宝鸡市中心城区城市建设用地集约利用特征及空间相关性分析

宝鸡市中心城区城市建设用地集约利用
特征及空间相关性分析
（陕西卓普规划设计咨询有限公司，陕西咸阳 712099）
摘要：城市化进程不可避免的要占用大量土地资源，当前城市土地集约利用
已经成为地理学、土地科学等相关学科研究的热点问题，为了从中观尺度科学分
析城市土地集约利用空间分布规律和趋势，以宝鸡市中心城区为研究对象，在城
市建设用地集约利用评价的基础上，运用全域Moran，sI和局域Moran，sI系数分
析建设用地集约度的空间自相关格局（依赖性），揭示建设用地利用集约度的空
间局部聚集和局部异常特征。

结果表明：建设用地利用集约度全域空间相关性和
局域空间相关性指标均显著，从城市边缘到中心区（副中心）呈现递增的空间形态，其中居住功能区集约度空间相关性最高，其他功能区则最低，各功能区都存
在正局域相关，空间分布呈现典型的空间聚集现象。

对于高值聚类区应以结构挖
潜为主，通过旧城改造和用地置换优化用地布局，低值和中低值聚类区应以管理
潜力挖潜为主，通过规划管理和政策引导提高集约度，达到经济社会生态效益相
统一的目标，可为宝鸡市城市建设用地集约利用提供必要的支撑和依据。

关键词：建设用地；集约利用；空间相关性；宝鸡市
0 引言
20世纪90年代后，随着国民经济的快速发展和工业化、城镇化的深入推进，各项建设将不可避免的占用大量土地资源，特别是耕地资源，对粮食安全和生态
安全构成了威胁，使国家耕地资源利用面临着严峻形势。

如何控制城市建设用地
过快增长，集约利用土地资源，近年来成为我国政府与学术界研究的一个热点问题。

我国城市土地集约利用的核心是提高城市土地利用效率，尽可能的承载更多
城市要素，控制城市盲目扩张[1]，这与西方“紧凑城市”（Compact city）的思
想相似。

目前，国内外围绕土地集约利用问题进行了大量研究，周秀芳[2]、谢毅[3]、吴郁玲[4]、TAN Dan[5]、帅文波[6]等对城市土地集约利用的影响机理及驱动力研究表明，城市化、资源、经济发展水平及政策是土地集约利用的重要影响因素，要协
调好土地保护和经济发展之间的关系；何明花[7]、黎孔清[9]、张中秋[10]、周璐红[11]、王中亚[12]等采用综合因素评价方法，从不同角度和层面构建评价指标体系，对土
地集约利用开展评价工作；刘辉等[8]采用PSR模型进行土地集约度的评价工作；
宋成舜[13]、LIN Shu-wen[14]、MENG Yuan[15]等对城市土地集约利用效应的研究中，
主要从社会、经济、生态和环境4个方面进行效益评价以及土地集约利用政策的
研究[16,17]。

综上所述，近几年的研究多集中于集约利用评价方法、驱动力、效应
和利用政策，集约利用的特征分析也主要从时间序列上分析时间变化特征[18]，而
在空间特征与分布规律上研究较少。

空间自相关是空间统计学的一种方法，它反映的是一个区域单元上某一属性
与邻近区域单元上同一属性的相关程度。

能够方便探测空间要素或其属性值在区
域整体和局域的空间自相关性大小[19]。

2003年Overmars K P等[20]首次对土地利
用进行空间自相关分析，并引入空间自回归模型[21]，其后Zhao Y[22]、谢花林等[23]、高凯等[24]、刘敏等[25]对不同区域的土地利用变化进行了空间自相关分析，研究其
空间相关特征。

众多研究表明空间相关分析是研究土地利用变化的有效方法[21]，
但多运用于土地数量结构变化的研究。

宝鸡市中心城区位于陕西关中八百里秦川西端，东经
106°18′24″~107°34′58″，北纬34°6′45″~34°44′38″之间。

地处秦
岭北麓，跨渭河两岸，北靠陇山全脉与陇县、千阳、凤翔县接壤，西沿渭水与甘
肃省天水市北道区、清水县隔河相望，东与岐山县相连，南与太白、凤县毗邻。

中心城区涉及渭滨、陈仓和金台区，是宝鸡市行政、经济、商业、文化教育的中心，有宝鸡蟠龙和宝鸡高新技术产业开发区以及经二路、文化路、新建路等大型
商业街。

因此本文以宝鸡市中心城区城市建设用地为研究对象，运用空间自相关
方法研究城市建设用地集约利用空间分布规律和趋势，这将为宝鸡市今后城市建
设用地集约利用，科学利用与规划城市土地等提供必要的支撑和依据，且具有重
要的实践意义。

