湖南省建設用地變化及其社會經(jīng)濟驅動力的空間差異分析

周盼 田朝暉 唐凱

摘 要? 以信息熵、均衡度、空間自相關性分析和地理加權回歸模型等為研究方法，基于湖南省2009-2017年間的建設用地數(shù)量、結構變化情況，從人口、人均GDP及產(chǎn)業(yè)結構等三個方面分析建設用地變化驅動因素的空間差異及其主要原因，以期為全省土地資源可持續(xù)發(fā)展利用提供數(shù)據(jù)支撐，從而全面推進湖南省土地資源開發(fā)和利用模式轉變，優(yōu)化湖南省土地利用結構，構建綠色國土空間新格局。研究表明：湖南省建設用地總面積逐年增長，建設用地結構趨向均衡化發(fā)展，影響建設用地變化的社會經(jīng)濟驅動因子在區(qū)域間差異顯著。

關鍵詞? 地理加權回歸模型;建設用地變化;空間差異;湖南省

中圖分類號： F293.2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A

Abstract： Based on the quantity and structure change of construction land in Hunan Province since 2009， we analysis the reasons resulting into this change. From the perspective of economy and society， the geo-weighted regression model （GWR） model was further constructed to analyze the spatial differences affected by the driving factors of construction land change. The study found that the total area of construction land in Hunan Province increased year by year during the study period. The construction land structure tends to be balanced， and the diference caused by the affecting of socio-economic driving factors are significant in the change of construction land among regions. Finally， the development direction of different regions in the future was preliminarily discused， which will provide a scientific basis for a new round of land space planning.

Keywords： geographical weighted regression model; change of construction land; spatial difference; Hunan

1? 引言

2018年，湖南省城鎮(zhèn)化率為54.62%，超過50%，已進入快速城市化發(fā)展時期[1]，隨著工業(yè)化、城市化進程不斷加快，建設用地將快速增加，將進一步壓縮生態(tài)空間和農業(yè)空間[2]，造成耕地大量占用，自然資源和環(huán)境的嚴重剝奪等負面效應。未來幾年，湖南將進一步加快城市化發(fā)展進程，采用不同的預測標準預測到2035年湖南城鎮(zhèn)化率將達到75%左右[1]。伴隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，人口增長、城鎮(zhèn)化以及工業(yè)化三大高峰疊合期的到來，建設用地空間拓展也將逐步加快。因此，在全面貫徹落實科學發(fā)展觀、堅持以人為本、構建和諧社會的今天，基于快速城鎮(zhèn)化進行的背景，研究湖南省建設用地變化及其社會經(jīng)濟驅動力的空間差異，對實現(xiàn)國土可持續(xù)利用、市縣國土空間規(guī)劃的編制提供參考等方面具有重要的意義[2]。

建設用地變化一直以來是學術界的熱點之一，國外學者在該方面的研究較為成熟，不管是理論機制、驅動影響因素還是在技術改革上都趨于成熟，尤其是遙感技術、遙感影像的介入使得建設用地變化的研究上升到一個新的高度。就目前來看，盡管我國關于建設用地變化研究較國外晚，但成果也頗豐，研究領域主要集中在以下幾個方面：建設用地變化及驅動力研究[3-6]、建設用地變化的區(qū)域差異[7-9]及影響因素等方面[10-12]。

2? 研究方法

2.1 信息熵和均衡度

信息熵是一個數(shù)學上頗為抽象的概念，可以將其理解成某種特定信息的出現(xiàn)概率（離散隨機事件的出現(xiàn)概率），也可以表示系統(tǒng)有序化程度的一個度量，一個系統(tǒng)越是有序，信息熵就越低;反之，一個系統(tǒng)越是混亂，信息熵就越高。均衡度是反映一國或一區(qū)域內地區(qū)之間經(jīng)濟發(fā)展差異狀況[13]。

