特大城市郊区建设用地效益比较研究——以天津市11个市郊区县为例

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本站小编 Free考研考试/2021-12-29

游猎^,¹, 王睿^,²

1.上海交通大学设计学院建筑学系,上海 200240

2.天津大学建筑学院城乡规划系,天津 300072

Comparative study on the benefits of the construction land use in suburban megacities：Based on the case study of 11 districts (counties) in Tianjin

YOU Lie^,¹, WANG Rui^,²

1. Department of Architecture, School of Design, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China

2. Department of Urban Planning, School of Architecture, Tianjin University, Tianjin 300072, China

通讯作者: 王睿（1985-）,女,天津市人,博士,助理研究员,研究方向为区域与城乡发展。E-mail: wangrui_1985@tju.edu.cn

收稿日期:2019-10-30接受日期:2020-03-16网络出版日期:2021-03-10

基金资助:

国家重点研发计划项目.2018YFC0704701
国家自然科学基金项目.51908350

Received:2019-10-30Accepted:2020-03-16Online:2021-03-10
作者简介 About authors
游猎（1986-）,男,四川南部人,博士,助理教授,研究方向为区域与城乡发展。E-mail: youlie@sjtu.edu.cn

摘要
对于特大城市郊区建设用地效益的比较研究,有助于判别不同地区之间发展质量差异性,以此为特大城市区域资源的合理分配与预测提供支撑。本文基于“核心-边缘”理论,在既有建设用地效益评价方法的基础上,构建了兼顾同级别地区（市郊区县）与不同级别地区（市郊区县与中心城区）之间的“横向-纵向”效益特征模型。在对市郊区县之间效益相对优势比较的基础上,增加各市郊区县与中心城区的效益等级比较维度,并完善“人口-经济-空间”多系统综合效益评价方法,实现该模型的量化评估。对特大城市郊区建设用地效益的比较研究模型实现了以下两方面的优化：其一,以人口-经济-空间三系统的建设用地效益取代以往以人口、经济单一系统效益比较方法,可实现对社会经济要素在建设用地投入约束下的不均衡性评估和效益机制分析;其二,增加与中心城区比较的纵向维度比较,可在市郊区县相对优势判断基础上,进一步明确其在特大城市区域等级中的变化趋势,增加效益评估的多维性。本文以天津市11个市郊区县为实证研究,得到以下研究结论：① 从天津市郊区区域效益等级方面,从单一节点逐渐变为京津滨海轴向拓展,多核心的区域多极网络空间结构并未完全建立,并呈现较弱的轴带发展趋势。从纵向效益及多维模型判断,多数区县效益特征模型呈现边缘化增长模式,郊区整体效益等级趋同且降低。② 中心城区核心极化特征明显,近远郊效益“扁平化”结构显著。市郊区县与中心城区效益等级差距更大且缺乏中间梯度层级。主要表现在近、远郊各自效益相对趋同而两者之间差异减弱。由此,控制郊区土地资源供给、优化不同效益区域的产业发展模式可有效提升郊区建设用地效益,优化区域空间发展结构。
关键词： 特大城市;郊区;建设用地效益;评价体系;比较研究

Abstract

The suburbs of megacities present a high dependence on the functional radiation of the central city, and there exist high relevance and competitiveness under the coordinated development of regions. A comparative study on the benefits of construction land in the suburbs of megacities is helpful to distinguish the development quality between different regions, so as to provide support for the rational allocation and prediction of regional resources in mega-urban areas. Based on the "core-periphery" theory, and on the basis of the existing construction land benefit evaluation method, this paper constructs a "horizontal-level" model between the same level areas (city suburbs and counties) and a "longitudinal-level" model (city suburbs and counties and central urban areas). On the basis of comparison of the benefits between the suburbs and counties of the city, the dimension of comparison of the benefits between the suburbs and counties and the central urban area has been introduced, and the "population-economy-space" multi-system comprehensive benefit evaluation method to make the quantitative evaluation of the model has been improved. The comparative research model for the benefit of construction land in the suburbs of megacities has optimized in the following two aspects: (1) the construction land benefit of the population-economy-space system replaces the previous method of comparison of the benefits of a single system of population and economy, which focuses more on the comparison of social benefits. (2) To add the vertical dimension compared with the central urban area and based on the judgment of the relative advantages of the suburbs and counties of the city, the changing trend in the regional hierarchy of megacities can be further clarified. This paper takes 11 districts and counties in suburban Tianjin as an empirical study, and obtains the following conclusions: (1) In terms of regional benefit levels, the benefit structure of Tianjin's suburbs has gradually changed from a single node to an axial expansion of the Beijing-Tianjin-Binhai New Area. The expected multi-core and multi-polar network space structure has not been fully established. (2) The benefit polarization in the central city is obvious. And the "flat" structure of benefits in the suburban and outer suburbs is significant. There is a great gap in benefit levels between suburban counties and central urban areas and lack of intermediate gradient levels. This feature is mainly manifested in the relative convergence of the benefits of the suburban and outer suburbs. Therefore, controlling the supply of land resources in the suburbs and optimizing the industrial development model of different benefit regions can effectively enhance the benefits of construction land in the suburbs and optimize the regional spatial development structure.