1 材料及方法
1.1 数据来源
本次研究的范围定义为经法定程序批准的《宝鸡市中心城区土地利用总体规
划（2006-2020）》划定的中心城区城镇建设用地规模边界内2014年的所有现状
建设用地，总面积为12148.7324公顷（图1）。

评价时点为2014年12月31日。

图1 研究区范围图
参照《城市建设用地节约集约利用评价操作手册》，以确定的工作地域用地
现状底图为基础，以城市规划图斑的分界线为依据，结合《操作手册》给定的城
市建设用地功能区集约利用状况评价中的地类确定参考表，划分不同类型功能区。

依据规划主导用途，在保持行政界线基本完整的前提下做适当细分或相邻区域适
当归并，确定各功能区类型，本文共划定211个居住功能区，98个工业功能区，17个商业功能区、4个行政办公功能区、12个教育功能区、8个其他功能区，根
据建立的指标体系、权重和理想值，计算集约度分值，最终得出宝鸡市中心城区
建设用地集约评价结果（见表1和图2）。

表1 各类功能区土地集约利用评价结果
单位：hm2，%
功能
区集约利用区中度利用区低度利用区合计面
积
比
例
面
积
比
例
面
积
比
例
面
积
比
例
居住18
37.80
2
8.24
29
38.48
4
5.15
17
31.89
2
6.61
650
8.17
6
3.50
工业69
4.90
2
2.92
14
43.50
4
7.62
89
2.88
2
9.46
303
1.28
2
9.58
商业10
1.39
3
4.70
14
0.67
4
8.14
50
.16
1
7.16
292
.22
2
.85
教育64
.46
2
7.65
77
.08
3
3.07
91
.54
3
9.28
233
.08
2
.27
行
政办公
22
.34
6
2.51
13
.40
3
7.49
0.
00
.00
35.
74
.35其6444733721481
他.01 3.08.25 1.80.33 5.12.59.45
合计28
49.66
2
7.80
48
21.49
4
7.04
29
24.93
2
8.54
102
49.07
1
00.00
图2 各功能
区土地集约利用程度分布图
1.2 研究方法
空间相关分析最为常用的计算方法是Morans，I、Geary，s C、Getis以及空间自相关系数图等，其中Moran Index值是应用较广泛的一种空间自相关性判定指标，近年广泛用于社会和行为科学的研究[23-25]，用来探测社会现象的空间模式和非常态分布[25]。

本文选择Morans，I指数，从全域Morans，I和局域Morans，I两个角度分析集约利用度的空间自相关性（依赖性）和聚集分布特征，得出其在空间分布上的规律。

Global Moran，sI（全域空间相关指数）是应用较广泛的一种空间自相关性判定指标，用于验证整个研究区域的空间模式，即假设空间是同质的，只存在一个充满整个区域的趋势。

式中：，。

W
ij 表示区位相邻矩阵；C
ij
表示属
性相似矩阵；X
i 和X
j
分别为i和j空间单元数据值，W
ij
=1代表空间单元相邻，
W
ij =0代表不相邻，i≠j，W
ij
=0。

Moran，s I值结果介于-1到1之间，I＞0为正相关，数值越大表示空间分布
的相关性越大，即空间上集聚分布的现象越明显；I＜0为负相关，数值越小代表
相关性小；I趋于0时，代表空间分布呈现随机分布的情形。

Local Moran，sI（局域空间相关指数）用于反映一个区域单元上的某种地理
现象或某一属性值与邻近区域单元上同一现象或属性值的相关程度（其计算式参
见吴玉鸣[26]），其主要体现空间分布的异质性。

2 结果与分析
2.1 建设用地集约利用总体特征分析
中心区居住用地土地集约利用程度高，充分体现了土地的高效合理利用；工
业用地集约利用程度以中度利用为主，主要是因为很多工业用地占地面积大，但
限于生产特殊性，建筑面积较小，集约度偏低。

商业用地土地集约利用程度较高，主要原因是宝鸡市中心城区形成规模效应，商业用地集中在经二路及上马营，从
整体上看教育功能区土地利用集约程度不高，低度利用也占了教育功能区面积的39.28%，主要是由于教育用地标准比较松，使得用地需求量较大。

