广西北部湾经济区土地利用效率演变及空间分异研究.docx

    广西北部湾经济区土地利用效率演变及空间分异研究    沈怡静+刘彦花+贾莉Reference：广西北部湾经济区的开放开发，不可避免地伴生着土地资源的利用，科学地分析并定量识别土地利用效率的演变及区域差异，对于提高广西北部湾经济区土地利用效率水平，促进区域的可持续发展有着重要的意义基于2004—2014年广西北部湾24个县（区）土地利用投入产出数据，运用超效率DEA模型对北部湾区域土地利用效率进行测度，运用探索性空间数据分析（ESDA）方法，对广西北部湾经济区整体和局部的土地利用效率的时空演变格局进行初步分析结果表明，2004—2014年北部湾经济区土地利用效率总体呈现逐年上升趋势，土地利用效率较高的区域有青秀区、兴宁区、港口区等；广西北部湾经济区土地利用效率存在显著的空间自相关性，从整体上显示各县（区、市）土地利用效率差异有缩小的趋势；从局部看，随着时间的推移“高-高”和“低-低”区域增加，各县（区、市）的空间联系增强Keys：土地利用效率；超效率DEA；探索性空间分析；广西北部湾经济区；空间布局优化；区域可持续发展F301.24 ： A ：1002-1302（2017）18-0278-06收稿日期：2017-02-07基金项目：国家自然科学基金（编号：41461116）；国家社会科学基金（编号：14BJL093）；广西自然科学基金（编号：2013GXNSFAA019287）。

作者简介：沈怡静（1992—），女，广西鹿寨人，硕士研究生，主要从事土地信息管理研究E-mail：[email protected]通信作者：刘彦花，博士，副教授，硕士生导师，主要从事地理信息科学、国土资源信息管理研究E-mail：[email protected] 随着城市化、工业化进程不断加快，土地资源稀缺对城市发展的阻碍日渐显著，土地利用的可持续性已成为影响城市发展的重要因素因此，转变粗放的土地利用发展模式，提高土地利用效率成为我国经济社会健康发展的关键在土地利用效率的研究中，讨论土地利用效率的高低以及分析其空间演化格局逐渐成为热点近年来，对土地利用效率的研究主要集中在土地资源在市场中的配置、土地开发和土地利用效率评价方面在对土地利用效率的评价指标选取上，由单一要素指标发展到由土地利用中多项要素组成的经济、社会、生态效益多指标方向从研究方法来看，多采用协调度模型[1]、主成分分析法[2]、回归分析法[3]、灰色关联度法[4]和数据包络法[5]等分析方法从研究对象和评价尺度看，既有对单一城市、城市圈的研究分析，也有对全国范围的城市土地利用效率区域差异研究[6-8]通过对土地利用效率研究的文献来看，我国土地利用效率研究多关注在长三角城市群、珠三角城市群或一些典型城市、省（区）的时间变化方面[9-10]，对空间差异研究较少，土地利用效率在时空格局演化、集聚程度的研究较缺乏。

因此，在关注到土地利用效率时空变化的同时，应重视区域的空间相关性研究并分析其空间差异与格局演化随着2008年广西北部湾经济区开发纳入国家战略，经过8年多的发展，广西北部湾经济区已成为中国沿海沿边经济开发的重要亮点，也是中国与东盟合作的重要通道然而，随着北部湾经济区经济的快速发展和城镇化水平的快速提升，土地的低效利用问题也日益凸显，北部湾经济区建设用地的扩张、环境污染、能源消费的问题亟须解决党的十八大五中全会上指出：坚持绿色发展，构建科学合理的城市化格局，全面节约和高效利用资源，开展大规模国土绿化行动因此，为了广西北部湾经济区可持续发展，研究并提高其土地利用效率是必须面对和解决的问题本研究运用超效率DEA模型对2004—2014年北部湾24个县（区、市）的土地利用效率进行了测度，通过探索性数据分析方法（ESDA）分析了广西北部湾经济区各县（区、市）土地利用效率的空间差异，为提高土地利用效率，优化空间布局，实现区域可持续发展提供科学参考1 研究方法及评价指标1.1 数据包络法（DEA）1978年Charnes等开发了数据包络法，其作为一种多准则的衡量手段，是基于研究对象相对比较的一种非参数技术效率分析方法，即考虑单一指标或所有方面能同时处理多个输入指标和输出指标，只研究其相对重要性，并不直接判断高低[11]。

