1、我国建设用地典型节地模式聚类分析 1刘家佳 1，郭佩军 1，李凯 1，周伟 1，2（1.中国地质大学（北京），北京 100083；2.国土资源部土地整治重点实验室，北京 100083)摘要：文章采用文献综合分析法、因子分析法、K均值聚类法对建设用地典型节地技术与模式特征进行研究。研究发现：（1）目前节地模式主要有时间型、空间型、平面型三大模式，具体分为时序优化、空中拓展、地下开发等8个子模式；（2）建设用地的节约集约主要通过时间型节地模式进行规划管控，采用“优化时序”的节地模式对总体用地强化规划，科学用地，另外“旧地改造”模式也为大多数城市所采取；（3）不同城市地形地貌对应的节地模式的主要影响
2、因素不同；（4）不同经济发展水平城市采取不同的节地模式。关键词：土地利用；节地模式；节地技术； K-均值聚类 中图分类号：F301.2；F062.1 文献标识码：A 文章编号： 1672-6995（2018）05-0000-00DOI：10.19676/ki.1672-6995.000029Cluster Analysis of Typical Land-saving Pattern of Construction Land in ChinaLIU Jiajia 1, GUO Peijun 1, LI Kai 1, ZHOU Wei 1,2(1. China University of Geo
3、sciences (Beijing), Beijing 100083, China; 2. Key Laboratory of Land Consolidation and Rehabilitation, Ministry of Land and Resources, Beijing 100083, China)Abstract: In this paper, literature comprehensive analysis, factor analysis and K-means clustering are used to study the typical land-saving te
4、chniques and pattern of construction land. The main findings are as follows. Firstly, there are mainly three patterns of the current land-saving: time-type, space-type and plane-type, which are divided into eight sub-patterns: timing optimization, space expansion and underground development and so o
5、n. Secondly, the intensive and economical utilization of construction land are mainly planned and controlled by the time-type pattern. The land-saving pattern of “timing optimization“ is often used for the overall land use planning, to promote scientific utilization, while the “old area reconstructi
6、on“ pattern is also taken by most cities. Thirdly, the main influencing factors of the land-saving pattern are different in cities of different landform. Fourthly, different land-saving patterns are adopted in cities with different levels of economic development.Key words: land use; land-saving patt
7、ern; land-saving technology; K-means clustering1收稿日期：2017-10-10 ；修回日期：2017-10-24基金项目：建设用地节约集约利用状况调查与评价（DCDJ17-010-20）作者简介：刘家佳（1993），女，内蒙古自治区鄂尔多斯市人，中国地质大学（北京）硕士研究生，研究方向：土地资源管理。0 引言人类的各种社会经济活动都离不开土地，土地作为一种必要的载体，怎样更合理地配置土地资源问题一直是研究的重点 1。近年来国家出台了大量节约集约用地政策，同时制订了一系列建设用地节约集约利用标准，为促进土地的节约集约利用提供了技术和政策支持。关于节