行政办公用地
相对比较集约，宝鸡市市政府和陈仓区政府集中建立办公区域，用地效率比较高，其他功能区以中度为主，有一定的挖潜空间。

2.2 各功能区集约利用空间相关性分析
2.2.1 全域空间自相关分析
在GIS支持下，对各功能区的集约利用度进行ESDA分析（探索性空间数据
分析），得出Global Moran，s I。

对于计算结果采用随机分布和近似正态分布两
种假设进行验证，即假设该现象不存在空间自相关性来进行显著性检验，统计结
果如表2。

表2 各功能区Moran，s I指数及验证值统计表
功能区I指数Z-Score Z-
Normal
Z-Random
居住功
能区
0.76186.39 1.98 2.87
商业功
能区
0.6896.38 1.98 2.87
工业功
能区
0.5678.64 1.98 2.87
教育功
能区
0.6380.59 1.98 2.87
行政办
公功能
0.70102.36 1.98 2.87
其他功
能区
0.4265.23 1.98 2.87
从表2可以得出各个功能区集约度I值都大于0，存在显著的空间正相关性。

对结果分别进行随机分布和近似正态分布显著相关性验证，Z-Normal和Z-
Random的值分别为1.98和2.87，以正态分布90%置信区间双侧检验阈值1.65为界限，其计算结果都大于1.65，表明土地利用集约度空间分布在整体上具有较强的正相关性，符合地学第一定律，即随着距离的增大而衰减，有高集约度区域与高集约度区域相邻接，低集约度区域与低集约度区域邻接的趋势。

通过对比分析可以得出居住功能区的空间正相关最强，I值为0.76，Z分值最高，为186.39，表明在周围的要素拥有相似值（高值或低值）。

主要原因为城市当中居住功能区占主导地位，基础设施较完善，比较容易形成邻里效应；其次为行政办公功能区，I值为0.70，Z分值为102.36。

行政办公功能区为了方便办公提高效率，集中建立在居住区，服务于人民形成空间集聚；再次为商业功能区I值为0.68，Z分值为96.38。

城市中商业用地与居住用地关系密切，即老城区以商业带动居住，新城区以居住带动商业，容易形成空间集聚；教育功能区I值为0.63，Z分值为80.59，分布比较分散；工业功能区I值为0.56，Z分值为78.64工业用地多集中在高新技术产业园区，且与园区的发展水平成正比，也存在较强的经济地理相关性；其他功能区自相关性最小，I值为0.42，Z分值为65.23。

2.2.2 局域空间相关分析
Global Moran，s I结果表明土地利用集约度的全域空间相关性是显著的。

此外，需计算Local Moran，s I来分析土地集约度的局域空间相关特征，以及其在局域地区的空间集聚性。

在GIS支持下，使用Ansclin Local Moran，s I统计量来识别具有高值或低值的要素的空间聚类。

以各功能区样本片区为输入要素（350个功能区），以集约度分值为统计字段，进行LISA（局域空间相关指数）分析，得出空间聚类图（见图3）。

商业功能区
工业功能区
教育功能区
行政办公功能区
图3 各功能区集约度空间集聚分布图
在LISA图中，输出要素类中的COType字段将具有统计显著性（0.05的显著水平）的高值聚类表示为H（High-High），将具有统计学显著性（0.05的显著水平）的低值聚类表示为LL（Low-Low），两者表示正局域相关，是典型的空间集聚，Z得分为较高的正值；Z得分是一个较低的负值（<1.98），表示一个具有统计显著性（0.05的显著水平）的空间异常值，输出要素类中的COType字段指明要素是否是高值要素而四周围绕的是低值要素（LH），此时表现为负局域空间自相关，即空间离群。

从图3可知：各功能区都存在正局域相关，空间分布呈现典型的空间聚集现象。

高值聚类（HH）主要集中在中心区，说明集约度高；低值聚类（LL）主要分布在中心区以外，这些区域多为开发规模大、基础设施较齐全的综合性现代居住区，新开发的住宅或高级住宅入住率较低，人口密度不高。

