党怡雯，张家琛，陈亚恒
(河北农业大学 国土资源学院，河北 保定 071000)
城镇化是区域城镇发展水平及该地区社会经济发展整体水平的集中体现，它是一个地区经济结构、社会结构和空间结构发生深层次调整和变革的过程[1]。“新型城镇化”是在“城镇化”概念的基础上进一步展开的，其在人口集聚、非农产业扩大、城镇空间扩张和城镇观念意识转化4个方面与“传统的”城镇化概念并无显著差异，但在实现这种过程的内涵、目标、内容与方式等方面有所区别[2]。《国家新型城镇化规划(2014—2020年)》中指出，当前，城镇化正处于深入发展的关键时期，基于此时代背景和战略形势，新型城镇化的内涵得以扩充，由从前的单一追求人口、城市数量和城镇化率，转而追求人口、经济、土地和社会4个子系统间的协同发展，以期进入以提升质量为主的转型发展新阶段[3]。
对城镇化的研究一直是学术界研究的热点领域，国外研究较早，目前主要集中在城镇化与生态环境的协调发展、演化历程、产生原因探讨、与社会文化变迁的互动影响等方面，成果较丰富，研究方法相对成熟[4-8]。
国内学者多将新型城镇化划分为人口城镇化、经济城镇化、土地城镇化(或者地理空间城镇化)、社会城镇化4个子系统，测算其城镇化综合水平，分析其协调程度[9-13]。还有许多学者将目光集中在新型城镇化系统与其他系统的耦合协调关系研究上，分析城镇化质量与土地集约利用水平、土地利用效益的耦合协调关系[14-16]；
选取城镇化与产业结构、集聚等2个系统，进行耦合协调分析[17-19]；
还有将新型城镇化系统与生态环境系统结合起来测算其协调水平、分析其时空差异、探究其影响因素[20-24]。
目前，少有人将新型城镇化系统与土地生态安全评价系统结合起来，进行耦合协调分析。土地生态系统是土地生态安全的重要载体，当前，我国城镇化进程仍在继续推进，正处在城镇化发展的快速时期和重要阶段。同时，也出现了一系列的问题。空间尺度上，建设用地无序扩张，“摊大饼”式的扩张模式在全国尺度上被无限复制；
乱砍滥伐、开垦陡坡、随意排污等为盲目追求经济发展而违背自然规律、破坏生态环境的行为造成土地生态承载力不断下降，面临着生态环境的严峻挑战。因此，本研究以河北省为研究区域，以市级行政界线为依据，将河北省划分成11个评价单元，将新型城镇化系统与土地生态系统为研究对象，共选取37个指标，构建新型城镇化与土地生态安全评价体系。借助耦合协调模型，测算其耦合协调度，为保障区域间土地生态安全、促进城镇化健康发展提供一定理论依据。
1.1 研究区概况
河北省具有独特的地理区位优势，地处华北平原，界于E 113°27′～119°50′，N 36°05′～42°40′之间。东临渤海、环抱京津，内嵌雄安新区，西为太行山，北为燕山，燕山以北为张北高原，是中国唯一兼有高原、山地、丘陵、平原、湖泊和海滨的省份。地跨海河、滦河2大水系。环抱首都北京，东与天津毗连并紧傍渤海，东南部、南部衔山东、河南两省，西倚太行山与山西为邻，西北部、北部与内蒙古交界，东北部与辽宁接壤，总面积18.88×104km2。下辖石家庄、唐山、秦皇岛、邯郸、邢台、保定、张家口、承德、沧州、廊坊、衡水11个地级市。河北省地处沿海开放地区，是中国经济由东向西梯次推进发展的东部地带，是中国重要粮棉产区。
河北省是人口大省，截至2019年末，常住总人口7 591.97万人，其中，城镇常住人口4 374.49万人，占总人口比重(常住人口城镇化率)为57.62%。经济发展稳中有进，产业结构更趋优化，3次产业比例由上年的10.3∶39.7∶50.0，调整为10.0∶38.7∶51.3。全部财政收入5 850.5亿元；
全社会固定资产投资比上年增长5.8%；
人均生产总值为46 348 元；
民营经济增加值24 105.4亿元，占全省生产总值的比重为68.7%。城镇新增就业89.62万人，比上年增加2.62万人；
