城市國土資源開發(fā)演化機(jī)制分析

鄭 崢

（鄭州大學(xué) 體育學(xué)院，鄭州 450044）

產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的不斷變化必然直接帶來城市用地結(jié)構(gòu)的不斷演進(jìn)，各種城市用地類型之間的相互轉(zhuǎn)化也正在日益朝著復(fù)雜化的趨勢(shì)發(fā)展。這種趨勢(shì)給我國城市國土資源開發(fā)與利用工作帶來了更多的挑戰(zhàn)。掌握國土資源開發(fā)活動(dòng)演化的內(nèi)在機(jī)制，在此背景下，對(duì)提升城市國土資源開發(fā)利用的效率，具有非常突出的意義和價(jià)值。

1 國土資源開發(fā)的演化機(jī)制

城市國土資源開發(fā)工作是相關(guān)部門對(duì)城市內(nèi)的國土資源進(jìn)行有目的的開發(fā)的過程。國土資源這一概念目前在學(xué)術(shù)界已經(jīng)形成了共識(shí)，是土地、礦產(chǎn)、海洋和地理測(cè)繪信息資源的總和。而城市內(nèi)的國土資源主要指市區(qū)內(nèi)的土地資源以及城市地理測(cè)繪信息資源[1]。對(duì)于城市國土資源的開發(fā)和利用工作而言，各種用地類型的位置、規(guī)模、原有用地的轉(zhuǎn)化便構(gòu)成了其主要的內(nèi)容。這一轉(zhuǎn)化過程事實(shí)上是國土資源開發(fā)的動(dòng)力機(jī)制、結(jié)構(gòu)形成機(jī)制和政策調(diào)整機(jī)制相互作用的結(jié)果。

1.1 國土資源開發(fā)的動(dòng)力機(jī)制

用地需求的變化是推動(dòng)國土資源開發(fā)的主要?jiǎng)恿2]。用地資源稀缺導(dǎo)致的城市土地開發(fā)的不可持續(xù)問題在本質(zhì)上是對(duì)城市土地開發(fā)需求的形成機(jī)制缺少認(rèn)知的體現(xiàn)。城市土地開發(fā)和利用的結(jié)構(gòu)和規(guī)模是一定時(shí)期城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的最終結(jié)果。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的更替、人均可支配收入的增長、政府財(cái)政預(yù)算的規(guī)模都將直接影響各種建設(shè)用地的需求。由于后備用地稀缺導(dǎo)致的城市土地開發(fā)的不可持續(xù)問題日益顯現(xiàn)。目前國內(nèi)城市土地的開發(fā)和利用速度是相對(duì)較高的。大量商品住房、商業(yè)建筑、工業(yè)建筑和道路交通設(shè)施的建設(shè)給我國各個(gè)區(qū)域城市的外貌帶來了較為顯著的改變。

1.2 國土資源開發(fā)結(jié)構(gòu)的形成機(jī)制

國土資源開發(fā)結(jié)構(gòu)的最終形成是各種用地類型的外部性影響的疊加。工業(yè)用地開發(fā)、交通用地開發(fā)給其他用地類型帶來的負(fù)外部效應(yīng)的解決更加需要明確各種用地類型之間的內(nèi)在演化規(guī)律[3]。城市土地需求和后備土地的預(yù)留問題，更多的需要考慮土地利用之外的社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素的影響。但是負(fù)外部性問題更多的產(chǎn)生于各種用地類型的相互轉(zhuǎn)化過程當(dāng)中，這事實(shí)上對(duì)城市國土資源開發(fā)演化機(jī)制研究提出了相應(yīng)的要求。目前城市土地的開發(fā)和利用過程當(dāng)中，工業(yè)用地開發(fā)、交通用地開發(fā)給其他用地類型帶來的負(fù)外部效應(yīng)也在直接影響著城市可供給土地的結(jié)構(gòu)。經(jīng)濟(jì)學(xué)意義上的負(fù)外部性是市場(chǎng)供求雙方的交易行為對(duì)第三方產(chǎn)生的消極影響。在城市國土資源的開發(fā)和利用過程當(dāng)中，工業(yè)用地開發(fā)將可能直接形成污染問題，影響周邊土地的開發(fā)價(jià)值[4]。與此同時(shí)，伴隨著近年來鋼鐵、石化等產(chǎn)業(yè)搬遷改造工作的不斷推進(jìn)，特定城市區(qū)域?qū)?huì)不斷出現(xiàn)土地利用類型的單一化問題。由此可見，負(fù)外部性對(duì)城市土地利用和開發(fā)的結(jié)構(gòu)將會(huì)具有顯著的影響。

