揚州市土地利用系統(tǒng)協(xié)調性評價

鄭俊鵬，王 婷，歐名豪，劉震宇

隨著經(jīng)濟社會的高速發(fā)展，人類對土地資源的開發(fā)利用程度正在逐步加大，土地利用的社會經(jīng)濟效益得到了逐步提高，但與此同時，生態(tài)環(huán)境質量呈現(xiàn)出不斷惡化的趨勢，嚴重威脅著土地資源的可持續(xù)利用［1］。如何正確處理土地利用過程中的經(jīng)濟社會發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護間的關系，使得經(jīng)濟、社會和環(huán)境能夠協(xié)調發(fā)展，進而實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，已成為相關學者關注的焦點。土地協(xié)調利用的研究對象是作為經(jīng)濟—社會—生態(tài)環(huán)境綜合體的土地，研究內容是探悉土地利用系統(tǒng)中經(jīng)濟、社會和生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)之間以及各子系統(tǒng)內部各構成要素之間相互協(xié)調一致的程度［2］。國內已有學者［2－12］對土地利用系統(tǒng)的協(xié)調性或區(qū)域經(jīng)濟、社會和環(huán)境之間的協(xié)調性進行了研究，但結合土地利用總體規(guī)劃進行土地利用系統(tǒng)協(xié)調性評價的研究還鮮見報道。

區(qū)域土地利用系統(tǒng)是土地利用總體規(guī)劃的調控對象，其運動必然符合耗散結構理論，系統(tǒng)整體由無序走向有序得益于子系統(tǒng)之間的結構關系的協(xié)調。采用信息熵數(shù)值的大小判斷子系統(tǒng)之間的協(xié)調性，符合耗散結構理論和協(xié)調性的界定。本研究采用以信息熵理論為基礎的協(xié)調性計算模型對揚州市土地利用系統(tǒng)協(xié)調性進行評價，為新一輪土地利用總體規(guī)劃的編制提供參考和依據(jù)。

1 土地利用系統(tǒng)協(xié)調性

協(xié)調是描述事物之間良性發(fā)展相互關系的概念，表明系統(tǒng)之間或系統(tǒng)內要素之間和諧統(tǒng)一、配合得當?shù)年P系［1］。協(xié)調性是指系統(tǒng)之間或者系統(tǒng)要素之間在發(fā)展過程中彼此協(xié)調一致的狀況。協(xié)調性越高，表示系統(tǒng)或要素之間的協(xié)調狀況越好；反之，則表示系統(tǒng)或要素之間的協(xié)調狀況越差［13－14］。土地利用系統(tǒng)是由經(jīng)濟、社會和環(huán)境3個子系統(tǒng)構成的復雜巨系統(tǒng)，經(jīng)濟、社會子系統(tǒng)在向環(huán)境獲取承載力的過程中，其規(guī)模和強度不斷發(fā)展壯大。隨著承載力不斷地被經(jīng)濟、社會子系統(tǒng)“奪走”，環(huán)境子系統(tǒng)的規(guī)模和強度不斷縮減。環(huán)境子系統(tǒng)的衰退也必然會逐漸限制經(jīng)濟和社會的進一步發(fā)展。因此必須尋求土地利用系統(tǒng)的合理結構、最佳功能及其正常運行，充分合理地利用有限的土地資源，提高其利用率和生產(chǎn)率，保證土地生態(tài)環(huán)境的高質量和經(jīng)濟社會的高效益，最終實現(xiàn)土地資源的可持續(xù)利用［15］。

土地利用系統(tǒng)協(xié)調性體現(xiàn)了經(jīng)濟、社會、環(huán)境子系統(tǒng)之間的均衡程度、有序程度，具體表現(xiàn)為經(jīng)濟功能不斷加強、人民生活水平不斷提高、環(huán)境持續(xù)惡化得到遏制，即某個子系統(tǒng)的發(fā)展不以損害其他子系統(tǒng)為代價。因此可以將土地利用系統(tǒng)協(xié)調性定義為在不同發(fā)展階段，區(qū)域土地利用過程中社會經(jīng)濟水平與生態(tài)環(huán)境質量狀況之間的協(xié)調程度及其所表征的土地利用的綜合效益水平。

