中国陆地边境带建设用地开发强度的时空分异及驱动机制研究

顾观海，吴 彬，张文主，陆汝成，2，申文金，梁高都，庞彩萍，黄继鲜

（1.南宁师范大学自然资源与测绘学院，广西 南宁 530001；2.北部湾环境演变与资源利用教育部重点实验室，广西 南宁 530001；3.中国人民大学公共管理学院，北京 100872；4. 中国自然资源经济研究院，北京 100191）

1 引言

我国有2.2万km的陆地边境线、1.8万km的海岸线，陆域与14个国家接壤，隔海与8个国家相望。陆地边境线东起辽宁省丹东市，西迤广西壮族自治区防城港市，途经9个省（自治区）、45个地级市（地区/自治州/盟）。在深入推进国家“一带一路”建设和区域全面经济伙伴关系协定（RCEP）签署的背景下，边境地区成为了国内国际双循环的战略支点和重要节点枢纽，边境贸易与跨境经济合作给城市带来了巨大发展动力，而建设用地作为城市经济活动与反映新型城镇化水平的空间载体，随着社会快速发展，其需求量逐渐增大，同时在人多地少的国情下需要防止“摊饼式”的城市扩张模式。在中共十九大报告中明确提出要加快边疆发展的背景下，如何在稀缺的土地资源前提下追求区域高质量发展，探寻合理的土地开发强度是社会经济可持续发展的必然选择[1]。然而，边境带因受自然地理环境和区位条件等影响，边境城市的经济水平和城镇化率相对中部地区较为落后且极不均衡，边境建设用地开发利用具有明显的区域性特征，不同地区的自然因素与社会发展条件对其影响作用存在明显的差异性，以致边疆土地开发利用强度空间异质性明显，未能形成“经济长廊”或“组团式”等发展模式来促进地区要素流动和互联互通能力提升区域高质量发展[2]。因此，探讨中国边境地区的建设用地开发强度的空间分异及影响机制，对协调沿边地区土地利用与社会发展、对外合作、生态环境之间的关系，加强建设用地开发强度管控，促进区域可持续发展具有重要意义。

通过对已有的研究进行梳理与分析，发现研究主要集中在建设用地开发强度内涵和概念界定、建设用地开发强度的评价与方法、建设用地开发强度的驱动因素3个方面：（1）建设用地开发强度的概念界定尚未统一，有学者认为开发强度是包含了资源反馈效应、资源变化程度和综合土地开发活动的多层要素和结构[1]；也有学者认为其与主体功能区划分中的国土开发强度概念一致，即建设用地面积占国土面积的比重[3-4]；还有从城市空间的视角来定义土地开发强度为城市区域内土地由非建成区转向建设区的土地使用景观变化的过程[5-6]。（2）在土地开发强度测度评价方面，多从土地利用效益、条件、程度等方面入手，以土地开发深度、广度和频度等角度，从土地开发程度、紧凑度和强度等维度，采用容积率、建筑高度和建筑密度等指标来综合评价土地开发强度[7-13]。在方法方面，应用“3S”与空间分析技术等手段来创新土地开发强度评价的新方法，结合面板数据提高评价结果的精度[14-16]。（3）建设用地开发强度受到地形地貌、海拔和坡度等自然地理因素和经济、政策、土地利用等人类社会活动因素的共同影响[17]。也有不少研究建设用地开发强度与其他因素之间的互动关系，如建设用地开发强度与资源环境、生态系统服务功能、生物多样性、城市扩张等相互关系，基于此进行土地开发强度影响因子及其格局演变驱动机制研究[18-22]。

