产业结构与土地利用结构耦合研究——以山东省16地市为例

杨忠学，任会源，魏明亮

(1.山东建筑大学 管理工程学院，山东 济南 250101；2．山东建筑大学 测绘地理信息学院，山东 济南 250101；3.山东省国土空间规划院，山东 济南 250014)

引言

随着社会经济的发展，人们对于自然资源的开发、利用逐渐广泛和深入，其中土地作为生存和发展的基础备受关注，但是其自身的特性也带来了各种土地问题。为了缓解现存的土地利用问题，人们逐步将目光聚焦在土地集约利用与产业结构优化上，土地利用结构与产业结构之间的内在联系便是其中一个重要研究方向。

土地利用结构是内部各种功能的用地比例、空间结构及其相互影响、相互作用的关系。[1]各学者从不同的研究尺度、研究方法和研究角度对土地利用结构进行探析，大多数学者基于县[2-3]或市[4-6]对土地利用结构展开研究，也有少数学者针对城市群[7]进行研究；对土地利用结构的研究方法较为丰富，其中主流评价方法有耦合协调模型[8-10]、信息熵模型[11-12]、地理探测器[13-14]、灰色关联法[15]和空间自相关模型[16]；针对土地利用结构的研究角度非常广泛，研究热点集中在土地利用结构的时空变化[17-18]、影响因素[19-21]、结构优化[22-24]和驱动力分析[25]等方面，且对于产业结构[26]、生态承载力[27]、生态绿当量[28]、城市化水平[29]、土地利用绩效[30]等与土地利用结构之间的关系做了更加深入的探讨。在社会经济发展过程中，产业结构与土地利用结构之间的关系仍需要不断探索、不断更新。

研究土地利用结构与产业结构之间的关系，有助于促进土地资源参与市场宏观调控，具有理论和实践的双重意义。现阶段的研究多为对于某一个城市进行时间序列上的探析。文章通过建立相关理论模型，研究山东省16个地市土地利用结构与产业结构之间的关系，通过调整山东省三大产业之间的土地配置，进而达到两大结构双优化、经济持续发展的目标。

一、研究区域、数据来源和研究方法

(一)研究区概况

山东省地处华东沿海地区，凭借其优越的地理位置和文化底蕴在经济发展上具有显著优势。2019年，莱芜正式划入济南，山东省由原来的17个地市调整为16个地市，全省生产总值达71，067.5亿元，居全国第三，一、二、三产业结构占比(%)分别为7.2∶39.8∶53.0。通过对产业结构的持续优化，第三产业逐渐占优势地位。山东省土地总面积为15.8万平方千米，土地利用结构在不断调整，一产用地比重逐渐降低，二产、三产用地比重逐渐上升，土地利用结构和产业结构的耦合协调度也在逐步上升。

(二)数据来源

山东省各地市2009年、2019年的产业产值数据来源于《山东省统计年鉴》、山东省统计公报和各地市统计局年鉴，土地利用数据来源于山东省第二次、第三次国土调查。

(三)研究方法

1.数据处理方法

在判断经济发展阶段时，以美元作为计量单位，将各时期的人均GDP折算到2010年的实际人均GDP，再依据表1提供的标准进行判断。在处理产业结构的数据时，直接使用官方所提供的产业产值数据。

表1 钱纳里经济发展阶段判断标准

借鉴刘平辉的土地利用产业分类体系[31]，将全省产业用地类型分为四类，用于土地利用结构划分。

表2 基于产业的土地利用分类

2.信息熵模型

信息熵用来描述产业结构和土地利用结构的有序程度。信息熵值与系统有序性呈逆相关，信息熵值越小，系统越协调有序，结构性作用越强；相反，信息熵值越大，系统更加无序，结构性越差。[32]运用信息熵模型对山东省16地市2009年、2019年的产业结构及土地利用结构进行评价，分析产业分布状况和土地利用状况，通过所得数据判断两者的有序程度、耦合程度、协调度以及耦合协调程度。

[lsw1-Eth-Trunk1]port trunk allow-pass vlan all“允许通过的vlan流量”

信息熵的公式表达如下：

(1)

3.耦合评价模型

耦合度计算方式如下：

(2)

