城市群经济空间、资源环境与国土利用耦合关系研究时间： 2015-08-01信息来源：史进 黄志基 贺灿飞 作者：wl_admin 责编：
【摘要】基于耦合度评价和结构方程模型，探讨了我国16个城市群经济空间、资源环境与国土利用之间的耦合关系。耦合度评价表明，我国城市群总体耦合水平较高，呈现出明显的从东南向西北递减的梯度变化，其中耦合度最高的是长三角城市群和珠三角城市群。结构方程模型进一步发现了我国城市群经济空间、资源环境和国土利用之间具有较强的耦合关系，一方面，国土开发带来资源消耗，支撑着城市群经济空间的形成与提升;另一方面，城市群经济发展也促进了环境质量改善，同时大幅提高了国土利用效益。因此，推动我国城市群经济空间的提升，应当重视与资源环境条件与国土利用效益的协调互动。
【关键词】城市群;经济空间;资源环境;国土利用;耦合
城市群是以中心城市为核心向周围辐射构成的多个城市的集合体，是发达国家城市化的主要形态[1]。城市群已经成为我国21世纪经济社会发展的核心引擎，是推进城镇化进程的主要形态，也是参与世界经济合作和竞争的重要载体。
城市群经济竞争力的提升和经济空间的改善并不是孤立的，只有与国土开发利用紧密结合，才能保障其可持续发展能力。全国主体功能区规划将国土开发密度已经较高、资源环境承载能力开始减弱的区域划定为优化开发区，而将资源环境承载能力较强、经济和人口集聚条件较好的区域划定为重点开发区，正是体现了国土开发利用对区域经济空间提升的重要作用。我国城市群主要位于优化开发区和重点开发区。因此，研究城市群经济空间与国土开发利用的耦合关系，挖掘城市群可持续发展潜力，对于落实全国主体功能区规划和实现新型城镇化具有重要的现实意义。
城市群经济竞争力的提升和经济空间的改善，还有赖于资源生态环境的支撑作用。现有文献关于区域经济发展与生态环境协调关系的研究成果已较多[2,3]，针对中国城市群的研究也逐步开始受到重视。例如，党兴华等建立了城市群人口、资源、经济、环境和社会协调发展的指标体系和系统模型，针对陕西关中城市群发展现状，进行评价研究[4]。王西琴等对成都平原城市群的经济、社会和资源环境三个系统之间的协调发展度进行了评价[5]。王海萍等对中部地区城市群的经济发展与生态环境的协调性开展了定量分析[6]。
然而，现有研究主要以单个城市群为评价对象，鲜有对我国城市群整体进行评价的成果。大部分研究主要涉及我国城市群的经济空间和资源环境的协调性分析，而综合了经济空间、资源环境和国土利用三个维度的耦合评价研究则更为少见。因此，本研究既能够丰富我国城市群可持续发展的理论基础，又能够从实践上指引我国国土规划、新型城镇化和生态文明建设。
本文选择获得学术界普遍认可并且有相关权威规划支持的16个城市群(见附表)作为研究对象，采用耦合度评价和结构方程模型两种方法，开展城市群经济空间、资源环境和国土利用的耦合关系研究，评价耦合程度，划分耦合类型，分析耦合强度，揭示耦合机制。
1 基于协调发展的城市群耦合度评价
“耦合”是物理学概念，指系统内部两个或两个以上的子系统通过相互作用而彼此影响的现象。耦合度正是对系统内部这种协同作用的度量[7]。本文将城市群经济空间、资源环境和国土利用三个子系统之间相互作用和彼此影响的程度，定义为耦合度。
耦合度分析主要分为两步：(1)明确各个子系统的定义，并评估各子系统的状态;(2)计算各个子系统之间的耦合度，并进行评价。
1.1 经济空间、资源环境与国土利用子系统
城市群的经济空间子系统主要从密度(Density)、距离(Distance)以及整合(Division)①三个方面来刻画[8]。当代区域经济发展不再依赖于比较优势、廉价劳动力和资源禀赋，而是源于产业集聚密度、国际国内市场潜力及其同世界经济一体化的程度[9]。
城市群的资源环境子系统主要从资源、生态和环境三个方面来刻画。城市群经济空间的形成和完善过程中，要面对资源限制、环境污染和生态破坏等主要挑战。资源、环境和生态问题是城市群经济空间形成和国土开发利用过程中的主要限制因素。
城市群的国土利用子系统主要从规模、结构和集约三个方面来刻画。城市群土地利用效益是指在城市群形成和发育过程中，经济和社会活动利用土地资源的综合水平。城市群土地利用效益的提升是城市群可持续发展的重要保障。
综上所述，城市群经济空间、资源环境和国土利用的多维度评价指标体系汇总于表1。
