南通市人口與土地城鎮(zhèn)化發(fā)展協(xié)調(diào)性評價及驅(qū)動因素研究

周 侗，王文懋,2，朱北宇,2

（1. 南通大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，江蘇·南通 226007；2. 南通大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，江蘇·南通 226019）

改革開放以來，中國經(jīng)歷了長時間的快速城鎮(zhèn)化發(fā)展。城鎮(zhèn)化是一個多維的復(fù)雜過程[1]，快速的城鎮(zhèn)化往往導(dǎo)致城鎮(zhèn)化不徹底，表現(xiàn)為人口城鎮(zhèn)化滯后于土地城鎮(zhèn)化的發(fā)展，造成諸如耕地流失、房價飛漲等一系列問題。陸大道等在2007年向中央提交的報告中就指出“中國土地城鎮(zhèn)化已經(jīng)超速于人口城鎮(zhèn)化”[2]?！秶倚滦统擎?zhèn)化規(guī)劃（2014—2020）》提出走以“人”為核心的高質(zhì)量城鎮(zhèn)化道路[3]。在此背景下，推進(jìn)人口與土地城鎮(zhèn)化協(xié)調(diào)發(fā)展成為我國推進(jìn)新型城鎮(zhèn)化的重要舉措[4-5]。

目前，關(guān)于我國人口與土地城鎮(zhèn)化協(xié)調(diào)發(fā)展的研究主要集中在評價指標(biāo)建立和土地相關(guān)指標(biāo)數(shù)據(jù)獲取上。在協(xié)調(diào)性評價模型建立上，部分學(xué)者主張使用陸大道提出的城鎮(zhèn)化發(fā)展的四個維度即人口、經(jīng)濟(jì)、土地、社會來建立協(xié)調(diào)性評價模型[6-8]，另有學(xué)者認(rèn)為復(fù)雜的協(xié)調(diào)模型難以反映城鎮(zhèn)化進(jìn)程中的人地關(guān)系，主張將協(xié)調(diào)性評價模型指標(biāo)合并為人口與土地兩個大類[9-11]。土地相關(guān)指標(biāo)數(shù)據(jù)獲取方面，現(xiàn)有研究主要通過統(tǒng)計年鑒資料，存在部分年鑒數(shù)據(jù)缺失與統(tǒng)計口徑有誤等問題。與之相比，遙感影像為科學(xué)獲取建成區(qū)數(shù)據(jù)提供了保障[7,12-13]。此外，有學(xué)者在研究中探討了人口與土地城鎮(zhèn)化協(xié)調(diào)發(fā)展的驅(qū)動因素[14-16]，各研究區(qū)由于其獨特的地理位置與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，驅(qū)動力因素各有不同。

以往關(guān)于城鎮(zhèn)化協(xié)調(diào)發(fā)展的研究主要停留在經(jīng)驗層面，同時尚未形成系統(tǒng)的驅(qū)動力測算機(jī)制，因此本文選取長江三角洲中心區(qū)重要城市南通市作為研究區(qū)域，建立南通市的“人口—土地”城鎮(zhèn)化協(xié)調(diào)發(fā)展指標(biāo)系統(tǒng)（簡稱“PU-LU”系統(tǒng)），充分利用多時相遙感影像數(shù)據(jù)來真實反映南通市土地城鎮(zhèn)化的動態(tài)變化情況，并選取耦合協(xié)調(diào)模型對其進(jìn)行測度與評價，分析評價結(jié)果，最后探討南通市人口與土地城鎮(zhèn)化協(xié)調(diào)發(fā)展驅(qū)動因素，以期為更多同類型城市的協(xié)調(diào)發(fā)展提供決策依據(jù)。

