生态文明建设目标下的广东省城市土地集约利用时空演变分析

张 姣， 张光宏

(中南财经政法大学 工商管理学院， 湖北 武汉 430073)

中国人多地少，耕地资源短缺的国情决定了在快速城市化进程中必须走土地节约和集约化道路[1]。生态文明建设被视为现阶段实现可持续发展的必由之路和解决中国严峻的资源和环境问题的关键战略。在生态文明建设目标下，土地作为生态文明建设的空间载体[2]，其集约高效利用正是生态文明建设在空间上的一种呈现形式。高效集约的土地利用方式是城市经济可持续发展和科学利用土地的客观要求[3]。在生态文明建设的背景下，不仅更关注土地投入与产出以及利用程度，同时需要更注重土地利用过程中的低碳发展、绿色发展以及循环发展能力。随着城市化发展速度加快，耕地资源紧缺和土地利用低效的现象日渐明显，同时大量农用地被占用，生态环境也受到威胁，严重影响土地的可持续利用。

当前关于城市土地集约利用的研究主要包含以下7类： ①对城市土地集约利用内涵概念的研究[4]； ②在可持续发展理论以及城市规划理念的基础上研究城市土地集约利用，如“精明增长”“紧凑式发展”[5-6]等； ③探讨土地这一稀缺资源如何合理配置问题以及持续利用的理论方法[7-8]； ④对城市土地集约利用评价的实证研究。在研究区域方面，学者的研究大部分关注单一城市[9]、开发区[10]、省域[11]、城市群和经济带[12]、全国[13]等尺度的区域。常用确定权重的方法有AHP[14]、熵值法[15]、TOPSIS[16]、主成分分析法[17]、多权重综合评价[18]等； ⑤关于时空格局[17]的研究； ⑥对障碍因子[19]和潜力分析[20]的研究； ⑦城市土地集约利用和其他系统的耦合协调关系[21]。

当前关于土地集约利用方面的研究已经取得丰富成果，但仍存在不足。在研究视角方面，现有研究多从低碳经济[22]等视角进行研究，而以生态文明建设为背景的研究较少。此外，当前对土地集约利用水平差异的空间格局集聚以及相关性的研究报道较少。基于此，本研究采用熵值法确定这些指标权重，计算广东省城市土地集约利用水平并对其进行评价。为了协调好广东省经济快速增长与人口、资源与环境之间的关系，本文从生态文明建设视角出发，对该省城市土地集约高效利用、生态环境质量以及循环发展能力进行研究。利用空间自相关方法和核密度估计方法分析其时空格局及演进规律，旨在为该区土地可持续利用提供依据。

1 研究区概况

广东省位于中国南部，根据地理位置和方位可分为珠三角、粤东、粤西和粤北4个区域。珠三角包括广州、深圳、佛山、东莞、惠州、中山、珠海、江门、肇庆9市，粤东包括汕头、揭阳、潮州、汕尾4市，粤西包括阳江、湛江、茂名、云浮4市。粤北包括清远、韶关、河源、梅州4市，共有21个地级市(图1)。近年来，广东省在经济社会发展方面取得了巨大的成就。2019年GDP总量达到1.08×1013元，位居中国省份第一名。常住人口数量1.15×108人，继续居全国首位。土地总面积为179 725 km2，城市建成区面积为6 397 km2，占总面积的3.5%。森林覆盖率为53.52%。在生态文明建设方面，广东省积极推进产业结构转型，提升资源集约节约利用水平，推广绿色生活方式。但是，该省的环境与经济社会发展之间也存在一些矛盾。因此从生态文明建设视角下出发,对土地集约高效地利用，注重生态环境质量以及循环发展的能力很有必要。

图1 广东省地理分区及各市区位置

2 研究方法

本研究对象各指标的数据来源于《广东统计年鉴(2013—2020年)》，其中部分缺失数据来源于地级市国民经济和社会发展统计公报或采用相邻年份数据推算所得。

2.1 指标体系构建

关于城市土地集约利用评价的研究已经取得较多成果。基于已有研究成果[12，17]，本文在筛选国内学者相关研究中使用频度较高的评价指标基础上，结合广东省城市土地利用状况和生态环境特点，从生态文明建设的和谐共生、良性循环、全面发展三大宗旨出发，除了考虑土地集约利用的投入、产出等经济和社会因素外，更加注重考察土地低碳发展能力、土地绿色发展能力以及土地生态循环发展能力，据此构建土地集约利用评价指标体系(表1)。

