基于ArcGIS的甘肅省城鎮(zhèn)化與城鎮(zhèn)土地集約利用耦合協(xié)調(diào)度空間分析

劉瑞媛　劉淑英　王平

摘要：文章以甘肅省14個地級市作為研究區(qū)域，通過建立城鎮(zhèn)化與城鎮(zhèn)土地集約利用評價指標(biāo)體系，采用變異系數(shù)法確定指標(biāo)權(quán)重，計算研究區(qū)域的城鎮(zhèn)化綜合指數(shù)、土地集約利用綜合指數(shù)，對二者的耦合協(xié)調(diào)度進行定量評價。結(jié)果表明：甘肅省近2/3的地級市處于拮抗階段，城鎮(zhèn)化水平與城鎮(zhèn)土地集約利用度的耦合協(xié)調(diào)度在0.3到0.5之間；城鎮(zhèn)土地集約利用度和城鎮(zhèn)化水平并不是同步發(fā)展的過程，而是滯后或超前的發(fā)展的過程，甘肅省多數(shù)地級市的城鎮(zhèn)土地集約利用度超前于城鎮(zhèn)化水平。

關(guān)鍵詞：城鎮(zhèn)化水平；城鎮(zhèn)土地集約度；耦合協(xié)調(diào)度；甘肅省

中國的城鎮(zhèn)化已邁入快速發(fā)展軌道，同時又正處在城鎮(zhèn)化質(zhì)量提升的關(guān)鍵期。然而，隨著城鎮(zhèn)化的快速推進，引致了對城鎮(zhèn)建設(shè)用地的大量需求，導(dǎo)致了建設(shè)用地供求矛盾不斷加?。煌瑫r，城鎮(zhèn)土地的低效利用現(xiàn)象普遍存在，未能實現(xiàn)精明增長。不合理的城鎮(zhèn)土地利用結(jié)構(gòu)已經(jīng)對生態(tài)與環(huán)境及國家糧食安全產(chǎn)生了較嚴(yán)重的負(fù)面影響。城鎮(zhèn)土地集約利用與新型城鎮(zhèn)化的空間相關(guān)性較高，二者既相互促進，又相互制約，探討新型城鎮(zhèn)化與城鎮(zhèn)土地集約利用的協(xié)調(diào)發(fā)展水平，對城鎮(zhèn)區(qū)域系統(tǒng)的健康可持續(xù)發(fā)展具有重要的參考價值。

對于城鎮(zhèn)化與城鎮(zhèn)土地集約利用的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系，國內(nèi)學(xué)者的研究主要是：建立城鎮(zhèn)化與城鎮(zhèn)土地集約利用的綜合評價指標(biāo)體系，從時間和空間兩方面分別對研究區(qū)的耦合協(xié)調(diào)程度進行分析；運用計量分析的方法，重點探討了城鎮(zhèn)土地集約利用與城鎮(zhèn)化的動態(tài)關(guān)系和相互作用；運用ArcGIS等軟件分析了研究區(qū)耦合協(xié)調(diào)度的空間演化趨勢和空間分布特點。

一、研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)來源

甘肅省位于西北內(nèi)陸地區(qū)，地理位置為92°13′-108°46′E，32°11′-42°57′N，轄14個市（州）。甘肅地處黃土高原、青藏高原和蒙新高原的交匯地帶，分屬黃河、長江及內(nèi)流河流域，山地、高原、平川、河谷、沙漠、戈壁交錯分布。地勢自西南向東北傾斜，地形呈狹長狀。

本文數(shù)據(jù)來源于《甘肅發(fā)展統(tǒng)計年鑒》，以甘肅省的14個地級市為研究對象。通過建立城鎮(zhèn)化與城鎮(zhèn)土地集約利用的綜合評價指標(biāo)，對甘肅省2016年14個地級市的城鎮(zhèn)化和城鎮(zhèn)土地集約利用耦合協(xié)調(diào)發(fā)展進行了分析。