8、地模式的内涵，郑新奇等认为节地模式是指在节约集约利用土地的实践中所采取的一系列技术、管理手段和政策措施在时空上的优化组合形式，是多因素共同作用的节地技术集合体 2-3。张宇欣等（2012）认为节地模式是解决城镇建设中的土地资源不足和空间扩展受限问题、实现城镇建设科学发展的手段、方式和途径的理论概括与总结 4。总结专家学者关于节地技术与模式内涵的观点，本文认为节地模式就是把解决土地粗放利用的方法总结归纳到理论高度，成为一种方法论。节地模式一般是在实践的基础上通过归纳概括提出，或在理论指导下经过类比演绎分析而得出，进而通过推广运用于实践之中，使得土地粗放利用问题得到解决，因此节地技术与模式本质是对
9、节地实践所进行的一种理论概括。目前针对节地技术与模式的相关理论研究主要集中于土地利用结构和优化配置等方面，国外学者提出了扇形模式、同心圆模式和多核模式三大经典城市土地利用模式 5，与此同时节约集约相关的理论如精明增长 6、土地可持续利用、紧凑型城市发展 7以及土地立体开发利用也得到发展和应用。针对节地技术与模式的相关应用研究主要集中于不同城市以建设用地为主所进行的实践探索研究，李翅等（2007）从城市扩展用地角度出发，归纳出密集型和分散型城市用地模式 8；曹银贵等（2009）总结归纳出了东部、中部和西部集约用地模式 9；吕宾等（2014）认为我国现阶段各地的节地技术和模式大致可分为两类：平面节
10、地型和立体开发节地型 10，以及各地方开展的效果良好的典型节地模式，例如低丘缓坡、地下空间开发 11、香港混合多用途集约用地模式 12；除此之外，在长沙市、合肥市、清流县、白银市等全国400多个地级市都对节地模式进行了探索与创新，并取得了较好的成果 13-17。但由于节约集约用地是一项非常复杂的系统工程，各地方通过实践提炼出的各种节地模式与技术比较复杂、散乱，尚难以在全国范围内进行普适性、规模化的推广应用。因此，本文基于152个节约集约模范县的典型节地技术和模式，总结归纳当前节地模式，通过因子分析法、K-均值聚类法分析典型节地模式特征，为节地模式在全国的推广提供决策依据。1 节地模式的类型特征
11、及其影响因素分析1.1 节地模式类型及其特征综上所述，通过对国内现有节地技术和节地模式的归纳总结，可将建设用地的节地技术与模式分为三大模式、八个子模式，详见表1。表1 节地模式分类代码 节地模式 特征时间 A1 时序优化 利用规划计划分期分年度供地，保障重点和急需用地，防止新的土地闲置B1 空中拓展 向地上空间扩展，如多层厂房、高层建筑、高架桥以及立交桥空间B2 地下开发 向地下空间进行扩展，如地下交通、停车场、商场、休闲娱乐场所C1 集中布局 工业向开发区集聚，人口向城镇集聚，住宅向社区集聚，农村人口向中心村、中心镇集聚C2 产业升级 产业转型、置换与升级，建筑改造，如“退二进三”“腾笼换鸟
12、”标准厂房C3 闲地清理 清查、盘活闲置土地C4 旧地改造 区域内的土地更新利用，如三旧改造、低效用地再开发、废弃地利用平面C5 新地开发 低丘缓坡、滩涂等未利用地开发1.2影响因素分析王家庭等（2009）运用经济计量分析方法，得出城市建设用地节约集约利用的主要影响因素有以下几点：城市的区位条件、城市经济发展程度、人口密度、地均固定投资额、GDP、 建设用地增长弹性系数等 18。曹银贵等（2008）总结文献得出影响城市土地集约利用变化的影响因素主要有城市规模、自然地理条件、经济发展水平等 19。渠丽萍等（2010）的研究表明：经济产出增长、土地增量供给量以及全社会固定投资等为影响城市节约利用变
13、化的影响因素 20。因此，节约集约用地要根据区域、地类等具体情况分析其影响因素，我们将影响城市土地节约集约利用的因素归纳为以下五点：自然环境与区位条件；人口与城市规模；经济发展水平；政策条件；技术管理。2 国内节约集约模范县节地模式聚类分析国土资源节约集约模范县创建活动是经国务院主管部门批准、由国土资源部具体组织开展的活动，该活动于2010年评选第一届模范县，2012年进行第二届模范县评选活动，2015年开展第三届评选活动，三届共评选出427个节约集约模范县。2.1 指标体系建立与数据来源本文抽取国土资源部三届活动中所评选的152个节约集约模范县（市）作为数据样本。通过查阅文献，确定集约节约模
14、范县的十个社会经济指标，分别是Z1人口（万人）、Z2城市化率（%）、Z3人均GDP（万元）、Z4第一产业百分比（%）、Z5第二产业百分比（%）、Z6第三产业百分比（%）、Z7第二产业增加值（万元）、Z8第三产业增加值（万元）、Z9固定资产投资额（万元）、Z10城市人均可支配收入（元），并利用2016年中国城市统计年鉴 以及各地方2016年统计年鉴进行相关数据搜集。2.2 研究方法本文研究中主要以定量方法为主，结合定性描述，从宏观尺度对全国节地模范城市的节地模式进行聚类分析，其中主要研究方法有：（1）文献综合分析法。通过查阅文献掌握国内外最新研究进展和已有研究成果，以及大量理论基础知识，系统梳理