居民人均可支配收入25 665元；
居民消费价格比上年上涨3.0%，其中，城市上涨2.8%，农村上涨3.2%。在持续推进城镇化进程的同时，也应注重土地生态安全的重要性。
1.2 数据来源
本研究以5年为时间间隔，选取2005-2015年作为研究时段。社会经济统计数据来源于2005-2016年《中国城市建设统计年鉴》《中国城市统计年鉴》《河北经济年鉴》《河北农村统计年鉴》《河北省水资源统计公报》各地市统计年鉴。栅格数据来源于中科院环境科学数据中心提供的2005年、2010年、2015年的1∶10万中国土地利用现状遥感监测数据，栅格大小为1 km×1 km。
2.1 构建评价指标体系
遵循指标体系构建的科学性、系统性、全面性、可比性、可操作性的原则，根据新型城镇化的科学内涵，结合河北省各城市城镇化发展状况，从人口城镇化、土地城镇化、经济城镇化、社会城镇化4个子系统，选取17个指标构建新型城镇化水平评价体系。充分考虑自然因素、社会因素、经济因素、环境因素对土地生态安全的影响，选取20项指标从自然、社会、经济、环境4个层面度量土地生态安全的水平，如表1所示。
表1 河北省新型城镇化与土地生态安全评价指标体系
2.2 研究方法
采用耦合度、协调度、耦合协调发展度、相对发展度及空间自相关模型对河北省11个市域新型城镇化与土地生态安全耦合协调发展情况进行分析。耦合度、协调度的测算是耦合协调发展度的基础，可以初步判断研究区相应时段内的耦合协调发展水平。相对发展度模型是在耦合协调发展模型的基础上进一步分析新型城镇化与土地生态安全的相对发展情况，对研究区域有更为深刻的认知，便于确定其未来的发展定位。空间自相关分析可以度量变量在空间上的分布特征及其对邻域的影响程度。这些模型可以在不同维度上相互联系、相互补充，提高研究结果的科学性和准确性。
2.2.1 指标标准化处理 为减少各指标量纲差异对计算结果的影响，对各指标实际数据标准化处理，采用极差标准化法对所需数据进行无量纲处理，计算公式见公式1、2。
(1)
(2)
式中：xij为标准化后的值；
xij为第i个层次第j个评价指标的数值；
xjmax、xjmin分别为最大值、最小值。
2.2.2 变异系数法确定权重 变异系数法是直接利用各项指标所包含的信息，通过计算得到指标的权重，是一种客观赋权的方法，能在一定程度上避免人为因素的影响，提高结果的准确性。此方法的基本做法是，在评价指标体系中，指标取值差异越大的指标，也就是越难实现的指标，这样的指标更能反映被评价单位的差距。
(3)
(4)
式中：Vij是第i个层次指标第j评价指标的变异系数；
σij表示标准差；
j为均值；
Wij为各项指标的权重。
2.2.3 综合指数模型 综合指数法是评价体系中运用的最为广泛且成熟的评价方法，它根据各项评价指标数值的大小及对应权重对目标体系进行评价。
(5)
(6)
式中：ai、bi分别为新型城镇化评价系统和土地生态安全评价系统第i个指标的权重，由变异系数法确定；
Ui、Li分别为新型城镇化和土地生态安全第i个指标经极值标准化无量纲处理后的指标值；
F(x)、G(x)分别为城镇化指数和土地生态安全指数，取值范围均在[0，1]之间，F(x)取值越接近1，表明城镇化水平越高；
G(x)取值越接近1，表明土地生态状况越安全。2005-2015年河北省新型城镇化综合指数与土地生态安全综合指数结果如表2、表3所示。
表2 河北省新型城镇化综合指数
表3 河北省土地生态安全综合指数
2.2.4 耦合协调模型 耦合概念源自于物理学范畴，是指2个或2个以上的系统在自身及外界作用下产生的相互影响的行为，耦合度是对耦合状态、程度的描述与衡量[25]。新型城镇化水平与土地生态安全之间彼此既相互独立又相互影响。因此，对二者进行耦合分析以探究二者之间的交互作用。耦合度模型如下[26-29]：