从既往文献来看，建设用地开发强度的研究对象主要集中在经济水平较高地区，如长三角地区、东北地区和沿海城市等，目前对远离政治文化中心的陆地边境带研究较少。此外，缺乏土地开发强度的区域和变量之间关系的空间差异性研究，多未考虑其空间异质性、空间溢出效应等。当前，“十四五”规划提出加快构建边境区域协调发展的新格局并将边境地区作为推进高质量发展的重点区域，而建设用地作为区域发展空间与生产要素的载体，因此明晰边境建设用地开发强度的区域差异对新时代背景下推动沿边城市协调发展，提升区域发展质量具有一定的时代意义。鉴于此，本文依据建设用地开发强度的概念和特征，通过总结归纳区域建设用地开发强度的测度模型，利用半变异函数和Kriging插值法分析其空间格局及发展类型，并运用普通最小二乘法模型（OLS）、空间滞后模型（SLM）和空间误差模型（SEM）对其时空分异和影响机制进行分析，揭示中国陆地带边境建设用地开发强度时空格局和驱动机制，以期丰富边境地区土地利用开发的研究，促进区域土地的可持续利用与健康发展。

2 数据与研究方法

2.1 研究区域与数据来源

基于本文的研究目的，以地理位置为基础，根据不同边境地区的自然环境、经济发展水平、接壤的国家等情况的差异性，结合已有研究[23-24]，将中国陆地边境带划分为5个区域（图1），即东北边境地区（东北三省）、北部边境地区（内蒙古和甘肃）、西北边境地区（新疆）、西藏边境地区和西南边境地区（云南和广西）。本文5 期（2000年、2005年、2010年、2015年、2020年）土地利用遥感监测数据、坡度与海拔的数据来源于中国科学院资源环境科学数据中心（http://www.resdc.cn）。中国边境地区经济社会发展的相关数据来源于《中国城市统计年鉴》、各地区国民经济和社会发展统计年鉴以及各省市统计局网站等。

图1 研究区域示意图Fig.1 Schematic diagram of the study area

2.2 建设用地开发强度测度模型

建设用地开发强度是用于反映一定区域内建设用地开发利用程度以及其对人口、社会经济要素的承载水平的一个综合指数，运用单位建设用地面积、人口承载能力和用地产出强度来综合表征，测度模型为[25]：

式（1）中：CLDI代表建设用地开发强度；CLUA代表单位建设面积，用区域建设面积与区域总面积之比表示；PCC代表人口承载能力，用总人口与建设用地面积之比表示；OIL代表用地产出强度，用二、三产业值与建设用地面积之比来表示；α、β和λ分别表示三者的权重，对CLUA、PCC和OIL进行标准化处理，再运用熵值法求得α、β和λ的值。

2.3 半变异函数模型

半变异函数能考虑变量在空间上的变化的随机性与自相关性，本文利用其分析边境地区建设用地开发强度空间变异规律和空间结构，计算公式为[26]：

式（2）中 ：N（h）是距离等于h时的点对数；Z（Xi）是样点Z在位置Xi的实测值；Z（Xi+h）是与Xi距离为h处样点的值。

2.4 空间计量模型

（1）普通最小二乘法。普通最小二乘法（OLS）是一种经典的回归模型，计算时可以不考虑空间权重矩阵，建立该模型的目的是使所有观测值到回归直线距离的平方和最小[27]。其回归方程：

式（3）中：Y为因变量，表示建设用地开发强度；Xn为自变量，表示驱动力指标值；αn为自变量的系数，表示自变量对因变量的影响；ε为误差项。

（2）空间滞后模型。空间滞后模型（SLM）主要探讨各个变量在一个地区是否存在空间溢出[27]，其表达式为：

式（4）中：ρ为空间滞后自回归系数，表示相邻区域观测值Y对本区域观测值Y的影响方向和程度；WY为空间矩阵；β为回归系数，表示自变量X对因变量Y的影响。

（3）空间误差模型。空间误差模型（SEM）假设模型的误差是空间相关的，探讨邻接地区因变量的误差冲击对本地区观察值的影响程度[27]，其表达式为：

式（5）—式（6）中：λ为空间误差自回归系数，衡量样本观察值的空间依赖作用，即相邻地区的观察值Y对本地区观察值Y的影响方向和程度；Wε为空间扰动项矩阵；μ为正态分布的随机误差向量。

