玉溪市土地集约利用与城镇化耦合协调时空分布与演变研究

李 兰，牛 宇，秦发侣

（玉溪师范学院 地理与国土工程学院，云南 玉溪 653100）

我国“十四五”规划中制定了完善新型城镇化战略，体现我国城镇化发展已进入关键时期[1,2].城镇的发展离不开土地，土地为城镇化提供空间载体.因此，探讨土地集约利用与城镇化的耦合关系从而提高城镇建设用地利用效率，提高城镇化建设水平，对我国新型城镇化发展至关重要.

目前关于城市土地集约利用与城镇化的研究主要集中在以下几个方面：（1）从研究范围来看，主要有以全国[3]、京津冀地区[4,5]、珠三角城市群[6]、北部湾经济区[7]、长三角城市群[8]以及较发达省[9,10]、市[11]为研究区，分析城市土地集约利用与城镇化之间的耦合协调发展关系.（2）从研究内容来看，土地集约利用主要集中在碳排放[12]、生态文明[14]、生态安全[10-16,27]、产业结构[17]、土地利用结构[18]等方面的协调发展研究；城镇化主要聚焦于生态环境保护[19,21,22]、产业结构、经济发展[20]等方面的关系研究.（3）从研究方法来看，对城镇化、土地集约利用进行综合评价时，大多采用熵权值法[4,10]、PVAR 模型[5]、PSR 模型[23]、PCA[24]法、DPSCIR 模型[25]等.（4）从土地集约利用与城镇化的研究来看，大多是从全国、跨区域成熟的城市群、较发达的省市等宏观区域层面进行研究，在西部地区的市域、县域层面上对土地集约与城镇化耦合协调关系进行研究的相对较少.

玉溪市位于我国西部地区的云南省.近年来由于国家对西部地区的大力开发，城市化进程加快，玉溪市城市建成区面积从55.6 平方公里扩展到75.03 平方公里，2020 年常住人口城镇化率达到54.81%，城镇化发展进入关键时期，如何实现城镇化进程与土地集约协调发展直接关系到城镇化发展质量.本文拟通过收集土地集约利用和城镇化的相关指标数据，构建耦合度、耦合协调度和相对发展度等指标，对玉溪市9 个市县区2005 年、2010 年、2015 年和2020 年4 个时间段的土地集约利用与城镇化的耦合协调关系进行时空演变分析，以期揭示玉溪市土地集约利用与城镇化协调发展的规律，并为地方制定土地利用和城镇化发展政策提供参考.

1 数据与方法

1.1 研究区

本文针对玉溪市下辖的澄江市、红塔区、江川区、通海县、华宁县、易门县、峨山县、元江县和新平县的1 市2 区6 县的2005 年、2010 年、2015 年以及2020 年4 个时段的土地集约利用与城镇化的耦合协调关系进行分析.

1.2 指标体系的构建

本文基于《玉溪市统计年鉴》《云南省统计年鉴》《中国城市统计年鉴》以及历年国民经济与社会发展统计公报等相关数据获取玉溪市9 个市县区土地集约利用与城镇化耦合关系的数据指标（表1）.其中，土地集约利用的评价指标包括土地投入水平、土地利用程度、土地产出效益和土地生态质量四方面[3-7]；城镇化是农村地区或者自然区域转变为城镇地区的过程，包括人口城镇化、经济城镇化、社会城镇化和生态城镇化.因此，城镇化指标主要包含人口、经济、社会和生态四方面，由于人口城镇化体现为人口数量、质量、结构等[10,19-22,26,27]，因此本文在以往研究的基础上增加了中青年人口比重这一指标.

表1 玉溪市土地集约利用及城镇化指标评价体系

1.3 指标数据处理

为了消除反映城市土地集约利用水平和城镇化水平的各计量指标由于单位不同带来的对比和计算的困难，从而达到统一测算单位的目的，本文采用极差标准化方法对表1 中的各指标数据进行规范化处理[11].指标数据可分为正向指标和逆向指标，分别用公式（1）和（2）进行处理，本文中指标均为正向指标.

式中，Xij表示第i个样本，第j个指标的原始数据，Xjmin和Xjmax分别表示第j 个指标的最小值和最大值，Cij为标准化后的数值.

将各指标数据规范化处理后，用熵值法确定各指标的权重从而量化土地集约利用和城镇化的程度.首先，根据公式（3）计算标准化指标同度量化值Pij；其次，根据公式（4）确定信息熵ej；然后，根据公式（5）计算第j项评价指标的差异系数gj；接着，根据公式（6）确定第j项的指标权重Wj；最后根据公式（7）（8）计算土地集约利用程度U1和城镇化程度U2.

1.4 耦合度的计算

耦合度是用来标记系统或要素之间耦合协同程度与演进趋势的定量指标.本文使用公式（9）对土地集约利用与城镇化之间的耦合度C进行计算[7-11].

