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2020 , Vol. 40 >Issue 8: 67 - 75

DOI: https://doi.org/10.15957/j.cnki.jjdl.2020.08.009

城市地理与新型城镇化

京津冀城市群人口城镇化与土地利用耦合机理

  • 李智礼 , 1, 2 ,
  • 匡文慧 , 1, ※ ,
  • 赵丹丹 3
展开
  • 1.中国科学院 地理科学与资源研究所/陆地表层格局与模拟重点实验室，中国 北京 100101
  • 2.中国科学院大学 资源与环境学院，中国 北京 100049
  • 3.湖南财政经济学院 工程管理学院，中国湖南 长沙 410205
※匡文慧（1978—），男，内蒙古乌兰察布人，博士，副研究员。主要研究方向为土地利用/覆盖变化和城市生态环境。E-mail：。

李智礼（1994—），女，湖南吉首人，硕士研究生。主要研究方向为土地利用变化对生态环境影响。E-mail：。

收稿日期: 2019-02-17

  修回日期: 2020-05-11

  网络出版日期: 2025-04-18

基金资助

国家自然科学基金重大项目(41590842)

收起

Coupled Mechanism of Population Urbanization and Land Use in Beijing-Tianjin-Hebei Urban Agglomeration Areas

  • LI Zhili , 1, 2 ,
  • KUANG Wenhui , 1, ※ ,
  • ZHAO Dandan 3
Expand
  • 1. Key Laboratory of Land Surface Pattern and Simulation/Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research，CAS，Beijing 100101, China
  • 2. College of Resources and Environment，University of Chinese Academy of Sciences，Beijing 100049, China
  • 3. School of Engineering Management，Hunan University of Finance and Economics，Changsha 410205，Hunan, China

Received date: 2019-02-17

  Revised date: 2020-05-11

  Online published: 2025-04-18

Fold

摘要

京津冀城市群城镇化加速背景下，城市群人口集聚与有限的土地资源之间的矛盾成为制约新型城镇化发展的瓶颈，也是京津冀协同发展战略亟待解决的重要问题。文章基于1980—2015年城市土地利用变化数据以及人口经济统计资料，刻画了京津冀城镇化水平与建设用地、耕地及生态用地之间的关系，定量化分析了人口城镇化水平每提升一个百分点对用地需求的变化。研究发现：①指数曲线和多项式曲线能较好揭示建设用地、耕地和生态用地与城镇化水平之间的耦合关系。②1980年以来京津冀城镇化率从31.85%增加到62.72%。人口城镇化水平每提升一个百分点需增加建设用地169 km2，消耗耕地299.5 km2，生态用地62.79 km2。③受到自然资源本底、经济发展水平等因素影响，北京、天津和河北各个城市城镇化进程和用地需求差异显著。

关键词： 京津冀城市群; 人口城镇化; 土地利用变化; 耦合规律; 影响机制

本文引用格式

李智礼 , 匡文慧 , 赵丹丹 . 京津冀城市群人口城镇化与土地利用耦合机理[J]. 经济地理, 2020 , 40(8) : 67 -75 . DOI: 10.15957/j.cnki.jjdl.2020.08.009

Abstract

With the rapid urbanization of Beijing-Tianjin-Hebei urban agglomeration areas,the conflicts between the population agglomeration and the limited land resources has become a bottleneck,of which affects the new urbanization process. We analyzed quantitatively the demand for land use change,including the construction land,crop land and ecological land by the urbanization rate one percentage increased,which was based on urban land use change data and demographic and economic data over the past 35 years. The results indicated that the index curve model and polynomial curve model can reveal the coupling process between construction land,cultivated land and ecological land and urbanization level among the different development stage of urbanization. Secondly,the rate of urbanization in the Beijing-Tianjin-Hebei agglomeration has increased from 31.85% to 62.72%. For every percentage point increasing,169 km2 of construction land was increased, 299.5 km2 of cultivated land and 62.79 km2 of ecological land was reduced. Furthermore,influenced by the background of natural resources,the level of economic development and so on,the level of urbanization shows the difference of geographical distribution.