3 边境地区建设用地开发强度时空分异性与发展类型

3.1 建设用地开发强度总体格局

从边境地区建设用地开发强度的时间变化来看，2000—2020 年建设用地开发强度变化趋势呈现为先低速下降，后以较高速度增长，平均强度由2000年的0.17降至2010年的0.15，但2010年以后开发强度以较大的幅度增长，在2020年开发强度增至0.33。从2000—2020年中国陆地边境建设用地开发强度空间分布来看（图2），研究期间边境地区开发强度水平整体上呈“东高西低，南高北低”格局，建设用地开发强度重心变化呈现自东向西，由南向北的态势。开发强度较高的地区集中分布在西南边境地区和东北边境地区，较低的城市主要是北部边境与西藏边境地区，这与东北振兴、西部大开发和边境经济合作区、跨境经济合作区等国家战略的核心地区发展的空间分布基本一致。随着我国城镇化水平的不断提升，建设用地开发强度持续增强，但边境地区远离政治文化经济中心，受区位、交通、自然条件等因素制约导致城镇化进程相对较为缓慢，沿边地区建设用地开发强度长期低于全国平均水平[22]，且在地区间存在空间差异性。

图2 2000—2020年边境地区建设用地开发强度格局Fig.2 Development intensity pattern of construction land in border area from 2000 to 2020

3.2 建设用地开发强度空间异质性

为分析边境地区建设用地开发强度的空间变异规律和空间结构，分别对5期数据计算半变异函数，采用指数模型、球体模型、高斯模型等进行拟合，最终通过最小二乘法选择最优拟合模型。从半变异函数的参数统计来看（表1），5期数据拟合程度相对较好，但不同年份间采用的模拟存在差异，说明了2000年、2005年、2015年与2010年、2020年表现出不同的结构特征。块金值和基台值前4期呈现增长趋势，最后一期快速下降；块金系数变化在研究期表现上升的态势，且决定系数较大，较有力地说明了边境地区建设用地开发强度空间差异性中结构性因素和随机成分的作用在不断减弱，影响范围在缩小。从边境建设用地开发强度Kriging插值3D拟合（图3）来看，2000—2020年的最高峰值逐期上升，峰值数量前三期减少，后两期增加，主要集中分布在东北部和西南部，西部无峰值出现且结构较为平缓。说明在东北与西北、西南与北部的建设用地开发强度空间差异性较大，这种空间异质性与中国陆地边境地区建设用地开发强度总体格局差异态势一致。

表1 2000—2020年边境地区建设用地开发强度格局半变异函数参数统计Tab.1 Semi-variogram parameter statistics of development intensity pattern of construction land in border area from 2000 to 2020

图3 2000—2020年边境建设用地开发强度Kriging插值3D拟合图Fig.3 3D fitting of Kriging interpolation for development intensity of construction land in border area from 2000 to 2020

3.3 建设用地开发强度发展类型

中国边境地区建设用地开发强度增长速度普遍较快，大部分地区的开发强度增长在50%以上，但一些地区也出现减小现象。通过计算2000—2020年中国边境地区开发强度增长速度，根据自然断点分级法，将其划分为负增长、低速增长、中速增长、较高速增长、高速增长5类（图4）。为分析2000—2020年中国边境地区开发强度发展类型，以2000年的开发强度为基准，将边境地区的建设用地开发强度低于或高于均值0.26，划分为中等水平以下（S）或中等水平以上（T）;将2000—2020年开发强度增长速度划分为负增长（N）、低速或中速增长（M）、较高速或高速增长（H）；结合以上两个指标对边境地区的建设用地开发强度划分为5种类型（图5），其分布情况及特征如表2所示。

图4 2000—2020年边境地区开发强度增长速度Fig.4 Growth rate of development intensity in border area from 2000 to 2020

图5 中国边境地区建设用地开发强度类型Fig.5 Development intensity types of construction land in China’s border area

表2 边境地区建设用地开发强度发展类型分布情况Tab.2 Distribution of development intensity types of construction land in border area

