張雅杰，林海燕

(武漢大學 資源與環(huán)境科學學院，湖北 武漢 430079)

0 引 言

城市化是衡量一個地區(qū)經濟社會發(fā)展水平的重要標志[1]，城市土地集約利用是在不同城市化階段，使得單位面積城市土地承載更多的人口和經濟的動態(tài)的社會活動[2-3]。城市化的適度發(fā)展推動城市土地的集約利用，而城市土地集約利用又有效推動城市化持續(xù)發(fā)展，兩者之間存在著天然的交互耦合關系，處于城市化不同發(fā)展水平的城市，其土地集約利用水平存在著顯著差異[4-6]。一些學者基于城市化發(fā)展規(guī)律探討城市土地集約利用的實踐途徑，研究表明城市化和城市土地集約利用發(fā)展階段密切相關，應根據城市所處的城市化水平制定土地政策，進行土地利用規(guī)劃[10]。上述相關研究的研究區(qū)域主要分布在華北、西北和西南地區(qū)，缺少長江以南地區(qū)經濟發(fā)達省份的研究，而浙江省地處中國東南沿海，長江三角洲南部，是中國經濟最活躍的省份之一，在民營經濟的發(fā)展帶動下形成了具有鮮明特色的“浙江經濟”，浙江省城市化率從2005的56.5%上升到2015的65.8%，2016年達到67%，城市化率逐步提升，城市化發(fā)展已經處于快速發(fā)展階段，未來將進入成熟階段[7]。隨著城市化進程不斷加快，耕地面積不斷減少，從2003年的212.53×104hm2到2013年的197.85 hm2，人地矛盾突出，研究有助于優(yōu)化城市化和城市土地集約利用的耦合協(xié)調發(fā)展關系，為處于城市化不同水平的城市進行土地集約利用評價提供科學依據，同時對城市化水平較高的經濟發(fā)達地區(qū)有一定的指導意義。

1 數據來源及研究方法

1.1 數據來源

主要數據來源包括：2004年至2015年《浙江統(tǒng)計年鑒》《中國城市統(tǒng)計年鑒》《中國城市建設統(tǒng)計年鑒（年報）》、各市統(tǒng)計年鑒，以及中國經濟統(tǒng)計數據庫。

1.2 研究方法

在建立城市化與城市土地集約利用的綜合評價指標體系基礎上，對城市化水平和城市土地集約利用進行測度，然后構建城市化水平和城市土地集約利用度的耦合協(xié)調發(fā)展度模型，采用ArcGIS10.2進行時空差異分析。

1.2.1 指標體系的構建

根據指標的理論性和實際性意義，借鑒已有的綜合測度指標體系成果[8-13]，遵循系統(tǒng)性、有效性、科學性和可操作性等原則，從城市化和城市土地集約利用的內涵出發(fā)，選取有代表性的指標（見表1），分別反映城市化和城市土地集約利用的實際狀態(tài)和水平。

1.2.2 指標標準化及權重的確定

設有m項評價指標X1,X2,…,Xm，并有n個城市的指標數據，Xij(i=1,2,…,m;j=1,2,…,n)構成原始數據矩陣，Xij即j城市的第i項指標原始數據。由于指標數據具有不同的單位量綱，為增強指標數據的可比性，應進行標準化處理。根據指標數據內涵，本文采用級差法進行標準化處理，公式為：

式中，Aij為原始數據Xij的標準化數據，minXij即j城市第i項指標數據的最小值，maxXij即j城市第i項指標數據的最大值。

對指標進行標準化處理后，還需要對各指標的權重進行確定，本文采用層次分析法確定權重，得到的權重結果見表1，根據計算出的權重值（Wj）與經標準化后取得的指標值加權求和得到土地集約利用和城市化的發(fā)展水平，公式為：

式中，U(x)，U(y)——城市化水平、土地集約利用度。

表1 城市化水平和城市土地集約利用度測度指標體系Tab.1 Comprehensive evaluation index system on urbanization and intensive urban land use

1.2.3 耦合協(xié)調評價模型及階段類型劃分

1）耦合度模型

耦合度描述兩個或兩個以上系統(tǒng)相互作用影響的程度，耦合作用和協(xié)調程度決定了系統(tǒng)發(fā)展狀況[6]，由于城市化和城市土地集約利用是彼此獨立又相互作用的系統(tǒng)，本文借鑒物理學中的容量耦合概念及容量耦合系數模型構建城市化和城市土地集約利用的耦合協(xié)調度模型[5]，公式為：

式中，C為耦合度系數，C∈[0,1]；α和β為待定系數，α+β＝1；K為調節(jié)系數，K∈[2,8]。基于城市可持續(xù)發(fā)展思想，本文認為城市化和城市土地集約利用同等重要，α=β，并選定調節(jié)系數K=2。