式中，U1表示土地集约利用程度评价结果；U2表示城镇化评价结果；C表示土地集约利用和城镇化的耦合度.结合已有研究[3-5]和玉溪市9 个市区县的情况将耦合度按表2 划分等级.其中，低耦合阶段表示土地集约利用与城镇化之间开始进行博弈，处于较低水平耦合；拮抗阶段表示土地集约利用与城镇化之间相互作用加强；磨合阶段表示土地集约利用与城镇化之间开始相互制衡、配合，呈现良性发展；高耦合阶段表示土地集约利用与城镇化之间良性耦合愈强并逐渐向有序方向发展，处于高水平的耦合时期，当C=1.0 时，土地集约利用与城镇化功能实现良性共振耦合且趋向新的有序结构.

表2 耦合度等级划分类型

1.5 耦合协调度的计算

仅依靠耦合度进行土地集约利用和城镇化之间的关系进行评价容易产生误差[4,7,10].比如当U1和U2的值相近且较小时，仅计算耦合度会得出协调发展程度较高的评价结果，这与实际情况不符.因此，为准确反映土地集约利用与城镇化在发展过程中彼此一致的程度，可根据公式（10）来计算反映不同区域的耦合协调发展水平的土地集约利用与城镇化系统耦合协调度D[7].

式中，D表示耦合协调度，分级如表3.D值越高耦合协调度越高，系统间协同发展的趋势越明显，反之则越不明显.C表示耦合度，T表示土地集约利用和城镇化的协调指数，可根据公式（11）计算.

表3 耦合协调度等级划分类型

式中，a和b表示待确定的系数，U1和U2分别表示土地集约利用程度评价结果和城镇化评价结果.结合文献资料[11-15]依据土地集约利用程度和城镇化整体协调的效应，以及玉溪市土地利用情况和城市发展实际情况，本文中a和b均取值0.5.

1.6 相对发展度的计算

耦合协调度模型能准确评价土地集约利用与城镇化的耦合协调发展水平，但难以反映两者的相对发展状况.为此，根据公式（12）求取两者相对发展度E 来评价土地集约利用与城镇化的相对发展水平[5].

根据相对发展度E将玉溪市9 个市县区的发展状态划分为城市“土地集约利用滞后型——城镇土地趋于粗放利用，阻碍城镇化发展（0 ＜E≤ 0.8）”“土地集约利用同步发展型——相互优化，推动城镇化发展（0.8 ＜E≤ 1.2）”和“土地集约利用超前型——城镇土地趋于过度利用，影响城镇化发展（E＞ 1.2）”三种类型.

2 结果与分析

2.1 玉溪市9 个市县区土地集约利用与城镇化演变情况

玉溪市9 个市县区在2005 年、2010 年、2015 年和2020 年4 个时间段的土地集约利用程度与城镇化水平的变化如图1、图2 所示.可见，玉溪市9 个市县区土地集约利用与城镇化水平均呈现逐步增长趋势，说明玉溪市的土地集约利用与城镇化水平总体变好，但地域发展不平衡.具体来看，红塔区的土地集约利用程度一枝独秀，增幅为294.86%；澄江市增幅为278.12%，较其他县区有优势但仍落后于红塔区；其他县区间差距较小，发展水平处于波动状态，不同年份存在交错，增幅范围介于35.78%～231.77%之间.分析发现，土地集约利用程度主要受地均房地产开发投资额、地均GDP、地均财政收入、地均二三产业增加值、每平方公里医院床位数和人均道路面积等指标影响.城镇化程度最高的是红塔区，其次是通海县，其他市县区间差距也较小，总体呈现上升趋势.对城镇化程度影响较大的主要指标是城市人口密度、人均GDP、二三产业产值GDP 比重、百人拥有公共图书馆藏书及建成区面积占市区面积比重.

图1 玉溪市9 个市县区2005 年、2010 年、2015 年和2022 年的土地集约利用评价值演变

图2 玉溪市9 个市县区2005 年、2010 年、2015 年和2020 年的城镇化演变情况

2.2 玉溪市9 个市县区土地集约利用与城镇化耦合协调度

从图3 来看，玉溪市9 个市县区2005 年、2010 年、2015 年和2020 年4 个阶段的耦合协调发展系数总体呈上升趋势，说明土地集约利用与城镇化的协调性逐渐增强.

图3 玉溪市9 个市县区2005 年、2010 年、2015 年和2020 年4 个阶段的耦合协调度情况

从图4 所示的分阶段情况看，2005 年易门、新平和元江县区处于严重失调，红塔区和通海县处于轻度失调，其他市县区处于中度失调阶段；2010 年9 个市县区中仅元江还处于严重失调，红塔区达到勉强协调，其他市县区属中度失调；2015 年玉溪市所有市县区都向更协调发展，除江川区处于中度失调外，红塔区已转变为初级协调，元江县、澄江市由严重失调向中度失调转变，其他县由中度失调向轻度失调转变；到2020 年除红塔区处于中级协调阶段外，其他大部分市县区已处于轻度失调和勉强协调阶段.所有市县区中唯有红塔区先后经历了轻度失调-勉强协调-初级协调-中级协调4 个阶段，进入良性发展，并且协调发展变化幅度最大，为0.301 4.