这一特性使DEA在研究区域土地利用效率最高值和最低值方面非常实用[12]基于独特的评分，DEA模型分析结果的效率差有明确的排名，但通常会出现多个决策单元（DMU）被评价为有效的情况，使排名变得不可行在传统的DEA模型中，求得的效率值最大为1，有效DMU效率值相同，这些有效DMU的效率高低無法进一步区分而许多效率评价的实证分析中，需要对效率值进行进一步分析，在文献中多采用Tobit回归模型来修正效率值[13]本研究运用Andersen和Petersen提出的“超效率DEA”模型[14]，基于DEA Solver Pro 5.0软件，测算研究区各评价单元的土地利用效率值，并对评价单元进行进一步排序1.2 探索性空间数据分析（ESDA）1.2.1 全局空间自相关 全局空间自相关反映空间邻接或空间邻近的区域单元的属性值的相似性，可用于分析研究区域的总体空间关联和空间差异程度[15]；通常基于Morans I进行测量[16]，其计算公式如下：式中：n为研究区域总数；xi和xj为区域i和j的属性值；x是属性的平均值；wij为空间权重矩阵在给定的显著性水平时，I（d）>0表示空间正相关，土地利用效率较高（或较低）的区域在空间上集聚，I1.2.2 局部空间自相关 局部空间自相关可反映区域与其周边地区之间同一属性值的相似性，用于验证局部区域存在的空间异质性，可弥补全局空间自相关的缺陷。

通过Moran散点图和LISA集聚图，将局部空间差异表现出来，研究其演变规律局部自相关可以识别高值聚集区和低值聚集区的分布情况，进一步分析区域与其周边地区的空间差异度，其计算公式为endprint式中：Zi和Zj分别为区域i和j上观测值的标准化，Wij为空间权重矩阵在给定显著性水平时，Ii>0，表明区域与其周边地区的空间差异程度小；Ii<0，表明区域与周边地区之间的空间差异程度大1.3 数据来源及评价指标本研究选取2004—2014年为研究区间，数据主要来源于2005—2015年《广西统计年鉴》《南宁统计年鉴》《钦州统计年鉴》《防城港统计年鉴》《北海统计年鉴》及各城市年鉴鉴于利用DEA模型涉及到投入和产出指标，投入指标反映在土地利用过程中各要素的投入情况，产出指标反映土地利用的总体水平本研究选取广西北部湾经济区南宁、北海、钦州、防城港4市24个县（区、市）作为土地利用效率的决策单元，选取2004—2014年连续的时间序列，评价土地利用效率时空变化差异投入变量指标选择：土地、资本和劳动力投入，分别对应建设用地面积（km2）、固定资产投资（万元）、第二三产业从业人数（万人）；选择经济效益、社会效益、生态效益作为产出变量，分别对应第二三产业增加值（万元）（经济效益）、城镇居民年人均可支配收入（元）与农民年人均纯收入（元）（社会效益）、建成区绿化覆盖率（生态效益）。

2 土地利用效率演变分析2.1 时空变化特征分析利用DEA Solver Pro 5.0软件对原始数据进行土地利用效率测度，计算出2004—2014年广西北部湾经济区4市的24个县（区、市）的土地利用效率值（表1）结果表明，兴宁区、青秀区、良庆区、港口区、东兴市土地利用效率值较高，相对于广西北部湾其他县（区、市），这些地区处于生产前沿上，实现资源的优化配置武鸣、灵山、浦北、合浦的排名均比较靠后，其投入产出的结构不合理，导致资源损失过多将4市的土地利用效率进行时间分析，结果（图1）表明，从总体上看，2004—2014年广西北部湾经济区各县（区、市）的土地利用效率基本上呈上升趋势，南宁和防城港基本上高于北海、钦州，土地利用效率较高的集中在交通经济发达的南宁和港口边贸发达的防城港；钦州涨幅最大，从0.66涨到 1.04；其次是防城港，由2004年的0.964增加至2014年的 1.223，涨幅约1.3倍根据各县（区、市）土地利用效率变化，将其划分为3个阶段：（1）2004—2006年，各地区土地利用效率总体上升，国家推进西部大开发，随着“中国-东盟自由贸易区”的建立，北部湾得到了很大的发展2）2006—2010年，期間各地区土地利用效率变化较大，变动幅度明显；自2007年以来，各地区对土地的投入增大，也吸引外资投入，以致各类开发区发展过猛。