商业、居住、行政办公功能区以高值聚类为主，工业、教育和其他功能区以低值聚类为主，有少量的异常值（HL、LH）存在，居住功能区有10个离群值，商业和工业功能区各有1个离群值，教育功能区有2个离群值，主要分布在中心城区外缘，即城郊，这表明在城区内集约度呈现明显的空间聚集特征，在城郊呈现出空间异质特点，特别是居住用地集约度的空间异质性较为明显，呈现入住率低的新开发的住宅（低值区）、新兴的产业园（低值区）、农村宅基地（高值区）和农民公寓（高值区）并存的格局。

2.3 实现建设用地集约利用途径
宝鸡市中心城区主要以集约利用和中度利用为主（见图2）。

随着经济建设的发展，老城区不能适应现代都市新的功能要求，按照建设现代区域经济中心城
市和生态文明城市的战略目标要求，应推进宝鸡市老城区城市格局优化和环境友
好型社会建设。

因此老城区应以结构潜力挖潜为主，集中进行旧城改造，适当进
行用地置换，有计划有步骤地进行旧城棚户区和低洼危旧房改造（主要分布在陈
仓区），以提升老城区生活空间宜居度，达到经济社会生态效益相统一的目标。

旧城区外围建设用地集约利用为中低度利用区，如火车站区域西部（福临堡路）与北郊（中山东路）沿线，渭河以南的清姜路、川陕路、火炬路区域，对这
些区域集约利用实现途径应以管理潜力挖潜为主。

如针对商用网点过于分散，可
通过规划管理及政策引导相结合的方式，引导商业向规划区域集中，打造商业综
合体及大型购物中心（佳美家购物广场、绿地中央广场和开元商城），提升经济
辐射力。

针对住宅区入住率低，应进一步完善生活服务设施，如学校、医院、农
贸市场等，以商带居，提高居住区的人口密度。

教育用地应从严控制用地标准，
提高陕西中北专修学院、陕西技联职业学校、陈仓职教中心的建筑密度和容积率，
中低度利用的工业用地应设立市场准入的标准，引进高层次企业，完善产业链，使得基础设施和仓储用地可以集中布置，以提高土地集约利用程度。

中心城区的边缘存在高低值聚类区（如图3）。

中心区的外缘为城乡结合部，即城市与乡村的过渡带，土地功能空间梯度变化大。

该区域应以管理潜力挖潜为主，发挥城乡结合部的区位优势。

一方面发展高新技术工业和现代化服务业，以
提高人口密度和土地产出率，另一方面从最宜居角度，结合地形和自然环境，建
成工业区配套集中成片的现代化生态居住区，如可在中华石鼓园附近及高新大道
等生态环境较优地段适当适当布置部分居住用地及低层建筑。

3 结论与讨论
本文在宝鸡市中心城区城市建设用地集约利用评价基础上，进行各功能集约
度的空间相关性研究，得出以下结论：
（1）集约度从城市边缘到中心区或副中心呈现递增的空间形态，中心区多
为老城区，人口密度大，基础设施和生活服务设施比较好，土地集约利用程度高；而城市边缘的渭河以南清姜路区域、蟠龙新区以及陈仓区虢镇和千河镇等区域内
低度利用的土地较多，这反映了宝鸡市城市土地集约利用呈现出由中心区向城市
外围递减的规律；符合克里斯塔勒的城市中心论。

（2）各功能区土地集约度Global Moran，s I都大于0，存在显著的空间正
相关性，以正态分布90%置信区间双侧检验阈值1.65为界限，发现计算结果都大
于1.65。

表明集约度随着距离的增大而衰减，有高集约度区域与高集约度区域相
邻接，低集约度区域与低密度区域邻接的趋势。

（3）Local Moran，s I在0.05的水平上显著，各功能区都存在正局域相关，空间分布呈现典型的空间聚集现象。

其中居住、行政办公、商业功能区的空间自
相关最强，工业、教育和其他空间自相关相对较弱；商业和居住功能区以高值聚
类为主，工业和教育功能区以低值聚类为主，虽存在离群值，但是还是可以说明
全域空间相关性主要是由于局域自相关引起的，同时也说明集约度既存在空间相
关性又存在空间异质性。

利用空间自相关的空间统计方法分析土地利用集约度的空间分布规律，说明
土地利用集约度在一定地域空间范围内不是随机分布的，而是存在较强的空间相
关性，根据各功能区的空间集聚情况，可以有方向有目的地提高低值聚类区的集
约度，挖潜其潜力，从而形成空间集聚效应，以推动城市土地的集约利用和提高
土地的经济潜力。

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