2 研究區(qū)概況

揚州市地處江蘇省中部，長江下游北岸、江淮平原南端，地理坐標為東經(jīng)119°01′—119°54′，北緯31°56′—33°25′之間。南臨長江，北與淮安、鹽城市接壤，東和鹽城、泰州市毗聯(lián)，西與南京、淮安市及安徽省天長市交界。揚州市是上海經(jīng)濟圈和南京都市圈的節(jié)點城市，交通便捷。全年氣候溫和，光照充足，雨水充沛，境內90%以上是平原，水面廣闊，有長江岸線80.5km，京杭大運河縱穿腹地，由北向南溝通白馬湖、寶應湖、高郵湖、邵伯湖4湖，匯入長江，境內全長143.3km。2009年底，揚州市土地總面積6.63×105hm2，轄廣陵、維揚、邗江3區(qū)和儀征、高郵、江都、寶應4縣（市）。戶籍人口458.80萬人，城市化水平52.9%；地區(qū)生產(chǎn)總值1 856.39億元，人均地區(qū)生產(chǎn)總值41 406元，財政收入310.09億元；三次產(chǎn)業(yè)結構為7.8∶56.1∶36.1；城鎮(zhèn)居民人均可支配收入19 416元，農(nóng)民人均純收入8 295元，是典型的人口集中與經(jīng)濟快速發(fā)展區(qū)。

3 研究方法

3.1 數(shù)據(jù)來源

主要涉及兩類數(shù)據(jù)：（1）經(jīng)濟社會統(tǒng)計數(shù)據(jù)，主要包括1996—2010年及規(guī)劃年人均GDP、社會固定資產(chǎn)投資、人口自然增長率、城鎮(zhèn)化率、工業(yè)廢水排放量、工業(yè)廢氣排放量等經(jīng)濟社會發(fā)展數(shù)據(jù)，主要來源于1997—2011年揚州統(tǒng)計年鑒、江蘇統(tǒng)計年鑒、揚州市土地利用總體規(guī)劃（2006—2020年）文本，小部分數(shù)據(jù)采用外推法、內插值法得到；（2）土地利用數(shù)據(jù)，包括揚州市1996—2010年土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)與規(guī)劃數(shù)據(jù)，來源于揚州市國土部門提供的1996—2010年土地利用變更數(shù)據(jù)表與揚州市土地利用總體規(guī)劃（2006—2020年）文本。

3.2 協(xié)調性的計算

對于一個不確定性系統(tǒng)，若用隨機變量X表示其狀態(tài)特征，設 X 的取值為：X＝｛x1，x2，…，xn｝（n≥2），每一取值對應的概率為：P＝｛p1，p2，…，pn｝（0≤pi≤1，i＝1，2，…，n），且有∑pi＝1。假設

式中：E（X）——信息熵；pi——X 取值xi時對應的概率。當E（X）最小，即p1＝p2＝…＝pn時，表明各子系統(tǒng)之間最為協(xié)調；當E（X）越大，即pi之間相差越大時，表明各子系統(tǒng)之間越不協(xié)調。所以，用信息熵E（X）可以定量地描述系統(tǒng)內各子系統(tǒng)之間的協(xié)調性：E（X）越小，各子系統(tǒng)之間越協(xié)調，反之，各子系統(tǒng)之間越不協(xié)調。以信息熵原理為基礎，建立土地利用系統(tǒng)協(xié)調性的計算模型。

3.2.1 子系統(tǒng)的劃分與評價指標的選擇 要計算協(xié)調性，首先必須把土地利用系統(tǒng)劃分成若干個子系統(tǒng)，根據(jù)研究的目的不同，其劃分方法有所不同。根據(jù)前面土地利用系統(tǒng)協(xié)調性的界定，經(jīng)濟增長、社會進步、生態(tài)良好是土地利用系統(tǒng)協(xié)調發(fā)展的3個方面，因此，將土地利用系統(tǒng)劃分成經(jīng)濟、社會、環(huán)境3個子系統(tǒng)。

