城市土地集约利用与产业结构优化耦合协调关系研究——以湖北省咸宁市为例

张理浩

(广西大学 公共管理学院，广西 南宁 530004)

0 引言

关于土地资源利用的研究之所以一直以来都重要且热门，一方面是因为其自然属性中的有限性和不可再生性，另一方面是其利用效率在一定程度上影响着城市经济的发展。现阶段，土地供求矛盾突出，城市用地矛盾日益加剧，使得城市用地效率不高，从而影响其产业结构的优化升级。如何缓解二者之间的矛盾，使得在城市经济发展中，城市的土地集约利用水平与产业结构优化水平相适应。这对促进二者的协调发展有着十分重要的意义。

多数学者认为，土地利用与产业结构不仅是一个互相联系的整体，它们之间还存在着复杂的关系[1-4]。郑惠等[5]通过对广西壮族自治区14个地级市进行实证分析，认为各城市之间应该相互协作，高水平耦合协调城市要带动低水平耦合协调城市发展，以此来促进城市化进程。贾丹丹等[6]从空间特征和时序特征分析了京津冀地区土地集约利用与产业结构优化的互动关系，建议京津冀地区各城市应明确土地利用情况和自身发展定位，助力京津冀地区耦合协调发展水平的提升。朱乾隆[7]等利用TOPSIS模型测算了五大国家级城市群10年间土地集约利用与生态文明建设子系统综合评分，并借助耦合协调发展模型分析出五大城市群土地集约利用与生态文明建设二者之间的协调水平在10年间逐步达到基本协调。钱宏胜等[8]和王怡睿等[9]运用耦合协调发展模型分别对河南省和甘肃省的城市化和土地集约利用度之间的关系进行研究。近年来现有研究较少对土地集约利用与产业结构优化之间的关系进行系统分析，而且多数学者侧重于以城市群、大区域和省份为研究对象，以单个城市作为研究对象的较少。因此本文将咸宁市作为研究对象，在此研究基础上构建土地集约利用与产业结构优化两个子系统的评价指标体系。接着采用多因素综合评价法来测算出两个子系统的综合评价指数，通过运用耦合协调模型来探讨咸宁市土地集约利用与产业结构优化二者之间的耦合协调关系。这不论是对于丰富城市相关理论科学认识，还是对促进当地经济高质量发展，都有着一定的意义。

1 研究区概况与数据来源

1.1 研究区概况

咸宁市素来就有着“湖北南大门”的称号，其位于湖北省东南部，地跨113°32′～114°58′，北纬29°02′～30°19′，长江中游河段流经该市。咸宁市地理位置优越，东边与江西省相邻，西南与湖南省相接，北靠国家中心城市武汉市，是“1+8”武汉城市圈成员之一。境内交通便捷，长138 km的长江黄金水道从境内向东流出，京广铁路、106国道、107国道、京珠高速公路贯通南北。

咸宁市总面积9751.5 km2，下辖赤壁市，咸安区，崇阳县，嘉鱼县，通城县，通山县。咸宁市位于幕阜山北麓，地质构造以新华夏构造体系为主，市内的岩浆活动主要集中在通山县的九宫山一带。该区属亚热带季风气候，气候温和，年均气温16.7℃，降水充沛，年降水量1747mm。冬季偏冷干燥；夏季高温多雨。

2018年全市国民生产总值1362.42亿元，总人口304.01万，三次产业结构比为13.7:48.7:37.6。2018年全年人均生产总值53655元，较上一年增长7.5%。

1.2 数据来源

本研究所选取的各项评价指标的原始数据主要来源于2004-2018年《咸宁市统计年鉴》和《中国城市统计年鉴》等。

2 研究方法

2.1 构建评价指标体系

本文将土地集约利用与产业结构优化视为一个复杂的综合系统，它是由多种因素作用并共同构成的。综合已有研究成果[10-13]，本文在遵循相关文献各项科学原则的基础上，构建合理、完善的指标体系。

