二次土地利用总体规划时限为2006—2020年，此次规划以2005年为基期，在第一次土地利用总体规划的基础上完善了2005年的土地利用变更数据，因此本文以2005年为起点，以每5年为研究时段研究全国第二次土地利用总体规划实施以来凭祥市的土地利用转型问题及其关联因子。同时2004年是中国—东盟博览会的开启之年，边境贸易和边境旅游随之兴起，各项发展成效在2005年以后得以体现。研究涉及的2005、2010和2015年三期土地利用数据来源于三个时期的土地利用现状图，参照国家2007年《土地利用分类》标准，结合研究区土地覆盖特点和研究需要，利用ArcGIS10.2软件将三个时期土地利用图谱单元类型进行重新分类并编码，把土地利用分为耕地、园地、林地、草地、建设用地、水域、未利用地七种类型，对应土地利用类型代码为 1、2、3、4、5、6、7。社会经济数据来源于《凭祥市统计年鉴》（2006、2011、2016年）、《凭祥市政府工作报告》（2006、2011、2016年）、《凭祥市年国民经济和社会发展统计公报》（2005、2010、2015）、凭祥市国民经济与社会发展第十一、十二、十三个五年规划纲要等文件，无法直接获取的数据则经过换算而得。涉及价格变化的指标根据崇左市GDP指数计算平减指数，将各年份数值统一换算成2005年的可比价。

三、研究方法

（一）土地利用转移矩阵

转移矩阵是系统状态与状态转移的定量描述，土地转移矩阵可全面而又具体地刻画区域土地利用变化的结构特征与土地利用变化方向，不仅包括各研究时点的地类面积信息，还可呈现研究时段内土地利用类型的相互转化信息，可以全面揭示研究期内区域土地利用变化的空间格局演变过程。其数学模型如下：

式中，Sij为研究期内第i类土地转化为第j类土地的面积，n表示土地利用类型编码，i代表研究期初的土地利用类型，j为研究期末的土地利用类型。

（二）土地利用程度

综合比较现行表征人类活动对陆地表面扰动程度指数的适用范围和特点，本文拟采用庄大方［25］提出的土地利用程度综合指数模型来计算土地利用综合强度指数。庄大方等将土地利用程度按照土地自然综合体在社会因素影响下自然平衡保持状态分为4级，并赋予指数。1级：未利用地；2级：林地、草地和水域；3级：耕地、园地、人工草地等农用地；4级：居民点、工矿及交通等建设用地。区域土地利用方式一般由4种强度等级的土地组成，不同等级土地对区域土地利用强度做出自己的贡献，土地利用程度综合指数模型如下：

式中L为区域土地利用综合程度指数，Aq为第q级土地利用程度分级指数，Sij为第q级土地利用面积，S为区域土地总面积。

（三）模型及指标构建

1.灰色关联度模型

灰色关联度分析根据曲线间相似程度来判断关联程度，适用于小样本、贫信息的数据关联性分析。在进行关联度分析时，先确定参考序列，然后比较其他序列与参考序列的关联程度，最后对其他序列进行比较，确定影响因变量的主要因素，从而掌握事物发展的主要特征，引导系统朝着良性方向发展。

（2）数据无量纲化。使用初值化方法进行无量纲化处理得到新的数列：

（3）求差序列。差序列是无量纲化后的同一时刻参考序列与比较序列之间的绝对差值：

（5）求关联系数。

式中 为相应时刻标准化后的参考序列与比较序列的绝对差值；ρ为分辨系数，ρ∈（0，1），一般取0.5，其意义是削弱最大绝对差数值太大引起的失真，提高关联系数之间的差异显著性。