C=2{F(x)×G(x)/(F(x)+G(x)2)1/2
(7)
T=αF(x)+βG(x)
(8)
(9)
式中：C为耦合度；
T为协调度；
D为耦合协调度，C、T、D取值范围均在[0,1]。C值越大，表明新型城镇化水平与土地生态安全指数协调程度越强，反之则越弱；
α，β为待定参数，且α+β=1，认为在该研究中新型城镇化水平与土地生态安全指数二者在协同发展下同等重要，故取α=β=0.5；
T值越大，反映新型城镇化与土地生态安全的整体协同效应越好；
D值越大，表明系统间耦合协调水平越高。
根据相关研究，将耦合协调度分为协调发展类、过渡类、失调衰退类3类；
其中协调发展类包括优质协调发展类、良好协调发展类、中级协调发展类、初级协调发展类，共4小级；
过渡类包括勉强协调发展类、濒临失调发展类，共2小级；
失调衰退类包括轻度失调衰退类、中度失调衰退类、严重失调衰退类、极度失调衰退类，共4小级[30-32]。
2.2.5 相对发展度模型 耦合协调度相关模型可以反映新型城镇化系统与土地生态安全系统内在联系强度，但并不能反映出两者之间的差距，因此本研究引入相对发展度模型，对二者相对发展水平进行度量。
(10)
式中：E为新型城镇化与土地生态安全相对发展度指数，E>0。根据测算结果，参考现有文献等级划分成果，总结得出划分标准[33-35]。当E<1时，新型城镇化发展水平超前于土地生态安全状况；
当 1≤E≤1.5时，新型城镇化发展水平同步于土地生态安全状况；
当E>1.5时，新型城镇化发展水平滞后于土地生态安全状况。
2.2.6 空间自相关分析 空间数据具有3大独特性质：空间自相关性、空间异质性和可变面元问题。在附近的属性值往往比相距遥远的属性值更加相似，即空间自相关性。
(1)如果附近或周边地区更相似，这是正的空间自相关；
相似的值趋向于彼此毗邻。
(2)不相似的值趋于互相毗邻，这是负的空间自相关。
(3)自由格局呈现出无空间相关。
空间自相关用 Moran’s I 指数来度量; 局域自相关性即热点，由Gi(Getis and Ord,1992)、LISA(Local indicator of spatial association)(Anselin，1995)和SatScan(Kulldorff，1997)3个统计量识别，这3种热点探测方法结果大同小异。通过测算 Moran’s I 指数，采用LISA(Local indicator of spatial association)聚类图分析新型城镇化与土地生态安全耦合协调度在空间上的集聚特征。
3.1 协调发展度分析
2005-2015年河北省新型城镇化与土地生态安全耦合协调度测算结果、耦合协调度对应类型以及变化趋势，如表4、表5、图1所示。在协调发展类中，2005年，优质协调发展、良好协调发展、中级协调发展、初级协调发展、勉强协调发展类型城市比例为0∶0∶5∶6∶0；
2010年，优质协调发展、良好协调发展、中级协调发展、初级协调发展、勉强协调发展类型城市比例为0∶0∶4∶4∶3；
2015年，优质协调发展、良好协调发展、中级协调发展、初级协调发展、勉强协调发展类型城市比例为0∶2∶3∶5∶1。
(a)2005年
表4 耦合协调度等级划分
表5 2005-2015年河北省新型城镇化与土地生态安全耦合协调度测算结果
整体来看，2005年-2015年间，河北省11个地市间新型城镇化与土地生态安全耦合协调度水平差异较大，未有失调衰退类，但在协调发展类中也没有达到优质协调水平的城市。2005年，耦合协调度水平排名前5位的城市分别是：石家庄、廊坊、唐山、秦皇岛，邯郸，达到中级协调水平，反映出该城市在推进城镇化进程的同时，兼顾了土地生态的保护，提高土地生态系统的稳定性，使得2系统相互促进，以较高的水平同步发展，但未达到优质协调发展水平，仍有进步的空间。2010年，耦合协调度水平排名前5位的城市分别是：石家庄、唐山、秦皇岛、廊坊、邯郸，前4名均达到中级协调水平，邯郸为初级协调水平。与上5年相比，石家庄、秦皇岛、廊坊、邯郸耦合协调水平下降，唐山耦合协调水平上升。2015年，耦合协调度水平排名前5位的城市分别是：唐山、石家庄、廊坊、邯郸、秦皇岛，其中唐山、石家庄达到良好协调水平；