二、指標(biāo)體系構(gòu)建與評價方法

（一）指標(biāo)體系的構(gòu)建

本文借鑒相關(guān)研究成果，在科學(xué)性、全面性、可操作性的原則下，共選取了23個評價指標(biāo)。城鎮(zhèn)化是一個綜合的概念，它包括人口和職業(yè)的轉(zhuǎn)變、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變、土地及地域空間的變化。本文城鎮(zhèn)化系統(tǒng)從人口城鎮(zhèn)化、社會城鎮(zhèn)化、經(jīng)濟城鎮(zhèn)化、景觀生態(tài)城鎮(zhèn)化四個方面選取了11個評價指標(biāo)。城鎮(zhèn)土地集約利用是在現(xiàn)有城鎮(zhèn)化水平下，通過優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu)和改善土地管理，在適量增加土地供給前提下，提高土地利用效率，實現(xiàn)經(jīng)濟-社會-生態(tài)綜合效益最大化的過程。因此，城鎮(zhèn)土地集約利用系統(tǒng)從土地投入強度、土地經(jīng)濟效益、土地社會效益、土地生態(tài)效益四個方面選取了12個評價指標(biāo)（表1）。

（二）評價方法

1. 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化為消除指標(biāo)之間由于單位和數(shù)值產(chǎn)生的差異，增強可對比性，用極差法先對數(shù)據(jù)進行標(biāo)準(zhǔn)化處理。

對于正向指標(biāo)：X'ij=（1）

對于負(fù)向指標(biāo)：X'ij=（2）

式中：Xij為第i個指標(biāo)，第j個樣本的原始數(shù)據(jù)；minXj，maxXj為Xj的最大值和最小值。

2. 權(quán)重與指標(biāo)得分為利用指標(biāo)本身提供的信息，消除人為主觀因素的影響，本文利用變異系數(shù)法確定指標(biāo)的權(quán)重。

δ（Gj）=（i=1，2，…，m）（3）

式中：δ（Gj）為指標(biāo)j的標(biāo)準(zhǔn)差。

指標(biāo)j在子系統(tǒng)中的權(quán)重為：

wj=（j=1，2，…，n）（4）

Fij=wjX'ij（5）

式中：Fij為第i個指標(biāo)，第j個樣本的得分。

3. 耦合度與協(xié)調(diào)度

耦合度是是用來衡量兩個系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展程度的定量指標(biāo)，即城鎮(zhèn)化和城鎮(zhèn)土地集約利用兩個子系統(tǒng)相互作用和相互影響的程度。

C=[XY/（X+Y）2]1/2（6）

式中：C為城鎮(zhèn)化與城鎮(zhèn)土地集約利用的耦合度，且C∈[0，1]；X，Y分別為城鎮(zhèn)化水平和土地集約利用度得分。

為衡量區(qū)域之間城鎮(zhèn)化與城鎮(zhèn)土地集約利用協(xié)調(diào)發(fā)展水平，引入?yún)f(xié)調(diào)度進行不同區(qū)域城鎮(zhèn)的橫向比較。

D=（7）

T=aX+bY（8）

式中：D為耦合協(xié)調(diào)度；C為耦合度，為城鎮(zhèn)化與城鎮(zhèn)土地集約利用程度綜合協(xié)調(diào)指數(shù)；a，b為待定系數(shù)，且a+b=1，考慮到城鎮(zhèn)土地集約利用與城鎮(zhèn)化水平對于城鎮(zhèn)整體發(fā)展起到同等重要的作用，所以取a=b=1/2。X為城鎮(zhèn)土地集約利用綜合指數(shù)，Y為城鎮(zhèn)化綜合指數(shù)。通過計算得出甘肅省2016年14個地級市城鎮(zhèn)化與城鎮(zhèn)土地集約利用耦合協(xié)調(diào)度（表2）。

