长株潭地区人口-土地-产业城镇化的时空耦合协调研究

于 闽，朱红梅，王柯琪，王 杰

（1. 湖南省自然资源事务中心，湖南 长沙 410004；2. 湖南农业大学资源环境学院，湖南 长沙 410128）

城镇化是农村人口向城市人口转变，同时伴随着居民生产生活方式转变以及城市规模扩大的过程，涉及人口、经济、社会以及土地等多个方面[1]。目前，中国城镇化进程正处在由高速度转变为高质量的关键时期，研究城镇化发展质量与发展规律对于推进新型城镇化建设具有重要意义。

国内外大量专家、学者对城镇化进行了相关研究。约翰·弗里德曼等[2]研究分析了中国的城镇化进程，认为中国的城镇化进程是病态的，主要原因是在城镇化的过程中没有合理处理各方面的协调发展。国内学者主要从城镇化质量内涵[3]、城镇化动力机制[4]、城镇化发展质量水平[5-6]等方面进行了研究。在研究维度上，主要以人口城镇化和土地城镇化2个维度较多。在研究尺度上，大多以全国或省等宏观尺度为主，对以县域为基本单元的研究较少。郭付友等[7]对东北地区人口与土地城镇化耦合协调度空间分异的驱动机制进行了研究。在研究方法上，以复合系统协调、探索性空间数据分析[8]、耦合协调分析为主，如孔雪松等[9]基于动态耦合度模型对湖北省各子系统城镇化耦合协调关系进行了研究。在研究范围上对中、西部地区城镇化研究较少。

长株潭地区作为中部地区较大的城市群有其独特的社会经济自然特性，对长株潭地区“人口-土地-产业”城镇化耦合协调的研究有助于了解其城镇化发展质量与发展规律，为湖南省乃至同类地区新型城镇化政策的制定提供参考。基于此，在国内外学者研究的基础上，笔者以长株潭地区23个区县为研究对象，从人口、土地、产业3个维度选取11个指标构建评价指标体系，通过熵权法和耦合协调模型研究分析长株潭地区2008年和2017年人口-土地-产业城镇化和耦合协调水平。

1 研究区域与方法

1.1 研究区域概况

长株潭地区位于湖南省中东部，是全省经济增长的核心，也是长江中游城市群的重要组成部分，土地面积2.8万km2，占湖南省总面积的13.3%。长株潭地区包括长沙、株洲、湘潭3个地级市，下辖开福区、芙蓉区、雨花区、岳麓区、天心区、望城区、浏阳市等23个区县。截至2017年，长株潭地区城镇人口化为71.34%，总人口达1 479.2万人，占湖南省总人口的21.6%，完成GDP总值14 745.39亿元，占全省GDP比重的42.3%。

1.2 数据来源

收集2008年和2017年长株潭地区23个区县的相关数据，数据来源于《湖南统计年鉴》、各市统计局官方网站以及部分县（市）的统计公报。

1.3 研究方法与过程

1.3.1 长株潭地区人口-土地-产业城镇化的空间分布研究 在Excel中建立2008年和2017年长株潭地区人口-土地-产业城镇化指数数值的属性数据库，并利用ArcGIS 10.2软件连接空间数据与属性数据，对长株潭地区人口-土地-产业城镇化进行时空对比。为了更明确地展现出城镇化的不同发展阶段，参考Northam的城镇化发展“S曲线理论”，将城镇化指数进行如下划分：0～0.1表示处于萌芽发展阶段；0.1～0.25表示处于初步发展阶段；0.25～0.5表示处于快速发展阶段；0.5～1表示处于高度发达阶段。

1.3.2 人口-土地-产业城镇化评价指标体系构建

根据对新型城镇化基本内涵的理解，遵循系统性原则、典型性原则、简明科学性原则、综合性原则、可操作性原则，结合研究目的，选取人口、土地、产业3个维度的11个指标，构建长株潭地区人口-土地-产业城镇化耦合协调水平评价指标体系，如表1所示。以城镇人口占总人口比重、每万人中中等学校在校生人数、城镇居民人均可支配收入、每万人拥有床位数等指标表征人口城镇化；以地均固定资产投资、经济密度、地均财政收入、地均财政支出等指标表征土地城镇化；以二三产业产值比重、人均GDP、规模以上工业总产值等指标表征产业城镇化。