15、节地模式建设成果，以大量文献为基础构建指标体系，并利用相应模型进行定量分析。（2）因子分析法。该方法是一种将多种变量转换为少数几种不相关的综合性指标的多元统计方法，在实际操作中，通过因子分析法能够将大批数据降维，简化数据结构。（3）K均值聚类法。该算法是典型的基于距离的非层次聚类算法，目的是使各个样本与所在类均值的误差平方和达到最小。2.3 节地模式总体情况对152个节约集约模范县节地模式进行统计得到图1。020406080100120140160时 序 优 化 旧 地 改 造 集 中 布 局 空 中 拓 展 闲 地 清 理 产 业 升 级 新 地 开 发 地 下 开 发节 地 模 式 使 用
16、 频 数 图图1节地模式使用频数所有样本即节约集约模范县都采用时序优化的时间型节地模式进行节约集约用地。通过规划的路径在短期和长期对当地进行用地管控，从规划上体现节约集约。该模式可以在全国推广，实现土地节约集约利用。从图1可以得出当前节约集约模式开展的难易程度排序：时序优化旧地改造集中布局空中拓展闲地清理产业升级新地开发地下开发。该排序也可体现出152个节约集约模范县对不同节地模式的重视程度。另外，有95个模范县采用“旧地改造”模式，这也是除“时序优化”外最受重视的节地模式。“旧地改造”模式是提高土地产出的有效模式，通过该模式可以进行土地“存量挖潜”。“新地开发”的使用频数偏低，目前仅有23个
17、城市采用，说明国内现有城市发展已经不再依托于面积的拓展，而是依托于空间的拓展，且城市的发展目标由“增量开发”转变为更为节约集约的“存量挖潜”。“地下开发”模式的频数最低，说明地下开发的难度大、要求高。国内外特大和大城市目前都开始进行地下空间的开发利用，地下空间开发的广泛利用已经是当代城市空间利用的发展趋势。该排序也可作为当前选择节约集约模式的参考，如已进行“旧地改造”，下一步可以采取“集中布局”的节地模式。2.4 节地模式主导因素分析利用因子分析法,将样本按照不同模式，不同地貌条件进行分类。节地模式主要影响因素如表2所示。表2 节地模式主要影响因素节地模式 地形地貌 主要影响因素丘陵 人口，城
18、市化率，第三产业，城市人均可支配收入山地 人口，城市化率，第一产业，GDP时间型空间型平原 城市化率，GDP，第三产业，城市人均可支配收入丘陵 城市化率，GDP，第一产业，第二产业山地 人口，城市化率，GDP，第一产业，第三产业平面型C1平原 城市化率，GDP，第三产业，固定资产投资额，城市人均可支配收入平面型C2全国 人口，城市化率，GDP，第一产业，第三产业，固定资产投资额，城市人均可支配收入平原 城市化率，GDP，第三产业，固定资产投资额，城市人均可支配收入载荷大丘陵 人口，城市化率，GDP，第一产业，第三产业，固定资产投资额，城市人均可支配收入平面型C3C4C5山地 人口，城市化率，G
19、DP，第一产业，第三产业，固定资产投资额，城市人均可支配收入从表2中可以看出，不同地形地貌对应的节地模式的主要影响因素不同。采用空间型节地模式且地形地貌为丘陵和平原的主要影响因素为第三产业，该类地区主要通过空中拓展如多层厂房、高层建筑、高架桥以及立交桥等技术手段进行土地节约集约利用，其中部分特大和大城市采用地下空间开发进行土地节约集约利用。采用空间型节地模式且地形地貌为山地的主要影响因素为第一产业，该类地区主要通过向山地要地，如低丘缓坡、废弃地利用，修建“工业梯田”等技术手段进行土地节约集约利用。经过统计发现，山地区和高原区城市均没提出采用“地下开发”的节地模式。这一定程度上反映了山地区、高原
20、区城市的工程地质条件差，施工难度大，开发费用高等现状。平面型节地模式主要是向地面要密度，提高地面容积率。分布于不用地形地貌的城市所采用的模式同样存在差异，例如，分布于丘陵的城市，以第一、二产业为主要发展方向的城市主要通过集中布局实现土地节约集约利用，将工业园区整合，实现低效工业用地再开发。分布于平原的城市，其经济水平相对发达，主要产业为第三产业，通过进行产业升级的节地模式进行土地节约集约利用。分布于山地的城市，第一产业在城市经济中比重较大，主要通过闲地清理、新地开发促进节约集约用地。非平原区城市比平原城市更加注重“空中拓展”，这反映出了非平原区城市建设用地存量少、开发难度大等问题。而平原区城市
21、更加注重的是“产业升级”，这也表明了平原区城市的经济发展水平相对比非平原区城市高。2.5 节地模式聚类结果本文通过K-均值聚类法，利用10个经济指标，将目前模范县分为4类。分类结果如表3所示。表3 城市分类结果城市类 城市数目 城市主要分布特征一类 5 特大城市、大城市二类 40 省中心城区和副中心城区三类 90 经济发展较差城市四类 17 浙江省经济发达区2.5.1不同类城市经济特征表4 不同城市主要经济指标平均值（单位：万人，万元）城市分类人口 城市化率人均GDP第一产业第二产业第三产业二产增加值三产增加值固定投资额城市人均可支配收入一类AVG235.2 0.82 11.8 0.01 0.