利用CNKI數(shù)據(jù)庫，對近年來有關土地利用系統(tǒng)協(xié)調性評價或區(qū)域經(jīng)濟、社會和環(huán)境協(xié)調性評價的指標進行分析，遵循科學性、綜合性、可操作性、動態(tài)性等原則，在參照相關研究成果［1－12］的基礎上，結合揚州市的實際情況和土地利用總體規(guī)劃的內容，選取以下18項指標作為揚州市土地利用系統(tǒng)協(xié)調性評價的指標體系（表1）。

3.2.2 各指標值的計算 信息熵Ei的計算公式為：

表1 揚州市土地利用系統(tǒng)協(xié)調性評價指標體系

式中：Ei——第i個指標的信息熵；Xij——原始數(shù)據(jù)的歸一化值，其中i為指標，j為年份；xij——指標i第j年的原始值；minxij——指標i的年份最小值；maxxij——指標i的年份最大值；n——指標總個數(shù)；m——年份數(shù)。

指標權重Qi計算公式為：

子系統(tǒng)發(fā)展水平ZLj計算公式為：

式中：ZLj——第L個子系統(tǒng)第j年的發(fā)展水平；p——第L個子系統(tǒng)所含指標總個數(shù)。

協(xié)調性D計算公式為：

式中：F——土地利用系統(tǒng)綜合發(fā)展水平，F(xiàn)＝ω1Z1＋ω2Z2＋ω3Z3，ω1，ω2，ω3為各子系統(tǒng)的權重。本研究認為經(jīng)濟、社會、環(huán)境子系統(tǒng)同等重要，所以取ω1＝ω2＝ω3＝0.333 3。

3.2.3 土地利用系統(tǒng)協(xié)調性評價標準 評價標準是判斷土地利用系統(tǒng)協(xié)調性的依據(jù)。根據(jù)公式（5），土地利用系統(tǒng)協(xié)調性的數(shù)值介于0和1之間，根據(jù)均勻分布函數(shù)法確定協(xié)調性評價標準（表2）。

表2 楊州市土地利用系統(tǒng)協(xié)調性評價標準

4 結果與分析

根據(jù)公式（2）—（5），計算出揚州市土地利用系統(tǒng)及各子系統(tǒng)發(fā)展水平、土地利用系統(tǒng)協(xié)調性（表3）。

4.1 揚州市土地利用系統(tǒng)及各子系統(tǒng)發(fā)展水平分析

揚州市1996—2010年土地利用系統(tǒng)及各子系統(tǒng)發(fā)展水平如圖1所示。在此期間，經(jīng)濟、社會和環(huán)境子系統(tǒng)發(fā)展水平大體上呈現(xiàn)不斷上升的趨勢，且3者之間的差距也逐步縮小。2009年前，揚州市經(jīng)濟、社會子系統(tǒng)發(fā)展水平偏低，基本處于0.5以下，且明顯低于環(huán)境子系統(tǒng)發(fā)展水平。到2010年，3者都達到0.5以上，即中等發(fā)展水平，表明揚州市經(jīng)濟、社會、環(huán)境子系統(tǒng)發(fā)展水平越來越協(xié)調一致。同時，土地利用系統(tǒng)綜合發(fā)展水平也呈現(xiàn)出逐年上升的趨勢，由1996年的0.381 8增長到2010年的0.556 1，但仍處于中等發(fā)展水平。

在經(jīng)濟子系統(tǒng)中，1996—2010年揚州市人均GDP從7 903元增長到48 092元，低于該省平均水平；社會固定資產(chǎn)投資也處于較低的水平，1996—2010年間從111.19億元增長到1 331.85億元；萬元GDP能耗1996—2006年都在1t標準煤以上，2007年以后，降低到1噸標準煤以下，說明了建設用地集約利用制度、節(jié)能減排政策發(fā)揮了一定的作用。根據(jù)以上分析，人均GDP、社會固定資產(chǎn)投資偏低是經(jīng)濟子系統(tǒng)發(fā)展水平偏低的主要原因，規(guī)劃期間應刺激經(jīng)濟發(fā)展，嚴格實施建設用地節(jié)約集約利用制度，強勢推進開發(fā)區(qū)與工業(yè)園區(qū)建設，引導產(chǎn)業(yè)集聚，保障支柱產(chǎn)業(yè)和特色產(chǎn)業(yè)用地，提高土地利用效益，同時應保障鐵路、公路、港口等重點基礎設施用地，加大基礎設施投資，為經(jīng)濟快速增長提供良好的用地政策與投資環(huán)境。在揚州市新一輪規(guī)劃中提出到2020年建設用地總量為1.30×105hm2，GDP超過10 000億元，人均GDP有望達到21萬元左右，為經(jīng)濟子系統(tǒng)發(fā)展水平的提高奠定了基礎。