其中，C为耦合度、H土代表土地利用结构、H产代表产业结构。耦合度C取值介于[0,1]之内，C的数值越大，说明耦合水平越高。当C=1时，说明耦合程度最好，该地市正朝着有序的方向发展；当C=0时，说明耦合效果最差，该地市正处于无序的发展状态。

协调度计算公式如下：

C′={(H土×H产)/[(H土+H产)/2]2}k

(3)

其中，C′为协调度、k为调节系数，在文中取值为2。协调度C′取值介于[0,1]之内，C′的数值越大，说明协调性越高。当C′=1时，说明协调程度最好，该地市达到最佳协调状态；当C′=0时，说明协调效果最差，该地市两者严重失调。

(4)

其中，D为土地利用结构和产业结构耦合协调度、T代表二者的综合协调指数，其中a、b为待定权数，且a+b=1。土地利用结构优化和产业结构调整相辅相成，且在发展过程中具有同等重要性，因此待定权数确定为a=0.5、b=0.5。

二、山东省各地市经济发展阶段

通过钱纳里经济发展阶段理论初步判断山东省各地市在2009年和2019年的经济发展阶段(见表3)。

表3 2009年、2019年山东省各地市经济发展阶段

2009年，东营凭借其优越的自然条件和资源优势，最先跨入经济发达行列，其余地市均处于工业化阶段；济南、青岛等五地市处于工业化发展后期；枣庄、潍坊等九个地市处于工业化发展中期；菏泽处于工业化初期，经济发展水平相对滞后。2019年，山东省各地市的经济水平均有一定程度的提升，其中处于经济发达初期阶段的地市数量由一个增至五个，除东营以外，济南、青岛、烟台和威海这四个地市也都先后跨入经济发达行列。济南作为山东省的省会，其经济发展一直受到高度重视，近年来在科技创新、文化旅游等方面取得了突飞猛进的发展；青岛、威海和烟台依托其优越的区位优势，经济实现质的飞跃；淄博、潍坊等六个地市处于工业化后期，除淄博以外，其它五个地市都是从工业化中期阶段逐步发展至工业化后期，经济状况有较大提升；枣庄、泰安等五个地市处于工业化中期，经济基础较差，发展较慢。

三、山东省各地市产业结构及土地利用结构分析

(一)山东省各地市产业利用结构及信息熵分析

温尚锟认为，产业结构是对包括产业构成、各产业之间的相互关系在内的结构特征的概括。[33]通过对各地市产业结构分析计算可得表4，通过判断信息熵数值也可进一步分析各地市的产业聚集效应。

2009年，山东省各地市产业结构信息熵值分布在0.67～1.00之间，最低值为东营的0.679。东营是具有第二产业优势的资源型城市，产业聚集效应最为明显；济南、青岛等地市的信息熵较小，说明其产业结构的有序度相对较好，其对于第二产业的依赖性较强，也可看出一定的产业聚集效应；而像济宁、潍坊等信息熵较高、有序度水平较低的地市，仍处于多元化发展的状态，并不会产生明显的产业聚集效应。

表4 2009年、2019年山东省各地市产业产值结构有序度状况

2019年，各地市产业结构信息熵值分布在0.74～0.99之间。济南和青岛产业结构不断优化，有序度超越其他地市，产业结构较为合理；淄博、东营等地市的信息熵处于中间水平，产业聚集效应一般；其余地市的信息熵处于较高水平，有序度较低。近年来济南和青岛作为山东省资源与政策都倾斜的城市，着重发展第三产业，产业聚集效应十分明显；处于中间水平的四个地市对于第二产业的依赖性较强，具有一定的产业聚集效应；信息熵较高的地市在第二产业和第三产业的发展情况相当，处于多元化发展的状态，因此这类地市的产业聚集效应不会特别明显。

(二)山东省各地市土地利用结构及信息熵分析

通过对各地市土地利用结构的分析计算可得表5。

表5 2009年、2019年山东省各地市

2009年，山东省各地市土地利用结构信息熵分布在0.23～0.62之间，大多数地市的第一产业用地占较大比重。由于东营的第一产业用地相较于其他地市并不占优势，因此其信息熵最高达到0.612；济南山地较多而青岛为沿海城市，这两个地市也因其特殊的地形地势导致信息熵相对较高；其他地市由于过于依赖第一产业导致信息熵非常低。