土地利用結構的信息熵表示土地利用類型多樣性和復雜性的量度，反映了一定區(qū)域各種土地利用類型的動態(tài)演變規(guī)律及其轉換程度。其計算公式為：

（式1-1）

式中：;N為土地利用類型數(shù);Pi為第i種土地利用類型占區(qū)域總面積的比例。

土地利用結構的均衡度描述了區(qū)域土地利用類型之間面積大小的差異和各職能地類的結構格局[14]。為了增強對于土地利用結構信息熵的解釋能力，進一步在土地利用結構信息熵的基礎上構建土地利用均衡度公式：

（式1-2）

式中：J為均衡度，H是實際信息熵，Hm是最大信息熵，J值位于0—1之間，值越大表明均質性越強。

2.2 空間自相關性分析

空間自相關系數(shù)常用來定量地描述事物在空間上的依賴關系。具體地說，空間自相關系數(shù)是用來度量物理或生態(tài)學變量在空間上的分布特征及其對領域的影響程度。如果某一變量的值隨著測定距離的縮小而變得更相似，這一變量呈空間正相關;若所測值隨距離的縮小而更為不同，則稱之為空間負相關;若所測值不表現(xiàn)出任何空間依賴關系，那么，這一變量表現(xiàn)出空間不相關性或空間隨機性。

空間自相關性分析通常用于評判某一地理現(xiàn)象的空間聚集特性，目的是確定某一變量是否在空間上相關，其相關程度如何，可以用Moran’s I指數(shù)來進行測度，計算公式為：

（式1-3）

式中，n、xi、分別為研究對象的個數(shù)、觀測值和平均值。Wij為空間i與j之間的連接矩陣，表示空間i與j之間的相互作用力量。Moran’s I值位于[-1，1]之間，其值等于0，表示值不存在空間自相關性，其絕對值越接近于1，表明空間相關越強，+值表示正相關，-值表示負相關。

2.3地理加權回歸模型（GWR）

構建關于建設用地影響因素的空間計量地理加權回歸（GWR）模型[15]：

（式1-4）

式中，i為第i個縣市區(qū);因變量I為建設用地面積;自變量P為人口;A為人均GDP;T為產(chǎn)業(yè)結構（三產(chǎn)/二產(chǎn)），為常數(shù)項，為誤差項，、、為回歸系數(shù)。

為了消除模型中存在異方差性，對各變量都進行了對數(shù)化處理，處理后的變量為InIi，InPi，InAi，InTi，InUi。根據(jù)彈性系數(shù)概念可知，模型中自變量P、A和T每發(fā)生1%的變化，將分別引起因變量I發(fā)生%、%、%的變化。

3? 湖南省建設用地變化情況

3.1 數(shù)量變化

根據(jù)湖南省土地利用現(xiàn)狀變更調查數(shù)據(jù)，2009—2017年湖南省建設用地總規(guī)模逐年遞增，共增加了158.17千公頃;年增長率均為正值，呈波動方式變化，且有逐漸減小的趨勢，增長速度最快的是2009和2010年，年增長率分別達1.76%和1.83%，增長速度最慢的出現(xiàn)在2015和2017年，年增長率均為0.99%（見圖1-1）。研究期間，隨著經(jīng)濟發(fā)展、基礎設施建設、人口增長和城鎮(zhèn)化進程的推進，全省建設用地總量在持續(xù)增長，經(jīng)歷了“快速增加—波動增加—緩慢增加”的變化過程，城鎮(zhèn)用地、農村居民點用地和交通用地的不斷增加是建設用地總規(guī)模增長的主要原因。

為更好地分析湖南省建設用地的變化特征，按照城鄉(xiāng)建設用地、交通水利用地和其他建設用地分類進行細化。

由圖1-2可以看出，2009—2017年湖南省城鄉(xiāng)建設用地規(guī)模呈逐年上升趨勢，共增加了119.75千公頃。年增長率均為正值，年均增長率為1.26%，呈波動逐漸減小的態(tài)勢，增長速度最快的是2009、2010和2013年，年增長率分別達1.51%、1.43和1.42%，增長速度最慢的出現(xiàn)在2015和2017年，年增長率分別為0.96%和0.94%。分析表明湖南省2009—2017年城鄉(xiāng)建設用地變化正處于增速調整式減緩階段。