表1 长株潭地区人口-土地-产业城镇化耦合协调水平评价指标体系

1.3.3 指标权重的确定 在确定指标权重时为了避免主观性，使结果更加客观、更具信服力，研究采用客观赋权法中的熵值法计算指标权重。熵值法计算权重的具体过程如下。

（1）数据标准化处理。为消除原始数据因量纲、内容、标准的差异对结果的影响，在计算指标的权重时将各指标原始数据进行标准化处理。由于选取的指标对结果均具有正向作用，因此数据标准化可采取公式（1）进行。

式中：Yij为数据标准化处理后的值；Xij为第i个区（县）第j项指标的原始数据（i=1，2，…，m；j=1，2，…，n）；Xijman为Xij指标的最大值，Xijmin为Xij指标的最小值。

（2）计算第i个区（县）第j项指标的比重Pij。

（3）计算第j项指标的熵值Ej。

（4）计算第j项指标的信息熵冗余度Dj。

（5）计算第j项指标的权重Wj。

（6）计算第i个区（县）各子系统城镇化评价指数Uk。

1.3.4 构建耦合协调模型 （1）耦合协调模型。“耦合”最早提出并应用在物理学领域。通常指2个或2个以上的系统或运动方式之间通过要素的相互作用，彼此影响甚至联合的复杂现象。耦合度可以体现系统之间互相依存、互相制约的程度。耦合度模型[7]计算见公式（7）。

式中：C为耦合度，C∈[0，1]；U1、U2、U3分别为人口城镇化指数、土地城镇化指数、产业城镇化指数。

耦合度对于判别各系统之间耦合作用的强度具有重要意义，但在进行时序分析和空间比较时，难以反映系统之间的协同效应，因此，需要构建一个客观体现系统间协调发展程度的耦合协调度模型，耦合协调度模型[6]计算见公式（8）和（9）。

式中：D为耦合协调度；T为“人口-土地-产业”城镇化的综合评价指数；α、β、γ为待定权重，该研究认为人口、土地、产业城镇化同样重要，因此α、β、γ各取1/3。

（2）耦合协调度分类标准。参考相关文献[10-11]，结合长株潭地区城镇化的实际情况，对“人口-土地-产业”城镇化耦合度和耦合协调度进行划分，如表2所示。

表2 耦合度T和耦合协调度划分标准

2 结果与分析

2.1 长株潭地区人口-土地-产业城镇化的空间分布特征

2.1.1 人口城镇化 由图1可知，2008年，长株潭地区绝大多数市辖区处于高度发达阶段；处于快速发展阶段的县域均靠近长沙市，且绝大部分隶属于长沙市，表现出较为明显的区位差异；而位于长株潭地区南部的县域则处在初步发展阶段。2017年，长株潭地区多数市辖区人口城镇化水平下降，下降的原因：作为省会城市，2017年长沙市的常住人口增加了20万人，成为湖南省人口吸纳的主要地区，使其在激烈的人才竞争中占据了制高点，而快速增长的人口虽然超出其承载力，但城镇化仍维持在高度发达水平；而芦淞区、石峰区、雨湖区和岳塘区由于乡镇街道划分调整导致其农业人口大量增加，再加上城镇人口外流等原因共同导致城镇化水平下降。县域地区醴陵市、攸县达到快速发展阶段，株洲县达到初步发展阶段；而韶山市和炎陵县因人口外流、基础设施落后等原因导致城镇化水平下降；其他县域地区城镇化水平均有一定提升，但仍处于原发展水平。总体而言，人口向长沙市聚集的流动惯性阻碍了长株潭地区整体空间的协同发展。