Key words： Beijing-Tianjin-Hebei agglomeration; urbanization; land use change; coupling law; influencing mechanism

随新型城镇化建设的加速推进，我国城镇化正在由速度型向质量型转变。改革开放以来，我国经历了快速的城镇化进程。城镇化作为我国经济社会发展的重要驱动力，然而在发展进程中出现了人口和用地、城镇规模同资源环境承载能力不匹配等问题。脱离地方经济发展规律的城镇规划将难以完成生产空间、生活空间和生态空间的协调统一。城市“摊大饼”式扩张模式导致土地粗放利用，并加剧“城市病”[1⇓⇓-4]。同时缺乏产业支撑的城镇发展模式极易出现人口流失现象，阻碍城镇进一步发展。因此，为推动新型城镇化高质量发展，亟需有效合理的建设用地、耕地和生态用地规划以提升城市的可持续发展能力。
“城市群”作为“新型城镇化”战略的重要引擎，持续健康的发展模式对于城市群协同发展具有重要的意义[2]。研究表明，城镇化对土地利用的影响主要由于城市人口增加，第三产业和交通基础设施用地需求的增加，从而导致耕地和生态用地减少。国内外学者相关的研究主要集中于城镇化水平的测度，采取城镇或非农业人口比例指标反映城镇化水平[5⇓-7]，属于单一指标法[7]；关于城镇化发展曲线和阶段的研究，主要有“S”曲线理论，继而由较早Northam曲线演化为现阶段的“S”型和“J”型城镇化曲线等[8-9]。基于城市水平和经济发展水平的关系模型修正并改进了Northam曲线，可将城镇化划分为初期阶段、加速阶段、减速阶段和后期阶段四个阶段。方创琳等人将城市群城镇化发展阶段的确定阈值划分为30%、60%和80%[10]。此外，城镇化影响因素主要集中在人口经济增长、城市扩展和政策法规等方面[11-12]。
城镇化进程中的耕地保护[12]、城镇化与工业化的用地问题研究[13-14]，以及城市化进程中用地变化影响因素研究[15⇓⇓-18]等成为当前研究的重要主题。吴群等以江苏省为例揭示了城镇化水平与耕地面积变化二者之间呈现负相关[19]。梁辉等通过对我国城镇化与耕地资源的时空耦合关系研究，发现我国耕地数量和质量与城镇化发展之间存在不协调问题，经济发达地区的耕地与城镇化的协调水平较低[20]。当前关于土地城镇化与人口城镇化关系的探索，从全国、省、地市等不同尺度开展了大量的研究[21⇓-23]。研究方法以相关分析、回归分析和主成分分析等定量分析为主[24⇓-26]。主要结论表明，我国人口城镇化水平和土地城镇化水平之间关系显著[27]，城市人口集聚、经济发展和城市扩张是其中重要的影响因素[28]。
近年来，研究人员对城市群人口城镇化与生态环境效应之间关系研究开展了大量的研究工作[28]。如黄金川等在浙江省开展了实证分析，对环境库兹涅茨曲线和城镇化对数曲线进行复合分析，推导出了城镇化与生态环境交互耦合的数理函数和几何曲线，揭示了区域生态环境随城镇化的发展存在先指数衰减、后指数改善的耦合规律[29]。部分研究人员基于统计数据建立模型论证经济发展和土地利用之间的耦合协调度。如刘法威等利用中国省际面板数据，检验了全国及京津冀、长三角和珠三角等区域人口—土地—经济城镇化之间的耦合协调规律及程度[30]。范辉等借鉴系统科学理论，分别构建人口城镇化和土地城镇化的评价指标体系，研究了浙江省11个地级市人口城镇化和土地城镇化两者之间的耦合协调关系[31]。郭施宏等采用均方差权值法和耦合协调模型，分析了山东半岛人口城镇化与土地城镇化质量的耦合关系[23]。数据获取上，以上研究主要应用统计资料开展人口城镇化和生态环境之间的相互作用关系分析。
遥感技术广泛地应用于土地利用/覆盖变化制图，可以实现长时间序列的城市扩展时空过程的监测和分析。当前较多研究应用Landsat等中分辨率遥感影像开展城市群土地利用变化格局和城市扩张过程分析。但是，现有研究对于人口城镇化与土地利用二者之间关系的研究相对薄弱。本研究应用遥感制图和统计资料，揭示京津冀城市群1980年以来人口城镇化与土地利用变化时空耦合规律，并讨论其主要原因，可为京津冀协同发展和新型城镇化战略的实施提供重要的科学基础。

