基于通径分析的城市建设用地扩张研究

发布时间：2016-10-27 11:06

  本文关键词：基于通径分析的城市建设用地扩张研究——以武汉市为例，由笔耕文化传播整理发布。

第２４卷第２期２０１０年２月中国土地科学ChinaLandScienceＶｏｌ．２４Ｎｏ．２Ｆｅｂ．，２０１０

基于通径分析的城市建设用地扩张研究

—以武汉市为例——

梅昀，邓胜华

（华中农业大学土地管理学院，湖北武汉４３００７０）

摘要：研究目的：定量分析各驱动因素对城市建设用地扩张的直接与间接效应。研究方法：文献资料法，通径分析法，主研究结果：（１）经济发展对城市建设用地扩张的直接与间接效应分别为０．４６３８、０．０２５１、０．０５１１，成分分析法，回归分析法。人口增长分别为０．３１４９、０．１５３５、０．５３１７，城市化进程分别为０．４４００、０．０３６５、０．５２３６；（２）经济发展与城市化进程（产业结构人口城市化）及两者的耦合作用是建设用地扩张的主要驱动力；（３）经济发展、人口增长主要驱动商住工用地扩城市化、

张，城市化则侧重公共用地。研究结论：本研究对城市建设用地扩张与经济、人口、城市化之间的和谐发展具有参考价值。关键词：土地管理；城市建设用地扩张；通径分析；主成分分析中图分类号：Ｆ２９３．２

文献标识码：Ａ

文章编号：１００１－８１５８（２０１０）０２－０００９－０６

ResearchontheExpansionofUrbanConstructionLandBasedon

PathAnalysis：TakingWuhanCityasanExample

ＭＥＩＹｕｎ，ＤＥＮＧＳｈｅｎｇ－ｈｕａ

（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＬａｎｄＭａｎａｇｅｍｅｎｔ，ＨｕａｚｈｏｎｇＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７０，Ｃｈｉｎａ）

Abstract：Ｔｈｅｐｕｒｐｏｓｅｏｆｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｓｔｏｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｌｙａｎａｌｙｚｅｔｈｅｄｉｒｅｃｔａｎｄｉｎｄｉｒｅｃｔｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔｈｅｄｒｉｖｉｎｇｆａｃｔｏｒｓｏｎｔｈｅｅｘｐａｎｓｉｏｎｏｆｕｒｂａｎｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｌａｎｄ．Ｍｅｔｈｏｄｓｏｆｄｏｃｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ，ｐａｔｈａｎａｌｙｓｉｓ，ｐｒｉｎｃｉｐａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓ，ａｎｄｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｗｅｒｅｅｍｐｌｏｙｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅ：（１）ｄｉｒｅｃｔａｎｄｉｎｄｉｒｅｃｔｅｆｆｅｃｔｓｏｆｅｃｏｎｏｍｉｃｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｔｏｔｈｅｅｘｐａｎｓｉｏｎｏｆｕｒｂａｎｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｌａｎｄａｒｅ０．４６３８，０．０２５１ａｎｄ０．０５１１，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ；ｄｉｒｅｃｔａｎｄｉｎｄｉｒｅｃｔｅｆｆｅｃｔｓｏｆｅｃｏｎｏｍｉｃｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｔｏｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｇｒｏｗｔｈａｒｅ０．３１４９，０．１５３５ａｎｄ０．５３１７，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ；ａｎｄｄｉｒｅｃｔａｎｄｉｎｄｉｒｅｃｔｅｆｆｅｃｔｓｏｆｅｃｏｎｏｍｉｃｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｔｏｕｒｂａｎｉｚａｔｉｏｎａｒｅ０．４４００，０．０３６５ａｎｄ０．５２３６，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ；（２）ｅｃｏｎｏｍｉｃｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄｕｒｂａｎｉｚａｔｉｏｎ（ｉｎｔｅｒｍｓｏｆｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ）ａｎｄｔｈｅｉｒｃｏｕｐｌｉｎｇｅｆｆｅｃｔａｒｅｔｈｅｍａｉｎｄｒｉｖｉｎｇｆｏｒｃｅｓｏｆｔｈｅｅｘｐａｎｓｉｏｎｏｆｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｌａｎｄ；（３）ｌａｎｄｅｘｐａｎｓｉｏｎｓｆｏｒｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ，ｒｅｓｉｄｅｎｔｉａｌａｎｄｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｕｓｅｓａｒｅｍａｉｎｌｙｄｒｉｖｅｎｂｙｅｃｏｎｏｍｉｃｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｇｒｏｗｔｈ，ｍｅａｎｗｈｉｌｅｐｕｂｌｉｃｌａｎｄｅｘｐａｎｓｉｏｎｉｓｍａｉｎｌｙｄｒｉｖｅｎｂｙｕｒｂａｎｉｚａｔｉｏｎ．Ｉｔｉｓｃｏｎｃｌｕｄｅｄｔｈａｔｔｈｉｓｒｅｓｅａｒｃｈｈａｓｃｅｒｔａｉｎｒｅｆｅｒｅｎｃｅｖａｌｕｅｓｆｏｒｔｈｅｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎａｍｏｎｇｓｔｂｕｉｌｔ－ｕｐａｒｅａｅｘｐａｎｓｉｏｎ，ｅｃｏｎｏｍｉｃｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ，ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｇｒｏｗｔｈａｎｄｕｒｂａｎｉｚａｔｉｏｎ．