产业结构优化不仅是产业结构层次提高的过程，更重要的是产业结构素质提高的过程，它推动着产业结构向合理化、高级化不断发展。土地集约利用与土地节约利用这两个概念既有区别又有联系，二者都与经济发展有着密切的联系，也都可以在一定条件下相互转化，将二者统一起来，则共同构成了土地利用的丰富内容。土地集约利用与产业结构优化两个系统相互影响、相互作用，并在协调的过程中不断实现可持续发展。

对土地集约利用与产业结构优化二者的内在机制进行深入分析，在遵循上述原则以及结合咸宁市土地集约利用情况和产业结构发展现状的基础上，还参考了相关文献和其他学者指标体系的设计构建，从而建立起两个系统的评价指标体系，见表1、表2。

表1 土地集约利用评价指标体系

表2 产业结构优化评价指标体系

2.2 计算土地集约利用和土地利用结构综合水平

2.2.1 指标标准化

为了让各数据之间拥有可比较性，使得各数据不会受到不同指标测量度和量纲的影响，本文选用极差标准化法对原始数据进行标准化处理。假设有m1项土地集约利用评价指标，m2项产业结构优化指标，则对正向指标和负向指标分别按如下公式进行计算。

正向指标：Zij=Xij-minXj/maxXj-minXj

(1)

负向指标：Zij=maxXj-Xij/maxXj-minXj

(2)

式子中，Zij是标准化后的值，Xij为第i个样本，第j个指标的原始数据；maxXj、minXj为Xj的最大值和最小值[6]。

2.2.2 确定各指标权重

为了能客观反映各个指标对其所在目标层的影响程度，本研究选择客观赋权法中的熵值法来确定各个指标的权重[14]。

假设有n个评价单位(n为年份)每个评价单元有p项评价指标，构建原始矩阵Y={yij}np(0≤i≤n，0≤j≤p)；Xij为第i个年份第j项指标标准化后的值。第i个年份第j项指标的比重(Sij)为：

(3)

各指标的熵值(ej)为：

(4)

式中：k为系数，k=1/lnn。

各指标之间的差异值(dj)为：

dj=1-ej，

(5)

dj越大，则说明该项指标越重要。j项值权重(Wj)的计算公式：

(6)

由此计算出各指标权重，结果如表1、2所示。

2.2.3 确定综合指数

依据表1和表2所确立的评价指标体系，将运用公式(1)-(6)所得到的标准化数据与权重值数据代入到多因素综合评价模型，就可以获得两个子系统的综合评价指数[6]。计算公式为：

(7)

(8)

2.3 建立综合发展耦合协调度模型

耦合度(C)通常用以表示系统内各要素相互作用的影响程度，是对要素相互作用强度的一种度量。基于这种理论，本文构建城市土地集约利用系统与产业结构优化系统之间相互影响和相互作用的耦合度模型[15]。其公式为：

(9)

式中C为耦合度，C∈(0，1)，C值越接近1，说明两个系统内部要素之间越协调；C值越接近0，表明两个系统内部各要素之间耦合度越差，内部要素不相关，将趋于无序发展。借鉴相关耦合类型划分标准，并考虑土地集约利用与产业结构优化自身特点，本文将耦合度数值的高低划分为4个阶段：0

耦合度在一定程度上可以反映土地集约利用与产业结构优化两个子系统之间的耦合情况，但耦合度不能全面反映两者之间的整体功效和协调效应。在探讨产业结构优化与土地集约利用耦合的过程中，除了要考虑两者的耦合度，还应该考虑两者的协调发展水平。因此，为了准确评价土地集约利用与产业结构优化之间的耦合协调程度，在耦合度的基础上还需要建立土地集约利用与产业结构优化两个子系统之间的耦合协调度模型，从而以此来表示两个子系统在动态耦合过程中的协调程度。其公式为：

T=a×U(x)+b×U(y)

(10)

其中，D表示协调度，C表示耦合度，T代表产业结构优化与土地集约利用协同效应的综合指数，a和b为待定系数，分别表示二者在整个系统运行中的重要程度[16]。基于可持续发展理论，将土地集约利用与产业结构优化对城市整体协同发展的贡献视为同等重要，即a=b=0.5[17-18]。依据耦合协调发展度系数D，并结合土地集约利用与产业结构优化综合评价结果，参考相关耦合类型划分标准[19-20],可以将协调度评价过程分为3个阶段9大类型(见表3)