1 研究范围、研究方法与数据来源

1.1 研究范围

京津冀城市群（13°04′E~119°53′E，36°01′N~42°37′N）总面积21.57万 km2，包括北京市、天津市和河北省。2015年总人口1.1142亿人，其中城镇人口6 988万人，城镇化水平为62.72%，气候为暖温带半湿润季风性气候。作为我国继长三角、珠三角后的第三大城市群，京津冀城市群是国家的政治、文化、国际交流和科技创新中心，也是以首都为核心的世界级城市群[31]。其中，北京为全国政治中心、文化中心、国际交流中心和科技创新中心，拥有3 000余年建城史和800余年建都史，2015年常住人口2 170.7万，城镇化率为86.5%，GDP为2.8万亿元。天津是我国国家中心城市、环渤海地区经济中心、首批沿海开放城市、全国先进制造研发基地及金融创新运营示范区，地处华北平原北部，位于华北平原海河五大支流汇流处。2015年天津市常住人口为1 556.87万人，人口城市化率达到82.93%，GDP 1.8万亿元。河北省包括石家庄和保定、唐山、廊坊等11个地级市，2015年常住人口为7 424.92万人，人口城市化率达到51.61%，GDP为2.98万亿元。

1.2 数据源

土地利用数据来源于中国科学院土地利用/覆盖变化数据（CLUD），空间分辨率为30 m，包括基于Landsat MSS建立的1980年土地利用/覆盖数据，Landsat TM/ETM+获取的1990、1995、2000、2005和2010年以及基于Landsat OLI发展的2015年的土地利用/覆盖数据，土地利用类型为耕地、林地、草地、水域和建设用地以及未利用地6个一级类和25个二级类，一级类型数据精度能达到90%以上[2]，经重新分类生成城市用地（即二级分类中城镇用地）、耕地（一级分类中的耕地，包括旱地、水田等）、生态用地（一级分类中的林地和草地）[33]。基础地理信息数据，来源于国家基础地理信息中心（http://www.ngcc.cn/），包括行政界线、各级行政中心等。社会经济统计数据，包括北京、天津和河北石家庄和地级市1980—2015年的总人口、城市人口、GDP、城镇人口、第一二三产业增加值等指标，来源于《中国统计年鉴》《中国县域统计年鉴》《中国城市统计年鉴》及北京市、天津市和河北省统计年鉴。