总体来说，2000—2020年东北边境的建设用地开发强度为中等水平以下，增长速度较为缓和；西北和北部边境地区的建设用地开发强度为中等水平以下，但整体上增长速度较快；西南边境地区的建设用地开发强度类型较为多样，有中等水平以上中速发展，也有中等水平以下负增速发展，和中等水平以下中速增长的类型。

4 中国陆地边境地区建设用地开发强度驱动机制研究

4.1 理论分析与驱动力指标选取

建设用地开发强度作为新型城镇化水平在空间上的映射，综合反映了区域生产、生活和生态关系的有机统一。而沿边地区的建设用地开发强度具有其独特性，边境土地开发能给边疆开放开发、跨境合作与开放平台建设带来发展机遇，推动国际国内双循环新格局的构建。同时，沿边地区的建设用地开发强度因受特殊的自然地理要素、地缘经济环境等共同影响，与已有研究对比既有相似之处，也存在边境的特殊性。因此从经济、行政、交通、对外和自然条件5个方面的驱动力来探讨沿边地区建设用地开发强度异质性的作用机理（图6）。从社会经济来看，对外贸易合作是作为国内与国际市场枢纽的边境城市的重要经济活动。就国家战略政策而言，“一带一路”倡议、兴边富民行动和边境经济合作区等优惠政策给沿边城市提供了发展平台优势。在交通配置方面，边境地区涉及对内对外接轨，其交通边缘性显著。然而，从自然环境来看，边境地区制约土地开发利用的因素较大，增加了城市建设扩张的成本，此外沿边地区作为国家安全的缓冲区和薄弱敏感区[24]，在发展过程中极容易受不稳定的地缘环境影响。

图6 边境建设用地开发强度差异性驱动机理分析Fig.6 Driving mechanism analysis of development intensity difference of construction land in border area

综合考虑已有研究和边境地区的独特性，构建我国边境带建设用地开发强度的驱动力指标体系（表3），并对其进行Pearson系数检验，结果表明各指标对建设用地开发强度的影响相互独立。

表3 中国陆地边境带建设用地开发强度驱动力及其指标解释Tab.3 Driving forces and index explanation of construction land development intensity in China’s border area

4.2 边境地区建设用地开发强度驱动力分析

运用OLS、SLM和SEM分析2000—2020年我国边境地区建设用地开发强度影响驱动机制，通过比较三个模型的参数发现，SEM模型和SLM模型的LIK值比OLS大，AIC和SC值较小，具有更好的拟合效果。SEM和SLM的参数统计值较为接近，但SEM的R²更大，综合考虑到建设用地开发强度在相邻地区能够相互影响的可能性，故采用SEM作为分析模型更为合适。

在2000—2020年中国陆地边境建设用地开发强度与其驱动力解释变量的5期空间误差模型中，R²分别为0.81、0.63、0.63、0.73和0.75，可见模型具有较好的拟合效果；从该模型的结果来看（表4），P值均大于0.5，说明相邻地区建设用地开发强度的空间效应影响存在于误差项中，还存在于地区间的相互作用和各种复杂的空间因素中。因此，各地区的建设用地开发强度大小不仅决定于自身，也受周围地区的影响。

表4 2000—2020年中国边境地区建设用地开发强度驱动力空间误差模型估计结果Tab.4 Estimation results of spatial error model for driving forces of construction land development intensity in China’s border area from 2000 to 2020

（1）经济驱动力作用机理。从模型的估计结果（表4）来看，2000—2020年人均GDP 、二三产业占比和人均社会消费品零售总额均对建设用地开发强度起正向驱动作用，而人均一般公共预算支出在前两期为正向，后三期为反向作用，人均固定资产投资在前两期的驱动作用为负向，后三期为正向。研究期间指标的驱动力作用存在异质性，人均GDP逐渐减弱，二三产业值占比呈上升趋势，人均社会消费品零售总额、人均一般公共预算支出、人均固定资产投资则是先增后降。经济驱动力作为城市发展的源动力一直是影响建设用地开发的重要因素，经济的增长会直接促进生产活动和人口在区域内发生集聚，提高用地产出的同时也带来用地需求增加。理论上人均GDP 和二三产业占比对建设用地开发强度应具有同向影响作用，但实际上影响趋势却不同，其主要原因是因为边境地区远离政治文化中心和经济而发展缓慢，农业总产值仍占据一定地位。人均社会消费品零售总额、人均一般公共预算收入和人均固定资产投资反映了地区的经济景气情况、经济事业建设水平和固定资产投资的规模和结构，在受多因素制约发展相对落后的边疆地区，在社会发展至常规化阶段时经济结构发生转型升级，由原来依赖生产要素过渡到节约集约型经济，从资源驱动型转变结构驱动型，用地需要也随之减少。