（6）求关联度。各时刻关联系数的平均值即关联度：

式中m为指标样本量，L0i（K）为关联系数。

2.指标构建

本文因变量分为显性变量和隐性变量，显性变量选土地利用类型数量，隐性变量选土地利用程度和土地利用功能进行表征［26-27］。区域土地利用转型是自然条件、社会经济、政策制度等因素相互作用、共同约束的结果。在短时期小尺幅范围内地形、水文、气候等自然因素不会发生太大变化；政策因素具有随机性和不可预测性且难以进行计量；而人类的社会经济活动无疑是短时期小尺度区域土地利用转型最主要的影响因素［28］。凭祥作为边境贸易和边境旅游城市，各项发展具有其特殊性，因此文章从常规的社会经济角度分析土地利用转型的关联性以外，特别增加了产业转型、边境贸易和边境旅游三个方面的指标。选择进出口贸易总额（X1、亿美元）测度2005年以来凭祥市边境贸易对土地利用转型的影响，以探索两者之间的关系。经济发展选择能反映经济变化的常规因子：地方财政收入（X2、万元）、人均 GDP（X3、元）、人均固定资产投资额（X4、万元 /人）、经济密度（X7、万元 /平方公里）、城镇居民人均可支配收入（X8、元）、农村居民人均纯收入（X9、元）、人均年末城乡居民储蓄存款（X10、万元/人）。产业转型主要测度2004年首届中国—东盟博览会开办以来，作为祖国南疆国门的凭祥市产业结构是否向服务业演变以及转型的幅度，因此，从社会消费品零售总额（X5、万元）和第三产业占GDP比重（X6、%）两个指标度量凭祥市的产业结构演变情况以及与产业结构变化对土地利用转型的影响。社会保障因素重点从土地的社会保障功能进行考究，同时兼顾对常规社会保障因子的评估，人均粮食占有量（X11、吨/人）、粮食单产（X12、吨/公顷）和耕地产出率（X13、万元/公顷）三个指标能体现土地的社会保障功能，而路网密度（X14、千米/平方千米）、城镇化率（X15、%）和人口密度（X16、人/平方公里）能反映区域社会进步和繁荣情况。旅游作为边境地区的特色产业，当旅游产业发展到一定程度时，地方政府应优先保障旅游用地，发展边境优势产业以求社会经济的可持续发展，因此边境旅游与土地利用之间的关系不可忽视，可从旅游人数（X17、万人次）和旅游总收入（X18、亿元）两方面进行度量。

四、结果分析

（一）转型特征分析

基于前述方法找出各时段各类土地新增和减少图斑编制转移矩阵（表1），由于转移图斑较多，只列出每个时段主要的五种转移类型（表2）。由表2可知，前五年土地利用转型幅度明显大于后五年，前五年决定凭祥市整个研究期的土地利用转移主要类型。

1.2005 —2010年凭祥市土地利用转型特征

从数量变化（显性形态变化）上看，凭祥市2005—2010年土地利用变化幅度较2010—2015年更大，2005—2010年凭祥市土地利用转型面积888.61公顷，占整个研究期转型面积910.98公顷的97.54%，草地和未利用地向耕地、园地和林地转化是主流模式，该时期土地利用转移方向决定了整个研究期的主要转移方向。从功能转化（隐性形态变化）上看，主要表现为“生态功能”向“生态—生产—景观功能”转变和“生态功能”向“生产功能”转变，实现了土地利用由单一功能向复合多功能转变。土地利用类型主要由1级利用强度向2级和3级利用强度转变，土地利用综合程度由2005年的2.14提高到2010年的2.27，草地和未利用地向农用地转变，提高了土地劳动投入强度，促进了土地集约利用。

2.2010 —2015年凭祥市土地利用转型特征

从转移矩阵和转移主要类型上看，2010—2015年土地利用转型特征明显不同于2005—2010年，该时期土地利用转型主要区域已逐渐由农村地区向城镇周边转变，表现为城镇周边耕地、林地和草地被城乡建设用地占用，该时期建设占用耕地、林地和草地面积共341.27公顷，占2010—2015年转型总面积575.31公顷的59.32%。因凭祥市人口规模小，发展基础薄弱，短时间内城镇不可能大规模扩张，加上草地和未利用地开发潜力急剧变小以及开发难度增大，因此该时期土地利

