山東沿海城市帶土地利用效益評價研究

馬學(xué)廣++閆曼嬌

[摘 要]基于2003—2013年數(shù)據(jù)，選取四個準(zhǔn)則層26個指標(biāo)，利用熵權(quán)法、加權(quán)求和法，借助ArcGIS軟件，對山東沿海城市帶土地利用效益進(jìn)行評價研究。結(jié)果顯示：山東沿海城市帶土地利用效益差異很大，青島一直是山東沿海城市帶土地利用效益得分最高的城市，日照以及濱州的土地利用效益得分處于較低水平。系統(tǒng)比較四類土地利用的分效益可以發(fā)現(xiàn)，各城市都更加注重自身土地利用的經(jīng)濟(jì)效益，各城市對生態(tài)效益的關(guān)注在逐年遞增。濟(jì)南、青島的土地利用效益增速放緩，需要新的增長點(diǎn)來帶動土地利用效益的增長；濱州、威海、淄博等地的土地利用效益得分增幅明顯，具有較大增長潛力。山東沿海城市帶中，經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的地區(qū)，土地利用效益協(xié)調(diào)程度也較高，而經(jīng)濟(jì)相對不發(fā)達(dá)的地區(qū)，其土地利用效益協(xié)調(diào)程度較低。

[關(guān)鍵詞]土地利用；效益評價；熵權(quán)法；協(xié)調(diào)度；山東沿海城市帶

[中圖分類號]F293 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A [文章編號]1671-8372（2017）01-0009-07

一、引言

在我國人口眾多和快速城鎮(zhèn)化的宏觀背景下，提高土地利用效率、控制城市蔓延對城市可持續(xù)發(fā)展意義重大[1-3]。土地利用效益評價是近年來學(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)問題之一[4-6]，已成為衡量土地利用可持續(xù)的重要標(biāo)度[7]。以往的土地利用效益研究，在評價視角方面，多數(shù)學(xué)者基于土地利用經(jīng)濟(jì)效益、社會效益、生態(tài)環(huán)境效益三個方面對土地利用效益進(jìn)行指標(biāo)體系構(gòu)建和評價研究[8-17]，也有學(xué)者從不同的角度構(gòu)建指標(biāo)體系。表1梳理了文獻(xiàn)中基于不同側(cè)重點(diǎn)構(gòu)建的土地利用效益評價指標(biāo)體系。在研究對象方面，多數(shù)學(xué)者只對個別城市或地區(qū)進(jìn)行土地利用效益評價[9-11，14-15，17-21]，史進(jìn)等[22]對中國發(fā)育程度較高的16個城市群進(jìn)行了土地利用效益評價研究。在研究的縱向延伸方面，多數(shù)研究只對研究區(qū)域某個年份的土地利用效益進(jìn)行評價[15-16，24-25]，對研究區(qū)域做有一定時間跨度研究的較少。因此，本文選取中觀角度，以山東沿海城市帶9大城市為研究對象，基于《中國城市統(tǒng)計(jì)年鑒》2003—2013年的數(shù)據(jù)，對山東沿海城市帶土地利用效益進(jìn)行評價及研究。

二、研究區(qū)概況

山東沿海城市帶是山東省沿海城市的集合，以青島、濟(jì)南為核心，覆蓋淄博、東營、煙臺、濰坊、威海、日照、濱州等9市，其中，濟(jì)南、淄博雖未直接臨海，但考慮到濟(jì)南作為山東省省會城市是山東省核心城市，淄博作為山東省重要的交通樞紐城市和工業(yè)城市，在省內(nèi)居于重要的戰(zhàn)略地位，故將二者歸入研究區(qū)范圍，以使研究區(qū)域范圍更為全面，更具有研究價值。山東沿海城市帶融合了山東半島城市群、山東半島藍(lán)色經(jīng)濟(jì)區(qū)和黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)等國家戰(zhàn)略區(qū)域，涵蓋了山東省內(nèi)的沿海開放城市（煙臺、青島）、副省級城市（濟(jì)南、青島）和較大城市（青島、淄博）等政策區(qū)域。同時也是山東省經(jīng)濟(jì)相對發(fā)達(dá)的地區(qū)[34]。

