京津冀城市群土地利用效率及其影響因素分析

胡彪 孫雪

摘要：區(qū)域一體化發(fā)展不僅促進京津冀城市群內(nèi)各城市經(jīng)濟指數(shù)的增長，也揭露了土地利用的緊張現(xiàn)狀，以及導致這種現(xiàn)象的相關因素?；仡?008-2015年土地的發(fā)展變化，收集可用數(shù)據(jù)，運用三階段DEA模型和Tobit回歸分析方法測得各城市土地利用的綜合技術效率均值。研究發(fā)現(xiàn)：總體上綜合技術效率是在純技術效率和規(guī)模效率的共同影響下發(fā)展。受外部環(huán)境變量和隨機誤差因素作用最大的是保定，最小的是北京。經(jīng)濟、社會、生態(tài)、政策因素對城市土地利用效率的影響和作用機理存在一定差別。

Abstract： The regional integration development not only promotes the growth of economic indicators of cities in the Beijing-Tianjin-Hebei urban agglomeration， but also exposes the current situation of land use tension and the related factors that lead to this phenomenon. This paper reviews the development of land from 2008 to 2015， collects available data， and uses the three-stage DEA model and Tobit regression analysis method to measure the average technical efficiency of land use in each city. The study finds that overall integrated technical efficiency is developed under the combined influence of pure technical efficiency and scale efficiency. Baoding is the most affected by external environmental variables and random error factors and the smallest is Beijing. There are some differences in the impacts and mechanisms of economic， social， ecological and political factors on urban land use efficiency.

關鍵詞：京津冀城市群;土地利用效率;三階段DEA模型;Tobit回歸模型

Key words： Beijing-Tianjin-Hebei urban agglomeration;land use efficiency;three-stage DEA model;Tobit regression model

中圖分類號：F293.2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2018）34-0263-05

0? 引言

京津冀城市群的經(jīng)濟增長、科技創(chuàng)新、生態(tài)治理、人口流動量一直處于我國前端，特別是近幾年城鎮(zhèn)化[1]、城市化[2]范圍的擴大，人口增長過快，造成城市內(nèi)部有限的土地資源與經(jīng)濟增長需求出現(xiàn)嚴重的矛盾。因此，提高土地利用效率，改善土地利用格局，完善土地規(guī)劃方案，防止土地污染、毀壞，對促進經(jīng)濟、生態(tài)、社會與土地資源的協(xié)調(diào)具有重要意義。

從現(xiàn)有文獻中發(fā)現(xiàn)，土地的利用及變化有自身的生命周期，在周期中土地的損耗和破壞不僅與環(huán)境因素有關也與社會經(jīng)濟因素相關[3]。有學者從耦合協(xié)調(diào)角度分析土地集約利用與新型城鎮(zhèn)化的關系[4]。在土地利用效率研究上，陳田田等選取土地利用的四個變量對城市經(jīng)濟發(fā)展的影響狀況進行定量分析，發(fā)現(xiàn)只有可持續(xù)性對城市經(jīng)濟發(fā)展沒有促進作用[5]。Saikku L、Kaenchan P等以生態(tài)為視角，建立凈初級人類生產(chǎn)力的占用（HNPP、NPP）模型來測算芬蘭部門土地利用效率狀況和土地的用途給生態(tài)造成的破壞程度[6-7]。近幾年，學者們研究京津冀地區(qū)土地分別以耕地、林地、建設用地為主，從土地利用的（時空）變化特征、驅(qū)動因素、格局等為切入點，探討京津冀地區(qū)土地轉(zhuǎn)化的具體情況[8-10]。

基于此，文章以京津冀城市群的建成區(qū)土地利用效率為研究點，構建科學的指標體系，運用三階段DEA模型和Tobit回歸方法，對城市群13個城市2008-2015年的土地利用狀況展開深入研究，希望給我國土地的未來發(fā)展方向提供參考。