2）協(xié)調度模型

雖然耦合度可以有效評價城市化和城市土地集約利用的交互耦合強度，但無法判斷耦合是否為良性，即當兩系統(tǒng)水平均較低時，仍然可以得到較高的耦合度[5]，但在多個地域的空間對比研究中卻難以準確評價其協(xié)調水平，故本文構建城市化和城市土地集約利用的協(xié)調度模型D，評價城市化和城市土地集約利用的發(fā)展水平，公式為：

式中，D為城市化和城市土地集約利用的協(xié)調度系數D∈[0,1]，D越大，則其協(xié)調水平越佳，D越小，則其協(xié)調水平越差，失調愈加嚴重。

3）相對發(fā)展度模型

協(xié)調度模型可以準確評價城市化和城市土地集約利用的協(xié)調水平，卻難以評價兩者相對發(fā)展狀況，故以相對發(fā)展度模型求取城市化和城市土地集約利用的相對發(fā)展度系數E[6]，公式為：

1.2.4 耦合協(xié)調階段及類型劃分

根據協(xié)調度系數，并結合城市化水平和城市土地集約利用度，參閱區(qū)域城市化與生態(tài)環(huán)境的耦合協(xié)調類型劃分標準[14-18]，本文將城市化和城市土地集約利用的耦合協(xié)調發(fā)展階段粗略分為三大階段，即拮抗階段、磨合階段與協(xié)調階段。當D∈[0,0.45]時處于拮抗階段，城市化和城市土地集約利用水平都很低，限制城市可持續(xù)發(fā)展。當D∈[0.45,0.65]時處于磨合階段，城市化和城市土地集約利用水平有所提高，趨于優(yōu)化狀態(tài)，但其關系仍然失調，影響城市可持續(xù)發(fā)展。當 D∈[0.65,1]時處于協(xié)調階段，城市化和城市土地集約利用水平較高，推動城市可持續(xù)發(fā)展。

在理想條件下城市化和城市土地集約利用是同步優(yōu)化的，但在實際中兩者卻難以實現完全同步優(yōu)化，本文加入相對發(fā)展度E這個因素進行考量，設當E∈[0,0.8]時，土地集約利用水平滯后于城市化的水平，限制城市化的發(fā)展，城市土地處于粗放利用階段；當E∈[0.8,1.2]時，土地集約利用水平同步于城市化的水平，推動城市化的發(fā)展，城市土地趨于集約利用；當E∈[1.2,∞]時，土地集約利用水平超前于城市化的水平，影響城市化的發(fā)展，城市土地趨于過度利用。本文將城市化和城市土地集約利用的耦合協(xié)調發(fā)展狀況分為9種類型，具體見表2。

表2 城市化水平和城市土地集約利用耦合協(xié)調發(fā)展階段類型Tab.2 Status of coordinative and harmonious development between intensive urban land use and urbanization

2 實證研究

2.1 耦合協(xié)調關系時序分析

根據城市化水平和城市土地集約利用度測算值以及耦合度、耦合協(xié)調發(fā)展度和相對發(fā)展度模型，計算耦合度、耦合協(xié)調發(fā)展度和相對發(fā)展度，從而對浙江省11個市城市化與土地集約利用耦合協(xié)調發(fā)展的情況進行了定量評價，見表3，得到浙江省城市化與土地集約利用耦合協(xié)調發(fā)展類型，見表4。城市化與城市土地集約利用耦合不僅表現在各自要素相互作用的繁雜性，還表現在時空發(fā)展的差異性上。

表3 2001～2014年浙江省城市化水平和城市土地集約利用度耦合協(xié)調關系Tab.3 Coordinative and harmonious development between urbanization and intensive land use in Zhejiang province from 2001 to 2014

表4 2001～2014年浙江省城市化和城市土地集約利用耦合協(xié)調發(fā)展類型劃分Tab.4 The type of the coordinative and harmonious development between urbanization and intensive land use in Zhejiang province from 2001 to 2014

2.1.1 耦合度和耦合協(xié)調發(fā)展度分析

從表3可以看出：①2003年至2014年期間，臺州、杭州、舟山3市的城市化與城市土地集約利用耦合度波動最大，其中波動最大的是臺州市，金華、紹興、衢州、湖州四市的波動次之，溫州、麗水、寧波、嘉興四市的波動較小，又以溫州的波動最小。②2003年至2014年間麗水、杭州兩市的城市化和城市土地集約利用耦合協(xié)調度波動最大，麗水市的耦合協(xié)調度為是11市中最低，且波動最大，金華、紹興、溫州、衢州、湖州五市的波動次之，嘉興、寧波、臺州、舟山四市的波動最小，其中又以舟山市波動最小。③每年各市的城市化和城市土地集約利用耦合協(xié)調度并不同步變動，耦合度高并不意味著耦合協(xié)調度也高，反之亦然。橫向來看，各個城市的城市化和城市土地集約利用耦合協(xié)調度都在逐年優(yōu)化，協(xié)調水平較好，城市發(fā)展呈現上升態(tài)勢。