廊坊、邯郸、秦皇岛达到中级协调水平。与上5年相比，唐山、石家庄、廊坊、邯郸耦合协调水平上升，秦皇岛耦合协调水平下降。
2005年，达到初级协调水平的城市仅有：沧州、保定、邢台、衡水、张家口、承德。2010年，达到初级协调水平的城市仅有：邯郸市、沧州、保定、邢台；
达到勉强协调水平的城市为：承德、张家口、衡水。2015年，达到初级协调水平的城市排名：沧州、保定、张家口、邢台、衡水；
达到勉强协调水平的城市为：承德。初级协调水平反映在城镇化进程中基本保证土地生态安全不受损害，勉强协调水平反映2个系统在共存发展的同时，矛盾开始显化。
3.2 相对发展度分析
借助相对发展度模型，测算结果及划分等级如表6所示。
表6 相对发展度等级划分
时间维度上，城镇化超前、同步发展、土地生态安全超前发展模式比例由2005年的1∶3∶7转变为2010年的1∶6∶4，再发展为2015年的1∶8∶2。城镇化超前表明该城市的新型城镇化水平高于土地生态安全水平，在新型城镇化发展过程中城市不断扩张，土地资源被开发占用以及随之带来的负面环境效应。故应适当控制新型城镇化发展势头，提高土地生态安全水平，保持土地生态系统的稳定性。越来越多的城市由土地生态安全超前类型转变为同步发展类型，2010年，廊坊、保定、邢台由土地生态安全超前型转变为同步发展型；
2015年，张家口、秦皇岛也由土地生态安全超前型转变为同步发展型。当前国家正在大力推进新型城镇化建设，在顾及土地生态安全的同时，推进新型城镇化进程，是一种良性发展模式，有利于该地区长远、可持续发展。
空间尺度上，石家庄市始终保持着城镇化超前的模式向前发展，作为省会城市，经济社会发展水平较高，新型城镇化水平在全省范围内领先，在稳步保持、提高城镇化水平的同时，更应将目光聚焦于土地生态安全系统，将生态环境保护放在优先战略位置，任何发展都不应以破坏生态环境为代价。承德市始终保持着土地生态安全超前的模式向前发展，作为河北省政府批复确定的河北国际旅游城市、首批国家历史文化名城，在保护历史遗迹的前提下，适当加快推进新型城镇化，促使土地生态安全超前型向同步发展型转化。其余城市应在推进城镇化进程的同时，加大环境保护力度，避免由于空间上的盲目扩张，造成土地资源的浪费，破坏生态环境的稳定性。
3.3 空间自相关分析
为进一步探究河北省新型城镇化与土地生态安全的空间集聚特征，以2005-2015年5年等间隔新型城镇化与土地生态安全协调度测算结果为基础，借助GeoDa软件创建权重矩阵，计算得到Moran’sI指数，其取值范围为[0,1]，Moran’sI指数及其可视化散点图如表7、图2所示。若I越接近于1，表示该区域空间正相关程度越强；
I接近于0表示不存在空间自相关；
I越接近于-1，表示该区域空间负相关性越强。
表7 河北省新型城镇化与土地生态安全协调度Moran’s I指数
(a)2005年
在置信水平均超过99%，且正态统计量Z值高于临界值2.58的前提，Moran’sI指数均为正数，2005、2010、2015年河北省新型城镇化与土地生态安全偶耦合协调度Moran’sI指数分别为0.868、0.802、0.967，总体保持稳定，呈现出明显的正空间自相关性，绝大部分点落在一、三象限，呈条状集聚分布特征，表明河北省新型城镇化与土地生态安全耦合协调度具有明显空间集聚性。协调分布存在空间集聚性，为进一步探究研究区新型城镇化与土地生态安全耦合协调度的局域空间关联性及集聚分布特征，本研究引入局部自相关模型，利用2005年、2010年、2015年的Moran’sI散点图和LISA聚类图将各市新型城镇化与土地生态安全耦合协调度空间关联特征，将河北省划分为不同的空间集聚类型，具体结果如表8、图3所示。