Keywords：megacity;suburban district (county);construction land benefit;evaluation system;comparative study

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本文引用格式
游猎, 王睿. 特大城市郊区建设用地效益比较研究——以天津市11个市郊区县为例. 地理研究[J], 2021, 40(3): 793-807 doi:10.11821/dlyj020190950
YOU Lie, WANG Rui. Comparative study on the benefits of the construction land use in suburban megacities：Based on the case study of 11 districts (counties) in Tianjin. Geographical Research[J], 2021, 40(3): 793-807 doi:10.11821/dlyj020190950

1 引言

以行政区划管理角度,城市郊区是指城市市区以外、市行政管辖范围以内的市郊区县地区。特大城市郊区一方面呈现出对中心城区功能辐射的高依赖性,另一方面又存在区域协同发展下的高关联性与竞争性。如何评估各市郊区县在特大城市区域发展中的效益相对优势与效益等级特征,对全国特大城市土地、财政等公共资源分配决策具有支撑作用。按照2014年《关于调整城市规模划分标准的通知》规定,至2017年,全国有特大城市13个（天津、重庆、武汉、东莞等）,超大城市4个（上海、北京、深圳、广州）。根据2000—2015年统计数据显示该17个特大或超大城市人口增长幅度达到116.16%,而建设用地同期增长达到135.66%,人口密度同比降低0.1万人/ km^{2 [1]}。一方面,特大城市人口及建设用地总量扩张迅速,从原有的中心城区快速蔓延至市郊区县,导致其经济体量与人口总量^[2,3]在区域发展中迅速升级;另一方面经济结构升级缓慢^[3,4]且人口密度降低,表明在土地利用效率方面郊区并未显示出与中心城区同步的高效增长与集约化趋势。相比于社会经济单一系统的比较,对郊区各发展要素的建设用地效益比较研究更利于判别土地资源分配视角下的区域空间发展质量与优势等级。

国际上对土地利用效率的研究主要集中于土地利用的经济效率、环境效率及空间集约化效率三个方面,运用DEA模型对土地利用经济部门的投出-产出相对效率^[5,6]进行评估以及在此基础上增加碳排放、污染物排放等非期望产出指标^[7,8,9,10]进一步考核土地利用的环境效率是学界关注热点。此外,对土地利用可持续性发展绩效和土地利用集约性等方面的实证研究也呈现逐年增多趋势^[11,12]。从研究目标角度,以往****主要关注于同类别同级别城市区域间土地利用经济效率^[13]及环境效率差异化^[14]问题,以实现效率低下区域的重点识别与管控。而对于特大城市郊区,既存在着同级别市郊区县效益的相对优势比较,也应兼顾与中心城区这一高关联性地区的效益等级比较。而现有研究方法仍不足以支撑其与中心城这一核心影响因素间的效益比较研究,对于实现区域效益等级结构的量化分析仍具有一定局限性。

本文在既有研究方法基础上,构建“横向-纵向”双维度分析框架与理论模型,建立“人口-经济-空间”评价系统。以天津市11个市郊区县为基本评价单元,对其2000年、2005年、2010年、2015年四期建设用地效益进行比较研究,以实现对特大城市郊区县发展效益结构特征、等级差异与优势区域的综合判断,并为特大城市土地资源配置与经济政策调整提供决策依据。

2 效益特征模型构建

2.1 理论基础

美国经济学家弗里德曼（Friedmann）1966年提出核心-边缘理论^[15],解释了大城市与周边地区的空间相互作用和扩散机制。该理论将率先发展起来的地区称为“核心”,其周边区域因发展缓慢而成为“边缘”,核心与边缘存在着统治与依赖关系。而这一理论通常被用于区域经济的极化或差异化研究中^[16,17]。但对于特大城市来说,核心城市（中心城区）与边缘城市（市郊区县）的关系不仅体现在城市经济领域,更反映在社会、经济等要素的地理空间聚集水平方面。而建设用地作为以上方面的载体,其扩散与增长机制受到其空间效益极化-分散作用的影响^[18,19],即体现在建设用地效益的“溢出”与“吸纳”方面。一方面,随着特大城市中心城区建设用地所能够生产的经济、社会、空间环境效益日趋饱和,其人流、物流则会逐渐流入周边低等级效益区域,使其产出效益受到带动性增长,即为“溢出”作用;另一方面,随着郊区不断接纳核心城市的效益“外溢”和其他次级核心地区的效益“外溢”,部分区县建设用地效益呈现增长趋势,最终达到一定水平而形成差异化均衡模式,即为“吸纳”作用。因此,特大城市郊区的建设用地效益差异大小一定程度上体现了各地区在区域中的等级差异和空间极化分散作用机制。