表3 揚州市土地利用系統(tǒng)及各子系統(tǒng)發(fā)展水平和土地利用系統(tǒng)協(xié)調性

圖1 揚州市1996－2010年土地利用系統(tǒng)及各子系統(tǒng)發(fā)展水平

在社會子系統(tǒng)中，總人口1996—2010年呈現(xiàn)低速增長的趨勢，由1996年的444.87萬人增長到2010年的459.12萬人；人口自然增長率較低，除2005年外，都保持在3‰以下；城鎮(zhèn)化率由1996年的35.25%逐步發(fā)展到2010年的57.34%；而1996—2010年揚州市農(nóng)民人均純收入從2 937元增長到9 462元，城鎮(zhèn)居民人均可支配收入從5 097元增長到21 766元，前者和該省平均水平持平，而后者明顯低于全省平均水平。根據(jù)以上分析，農(nóng)民人均純收入和城鎮(zhèn)居民人均可支配收入偏低是社會子系統(tǒng)發(fā)展水平偏低的主要原因，規(guī)劃期間應大力發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、特色農(nóng)業(yè)和生態(tài)農(nóng)業(yè)，提高農(nóng)民收入水平，同時保障城鎮(zhèn)發(fā)展合理用地，加大城鎮(zhèn)二三產(chǎn)業(yè)發(fā)展力度，提高城鎮(zhèn)居民收入水平，促進社會公平，為經(jīng)濟的進一步發(fā)展提供良好的社會環(huán)境。在揚州市新一輪規(guī)劃中提出要合理保障城鎮(zhèn)發(fā)展用地和產(chǎn)業(yè)集聚用地，到2020年城鎮(zhèn)工礦用地規(guī)模比2005年凈增9 872.0hm2，城鎮(zhèn)居民人均可支配收入達到9萬元以上，農(nóng)民人均純收入達到3萬元以上，這些目標的實現(xiàn)會促進社會子系統(tǒng)發(fā)展水平的提高。

在環(huán)境子系統(tǒng)中，人均耕地面積穩(wěn)定在0.067 hm2左右；人均公共綠地面積逐步增長，由1996年的3.35m2增加到2010年的8.54m2；生態(tài)用地面積比例由28.50%增長到32.25%，說明揚州市加大了生態(tài)建設力度，注重生態(tài)環(huán)境與歷史文化的保護，加強水生態(tài)和灘涂濕地的保護，進一步彰顯和提升了揚州市在長三角地區(qū)的生態(tài)優(yōu)勢；建成區(qū)綠化覆蓋率由1996年的33.49%逐步增長到2010年的43.6%，增強了揚州市作為宜居生態(tài)園林城市和優(yōu)秀旅游城市的城市特質；由于經(jīng)濟社會的發(fā)展，城鎮(zhèn)工礦用地的增加，工業(yè)廢氣排放量總體上呈現(xiàn)較小上升趨勢，工業(yè)廢水排放量呈波動變化趨勢但波動不大，表明了揚州市貫徹落實土地利用和諧生態(tài)戰(zhàn)略、節(jié)能減排政策取得了一定的效果；雖然萬元GDP工業(yè)廢氣排放量、萬元GDP工業(yè)廢水排放量總體上呈現(xiàn)下降趨勢，但兩者的排放水平仍然較高，基本上和該省平均水平持平，到2010年分別為5 172m3和4.06t。根據(jù)以上分析，萬元GDP工業(yè)廢氣排放量、萬元GDP工業(yè)廢水排放量偏高是制約環(huán)境子系統(tǒng)發(fā)展水平提高的主要因素，規(guī)劃期間應轉變經(jīng)濟發(fā)展方式、加大節(jié)能減排力度、保障環(huán)?；A設施用地、嚴格落實規(guī)劃環(huán)境影響減緩措施等，切實減少單位GDP污染物排放量，提高GDP的發(fā)展質量，為揚州市經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展提供良好的資源環(huán)境基礎。在揚州市新一輪規(guī)劃中提出到2020年全市新增建設用地總量為18 039.8hm2，優(yōu)先保障重點基礎設施用地以及生態(tài)環(huán)境保護要求的重點項目用地，為污染物的減排提供了用地保障。