1 研究區(qū)域與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)域

南通市地處于江蘇省東南部，長江三角洲北部，中緯度地帶，120°12′E～121°55′E 31°1′N～32°43′N，全市總面積8001 km2，是2019年中央提出的長江三角洲中心區(qū)的重要城市（圖1）。2000年以來，南通市呈現(xiàn)高速發(fā)展趨勢，2019年南通市GDP達(dá)9383.39億元，位列全國地級以上城市第23名。但是，南通市人口與土地城鎮(zhèn)化在發(fā)展中出現(xiàn)失調(diào)現(xiàn)象并帶來諸多負(fù)面問題，因此，本文將南通選定為研究區(qū)域。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本文以建立的“PU-LU”系統(tǒng)為基準(zhǔn)，通過1999 2018年的《中國城市統(tǒng)計年鑒》《江蘇省統(tǒng)計年鑒》《南通市統(tǒng)計年鑒》及《南通市國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展公報》獲取社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)。

圖1 南通市區(qū)位圖Fig.1 Nantong area map

為提高城鎮(zhèn)化數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，本文所需的建成區(qū)面積數(shù)據(jù)均由中國科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所（http://ids.ceode.ac.cn/Index.aspx）提供的20幅遙感影像解譯而來，影像選取時間為2月至6月，云量較少，影像質(zhì)量較好。其中1999～2012年 為Landsat 4-5，2013～2018年 為Landsat 8 OLI，空間分辨率均為30m。

2 研究方法

2.1 “PU-LU”指標(biāo)系統(tǒng)構(gòu)建

人口城鎮(zhèn)化的核心是農(nóng)村人口向城鎮(zhèn)集聚的過程，在人口集聚的同時，經(jīng)濟(jì)因素與社會因素同樣會發(fā)生集聚，表現(xiàn)為二、三產(chǎn)業(yè)擴(kuò)張的同時帶動人們的生活方式、社會關(guān)系等方面發(fā)生轉(zhuǎn)變[9]。土地作為城鎮(zhèn)化的載體，其城鎮(zhèn)化的核心是建成區(qū)規(guī)模的增加，必然帶動單位土地上的投入與產(chǎn)出。因此，本文從人口和土地兩個維度出發(fā)，在可行性、完善性等原則指導(dǎo)下，并借鑒相關(guān)研究成果[7,17-20]，建立了南通市“人口—土地”城鎮(zhèn)化協(xié)調(diào)發(fā)展指標(biāo)系統(tǒng)（“PU-LU”系統(tǒng)）（表1）。

表1 南通市“PU-LU”指標(biāo)系統(tǒng)Table 1 The "PU-LU" index system of Nantong

2.2 基于Landsat影像的建成區(qū)提取

為消除遙感影像的形變、模糊和信息缺失等不利因素，得到科學(xué)合理的數(shù)據(jù)，本研究對20期影像進(jìn)行了坐標(biāo)系統(tǒng)一、波段組合、圖像融合、剪裁等預(yù)處理[12-13]。再利用ENVI 5.3軟件對處理后的影像進(jìn)行監(jiān)督分類，建立了建成區(qū)與其他用地兩組分類區(qū)，且均通過分離性檢驗，可分離性良好。經(jīng)過對比，選取最大似然法作為分類方法，分類結(jié)果均通過混淆矩陣分類精度檢驗方法，最終提取的建成區(qū)面積數(shù)據(jù)可信度較高。選取四期建成區(qū)圖像作為建成區(qū)面積變化示意圖（圖2）。

圖2 1999200620132018南通市建成區(qū)分布圖Fig.2 Distribution of built-up areas in Nantong in 1999, 2006,2013 and 2018

2.3 協(xié)調(diào)性評價方法

本研究借助物理學(xué)中的耦合理論[7,9,16]，構(gòu)建了評價人口城鎮(zhèn)化與土地城鎮(zhèn)化之間相互影響、相互作用程度的耦合協(xié)調(diào)度模型，定量分析南通市城鎮(zhèn)化過程中人口與土地兩大子系統(tǒng)的耦合狀況以及演化趨勢。本模型由發(fā)展度(T)、耦合度(C)以及協(xié)調(diào)度(D)組成。