用转型规模较小，仅占研究期土地利用转型总面积的2.46%。从隐性形态变化上看，土地利用功能逐渐出现“生态—生产—景观功能”向“生活功能”转变、“生产功能”和“生态功能”向“生活功能”转变的态势，土地利用程度呈现由1级、2级和3级地类向3级和4级地类转变，土地开发强度和土地利用集约度在局部范围内大幅提升。

表1 凭祥市2005—2015年土地利用转移矩阵

表2 凭祥市2005—2015年土地利用转移主要类型

3.2005 —2015年凭祥市土地利用格局变化分析

为掌握凭祥市土地利用演变规律，基于土地利用转移矩阵和转移主要类型构建土地利用格局变化模式。从表3可知，凭祥市2005—2015年最大图谱类型是稳定型（未发生变化），占总面积的80.51%，而稳定型中“林地→林地→林地”是最大的土地利用类型，占稳定型总面积的71.13%，这与凭祥市发展定位相吻合：以林业产品贸易和红木文化生态旅游为支柱产业，大力发展农业、旅游业和国际贸易产业。前期变化型（2005—2010年发生变化，2010—2015年未发生变化）面积9 284.26公顷，位居第二，占总面积的14.39%，“草地—林地—林地”是最大演变类型，占56.53%，随边境开放口岸增多以及南宁作为中国—东盟博览会的永久举办城市，凭祥成为通往东盟最便捷的陆路大通道和“一带一路”建设的节点城市，城市定位和发展目标日渐明确，随着边境贸易的快速发展促使红木产业成为凭祥的特色产业，在利益驱动下将草地开发成林地成为必然结果和趋势。后期变化型（2005—2010年未发生变化，2010—2015年发生变化）以“林地→林地→耕地”为主要演变方式，主要是桉树采伐后，部分林地被复垦为耕地，因桉树对土壤、水体和空气均有一定程度的影响，这是未来几年凭祥乃至广西土地利用演变的重要模式之一。反复变化型以“林地→耕地→林地”为主要演变模式，占17.20%，前期因人口增长对粮食需求而把林地开垦为耕地，后在生态保护、退耕还林等政策的驱动下，山地、丘陵等地类因种植条件较差，耕地逐渐被林地取代，同时随着外出务工人员的增多，农民将利用效益低下的耕地逐渐转换为投入人力、物力较少的林地。持续变化型（不同时段土地利用向不同类型转变）面积644.24公顷，占土地总面积的1.0%，主要是“草地→林地→耕地”的转变，这部分土地一般分布在居民点附近，利用方式比较灵活，往往朝着利益最大化的方向转变，是人类利用土地的典型思想。

表3 凭祥市2005—2015年土地利用主要变化格局

（二）关联因子分析

1.显性形态变化关联因子

灰色关联度分析结果（图1）表明，对凭祥市土地利用转型影响较大的共同因子是第三产业占GDP比重、路网密度、人均粮食占有量、粮食单产和人口密度，对单项土地利用转型的影响因子各有差异：

图1 凭祥市2005—2015年土地利用转型驱动因子关联度

（1）影响耕地变化的主要因子是路网密度和常住人口城镇化率。2005—2015年，凭祥市在国家扶贫政策和土地整治项目的驱动下，大力推进农村道路建设，加快农村公路“村村通”，路网密度由0.51增加到0.66，因交通便利公路两侧大量草地和未利用地被农民自发开垦为耕地，使耕地面积由2005年的7 507.82公顷增加到2015年的10 634.43公顷。常住人口城镇化率对耕地的影响逐年增强，在城乡一体化建设背景下，凭祥市大量农业人口涌向城市，城镇化率由2005年的39.9%提高到2010年的53.0%再到2015年的71.6%，城市生产生活圈子向城镇周边扩大，具有较好耕作条件的城镇周边耕地不断转变为建设用地，其中2010—2015年有165.6公顷耕地被建设占用。