表1 广东省城市土地集约利用评价指标体系

2.2 熵值法

熵值法是确定权重较为客观的方法，其优势是在确定权重时，能够有效避免主观因素的干扰[23]。熵值法的计算具体步骤如下。

(1) 指标标准化。由于各项指标数据正负向皆有，需对原始数据以无量纲化的方式处理。本文运用极值标准化法进行处理。

(1)

式中：i为年份;j为指标排列顺序;Yij为第i年第j项指标的标准化值;Xij为第i年第j项指标值;Xmax为第j项指标的极大值;Xmin为第j项指标的极小值。

(2) 指标比重(Zij)计算：

(2)

(3) 熵值(Ej)计算：

(3)

(4) 计算信息冗余度 (Pj)：

Pj=1-Ej

(4)

(5) 指标权重(Wj)计算：

(5)

(6) 土地集约利用水平指数(Qi)计算：

(6)

式中：m为研究年份；n为研究样本数。由此计算各项指标权重与土地集约利用水平。

2.3 核密度估计

核密度估计是利用连续密度曲线估计随机变量的概率密度，描述随机变量分布规律的一种方法[24]。依据核密度估计的曲线图，可以研究城市土地集约利用水平分布格局、位置、峰值和扩展情况的变化。然后再描述土地集约利用水平分布的动态演化特征。

2.4 空间自相关分析

空间自相关分析是通过测量空间相关性或异质性数据的相关程度来描述目标的空间聚集或分化，并解释其空间相互作用机制的一种方法[25]。该方法主要包括全局空间自相关和局部空间自相关。本文采用全局Moran’sI指数来度量城市土地集约利用水平全局空间相关性。此外，考虑到可信度的问题，对研究对象进行显著性水平的P值检验，其中Z值表示标准差的倍数。同时选取局部Moran’sI指数来度量城市土地集约利用水平局部空间相关性。

3 结果与分析

本文通过MATLAB软件利用熵值法计算出土地集约利用水平值，并利用ArcGIS 10.5软件将广东省主要年份的土地集约利用水平数值可视化(图2)，通过ArcGIS 10.5软件根据Jenks最佳自然断裂点方法选取2016年作为标准年份并取整，再根据数据的实际分布情况将数值分为4类：Ⅰ类(0，0.15]，Ⅱ类(0.15，0.20]，Ⅲ类(0.20，0.30]，Ⅳ类(0.30，1] 。

图2 2012，2016，2019年广东省土地集约利用水平

从整体分析，广东省城市土地集约利用水平不断提高。2012年，广东省城市土地集约利用水平普遍较低，城市类型主要集中在Ⅰ和Ⅱ类。在2016年，Ⅳ类城市数量明显增加，土地集约利用水平值也有所提升。在2019年，Ⅲ类、Ⅳ类城市为主要类型，土地集约利用水平继续上升。从图2可以看出，土地集约利用水平高值与低值区域主要分布于珠三角部分区域与粤北区域。

3.1 时序分析

图3为广东省土地集约利用水平值在主要年份的核密度演进曲线。在形状上，研究期间年核密度估计曲线呈现出陡峭的尖峰和平缓的多峰构成，这说明广东省整体城市土地集约利用水平值偏低，并且城市之间存在差距，各城市的土地集约利用水平值存在极化现象。在位置上，研究期间核密度估计曲线整体不断向右移动，土地集约利用水平值的变化范围扩大，说明广东省各地级市土地集约利用水平值整体呈上升趋势。在峰度上，2012—2016年期间核密度估计曲线主峰高度急剧下降，核密度估计曲线主峰也呈现下降趋势，说明广东省城市土地集约利用水平值差距在逐步缩小。

