安徽省城市土地经济密度时空差异及驱动力分析

陆雅雯，何如海，赵 敏

（安徽农业大学经济管理学院，安徽合肥，230036）

近年来，新型城镇化步伐不断加快，城市经济进入了飞速发展阶段，土地资源供不应求，以土地资源过度开发利用来满足人类社会经济发展需求的现象非常普遍。城市土地资源发展中出现的问题也层出不穷，大量耕地被建设用地占用，城市土地资源生态安全问题频繁出现，城市内部土地利用效益低下，对土地资源的可持续发展造成了严重威胁［1］。土地经济密度是对单位土地面积上土地利用效益水平的测度，对于土地资源的可持续发展具有重要意义。国内学者对于土地经济密度的研究主要包括以下几个方面：在研究对象方面，有对城市土地的研究［2-5］，也有对城镇建设用地、风景名胜区用地、城镇工矿用地以及农用地的研究［6-12］；在研究区域方面，从县域、市域、省域、特定区域（如成渝经济区、京津冀地区、长江三角洲地区等）到整个国家区域等各个方面都做出了深层次研究［3，13-21］；研究方法主要集中在两个层面，一是理论研究［22］，二是实证层面研究土地经济密度时空格局演变及其驱动力［3，5-7，19］。随着对土地经济密度研究的深入，土地经济密度与产业结构两者能够相互促进达到最优，土地经济密度与碳排放之间的实证假说［23］也验证了土地利用与经济发展之间有着紧密联系。本文基于安徽省城市土地经济密度数据，分析其时空差异特征，进而对其空间动态演变特征进行研究，以期对安徽省土地集约节约利用提供些许参考，促进城市土地资源可持续发展。

安徽省位于中国华东地区，濒江近海，地理位置优越，总面积达14.01万平方千米。地势以平原、丘陵、山地为主，气候温和，四季分明，拥有十大名山和十大湖泊，依山傍水，生态宜居。境内自然资源丰富，植物、野生动物以及矿产等资源对整个区域的发展具有重要意义。安徽省文化产业源远流长，茶叶产业久负盛名，远销海外。安徽省下辖16个地级市，2019年末全省GDP达37 114亿元，人均GDP达58 496元，近几年农产品产业和高科技产业迅猛发展，是华东地区最具发展潜力的省份。

一、数据来源与研究方法

（一）数据来源

以2010—2019年《安徽省统计年鉴》为主，2009—2018年各地市国民经济统计公报作为补充数据来源。

（二）研究方法

1.土地经济密度测算

根据已有的相关研究，土地经济密度的测算主要有两个方式：一是区域GDP与区域土地面积的比值；另一是单位建成区面积上第二、三产业增加值［24］。为了科学合理地对安徽省城市土地经济密度进行研究，笔者选取后面一种进行研究。其公式为：

式中P是土地经济密度，G是区域第二、三产业增加值，L是建成区面积。为了更好反映土地经济密度在时间序列上的动态变化状况，引入土地经济密度变化，公式如下：

ΔP为土地经济密度变化率，Pt为t年土地经济密度，Pt-1为t-1年土地经济密度。

2.泰尔指数及变异系数

变异系数是土地经济密度分析中一种常用的方法，它用样本的标准差与均值比来表示，可以衡量区域相对差距，分析空间离散程度，其公式如下：

式中CV是变异系数，Xi是第i个城市的土地经济密度，为研究区域全域土地经济密度平均值，n为城市数量。

泰尔指数可以用来衡量区域内部总体差异性，可分解为组内差异与组间差异，文章主要用来计算研究区域内部总体差异，目的在于检验安徽省城市土地经济密度区域差异变化动态趋势的一致性，其公式如下：

式中T为泰尔指数，L为研究区域各地级市城市建成区总面积，Li为第i个城市土地经济密度，Xi是第i个城市的土地经济密度，为研究区域全域土地经济密度平均值，n为城市数量。

3.相对发展率

城市土地经济密度相对发展率反映了城市经济发展的速度与能力，引入相对发展率可以很好地反映城市土地经济密度相对于区域整体经济发展速度，其公式为：

式中Nich表示城市土地经济密度相对发展率；Y2i表示第i城市在研究期末的城市土地经济密度，Yi表示第i城市在研究期初的城市土地经济密度；Y2表示在研究期末研究区域整体城市土地经济密度，Y1表示在研究期初研究区域整体城市土地经济密度。