22、18 0.81 359 2298 695 5.53 二类AVG63.80 0.62 7.4 0.07 0.58 0.35 254 170 386 3.04 三类AVG54.90 0.39 3.4 0.18 0.48 0.33 90 55 151 2.24四类AVG78.59 0.51 11.5 0.04 0.52 0.44 421 343 406 4.20 表4列出了不同城市主要经济指标情况。由表4可以看出，不同城市的不同经济指标平均值分布在不同的区间。一类城市人口多，城市化率高，人均GDP、城市人均可支配收入同样高于其他几类城市，且第一产业几乎为零，着重发展第三产业。二类城市第二产业比重最高
23、，属于工业主导型城市。三类城市个数最多，人口少，城市化率低，第一产业所占比重相比其他城市更高，城市人均可支配收入和人均GDP为四类城市中最低，相比于其他三类城市，该类城市经济发展水平最低。四类城市经济发展水平仅次于一类城市，分布于长三角经济圈，城市发展较快，二三产业齐头并进，人口较多，人均GDP和城市人均可支配收入同样处于较高水平，该两项指标接近一线大城市。2.5.2不同类城市节地模式表5 不同类城市节地模式占比优化时序空中拓展地下开发集中布局产业升级闲地清理旧地改造新地开发一类 100% 25% 25% 25% 50% 25% 100% 0二类 100% 25% 8% 45% 28% 23%
24、 53% 20%三类 100% 28% 4% 43% 16% 27% 62% 13%四类 100% 19% 19% 6% 50% 25% 63% 19%表5为不同类城市节地模式占比情况。从表5可以看出，一类城市数目较少，多数属于一线城市。其节地模式主要侧重于“旧地改造”模式以及“产业升级”模式，同时“空中拓展”“地下开发”“闲地清理”几个模式所占比重相同。一类城市城市化率较高，城市主导发展产业为第三产业，属于经济发达的城市。该类城市在“新地开发”上所占比重为零，说明城市的平面拓展逐渐趋于极限，城市的下一步发展趋向于空间型拓展，“空中拓展”“地下开发”为该类城市下一步土地节约集约利用模式首选。二
25、类城市数量最多，多数属于二、三线城市，主要发展产业为第二、第三产业，目前主要节地模式是“旧地改造”“集中布局”。通过对现有用地的“整理”改造城市面貌，实现土地节约集约利用。同时该类城市主要是工业发展型，通过“集中布局”提高地面产出强度，产生集聚效应，“新地开发”比重较大。该类城市属于新城建设与旧城改造相结合的一类城市。 三类城市主要侧重于“旧地改造”，通过对旧城区、旧村庄、旧产业基地的改造实现产业结构的调整，促进土地节约集约利用。四类城市主要侧重于“产业升级”。该类城市全部位于浙江省，位于长三角经济圈。该类城市主要以节约集约倒逼企业转型升级，激励企业提高亩产效益；以转型升级弥补用地不足，实现了
26、有限空间的优质、高效发展；利用“零土地”技改，以技术换空间。3结论与展望（1）通过整理152个节约集约模范县的节地技术，分析得出：目前节地模式主要有时间型、空间型、平面型三大类，以及8类子模式。八类子模式具体排序为时序优化旧地改造集中布局空中拓展闲地清理产业升级新地开发地下开发。该排序反映了节地模式的总体情况，一定程度上可以反映节地模式实现的难易程度，以及节地模式选择的顺序。（2）建设用地的节约集约主要通过时间型节地模式进行规划管控，采用“优化时序”的节地模式对总体用地规划予以强化，实现科学用地。另外“旧地改造”模式也为大多数城市所采取，“地下开发”和“新地开发”所占比例最小。城市的发展已经不
27、是单一的平面型发展，更注重在空间上的拓展。盘活土地存量，提高土地容积率是当前城市发展的重点，也是建设用地节约集约的根本所在。（3）不同地形地貌对应的节地模式不同；不同经济发展水平城市也采取不同的节地模式。平原城市和非平原城市差距较大，例如平原型经济发达地区优选空中拓展、地下开发节地模式，分布在山地区和高原的经济相对不发达的城市没有选择地下开发模式。城市在选择节地模式时要因地制宜，依据自身的地形地貌、经济特征进行选择。本研究通过聚类分析在152个节地模范县中区分了不同的城市群，并且用节地模式来刻画不同城市群的特征，进而总结了典型节地模式的特征。但是没有将节地模式的特征描述得更为精确，没有针对节地
28、模式的适应性进行研究。接下来的研究应该根据各地的现状和需求，采用恰当的模型为节地模式建模，之后进行相似度匹配，从现有的节地模式库中搜索最适合用户的若干模式，建立节地模式自动匹配技术，确定节地模式适应性，这对于节地模式在全国的推广，提升土地集约节约利用的整体水平有重要意义。参考文献1何芳.城市土地集约利用及其评价M.上海:同济大学出版社,2003.2郑新奇,王芳芳,夏天.集约用地模式顶层设计：节约集约用地基本理论系列之四J.中国国土资源经济,2014(9):7-10.3郑新奇.城市土地优化配置与集约利用评价：理论,方法,技术,实证M.北京:科学出版社,2004:30-33. 4张宇欣,杨子生.我
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