表3 土地集约利用与产业结构优化耦合协调类型划分

3 结果与分析

3.1 土地集约利用与产业结构优化综合评价结果

本文将咸宁市15年的数据作为评价单元，利用多因素综合评价模型，分别计算得出2003-2017年每年的土地集约利用和产业结构优化水平。

首先对咸宁市2003-2017年的原始数据进行标准化处理，接着运用熵值法计算出各指标权重，最后，采用综合评价模型分别对各指标进行加权求和，得出15年间咸宁市土地集约利用以及产业结构优化的综合评价值，具体结果如图1所示。

图1 2003-2017年咸宁市土地集约利用与产业结构优化综合评价值

3.2 综合评价效益值分析

3.2.1 土地集约利用综合评价

2003-2017年，咸宁市土地集约利用综合评价值持续上升，其综合评价值在15年的时间里提高了0.956，年均增长速度为73.3%。尤其是在2003-2006年间，综合评价值提高显著，仅仅4年的时间，综合评价值由0.0044上升提高为0.148，4年的年均增长速度为272.4%，而剩余11年的年均增长速度为19.02%。这不仅得益于国家宏观政策的支持，同时也受到咸宁市地方政策和其内在发展驱动力等因素的影响。在2003-2006年间，咸宁市工业化进程明显加快，市政府认真组织实施兴工强市战略，居民收入稳步增长，并且农村和农业经济不断发展，呈现出欣欣向荣的局面，城镇化进程也迈出新步伐。此外，咸宁对外开放不断扩大，承接武汉地区的产业转移也取得良好进展。2006年以后，咸宁市经济保持稳步提升，积极扩大消费投资，不断增进人民福祉，民生建设与基础设施建设不断得到加强，积极推动创业带动就业。市内公共交通日益方便快捷，医疗设施和水平不断提高，医疗人才队伍不断发展壮大，土地集约利用综合评价值不断提高。咸宁市的固定资产投资、财政收入和工业产值有力地推动了咸宁市土地集约利用综合效益值的上升。尤其是2004年以来，咸宁市进入城市发展的快车道，经济建设取得成就，土地投入水平不断增加，土地经济产出不断上升，土地生态效益持续得到改善。进入2015年，伴随着咸宁市经济的腾飞，咸宁市不断落实国家土地生态理念，土地集约利用综合效益也进入稳步增长阶段。在发展经济的过程中更加注重土地生态效益，土地利用基础条件也逐步得到改善。

3.2.2 产业结构优化综合评价

同期，咸宁市产业结构优化综合评价值呈现出在波动中稳定上升的趋势。其综合评价值由2003年的0.3059提高到2017年的0.8014，综合评价值提高了0.4955。年均增长速度为8.7%。但在2004-2005年间，产业结构优化综合效益值出现了负增长，其综合评价值由2004年的0.3242下降为2005年的0.1849。其主要原因为2005年咸宁市调整产业结构，加速推动工业化，使得经济得到快速发展，全市工业化率创新高，第三产业从业人员与产值占比均得到下降，再结合2005年咸宁市承接武汉市的过剩产业转移并对全市213个投资项目进行清理和停缓等一系列因素，使得2005年的产业结构优化水平达到极低值。在2007年，咸宁市政府大力发展工业支柱产业，一系列风电、核电项目的开工建设，使得2007第二产业产值比重有所提高，而第三产业产值占比略微下降。因此2007年的产业结构优化综合评价值较2006 年出现轻微下降。2007年以后，“中部崛起”和“两圈一带”战略开始实施，咸宁市紧跟国家战略，加快发展以旅游业为主导的第三产业，并启动创建中国优秀旅游城市的工作，加快发展和提升服务业，积极引导房地产业健康发展。“一带一路”、长江经济带、长江中游城市群等重大国家战略的深入实施，使得咸宁市进一步提升发展层次、推进区域合作；中部崛起新规划实施以及湖北自贸区的建设有利于咸宁市聚积资源要素、发挥自身优势，促进产业结构优化；长江大保护以及生态屏障的建设，使得咸宁市生态城市建设步伐加快，城市品位和形象快速提升。产业结构优化综合评价值的快速上升归功于第三产业产值占比和咸宁市投资出口额的显著提高。特别是2015年以来，咸宁市坚持加快转型升级，优化产业结构，实施创新驱动，着力培育发展新动能，产业结构优化综合评价进入稳步增长阶段。产业结构不断得到优化。