经济空间评价采取主成分分析方法。首先，在保持原有信息量85%以上的前提下，把三个维度内部的多个指标简化为几个独立的综合指标(主成分)。然后，求出三个维度的主成分得分。最后，正向标准化至[0，1]，就得到了各个城市群经济空间的评价结果[8]。
资源环境和国土利用的综合评价，均采取熵权法得到指标权重，然后计算加权平均得分(同样正向标准化至[0，1])。熵权法是根据指标本身包含的信息量(熵)确定指标权重的方法，可以有效减少权重确定过程中的主观干扰。经济空间、资源环境和国土利用的评价结果见表2。
1.2 耦合度计算方法
城市群经济空间、资源环境和国土利用三者之间的耦合度测算模型是
式中，C为协调度，反映城市群经济空间、资源环境和国土利用三个子系统演进的同步程度，三者之间的差距越小越好;T为综合发展水平，反映这三个子系统的整体效益或水平，其值越大越好;D为耦合度，是协调度C与综合发展水平T的几何平均值。
协调度C和综合发展水平T的计算公式如下：
式中，X代表城市群的经济空间评价结果，Y代表城市群的资源环境评价结果，Z代表城市群的国土利用的评价结果，均为[0，1]的标准化指数;α、β、γ为待定权数。本文认为这三个子系统具有相同的重要性，权重α、β和γ均为1/3。
1.3 耦合度评价结果
城市群经济空间、资源环境与国土利用耦合度评价结果见表3。
耦合类型是根据协调度C和综合发展水平T两个维度分解耦合度D而得出的。具体而言，将协调度C和综合发展水平T的平均值作为高低分界点，可以组合出四种耦合类型。在16个城市群中，有7个城市群属于“协调度高，综合发展水平高”的“高—高”类型，有3个城市群属于“协调度高，但综合发展水平低”的“高—低”类型;其余6个城市群属于“协调度低，综合发展水平低”的“低—低”类型。
耦合度评价是根据耦合度D进行五等分分级而得出的。在16个城市群中，耦合度好的城市群有两个，即珠三角城市群和长三角城市群;耦合度较好的城市群有9个，耦合度一般或较差的城市群有5个;不存在耦合度差的城市群[10]。耦合度均值为0.631，表明我国城市群耦合度整体较好。
城市群经济空间、资源环境和国土利用三个子系统的耦合度评价结果的空间分布见图1。东南沿海的珠三角城市群、长三角城市群和海峡西岸城市群，环渤海的京津冀城市群、山东半岛城市群和辽中南城市群，协调度高，综合发展水平也高，耦合度好或较好。中部地区的长株潭城市群、武汉城市群和中原城市群，协调度高，综合发展水平中等，耦合度较好。西部地区仅成渝城市群和西安城市群尚可，协调度中等，综合发展水平中等偏下，耦合度较好。其余的北部湾城市群、皖江城市群、哈长城市群、乌鲁木齐城市群和兰州西宁城市群，协调度低，综合发展水平也低，耦合度一般或较差。由此可见，城市群经济空间、资源环境和国土利用的耦合度呈现出明显的从东南向西北递减的梯度变化。
2 基于结构方程模型的城市群耦合关系研究
城市群经济空间、资源环境与国土利用耦合类型分析和耦合度评价，只是这三个子系统之间在数值上的关系，不但未能精确地剖析这三个子系统之间的耦合强度，并对其进行统计检验，也无法深入揭示这三个子系统之间的耦合机制[7]。为此，本文采用结构方程模型[11]来进一步透视城市群城市的三个子系统之间的耦合强度和耦合机制。
2.1 经济空间、资源环境与国土利用的指标变量
根据城市群经济空间、资源环境与国土利用综合评价指标体系(表1)，筛选出反映经济空间、资源环境和国土利用的指标变量②。指标变量的筛选结果如表4所示。根据四组指标变量的内涵，将四个对应的潜在变量分别命名为“经济空间”、“资源消耗”、“环境质量”和“国土开发”。
2.2 耦合强度的估计与检验
采用结构方程模型中的验证性因素分析，考察2010年16个城市群共115个③城市的两组耦合关系，分别是经济空间、资源消耗和国土开发的耦合强度(模型Ⅰ如图2)，以及经济空间、环境质量和国土开发的耦合强度(模型Ⅱ如图3)。
城市群城市的经济空间与国土利用耦合强度模型的相关系数如表5所示。在两个模型中，三组耦合关系均为显著正相关。模型Ⅰ表明，城市群城市的经济空间、资源消耗和国土开发之间具有较强的耦合关系，由此可以假设资源消耗和国土开发对于经济空间的形成具有支撑作用。模型Ⅱ表明，城市群城市的经济空间、环境质量和国土开发具有一定的耦合关系，由此可以假设经济空间对于环境质量和国土开发具有正反馈作用。
2.3 耦合机制的假设与检验