1.3 研究方法

1.3.1 城镇化与土地利用面积耦合曲线

Northam等在1975年提出经济社会发展初期，区域的人口和经济规模呈指数增长，但受制于自然系统不能无限满足社会经济发展需求，发展到一定程度后，自然系统会对社会经济发展产生一个负反馈，从而发展成为城镇化S型曲线[34]。本研究基于改进的城镇化率的S型曲线[8]，划分京津冀城市群人口城镇化发展阶段。拟合人口城镇化发展阶段中人口城镇化和土地利用面积二者间的相互关系，分析京津冀城市群、直辖市及省会城市、地市级城市的人口城镇化水平与土地利用面积之间的耦合关系。
考虑到京津冀城市群1980年以来城镇化率持续增加，并伴随建设用地面积持续扩张，城市扩张速率总体呈现持续增加态势，依据其变化趋势的数学意义，选取指数模型进行耦合分析，指数耦合模型表达式如下：
Y = a e b X
式中： X表征人口城镇化率，即人口城镇化发展程度；Y表征建设用地面积变化； a、 b分别为耦合系数。在城镇化初期，建设用地面积扩张通常较为缓慢，但扩张速率呈年际增长的趋势；步入发展阶段后，城市群建设用地呈现逐渐快速增长趋势，且持续加剧；到了城镇化后期，建设用地面积会持续增长至城镇化程度呈现饱和状态后稳定（图1）。
图1 人口城镇化水平与土地利用变化耦合理论曲线

Fig.1 Coupling curves of urbanization rate and area of land use change

随着京津冀城市群城市不断扩张，近35年耕地及生态用地（林地和草地）面积持续减少。拟选用多项式曲线模型对人口城镇化水平与耕地及生态用地面积变化进行拟合：
Y = a 1 X n + a 2 X n - 1 + … + a n X + c
式中： X为人口城镇化率； Y为耕地面积或者生态用地面积； a i为系数； c为修正参数；n为多项式拟合的次方数。

1.3.2 土地利用变化弹性系数

土地利用变化弹性系数（R）指单一土地利用类型面积增长比率（LR）和人口城镇化率增长率（PR）之间的比值： R = L R / P R。弹性系数的绝对值越大，用地变化与城市化率增长之间的匹配性越差。结果可划分为以下六种情形：当PR<LR且同为增长，即Ⅰ：同增失调型，表示城镇化水平和土地均处于增长状态且土地增长快于城镇化水平提升；当PR<LR且同为增长，即Ⅱ：同增协调型，表示城镇化水平和土地均处于增长状态且土地增长慢于城镇化水平提升，土地利用的集约度较高；当LR为负增长，PR为正增长，即Ⅲ：失调型地增，表明城镇化率减速提升而土地加速增长，极可能导致土地资源的粗放利用，用地关系失衡；以及Ⅳ：协调型同减；Ⅴ：失调型同减；Ⅵ：协调型地减。

1.3.3 人口城镇化与土地利用耦合机制分析

本研究构建城市群城镇化与土地利用耦合驱动机制图分析框架（图2）：一方面城市群人口的快速增长使得土地资源承载力、产业支撑能力、基础设施等面临挑战，驱动土地利用方式的改变以满足人口增长需求。同时，大量人口向城市集中，城镇人口快速增长驱动土地城镇化发展。具体驱动机制上，土地利用集约度能反映出土地城镇化发展的质量，高集约度的土地能够容纳和承载更多的人口。产业结构调整也是促进经济发展水平提升的驱动因素，对用地结构造成影响。交通和区位条件会限制或者改变城市扩展的方向和强度。政府决策行为则通过公共财政支出、政策法规调整、固定资产投入、基础设施建设等改变地区土地利用集约度和土地人口承载力。
图2 城镇化与土地利用耦合驱动机制图

Fig.2 Diagram of coupling mechanism between urbanization and land use

2 结果与分析

2.1 城市群土地利用和人口城镇化率变化

1980—2015年京津冀人口城镇化率从31.85%上升至62.72%。至2015年，京津冀城市群总体处于发展阶段中后期并即将步入稳定阶段（图3），其人口城镇化率为62.72%。自1980年经历了城镇化发展初期阶段、城镇化加速发展阶段及减速发展阶段。其中，北京市城镇化水平最高，1980—2000年城镇化水平提升相对较慢；2000—2015年北京市人口城镇化率由77.55%提升至86.51%。天津市2005年以来人口城镇化水平加速提升，到2015年底人口城镇化率达到82.64%。河北省石家庄市，1990年后逐渐加速发展，2015年人口城镇化率达到58.30%。河北省其余各市城镇化水平发展过程基本一致，处于城镇化持续加速发展阶段。
图3 京津冀城市群人口城镇化率与土地利用变化