由圖1-3可以看出，2009—2017年全省交通水利用地面積總體呈逐年上升趨勢，共增加了37.06千公頃。年增長率均為正值，2009—2012年年增長率從最高值3.78%急劇下降至最低值0.79%，隨后2013—2017年年增長率呈小幅波動變化態(tài)勢。其中，公路與鐵路用地的增長是其主導因素，同期公路用地面積共增加了30.30千公頃，鐵路用地面積共增加了4.19千公頃，機場用地、港口碼頭用地、管道運輸用地、水庫水面、水工建筑用地變化很小，增加量分別為0.80千公頃、0.06千公頃、0.01千公頃、0.97千公頃和0.72千公頃。分析表明研究期間隨著“一帶一部”、長江中游城市群發(fā)展規(guī)劃、新型城鎮(zhèn)化發(fā)展等戰(zhàn)略的制訂與實施，湖南省不斷加大綜合交通基礎建設力度，建成了一批重要綜合交通樞紐示范工程，交通基礎設施取得了顯著提升，交通用地數(shù)量持續(xù)增長。

其他建設用地主要包括風景名勝及特殊用地，2009年至2017年湖南省其他建設用地波動較小，呈逐年緩慢增加態(tài)勢。期間其他建設用地面積共增加了1.36千公頃，年均增長率為0.63%。2009-2011年為其他建設用地快速增長階段，年均增長率為1.09%;2012-2017年為緩慢增長階段，年均增長率僅0.52%（見 圖1-4）。

3.2 結構變化

根據(jù)式1-1和式1-2，計算湖南省建設用地結構信息熵和均衡度，結果說明湖南省建設用地類型的多樣性、復雜度在增加，建設用地結構更趨向于均衡，起主導作用的優(yōu)勢地類在逐漸降低。從2009—2013年、2013—2017年兩個時間段的建設用地信息熵和均衡度的變化幅度來看，前者的變化幅度更大，說明2009—2013年間建設用地結構變化更大。

從2009—2017年建設用地結構的變化可知，城鎮(zhèn)用地、交通水利用地占總建設用地的比例逐漸提高，2009—2013年分別提高了2.50%和0.35%，2013—2017年分別提高了1.77%和0.20%。農村居民點比例、采礦及其他獨立建設用地、其他建設用地比例都在逐漸降低，9年間分別降低了5.50%、0.24%和0.09%。建設用地結構變化結果表明正是由于占建設用地主導地位的農村居民點用地比例迅速下降，城鎮(zhèn)用地、交通水利用地比例不斷上升，從而促進湖南省建設用地總體結構逐漸趨向均衡。

4? 湖南省建設用地社會經(jīng)濟驅動力的空間差異

選取社會經(jīng)濟中的人口、人均GDP和產(chǎn)業(yè)結構（三產(chǎn)/二產(chǎn)）三個指標作為影響建設用地變化的驅動因子，利用局域空間計量模型—GWR模型（式1-4），研究社會經(jīng)濟發(fā)展對建設用地變化的影響與空間差異性，其結果如下。

4.1 人口對建設用地變化影響的異質性

圖1-5顯示2009、2017年兩個年份人口數(shù)量的彈性系數(shù)均為正值，表明在此期間人口對建設用地的擴張起著正向的促進作用。但其變化形式表現(xiàn)出一定的地域差異性，從2009—2017年彈性系數(shù)的變化量可知，環(huán)長株潭地區(qū)人口對建設用地的正向拉動作用力在減弱，而其他地區(qū)的正向拉動作用力在增強。

2009年，湖南人口對建設用地擴張的作用在空間上由湘南到湘北階梯增強，湘北地區(qū)人口數(shù)量每增加1%，建設用地面積就會擴大0.86—1.04%，而湘南地區(qū)僅擴張0.55—0.65%（圖1-5a）。彈性系數(shù)分別在湘西北、湘東北地區(qū)形成兩個高值區(qū)。湘西北地區(qū)該階段城鎮(zhèn)建設處于初期階段，土地城鎮(zhèn)化速度較快，并且建設用地集約度較低，因此人口增加會帶來城鎮(zhèn)土地的顯著擴張;而湘東北區(qū)位條件優(yōu)越、經(jīng)濟發(fā)展水平高，吸引較多外來人口前往就業(yè)，城鎮(zhèn)進入二次擴張時期，導致這些地區(qū)建設用地對人口數(shù)量的敏感度提高。