1.3 國土資源開發(fā)的政策調(diào)整機(jī)制

目前城市土地開發(fā)和利用領(lǐng)域缺少相應(yīng)的協(xié)調(diào)機(jī)制，不同部門之間對(duì)土地資源均具有較為旺盛的需求。在相關(guān)的需求難以有效平衡的情況下，城市土地資源的稀缺性就將會(huì)表現(xiàn)得更為明顯。一方面這會(huì)較為嚴(yán)重的提升土地的價(jià)格，給各種城市經(jīng)濟(jì)活動(dòng)帶來嚴(yán)重的成本壓力，另一方面這也將對(duì)各種經(jīng)濟(jì)互動(dòng)形成土地要素供給不足的資源約束。為此，應(yīng)當(dāng)形成統(tǒng)一的政策協(xié)調(diào)機(jī)制，根據(jù)目前城市發(fā)展的總體方向，對(duì)不同土地利用模式的位置分布、規(guī)模和演變趨勢(shì)進(jìn)行協(xié)調(diào)，從而在滿足不同主體利益的過程中，按照帕累托最優(yōu)的原則實(shí)現(xiàn)城市國土資源開發(fā)[5]。

2 模型構(gòu)建

2.1 多分類Logistic回歸模型的基本框架

多分類Logistic回歸模型是用于分析自變量為連續(xù)變量而因變量是多個(gè)分類變量的線性方程模型。其基本的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

從該模型的數(shù)學(xué)表達(dá)式中可知，該模型的因變量Yk事實(shí)上是一個(gè)基于兩種隨機(jī)變量出現(xiàn)概率之比而構(gòu)建出數(shù)值。在統(tǒng)計(jì)學(xué)中將這一概念界定為發(fā)生比。在該模型的實(shí)際應(yīng)用的過程當(dāng)中，一般情況下傾向于將發(fā)生概率較大的、演化規(guī)律已知的隨機(jī)變量的概率值作為yi，從而使得其他希望研究的隨機(jī)變量的概率值能夠和一個(gè)較為穩(wěn)定的概率值形成比較關(guān)系，從而被有效的觀察和計(jì)量。

但是對(duì)于部分研究對(duì)象而言，單純知道其發(fā)生概率相對(duì)于其他較為穩(wěn)定的隨機(jī)變量的概率值的比值并不能給出令人滿意的答案。明確這一事件的發(fā)生可能性的絕對(duì)數(shù)值才是研究過程最希望得到的結(jié)果。則需要對(duì)該模型進(jìn)行重新構(gòu)建。多分類Logistic回歸模型對(duì)于單個(gè)隨機(jī)變量的概率的構(gòu)建過程同樣適用兩分類Logistic回歸模型在求單個(gè)事件的概率時(shí)所使用的Logit變換，但是考慮到多個(gè)需要考慮的自變量的數(shù)量較多并且需要刨除作為參考的事件的影響，因而需要對(duì)原模型做如下變換：

由此可得：

可得隨機(jī)事件Yk的出現(xiàn)概率為：

在該模型當(dāng)中，雖然線性回歸模型的基本參數(shù)結(jié)構(gòu)依然得到了體現(xiàn)，但是任意一個(gè)作為因變量的隨機(jī)事件Yk的模型參數(shù)估計(jì)值都具有與線性回歸模型和兩分類Logistic回歸模型截然不同的含義。

2.2 模型構(gòu)建

目前我國城市國土資源開發(fā)領(lǐng)域面臨著后備用地稀缺導(dǎo)致的城市土地開發(fā)的不可持續(xù)等問題[6]。本文針對(duì)后備用地稀缺導(dǎo)致的城市土地開發(fā)的不可持續(xù)問題、利益協(xié)調(diào)機(jī)制欠缺而帶來的土地稀缺性問題，結(jié)合多分類Logistic回歸模型，建立城市國土資源開發(fā)演化無序多分類Logistic回歸模型。對(duì)于負(fù)外部性問題，本文將著重通過配對(duì)多分類Logistic回歸模型加以構(gòu)建。