图1 长株潭地区人口-土地-产业城镇化时空演变①文中地图均是在自然资源部标准地图服务网站下载的审图号为湘S（2020）037号的标准地图上制作的，底图均无修改。

2.1.2 土地城镇化 2008年，芙蓉区、天心区、雨花区土地城镇化处于高度发达阶段，开福区处于快速发展阶段，其他区、县除炎陵县为萌芽发展阶段外均处于初步发展阶段。2017年，长株潭大多数市辖区达到快速发展阶段，长沙县、石峰区、岳塘区发展速度较快，由2008年的0.120、0.165和0.155分别上升至2017年的0.257、0.280和0.267；县域地区土地城镇化发展较慢，停留在初步发展阶段。县域地区和大部分市辖区呈现出土地城镇化滞后于人口城镇化的特征。城镇土地资源集约利用程度低、县域地区土地开发动力不足是长株潭地区土地城镇化水平较低的主要原因。

2.1.3 产业城镇化 作为湖南省工业布局较为集中的地区，长株潭地区产业基础雄厚，产业城镇化整体发展质量较高。长株潭地区3个维度的城镇化水平呈现出产业城镇化＞人口城镇化＞土地城镇化的特征。与2008年相比，2017年长株潭地区大多数县域地区的产业城镇化发展水平都有所提升，雨湖区及长沙市下辖县域地区达到高度发达阶段。近年来，长株潭地区为促进城市转型升级，淘汰落后产能，对市辖区污染企业逐步实施关停和搬迁，导致市辖区工业产值和产业城镇化水平暂时下降。而县域地区中株洲县、茶陵县和炎陵县仍处在初级发展阶段和萌芽发展阶段，上述3县存在产业规模小、产业结构滞后等问题。另外，长株潭地区产业城镇化还呈现出北高南低和以长沙市中心城区为中心向外扩散的特征。从人均GDP来看，2017年长沙的人均GDP高达135 388元，而株洲、湘潭的却分别只有64 165元、72 256元，只有长沙的50%左右。

2.2 长株潭地区人口-土地-产业城镇化的耦合度分析

由图2可知，长株潭地区人口-土地-产业城镇化耦合度整体水平较高，大多数区县处于高水平耦合阶段。2008年和2017年长株潭地区人口-土地-产业城镇化耦合度均值分别为0.899和0.901，呈上升趋势。与2008年相比，2017年芦淞区由磨合时期上升至高水平耦合阶段，浏阳市由高水平耦合阶段下降至磨合时期，长沙县耦合度有所上升但仍处于磨合时期；其他区县维持高水平耦合阶段不变。

图2 2008年和2017年长株潭地区各单元城镇化耦合度的空间分布

根据耦合度的大小，结合各区县的人口、土地、产业城镇化发展水平，划分长株潭地区各区县人口-土地-产业城镇化的耦合类型（表3），其中低水平为子系统城镇化指数小于等于0.25，中水平为大于0.25小于等于0.5，高水平为大于0.5小于等于1。表3中的耦合类型按照人口、土地、产业的顺序对发展水平排序，如“高高高”为人口高发展水平、土地高发展水平、产业高发展水平。

从表3可以看出，长株潭地区市辖区城镇化耦合类型以“高高高”“高中高”“高低高”和“高低中”为主，市辖区人口、产业处于较高发展水平，土地则大多处于中低发展水平；县域地区耦合类型主要以“中低中”“低低中”“低低低”为主要类型，人口、产业大多处于中低发展水平，土地处于低发展水平。

表3 2008年和2017年长株潭地区各区县人口-土地-产业城镇化的耦合类型

对比2008年和2017年，长株潭地区人口-土地-产业城镇化耦合类型的种类由8种增加至11种，县域地区子系统城镇化发展出现一定水平的增长。如醴陵市由2008年的“低低中”发展至2017年的“中低中”，其人口城镇化由低水平发展至中水平。