到2017年（圖1-5b、圖1-5c），湘東北地區(qū)，特別是環(huán)長株潭地區(qū)由于鐵路、公路、港口、機場、電信等基礎設施進一步完善，足以滿足現(xiàn)有人口的需求，所以人口增加對城鎮(zhèn)土地擴張的拉動作用相對減小;全省其他地區(qū)人口數(shù)量對建設用地擴張的正向拉動作用增強，彈性系數(shù)在空間表現(xiàn)為由東向西階梯增強的形態(tài)，這可能是因為2013年與2014年，湖南省政府發(fā)布《湖南省推進新型城鎮(zhèn)化實施綱要》與《湖南省新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃》，加快了這些地區(qū)的發(fā)展，使建設用地的增長速度明顯快于人口的增長速度。

4.2 人均GDP對建設用地變化影響的異質性

2009年時（圖1-6a），彈性系數(shù)普通較小，表明現(xiàn)階段湖南省整體人均GDP對建設用地的拉動作用力較弱，這主要可能是由于全省在經(jīng)濟快速發(fā)展過程中，嚴格限制和提高建設用地的準入門檻，致使經(jīng)濟發(fā)展對建設用地擴張沒有明顯的推動作用。而湘西北地區(qū)的桑植、石門等8個縣，為了提高區(qū)域綜合競爭優(yōu)勢和經(jīng)濟發(fā)展，土地價格相對較低，使得建設用地擴展相對較快。

近年來，湖南為保持一定的經(jīng)濟增速，加大了固定資產(chǎn)投資與土地供給，因此到2017年時人均GDP對建設用地擴張的正向拉動作用顯著加強，空間上彈性系數(shù)由北到南階梯遞增，湘東南、西南地區(qū)人均GDP每增長1%，建設用地擴張0.80—1.0%。但湘北地區(qū)的彈性系數(shù)變化不大，主要是由于這類地區(qū)在此期間加強促進產(chǎn)業(yè)結構調整和升級，人均GDP對建設用地擴張的影響較?。▓D1-6b、圖1-6c）。

4.3 產(chǎn)業(yè)結構對建設用地變化影響的異質性

圖1-7顯示第三產(chǎn)業(yè)占比對建設用地擴張既有推動也有抑制作用，這主要是由第三產(chǎn)業(yè)的主導性質決定。2009年（圖1-7a），除桑植縣、武陵源區(qū)、永定區(qū)之外，第三產(chǎn)業(yè)比重對建設用地擴張的影響系數(shù)均為負，其抑制作用力在空間上由湘北到湘南階梯增強，湘南地區(qū)第三產(chǎn)業(yè)比重每增加1%，建設用地面積就會減少-2.1—-1.7%，表明全省大部分地區(qū)三產(chǎn)比重提高緩解了建設用地擴張，主要是因為該時期湖南各地調整城市用地結構，減少工業(yè)企業(yè)用地比重，提高服務業(yè)用地比重，許多效益低下、污染嚴重的工業(yè)用地逐漸被土地資源依賴性較小的第三產(chǎn)業(yè)取代，有效緩解建設用地擴張。而桑植縣、武陵源區(qū)、永定區(qū)等3個縣市區(qū)第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展推動建設用地擴張的主要原因可能是這些地區(qū)第三產(chǎn)業(yè)以傳統(tǒng)服務業(yè)為主，現(xiàn)代化服務產(chǎn)業(yè)比較薄弱，因此對土地的依賴性仍較強。

隨著土地資源日趨緊張，湖南通過土地調控政策進一步倒逼城市經(jīng)濟發(fā)展轉型與產(chǎn)業(yè)升級，鼓勵發(fā)展附加值高的高新技術產(chǎn)業(yè)與現(xiàn)代服務業(yè)，促使產(chǎn)業(yè)向“產(chǎn)業(yè)鏈”末端移動，第三產(chǎn)業(yè)對抑制城鎮(zhèn)土地擴張的作用逐年增強，因此到2017年，全省第三產(chǎn)業(yè)比重對城鎮(zhèn)土地擴張的影響系數(shù)均為負，空間上表現(xiàn)為由西北向東南階梯增強的形態(tài)（圖1-7b，圖1-7c）。