基于核心-边缘理论,特大城市建设用地效益需要对两个维度进行评价：① 横向维度。同一等级区域（市郊区县）之间的效益差异,效益高且增长剧烈的地区往往体现出郊区内部效益的相对优势核心。② 纵向维度。不同等级区域之间的效益差异,即边缘地区（市郊区县）与核心城市（中心城区）的效益差距,差距缩小越剧烈且与中心城区效益水平越接近的区县,其区域新核心趋势越明显。叠合横向-纵向双向维度,可实现郊区各区县建设用地效益的区域等级与结构特征评估。

2.2 横向-纵向双维度评价方法

对于建设用地效益的研究由来已久,以评价方法不同进行分类,主要分为以下几种：① 单一指标评价法。是指对建设用地效益评价的指标选择,每个类别仅选一个典型性指标进行评价。赵胜男等^[20]对经济效益和社会效益分别采用经济增长弹性系和规模弹性系数表征西安市建设用地扩张效益。周蓓等^[21]采用地均GDP表示建设用地经济效益。② 多项指标综合评价法。在构建土地利用效益评价体系的基础上,对经济效益、社会效益以及环境效益均提出多项指标,再通过主成分分析法、熵值法、综合评价法等评价方法,对权重及最终分值进行统计^[22]。③ 数据包络分析法（DEA）。对多投入多产出的决策单元进行“投入-产出”相对效率的评价方法^[23,24,25]。以上方法在区域和城市层面应用广泛,对于同级别地区的空间维度比较和同一主体的时间序列变化比较均具有较好的普适性。由于涉及多系统综合比较,本文以多项指标综合评价法作为横向维度评价方法。但由于该方法未将区域中的核心城市效益评估纳入整体评估体系中,即难以支撑纵向效益评价方法。因此,在此方法基础上增加比例分值评价方法,以特大城市中心城区为标准,衡量各市郊区县与中心城区用地效益的比例关系,作为纵向维度的方法调整。

2.3 “人口-经济-空间”三角形要素评价系统

根据核心-边缘理论,核心-边缘区之间主要基于四类要素的相互作用过程：人口聚落、经济活动、社会文化以及权力关系。其中,前两者结合可形成经济空间组织,后两者结合可形成现代化空间组织^[15]。建设用地效益即为城市用地数量、分布、使用的安排对整个城市范围内的经济、社会、文化活动的投入与产出之比的影响,和对城市环境的影响而产生的作用和结果^[26]。本文结合核心-边缘理论及建设用地效益的基本内涵^[27,28,29],将大城市郊区建设用地效益定义为,城市建设用地数量、结构安排对城市郊区发展关键物质及社会要素总量的投入与产出之比以及由此带来的关键要素结构性变化成效。因此本文基于核心边缘理论的四类要素,将人口、经济两大经济空间组织要素分别设立为两大评估系统,并将社会文化和权力关系中的建设用地关联性物质要素进行整合,设定为空间系统。基于不同区县与中心城区的发展质量与优势等级比较研究目标,三大效益系统评价内涵如下：人口效益,反映建设用地对人口的聚集效力和人口结构发展水平,即为单位建设用地的人口聚集程度及人口城镇化水平;经济效益,即为单位建设用地的经济产出程度和产业发展阶段特征;空间效益,即为建设用地空间结构、公共服务设施水平以及城镇空间集约化结构特征。

三系统在影响土地利用效益的过程中相互交织、关系密切,既可带来正的外部性,也易产生负的不经济性。因此从建设用地效益评价的角度分析,三要素关系并非简单的叠加关系。因此本文对建设用地效益评价体系模型构建提出如下前提性条件：① 根据均衡指向特征评价要求,各要素应属于相互平等的平行关系。② 三大效益之间存在两两相互影响,相互关联的作用关系。根据以上假设,本文建立特大城市市郊区县建设用地效益理想模型及计算方法（图1）。以等边三角形几何中心O为原点,向三角形三个顶点方向的射线分别代表人口要素、空间要素、经济要素。进一步,不同地区或不同时期由三要素数值（OA₁、OB₁、OC₁）变化带动建设用地整体效益产生增减变化,导致效益三角形△A₁B₁C₁面积不同。其中△A₁B₁C₁的面积反映了整体建设用地效益数值,计算公式为：

（1）

U_{总效益} = 0.5 si n 120 ° (O A_{1} O B_{1} + O B_{1} O C_{1} + O A_{1} O C_{1})

式中：U_总效益表示建设用地整体效益数值;OA₁、OB₁、OC₁分别表示人口要素、空间要素、经济要素分值;“人口-经济-空间”三角形要素评价模型是表达三要素关系的理论模型,既可用于横向维度评价也可用于纵向维度评价。

图1

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图1三棱体总体效益特征模型

Fig. 1Triangular model of overall benefit characteristics

2.4 三棱体总体效益特征模型

以“人口-空间-经济”三角形要素评价模型为基础,结合“横向-纵向”双维度评价体系,构成三棱体效益特征模型（图1）。建模过程如下：① 以“人口-经济-空间”三角形要素评价模型为底面,作为横向维度,反映同地域类（郊区县）之间效益的水平差异特征。② 以三角形中心点为基点,竖向设置Y轴,然后在横向维度三角形顶点A₁、B₁、C₁各自增设分Y轴,作为人口（A₁A₂）、空间（B₁B₂）、经济（C₁C₂）三要素的纵向维度,反映与中心城区在三要素方向上的等级差异特征。③ 由此形成总效益特征模型,其中三棱柱体积表示郊区建设用地效益总量。