收稿日期：2009-07-27

修稿日期：2009-12-18基金项目：国家社会科学基金“城市土地集体利用潜力挖潜分析与政策选择研究”（０９ＢＺＺ０２４）。第一作者：梅昀（１９６４－），，男，江西湖口人，副教授、硕士生导师。主要研究方向为土地资源管理、土地利用规划与管理、土地经济学。Ｅ－ｍａｉｌ：ｍｅｉｙｕｎ＠ｍａｉｌ．ｈｚａｕ．ｅｄｕ．ｃｎ

１０中国土地科学２０１０年２月第２期

Keywords:ｌａｎｄａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ；ｅｘｐａｎｓｉｏｎｏｆｕｒｂａｎｂｕｉｌｔ－ｕｐａｒｅａ；ｐａｔｈａｎａｌｙｓｉｓ；ｐｒｉｎｃｉｐａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓ

１引言

２００８年中华人民共和国国土资源部４２号令和１３８号文件分别强调“充分发挥土地供应的宏观调控作用，控

［１］［２］

制建设用地总量”和“节约集约利用建设用地”；同年８月，国务院常务会议审议并原则通过了《全国土地利用［３］总体规划纲要（２００６－２０２０年）》，强调“从严控制建设用地总规模”。

慎勇扬［４］、季斌［５］、杨杨［６］等运用主成分分析、空间统计学等，从不同的视角将城市建设用地扩张的驱动因素人口增长、基础设施建设、城市化、制度等，但是没有精确测度驱动因素与城市建设用地扩大致归结为经济发展、

张的关系，对驱动因素的归纳总结不够充分，对城市建设用地本身变化的研究不足。本文基于此剖析城市建设用地扩张驱动因素，综合归纳其用地类型，定量刻画驱动因素与其扩张的关系。

２材料与方法

参考《武汉统计年鉴》［７］及中国资讯行［８］数据，结合已有研究成果，笔者选取城市建设用地及其驱动因素的相关指标，采用文献资料法、主成分分析法、回归分析法、通径分析法等方法进行定量与定性研究。数据处理上，一是“增量”，即本年度指标值与上一年度的差；二是“Z标准化”，消除量纲与数量级的影响。

３研究结果

３．１驱动因素分析３．１．１经济发展

经济发展除了单纯的经济增长外，还包括产业结构的变化、社会成员生活水平的提高、环境与经济可持续发展［９］。我们选取ＧＤＰ、人均ＧＤＰ、地均ＧＤＰ、人均收入、全社会固定资产投资总额、建筑业总产值、房地产业生产总值、商品零售价格指数、居民消费价格指数、三产二产比、二产一产比等１１项指标来表达经济发展因素，令E１、E２、…、E１１分别与之对应。其中地均ＧＤＰ是武汉市当年ＧＤＰ除以当年年末城市建设用地面积；人均收入为城市居民人均可支配收入、农村人均纯收入与非农业人口比重、农业人口比重的加权平均数；三产二产比是第三产业生产总值与第二产业生产总值的比率，其他类推。