三、城鎮(zhèn)化與城鎮(zhèn)土地集約利用耦合關(guān)系分析

根據(jù)各地級市耦合協(xié)調(diào)度的計算結(jié)果，借鑒相關(guān)文獻并結(jié)合本文實際，將甘肅省14個地級市的城鎮(zhèn)化與城鎮(zhèn)土地集約利用耦合協(xié)調(diào)發(fā)展階段分為四個發(fā)展階段：低水平階段，0≤D≤0.3，此時的城鎮(zhèn)化與城鎮(zhèn)土地集約利用耦合協(xié)調(diào)關(guān)系弱，城鎮(zhèn)化土地集約利用屬于勞動密集型；拮抗階段，0.3≤D≤0.5，此時城鎮(zhèn)化與城鎮(zhèn)土地集約利用耦合協(xié)調(diào)關(guān)系較弱，城鎮(zhèn)化土地集約利用屬于勞動技術(shù)型；磨合階段，0.5≤D≤0.7，此時城鎮(zhèn)化與城鎮(zhèn)土地集約利用耦合協(xié)調(diào)關(guān)系較強，城鎮(zhèn)化土地集約利用屬于技術(shù)勞動型；協(xié)調(diào)階段，D≥0.7發(fā)展水平較高，城鎮(zhèn)化與城鎮(zhèn)土地集約利用耦合協(xié)調(diào)關(guān)系強，城鎮(zhèn)化土地集約利用屬于技術(shù)密集型。

XY表示城鎮(zhèn)的土地集約利用超前于城鎮(zhèn)化的發(fā)展，城鎮(zhèn)土地趨于集約利用，但未能帶動城鎮(zhèn)化的發(fā)展。通過耦合協(xié)調(diào)度的測算和綜合指數(shù)的對比，將甘肅省14地級市劃分為4個階段，8種類型（表3）。

四、結(jié)論

通過耦合協(xié)調(diào)度分析，甘肅省14個地級市城鎮(zhèn)化與城鎮(zhèn)土地集約利用耦合協(xié)調(diào)發(fā)展集中在拮抗階段和磨合階段，將近2/3的地級市屬于拮抗階段的IIB類。此階段城鎮(zhèn)的土地集約利用超前于城鎮(zhèn)化的發(fā)展，城鎮(zhèn)耦合協(xié)調(diào)關(guān)系較弱，城鎮(zhèn)建設(shè)用地過度利用，制約了城鎮(zhèn)化的發(fā)展。嘉峪關(guān)市、甘南州、張掖市為IIA類，城鎮(zhèn)土地集約利用滯后于城鎮(zhèn)化的發(fā)展，處于較低水平的協(xié)調(diào)發(fā)展階段。蘭州市和慶陽市的耦合協(xié)調(diào)發(fā)展水平較高，城鎮(zhèn)化快速發(fā)展，且城鎮(zhèn)土地集約利用水平較高。

從城鎮(zhèn)化發(fā)展和城鎮(zhèn)土地集約利用綜合指數(shù)可以得出，城鎮(zhèn)化和城鎮(zhèn)土地集約利用不是同步發(fā)展的過程，兩者相互影響，相互促進。從評價結(jié)果來看，甘肅省多數(shù)地級市的城鎮(zhèn)土地集約利用度超前于城鎮(zhèn)化水平，阻礙了土地利用效率的提高。

通過對城鎮(zhèn)土地集約利用度和城鎮(zhèn)化水平耦合協(xié)調(diào)度的計算以及類型的劃分，可以判斷城鎮(zhèn)所處的發(fā)展階段，有助于制定國土空間規(guī)劃。為政府制定科學(xué)合理的政策和方針提供依據(jù)。

參考文獻：

[1]李曉玲，修春亮，孫平軍.新型城鎮(zhèn)化下中國城鎮(zhèn)土地集約利用格局與機理研究[J].世界地理研究，2015（01）.