5? 結論及建議

5.1 主要結論

（1）2009—2017年湖南省建設用地經(jīng)歷了“快速增加—波動增加—緩慢增加”的變化過程，建設用地總規(guī)模不斷增長。從建設用地結構變化情況來看，全省建設用地類型的多樣性和復雜程度在不斷增加，建設用地總體結構逐漸趨向均衡，農村居民點用地、采礦及其他獨立建設用地和其他建設用地比重逐漸降低，而城市用地、建制鎮(zhèn)、交通用地的比例不斷上升，這是湖南省建設用地迅速擴張的直接原因。

（2）從社會經(jīng)濟對建設用地變化的影響來看，人口數(shù)量拉動建設用地擴張，而人均GDP、產(chǎn)業(yè)結構促進或抑制建設用地擴張，其影響差異明顯：湘北地區(qū)人口對建設用地正向拉動作用大于湘南地區(qū)，環(huán)長株潭地區(qū)人口數(shù)量對建設用地的正向拉動作用力在減弱，而其他地區(qū)的正向拉動作用力在增強;人均GDP對建設用地擴張作用并不十分明顯，湘西南地區(qū)的人均GDP對建設用地擴張影響程度較大，除湘西北地區(qū)外，全省人均GDP對建設用地的拉動作用力有所增強。建設用地擴張影響因素存在時空異質性，人口增長、產(chǎn)業(yè)結構調整以及由此引發(fā)的基礎設施建設需求等因素在湖南省建設用地擴張中起著重要作用。

5.2 建議

（1）湘東、湘北應重點關注城市建設用地和工業(yè)建設用地面積的擴張速度與人口增長、人口城鎮(zhèn)化水平以及經(jīng)濟水平增長速度相協(xié)調，以調整建設用地結構、人口結構、經(jīng)濟結構等社會經(jīng)濟結構為核心，利用建設用地集約利用和人口城鎮(zhèn)化發(fā)展階段等指導思想來實現(xiàn)社會經(jīng)濟結構的優(yōu)化，實現(xiàn)城市建設用地規(guī)模的合理擴張與人口、經(jīng)濟增長的相互協(xié)調發(fā)展，主要可以通過制定城市群規(guī)劃、新型城鎮(zhèn)化、區(qū)域協(xié)同等相關政策對該地區(qū)進行政策調控。

（2）建議湘中、湘東南地區(qū)應不斷深化新型城鎮(zhèn)化和鄉(xiāng)村振興發(fā)展戰(zhàn)略，協(xié)調推進鄉(xiāng)村振興與新型城鎮(zhèn)化發(fā)展，通過產(chǎn)業(yè)結構調整有效緩解建設用地的擴張，特別是湘中南地區(qū)積極推動三次產(chǎn)業(yè)和三大產(chǎn)業(yè)的結構調整，全面發(fā)展現(xiàn)代服務業(yè)，加速調整工業(yè)結構，有選擇地發(fā)展農業(yè)，提高產(chǎn)業(yè)結構協(xié)調性。以增加農業(yè)綜合生產(chǎn)能力為前提，適度進行工業(yè)化、城鎮(zhèn)化開發(fā)建設。

（3）建議湘西、西南地區(qū)進一步嚴格控制城市建設用地，大力推進城市用地的節(jié)約和集約。增強生態(tài)產(chǎn)口生產(chǎn)能力為目標，對一般生態(tài)保護用地進行限制性開發(fā)，并禁止一切人類活動在基本農田、國家重點保護區(qū)、森林公園、歷史文化自然遺產(chǎn)等地區(qū)的開展，在對生態(tài)用地進行合理保護的同時，協(xié)調農業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)濟建設與生態(tài)環(huán)境發(fā)展，實現(xiàn)“社會-經(jīng)濟-生態(tài)”與“生產(chǎn)-生態(tài)-生活”相協(xié)調發(fā)展模式。

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