该模型可将同一区县不同时期的效益特征进行比较,对其核心-边缘的发展趋势和方向进行初步判别,并在此基础上对不同区县的特征模型进行差异化比较,最终确定特大城市郊区区县的整体效益特征及发展策略。由于该模型涉及“横向-纵向”双维度和“人口-经济-空间”三系统的多重组合,其模型类型会呈现多样化,须根据具体实证进行针对性研究。在此,仅提取四种极端特征模型（图2）,对个体和区域发展趋势和方向初步解释：① 双效益增长模式。三系统横向、纵向均具有明显增长趋势。该地区自身效益增长特征明显,且在区域中相对于中心城区效益等级具有明显提升。说明该区县具有向核心地区变化的发展潜力和趋势,可进一步根据其与中心城区、周边区县的特征比较,具体确定其区域新核心或次级核心的发展方向。② 横增纵减模式。三系统横向效益明显增长,纵向效益明显降低。该区县自身效益增长较快,但与中心城区相比区域效益差距仍在增大。该发展趋势表征该区县仍然处于边缘式增长阶段。一方面可能由于中心城区用地效益仍在剧烈增长,处于绝对优势地位,周边区县均处于效益吸纳性增长的初期阶段,而呈现边缘化降级趋势;另一方面,可能区域内已产生等级提升的新核心,导致该区县处于被新核心吸纳的边缘化趋势。③ 横减纵增模式。三系统横向效益明显减少,纵向效益明显增加。该发展模式表征该区县本身处于效益萎缩状态,但与中心城区差距却缩减,说明中心城区效益降低幅度高于该区县。这有可能为特大城市区域发展的整体萎缩或中心城区被区域新核心取代,而形成新的效益空间格局。④ 双效益降低。三系统横向、纵向均具有明显降低趋势。该发展模式表征该地区自身效益萎缩的同时,其与中心城区的效益差距也明显加大,从而仅可以确定其为明显的个体边缘化萎缩趋势。

图2

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图2基于“核心-边缘”理论的四种典型效益模型

Fig. 2Four typical benefit models based on the "core-edge" theory

3 评价指标体系构建

3.1 准则层及指标层体系构建

基于“人口-经济-空间”三系统的评价目标,将三系统进行评价准则细化：① 人口效益。根据其内涵,分为人口城镇化及人口聚集度两大准则。其中,人口城镇化反映人口集聚的结构性变化成效,以常住人口城镇化率和享受城镇福利的户籍人口城镇化率表征。人口聚集度,则以单位城乡建设用地人口数量和单位城镇建设用地人口数量表征城乡平均人口密度和城市人口密度。② 经济效益。分为经济城镇化及经济产出率两大准则。其中,经济城镇化反映经济发展阶段的变化成效,以产业结构指标,即二三产值比例和三产比例两项指标表征。而在经济产出率中,以地均国内生产总值、地均财政收入分别表征单位土地所产出的经济总量以及政府收益情况。③ 空间效益。则分为土地城镇化、公共服务水平、空间集约化三大准则。其中土地城镇化,反映现代化空间的聚集水平及结构特征,以城镇用地占城乡建设用地比例、城镇居民点用地占非农建设用地比例两项指标表征土地城镇化水平,也一定程度反映高效产出土地的结构差异。以城镇居民点用地绿地率、在校生人数与适龄人口比值以及人均床位数三项指标,表征公共服务设施的配置效率与公平性。以建设用地聚集度、破碎度,表征城乡空间形态的集约化。具体指标见表1。其中,由于郊区建设用地类型分为城镇建设用地（城镇居民点用地、工业用地）和农村居民点建设用地。在整体性指标相近的情况下,人口聚集度、经济产出率和空间集约化指标往往会产生不同地类之间较大的差异性特征,这也是郊区与城区差异性所在。为避免不同区县用地类型的效益差异化对评估结果准确性影响,在横向效益中增加分地类修正指标。但该类指标并不适用于纵向维度评价体系即市郊区县与中心城区的比例分值,因此在纵向效益评价中将分类型强度指标进行了剔除。

Tab. 1
表1
表1市郊区县建设用地效益评价指标体系及权重结果
Tab. 1Evaluation index system and results of weight calculation for construction land use benefit in suburban counties