三、評價指標(biāo)的選取

選取指標(biāo)的方法有專家咨詢法、文獻(xiàn)分析歸納法等。本文借鑒已有的研究成果，利用文獻(xiàn)分析歸納法，統(tǒng)計(jì)了60篇核心期刊中的土地利用效益評價指標(biāo)體系的100余項(xiàng)指標(biāo)出現(xiàn)的頻率，借鑒相關(guān)研究成果，綜合考慮山東沿海城市帶發(fā)展階段、交通基礎(chǔ)、國家經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略、研究區(qū)資源稟賦等客觀事實(shí)與數(shù)據(jù)資料的可獲取性和統(tǒng)計(jì)口徑的統(tǒng)一性，根據(jù)指標(biāo)內(nèi)涵制定土地利用效益評價指標(biāo)體系。評價指標(biāo)及指標(biāo)極性如表2所示。

四、研究方法

（一）土地利用效益得分計(jì)算

本文采用熵權(quán)法確定指標(biāo)權(quán)重，然后采用加權(quán)求和法，計(jì)算土地利用效益得分。

1.指標(biāo)權(quán)重的確定

指標(biāo)權(quán)重確定的方法主要有主觀賦權(quán)法和客觀賦權(quán)法，其中熵權(quán)法作為確定指標(biāo)權(quán)重的一種客觀方法，消除了人為因素的影響，賦權(quán)結(jié)果具有更高的可靠性，廣泛應(yīng)用于社會經(jīng)濟(jì)研究各領(lǐng)域[31，35]。本文采用熵權(quán)法確定指標(biāo)的權(quán)重值Wj。熵權(quán)的計(jì)算過程如下：

第一，確定功效函數(shù)。由于原始數(shù)據(jù)在量綱上不一致，本文采用max-min極差標(biāo)準(zhǔn)化方法進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理[11，21，23，34，36]。根據(jù)協(xié)同論可知：（1）系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)時，狀態(tài)方程為線性方程，（2）勢函數(shù)的極值點(diǎn)是系統(tǒng)穩(wěn)定區(qū)域的臨界點(diǎn)，（3）慢馳豫變量在系統(tǒng)穩(wěn)定狀態(tài)時也有量的變化，這種量的變化對系統(tǒng)有序度有兩種功效：一種是正功效，即隨著慢馳豫變量的增大，系統(tǒng)有序趨勢增加；另一種是負(fù)功效，即隨著慢馳豫變量增大，系統(tǒng)有序趨勢減少[26]。因而，土地利用效益影響因素綜合評價指標(biāo)變量對系統(tǒng)有序的功效可用式（1）、式（2）表示。

式（1）、式（2）中，xij指第i個評價區(qū)域j指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值，xij是第i個評價區(qū)域j指標(biāo)的原始數(shù)值。Mi和mi分別表示該指標(biāo)在所有評價區(qū)域和評價時期內(nèi)原始數(shù)值中的最大值和最小值。式（1）xij為正向指標(biāo)，式（2）xij為負(fù)向指標(biāo)。

第二，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化處理后的各項(xiàng)指標(biāo)占該項(xiàng)指標(biāo)各區(qū)域總和的比重Zij：

式（3）中，xij為第i個評價區(qū)域j指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值，1≤i≤m，1≤j≤n，m、n分別表示城市個數(shù)和指標(biāo)個數(shù)。