经多重共线诊断，最终筛选E１—E９来表达经济发展。运用主成分分析对这９项指标进行降维，得第一、二主成分模型（式１、式２），其累计贡献率达到８７．９２％。依据式１、式２计算其主成分值，再与各自方差贡献率加权求和，得主成分组合值（表１），并计算回归预测值（表２）。

Z１E＝０．４０３０E１＋０．３６３２E２＋０．３８８９E３＋０．３８７５E４＋０．４１４０E５＋０．３７９８E６＋０．２２１７E７＋

０．１４０７E８＋０．１４０２E９０．５９１２E８＋０．５８０８E９

３．１．２人口增长

人口增长包括绝对数量和相对数量的增长，相对数量取决于人口自然增长率和人口净迁移率。故选取总人口数P、人口自然增长率P１、人口净迁移率P２３项指标，建立二元一次回归方程（式３）对原始数据进行理论修匀。回归方程及各参数的检验概率分别为０．０００３、０．０００１、０．００３９，拟合效果非常好。

P＝０．８９３７P１＋０．４９４４P２

（式３）

依据式３，人口自然增长率变动１％标准化单位会引起总人口数变化０．８９３７％标准化单位；人口净迁移率变化１％则总人口绝对数变化０．４９４４％。可见总人口数变化对人口自然增长率及净迁移率是缺乏弹性的，这与长期

（式１）（式２）

Z２E＝－０．１３５０E１－０．２６５３E２－０．１９３６E３－０．１７４８E４－０．０３７５E５＋０．１７５１E６＋０．３５２８E７＋

梅昀等：基于通径分析的城市建设用地扩张研究———以武汉市为例

表1主成分值及组合值

Tab.1Principalcomponentvaluesanditscombinationvalue

1996

Z１EZ２EZ１E－２E

－０．６３７７－２．４０３３－１．０１１６

1997－１．３１６５－２．１８００－１．３７８０

1998－２．２５６７－０．３８９１－１．５０７１

1999－２．０２３７０．２５２４－１．１９７９

2000－１．４８４１１．８０７４－０．４６４２

2001－１．０６３００．２９６２－０．５８７４

2002－０．４２５３１．１５８１０．０３０５

2003０．８９４８２．１１８３１．０９９２

2004３．７４２６０．１９３１２．３８３９

2005４．５６９４－０．８５３１２．６３２５

11

注：Z１E－２E＝０．６２３８Z１E＋０．２５５４Z２E。

表2回归预测值

Tab.2Regresspredictionvalue

1996

PP

－０．７５７２

1997０．１１５０

1998－０．７６４５

1999－０．０１３８

2000－０．１０４８

2001０．２１７８

2002－０．２６８５

2003１．１９７６

2004－１．４４６１

2005１．８２４５

以来的城乡二元人口结构是分不开的。３．１．３城市化进程

１９９６年的非农人口比重为城市化水平一般用一定地域内城市人口占总人口比例衡量。依据武汉统计年鉴，５８．０４％，２００５年则为６２．０８％，年均增长率为０．８８％。

本文选取非农业人口比重、三产比重、二产一产比３项指标（其中三产比重指第三产业占ＧＤＰ的份额）来研究城市化进程。其第一、二主成分如式４、式５，这两主成分的累计方差贡献率达８６．４８％。

Z１U＝０．５５６２U１－０．５８９８U２＋０．５８５５U３Z２U＝０．８２９０U１＋０．３４４３U２－０．４４０７U３

（式４）（式５）

本文采用标准化数据，故主成分系数可直接反映因子载荷大小：式４主要由U２、U３决定，指向产业结构城市化；式５主要由U１决定，指向人口城市化，其主成分值及组合值（表３）。产业结构城市化Z１U呈现出逐年加快的特征；人口城市化Z２U则表现出围绕其均值上下波动的特征；组合值继承了它们的一般变动趋势。

表3主成分值及组合值

Tab.3Principalcomponentvaluesandcombinationvalues

1996

Z１UZ２UZ１U－２U

－０．９４９６１．２６２９－０．４３８５

1997－０．８２５１－０．１２２１－０．５９１９

1998－１．２０６１－０．５３３８－０．９２６７

1999－１．２１１９－０．２７９６－０．８８６７

2000－０．３８４１－１．１３７４－０．４６２４

2001－０．６９３６－０．２７８０－０．５２７９

2002－０．２５６６０．３８１９－０．１１１５

2003０．７６０６０．９９１７０．６９７７

2004１．５０５３０．１３５９１．０６４８

2005３．２６１１－０．４２１６２．１８３２

注：Z１U－２U＝０．６９１８Z１U＋０．１７２９Z２U。

３．２城市建设用地综合归类

据《武汉统计年鉴》城市建设用地包含公共设施用地、工业用地、道路广场用地、仓储用地、市政公用设施用地、对外交通用地、绿地、居住用地、其他，令AC１—AC９分别与之对应，再令AC代表新增城市建设用地。