[2]劉學(xué)，孫泰森.山西省城鎮(zhèn)土地集約利用與城鎮(zhèn)化的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系研究[J]. 水土保持研究，2015（02）.

[3]崔木花.中原城鎮(zhèn)群9市城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)關(guān)系[J].經(jīng)濟地理，2015（07）.

[4]孫平軍，SUNPing-jun.1994～2011年江蘇省城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境非協(xié)調(diào)性耦合關(guān)系的判別[J].長江流域資源與環(huán)境，2014（08）.

[5]楊齊，干曉宇，李建龍，等.張家港市耕地資源安全與城鎮(zhèn)化時空動態(tài)分析[J]. 自然資源學(xué)報，2010（08）.

[6]李曉慶，姜博，初楠臣.山東省城鎮(zhèn)土地集約利用與城鎮(zhèn)化協(xié)調(diào)發(fā)展研究[J]. 地域研究與開發(fā)，2017（03）.

[7]李玉雙，葛京鳳，梁彥慶，等.河北省城鎮(zhèn)土地集約利用與城鎮(zhèn)化的耦合協(xié)調(diào)度分析[J].水土保持研究，2013（02）.

[8]孫宇杰，陳志剛.江蘇省城鎮(zhèn)土地集約利用與城鎮(zhèn)化水平協(xié)調(diào)發(fā)展研究[J].資源科學(xué)，2012（05）.

[9]王怡睿，石培基，潘竟虎，等.甘肅省城鎮(zhèn)化與城鎮(zhèn)土地集約利用耦合協(xié)調(diào)發(fā)展[J].中國沙漠，2015（04）.

[10]劉學(xué)，孫泰森.山西省城鎮(zhèn)土地集約利用與城鎮(zhèn)化的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系研究[J]. 水土保持研究，2015（02）.

[11]錢宏勝，岳漢秋，梁亞紅，等.河南省城鎮(zhèn)土地集約利用與城鎮(zhèn)化耦合協(xié)調(diào)性評價[J].水土保持研究，2015（04）.

[12]鄭華偉，丑建立，劉友兆.江蘇省城鎮(zhèn)土地集約利用與城鎮(zhèn)化關(guān)系的計量分析[J].長江流域資源與環(huán)境，2013（08）.

[13]郭施宏，王富喜.山東省城鎮(zhèn)化與城鎮(zhèn)土地集約利用耦合協(xié)調(diào)關(guān)系研究[J]. 水土保持研究，2012（6）.

[14]劉浩，鄭文升，張毅，等.城鎮(zhèn)土地集約利用度與城鎮(zhèn)化綜合水平協(xié)調(diào)度分析——以環(huán)渤海地區(qū)為例[J].華中師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2012（05）.

[15]于丹丹，劉淑英，王平，等.甘肅省耕地集約利用空間分析[J].土壤通報，2015（06）.

[16]劉浩，張毅，鄭文升.城鎮(zhèn)土地集約利用與區(qū)域城鎮(zhèn)化的時空耦合協(xié)調(diào)發(fā)展評價——以環(huán)渤海地區(qū)城鎮(zhèn)為例[J].地理研究，2011（10）.

[17]王雨竹，徐培瑋.京津冀地區(qū)城鎮(zhèn)土地集約利用與城鎮(zhèn)化耦合協(xié)調(diào)關(guān)系研究[J].水土保持研究，2016（01）.

[18]劉浩，張毅，鄭文升.城鎮(zhèn)土地集約利用與區(qū)域城鎮(zhèn)化的時空耦合協(xié)調(diào)發(fā)展評價——以環(huán)渤海地區(qū)城鎮(zhèn)為例[J].地理研究，2011（10）.

（作者單位：劉瑞媛，甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)管理學(xué)院；劉淑英、王平，甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院。劉淑英為通訊作者）