（2）影响园地变化的主要因子是旅游人数。2004年中国—东盟博览会开办以来，作为祖国南疆国门的凭祥市，是中国和东盟国家重要的交通要道，优越的自然环境使生态旅游迅速发展，其中文博城将红木交易、会展、红木文化传承和旅游有机融合为一体，是全国乃至全球目前规模最大、配套设施最完善的红木文化旅游景区；随着边境旅游人数不断增多，凭祥市旅游人数2015年突破562万人次，较2005年翻了7.6倍，凭祥市以此为契机在红木特色文化旅游的基础上推出乡村旅游攻略，鼓励企业创办休闲农庄、农民种植果园，打造农业种植与乡村旅游相结合的经营模式，以乡村度假和自由采摘的方式吸引游客，部分丘陵地区草地被开发为园地，利用地理优势大量种植波罗蜜、柑橘、橙子等亚热带水果，园地面积由2005年的500.22公顷增加到2010年的2 944.53公顷，占全市土地总面积的比例由0.78%提高到4.56%，由此带来的旅游收入由2005年的2.67亿元增加到2015年的44.19亿元。

（3）影响林地变化的主要因子是路网密度和人口密度。林地是凭祥市最大的土地利用类型，木制产品成为地方经济发展的支柱产业和特色产业，路网密度加大提高了道路通达性，在利益驱动下使更多草地和未利用地转化为经济林，而人口增加使劳动力富余以及由此带来的经济压力也是经济林面积扩大的因素之一；2010—2015年部分林地转化为耕地和建设用地，林地转为耕地主要是由于利益驱动和区位优势，农民将居民点附近的林地开垦为耕地，林地转为建设用地主要是由于城市人口增多，城市规模扩张使部分林地被建设占用。当然，政策因素对林地面积变化的影响也不容忽视，如受“退耕还林”“生态林业”等政策驱动，凭祥市在农林产业扶贫、退耕还林、造林绿化等各方面取得了长足进步。

（4）影响草地变化的主要因子是人均粮食占有量和粮食单产。人口增加使凭祥市人均粮食占有量由2005的0.22吨/人减少到2010年的0.14吨/人；凭祥地处喀斯特山区，社会经济基础薄弱，就业机会以农业为主，大部分青壮年劳动力向珠三角沿海地区二三产业转移，留在当地务农的主要是老人和妇女，对土地的劳动投入强度和劳动集约度不高，使全市粮食单产水平处于下滑趋势，扩大耕地面积成为山区农户维系生计的重要手段，草地逐渐被开垦为耕地。

（5）影响建设用地变化的主要因子是路网密度和人口密度。凭祥市路网密度由2005年的0.51千米/平方千米提高到2015年的0.66千米/平方千米，路网密度的提高势必增加了道路用地面积，而本文将道路归属于建设用地；调研发现，建设用地呈现沿公路、铁路两侧分布的态势，交通条件优越使各类建设“沿路爬”现象最为典型，而原远离公路的宅基地却未及时复垦为农用地，在一定程度上加大了全市建设用地面积。人口增长一直是建设用面积变化最根本的驱动因素，人类通过土地改造、生产活动对土地利用结构进行组织调整，并占用土地作为生产生活场所，2005—2015年凭祥人口处于增长趋势，必然要求建设用地的增加，才能保证人类的正常生活、生产活动。

（6）影响水域变化的主要因子是粮食单产和第三产业占GDP比重。研究期间凭祥市水域面积变化主要发生在2010—2015年间，从转移矩阵可以看出，水域主要转为耕地和建设用地。调研发现，水域向耕地转变主要是由于鱼塘等水产养殖用地干枯后荒废，受粮食单产下滑的影响，农民为获得更多粮食不断扩大种植面积将荒废后的坑塘水面开垦为耕地；第三产业占GDP比重由2010年的59.30%提高到2015年的62.39%，城镇是第三产业发展的主要平台，随着第三产业不断繁荣，城镇在向外扩张的同时也不断挖掘内部建设用地潜力，建设逐步向凭祥河、夏石河和平而河两岸挤压，使水域面积减小。

（7）影响未利用地变化的主要因子是人均粮食占有量。人均粮食占有量对未利用地的影响类似于对草地的影响，研究期间，凭祥市受人口增加和劳动投入强度不高导致粮食单产下降进而影响人均粮食占有量，为满足粮食需求，在土地开发政策驱动和技术的支持下有910.98公顷未利用地被开垦为耕地。