纵观１９９６—２００５年的统计数据，发现对外交通用地AC６固定不变即增量为零，直接剔除；经共线诊断，最终１９９６年武汉市的城市建设规模为２３３．００保留方差膨胀因子和条件指数均小于１０的指数AC１—AC５和AC８，

ｋｍ２，２００５年为２５５．４２ｋｍ２，年均增长率为１．０３％，大于城市化水平的年均增长率。

１２中国土地科学２０１０年２月第２期

按性质和用途将剩余６类建设用地分为：公共用地（AC１、AC３、AC５）和商住工用地（AC２、AC4、AC８）。分别计算两者的相关系数矩阵，进而计算其特征值并单位化得到权重（表４）。权重与对应标准化值加权平均得综合分类指标AC１３５和AC２４８（表５）同时给出总体指标AC标准化值以示对比。

表4权重Tab.4Weights

指标AC１AC３AC５

特征值１．３４６６０．９２１６０．７３１８

权重０．４４８９０．３０７２０．２４３９

指标AC２AC４AC８

特征值１．４４４６１．１１５５０．４３９９

权重０．４８１５０．３７１８０．１４６６

表5综合指标

Tab.5Comprehensiveindices

1996

AC１３５AC２４８AC

－０．５４５７０．４１７９－０．２８３８

1997０．２２５６－０．３５５７－１．５６８１

1998０．８４５８－０．４８０９０．３５８３

1999－０．５４５７１．３３１８０．３５８３

2000－０．５４５７－０．２３０６－０．２８３８

2001０．１５０１０．９１８６２．２８４７

2002－０．１９７８０．４１９３－０．１４２６

2003０．５７９５－０．６３５４０．０５０１

2004０．５７９５－０．３６５８０．１５２８

2005－０．５４５７－１．０１９３－０．９２５９

注：AC１３５＝０．４４８９AC１＋０．３０７２AC３＋０．２４３９AC５；AC２４８＝０．４８１５AC２＋０．３７１８AC４＋０．１４６６AC８。

３．３通径分析

为了刻画与描绘各驱动因素对新增城市建设用地的直接影响与间接影响，笔者引入通径分析［１０］。如果将Xi

和Xj对Y的影响图解为图１，则称Xi或Xj指向Y的连接线Xi→Y或Xj→Y为直接通径，称Xi→Xj→Y或Xj→Xi→Y为间接通径。为了计算通经系数建立如式６的正规方程组。

Xi

Y

Xj

或

Xj

图1通径分析图

Fig.1Thechartofpathanalysis

Xi

Y

∑rij×Qj＝riy，（i＝１，２，…，n）

j＝１

n

（式６）

式６中，riy为简单相关系数；Qj为未知数。当i＝j时，定义rij×Qj为直接通径；当i≠j时，定义rij×Qj为间接通径。依据式６，建立Z１E－２E、PP、Z１U－２U与AC的通径分析，结果如表６，再建立AC１３５、AC２４８的通径分析，结果如表７、表８。

通径系数可视为自变量对因变量的标准效应，其绝对值反映标准影响力。将表６中一般通径系数先求绝对值再归一化处理，得表中括号内归一数据，就很容易看清各效应的相对重要性。归一化通径系数只代表作用程度，作用方向同一般通径系数。

第一，行数据刻画了某一因素通过自身及其他因素对总体指标AC的直接效用与间接效用：（１）经济发展对AC的直接效应为０．４６３８，其通过人口增长、城市化进程对AC的间接效应分别为０．０２５１和－０．５１１１，即经济发展取值增加一个标准差单位，新增城市建设用地随之增加的标准差单位数为０．４６３８；经济发展通过人口增长及城市化进程的作用后，对新增城市建设用地的间接影响力分别为０．０２５１和－０．５１１１标准差单位数。（２）人口增长对

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