3.3 耦合协调水平分析

在前文所得到的两个子系统各自综合评价值的基础上，通过运用耦合度和耦合协调度模型，对2003-2017年所研究区域内的土地集约利用与产业结构优化两个子系统的耦合协调度进行测算(见图2)。通过测算结果分析二者的协调发展水平。

图2 2003-2017年咸宁市土地集约利用与产业结构优化耦合发展水平

3.3.1 耦合度

从总体上看2003-2004年，咸宁市土地集约利用与产业结构优化耦合程度处于低水平耦合阶段，两者之间联系不紧密，相互作用程度小。2005-2017年，咸宁市土地集约利用与产业结构优化耦合度发展进入拮抗阶段，主要原因是土地集约利用与产业结构优化联系不紧密，也有可能是产业结构的优化无法使得土地集约利用水平得到进一步提高。在这15年间，土地集约利用—产业结构优化耦合度呈现出在波动中缓慢上升的趋势。但2003-2005年，耦合度由2003年的0.1186上升为2005年的0.4543，直接由低水平耦合阶段进入拮抗阶段。两者之间的联系与相互影响程度得到改善与提高。其主要原因在于2005年的产业结构优化综合评价值出现下降，使其与土地集约利用评价值的差距缩小，致使耦合度得到上升。2005-2017年，耦合度便进入一个缓慢上升阶段，耦合度由2005年的0.4543上升为2017年的0.4979，13年的时间里耦合度仅增加了0.0456，12年的增幅之和为9.48%。其中最大值为2008年的0.4998，2009-2012年间，土地集约利用与产业结构耦合度出现了连续4年的轻微负增长。从耦合度的时间发展序列来看，2004年的耦合度增加幅度最大，为132.76%，其次为2005年的64.59%；而2011年的减少幅度最大，为0.71%，其次为2009年的0.02%。总之，在2003-2015年间，咸宁市土地集约利用—产业结构优化系统耦合度处于0～0.5之间，两者之间的发展关系经历了低水平耦合阶段到拮抗阶段。究其原因，随着咸宁市工业化进程的加快，对土地的利用程度必然加重，而在产业结构转型升级的过程中，土地利用出现粗放经营的现象，土地利用方式在一定程度上并没出现由粗放向集约转变的过程。区域相关政策的实施和其土地集约利用水平也会成为影响区域产业结构调整方向的主要因素之一。在土地利用水平干扰产业结构优化升级的同时，产业结构优化也制约着城市土地的集约利用，二者之间的矛盾渐渐显露出来，这种土地集约利用程度提高没有极大促进产业结构优化的经济发展模式严重制约了耦合度的进一步提高。

3.3.2 耦合协调度

2003年-2017年咸宁市城市土地集约利用与产业结构优化系统耦合协调程度经历了拮抗阶段、磨合阶段和协调阶段。从时间段来看土地集约利用—产业结构优化系统耦合协调度一直保持稳定增长的趋势，耦合协调度由2003年的0.1356增长至2017年的0.6625，增加了0.5269，年均增长速度为8.83%。其中2009—2017年处于协调阶段，2003—2008年处于失调阶段。2003—2004年的耦合协调度增幅最大，为62.87%，其次为2005-2006年的24.6%。2012年以前，系统耦合协调度处于失调阶段，2012年以后，土地集约利用—产业结构优化系统进入协调阶段，2015年以后达到协调阶段中的中级协调。从2009年开始，系统耦合协调度达到磨合阶段的初级协调程度，咸宁市的土地集约利用与产业结构优化达到了较为协调的发展阶段，这说明在这段时期，土地集约利用与产业结构优化之间有很强的相互影响关系，产业结构的优化升级可以促进城市土地的集约利用，同时土地的集约利用也可以引发产业结构的进一步优化，从而使得二者之间相互配合发展。从二者的协调度来看，在2015—2017年达到中级协调程度，但两者的协调指数不高，只有2017年最高的0.6624，因此，咸宁市的土地集约利用与产业结构优化之间的协调度还有很大的上升空间。