2.1.2 耦合協(xié)調發(fā)展類型分析

從表4可以看出：①在2001～2014年期間，絕大部分城市都處于協(xié)調期和磨合期，只有衢州和麗水兩個城市一直處于拮抗期，城市化和城市土地集約利用的關系嚴重失調，阻滯城市可持續(xù)發(fā)展。②橫向來看，2001年、2007～2011年以及2012～2013年有5市處于協(xié)調期，4市處于磨合期；2002年4市處于協(xié)調期，5市處于磨合期；2003～2006年、2011年和2014年有6市處于協(xié)調期，3市處于磨合期可以看出14年間處于磨合期的城市逐漸減少，相應的城市占比也在減少，由2002年的45.45%減至2014年的27.27%，而處于協(xié)調期的城市則逐年增加，相應的城市占比也越來越多，由2002年的36.36%升至2014年的54.54%，各個城市的城市化與城市土地集約利用耦合協(xié)調趨向良性，城市發(fā)展呈現上升趨勢。③縱向來看，各個城市的城市化與城市土地集約利用耦合協(xié)調發(fā)展類型年際變化不大。

2.2 耦合協(xié)調關系空間差異分析

從圖1可以看出：①總體而言，浙江省的城市化與城市土地集約利用耦合協(xié)調類型由北向南遞減，由東向西遞減的趨勢，呈現出片狀分區(qū)集聚的特征。②處于磨合期的城市先增加后減少，處于協(xié)調期的城市逐漸增加，城市化和城市土地集約利用的關系優(yōu)化協(xié)調，推動城市的可持續(xù)發(fā)展。③衢州、麗水兩市一直處于拮抗期，城市化和城市土地集約利用水平都很低，不利于城市發(fā)展。④2014年處于協(xié)調期的城市全部位于浙江省北部，分別是杭州（IX）、紹興（IX）、寧波（VII）、嘉興（VII）、湖州（VII）、舟山（VII），可以看出杭州和紹興的土地集約利用水平超前于城市化水平，土地趨于過度利用，其他4市土地趨于粗放利用，限制著城市發(fā)展；金華（VI）、溫州（V）、臺州（IV）3市處于磨合期，但是金華土地趨于過度利用，影響城市發(fā)展，臺州土地趨于粗放利用，限制城市發(fā)展，只有溫州土地趨向集約利用，推動城市發(fā)展；衢州（II）、麗水（III）2市處于拮抗期，衢州土地趨向集約利用，有利于城市發(fā)展，麗水土地趨于過度利用，影響城市發(fā)展。從以上分析可知，只有溫州、衢州2市的城市化同步于城市土地集約利用，可以有效促進城市發(fā)展，45.45%的城市土地趨于粗放利用，36.36%的城市土地趨于過度利用。

圖1 2004，2009，2014年浙江省城市化和城市土地集約利用耦合協(xié)調類型Fig.1 Coordinative and harmonious type of urbanization and intensive land use in Zhejiang province in 2004, 2009 and 2014

3 結束語

耦合理論有效地整合了不同要素指標的測算方法，通過對耦合度、協(xié)調度和耦合協(xié)調度計算結果的可視化處理，直觀反映出所研究對象的豐富信息，從而揭示要素間的耦合關系。此方法對于研究事物的時空耦合具有較為普遍的適用性。

1）從時間尺度上看，浙江省各個城市的城市化水平呈波動上升趨勢，城市土地集約利用水平年際變化較大，在城市化發(fā)展的不同階段，城市土地利用水平也呈現出不同程度的集約度，兩者相互作用，但并沒有達到完全協(xié)調發(fā)展的程度，兩者與經濟發(fā)展水平有一定的空間響應關系；各個城市的城市化和城市土地集約利用耦合協(xié)調度都在逐年優(yōu)化，協(xié)調水平較好，城市發(fā)展呈現上升態(tài)勢；同時，各個城市的城市化與城市土地集約利用耦合協(xié)調發(fā)展類型年際變化不大。

2）從空間尺度上看，浙江省城市化與城市土地集約利用耦合協(xié)調類型由北向南遞減，由東向西遞減的趨勢，兩者耦合協(xié)調發(fā)展水平空間差異顯著，呈現出片狀分區(qū)集聚的特征。北部耦合協(xié)調度高，處于協(xié)調期，需優(yōu)化城市系統(tǒng)，穩(wěn)步提升城市競爭力；南部呈東西分化狀態(tài)，其中西部衢州、麗水兩市處于拮抗期，急需加快城市化進程，提高城市土地集約利用水平；東部城市大都處于磨合期，應促進兩者同步發(fā)展。