Fig.3 The urbanization rate and land use area changes in Beijing-Tianjin-Hebei urban agglomeration area

1990—2015年，京津冀城市群建设用地面积由14 701.29 km2增长到27 226.07 km2，增长了近1倍（图3）：北京、保定、石家庄、唐山、邯郸以及天津增加显著，建设用地面积扩张均在1 000 km2以上。此外，除张家口市耕地面积扩张20.41 km2，其余城市均出现缩减，耕地面积减少最为显著为北京市，共计减少1 895.49 km2。

2.2 城市群土地利用和人口城镇化率耦合关系

2.2.1 城市群人口城镇化水平空间差异

根据城镇化率高低，将城市群分为四类区域：高水平城镇化区域（城镇化率≥80%）、较高水平城镇化区域（60%≤城镇化率<80%）、中等水平城镇化区域（30%≤城镇化率<60%）和低水平城镇化区域（城镇化率<30%）（图4）。北京市城镇化率在1990年已超过50%，到2015年北京市和天津市已处于高水平城镇化区域。其次，城镇化水平较高的城市为石家庄市、唐山市和秦皇岛市。上述地区城镇化水平提升主要依托于首都功能圈的辐射发展。其余各市人口城镇化发展起步较晚，1990—2000年人口城镇化水平较低，并且年均变化速率缓慢，与该阶段城市建设用地变化趋势相一致，处于水平较低的缓慢发展过程。到2015年各城市相继步入中等发展水平。
图4 京津冀城市群人口城镇化水平空间分异特征

Fig.4 Spatial divergences of urbanization rate in Beijing-Tianjin-Hebei urban agglomeration area

2.2.2 市域人口城镇化水平与土地利用的相关关系

本研究采用城市用地增长弹性系数（城市用地增长率与城市人口增长率之比），评估市域人口城镇化水平与土地利用的相关关系，其合理值为1.12[35]。以5年为时间单位，计算阶段人口城镇化率变化情况及建设用地、耕地及生态用地变化情况，归纳不同发展水平下人口城镇化率与土地利用间的变化规律（表1）。京津冀城市群内部市域人口城镇化水平与土地利用的相关关系存在明显的时空分异特征，根据京津冀城市群城镇化发展水平，将京津冀城市群各个地级市分为以下三类进行描述：第一类城市已进入高度城镇化阶段，典型城市为北京市和天津市；第二类城市经历快速城市化进行，正处于中高度城市化阶段，典型城市为唐山市和秦皇岛市；第三类城市处于中低水平城镇化阶段，典型城市为张家口市、保定市和衡水市。
表1 京津冀城市群1980—2015年城市用地与人口城镇化水平的年变化率(%)及变化弹性

Tab.1 Annual change rate (%) and change elasticity of municipal land use area and urbanization in Beijing-Tianjin-Hebei urban agglomeration area during 1980-2015