粗放开发模式导致土地利用中的负外部性增强，而且引进产业多数为一线城市淘汰的重污染工厂，一定程度上忽视了生态效益的影响，使得土地利用效率偏低3）2012—2014年，防城港、钦州土地利用效率呈显著上升趋势，南宁北海平稳、起伏不大在国家批准实施广西北部湾经济区的战略性宏观规划下，提升城镇群的综合承载能力和构建生态网络格局的要求极为迫切；各地区创新土地集约节约利用模式，优化产业结构，致使土地利用效率平稳增长2.2 空间分异特征为进一步研究空间分异特征，根据广西北部湾经济区历年的土地利用效率情况，利用自然断点法，分为4种阶段类型：效率低值阶段、效率中值阶段、效率较高阶段、效率高值阶段，绘制出主要年份各地区土地利用效率的分布图（图2）从图2得出，（1）北部湾土地利用效率基本上是以南宁为中心分化，存在着两大高效利用区属于高效利用的县（区、市）有南宁的兴宁区、青秀区、良庆区、东兴市、防城港港口区和北海海城区，其中南宁作为北部湾经济区的核心城市，其投资规模、城市化发展水平和居民可支配收入均处于广西北部湾前列，属于土地利用效率的最前沿状态；而东兴市、港口区作为港口边境互贸区，社会发展水平较低、产业结构层次偏低，基本通过进出口贸易来增加经济社会效益。

效率较高值阶段主要分布在西乡塘区、江南区、上思县、铁山港区等，整体格局依附于效率高值区域而效率低值、中值阶段的区域，主要分布于南宁东北部的武鸣、隆安、马山、钦州地区、北海合浦县2）北部湾土地利用效率的提高还存在一定的路径依赖性，图中各主要年份的土地利用效率高值阶段依然处于南宁和防城港土地利用效率的提高依赖经济发展、交通建设、市场的开放程度，这些因素在短时间难以改变，因此提高土地利用效率是一个长期的工程3 广西北部湾土地利用空间格局分析3.1 效率全局空间格局分析研究全局Morans I指数能够分析广西北部湾经济区土地利用效率的总体空间演变，本研究利用ArcGIS软件计算2004年、2007年、2010年、2013年广西北部湾各县区土地利用效率全局系相关系数Morans I（图3）图3显示，（1）研究时期的Morans I统计指数均为正值，Morans I值除2004年外，均通过5%显著性检验（即标准化Z得分大于1.96）表明北部湾经济区土地利用效率存在正的空间自相关性，即土地利用效率较高的县区趋于相邻，土地利用效率较低的县区也相对集聚2）自2004年起，北部湾土地利用效率Morans I值总体变动趋势表现为上升，经济社会不断发展壮大，各个县（区、市）之间的联系逐渐增加，土地利用效率逐渐平衡，各县区的差异也在减小；2007—2010年，由0.348下降到0240，说明土地利用效率较高的县（区、市）与效率较低的县（区、市）的聚集程度增加，北部湾经济区以工业增长为驱动力使经济快速增长，快速转变发展方式，一味强调增加第三产业的比重势必导致地区发展不平衡，从而使各地区土地利用效率总体空间差异增大；2010—2013年，全局自相关系数由0.240增加到 0.348，说明相似土地利用效率水平的县（区、市）集聚程度增加，北部湾经济区城市群形成协同发展的态势，可以对产业实行整合，从而减少了各区域的恶性竞争，使土地利用效率发展区域平衡，也提升了北部湾整体的土地利用效率。