（2）行政驱动力作用机理。行政驱动力主要从国家政策、当地政府和社会行为等层面探讨对建设用地开发强度的影响。2000—2020年教育水平和医疗水平对建设用地开发强度均是正向驱动作用，但教育水平的系数远大于医疗水平的，两者的影响程度均为先升后降。兴边富民、境外经济贸易合作区和边境经济合作区等优惠政策指数对建设用地开发强度起正向驱动作用，影响程度先增后减。边疆的教育、医疗条件等社会基础性设施较中部地区相对落后，但随着21世纪初期国家为振兴边境、富裕边民而对沿边地区加大力度投入与帮扶，沿边地区的社会经济迅速发展，社会基础设施配套也随之加大对公共管理与公共服务用地的需求，待达到一定水平，用地需求则会减弱。随着边境政策的落地实施，给边疆经济带来了发展机遇与刺激作用，促进产业结构优化调整，用地类型向集约节约型发展。

（3）交通驱动力作用机理。交通驱动力是跨境合作与贸易经济活动互联互通的基础保障，交通建设水平直接影响到地区之间的网络联系，具有较为显著的空间溢出效应。研究期间人均公路里程对建设用地开发强度起正向驱动作用，且影响程度逐年增强。口岸和航空建设水平在研究期间起的驱动作用是负向的，影响程度则先降后增。早期边境地区的交通条件较其他地区较为落后，随着“一带一路”倡议的深入推动了沿边地区的开放开发进程，跨境经济合作区、重点开发开放试验区和边境经济合作区等项目建设刺激了边疆地区跨境联通、境内相联等互联互通基础设施的完善。公路建设、边境口岸和现代空港建设期对建设用地需求增大，但同时也给边境贸易活动与人员流动提供了设施基础，发挥边境地区对内对外经济合作的枢纽作用，增加单位土地空间上的产出，提高建设用地开发强度。

（4）对外驱动力作用机理。对外驱动力中进出口占比、国际旅游外汇和市场机会用来反映边境地区的对外经济贸易活动的活跃程度和机会，在研究期间对我国边境建设用地开发强度并无明显影响或呈微弱负向驱动作用。这是由于对外贸易活动的增长主要源于产品出口结构的优化，新型消费品、新型资本品和服务贸易和附加值提升，同时也在一定程度上减少了一些产品的本地化生产，降低了本地化产品所需要的土地要素的成本投入。土地需求的减弱对建设用地快速扩张起到了抑制作用，与此同时对外经济活动给区域发展带来了活力也在一定程度上提高了建设用地开发强度。

（5）自然驱动力作用机理。自然驱动力选取了地区平均海拔和平均坡度来分析对建设用地开发强度的驱动机制。自然地理环境是建设用地形成和发展的基础，而边境地区自然环境具有复杂性与生态脆弱性，基础设施建设与城市扩张成本高，在某种程度上是边疆地区发展的制约因素。但从表3来看，平均海拔和平均坡度的系数均大于或等于0，虽无明显的正向影响，却未出现负相关性。这一结论有悖于海拔高或坡度大是建设用地扩张的制约因素，主要原因东北振兴、东北振兴、兴边富民的试点和跨境经济合作区等发展战略背景下，加强边疆地区建设，“兴边富民”和“稳边固边”的进程推进，刺激了沿边地区的发展与建设用地的供应，提高了边境地区建设用地开发强度。