市级行政区 北京市 天津市 石家庄市 唐山市 秦皇岛市 邯郸市 邢台市 保定市 张家口市 承德市 沧州市 廊坊市 衡水市
1980年城镇化率（%） 57.62 68.34 16.19 26.04 19.82 15.73 7.83 7.37 18.60 11.90 6.45 7.15 2.76
2015年城镇化率（%） 86.51 82.64 58.30 58.31 54.07 51.38 47.73 46.67 52.20 46.80 48.56 55.00 46.64
城镇化水平阶段增长率（%） 5.09 3.09 17.66 14.22 15.76 20.04 29.81 30.58 16.33 22.02 33.57 34.27 65.88
建设用地阶段增长率（%） 32.52 19.29 30.62 34.26 25.20 36.56 36.75 29.00 22.56 28.00 23.65 45.13 34.44
弹性系数（比值） 6.40 6.25 1.73 2.41 1.60 1.82 1.23 0.95 1.38 1.27 0.70 1.32 0.52
耕地阶段变化率（%） -14.59 -1.25 -2.58 -1.14 -0.45 -2.18 -1.89 -1.60 1.29 -0.57 -0.89 -1.64 -0.99
弹性系数（比值） -2.87 -0.41 -0.15 -0.08 -0.03 -0.11 -0.06 -0.05 0.08 -0.03 -0.03 -0.05 -0.02
生态用地阶段变化率（%） -0.45 -6.41 -0.01 -1.00 -0.80 -0.22 -1.24 -0.64 -0.66 -0.01 -16.22 -4.88 -0.74
弹性系数（比值） -0.09 -2.08 0 -0.07 -0.05 -0.01 -0.04 -0.02 -0.04 0 -0.48 -0.14 -0.01
对于第一类城市，典型城市北京市和天津市目前已进入城镇化高级发展阶段，1980年城镇化水平分别为57.62%和68.34%，到2015年城镇化水平提升至86.51%和82.64%。35年间人口城镇化水平阶段增长率小于6%，尤其是天津35年内人口城镇化水平的阶段增长率仅为3.09%。但其城市建设用地量的阶段增长率则很高，高达32.52%。该类城市扩散能力强，第二、三产业发达，需要大量的用地满足城市经济的正常发展。城市用地与人口城镇化间的弹性系数高达6.4与6.5，城市用地的增长快于人口城镇化率的提升。
对于第二类城市，典型城市唐山市和秦皇岛市，城市发展的用地条件较好，近35年内的人口城镇化水平在20%~55%。城市用地阶段增长率分别为34.26%和25.20%，耕地减少率为1.14%和0.45%，生态用地减少率为1.00%和0.80%。人口城镇化发展速度较快，建设用地弹性系数分别为2.41和1.60。城市用地的增长速率与人口城镇化率的提升速率接近，城市用地较为聚集，城市发展和建设用地的开发利用方式逐渐向节约、集约方向迈进。
对于第三类城市，典型城市如张家口市、保定市和衡水市人口城镇化水平起步较低，1980年人口城镇化水平分别为18.60%、7.34%和7.37%，2015年分别为52.20%、46.67%和46.64%，阶段增长率在16.33%、30.56和65.88%。相应的生态用地阶段减少率0.6%以上，该类型地区生态条件差，人口城镇化对生态环境影响与生态环境对人口城镇化的约束作用都强，城市发展用地扩张需求让位于区域生态用地。该类地区，城市集聚度较低，扩散能力很低，人口城镇化发展速度缓慢。

2.3 城镇化水平与建设用地、耕地及生态用地时空耦合规律分析

指数模型对京津冀城市群的城镇化水平与建设用地变化的拟合效果较佳（图5）。1980—2015年，京津冀城市群城镇用地从1 984.90 km2增加到8 040.04 km2，城镇用地变化趋势与城镇化率呈正相关关系，城镇化率每提升1个百分点，建设用地增加约169 km2。京津冀城市群耕地从11.2万 km2减少到10.32万 km2，耕地变化的趋势与城镇化率呈负相关关系，城镇化率提升1个百分点，耕地减少约299.5 km2。京津冀城市群生态用地变化的趋势与城镇化率呈负相关关系，城镇化率提升1个百分点，生态用地减少约62.79 km2。
图5 城镇化率与建设用地、耕地及生态用地面积拟合曲线

Fig.5 The fitting curve of urbanization rate and construction land,cultivated land and ecological land area