目标层	准则层 (横向权重、纵向权重)		指标层（单位）	横向维度权重	纵向维度权重
人口	人口城镇化（0.34、0.45）		常住人口城镇化率（%）	0.27	0.34
	人口城镇化（0.34、0.45）		非农户籍人口占总户籍人口比例（%）	0.07	0.11
	人口聚集度（0.66、0.55）	整体性	单位城乡建设用地常住人口数量（万人/hm²）	0.31	0.45
			单位非农建设用地常住人口数量（万人/hm²）	0.20	0.10
		分地类	单位城镇居民点用地非农户籍人口数量（万人/ hm²）	0.11	-
			单位农村居民点用地农村常住人口数量（万人/ hm²）	0.04	-
经济	经济城镇化（0.19、0.20）		第二、三产业生产总值占国内生产总值比例（%）	0.15	0.15
	经济城镇化（0.19、0.20）		第三产业生产总值占第二、三产业生产总值比例（%）	0.04	0.05
	经济产出率（0.81、0.80）	整体性	城乡建设用地地均国内生产总值（万元/hm²）	0.42	0.58
			城乡建设用地地均财政收入（万元/hm²）	0.10	0.09
		分地类	非农建设用地地均第二、三产业生产总值（万元/hm²）	0.18	-
			工业用地地均工业总产值（万元/hm²）	0.11	-
空间	土地城镇化（0.39、0.42）		城镇用地占城乡建设用地比例（%）	0.29	0.31
	土地城镇化（0.39、0.42）		城镇居民点用地占非农建设用地比例（%）	0.10	0.11
	公共服务水平（0.29、0.38）		城镇居民点用地绿地率（%）	0.09	0.08
			教育设施服务水平：中小学在校生人数/适龄人口数（hm²/座）	0.09	0.12
			医疗设施服务水平：医疗床位数/城乡常住人口（hm²/座）	0.11	0.18
	空间集约化（0.32、0.20）	整体性	建设用地聚集度LSI：城乡建设用地周长/最小周长理想值	0.09	0.16
			建设用地破碎度LFD：斑块数量/城乡建设用地面积（个/hm²）	0.09	0.04
		分地类	城镇居民点用地景观系数：aLSI+bLFD	0.08	-
			工业用地景观系数：aLSI+bLFD	0.04	-
			农村居民点用地景观系数：aLSI+bLFD	0.02	-

注：LSI表示景观集约度标准值;LFD表示景观破碎度标准值;a、b分别为景观集约度和景观破碎度的权重系数。

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3.2 赋权方法的选择

通常对于权重的确定分为两大类——以“功能驱动”的赋权方法以及以“差异驱动”的赋权方法,评价侧重不同则两类赋权方法的适用程度不同。

横向维度在评价指标的选取中,由于指标体系需要对未来不同地区仍具有普适性意义,权重的确定应有一定的继承性,因此应对特征指标、重要测度指标以及一般指标采用“功能驱动”赋权方法。另一方面,本文对横向维度的比较还需要体现不同区县之间的水平差异特征,因此最终的横向维度评价宜将两种赋权方法相结合。即首先通过由32名城市规划学、城市经济学专家评判的层次分析法（AHP）进行权重确定,再采用信息熵技术对权重系数进行修正。而纵向维度评价更看重评价指标对评价目标的重要性与典型性,“差异驱动”会干扰指标典型程度的评判,而造成评价的偏差,因此仅选择层次分析法（AHP）对指标权重进行赋值。权重最终结果见图2。

3.3 指标体系的计算方法及步骤

效益评价方法计算过程分为三步：

第一步,采用极值法对指标层进行标准化处理。计算公式为：

（2）

X_{ij}^{‘} = \frac{x_{ij} - \min (x_{ij})}{\max (x_{ij}) - \min (x_{i j})} (正向) 或 X_{ij}^{‘} = \frac{\max (x_{ij}) - x_{ij}}{\max (x_{ij}) - \min (x_{ij})} (负向)

式中：

X_{ij}^{‘}

表示某区域第i年j项指标的标准化数据;

x_{ij}

表示样本的实际值;

\min (x_{ij})

表示该序列的最小值;

\max (x_{ij})

表示该序列的最大值。

由于比较分值的涵义为市郊地区与同期中心城市（区）的比例关系,因此计算公式为：

X_{ij}^{‘} = \frac{x_{ij}}{y_{ij}}

（正向）或

X_{ij}^{‘} = \frac{y_{ij}}{x_{ij}}

（负向）,其中

y_{ij}

表示中心城区的实际分值。由此,

X_{ij}^{‘}

转变为市郊区县相对于核心城市（城区）的比例分值。

第二步,根据赋权方法类型选择进行层次分析法与信息熵。运用Yaahp软件逐层对指标体系逐层进行权重系数确定。根据指标对地区发展的重要程度以及特征凸显程度,通过专家评判逐层构造判别矩阵,并相应调整最终一致性检验得出,每层CR=CI/RI<0.1,结果满意。其中,CR、CI、RI分别代表一致性比率、一致性指标、平均随机一致性指标。由此得到全部项指标的权重结果。

第三步,利用信息熵技术对权重进行修正。熵技术法对权重的修正主要针对指标层进行,设定有m个待评项目,n个评价指标,形成原始数据矩阵

R = (X_{ij}^{‘}) m \times n

,其中r_ij为第j个指标下第i个项目的评价值。首先计算第j个指标下第i个项目的指标值的占比p_ij：

（3）

p_{ij} = \frac{X_{ij}^{‘}}{\overset{m}{\sum_{i = 1}} X_{ij}^{‘}}

计算第j个指标的熵值e_j：

（4）

e_{j} = - k \overset{m}{\sum_{i = 1}} p_{ij} ? \ln p_{ij} 其中, k = \frac{1}{\ln m}