4 结论与建议

4.1 结论

本文运用耦合度和耦合协调度模型，对咸宁市2003—2017年城市土地集约利用与产业结构优化综合效益进行了测算，并且对土地集约利用与产业结构优化之间的耦合度和耦合协调度进行了实证分析，由此得到以下结论：

(1)2003—2017年，咸宁市土地集约利用综合评价处于稳定上升的阶段，而产业结构优化综合评价值呈现在波动中上升的态势；

(2)从总体上看，在这15年间，咸宁市土地集约利用—产业结构优化系统耦合度呈现在波动中缓慢上升的趋势，除开个别年份，系统耦合度处于拮抗发展阶段，耦合度指数不高，有待进一步上升。

(3)在研究时间段内，咸宁市城市土地集约利用—产业结构优化耦合协调程度经历了拮抗阶段、磨合阶段和协调阶段。在研究时间段的最后3年达到协调阶段的中级协调程度。

4.2 建议

虽然咸宁市土地集约利用水平与产业结构优化水平的耦合协调度已经进入了中级协调，但协调指数较低，产业结构的调整和发展依然滞后。从总体来看，在咸宁市的产业结构中，第二产业仍占较大比重，第三产业比重不高，这与其他发达城市还有很大差距。咸宁市的产业结构内部调整依然存在问题，这会成为制约土地集约利用与产业结构优化协调发展的因素。因此为了实现咸宁市土地集约利用与产业结构优化的协调发展，提出如下建议：

4.2.1 调整优化产业发展，加快构建现代产业体系

(1)构建现代工业产业体系，在坚持传统产业优化升级的同时，也要注意培育新兴产业，推进产业创新，实施科技创新工程。推进产业质量建设。

(2)构建现代农业产业体系，加大农业投入，推进特色农业的产业化发展。着力提高传统农业质量，做强农产品加工业，壮大新兴产业、新兴业态，注重提高农业经济。因地制宜，利用各地的独特优势，完善农产品的品牌开发，进行农产品的特色开发经营。

(3)构建现代服务业产业体系。咸宁市拥有丰富的自然风光和文化历史，要充分利用文旅资源优势，发展文化旅游产业。一方面加大旅游产业投资力度，加快发展大旅游，积极创建国家全域的旅游示范区，加强旅游景点的基础建设；另一方面在发展文化产业的基础上，要借助文化产业来体现咸宁市自身的独特文化，建设咸宁市独特的现代文化产业体系。

4.2.2 优化建强绿色品牌，倾力打造和谐美丽城市

(1)实施生态保护修复工程。坚持人与自然和谐共生，加强和引导各方面资金参与生态保护和修复工程，要着重解决在经济发展中出现的突出环境问题。

(2)加强生态文明制度建设。加快构建政府为主导、企业为主体、社会组织和公众共同参与的环境治理体系，凝聚全社会的共同力量。

(3)加强现代绿色产业体系建设。绿色低碳的经济体系要以绿色生产生活方式为基础，并使得绿色低碳的发展理念深入人心。推进省级农产品优势区建设，支持赤壁市建设绿色生态农产品交易基地，推出一批绿色农业品牌。

4.2.3 优化二三产业用地，促进土地集约利用水平的提高

目前咸宁市产业发展现状是第二、第三产业占主要地位，因此需要根据产业实际发展情况，将占地面积大、效益低，污染严重的第二产业移出城市中心区，向郊区布局。同时积极探索多维空间的土地利用开发模式，引导传统产业升级或转型为新兴产业，借鉴大城市的经验，使得第二、第三产业用地走可持续发展道路。