城镇建设用地效率时空分异研究

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  摘要:运用数据包络分析方法,将城镇建设用地效率分解为规模效率、利用效率和纯技术效率,对青岛市城镇建设用地效率的时空分异规律进行研究。研究表明:决定青岛市城镇建设用地效率时空分异的主导因素是规模效率,提高青岛市城镇建设用地效率的有效途径是增加规模效率。因此,提高规模效率应通过区域经济一体化、技术提升和产业结构升级以及利用城市土地利用规划引导产业结构的合理布局来实现。
  关键词:土地利用;DEA;用地效率;城镇建设用地
  中图分类号:F293.2 文献标识码:B
  文章编号:1001-148X(2007)10-0123-04
  
  一、引言
  
  提高城镇建设用地效率既是贯彻科学发展观、积极推进资源节约型与环境友好型社会建设的内在要求,也是缓解建设用地供需矛盾、保障社会经济可持续发展的必然选择。城镇建设用地效率具有时空分异特征,难以用传统方法对其进行研究,科学合理揭示城镇建设用地效率的时空分异规律是该领域研究的难点和重点。相关研究中,部分学者[1][2][3]通过建立指标体系对城镇建设用地效率进行评价,由于指标的选取、量纲及权重的确定具有较大的主观性,使得研究结果的可靠性受到一定程度的影响;且该研究方法自身的局限性使得研究对象只具有时间或者空间一维尺度的特征,往往不能进行横向或者纵向比较,因而其应用受到一定程度的限制。数据包络分析(Data Envelop Analysis,DEA)是由查理斯(A.Charnes)和库柏(W.W.Cooper)等人于1978年创建的一种评价决策单元(Decision Making Unit,DMU)相对效率的非参数方法[4]。与传统方法相比,DEA具有本质的最优性、结果不受变量量纲影响、权重内定、不必事先确定投入产出间的显示关系、既能指出非有效决策单元有关指标的调整方向又能给出具体的调整量[5]与在处理经济学生产函数和规模经济的问题上具有独特的优势[6]以及与市场价格无关[7]等优点,其实质是对资源配置有效性的分析,特别适合于城镇建设用地效率评价这样的多投入多产出系统。DEA方法已在土地利用结构效率[6]、城市效率[7]、城市经济发展相对效率[8]等领域有所运用,但利用DEA对城镇建设用地效率的时空分异规律尚缺乏系统的研究。
  青岛地处我国东部沿海,经济发展迅速,人地矛盾突出,建设用地需求量大,提高城镇建设用地效率的现势性强。选取青岛为研究对象,成果不仅对青岛,而且对指导我国其它地域实现城镇建设用地效率的提高都具有重要的现实意义。
  基于此,应用数据包络分析(DEA)方法对1997-2004年间青岛城镇建设用地效率的时空分异规律进行研究,以期为建立有效的城镇建设用地效率增长机制提供决策依据。选择1997和2004年是因为可以采用相应年份的土地利用变更调查数据,以保证城镇建设用地数据的真实性。
  
  二、城镇建设用地效率时空分异研究模型:DEA
  
  利用DEA对青岛城镇建设用地效率时空分异规律进行研究,旨在寻找一个包含全部DMU生产集的最小凸锥,该凸锥的边界即实际生产前沿面,将每一个DMU的生产可能集同这个最佳前沿面进行比较,得到对城镇建设用地效率的测度。在此基础上,将城镇建设用地效率分解为规模效率、纯技术效率和利用效率,比较相同DMU不同年份或者相同年份不同DMU间的用地效率动态变化及其原因可揭示出城镇建设用地效率的时空分异规律。具体来说,设有n个DMUj(j=1,…,n)使用m种投入Xij(i=1,2,…m)得到s种产出Yrj(r=1,2,…s),分别用投入Xj和产出Yj表示,根据凸性、锥性、无效性和最小性的公理假设得到生产可能集,对于选定的DMU0(下标设为0),基于生产可能集可建立具有非阿基米德无穷小(ε)的规模报酬不变的DEA模型:
  