4.Pearson相关关系法和面板数据多元线性回归模型

Pearson相关关系法是用来检验研究驱动因子之间线性相关性强弱的重要方法。通过将土地经济密度与其驱动因子之间进行Pearson相关检验，得出各驱动因子与研究变量之间的相关性大小，再通过多元线性回归模型建立安徽省城市土地经济密度驱动力回归模型。为了消除时间序列数据的不平稳以及异方差影响，对因变量和解释变量数值采用自然对数法可以将模型更真实准确地表达出来，其模型方程为：

式中Y代表因变量即城市土地经济密度，Xn代表自变量，α0代表回归分析结果中的常量，βn是自变量弹性系数，ε表示随机扰动项。

二、土地经济密度的时空差异特征分析

（一）时空差异的总体特征

1.各地市城市土地经济密度总体变化状况

研究期内安徽省各地市城市土地经济密度呈现不断上升的趋势。2018年安徽省平均土地经济密度为73 002.89万元/km2，其中高于平均土地经济密度的城市只有六个，这六个城市建成区面积占到总建成区面积的49.92%，第二、三产业增加值占比达到66.18%，城市土地经济密度最高的是铜陵市。城市土地经济密度低于平均水平的城市有10个，其建成区面积占安徽省城市建成区总面积的50.08%，第二、三产业增加值占总增加值的33.82%，城市土地经济密度最低的城市是阜阳市。

2.安徽省城市土地经济密度空间分布状况

将安徽省16个地市的城市土地经济密度数据转入ArcGIS10.2进行空间叠加分析，利用自然断点法将研究区域城市土地经济密度分为四类，图1是提取出的2009年和2018年安徽省城市土地经济密度空间分布状况图，分析可知：

图1 2009年和2018年安徽省城市土地经济密度空间分布图

（1）研究期间区域集聚效应明显［2］，皖南城市以及皖北城市土地经济密度较低并呈现缓慢增加趋势，合肥市、马鞍山市、铜陵市和芜湖市是安徽省城市土地经济密度的四个增长极，并以这四个城市为中心向周围城市辐射［15］。

（2）从整体地理位置上看，安徽省城市土地经济密度呈现出由中部向周围地区不断递减的趋势。研究期间，合肥市作为安徽省的省会城市，城市土地经济密度由56 520.05万元/km2上升到112 686.05万元/km2，始终保持着较高水平，主要由于近年来合肥市经济发展速度较快，尤其是科技创新实力的快速发展，增强了城市土地集约节约利用水平。

（3）安徽省城市土地经济密度由中部城市向北部城市和南部城市逐步降低，中部城市在研究区域内城市土地经济密度始终保持最大，南部次之，北部最低。

（4）城市间差异明显，城市土地经济密度属于第一等级的始终只有三个地市，分别为合肥市、马鞍山市和铜陵市，主要集中在安徽省中部，其土地利用效益随着经济发展水平的提高而提高，其它13个城市土地经济密度较低，但呈逐年增长的趋势，存在着提升空间。

3.安徽省各地市城市土地经济密度增长率

图2是安徽省各地市城市土地经济密度变化率折线图，可以看出安徽省各个地市城市土地经济密度增长率发展趋势较为复杂。总体上来看，2010—2018年合肥市和淮北市城市土地经济密度增长率波动幅度较小，总体变化趋于平稳，其余14个城市土地经济密度变化幅度较大，整体成明显下降趋势。2010—2015年合肥市城市土地经济密度增长率由0.037上升至0.064，淮北市由0.242下降至-0.110，其余14个城市显现出明显的波动下降趋势。2015—2017年安徽省经济进入快速发展时期，土地投入产出比高，利用效益也随之提高，16个地市城市土地经济密度增长率全部呈现显著上升趋势。2017—2018年安徽省16个地市增长率呈现明显下降趋势。

图2 安徽省各地市城市土地经济密度变化率

库兹涅茨曲线的假说表明土地利用效益会在一定阶段内呈现出加速增长再减速增长，最终趋于平缓的趋势。城市土地经济密度的变化往往与经济发展有着密切联系，经济发展程度高也会带动土地利用效益提高，土地经济密度自然也会高，受规模经济效应的影响，在经济发展减速的时期，城市土地经济密度也会随之降低。研究期间内安徽省城市土地经济密度增长率呈现明显的“N型”，2010—2017年安徽省各地市经济进入快速发展阶段，城市土地经济密度增长率下降到某一阶段后迅速回升，2017年以后，整体经济发展速度有所减缓，土地密度增长率也随之下降。