（1）發(fā)展度。表示人口與土地城鎮(zhèn)化的綜合水平，公式如下：

式中，PU、LU分別代表人口與土地城鎮(zhèn)化指數(shù)，a和b表示為人口與土地城鎮(zhèn)化兩部分的在公式中的權(quán)重，本研究認(rèn)為人口城鎮(zhèn)化與土地城鎮(zhèn)化同等重要，所以a和b取值都為0.5。

（2）耦合度。耦合度表征研究主題內(nèi)部子系統(tǒng)之間相互依賴的程度，公式為：

式中，耦合度C的取值范圍為[0,1]，C值越大，子系統(tǒng)之間越耦合。m為子系統(tǒng)的個數(shù)，本文從人口與土地兩個維度進(jìn)行研究，所以m取值為2。

（3）協(xié)調(diào)度。由于發(fā)展度與耦合度等指標(biāo)過于單一，在評價中不足以體現(xiàn)協(xié)調(diào)化發(fā)展的動態(tài)趨勢，并且在評價中容易產(chǎn)生誤差，所以引入?yún)f(xié)調(diào)度模型進(jìn)一步對人口與土地城鎮(zhèn)化的協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行評價。協(xié)調(diào)度綜合了發(fā)展度T與耦合度C，衡量協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顟B(tài)結(jié)果穩(wěn)定，參考價值更高。其函數(shù)為：

根據(jù)協(xié)調(diào)度D值，將人口與土地城鎮(zhèn)化協(xié)調(diào)類型分為3大類10亞類，同時根據(jù)城鎮(zhèn)化指數(shù)的對比情況，將城鎮(zhèn)化發(fā)展?fàn)顩r分為三種類型，分類結(jié)果見表2。

表2 人口與土地城鎮(zhèn)化協(xié)調(diào)發(fā)展類型與城鎮(zhèn)化類型標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Types of coordinated development of population and land urbanization

2.4 驅(qū)動因素分析—主成分分析法

主成分分析方法是指通過降維思想，將多個指標(biāo)組合為相互獨立的幾個綜合指標(biāo)，來充分反映總體信息[15]。操作步驟如下：

（1）假設(shè)有樣本矩陣X，包含p個評價指標(biāo)，n個評價對象，公式如下：

（2）計算得到p個評價指標(biāo)之間的相關(guān)系數(shù)矩陣為Rp×p，求出各評價指標(biāo)的特征值λi(i=1,2,…,p)并按照大小排序，然后分別計算出對應(yīng) i的特征向量ei(i=1,2,…,p)。故主成分Zi的貢獻(xiàn)率為：

當(dāng)前i個主成分累計貢獻(xiàn)率達(dá)到85%～95%時，取前i個主成分作為新變量。前i個主成分累計貢獻(xiàn)率為：

（3）得到主成分新變量為Z1,Z2,Z3,…,Zm(m≤p)，則第 個評價對象的綜合主成分得分為：

3 南通市“人口—土地”城鎮(zhèn)化發(fā)展協(xié)調(diào)性評價結(jié)果分析

根據(jù)上述方法，得出南通市20年間人口城鎮(zhèn)化指數(shù)PU、土地城鎮(zhèn)化指數(shù)LU、發(fā)展度T、耦合度C、協(xié)調(diào)度D、城鎮(zhèn)化類型以及不同的協(xié)調(diào)發(fā)展類型，結(jié)果見表3。整個研究期內(nèi)，南通市人口與土地城鎮(zhèn)化發(fā)展協(xié)調(diào)度由1999年的0.29增加到2018年的0.93，整體協(xié)調(diào)發(fā)展類型由中度失調(diào)類轉(zhuǎn)變至優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)類，協(xié)調(diào)發(fā)展效果顯著（圖3）。結(jié)合表2，將研究期內(nèi)南通市的協(xié)調(diào)發(fā)展過程分為三個階段。

表3 2001～2018年南通市“PU-LU”系統(tǒng)協(xié)調(diào)性評價計算結(jié)果Table 3 Calculation results of coordination evaluation of “PU-LU”system in Nantong from 2001 to 2018