4.2 揚州市土地利用系統(tǒng)協(xié)調性分析

揚州市1996—2010年土地利用系統(tǒng)協(xié)調性如圖2所示，總體上看，土地利用系統(tǒng)協(xié)調性呈現(xiàn)出波動上升的趨勢。1996—2003年，揚州市土地利用系統(tǒng)基本處于瀕臨失調或輕度失調水平，經(jīng)濟和社會發(fā)展水平不高，環(huán)境子系統(tǒng)對經(jīng)濟、社會發(fā)展的支撐作用沒有得到發(fā)揮。2004—2006年，揚州市的經(jīng)濟社會快速發(fā)展，良好的環(huán)境開始發(fā)揮其支撐經(jīng)濟和社會發(fā)展的作用，經(jīng)濟、社會和環(huán)境之間的協(xié)調性得到改善，處于勉強協(xié)調水平。2007—2009年，經(jīng)濟、社會和環(huán)境之間的協(xié)調性不斷增強，達到初級協(xié)調水平。到2010年，隨著經(jīng)濟、社會和環(huán)境子系統(tǒng)的同步發(fā)展，揚州市土地利用系統(tǒng)的協(xié)調性進一步增強，勉強達到了中級協(xié)調水平。由此可以看出，2010年前土地利用系統(tǒng)的協(xié)調性雖然不斷提高，但仍處在一個相對較低的水平上。所以，規(guī)劃期間應該通過調整土地利用結構和布局，不斷健全與落實農(nóng)用地、建設用地和生態(tài)用地規(guī)劃管理制度，使得環(huán)境保護優(yōu)化經(jīng)濟社會發(fā)展的作用進一步顯現(xiàn)，從而使規(guī)劃期間揚州市土地利用系統(tǒng)的協(xié)調性得到進一步提高，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

圖2 揚州市1996－2010年土地利用系統(tǒng)協(xié)調性

5 結論

（1）運用以信息熵理論為基礎的協(xié)調性計算模型對區(qū)域土地利用系統(tǒng)協(xié)調性進行評價，符合耗散結構理論和協(xié)調性的界定，而且具有含義明確、簡單、較客觀等特點，研究結果具有較高的可信度，可較真實地反映揚州市土地利用系統(tǒng)及各子系統(tǒng)發(fā)展水平、土地利用系統(tǒng)協(xié)調性。

（2）揚州市土地利用系統(tǒng)協(xié)調性評價結果表明，1996—2010年揚州市土地利用系統(tǒng)及各子系統(tǒng)發(fā)展水平、土地利用系統(tǒng)協(xié)調性水平不斷提高，但系統(tǒng)發(fā)展水平仍處于中等發(fā)展水平，系統(tǒng)協(xié)調性也處在較低水平上，各子系統(tǒng)內部仍存在一些影響系統(tǒng)協(xié)調發(fā)展的限制性因素，所以新一輪土地利用總體規(guī)劃應該采取相應措施，使得規(guī)劃期間揚州市土地利用系統(tǒng)協(xié)調性進一步提高，進而實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

（3）土地利用系統(tǒng)協(xié)調性評價是一個新課題，在我國剛剛起步，相關的理論與方法體系尚處于探索階段，其評價指標的選取、模型運用還有待于深入研究。本研究建立的評價指標體系是結合土地利用總體規(guī)劃的一種嘗試，還存在一些不足之處，而且僅進行了揚州市時間序列上的實證研究，還缺少區(qū)域內部橫向比較的實證研究。隨著研究的不斷深入，土地利用系統(tǒng)協(xié)調性評價的理論和方法將不斷更新，土地利用規(guī)劃與土地利用系統(tǒng)協(xié)調性評價的結合必將更加緊密。建立健全土地利用系統(tǒng)協(xié)調性評價制度，將有利于科學地編制土地利用規(guī)劃及規(guī)劃的有效實施，促進經(jīng)濟、社會、環(huán)境的協(xié)調發(fā)展及土地利用系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。

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