  投入X0所获得的产出Y0已达到最优;若θ0=1且SA≠0或SB≠0,则DMU0为DEA弱有效,即投入X0可减少SA而保持产出Y0不变,或投入X0不变而可将产出提高SB;若θ< 则DMU0为DEA无效,即可将投入降低至θX0而保持原产出Y0不变。
  进一步地,可以将城镇建设用地效率分解为规模效率、利用效率和纯技术效率。具体分解过程如下:
  首先,对模型(1)加入约束条件∑λj= 得到规模报酬可变的DEA模型,求其最优解得θ 令SE=θ0/θ1,则SE为规模效率。若SE= 则规模效率有效;若SE< 则规模效率无效,此时可进一步判断DMU0是规模报酬递增还是递减。对模型(1)加入约束条件∑λj 得到满足非递增规模报酬的DEA模型,求其最优解得θ2,令k=θ0/θ2。若k= 则城镇建设用地处于规模报酬递减阶段,即建设用地规模偏大,城镇建设用地存在粗放利用现象,适当控制城镇建设用地规模,城镇建设用地效率会进一步提高;若k≠ 则处于规模报酬递增阶段,即规模效应没有充分发挥,适当扩大城镇建设用地规模,城镇用地效益会有更大比例的提高。
  其次,可把θ1再分解为利用效率和纯技术效率。将模型(1)中[DD(]n[]j=1[DD)]XjλjθX0改为[DD(]n[]j=1[DD)]Xjλj\=θX0并求其最优解,得到可变规模报酬和投入减少假设下的纯技术效率TE。若TE= 则技术有效;若TE< 则纯技术效率无效。令GE=θ1/TE,由于TE是剔除了规模和投入处置能力变化后的生产效率,而θ1是剔除了规模变化后的生产效率,则GE为DMU0投入的利用效率。若GE= 则利用效率有效;若GE< 则利用效率无效。
  
  (2)式表明,城镇建设用地效率可分解为规模效率、利用效率和纯技术效率三者的积,即城镇建设用地效率是规模效率、利用效率和纯技术三种因素共同作用的结果。这对城镇建设用地效率动态变化原因的判定以及时空分异规律的研究,具有实际应用背景。
  
  三、变量与数据来源
  
  为了定量研究青岛城镇建设用地效率时空分异规律,根据经济学理论、参考已有研究成果[10][11][12]、考虑DEA方法对投入产出变量数目的要求[13][14][15]及数据的可获得性,决策单元投入要素采用城镇建设用地面积、实际固定资产投资额、二、三产业从业人数,产出要素采用二、三产业实际产值,为使数据真实、可比,城镇建设用地面积来源于1997年和2004年青岛土地利用更新调查成果[16],实际固定資产投资额和实际二、三产业产值根据《青岛统计年鉴》[17]固定资产投资额和二、三产业产值分别利用固定资产价格指数和GDP缩减指数调整得到。
  
  四、模型运行结果与分析
  
  分别对青岛市9个决策评价单元建立相应的DEA模型,利用Lingo80软件包,经上机运算并整理,结果见表1。
  
  (一) 青岛市城镇建设用地效率时空分异现状
  从时间分布来看,模型运行结果为DEA有效的DMU由1997年的2个(占22.22%)上升到2004年的3个(占33.33%)。所有DMU的DEA有效性平均值由1997年的0.6754增加到2004年的0.7171。而DEA无效的DMU中,除市区、胶州、即墨外,其DEA有效值均有所增加,但其平均值由0.5826下降到0.5757,表明青岛市城镇建设用地效率尽管有所提高但仍然较低。从规模效率的时间分布来看,其平均值由1997年的0.8690下降到2004年的0.856 而规模有效的DMU由2个增加到3个。规模无效的DMU中,除市区和即墨外,其它DUM的规模效率均有提高,但其平均值由0.8315下降到0.7842,且处于规模报酬递减(k=1)的DMU由2个增加到4个,表明规模效率下降。从利用效率的时间分布来看,所有DMU的利用效率平均值从0.9142提高到0.9419,尽管单个投入要素为利用有效的DMU的个数不变,但黄岛区由无效变为有效,而莱西市由有效变为无效。利用效率无效的DMU中,除胶南市的利用效率略有下降外,其它均有所提高,其平均值由0.8455上升到0.8954,即利用效率增加。从反映投入产出结构关系的纯技术效率的时间分布来看,所有DMU 的纯技术效率的平均值由1997年的0.8708上升到2004年的0.8999,但为纯技术有效的DMU的个数由5个下降到4个。所有纯技术无效的DMU的纯技术效率平均值由0.7094上升到0.8198,即纯技术效率增加。
  从空间分布来看,根据城市地租理论,城镇建设用地效率的空间分布应与城镇地域空间布局相一致。即位于城市中心的DMU其用地效率最高,位于近郊区的DMU次之,位于远郊区的DMU再次之,位于农村腹地的DMU最低。但模型运行结果却表明,除利用效率的空间分布基本上与城镇地域空间布局相一致外,城镇建设用地效率空间分布、规模效率的空间分布以及纯技术的空间分布都与城镇地域的空间布局不一致,见表2。
  