计算第j个指标的熵权w_j：

（5）

w_{j} = (1 - e_{j}) / \overset{n}{\sum_{j = 1}} (1 - e_{j})

确定指标的综合权重β_j：将根据层次分析法得到的指标权重确定为α_j,j=1, 2, …, n,结合指标的熵权w_j就可以得到指标的综合权重系数：

（6）

β_{j} = \frac{α_{j} w_{j}}{\overset{n}{\sum_{j = 1}} α_{j} w_{j}}

最后再由指标层的权重相加,得到准则层权重系数,从而确定所有层级指标的权重系数（表2）。

第三步,“横纵向效益分值”及“整体效益分值”最终结果计算。

人口、经济、空间三大目标层分值计算如下：

（7）

U_{ip} = \overset{n}{\sum_{j = 1}} β_{j} X_{ij}^{‘}

式中：

U_{i}

表示某市郊区县的效益分值;p分别表示人口、空间、经济;

β_{j}

表示j指标的权重系数。最终通过计算评价三角形面积得到该市郊区县建设用地的横向维度分值U_i和纵向维度分值S_i,即：

（8）

U_{i} = Si = 0.5 \sin 120 ° (U_{i 人口} U_{i 经济} + U_{i 经济} U_{i 空间} + U_{i 人口} U_{i 空间})

整体效益分值由三棱体的总体积代表,利用Sketchup8.0软件计算各个区县特征模型体积数量,作为整体效益分值。

4 评价模型的应用：以天津市市郊区县为例

4.1 研究区域

本文的研究对象为天津市市郊区县,即中心城区及滨海新区核心区（塘沽区）^①(自1994年3月,天津市决定在天津经济技术开发区、天津港保税区的基础上建成滨海新区,将塘沽区作为滨海新区的主城区,2005年滨海新区被写入“十一五”规划并纳入国家发展战略。塘沽区作为滨海新区城区所在地,外来人口由2000年的50.17万激增至2010年174.22万,国内生产总值由2000年的26.09万元激增至2010年1077.57万元,其快速城镇化发展路径带有明显的政策倾向性和非正常增长现象,且从行政等级与城市化水平上,与市郊区县差异明显,顾不将其纳入郊区评估范畴。)以外的11区。综合分析天津市市郊区县快速变化特征,2000年后天津市城市建设迅速向外围扩张,市郊区县建设用地进入快速增长阶段。为保证数据的连续性和可比性,选取2000年,2005年,2010年,2015年四期全部11区县的截面数据进行综合评价^②(2013年9月,“汉塘大”三区行政区划合并,2013—2015年汉沽、大港两区人口、经济统计口径发生变化,数据通过各个村镇统计数据及趋势判别方法计算获得。)。在纵向效益计算中,本研究选择天津市城市化程度最高且发展较为稳定的中心城区作为比例分值的基准对象,参与计算。

4.2 数据来源

本评价体系涉及的基础数据主要包括土地数据、人口数据、经济数据三大类。其中人口和经济数据来源主要以2000年及2010年天津市人口普查数据以及2000—2015年《天津市统计年鉴》。土地数据作为评价模型的核心基础数据,获取途径主要采用遥感数据解译方法,遥感数据源为美国陆地卫星Landsat-5获取的TM遥感影像数据以及Landsat-8 OLI遥感影像数据,主要选择天津市各个区县2000年、2005年、2010年的TM数据及2015年OLI遥感数据,空间分辨率为30m。利用ENVI5.1以及ARCMAP10进行影像预处理、主要信息提取、分类后处理和精度校验。在软件信息提取及分类之后,区县土地利用数据包括水域、农林其他用地、城乡建设用地三类,并进行精度校验,结果为44幅遥感数据分类结果总体精度均超过80%,Kappa统计值大于0.7,高于允许判别精度标准（0.7）。在此基础上根据各区县土地利用现状数据、城市总体规划（2000年后编制）、天津市2000—2015多期googleearth高清卫星影像图将城乡建设用地进一步人工解译,划分为城镇居民点用地、工业用地及农村居民点用地（图3）。

图3

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图32015年天津市市郊区县建设用地数据解译结果

Fig. 3Interpretation of construction land data in suburban counties of Tianjin in 2015

4.3 评价结果

4.3.1 效益评估分值的比较分析

（1）横向效益分值。横向效益分值结果表明（图4a）,天津市各区县均呈现不同程度的分值增长,京津滨海发展轴和其他地区差异性增强。由经济系统的剧烈增长,2015年各个区县之间的建设用地效益差异性明显增强,其中处于京-津-滨海发展轴线上各区县效益较高（0.4以上）,近郊三区（北辰、西青、津南）分值达到0.6以上。远离该轴线的蓟州、宝坻、宁河、静海等区经济效益较低（<0.4）,而在该发展轴上,分值最高区县为北辰区（0.86）和津南区（0.79）,及津滨发展轴线的南部区域。这说明天津市“双城双港”城市结构带动下的区县发展体现出了相互影响及拉动作用,尤其滨海新区的发展重心开始向内陆地区延伸。