其中，北京市城市建设用地变化趋势与城镇化率同样符合指数关系，城镇化速率逐渐加快，城镇化率提升1个百分点，建设用地增加约49.95 km2。天津市城镇用地变化趋势与城镇化率表现为线性的正相关关系，城镇化速率保持相对稳定，城镇化率提升1个百分点，建设用地增加约60.13 km2。河北省城镇用地变化趋势与城镇化率呈正相关关系，城镇化速率保持相对稳定，城镇化率提升1个百分点，建设用地增加约103.18 km2。1980—2015年，北京市耕地变化的趋势与城镇化率呈负相关关系，城镇化率提升1个百分点，耕地减少约65.93 km2，生态用地减少约6.16 km2；天津市城镇化率提升1个百分点，耕地减少约41.47 km2，生态用地减少约20.27 km2；河北省城镇化率提升1个百分点，耕地减少约187.11 km2，生态用地减少约47.71 km2。

2.4 城镇化水平每提高1%的用地需求情况

各地区城镇化发展水平与自身资源条件不相同，提高相同城镇化水平（每提升1个百分点）显示出不同的用地变化特征（表2）。各市域城镇化水平的用地需求一般规律为：人口基数越大、人口密度越高地区，城镇化水平每提升1个百分点所需要的建设用地量越大，如北京、天津、石家庄、保定、邯郸等地，同时人口稠密地区占用耕地相对较多。但对于行政区划面积较大，林、草地资源丰富的地区，如张家口，城镇化水平每提升1个百分点所需的生态用地面积很大。其主要原因为，当地土地资源充足但发展水平较低，因此会首先选择自然生态用地以满足经济发展的方式。
表2 1980—2015年京津冀城市群城镇化水平提高1个百分点的土地利用面积变化

Tab.2 The land use area change of the Beijing-Tianjin-Hebei urban agglomeration from 1980 to 2015 by 1 percent of urbanization ratio

行政区 城镇化水平 城镇化水平提高1个百
分点用地变化量（km2）
1980 2015 建设用地 耕地 生态用地
北京市 57.62 86.51 53.99 -140.88 -8.20
天津市 68.34 82.64 57.13 -55.87 -18.27
石家庄市 16.19 58.30 15.58 -34.42 -0.11
唐山市 26.04 58.31 17.93 -16.40 -4.44
秦皇岛市 19.82 54.07 5.65 -2.37 -5.49
邯郸市 15.73 51.38 13.66 -31.95 -0.71
邢台市 7.83 47.73 7.57 -25.69 -3.88
保定市 7.37 46.67 11.04 -26.26 -8.65
张家口市 18.60 52.20 5.47 70.27 -19.70
承德市 11.90 46.80 3.06 -7.23 -0.63
沧州市 6.45 48.56 5.49 -14.93 -1.88
廊坊市 7.15 55.00 7.59 -10.84 -0.70
衡水市 2.76 46.64 5.19 -10.32 -0.01

2.5 城镇化水平与土地利用变化耦合机理分析

2.5.1 经济发展水平的影响

自1990年代以来，京津冀城市群快速城镇化吸引了大量企业投资和外来务工人口流入，为满足城市发展的需求，城市快速向外扩张，从而导致建设用地显著增长。分析表明，每提升1个百分点的城镇化水平，建设用地面积扩张53.99 km2（表2）。此外，更高的经济发展水平会吸引更多的人口，从而产生人口聚集效应，加大对建设用地的需求。相比之下，天津市占用生态用地以满足发展需求，北京市则更多占用耕地。经济的发展带动城镇人口增长，从而加大土地需求。同时，土地承载力得以提升，进而吸引更多人口聚集[36]。

2.5.2 产业结构调整的影响

产业结构调整对城市土地扩张与人口增长的影响表现在两方面，一是产业化发展带动土地向外扩张；二是产业结构优化，提升就业空间，吸引城市人口聚集[36]。自1980年以来，京津冀经济社会发展进程中第二、三产业所占比例不断提高，进一步推动城市建设用地扩张；同时第三产业发展带来的就业机会更多，促进城镇人口增加。如北京市近35年来经济发展实现了工业主导向服务业主导的转变。第二、三产业发达，需要大量的用地以维持城市经济正常发展。自1990年代中期，全市第三产业比重已超过第二产业。2017年，三产业的比例为0.4∶19.0∶80.6。与1978年相比，第三产业比重提高56.7个百分点，表明服务业在经济发展中发挥主要带动作用。