（二）区域发展动态差异特征

图3是安徽省城市土地经济密度区域差异变化趋势状况，通过泰尔指数和变异系数两种差异测度方法所得的安徽省城市土地经济密度总差异变化趋势基本一致。2009—2013年安徽省城市土地经济密度区域差异呈现出上下波动并略有下降趋势，变异系数由0.42下降至0.36，泰尔指数由-0.015 6下降至-0.019 6，2013年后变异系数和泰尔指数变化趋势逐渐趋于平缓，2016—2018年略微上升，但总体差异仍呈现逐步缩小的趋势。总体来说，研究期间内安徽省城市土地经济密度总体差异呈现波动缩小的趋势，说明安徽省城市土地经济密度的地区差异持续减小，总体上看是在向均衡的方向发展。

图3 2009-2018年安徽省城市土地经济密度区域差异变化趋势图

（三）区域发展速度差异特征

图4是安徽省16个地级市城市土地经济密度相对发展率计算值。2009—2018年安徽省各地市城市土地经济密度相对发展率具有较大差异，合肥市、六安市、马鞍山市、芜湖市、铜陵市以及池州市城市土地经济密度超过了1，明显高于其他地级市。其中芜湖市的城市土地经济密度相对发展率最高，达到了1.483，芜湖市位于长江中下游，毗邻安徽省省会合肥，地理位置优越，带动了城市经济的快速发展，相对较小的土地面积上获得了较高的生产产出，因此相对发展速率最高，合肥市紧随其后，相对发展率为1.334，而阜阳市和黄山市相对发展率最低。阜阳市位于安徽省北部，是人口大市，黄山市位于皖南山区，两市没有地理优势和资源优势，单位土地面积上承载的经济效益也较低，其经济发展远落后于其他沿江地带城市，城市土地经济密度相对发展率也较低。

图4 安徽省城市土地经济密度相对发展率

三、安徽省城市土地经济密度变动的驱动力分析

本文参考已有的研究成果［2，8，13，21］，选取了人口、自然、产业、技术、资本等各个方面的指标建立安徽省城市土地经济密度驱动力指标体系（如表1），通过SPSS 24进行分析，分别在0.01和0.05的显著性下进行双侧检验，对安徽省城市土地经济密度变动的影响因素进行研究。

表1 安徽省城市土地经济密度驱动因子表

（一）Pearson相关系数分析

相关分析结果如表2所示，研究所选取的单位建成区科学技术支出（C5）、地区生产总值（C2）、单位建成区固定资产投资额（C4）、公园绿地面积（C7）、单位建成区房地产开发投资（C3）、城市建设用地面积（C6）和城市人口密度（C1）七个指标与城市土地经济密度均在0.01级别双尾相关性显著。

表2 安徽省城市土地经济密度影响因素相关性分析

单位建成区科学技术支出和地区生产总值是影响安徽省城市土地经济密度的主要因素，显著相关性较强。单位建成区科学技术支出与城市土地经济密度的相关系数为0.641，正相关性在九个指标中最强，以作为G60科创走廊中心城市的合肥市为领头羊，安徽省整体科学技术迅猛发展，同时带来城市经济密度不断提高，是研究区域城市土地经济密度变化的主要驱动力。地区生产总值与土地经济密度的相关性达到0.599，表明经济发展水平对于安徽城市土地经济密度变动的影响程度较大，与城市土地经济密度相互作用，安徽省近年来经济水平的快速发展提高了其城市土地经济密度和城市土地利用效益。单位建成区固定资产投资额、城市建设用地面积、公园绿地面积三个指标与土地经济密度相关系数均在0.01级别双尾达到0.4以上，说明资本的投入强度和城市经济发展水平与城市土地经济密度显著相关，安徽省资本的投入对城市土地经济密度的依赖性较强。城市人口密度和单位建成区房地产开发投资相关系数在指标体系中相关性较弱，与相关性最高的单位建成区科学技术支出指标相关性仅为-0.009，呈现负相关，说明安徽省城市经济建设已经逐步由劳动力导向向资本投入导向发展。

Pearson相关性分析表明：单位建成区科学技术支出和地区生产总值与安徽省城市土地经济密度的相关性较强，其次是单位建成区固定资产投资额、公园绿地面积、城市建设用地面积，可以看出研究期间内资本投入、产业结构、经济发展水平是城市土地经济密度变化的主要驱动力。城市人口密度和单位建成区房地产开发投资相关性较弱，因此进行进一步的回归分析。