图4

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图4横向-纵向维度分值雷达图

Fig. 4Radar chart of horizontal-longitudinal dimension scores

（2）纵向效益分值。纵向效益分值结果表明（图4b）,天津市郊区县由2000年经过2005年以前的大幅降低后逐渐增加,但相对2000年仍有所降低,所有区县均呈现10%~50%不等的纵向效益降低。各区县2015年纵向效益呈现近远郊空间“圈层化”的分异特征：近郊区县分值在0.28~0.35区间,而远郊区县分值主要分布在0.12~0.19范围,近远郊各自圈层内区县分值降低且趋同,但两圈层间差异明显。由纵向维度的等级降低趋势分析,各区县尤其是近郊区对中心城区存在较为明显的依赖关系,中心城区的核心“引力”作用仍具有明显的向心性,功能产业的外溢并未带动区域效益等级的整体上升。

（3）总效益分值（图4c）。通过各区县横向、纵向效益分值及三棱体效益模型总体分值计算结果,天津市市郊区县,经历了2005年以前的效益降低和2005—2015年的效益增长两个阶段。2000年,北辰区（0.303）具有显著的效益优势,中心城区与滨海新区其他五个近郊区县分值均集中于0.13~0.33之间与远郊五区（0.04~0.07）具有一定差异性。至2015年,中心城区近郊四区效益分值增长明显,其中,北辰、津南效益分值分别达到0.383、0.371。而滨海新区两区中大港仍具有一定优势,分值达0.335。近郊区津南区增幅达2.53倍、远郊武清增幅达3.78倍,为增长最快两区。综上分析,天津市郊区各区县建设用地效益均有所增长,但空间格局发生一定变化：① 由北辰单一高效益核心格局向着北辰、津南、大港沿京津滨海发展轴带格局变化。② 从增幅和变化趋势看,津南、武清等京津发展轴带区县效益增长较为剧烈。但以效益分值变化特征分析,难以对不同系统的效益特征、类型及发展趋势进行综合判断,仍具有一定的局限性。应结合各个区县效益特征模型的体量特征进一步分析天津市市郊区县的效益等级及未来发展趋势。

4.3.2 效益特征模型的比较分析

（1）横向效益模型。从横向效益模型分析（图5A）,经济效益增长幅度最大,而人口、空间系统整体格局变化不明显。其中,经济效益系统近远郊均增长剧烈,中心城区与滨海新区周边六区县增幅较大与其他远郊区县差异明显;人口效益,近郊区县增长缓慢但远郊地区增幅较大;空间效益则也呈现一定增长趋势,主要集中于近郊空间效益的提升。从横向效益模型分析,天津市市郊区县的同类之间比较,北辰、津南具有一定的建设用地效益优势,但并未形成区域内的极化效应,与其他近郊地区效益差异不显著。

图5

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图52000年及2015年天津市市郊区县横向-纵向建设用地效益评价模型

Fig. 5Evaluation model of the construction land benefit of horizontal and longitudinal dimensions in suburban counties of Tianjin in 2000 and 2015

（2）纵向效益模型。从纵向效益模型分析（图5B）,人口、经济、空间均呈明显的趋同及缩减趋势。其中,经济、空间效益降低幅度最为剧烈,且趋同化最为明显。而人口系统的近远郊两级分化趋势较为明显,近郊分值集中于0.4~0.5,远郊分值集中于0.2~0.3;人口因素是影响近远郊纵向分值“圈层化”分异的主要因素。从纵向效益模型分析,天津市市郊区县的效益等级与中心城区差异增大,且呈现各系统稳定缩减特征。由此显示区域型新核心并未完全形成。

（3）总效益特征分析。基于2000—2015四期天津市区县效益特征模型类型差异比较（图6）,将11区县发展模式类型细分为两类：① 横增纵平模式（大港、津南、武清）。该类区县往往具有明显的产业专门化发展倾向,经济效益横向分值大幅增长,而其他系统也发生一定变化,导致横向维度增长,而纵向维度基本保持不变或增减不明显。津南、大港、武清分别以科教产业、石化物流以及商贸服务为主导产业,均具有自身产业优势和发展动力。建设用地增长与产业发展水平变化呈现较强的同步性,但经济增长并未带动人口及空间效益的同步提升,导致其在区域竞争关系中,并未有明显升级发展趋势。② 横增纵减模式（汉沽、东丽、西青、北辰、宝坻、宁河、静海、蓟州）。该类区县人口、空间系统具有较弱的横向增长趋势,而经济系统则呈现明显的横向效益拉伸和纵向效益降低趋势,说明在经济增长的带动下,该类区县呈现明显的边缘式扩张趋势,即虽然自身经济效益提升剧烈,在同区域类中效益优势也较强。但其在中心城区参与的不同等级比较中效益等级逐渐降低,仍处于接纳中心城区“外溢”要素的发展阶段。该类地区往往呈现建设用地增长剧烈,但产业、人口聚集能力提升却相对滞后与缓慢,由此仍处于边缘化发展趋势。