第三，計(jì)算第j項(xiàng)指標(biāo)的信息熵值Pj和信息效用值Qj：

第四，計(jì)算第j項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重Wj：

2.土地利用效益得分

基于熵權(quán)法確定的指標(biāo)權(quán)重，再采用加權(quán)求和法，計(jì)算土地利用效益得分。

式（7）、式（8）中，Si為第i個城市的土地利用效益得分（1≤i≤m，1≤j≤n，m、n分別表示城市個數(shù)和指標(biāo)個數(shù)），Wj為第j項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重。S是土地利用綜合效益得分。表4是2003—2013年山東沿海城市帶土地利用效益得分表。

（二）協(xié)調(diào)度分析

1.協(xié)調(diào)度計(jì)算

土地利用效益評價的核心不僅在于土地利用效益各具體評價指標(biāo)值及綜合評價值的高低，還在于土地利用效益各子系統(tǒng)之間相互協(xié)調(diào)程度的評價[17]，故還需對研究區(qū)域土地利用效益進(jìn)行協(xié)調(diào)度分析。計(jì)算公式如下：

式（9）、式（10）、式（11）中，C為耦合度，T為綜合指數(shù)，D為協(xié)調(diào)度。

2.確定協(xié)調(diào)度參考值

當(dāng)協(xié)調(diào)度D介于0～1之間，值越大，表明土地利用的各子系統(tǒng)之間協(xié)調(diào)度越高[15，37]。當(dāng)D=0時，協(xié)調(diào)度極小，系統(tǒng)間或系統(tǒng)內(nèi)部要素之間處于無序狀態(tài)；當(dāng)D=1時，協(xié)調(diào)度極大，子系統(tǒng)之間或系統(tǒng)內(nèi)部要素之間達(dá)到良性共生。參照學(xué)界已有研究成果，本文將協(xié)調(diào)度分為4個等級，表征土地利用效益的4個協(xié)調(diào)階段：當(dāng)D∈（0， 0.3]、（0.3， 0.5]、（0.5， 0.8]、（0.8， 1]時，土地利用效益分別處于滯后失調(diào)、輕度失調(diào)、初級協(xié)調(diào)和發(fā)展協(xié)調(diào)階段[16，38]。

五、結(jié)果分析

（一）土地利用效益得分結(jié)果分析

2003年，山東沿海城市帶不同城市土地利用效益差異顯著（見圖1）。青島土地利用效益最高，其后為濟(jì)南、煙臺，日照和濱州土地利用效益最低。具體來看，威海、日照、濱州的生態(tài)效益得分高，其余6市的經(jīng)濟(jì)效益得分高。青島的經(jīng)濟(jì)效益、空間效益得分最高，濟(jì)南的社會效益得分最高，威海的生態(tài)效益得分最高。青島、濟(jì)南、淄博、煙臺、威海的土地利用效益得分高于山東沿海城市帶平均水平，其余4市土地利用效益得分低于山東沿海城市帶平均水平。

2008年，山東沿海城市帶不同城市土地利用效益差異依舊顯著（見圖2）。相較于2003年，得分最高和最低的城市未變。具體來看，威海、日照、濱州的生態(tài)效益得分高，其余6市的經(jīng)濟(jì)效益得分高，日照的經(jīng)濟(jì)效益所占比重大幅增長。青島的經(jīng)濟(jì)效益得分最高，濟(jì)南的社會效益、空間效益得分最高，威海的生態(tài)效益得分最高。青島、濟(jì)南、煙臺、威海的土地利用效益得分高于山東沿海城市帶的平均水平，其余5市土地利用效益得分低于山東沿海城市帶平均水平。

2013年，山東沿海城市帶不同城市土地利用效益差異仍舊顯著（見圖3）。相較于2003年和2008年，得分最高和最低的城市未變。具體來看，日照、濱州、淄博的生態(tài)效益得分高，其余6市的經(jīng)濟(jì)效益得分高。相較于2003年，日照的經(jīng)濟(jì)效益所占比重大幅增長。生態(tài)效益得分最高的城市由威海變?yōu)樽筒?，這與淄博當(dāng)年產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，社會各界更加注重生態(tài)環(huán)境密不可分。橫向來看，青島、濟(jì)南、淄博以及煙臺的土地利用效益得分高于山東沿海城市帶平均水平，其余4市的土地利用效益得分低于山東沿海城市帶平均水平。