圖3 南通市人口城鎮(zhèn)化與土地城鎮(zhèn)化協(xié)調(diào)發(fā)展趨勢Fig.3 Coordinated development trend of population and land urbanization in Nantong

3.1 失調(diào)階段（1999—2004年）

該階段協(xié)調(diào)度由0.29增至0.36，反映出人口城鎮(zhèn)化與土地城鎮(zhèn)化兩大子系統(tǒng)的發(fā)展逐漸趨于有序，但是仍然處于輕度失調(diào)狀態(tài)。由圖3可以看出，1999～2001年耦合度C有明顯下降趨勢，該階段人口與土地之間的依賴程度有所下降，主要原因在于該階段南通市人口城鎮(zhèn)化指數(shù)迅猛增長，與土地城鎮(zhèn)化指數(shù)之間的差距變大；2001～2004年人口城鎮(zhèn)化指數(shù)有所降低，土地城鎮(zhèn)化指數(shù)不斷增高，耦合發(fā)展程度回升明顯。雖然該階段耦合度變化明顯，但發(fā)展度T明顯低于耦合度C，所以整體協(xié)調(diào)度D值低下，主要由于人口與土地城鎮(zhèn)化水平低下，導(dǎo)致了其綜合效益即發(fā)展度T值的低下。

3.2 磨合階段（2005—2011年）

該階段協(xié)調(diào)度平穩(wěn)增加，從0.41增至0.69，人口與土地的協(xié)調(diào)程度表現(xiàn)得更加有序。由耦合度C的發(fā)展趨勢來看，2004～2005年有明顯的降低，主要由土地城鎮(zhèn)化指數(shù)的快速增長導(dǎo)致；2005年以后耦合度迅速提升，2010年達(dá)到峰值。綜合來看，耦合度C2007年進(jìn)入平穩(wěn)發(fā)展?fàn)顟B(tài)，說明該階段南通市城鎮(zhèn)化進(jìn)程中人口與土地之間的相互依賴程度逐年增強(qiáng)。原因主要是一方面南通市人口向城鎮(zhèn)聚集提升了城鎮(zhèn)居住、教育、醫(yī)療以及公共設(shè)施用地的需求；另一方面，城鎮(zhèn)面積的不斷擴(kuò)大以及居住條件和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的不斷優(yōu)化，進(jìn)一步刺激了更多人口向城鎮(zhèn)集聚。從發(fā)展度T看，該階段發(fā)展度由0.18增至0.49，增幅明顯，但仍低于耦合度。

3.3 協(xié)調(diào)階段（2012—2018年）

該階段協(xié)調(diào)度繼續(xù)穩(wěn)步增長，2012年南通市人口與土地城鎮(zhèn)化的協(xié)調(diào)水平增長至0.74，進(jìn)入中級協(xié)調(diào)發(fā)展階段；2014年協(xié)調(diào)度上升至0.8，進(jìn)入良好協(xié)調(diào)階段；2018年協(xié)調(diào)發(fā)展類型進(jìn)入優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)階段，協(xié)調(diào)度增至0.93。2016年《上海城市總體規(guī)劃》提出后，南通融入“上海大都市圈”，同城效應(yīng)明顯，經(jīng)濟(jì)發(fā)展增速，人口與土地城鎮(zhèn)化指數(shù)都呈現(xiàn)出快速增長，協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顩r不斷向好。

綜上所述，南通市在研究期內(nèi)協(xié)調(diào)度的變化趨勢逐漸向好，協(xié)調(diào)類型由最初的中度失調(diào)轉(zhuǎn)變?yōu)閮?yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)。發(fā)展度T的逐步提升在整個協(xié)調(diào)度的有序變化中起到了重要的作用。20年間南通市政府不斷調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，優(yōu)化土地利用效率，推出優(yōu)質(zhì)政策吸引人口，將發(fā)展重心逐步轉(zhuǎn)移到以“人”為核心的新型城鎮(zhèn)化模式中來，從而不斷提高人口與土地城鎮(zhèn)化之間的協(xié)調(diào)水平，推動兩者有序發(fā)展。