2.2.1 無序多分類演化模型的構(gòu)建

已知各種用地主體使用相關(guān)土地所關(guān)注的核心問題之后，將用地規(guī)模的增長作為因變量所象征的隨機(jī)事件，從而獲得參數(shù)估計(jì)值，便能夠形成如下的演化關(guān)系機(jī)制：

該方程組所代表的影響因素和最終的土地使用變化狀況之間形成的演化關(guān)系本身，能夠體現(xiàn)出各種影響因素變量對(duì)用地類型變更所產(chǎn)生的系統(tǒng)性影響。但是與此同時(shí)，為了失信對(duì)未來的土地利用結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)性預(yù)測(cè)，必須通過各種方式和方法對(duì)各種影響因素本身的數(shù)值進(jìn)行一定的預(yù)測(cè)。最終，各種用地類型相對(duì)于作為參考系的用地類型的發(fā)生概率的變更則應(yīng)當(dāng)成為判斷的主要依據(jù)。但是為了作為各部門用地需求變化的依據(jù)，該模型應(yīng)當(dāng)做出另外的調(diào)整。判斷出國土資源利用結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的概率本身并不能夠直接的體現(xiàn)出未來國土資源利用結(jié)構(gòu)的格局變化，更應(yīng)當(dāng)體現(xiàn)出前后不同階段的影響因素本身的變化所能夠給國土資源利用結(jié)構(gòu)帶來的變化概率的增減。為適應(yīng)該種需要，可以對(duì)以上的轉(zhuǎn)化關(guān)系機(jī)制模型進(jìn)行如下調(diào)整：

已知前后不同階段的國土資源利用結(jié)構(gòu)變化的影響因素分別為：

對(duì)兩個(gè)向量做差可得：

將該向量代入以上的演化關(guān)系式可得：

在前文當(dāng)中，已經(jīng)默認(rèn)作為參考變量的用地類型yi的概率應(yīng)當(dāng)是大體穩(wěn)定的，對(duì)此可以通過歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行趨勢(shì)性的檢驗(yàn)。如果就歷史數(shù)據(jù)而言，這種變化趨勢(shì)是相對(duì)穩(wěn)定的，則可以將以上關(guān)系式化簡為：

通過以上關(guān)系式可得土地利用類型未來轉(zhuǎn)化關(guān)系的判別式：

與此同時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意到的是，如果作為參考變量的用地類型的概率發(fā)生變化，便應(yīng)當(dāng)對(duì)相關(guān)的內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整。已知參考變量的用地類型yTi的概率為：

由此可得前后不同階段的國土資源利用結(jié)構(gòu)變化的演化關(guān)系式可進(jìn)行如下調(diào)整：

在此背景下，通過增量預(yù)測(cè)將呈現(xiàn)出的土地利用變動(dòng)格局能夠直接給不同部門之間的利益協(xié)調(diào)、土地的儲(chǔ)備和定向規(guī)劃問題的解決形成借鑒。經(jīng)過計(jì)算，可得，作為最終預(yù)測(cè)結(jié)果的向量本身代表著各種用地類型增大的可能性，由此可得應(yīng)當(dāng)在城市土地利用過程當(dāng)中基于更高的用地配置的變量符合如下條件：

符合以上條件的土地利用類型將成為需要優(yōu)先加以滿足的用地規(guī)劃類型。與之相反，不符合該條件的用地類型將作為重要等級(jí)較弱的用地類型，在進(jìn)行城市國土資源規(guī)劃的過程中，投入土地的規(guī)模和滿足其需求的優(yōu)先程度都將低于前者。