2.3 长株潭地区人口-土地-产业城镇化的耦合协调度分析

由图3可知，长株潭地区人口-土地-产业城镇化耦合协调类型主要以高水平耦合协调为主，变化趋势主要为：低水平耦合协调类型由2008年的4个单元减少至2017年的3个单元；中度耦合协调类型由2008年的7个单元减少至2017年的4个单元；高水平耦合协调类型由2008年的10个单元增加到2017年的14个单元；极度耦合协调类型保持2个单元不变。整体上看，2008—2017年长株潭地区人口-土地-产业城镇化的耦合协调水平整体上有所上升。

图3 2008年和2017年长株潭地区不同城镇化耦合协调类型下各单元的数量

将2008年和2017年长株潭各区（县）的耦合协调度数值导入 ArcGIS 10. 2软件，绘制成空间分布图见图4。从图4可以看出，长株潭地区人口-土地-产业城镇化耦合协调水平的空间特征表现如下。

（1）县市差异明显。市辖区均达到了高水平耦合协调，长沙市下辖的芙蓉区、雨花区达到极度耦合协调水平；而县域地区除长沙市下辖的长沙县、浏阳市、宁乡市达到高水平耦合协调外，其他地区仍处在低水平耦合协调和中度耦合协调阶段。这突出反映了长株潭县域地区人口城镇化与土地城镇化发展动力不足，制约了县域自身协调发展的同时也阻碍了长株潭地区的整体健康发展。

（2）南北差异明显。2008—2017年间，长株潭地区城镇化耦合协调水平呈北高南低的特征。这是因为长沙市主城区对周边区域形成了良好的溢出和扩散效应。而长株潭地区南部大多数单元仍处于低水平耦合协调和中度耦合协调阶段。长株潭地区南部以县域为主，与市辖区距离较远，受辐射效应弱，县域经济实力总体偏弱，医疗、教育、就业等方面水平在长株潭地区排名处于中下游，土地集约利用率较低；行业结构趋同，规模小，大多为粗放经营，经济效益低，科学经营管理水平意识较差，城乡二元结构依旧明显。

（3）呈现出以长沙市主城区为中心向外扩散的特征。长沙市是长株潭城市群的核心，作为湖南省的政治、经济、文化中心，其拥有的优质资源，如雄厚的资本、发达的科技、高端的人才、极高的产业竞争力、快捷的交通、繁荣的市场和完备的公共服务等，对湘潭市和株洲市形成了明显的虹吸效应。例如，近年来株洲、湘潭市民到长沙就业和居住的比例大大增加，在客观上形成了资金、产业、技术、人才等资源要素流向长沙的趋势。

（4）浏阳市耦合协调水平有大幅度提升，由2008年中度耦合协调水平提升至2017年高水平耦合协调。浏阳市是中国乃至世界的重要烟花生产基地，其依托花炮生产，加快产业升级，逐步形成了生态旅游、电子信息、机械制造等八大产业，2017年浏阳市完成GDP总值1 304.98亿元，在2017年中国经济百强县位列第17名。浏阳市的发展路径为长株潭城市群其他县域地区提供了参考。

3 结 论

（1）长株潭地区人口-土地-产业城镇化发展总体上不协调，空间差异明显，呈现北高南低的特征，一方面长沙市主城区对周围县域形成溢出效应，且这种溢出和辐射效应逐步减弱，另一方面长沙市对株洲市、湘潭市形成了明显的虹吸效应，株洲市南部形成低城镇化连片区。

（2）长株潭地区3个维度的城镇化水平呈现出产业城镇化＞人口城镇化＞土地城镇化的特征，显示出长株潭地区作为老牌工业基地产业实力雄厚，但部分区县人口城镇化低且土地集约利用程度较低。

（3）长株潭地区人口-土地-产业城镇化耦合度较高，且呈上升趋势，各子系统共振性良好。

（4）长株潭地区人口-土地-产业城镇化耦合协调水平整体呈上升趋势，但市县差距明显，市辖区整体耦合协调度较高，而县域地区的耦合协调度则处于较低水平。县域地区因基础设施落后、就业岗位少、对人才吸引力不足导致人口外流严重；虽然县域地区土地开发潜力较大，但开发动力不足，经济落后。