表8 空间集聚类型
(a)2005年
整体来看，河北省在2005-2015年间，大部分城市的新型城镇化与土地生态安全耦合协调水平在空间维度上相互之间的影响作用并不显著。2005年，高-高类型区、不显著类型区、低-低类型区数量之比为1∶9∶1；
2010年，高-高类型区、不显著类型区、低-低类型区数量之比为0∶9∶2；
2015年，高-高类型区、不显著类型区、低-低类型区数量之比为1∶10∶0。高—高类型区，表示新型城镇化与土地生态安全耦合协调水平处于良好发展状态，即一个城市与它周边城市为高耦合协调集聚。2005年该类型有廊坊1个城市；
2010年该类型城市数量为0，廊坊退出高—高类型；
2015年该类型数量为1，秦皇岛其耦合协调水平进入该类型。此类城市往往具有较高的城镇化水平与土地生态安全水平，且二者关系较为协调。低-低类型区，表明一个城市与周边城市为低耦合协调聚集。2005年该类型有张家口1个城市；
2010年该类型有邢台、承德2个城市，张家口退出该类型，其余城市未发生变动；
2015年该类型数量为0，邢台、承德退出该类型。此类城市的城镇化水平与土地生态安全水平相对较低，二者处于勉强协调至初级协调的状态，需加大力度从2方面同时加以提升。“不显著”类型区，即目标城市与周围城市的耦合协调水平不存在相关性。2005年，不显著类型区数量为9，为石家庄、承德、唐山、秦皇岛、保定、沧州、衡水，邯郸、邢台；
2010年，不显著类型区数量为9，为石家庄、张家口、唐山、秦皇岛、保定、沧州、衡水，邯郸、廊坊；
2015年，不显著类型区数量为10，为石家庄、张家口、唐山、保定、沧州、衡水，邯郸、廊坊、邢台、承德。这些地区，未来发展应增加区域之间的联系，实现经济、社会、生态环境的联动发展。
以2005-2015年河北省11个地市为研究单元，运用耦合协调模型和空间自相关等分析方法对其新型城镇化与土地生态安全耦合协调度进行测算，分析了二者的协同关系，并借助 GeoDa、ArcGIS软件从空间统计角度探究协调度的集聚特征，基本结论如下：
(1)时间尺度上，2005年、2010年耦合协调水平最高的城市是石家庄市，2015年耦合协调水平最高的城市为唐山市。变化趋势方面，唐山始终保持上升趋势；
石家庄、承德、张家口、秦皇岛、廊坊、保定、沧州、衡水、邢台、邯郸呈现“先下降后上升”的趋势。耦合协调发展度对应类型比例方面，良好协调发展、中级协调发展、初级协调发展、勉强协调发展类型城市比例由2005年的0∶5∶6∶0转变为2010年的0:4:4:3再转变为2015年的2:3:5:1，15年间未出现优质协调发展类型，石家庄始终保持着城镇化超前的发展模式向前发展，越来越多的城市由土地生态安全超前类型转变为同步发展类型。
(2)空间尺度上，由空间自相关分析可知，河北省各城市间新型城镇化与土地生态安全耦合协调度具有空间集聚特征，高-高类型区、低-低类型区涉及的城市数量少，绝大多数城市属于不显著类型区，在今后的发展中应注意构建区域之间的联动机制，贯彻落实“京津冀一体化”的发展理念，在追求经济、社会发展的同时，要时刻注意土地生态的安全程度，不以牺牲环境、破坏生态为代价追求高速度的发展，而应树立统筹兼顾的理念，追求高质量的协调发展。
限于数据的可获得性和代表性，本研究在评价年份的跨越尺度和指标的选取、确定上可能不尽准确和全面，在今后的相关研究中将进一步完善数据资料，深入探究2个系统的影响因素与作用机制。
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