2.2.2 配對(duì)多分類演化模型的構(gòu)建

為了解決在城市國土資源開發(fā)的過程當(dāng)中所面臨的不同用地類型之間的利益協(xié)調(diào)和用地需求預(yù)計(jì)問題，可以針對(duì)各種用地類型，建立起無序的分類Logistic回歸模型，并且根據(jù)前文已經(jīng)給出的判別條件提供一定的判斷。但是這種分析機(jī)制難以建立起相互交叉的多個(gè)用地類型之間的影響聯(lián)系，只能重復(fù)替換作為參考變量的用地類型，從而實(shí)現(xiàn)不同用地類型之間的相互比較和分析。目前我國城市土地的用地類型已經(jīng)呈現(xiàn)出高度多元化的趨勢(shì)，不斷切換作為參考變量的用地類型必然帶來比較過程的繁瑣化。為了解決這一問題，本文將構(gòu)建配對(duì)多分類Logistic回歸模型，探討各種用地類型成組化的相互對(duì)應(yīng)分析的模式和方法。

在配對(duì)多分類Logistic回歸模型的框架之下，模型本身將會(huì)相對(duì)于兩分類、無序多分類Logistic回歸模型出現(xiàn)參數(shù)含義和變量形態(tài)的變化如下：

該模型當(dāng)中因變量本身沒有發(fā)生改變，還是該種用地類型規(guī)模出現(xiàn)增長的情況。由模型可得該種用地類型沒有實(shí)現(xiàn)增長的隨機(jī)事件的Logistic回歸模型：

如果將該用地類型和其他兩種用地類型進(jìn)行匹配，將其他兩種用地類型的影響因素相結(jié)合便可以構(gòu)建起用于分析一種用地類型和其他用地類型之間關(guān)系的比例比數(shù)模型：

與此同時(shí)，將Logistic回歸模型代入之后，便可得：

如果此時(shí)直接根據(jù)OR值計(jì)算要分析的用地類型出現(xiàn)變動(dòng)的概率和，便可以直接通過該數(shù)值的計(jì)算，將值高于本身影響因素的值的用地類型作為強(qiáng)相關(guān)用地類型。而強(qiáng)相關(guān)用地類型對(duì)該種用地類型所產(chǎn)生的影響是否存在負(fù)外部性，則可以直接通過觀測(cè)的數(shù)據(jù)代入進(jìn)行判斷。

3 模型的運(yùn)用模式分析

為了分析城市國土資源開發(fā)演化機(jī)制，作為因變量土地利用類型本身是分類變量并且相互之間并沒有順序的因素，各種經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)本身往往并不能提現(xiàn)正態(tài)分布的特征，在各種用地類型的相互轉(zhuǎn)化和協(xié)調(diào)過程當(dāng)中，外在因素的影響也必須要被考慮進(jìn)其中。經(jīng)過對(duì)多分類Logistic回歸模型本身的分析可知，其自變量本身是可以反映社會(huì)經(jīng)濟(jì)變化情況的連續(xù)型變量，而起因變量是分類變量，并且可以通過概率的形勢(shì)給出因變量的參數(shù)估計(jì)值或因變量相對(duì)于參照變量的概率比值的參數(shù)估計(jì)值。

首先，在目前的國土資源開發(fā)過程當(dāng)中，后備用地稀缺導(dǎo)致的城市土地開發(fā)的不可持續(xù)問題正在日益凸顯。這種線性的根本原因在于對(duì)城市土地開發(fā)需求的形成機(jī)制缺少認(rèn)知的體現(xiàn)。通過多分類Logistic回歸模型可以將人均可支配收入的增長、政府財(cái)政預(yù)算的規(guī)模等利用多年的數(shù)據(jù)所形成的連續(xù)變量作為模型的解釋變量直接代放進(jìn)模型當(dāng)中，從而分析其對(duì)各種用地類型的使用變化的影響。在本質(zhì)上，這種分析模式更能夠?qū)⒂绊懜鞣N土地的利用和相互轉(zhuǎn)化的要素以及模型本身有效的結(jié)合起來，形成一種運(yùn)行機(jī)制的體系，并且根據(jù)各種數(shù)據(jù)的變化重復(fù)多次的預(yù)測(cè)趨勢(shì)和觀測(cè)數(shù)值的變化。