2019年，各地市土地利用结构信息熵分布在0.32～0.56之间，绝大多数地市的信息熵呈上升趋势，结合实际情况可判断各地市正处在由一产依赖型城市转向二产、三产依赖型城市的过渡期，济南和青岛在克服地形地势限制的同时不断朝着多元化的方向发展；泰安和临沂等地市的第一产业仍旧处于绝对优势地位，信息熵未出现较大幅度的改变；东营逐渐摆脱过于依赖自然资源发展经济的产业模式，信息熵有一定幅度的下降。

(三)山东省各地市产业利用结构和土地利用结构有序性差异

考虑到信息熵是对经济现象内部比例结构的无量纲化度量，分别将2009年、2019年产业结构信息熵与土地利用结构信息熵相减，进一步比较2009年、2019年两者之间的有序性差异(见图1)。

图1 山东省各地市不同时期产业结构和土地利用结构有序度差异

2009年、2019年山东省整体的产业结构有序性小于土地利用结构有序性，细化到地市同样存在这种现象。随着时间的推移，各地市的产业结构和土地利用结构的有序状态不断变化。2019年各地市两者之间的差值小于2009年的差值，这说明，在发展过程中，各地市的土地利用结构以及产业结构各自向更有序的方向发展，两者之间的关系也朝更加协调互利的方向不断迈进。

四、产业结构与土地利用结构耦合协调关系

通过耦合协调模型计算可得山东省16地市的耦合度和耦合协调度(见图2)。

图2 山东省各地市不同时期耦合度和耦合协调度

2009年，山东省各地市耦合度分布在0.39～0.50之间，2019年，各地市耦合度分布在0.43～0.50之间，绝大多数地市的耦合度均有不同程度的提升。临沂、德州以及聊城等地市在2009年的耦合度较低，但经过一段时间的发展后，耦合水平有了相对明显的提升；东营和滨州的土地利用结构和产业结构的特殊性导致其初期的耦合度较高，但随着土地利用结构和产业结构的特殊性逐渐降低，其耦合度也呈下降趋势。虽然山东省各地市中土地利用结构和产业结构的整体耦合程度仍旧处于一个较低的水平，但产业结构和土地利用结构之间的互利有序性却在不断提升。

2009年，山东省各地市耦合协调度分布在0.47～0.81之间；2019年，各地市耦合协调度分布在0.60～0.81之间。其中，东营维持在优质协调发展水平；受到产业结构与土地利用结构调整的影响，滨州的耦合协调度呈现下降趋势；其他地市的耦合协调度均有不同程度的提升，其中日照、聊城和菏泽的耦合协调度提升较为显著。山东省2009年及2019年的耦合度和耦合协调度具有相似的空间格局分布与时间变化趋势，耦合度和耦合协调度水平较高的地市均分布在山东省的东部和北部，这说明相较于西南部，东部和北部发展更好。

四、结论与建议

(一)结论

2009年，仅有东营处于发达经济初期，山东省其他地市均处于工业化阶段。经过十年的发展，各地市的经济水平有了显著增长，其中有五个地市发展到发达经济阶段，其他大多数地市也由工业化中期阶段逐步发展到工业化后期阶段。

山东省在2009年和2019年的产业结构有序度均低于土地利用结构有序度，但随着时间的推移，两者之间的有序度差距不断减小；山东省各地市产业结构和土地利用结构的初始耦合度水平较低，均处于耦合拮抗时期，但整体的耦合协调度基本高于耦合度，这说明产业发展和土地利用之间的关系趋于协调，且绝大多数地市的耦合度、耦合协调度随时间的发展都有不同程度的改善；经济发展阶段与耦合度、协调度、耦合协调度的发展趋势大致相同。

(二)建议

针对产业结构与土地利用结构之间存在的问题出台相应政策，促进产业结构调整和土地利用空间布局优化，强化土地利用结构内部地类用地规划管控、监管，提高土地资源利用效率；严守耕地红线，注重基本农田保护，在不超出土地资源生态承载能力的前提下，提高第一产业用地效率；加强第二产业和第三产业的转型升级，推动社会经济平稳健康可持续发展。