4 南通市“人口—土地”城鎮(zhèn)化協(xié)調(diào)發(fā)展驅(qū)動因素分析

采用主成分分析，進(jìn)一步對“PU-LU”系統(tǒng)進(jìn)行研究，以得到南通市人口與土地城鎮(zhèn)化的協(xié)調(diào)發(fā)展的驅(qū)動因素。使用SPSS軟件計算各指標(biāo)主成分貢獻(xiàn)率與累計貢獻(xiàn)率，得出前兩項Z1、Z2的累計貢獻(xiàn)率已經(jīng)達(dá)到了94.921%，所以將前兩項作為主成分因子，選取的前兩個主成分可以解釋所有變量的大部分信息。接著分析得出主成分Z1、Z2的載荷矩陣（表4）。

4.1 驅(qū)動因素分析

為更直觀地了解各因子的貢獻(xiàn)情況，將表4計算結(jié)果展示為散點圖（圖4）。橫軸Z1表示第一主成分，縱軸Z2表示第二主成分，按照“PU-LU”系統(tǒng)因素層，將計算結(jié)果分為6部分，分別表示該因素層內(nèi)指標(biāo)在兩個主成分上的取值，另有一幅圖表示載荷矩陣取值為負(fù)值的指標(biāo)。

在第一主成分Z1中占有較高載荷的指標(biāo)有X1、X4、X6、X7、X9、X11、X12、X13、X14、X15、X16、X18、X19。對照PU-LU系統(tǒng)中的因素層和目標(biāo)層可知，整個研究期內(nèi)“人口素質(zhì)”“居民生活水平”“土地利用結(jié)構(gòu)”“土地投入”以及“土地產(chǎn)出”等指標(biāo)，在南通市人口與土地城鎮(zhèn)化協(xié)調(diào)發(fā)展中起到了核心作用。第二主成分Z2中占有較高載荷的指標(biāo)有X2、X3、X5、X10和X17，在“人口—土地”城鎮(zhèn)化協(xié)調(diào)發(fā)展評價系統(tǒng)中主要包含在“人口結(jié)構(gòu)”“人口素質(zhì)”和“居民生活水平”中，說明人口城鎮(zhèn)化在南通市的人口與土地城鎮(zhèn)化協(xié)調(diào)發(fā)展中作為次級驅(qū)動力。綜合來看，20年間土地城鎮(zhèn)化在南通市城鎮(zhèn)化協(xié)調(diào)發(fā)展中起到的作用更為明顯。

表4 主成分載荷矩陣Table 4 Component matrix

圖4 轉(zhuǎn)移后的主成分載荷矩陣散點圖Fig.4 Scatterplot of the shifted principal component matrix

4.2 驅(qū)動力綜合得分

通過成分得分系數(shù)矩陣，計算得出南通市人口與土地城鎮(zhèn)化協(xié)調(diào)性評價各年度主成分綜合得分（圖5）。如果綜合得分為正，則表示該年度人口與土地協(xié)調(diào)性發(fā)展在平均水平之上，并且得分越高，協(xié)調(diào)發(fā)展的水平就越高；反之，綜合得分為負(fù)，則該年度人口與土地協(xié)調(diào)性發(fā)展在平均之下，得分越低，則該年度人口與土地城鎮(zhèn)化越不協(xié)調(diào)。