  (二)青岛市城镇建设用地效率时空分异的影响因素分析
  为了分析青岛市城镇建设用地时空分异的影响因素,我们引入以下分析工具:以X轴代表城镇建设用地效率或其变化量,而Y轴分别代表规模效率、利用效率和纯技术效率或其变化量,利用表2的数据做散点图。根据(2)式,如果散点图越集中于45度线,则某分解因子及其变化量对城镇建设用地效率及其变化量的贡献率越大,反之,则越弱。
  从时间分布来看,青岛市城镇建设用地的规模效率、利用效率和纯技术效率的变化与城镇建设用地效率变化关系如图1所示。从图1可以看出,利用效率的变化与纯技术效率的变化不能很好地拟和在45度线上,即利用效率和纯技术效率的变化与城镇建设用地效率变化不完全一致,表明利用效率和纯技术效率的变化不能决定青岛市城镇建设用地效率的变化。相反,规模效率的变化与城镇建设用地效率的变化却能较好地拟和在45度线上,表明规模效率的变化对城镇建设用地效率的变化具有较强的解释力。但研究结果却表明城镇建设用地效率有所提高但规模效率却下降,这说明规模效率的下降抵消了城镇建设用地的利用效率和技术效率提高的作用,使得城镇建设用地效率尽管有所提高但幅度不大。也进一步验证了规模效率变化对城镇建设用地变化的贡献率大于利用效率和纯技术效率。
  
  从空间分布来看,青岛市城镇建设用地的规模效率、利用效率与纯技术效率与城镇建设用地效率的拟和关系如图2所示。从图2可以看出,与城镇建设用地效率变化的拟和关系相一致,城镇建设用地规模效率的能较好地拟和城镇建设用地效率,而利用效率与纯技术效率的空间变动模式与城镇建设用地效率的变动相左,即城镇建设市用地效率的变化主要取决于规模效率,规模效率的降低抑制了利用效率和纯技术的提高,进而影响城镇建设用地效率的提高。这一发现具有较强的政策意义:由于因现阶段城镇建设用地的利用效率和纯技术效率普遍较高,提升空间有限,要提高城镇建设用地的效率,应充分发挥城市的规模效应。
  
   (a)规模效率与城镇建设用地效率(b)利用效率与城镇建设用地效率(c)纯技术效率与城镇建设用地效率
  
  五、结论与讨论
  
  1.青岛市城镇建设用地效率DEA有效性从0.6754上升到0.717 说明用地效率较低。其时空变化模式是,在1997-2004年间,平均来看,城镇建设用地效率仅提高了6.17%。具体来讲,市区和远郊区的建设用地效率下降,而近郊区与农村腹地建设用地效率上升。
  2.青岛市城镇建设用地的利用效率和纯技术效率普遍较高,但其对城镇建设用地效率的贡献率低于规模效率,即规模效率是影响城镇建设用地的主要因素。無论从2004年或1997年青岛市城镇建设用地的空间格局来看还是从1997-2004年间的时空分异来看,规模效率都主导着城市建设用地效率。
  3.导致规模效率偏低的原因各有不同。对中心城区而言,在以劳动力密集型为主导的外资和外向性企业的驱动下,仍没有摆脱粗放式的经济增长方式,目前处于规模报酬递增阶段,但城市用地空间约束越来越强,结果造成城市规模效率下降。而远郊区主要是城镇扩展未能结合劳动力的流动、资金的吸引以及技术的引进和吸收,尚未形成一定的集聚能力。
  4.提高城市建设用地的规模效率是提高城镇建设用地效率的现实有效途径。但一方面,青岛市本身是一个典型的人多地少、人地关系高度紧张的城市,经济社会的发展必然会使土地的供需矛盾进一步凸显。另一方面,当前青岛市经济和社会发展正处在历史性关键时期,经济发展与资源约束的矛盾、产业转型升级和企业粗放经营的矛盾、区域发展与争取资源的矛盾都对青岛市经济社会的可持续发展提出了挑战。因此,规模效率的提高要彻底改变城镇建设用地扩展“摊大饼”的现状,应从以下途径来实现:一是合理分工,通过区域经济一体化来实现城市规模效率的提高;二是改变土地密集型的经济增长方式,通过城市生产技术的提高和产业结构的更新升级来加强城镇建设用地集约程度的提高。三是充分发挥城市土地利用规划的龙头作用,通过规划手段引导产业结构的合理布局从而实现土地的节约和集约利用进而实现规模效率的提高。
  5.文章利用DEA对青岛市城镇建设用地效率进行了初步研究,限于时间和篇幅,模型的设定只考虑了城镇建设用地的经济产出。事实上,城镇建设用地不仅具有经济效益,还具有社会效益和环境效益,综合考虑这些效益会更加客观地评价城镇建设用地的效率。
  
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  (责任编辑:习 文)
  
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