2003年山東沿海城市帶各地區(qū)土地利用分效益差異明顯（見圖4）?？傮w來看，各市都注重土地經(jīng)濟(jì)效益的發(fā)展，除日照、濱州外，其余7市的經(jīng)濟(jì)效益遠(yuǎn)高于其他三項(xiàng)土地利用分效益。具體來看，東營經(jīng)濟(jì)效益是其社會效益的3.56倍；青島經(jīng)濟(jì)效益是其生態(tài)效益的3.11倍；淄博經(jīng)濟(jì)效益是其生態(tài)效益的2.97倍。橫向間比較，青島的經(jīng)濟(jì)效益最高，社會效益、生態(tài)效益、空間效益較高的分別是濟(jì)南、威海、青島。威海更加注重生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，青島由于人口密度較大，經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)，其空間效益最大。日照、濱州的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益、空間效益低于山東平均水平。

2013年山東沿海城市帶各地區(qū)土地利用分效益依舊有很大差異（見圖5）。青島經(jīng)濟(jì)效益最為凸顯，遠(yuǎn)高于其他市。青島、淄博繼威海之后生態(tài)效益最高。各市的社會效益和空間效益相差不大。

以山東沿海城市帶土地利用效益得分平均水平為參考標(biāo)準(zhǔn)，可將山東沿海城市帶土地利用效益劃分為高效、中等、低效三個檔次。青島、濟(jì)南達(dá)到高效土地利用檔次，煙臺、威海、淄博、東營接近于中等土地利用檔次，濱州、日照屬于低效土地利用檔次。根據(jù)圖6折線圖，可以將研究區(qū)域分為三種土地利用模式：

（1）“M”型，即土地利用總效益得分曲線呈現(xiàn)出兩個波峰，一個波谷（見圖7）。2003—2013年，土地利用總效益得分較高的青島、濟(jì)南、煙臺，還有威海、濱州、東營的土地利用模式呈現(xiàn)出“M”型。

（2）平滑型，即土地利用效益得分曲線呈現(xiàn)出平滑態(tài)勢（見圖8）。土地利用總效益得分處于較低水平的日照、濰坊，以及9市土地利用效益平均得分的曲線較為平緩。

（3）上揚(yáng)型，即土地利用效益得分曲線逐漸上揚(yáng)（見圖9）。2003—2013年，淄博土地利用總效益曲線總體上呈現(xiàn)出上揚(yáng)趨勢。

10年間，山東沿海城市帶土地利用效益變化率在不同城市呈現(xiàn)出不同特征。圖10是2003—2008年，2008—2013年，2003—2013年山東沿海城市帶土地利用效益變化率空間分布。

2008—2003年，濟(jì)南、淄博、濰坊土地利用總效益得分降低，濱州、威海、日照土地利用總效益得分提高。2013年相較于2008年，濟(jì)南、日照、威海、煙臺土地利用總效益得分降低，濱州、淄博土地利用總效益得分提高；2013年相較于2003年，濱州土地利用總效益得分提高；濟(jì)南、東營、濰坊、日照、威海、煙臺土地利用總效益得分降低。濟(jì)南、青島的土地利用效益增速放緩，需要新的增長點(diǎn)來帶動土地利用效益的持續(xù)增長；濱州、威海以及淄博的土地利用效益增幅明顯，具有較大增長潛力。