整個研究期內(nèi)，南通市人口與土地城鎮(zhèn)化協(xié)調(diào)發(fā)展的相關(guān)驅(qū)動力經(jīng)歷了如下發(fā)展趨勢：1999～2001年，各驅(qū)動力作用逐漸加強(qiáng)，主成分綜合得分上升至0.89；2002～2007年，各驅(qū)動力作用不斷衰減，并在2004年降至平均水平以下，2007年主成分綜合得分為-0.36；2007年以后各驅(qū)動力作用再次回升，至今呈現(xiàn)上升趨勢，主成分綜合得分在研究期末達(dá)到了0.665。這說明，影響南通市人口與土地城鎮(zhèn)化協(xié)調(diào)發(fā)展的相關(guān)驅(qū)動力在總體上是不斷加強(qiáng)的，這也印證了前面研究得出的南通市人口與土地城鎮(zhèn)化之間的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系在不斷加強(qiáng)的結(jié)論。

圖5 “PU-LU”系統(tǒng)相關(guān)驅(qū)動因子的綜合得分Fig.5 Comprehensive score of driving factors related to "PU-LU" system

5 結(jié)論與政策建議

5.1 結(jié)論

本文利用Landsat遙感影像提取土地相關(guān)指標(biāo)數(shù)據(jù)，運用耦合協(xié)調(diào)和主成分分析等研究方法，探討了南通市1999～2018年人口與土地城鎮(zhèn)化協(xié)調(diào)發(fā)展的情況，分析結(jié)果表明：20年間南通市人口與土地城鎮(zhèn)化發(fā)展的協(xié)調(diào)狀況先后經(jīng)歷了失調(diào)、磨合、與協(xié)調(diào)階段，2005年開始南通市土地城鎮(zhèn)化相關(guān)指標(biāo)快速擴(kuò)張，人口與土地城鎮(zhèn)化發(fā)展的不協(xié)調(diào)現(xiàn)象呈現(xiàn)出緩和趨勢，并在2012年以后達(dá)到協(xié)調(diào)狀態(tài)。但是研究結(jié)果也表明目前南通市土地城鎮(zhèn)化發(fā)展速度仍超速于人口城鎮(zhèn)化，土地的擴(kuò)張沒有對應(yīng)的人口來消化，需要在未來的發(fā)展中予以調(diào)整。另外，整個研究期內(nèi)，土地利用結(jié)構(gòu)、土地投入和土地產(chǎn)出在整個協(xié)調(diào)趨勢中起到了關(guān)鍵作用。

5.2 政策建議

在空間區(qū)位上，如今南通市戰(zhàn)略地位上升到長三角中心區(qū)城市，并且在2020年7月的行政區(qū)劃調(diào)整中擴(kuò)大了市轄區(qū)范圍，今后發(fā)展要不斷增強(qiáng)主城區(qū)輻射效應(yīng)，同時利用好獨特的區(qū)位優(yōu)勢，深度融入“上海大都市圈”，積極培育同城效應(yīng)，借助上海第三機(jī)場定址南通以及滬通高鐵開通的契機(jī)，逐步布局重大基礎(chǔ)設(shè)施，提升交通便利度和城市知名度，建設(shè)現(xiàn)代化大城市。

在土地發(fā)展模式上，南通市應(yīng)當(dāng)積極調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，推進(jìn)先進(jìn)集約型制造業(yè)、現(xiàn)代服務(wù)業(yè)，提升土地投入與產(chǎn)出，進(jìn)一步提高土地利用效率，避免城市建設(shè)用地再次出現(xiàn)無序低質(zhì)量擴(kuò)張，繼續(xù)發(fā)揮沿海優(yōu)勢不斷優(yōu)化灘涂圍墾機(jī)制，貫徹萬頃良田政策發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，保護(hù)農(nóng)業(yè)用地。

在人口發(fā)展模式上，南通市要堅定走以“人”為核心的新型城鎮(zhèn)化道路，在行政區(qū)劃調(diào)整的契機(jī)下，利用主城區(qū)優(yōu)勢，吸引人口集聚，同時繼續(xù)提供和完善的諸如落戶與購房等方面的利好政策來吸引人才流入，優(yōu)化人口結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步發(fā)揮教育優(yōu)勢提高人口整體素質(zhì)，這將對實現(xiàn)南通市城鎮(zhèn)化健康合理發(fā)展具有重要的意義。