1? 研究方法與區(qū)域

1.1 三階段DEA模型

在2002年Fried等在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)包絡分析（DEA）模型的基本理念上提出三階段DEA模型，該模型解決了外部環(huán)境變量和隨機誤差帶來的問題[11]，具體模型如下：

第一階段：選用BCC模型測算土地利用效率值

■

（1）

式中，n為多個決策單元，m和h表示投入和產(chǎn)出變量個數(shù)，xij和yir表示投入要素和產(chǎn)出要素。效率用θ表示，取值范圍[0，1]，當θ<1時決策單元無效，當θ=1時決策單元有效。

第二階段：使用隨機前沿（SFA）方法分析

為提高DEA測算的準確程度，本階段主要將內(nèi)含的隨機誤差因素和管理無效率因素分離開來，其回歸方程如下：

■ （2）

式中，Sik是投入xik的松弛值。fi（Zk;αi）表示外部環(huán)境變量對松弛變量的影響。Zk即為k維的環(huán)境變量，αi為環(huán)境變量對應的系數(shù)。vik+uik是綜合誤差項，二者相互獨立，均服從正態(tài)分布。vik表示隨機誤差因素，uik為管理無效率因素，若將兩者分離，先用極大似然估計求出未知參數(shù)，再利用Jondrow等相關研究成果求出vik和uik，則求vik的計算公式為：

■ （3）

則求uik的計算公式為：

■ （4）

然后通過（5）求出剔除不可控因素后最優(yōu)的投入變量：

■

（5）

■是調(diào)整后的投入變量值，■是調(diào)整前的投入變量值?！鍪顾袥Q策單元均處于相同的影響環(huán)境。■是對隨機誤差因素進行調(diào)整，保證隨機因素干擾一致。

第三階段：將調(diào)整后變量重新帶入DEA模型，計算土地利用效率

將調(diào)整后的■代入BCC模型進行計算，此時算出的土地利用效率值是去除外部環(huán)境變量和隨機誤差干擾后的效率值，得出的結果符合實際情況[12]。

1.2 Tobit回歸模型

由于傳統(tǒng)DEA模型中因變量屬于切割或截斷的離散型數(shù)據(jù)，若采用普通最小二乘法，會造成參數(shù)估算值出現(xiàn)偏差[13]。因此，Tobin提出了運用極大似然法的Tobit模型[14]。其模型如下：

式中：Y為效率值向量;Y*為截斷因變向量;X為自變量向量;β為回歸參數(shù)向量;μ為誤差項，。

2? 指標體系構建及數(shù)據(jù)來源

2.1 建立指標體系

綜合已有的評價指標體系，結合土地利用的實際狀況，構建出如表1土地利用效率評價指標。

2.2 數(shù)據(jù)來源

數(shù)據(jù)來源于《中國城市統(tǒng)計年鑒》（2009-2016）、《中國城市建設統(tǒng)計年鑒》（2008-2015）、《河北經(jīng)濟年鑒》（2009-2016）、《河北省統(tǒng)計年鑒》（2009-2016），以及13個城市的統(tǒng)計年鑒及各年國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報。

3? 土地利用效率

3.1 第一階段：選用BCC模型測算土地利用效率值

如表2所示，京津冀城市群土地利用效率的綜合效率均值為0.862，純技術效率均值為0.895，規(guī)模效率均值為0.886。北京的綜合效率均值、純技術效率均值、規(guī)模效率均值都為1.000，處在生產(chǎn)前沿面上，規(guī)模報酬不變。天津只有純技術效率處在生產(chǎn)前沿面上，且規(guī)模報酬遞減。綜合技術效率均值在[0.900-1.000]有北京、天津、石家莊、唐山4個城市，效率均值在[0.800-0.900]的有邯鄲、邢臺、保定、滄州、廊坊、衡水，共6個城市，效率均值在0.800以下的有秦皇島、張家口、承德3個城市。純技術效率均值高于規(guī)模效率均值的有8個城市，低于規(guī)模效率均值的有4個城市。規(guī)模報酬遞減的有天津、唐山、邢臺、保定、張家口、廊坊;不變的有北京、石家莊、秦皇島、邯鄲、承德、滄州、衡水;沒有規(guī)模報酬遞增的城市。總體上看綜合技術效率均值不高是受到純技術效率和規(guī)模效率的共同影響，此結果是在沒有剔除隨機誤差因素和管理無效率因素，不能真實反映土地利用的效率狀況，需要進一步探討。