（二）土地利用效益協(xié)調(diào)度結(jié)果分析

2003—2013年，山東沿海城市帶不同城市間土地利用效益協(xié)調(diào)度呈現(xiàn)出不同特點(diǎn)。總體來看，濟(jì)南、青島、煙臺土地利用效益高于研究區(qū)平均水平；威海、淄博、濰坊與研究區(qū)平均水平相近；濱州、東營、日照土地利用效益低于研究區(qū)平均水平。2003—2013年，濟(jì)南、青島、淄博、東營、煙臺、濰坊、威海土地利用效益協(xié)調(diào)度變化趨勢相似，都于2005年、2009年到達(dá)谷底，2010年后，達(dá)到各自協(xié)調(diào)度較高的水平。濱州、日照的土地利用效益協(xié)調(diào)度變化趨勢不同于其他7市，呈現(xiàn)出先上漲后下降又逐步上漲的趨勢。山東沿海城市帶不再只重視經(jīng)濟(jì)效益的單方面突破，逐漸轉(zhuǎn)向愈加重視土地利用效益的綜合發(fā)展，山東沿海城市帶土地利用效益的協(xié)調(diào)度逐步上升（見圖11）。

山東沿海城市帶土地利用效益協(xié)調(diào)度空間分布呈現(xiàn)出不同特征（見圖12）：青島一直處于發(fā)展協(xié)調(diào)階段，淄博、濰坊、東營一直處于初級協(xié)調(diào)階段，日照一直處于輕度失調(diào)階段；2013年濱州土地利用協(xié)調(diào)度由輕度失調(diào)發(fā)展到初級協(xié)調(diào)階段，煙臺土地利用協(xié)調(diào)度由發(fā)展協(xié)調(diào)階段下降到初級協(xié)調(diào)階段；2008—2013年，威海土地利用協(xié)調(diào)度由初級協(xié)調(diào)上升到發(fā)展協(xié)調(diào)階段后又下降到初級協(xié)調(diào)階段；2013年濟(jì)南的土地利用協(xié)調(diào)度由發(fā)展協(xié)調(diào)階段下降到初級協(xié)調(diào)階段。山東沿海城市帶中，經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的地區(qū)，土地利用效益協(xié)調(diào)程度也較高，而經(jīng)濟(jì)相對不發(fā)達(dá)的地區(qū)，其土地利用效益協(xié)調(diào)程度也較低，有較大的發(fā)展?jié)摿Α?

六、結(jié)論

本文以山東沿海城市帶為研究對象，基于2003—2013年的數(shù)據(jù)從經(jīng)濟(jì)效益、社會效益、生態(tài)效益、空間效益4個準(zhǔn)則層26個指標(biāo)探究山東沿海城市帶土地利用效益并進(jìn)行協(xié)調(diào)度分析。結(jié)論如下：

1.山東沿海城市帶土地利用效益可分為三個檔次和三種發(fā)展模式。青島、濟(jì)南作為山東沿海城市帶的中心城市，屬于高效土地利用檔次；煙臺、威海、淄博、東營屬于中等土地利用檔次；日照、濱州屬于低效土地利用檔次。青島、濟(jì)南、煙臺、威海、濱州、東營的土地利用模式呈現(xiàn)出“M”型發(fā)展模式；山東沿海城市帶土地利用總效益平均水平、日照、濰坊是平滑型發(fā)展模式；淄博是上揚(yáng)型發(fā)展模式。

2.山東沿海城市帶土地利用效益變化率不盡相同。山東沿海城市帶中心及副中心城市濟(jì)南、青島的土地利用效益增速放緩，需要新的增長點(diǎn)來帶動土地利用效益的新的持續(xù)穩(wěn)定增長；濱州、威海、淄博等經(jīng)濟(jì)較為不發(fā)達(dá)的地區(qū)的土地利用效益增幅明顯，具有較大增長潛力。

3.土地利用效益協(xié)調(diào)度與地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r的關(guān)系。山東沿海城市帶中，經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的地區(qū)，土地利用效益協(xié)調(diào)程度也較高，而經(jīng)濟(jì)相對不發(fā)達(dá)的地區(qū)，其土地利用效益協(xié)調(diào)程度也較低，有較大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

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[責(zé)任編輯 張桂霞]