图6

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图6天津市各区县建设用地效益特征模型及类型划分

Fig. 6Benefit model and classification of construction land of districts and counties in Tianjin

5 结论与讨论

对于特大城市郊区建设用地效益的比较研究,有助于判别不同地区之间发展质量差异性,以此为特大城区区域资源的合理分配与预测提供支撑。本文基于“核心-边缘”理论,在既有建设用地效益评价方法的基础上^[30],构建了兼顾同级别地区（市郊区县）与不同级别地区（市郊区县与中心城区）之间的“横向-纵向”效益特征模型,在对市郊区县之间效益相对优势比较的基础上,增加各市郊区县与中心城区的效益等级比较维度。并完善“人口-经济-空间”多系统综合效益评价方法,实现该模型的量化评估。对特大城市郊区建设用地效益的比较研究模型实现了以下两方面的优化：其一,以人口-经济-空间三系统的建设用地效益取代以往以人口、经济单一系统效益比较方法,可实现对社会经济要素在建设用地投入约束下的不均衡性评估和效益机制分析;其二,增加与中心城区比较的纵向维度比较,可在市郊区县相对优势判断基础上,进一步明确其在特大城市区域等级中的变化趋势,增加效益评估的多维性。本文以天津市11个市郊区县为实证研究,进一步得到以下研究结论：

（1）从区域效益等级方面,从单一节点逐渐变为京津滨海轴向拓展,多核心的区域多极网络空间结构并未完全建立。既有研究中,通过人口及经济系统分析天津市近郊区县在2000年之后人口增长剧烈且已经形成多中心空间结构形态^[31,32],而近郊部分区县经济增速甚至超越中心城区^[3],已起到中心城区“辅城核心”职能。但从其建设用地效益评估结果分析,天津市从2000年北辰（临中心城区）单一效益优势转变为2015年的北辰（向京）、津南（津滨）、大港（向海）优势明显,呈现明显的轴带发展趋势;而从纵向效益及多维模型判断,多数区县效益特征模型呈现边缘化增长模式,且纵向效益等级的降低趋势明显,部分近郊区县虽在2000年具有相对优势,但至2015年效益等级仍呈现下降趋势,造成郊区整体效益等级趋同且降低。由此分析,既有研究中较强的多核心结构仍未完全建立,并呈现较弱的轴带发展趋势。

（2）中心城区极化发展趋势明显,市郊区县的“扁平化”效益特征显著,其与中心城区效益等级差距更大且缺乏中间梯度层级。主要表现在近、远郊各自效益相对趋同而两者之间差异减弱,尤其近郊区县,虽然横向效益增长剧烈,但整体纵向效益却与中心城区差距明显增大,未形成有效的要素疏散核心。其主要原因有二：其一,天津市郊区经济发展仍处于相对较低发展阶段,高等级服务职能和设施建设仍集中于中心城区,周边区县社会、产业发展仍对中心城区有较强的依附关系;其二,建设用地具有超配特征,其非集约化趋势导致其与中心城区差距拉大,虽然部分产业发展势头良好,但相对于土地资源的扩张,仍未形成匹配的效益等级。由此带来的近远郊区县虽人口总量、经济总量发展差异巨大,但建设用地效益差异却较为微弱,趋同性较强。

针对以上结论,本文提出如下政策建议：从土地供应方面,效益等级的整体下降,表明市郊区县建设用地呈现明显的粗放发展特征,尤其在近郊地区存在严重的非饱和存量空间。因此,应严控增量,高效利用存量土地,进一步强化京津轴带“结构性增长”的核心功能。从产业培育方面,趋同的产业发展类型与模式是造成效益扁平化的主要原因。因此,宜对近远郊采取差异化功能培育。近郊在现有优势产业的基础上,进一步优化产业结构性调整,减弱同质化、贴边化的低效发展模式。中远郊区县则应考虑周边区域核心对边缘地区的影响因素,重点考虑其与北京市、河北省等京津冀区域功能衔接,增加新的产业“吸引点”,重点促进产业的外部对接与转型升级。除此之外,本文构建的特大城市郊区建设用地效益比较的特征模型是基于单核心“核心-边缘”理论的初步研究,仍具有一定局限性,应在以下方面进一步优化：①对于区域中多核心以及城市群影响下的郊区效益比较机制仍需完善效益等级的多核心比较方法,以衡量区域内部多核心及区域外部核心对郊区发展效益的影响机制。②现仅对区县效益变化趋势判别,对郊区效益等级仍缺乏量化门槛设定。郊区与中心城区最终将形成差异性的均衡发展状态及多核心结构,达到该状态的门槛量化方法仍需进一步探索。

致谢

真诚感谢匿名评审专家在本论文评审过程中的辛苦付出。评审专家对本文中效益特征模型构建、评价指标体系等部分的修改建议,对作者有较大启发。

参考文献原文顺序
文献年度倒序
文中引用次数倒序
被引期刊影响因子

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国家统计局. 中国城市统计年鉴. 北京: 中国统计出版社, 2000-2015:33-116.