其次，目前城市土地的開發(fā)和利用過程當(dāng)中，工業(yè)用地開發(fā)、交通用地開發(fā)給其他用地類型帶來的負(fù)外部效應(yīng)也能夠通過多分類Logistic回歸模型加以探討。外部性本身是相對(duì)較難觀察的一種效應(yīng)。各種用地類型之間的相互影響往往只有在土地利用類型真正轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)之后，才能夠被觀察。但是不同于其他領(lǐng)域的是，城市國土資源的開發(fā)具有長期性，在城市用地方面形成的投資本身也是難以轉(zhuǎn)變用途的。因此，在以往的經(jīng)濟(jì)理論研究當(dāng)中，往往強(qiáng)調(diào)用事后的稅收和補(bǔ)貼的形勢(shì)調(diào)節(jié)這種外部性效應(yīng)。但是在多分類Logistic回歸模型的現(xiàn)有框架下，不同用地類型之間的相互影響以及相互影響的形成機(jī)制本身是能夠通過不斷的變動(dòng)參考變量的形勢(shì)加以觀察的。

為了研究某一用地類型變更之后產(chǎn)生的外部效應(yīng)，可以將該用地類型設(shè)為Yk，并且構(gòu)建的模型，該表達(dá)式當(dāng)中的p(y=i|x)部分，便可以選取將要分析外部性影響的用地類型yi的概率。在此背景下，不僅作為因變量的用地類型Yk的概率能夠被有效的加以分析，用地類型Yk和yi之間的相互關(guān)系也能夠被加以分析。參數(shù)估計(jì)值jk本身便能夠反映出各種影響因素對(duì)因變量本身的影響。一旦出現(xiàn)參數(shù)估計(jì)值普遍為負(fù)數(shù)的情況，則兩種用地類型之間事實(shí)上存在著負(fù)相關(guān)關(guān)系，結(jié)合用地本身的功能和性質(zhì)，便可以判定負(fù)外部效應(yīng)的存在。

然后，對(duì)各部門之間的用地需要的協(xié)調(diào)，多分類Logistic回歸模型所能夠發(fā)揮的作用主要體現(xiàn)在對(duì)各種用地需求的預(yù)測(cè)方面，事先明確伴隨著各種經(jīng)濟(jì)變量的增長和變動(dòng)，在各個(gè)部門所關(guān)注的經(jīng)濟(jì)變量當(dāng)中所能夠發(fā)揮的作用，進(jìn)而判斷相關(guān)用地類類型面積增長的可能性，從而在城市國土資源規(guī)劃之初，對(duì)相關(guān)部門提供一定的土地規(guī)劃資源配置的傾斜就成為了極為重要的問題。對(duì)此，多分類Logistic回歸模型可以對(duì)轉(zhuǎn)化概率本身的辯護(hù)實(shí)現(xiàn)判斷。

4 結(jié)論

城市國土資源開發(fā)工作當(dāng)中面臨的困難直接構(gòu)成了城市國土資源開發(fā)演化機(jī)制研究的重要價(jià)值。明確城市國土資源開發(fā)演化機(jī)制對(duì)城市國土資源利用所面臨問題的解決，具有重要價(jià)值。在預(yù)見到未來經(jīng)濟(jì)增長狀況、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化狀況和人民收入提高等因素之后，集約化的利用各種土地，提升土地的利用效率才能夠解決目前后備用地不足的問題。城市土地需求和后備土地的預(yù)留問題，更多的需要考慮土地利用之外的社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素的影響。多分類Logistic回歸模型對(duì)城市國土資源開發(fā)演化機(jī)制研究的適用性體現(xiàn)在因變量符合研究對(duì)象特征、對(duì)自變量的概率分布要求較低、參數(shù)估計(jì)值包含比較信息等三個(gè)方面。

本文針對(duì)后備用地稀缺導(dǎo)致的城市土地開發(fā)的不可持續(xù)問題、利益協(xié)調(diào)機(jī)制欠缺而帶來的土地稀缺性問題，結(jié)合多分類Logistic回歸模型，建立城市國土資源開發(fā)演化無序多分類Logistic回歸模型。對(duì)于負(fù)外部性問題，本文著重通過配對(duì)多分類Logistic回歸模型完成了構(gòu)建。并且給出了判斷后續(xù)開發(fā)過程當(dāng)中應(yīng)當(dāng)加大傾斜力度、優(yōu)先級(jí)別和判斷外部性標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)。