验证性因素分析表明城市群城市的经济空间、资源消耗(或环境质量)和国土开发之间具有耦合关系。本节采用结构方程模型中的潜在变量路径分析，考察2010年16个城市群115个③城市的经济空间、资源消耗(或环境质量)和国土开发之间的耦合机制。
经济子系统、资源环境子系统和土地子系统之间通过物质交换形成的投入产出关系，是三个子系统之间具有耦合关系的原因。一方面，经济子系统的社会经济活动，需要资源环境子系统和土地子系统的要素作为物质投入;另一方面，经济子系统的社会经济活动，会产生废弃物从而影响资源环境子系统的可持续性，又会带来经济效益从而影响土地子系统的利用水平。据此，结合验证性因素分析的结果，可以假设两组路径分析方程。
第一组路径分析方程(模型Ⅲ)反映资源消耗和国土开发对经济空间形成的支撑作用：
其中，国土开发为外生潜在变量，资源消耗为中介变量(同时也是内生潜在变量)，经济空间为内生潜在变量。标准化回归结果见图4。模型整体通过检验。
第一组路径分析方程(模型Ⅲ)的回归结果总结于表6。标准化回归方程可以表示为
由此可得，国土开发对资源消耗的直接效果是0.763，资源消耗对经济空间的直接效果是0.915。从而，国土开发通过资源消耗作用于经济空间的间接效果是0.698(即0.763*0.915)。国土开发对经济空间的直接效果仅为0.085，且无法通过显著性检验。
因此，第一组路径分析方程(模型Ⅲ)表明国土开发带来资源消耗，资源消耗支撑经济空间的形成。现阶段中国城市群的发展模式依旧粗放，经济空间的形成以国土开发为基础，以资源消耗为代价。
第二路径分析方程(模型Ⅳ)反映经济空间对于环境质量和国土开发的反馈作用：
其中，经济空间为外生潜在变量，环境质量为中介变量(同时也是内生潜在变量)，国土开发为内生潜在变量。标准化回归结果见图5。模型整体通过检验。
第二组路径分析方程(模型Ⅳ)的回归结果总结于表7。标准化回归方程可以表示为
由此可得，经济空间对环境质量的直接效果是0.245，环境质量对国土开发的直接效果是0.335。从而，经济空间通过环境质量作用于国土开发的间接效果仅为0.082(即0.245*0.335)。经济空间对国土开发的直接效果高达0.708。
因此，第二组路径分析方程(模型Ⅳ)表明经济发展能够带来的环境质量改善，能够大幅提高国土利用效益。现阶段中国城市群的发展模式已经具有一定程度的环境友好性，在经济空间发展和国土利用效益提高的同时，环境质量有所改善。
3 结论与启示
本文选择获得学术界普遍认可并且有政府规划支持的16个城市群作为研究对象，采用耦合度评价和结构方程模型，开展了城市群经济空间、资源环境和国土利用的耦合关系研究。城市群耦合度评价表明，城市群经济空间、资源环境与国土利用的耦合度整体较好，以珠三角城市群和长三角城市群最为突出，呈现出明显的从东南向西北递减的梯度变化态势。进一步通过结构方程模型发现，城市群城市的经济空间、资源环境和国土利用之间具有较强的耦合关系。一方面，国土开发带来资源消耗，支撑着城市群经济空间的形成与完善;另一方面，城市群经济发展反过来促进了环境质量改善，同时大幅提高了国土利用效益。
本研究具有丰富的政策含义。首先，城市群作为我国经济发展的核心引擎，在加快经济空间完善的同时，必须意识到资源、环境和生态因素带来的国土开发压力，应该以资源、环境和生态承载力为约束，避免城市群的盲目扩张与无序发展。其次，现阶段城市群发展应该更加重视环境保护，积极控制污染排放，扶持环境友好型产业的发展。再次，城市群发展促进了经济活动的集聚，有利于推动城市群国土利用效益的提升。鉴于我国实施最严格的土地管理制度，城市群应该坚持节约集约用地的原则，努力增加单位投入的产出效益，带动区域国土资源的高效利用，真正落实国土规划。最后，进一步加强城市群内部资源与经济要素的整合，发挥中心城市的辐射作用，扩大市场潜力，将有助于提升城市群的经济空间。
【注释】
①Division为“分割”之义，“整合”为其对立面。
②筛选方法是从已有的多层次评价指标体系出发，首先确定测量模型的备选指标变量及其分组方式，再根据各组测量模型的回归结果，结合备选指标变量的内涵，筛选合适的指标变量。
③16个城市群共有123个城市，其中珠海市、秦皇岛市、哈尔滨市、青岛市、五家渠市、安阳市、濮阳市和鹤壁市8个城市国土数据存在数据缺失或错误，在分析中予以剔除。
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