2.5.3 交通区位条件的影响

区域交通发展在一定程度上推动了人口集中、扩散和土地外延扩张，交通枢纽对人口聚集有巨大吸引力，导致城市土地快速蔓延。交通运输部为推进京津冀交通一体化发展，着力推进京津冀城市群，特别是雄安新区的交通建设[37]。如京雄城际铁路、津石高速公路等雄安新区对外骨干通道项目建设；加强津冀港口、三地机场协同发展；推进京津冀运输结构调整示范区建设，提高跨区域、跨方式运输服务一体化水平[38]。同时保障冬奥会交通，推进了京张铁路、兴延高速公路等交通项目建设。交通网路兴建加强了周边城市与北京的联系，通过交通及地理区位条件加强城市间联动性，区位条件不断凸显，促进城市间经济活动和人口流动，推动了城市用地扩张和人口集聚。

2.5.4 政府决策行为的影响

区域发展战略和土地利用政策等相关政府行为对城市土地扩张方向与规模起到重要导向作用[36-37]。国家土地利用政策的颁布及相关举措的实施对京津冀城市用地扩张具有重要影响。其中，1980—1990年是京津冀城市扩张最慢的阶段，主要由于城市用地与农村土地分别由不同的部门管理，导致两种土地利用类型相互转换较为缓慢，期间国家颁布《中华人民共和国土地管理法》。1990—1995年，改革开放进一步推进，房地产业迅速发展，导致城市用地快速增加，这5年是近35年城市用地面积增长最快的阶段。1995年后，国家相继颁布和实施《基本农田保护条例》与耕地总量动态平衡政策、耕地占补平衡战略以限制对农田的占用，而该阶段城市用地扩张速度仅为上阶段的1/10。2000年以后，中国开始进入快速工业化和城市化阶段，社会经济的快速发展带动了建设用地的快速增长，耕地及林草用地持续减少（图3）。为了保证国家粮食安全，2004年国家开始实施最严厉的耕地保护政策，同时2009年提出要确保国家18亿亩耕地红线战略，并在《全国土地利用总体规划纲要（2006—2020年）》中提出关于耕地保护和城市建设规模管控的相关指标。图5中，耕地与城镇化率的耦合曲线中2005年后耕地面积减少趋于缓和，到2010年后，北京市城镇化率继续增长同时，但耕地面积基本与前期持平。虽然2000年以后城市建设用地在以较快的速度增长，但城市用地扩张占用耕地的比例逐渐稳定。

3 结论与讨论

1980年以来，京津冀城市群经历了城镇化发展初期阶段、城镇化加速发展阶段及城镇化减速发展阶段。在城镇化阶段达到饱和前，京津冀城市群城镇化率与建设用地存在指数递增关系；城镇化率与耕地面积变化存在多项式曲线递减或波动递减关系；城镇化率与生态用地存在递减或波动递减关系。1980—2015年京津冀城市群人口从6 779万人增加到11 142万人，城镇化率从31.85%增加到62.72%。1980—2015年，京津冀城市群建设用地从1 984.9 km2增加到8 040.04 km2；城镇化率每提升1个百分点，建设用地增加约169 km2，耕地减少约299.5 km2，生态用地减少约62.79 km2。
本文初步分析了人口城镇化与土地利用变化的耦合关系，事实上城镇化还受到GDP、产业结构等诸多因素影响，特别是在京津冀协同发展战略背景下如何合理配置土地资源，实现城市可持续发展，有待更深入的研究。

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