图4 玉溪市9 个市县区2005 年、2010 年、2015 年和2020 年4 个阶段的耦合协调空间演变图

2.3 玉溪市9 个市县区相对发展度

一般而言，城镇化初期房地产行业、基础设施建设发展迅猛，常导致城镇范围不断向外扩张，造成土地粗放利用，此时土地集约利用滞后于城镇化发展.之后，随着基础设施的改善，较为优良的就业机会、医疗条件和教育资源等吸引人口向城镇集聚，推动了房地产、工业用地的需求，使得城镇化进程加快，从而逐步向土地集约利用和城镇化同步发展的阶段迈进.此后，过多的人口进入城镇，逐步向城镇容纳能力的上限逼近，此时为改善人居环境，政府向城镇内部挖掘土地潜力、盘活土地存量，逐步使得城镇土地集约利用程度超前，影响城镇化发展.

从图5、图6 可以看出玉溪市9 个市县区2005 年、2010 年、2015 年和2020 年4 个阶段相对发展度的演变情况.2005 年江川区和峨山县处于同步发展阶段，土地集约利用与城镇化之间相互优化，推动着城镇化发展；红塔区、通海县和易门县处于滞后发展阶段，表明城镇土地趋于粗放利用，阻碍城镇化发展；新平县、元江县、澄江县和华宁县则处于超前发展阶段，说明城市土地趋于过度利用，影响城市化发展.2010 年，江川区依然处于同步发展阶段，红塔区和易门县从滞后发展阶段转为同步发展阶段，峨山县由同步发展阶段转为超前发展阶段，澄江市、华宁县依然处于超前发展阶段，其他县区处于滞后发展阶段.2015 年，江川区、通海县、新平县、元江县处于滞后发展阶段，红塔区处于同步发展阶段、澄江市处于超前发展阶段；2020 年，澄江市依然为超前发展阶段，红塔区处于同步发展阶段，华宁县由同步发展阶段转为滞后发展阶段，其他县区都是滞后发展阶段.

图5 玉溪市9 个市县区2005 年、2010 年、2015 年和2020 年4 个阶段的相对发展度

图6 玉溪市9 个市县区2005 年、2010 年、2015 年和2020 年4 个阶段的相对发展度空间演变图

结合相对发展度的时空分布和演变来看，玉溪市城镇化在4 个阶段的发展呈现出4 种类型.一类以红塔区为代表，先后经历了滞后-同步发展阶段，说明土地集约利用与城镇化发展相互优化，推动着此类市县区的发展.此类市县区应在进一步做好节约集约用地的同时确保城镇化的发展.第二类以澄江市为典型，一直处于超前发展阶段，土地集约程度快于城镇化发展水平.澄江市的中心为抚仙湖，湖的东南西三面环山，仅北部有唯一平坝.澄江市的城镇建设位于抚仙湖北岸的平坝内.由于平坝面积有限，土地利用受限，造成城市土地趋于过度利用，影响城市化发展.此类市县区应重点考虑在不突破城镇开发边界、永久基本农田保护红线和生态保护红线的前提下加快城镇化发展，以期尽快达到同步发展阶段.第三类以华宁县为代表，先后经历超前-同步-滞后三阶段，前面的时间段较集约利用土地，中间时间段城镇化逐步发展起来，与土地集约利用相互促进，第四个时间段城镇化程度已高于土地集约利用程度.此类市县区应继续开展土地挖潜、盘活存量，提高土地集约利用程度.第四类以通海县为样例，4 个时间段均处于滞后发展阶段，城镇土地趋于粗放利用，不利于城镇化发展.此类市县区应更积极的开展土地挖潜、盘活存量，提高土地集约利用程度.

3 结 论

时间尺度上，2005-2020 年研究区土地集约利用评价值和城镇化值均逐渐上升，土地集约利用程度增长最大的为红塔区和澄江市，城镇化水平增长最大的为红塔区和江川区；研究期内，所有市县区均处于拮抗阶段，耦合指数随着时间的推移呈现提高趋势；土地集约利用与城镇化协调系数逐步上升，总体朝有序方向发展，现阶段大部分市县区从严重失调向轻度失调发展，部分达勉强协调和中级协调.

空间尺度上，相对发展度来看，9 个市县区可分为四个类型.2005 年处于超前发展阶段的县区多分布在西南部区域.2010 年处于同步发展阶段的县区分布于东北部区域.2015 年、2020 年，除红塔区、通海县、元江县外，其他市县区均处于相对滞后发展阶段，具有明显的分割发展趋势.