3.2 第二階段：使用隨機前沿（SFA）方法分析

在此階段中，選用土地投入、資本投入、勞動力資源投入作為被解釋變量，經(jīng)濟因素、社會因素、生態(tài)因素、政策因素的4個指標作為解釋變量對其進行回歸分析。具體過程用Frontier4.1軟件測算，其結果如表4。

城鎮(zhèn)居民人均可支配收入：從表中可知，城鎮(zhèn)居民人均可支配收入對全市完成固定資產(chǎn)投資的回歸系數(shù)為正，通過5%的顯著性水平檢驗;對建成區(qū)面積和第二、三產(chǎn)業(yè)總?cè)藬?shù)的回歸系數(shù)為負，通過1%的顯著性水平檢驗。說明城鎮(zhèn)居民人均可支配收入增加時，建成區(qū)面積和第二、三產(chǎn)業(yè)總?cè)藬?shù)的投入松弛變量會減小，這有利于土地利用效率的提高，與實際相符。當人們的收入水平提高，表明單位土地面積內(nèi)，經(jīng)濟有大幅的增長。而固定資產(chǎn)投資的投入冗余就會增加，造成資金的浪費。

城市人口密度：從計算結果可知，城市人口密度對建成區(qū)面積和全市完成固定資產(chǎn)投資的回歸系數(shù)為負，均在1%的顯著性水平下顯著;對第二、三產(chǎn)業(yè)總?cè)藬?shù)的回歸系數(shù)為正，在5%顯著性水平下顯著。表明城市人口密度的增大，有效減少了土地和資本的投入冗余，但是在加大勞動力資源投入時，人口密度會相對提高。到達一定程度，超過土地的承載能力，投入的勞動力資源冗余就會加大。

人均公共綠地面積：表中可知，人均公共綠地面積對建成區(qū)面積回歸分析系數(shù)小于0，在1%水平下顯著。在擴大人均公共綠地面積的同時，土地資源的投入松弛隨之減少，土地的配置更為合理，資源利用率較高，環(huán)境得到改善，使土地利用效率有所提高。對全市完成固定資產(chǎn)投資、第二、三產(chǎn)業(yè)總?cè)藬?shù)的回歸系數(shù)大于0，在5%、1%水平下顯著。意味著人均公共綠地面積加大時，使資本投入和勞動力資源投入冗余同時加大。

城市維護建設資金：計算結果看出，城市維護建設資金對建成區(qū)面積、全市固定資產(chǎn)投資、第二、三產(chǎn)業(yè)總?cè)藬?shù)的回歸系數(shù)均為負并在1%、10%、5%水平下顯著。說明了城市維護建設資金的投入增加，建成區(qū)面積、全市固定資產(chǎn)投資、第二、三產(chǎn)業(yè)總?cè)藬?shù)的冗余會有不同程度的降低。城市維護建設資金主要用于公共基礎設施和公用事業(yè)的維護，因此提高基礎設施的使用壽命和公用事業(yè)的覆蓋范圍，使規(guī)模效應發(fā)展到最大化，可大大促進土地的利用效率。