2．隐性形态变化关联因子

以土地利用强度的变化定量分析边境土地利用隐性形态转型，研究期间凭祥市土地利用强度逐年提高，由2005年的2.14提高到2010年的2.27和2015年的2.28，由图1可知，凭祥市土地利用隐性形态变化的主要驱动因子是路网密度、粮食单产和人口密度，隐性形态依附于显性形态并通过显性形态表现出来，路网密度、粮食单产和人口密度作用于耕地、林地、草地、建设用地和未利用地，使土地利用由强度较低的草地和未利用地向强度较高的耕地、园地、林地和建设用地转移，伴随着土地利用方式的改变，土地产权逐渐明晰，由粗放经营向集约利用转变，同时注重降低土地投入产出比。在比较利益、政策和技术的综合因素驱动下土地利用功能实现从单一功能向复合多功能转变，伴随国际贸易产业对建设用地需求不断加大，“生态、生产和景观功能”向“生活功能”转变是未来的发展趋势。

五、结论与展望

基于凭祥市2005、2010和2015年3期土地利用现状图，借助ArcGIS等技术手段，分析了2005—2010、2010—2015和2005—2015年3个时段的土地利用转型情况，并对土地利用类型转换的社会经济关联因子进行分析，结论如下：

（1）在显性形态变化方面，2005—2015年，林地是凭祥市面积最大的土地利用类型，全市耕地、林地、园地和建设用地的增加伴随着草地、水域和未利用地的减少。2005—2010年变化幅度明显大于2010—2015年的变化幅度。前5年凭祥市土地利用转型主要表现为：草地和未利用地向耕地、园地和林地转变；后5年随人口城镇化和城市规模扩大，土地利用转型主要表现为：林地和草地向耕地转变，耕地、林地和草地向建设用地转变。

（2）在隐性形态变化方面，研究期间凭祥市土地利用强度逐年提高，由2005年的2.14提高到2015年的2.28，土地利用实现从单一功能向复合多功能转变，土地利用隐性形态变化通过显性形态得以体现。

（3）第三产业占GDP比重、路网密度、人均粮食占有量、粮食单产和人口密度对凭祥市土地利用转型的影响较为显著，是土地利用转型的共性关联因子。此外，各类土地利用的关联因子存在差异，各关联因子作用方向与强度并不一致。旅游人数已成为凭祥市园地变化的关键影响因子，进出口贸易总额目前虽不是各类土地利用转型的主要关联因子，但随着国际贸易不断发展壮大，未来将成为凭祥市土地利用的重要影响因素。

凭祥作为边境口岸城市，与东盟国家有特殊的地缘优势，随着相邻各国边境开放程度及经济贸易强度的提高，边境贸易不仅是以满足边民基本生活需求为目的的互市交易，同时也是边境地区经济发展的动力引擎以及驱动边境土地利用转型的核心动力机制。边境贸易的蓬勃发展必然引起土地要素的流动和边境土地利用时空格局转化，研究边境土地利用转型特征及关联因素有助于加深对边境土地利用变化的原因、过程及机理的理解，掌握土地利用转型规律，为边境地区土地利用政策的制定提供科学参考。农林产品贸易已成为凭祥市的重要产业和特色产业，农林产品贸易和边境旅游的发展促使大量草地和未利用地向耕地、园地和林地转移，而贸易发展对建设用地的响应于2010年后初见端倪，随着经济全球化及贸易自由化的发展，边境地区对交通、口岸、仓储、旅游等建设用地需求必定加强贸易发展、边境旅游与建设用地的互动关系，在国际贸易大背景下研究边境地区产业演变与建设用地的响应是未来研究的趋势和热点。另外，由于数据缺乏，本文只对中国边境口岸的凭祥市土地利用转型开展研究，缺少国别对比研究，未来的研究应突破技术困难获取邻国边境口岸城市的相关数据并开展国别比较研究。