5 结论与讨论

5.1 结论

（1）边境地区建设用地开发强度格局。中国陆地边境地区建设用地开发强度水平长期低于全国平均水平，但研究期内增长速度较快，整体上呈“东高西低，南高北低”格局，土地开发强度重心由东向西，自南向北迁移。建设用地开发强度水平较高的城市集中分布在西南边境和东北边境；水平较低的分布北部和西藏地区。建设用地开发强度空间分布不均衡，其空间异质性态势与总体格局基本一致。2000—2020年沿边地区建设用地开发强度的发展速度呈现先降后升趋势，其中西藏、西北、北部、东北边境地区开发强度为平均水平以下，但西藏、西北和北部边境地区增长速度较快，东北边境增速较为缓和，而西南边境地区发展类型较为多样。

（2）边境地区建设用地开发强度驱动机制。通过比较OLS、SLM和SEM三个模型的估计结果，最终择优选择SEM用于探究驱动机制。边境地区建设用地开发强度驱动机制存在空间异质性，具体表现为影响因素的作用方向、驱动力大小及误差冲击等方面。在经济发展状况方面，人均GDP 、二三产业占比、人均社会消费品零售总额和人均固定资产投资等起到了主要的正向的驱动作用。在社会政策行政层面，东北振兴、西部大开发、边境经济合作区和跨境经济合作区等政策优惠指数的作用最为显著。交通驱动力作为区域发展必不可少的因素，促进边境地区与其他地区发生经济联系，人均公路里程对边境土地开发强度起到了较为明显的效果。在对外驱动力中，外贸活动会促进产业结构的转型，提高用地产出强度，也会降低了土地要素的投入，从而对建设用地开发强度并无显著影响。从自然驱动力来看，边境地区平均海拔与坡度较其他地区有一定劣势，但在国家战略的支持下，边境地区的发展需求，自然驱动力对建设用地开发强度并未表现出负向驱动作用。

5.2 讨论

2000—2020年中国陆地边境地区建设用地开发强度增幅较大，但建设用地开发强度水平和质量总体不高，存在较为明显的空间差异。边境地区的整体水平弱于其他地区，如东北地区[25]、兰州—西宁城市群[28]和黄河流域[29]等区域，由于边境地区的地理位置处于我国边缘地带，受其自然地理环境、交通条件和地缘政治经济等环境的影响，人口聚集度低，人口外流大，在发展上具有一定的局限性，土地开发强度水平仍有待提高。然而建设用地开发强度是一个复杂的系统问题，由多尺度、多因素共同影响，因此区域土地开发强度分布格局存在明显非均衡性，这与其他学者的研究结论基本一致。

建设用地开发强度的相关研究认为驱动力主要包括经济发展、用地投资、人口规模、区位条件、战略政策等[23，25，30]。但边境与其他地区不同，地缘经济驱动力、交通驱动力与行政驱动力更为显著，同时也表明边境地区的建设用地开发强度的驱动力存在典型的“木桶效应”[23]。

在新型城镇化和市场化的背景下，边境地区产业结构转型，贸易活跃，对建设用地需求增大，同时也带来了占用耕地发展的现象[31-32]，但随着国家耕地保护政策进一步落实和中共十九大提出的“三区三线”划定工作，对建设用地开发利用有了更高的要求，沿边地区亟需优化土地开发格局，提升土地利用效益。为此，各级政府应将新发展理念贯彻落实到国土开发格局优化与土地集约节约提升，挖掘存量土地开发潜力；建立健全建设用地管控与供应机制，根据地区间的建设用地开发强度差异因地制宜采取差别化管理；完善沿边地区互通互联功能，促进边疆对内对外经济活动，提升区域发展质量；推动边境地区特色产业发展，充分利用跨境经济合作区、重点开发开放试验区等优惠政策，打造诸如“异域风情旅游”等精品旅游业，发展进出口加工业、服务业等第三产业，转变边境地区经济发展方式，以此进一步提升中国陆地边境地区建设用地开发强度的水平和质量，实现土地利用开发的社会效益、经济效益与生态效益有机统一。