3.3 第三階段：將調(diào)整后變量重新帶入DEA模型，計算土地利用效率

由表4可知，第三階段測算的各效率均值有大幅度的提升，具體表現(xiàn)為：①綜合技術效率均值、純技術效率均值和規(guī)模效率均值分別為0.932、0.920、0.929，與第一階段相比分別增長了0.070、0.025、0.043。②北京、天津、唐山的綜合技術效率均值達到了1.000，處于生產(chǎn)前沿面上。北京、天津純技術效率和規(guī)模效率均值為1.000，規(guī)模報酬為遞減狀態(tài);唐山純技術效率均值提高0.016，規(guī)模效率均值和規(guī)模報酬不變。③石家莊、秦皇島、保定、滄州的綜合技術效率均值分別為0.995、0.913、0.982和0.961，均超過0.900。秦皇島和滄州的純技術效率均值為1.000，并且秦皇島是13個城市里綜合技術效率均值增長最快的城市。④其余城市綜合技術效率均值均超過0.800，純技術效率均值較高的有張家口0.911，衡水0.955;一般的有邯鄲0.859、承德0.897;效率均值較低的有邢臺0.782、廊坊0.752。規(guī)模效率均值中邢臺、廊坊、衡水為1.000，處于前沿生產(chǎn)面上，相應的規(guī)模報酬處于遞增狀態(tài);邯鄲、張家口、承德處在中等水平，相應的規(guī)模報酬不變。

4? 影響因素分析

4.1 變量選擇

城市土地利用效率作為因變量，影響因素作為自變量。影響因素分為經(jīng)濟因素、社會因素、生態(tài)因素、政治因素四個方面，其中城市生產(chǎn)總值占全國GDP比重、第二、三產(chǎn)業(yè)增加值占地區(qū)GDP增加值的比重以及人均可支配收入表征該地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展狀況;用城市人口密度表征該地區(qū)的社會變化狀況;用人均公共綠地面積表征該地區(qū)的生態(tài)治理狀況;用城市維護建設資金占地區(qū)GDP比重衡量該地區(qū)的政策環(huán)境;考慮到區(qū)域城市土地利用效率存在差距的現(xiàn)實情況，區(qū)域虛擬變量的引入設定沿海地區(qū)為1，內(nèi)陸地區(qū)為0，系數(shù)判斷為正。

4.2 檢驗結果與分析

結合上文所述，考慮13個城市的土地利用效率與影響因素的關系建立如下回歸模型：

Yit為第i市土地利用效率值;GDit為第i市地區(qū)生產(chǎn)總值占全國GDP比重;IPit為第i市第二、三產(chǎn)業(yè)增加值占地區(qū)GDP增加值比重;PIit為第i市人均可支配收入;PDit為第i市城市人口密度;UPit為第i市人均公共綠地面積;MCit為第i市城市維護建設資金占地區(qū)GDP比重;ZDVit為第i市的區(qū)域虛擬變量;βi（i=0，1，…，7）為各自變量回歸系數(shù);μit為誤差項。采用Eviews6.0軟件對所建模型進行回歸，結果如表5。

由表5回歸結果可知：經(jīng)濟因素中的城市生產(chǎn)總值占全國GDP比重和人均可支配收入的系數(shù)為正;但是第二、三產(chǎn)業(yè)增加值占地區(qū)GDP增加值比重的系數(shù)為負，均通過了1%水平下的顯著性檢驗。說明城市生產(chǎn)總值占全國GDP比重和人均可支配收入與地區(qū)的土地利用效率之間為正相關，當?shù)貐^(qū)經(jīng)濟發(fā)展不斷提高時，政府將資金投入到該地的土地格局規(guī)劃和利用優(yōu)化中;人們的純收入增加，生活水平提高時，能夠積極的參與保護土地政策上，自覺維護土地循環(huán)利用的良好環(huán)境，使土地利用效率得到有效改善。第二、三產(chǎn)業(yè)增加值占地區(qū)GDP增加值比重與城市土地利用效率呈負相關，主要因為京津冀地區(qū)的產(chǎn)業(yè)結構布局不合理，重心放在中心城市北京、天津、唐山、保定。僅有北京和秦皇島的第三產(chǎn)業(yè)增加值大于第二產(chǎn)業(yè)增加值，剩余城市則于此相反。盡管第三產(chǎn)業(yè)增加值在穩(wěn)步上升，但是依然低于第二產(chǎn)業(yè)增加值，產(chǎn)業(yè)布局不合理現(xiàn)狀突出。過多的重工業(yè)集聚在天津、唐山、石家莊等中心城市，其高耗能、高排放、高污染，給土地帶來超負荷，使土地自身無法進行清理循環(huán)，因此，加大第三產(chǎn)業(yè)的投入，產(chǎn)業(yè)平衡多元發(fā)展，土地的利用效率才會有所提高。