（二）多元线性回归分析

城市土地经济密度作为因变量，指标体系七个指标因子作为自变量，运用SPSS 24将自变量和因变量的值进行逐步回归分析，得到描述性统计结果如表3所示。

表3 描述性统计表

根据逐步回归结果，地区生产总值、单位建成区固定资产投资额、单位建成区科学技术支出、城市建设用地面积和公园绿地面积先后被引入模型中，而城市人口密度以及单位建成区房地产开发投资由于F概率值大于模型设定值而被剔出模型。该模型R方值为0.771，接近1，说明模型的拟合度好，DW值接近于2，说明自变量的自相关性不明显，模型设计较好。

根据表4得到回归方程：

表4 模型系数表

回归方程表现了自变量对因变量的影响程度，即各个驱动因子对城市土地经济密度的作用方向与弹性大小。地区生产总值、单位建成区固定资产投资额和单位建成区科学技术支出对城市土地经济密度的作用是正向的，而城市建设用地面积和公园绿地面积对城市土地经济密度的作用是反向的，说明经济发展水平对城市土地经济密度具有显著的正向作用。单位建成区科学技术支出对于城市土地经济密度的弹性系数为8.119，验证Pearson相关性检验中相关性最大的结论，说明单位建成区科学技术支出对城市土地经济密度的驱动力最大。其次是单位建成区固定资产投资额和地区生产总值，弹性系数分别为0.345和0.005，而城市建设用地面积和公园绿地面积弹性系数为负数，说明土地投入和经济发展水平是安徽省城市土地经济密度变化的最主要驱动因子，究其原因是安徽省经济发展迅速，对土地的大量资本投入势必会增加土地的经济效益，提高城市土地集约节约利用水平。

由Pearson相关性分析可以知道，单位建成区科学技术支出、地区生产总值、单位建成区固定资产投资额、公园绿地面积、城市建设用地面积与城市土地经济密度变化具有显著的相关关系，其中单位建成区科学技术支出和地区生产总值相关性最强。回归结果显示，地区生产总值、单位建成区固定资产投资额和单位建成区科学技术支出对城市土地经济密度的作用方向为正，是安徽省城市土地经济密度变化的最主要驱动因子，这主要是由于安徽省城市经济快速发展，土地利用效益也随之提高，土地经济密度自然向好的趋势发展。

四、结论

近年来城市经济发展速度较快，由此也带来了土地资源紧张、低效用地、农地非农化等一系列问题，而土地经济密度是衡量一个城市土地集约节约利用水平以及经济变动趋势的重要指标，因此，为了分析安徽省城市土地经济密度时空特征及驱动力，利用ArcGIS 10.2的自然断点法分析其空间分布状况；利用泰尔指数及变异系数分析安徽省城市土地经济密度区域差异变化趋势；利用相对发展率对区域发展速度差异特征进行描述分析；通过SPSS 24的Pearson系数相关性对影响安徽省城市土地经济密度变化的七个驱动力做出了分析。得出结论如下：

第一，研究期内安徽省各地市城市土地经济密度呈现不断上升的趋势。2018年安徽省平均土地经济密度为73 002.89万元/km2，城市土地经济密度低于平均水平的城市有10个，城市土地经济密度最高的是铜陵市，最低的是阜阳市。

第二，从安徽省城市土地经济密度分布状况来看，皖南城市以及皖北城市土地经济密度较低并呈现缓慢增加趋势，合肥市、马鞍山市、铜陵市和芜湖市是安徽省城市土地经济密度的四个增长极，并以这四个城市为中心向周围城市辐射。

第三，研究期间内安徽省城市土地经济密度增长率呈现明显的“N型。

第四，研究期间内安徽省城市土地经济密度总体差异呈现波动缩小的趋势，说明安徽省城市土地经济密度的地区差异持续减小，总体上看是向均衡的方向发展。

第五，2009—2018年安徽省各地市城市土地经济密度相对发展率具有较大差异，合肥市、六安市、马鞍山市、芜湖市、铜陵市以及池州市城市土地经济密度超过了1，明显高于其他地级市，其中芜湖市的城市土地经济密度相对发展率最高，阜阳市和黄山市相对发展率最低。

第六，Pearson相关系数和多元回归分析显示：地区生产总值、单位建成区固定资产投资额和单位建成区科学技术支出对城市土地经济密度的作用方向为正，相关性较强，是安徽省城市土地经济密度变化的最主要驱动因子，究其原因是安徽省经济发展迅速，对土地的大量资本投入势必会增加土地的经济效益，提高城市土地集约节约利用水平，土地经济密度自然向好的趋势发展。