图3 2012，2016，2019年广东省土地集约利用水平时序变化

3.2 空间分析

3.2.1 全局空间分析 Moran’sI为研究区域2012—2019年城市土地集约利用水平的全局指数值。Moran’sI值在(-1，1)区间变化，当Moran’sI>0时，表示区域存在正相关性，其值越大，空间相关性便越显著。当Moran’sI<0时，表明区域存在负相关性，其值越小，空间相关性越弱。否则，Moran’sI等于零时，区域相关性为随机。由表2可以看出，2012—2019年广东省Moran’sI指数均为正值,且P值通过10%的显著性检验。这说明各地级市间的土地集约利用水平存在明显的正相关性，也表明随着经济社会的发展，各城市土地集约利用水平在逐年提高。从演变角度分析，2012—2015年广东省各地级市的Moran’sI指数呈现大幅下降趋势，2015—2019年Moran’sI指数表现为上升态势。这说明区域之间的关联性整体表现出波动式下降的特点。

表2 广东省各地级市(2012-2019年)Moran’s I指数

3.2.2 局部空间分析 本文选择2012，2016，2019年为主要年份，利用ArcGIS与GeoDa软件对广东省21个地级市局部Moran’sI进行可视化处理(图4)，并利用LISA(local indicators of spatial association)图进行分析。其中集聚性不显著区域表示该地区城市土地集约利用水平无明显的集聚情况。据其集聚特点将其划分为3类：分别为低—低、低—高、高—高集聚类型城市。据此进一步分析其区域集聚特点。

图4 2012，2016，2019年广东省各地级市LISA集聚特征

(1) 低—低集聚类型区域。城市的空间差距不明显，在空间上具有正相关性。该类型城市呈现出土地集约利用水平值与周围城市都较低的特点。在2019年首次出现该类区域，分布于粤北的韶关市。该类区域城市土地集约利用水平较低，人口大量向外流失，地形为山区，城市建设用地利用效率低下，且距珠三角地区较远，经济发展水平较低，对城市土地的投入与产出不足。此外，由于在土地利用过程中忽略了对城市土地生态环境的保护，导致该地区呈现出低水平态势。

(2) 低—高集聚类型区域。城市的空间差距较为明显，在空间上具有负相关性。该类型城市呈现出土地集约利用水平值较低而周围城市较高的特点。在主要年份都存在该种类型区域，其数量与空间分布无变化。主要分布于珠三角的佛山市和广州市，及相对邻近的东莞市和深圳市。土地集约利用水平较低，但是与广东省北部城市相比要高，受到深圳等城市的辐射影响较小，因此土地集约利用水平相对较低。

(3) 高—高集聚类型区域。城市的空间差距不明显，在空间上具有正相关性。该类型城市呈现出土地集约利用水平值比周围城市都较高的特点。在主要年份该种类型城市数量与空间上变化幅度较小。此类区域主要分布于广东省较为发达的城市。例如，经济特区深圳市以及相邻的东莞等城市。地理位置的优势促进了周边地区的集约发展，大量的资金、人才和交通资源为该区土地集约利用的高水平提供了保障。此外，在政策因素的影响下，该区域各城市间保持着密切的联系，在驱动周边城市发展方面发挥了重要作用,使得周边城市的土地利用集约水平也得到提升。

4 结 论

在时序方面，广东省城市土地集约利用水平值初期整体较低，但在发展中得到了提升。同时各城市之间土地集约利用水平存在两极分化情况，但极化现象在逐渐减弱。广东省在后续发展中要注意缩小城市发展的差距。在空间方面，广东省部分城市土地集约利用水平具有集聚的特征，其集聚特点可以分别划分为低—低、低—高、高—高三种区域。高值区域主要分布于珠三角部分区域，低值区域分布在粤北等地区。此外，各城市土地集约利用水平存在明显的空间正自相关性，但区域间的相关性表现出整体波动式下降的特点。

为了提升广东省城市土地集约利用水平，建议各城市要因地制宜地选择发展方向。①对于土地集约利用水平较高的珠三角地区，土地投入和土地产出已经较高，后续发展应以区域产业结构优化调整作为主要方向，提高城市土地利用效率。②对于土地集约利用水平较低的粤西、粤北等地区，地形为山地发展的主要限制因素，政府应出台相关政策对当地特色企业与产业进行帮扶，注重土地利用过程中的生态环境问题。此外还要加强区域之间的联系。例如，粤北区域与珠三角区域的联系不够紧密，若利用珠三角区域较高的土地集约利用水平辐射带动，实现区域内经济的融合，城市的竞争能力与辐射影响范围也会强化，最终缩小区域城市土地集约水平的差距。