代表社會因素的城市人口密度系數(shù)為正，并在5%的水平下顯著。人口密度與土地利用效率成正相關關系，密度越大，經(jīng)濟發(fā)展越好，空間布局越為合理、城市配套設施越完善，有助于提升該城市的土地利用效率。代表生態(tài)因素的人均公共綠地面積系數(shù)為正，通過了1%水平下的顯著，表明人均公共綠地面積與地區(qū)的土地利用效率成正相關關系。人均公共綠地面積的擴大，土地得到充分利用，保護土地原生態(tài)，經(jīng)濟-生態(tài)-社會共同進步，能加快土地綜合效率的發(fā)展。代表政策因素的城市維護建設資金占地區(qū)GDP比重系數(shù)為正，在1%水平下顯著，表明城市維護建設資金占地區(qū)GDP比重與地區(qū)的土地利用效率成正相關。政府加大對城市公用事業(yè)、公共設施維護和建設的投入，減少對土地的二次破壞，從而達到了提升土地利用效率的效果。從沿海和內(nèi)陸城市來看，京津冀地區(qū)的沿海城市土地利用效率要高于內(nèi)陸城市，主要由于沿海地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展的活力、程度、速度和規(guī)模都好于內(nèi)陸地區(qū)，并且在土地上的資金和技術投入要多于內(nèi)陸地區(qū)，可以更加有效地提升該地區(qū)土地利用水平。

5? 結論

文章通過建立合理的指標體系，科學的實證分析，發(fā)現(xiàn)使用三階段DEA模型能夠去除外部環(huán)境因素、隨機誤差因素和管理無效率因素，得到的效率值較為精準，Tobit回歸分析模型分析影響因素透徹，指明哪些因素對土地利用效率影響較大，哪些因素對土地利用效率影響較小。對京津冀城市群土地利用效率和影響因素的具體總結如下：

①在除掉不相關因素后，測得的土地利用效率綜合技術效率均值、純技術效率均值和規(guī)模效率均值均有不同程度的提高，但上升較小，綜合技術效率均值受到純技術效率均值和規(guī)模效率均值共同作用;從綜合技術效率均值研究，效率均值跨度最大的是保定市，相差0.137;相差最小的是北京市，效率均值沒有變。其余城市的綜合技術效率均值的第一階段與第三階段的差距由大到小的順序依次為秦皇島0.127、滄州0.112、邯鄲0.088、承德0.086、張家口0.082、衡水0.061、邢臺0.053、廊坊0.049、石家莊0.049、唐山0.042、天津0.019。除中心城市，其他城市受外部環(huán)境影響較大，中心城市北京、天津的輻射作用較好，但是保定和石家莊沒有帶動周邊城市土地利用效率的發(fā)展。純技術效率均值差距最大是保定市0.157，規(guī)模效率均值差距最大的是邢臺市0.187。

②利用Tobit回歸方法分析可知影響建成區(qū)土地利用效率的經(jīng)濟因素、社會因素、生態(tài)因素和政策因素發(fā)揮的作用大小各不相同。僅有經(jīng)濟因素的第二、三產(chǎn)業(yè)增加值占地區(qū)GDP增加值比重與土地利用效率呈現(xiàn)負相關關系，其他因素的影響指標均成正相關關系，因素指標對土地利用效率影響程度由大到小依次為城市生產(chǎn)總值占全國GDP比重、城市維護建設資金占地區(qū)GDP比重、人均公共綠地面積、人均可支配收入、城市人口密度。沿海城市土地利用效率增長明顯強于內(nèi)陸城市，經(jīng)濟的增長彈性要大于內(nèi)陸城市。

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