基于主成分分析法評價南寧市區土地集約利用水平

黃天能　楊楠　莫柳妮

摘 要 利用主成分分析法，評價南寧市6個行政區土地集約利用程度，結果表明：各行政區土地集約利用程度相差較大。其中，良慶區、青秀區土地集約利用水平較高，西鄉塘區次之，興寧區、江南區和邕寧區土地集約利用水平較低；土地集約利用水平與土地利用強度呈正相關關系；土地集約利用水平與經濟發展水平之間的關系具有兩面性。

關鍵詞 土地集約利用；主成份分析；廣西南寧市

中圖分類號：F293.2 文獻標志碼：B 文章編號：1673-890X（2015）18--03

土地是人類賴以生存的物質基礎，隨著現代社會工業化和城市化進程的加快，城市建設用地不斷擴張，對耕地資源的威脅不斷加大，城市存量土地粗放利用的現象也非常突出。因此，在人地矛盾異常突出的情況下，研究城市土地的集約利用，對合理優化配置有限城市土地資源，提高土地利用水平，引導城市土地利用方式由外延擴張向外延擴張與內涵挖潛相結合轉化都具有重要的意義[1]。南寧市是廣西壯族自治區的首府，隨著城市化的快速發展，土地資源面臨的壓力很大，因此，對該區域進行土地集約利用程度的研究，能為區域性城市土地的集約利用、經濟的協調發展、產業結構的調整以及區域政策的制定提供科學的依據。

1 研究區域概況

南寧市是廣西的政治、經濟、文化的中心，地處東經106°33〞～109 °36〞，北緯21°36〞～24°02〞，總面積2.28萬km2，總人口686.8萬，城區人口170多萬，是廣西政治、經濟、信息、文化中心。南寧背靠大西南，面向東南亞，毗鄰粵港澳，具有得天獨厚的區位優勢和地緣優勢，是我國華南、西南和東南亞經濟圈的結合部，是“南貴昆”經濟區和環北部灣沿岸的重要經濟中心城市，是我國大西南地區與粵、瓊、港、奧以及整個東南亞的連結點和樞紐城市。全地區轄西鄉塘區、青秀區、江南區、興寧區、良慶區、邕寧區、橫縣、賓陽、上林、隆安、馬山等縣區（本文研究對象為市區內的6個行政區）。

2 研究方法

2.1 評價指標體系的建立

根據城市土地集約利用概念與內涵，遵循主導因素原則、系統性原則、層次性原則、可操作性原則、定性分析與定量分析相結合的原則建立評價指標體系[2]。從土地經濟效益、土地利用程度、投入強度和可持續利用度等方面選取8個具體指標來構建南寧市土地集約利用評價指標體系。詳見表1。

表 1 南寧市區土地集約利用評價指標體系

評價因子 指標定義

城市人口密度（X1） 城市總人口與建成區的面積比值

單位土地二三產業產值（X2） 單位城市建設面積產生的二三產業值

城市工業用地效益（X3） 工業用地單位面積上的工業產值

人均建設用地面積（X4） 城市人均擁有的建設用地面積

城市地均財政收入（X5） 建成區單位面積產生的財政收入

城市地均GDP（X6） 建成區單位面積產生的城市GDP

城市人均道路用地（X7） 城市道路面積與城市總人口之比

單位城市用地固定資產投資（X8） 單位城市建設面積上的固定資產投資額

2.2 指標標準化處理

收集指標數據進行計算求出各評價指標原始值，然后用標準差標準化方法對原始數據進行指標標準化處理，結果見表2，按公式（1）進行計算[3]：

（1）

式中：Zij為標準差標準化處理值，Xij為評價因子值，為評價因子均值，δj為標準差。

表2 指標標準化處理后數據

變量

行政區 ZX1 ZX2 ZX3 ZX4 ZX5 ZX6 ZX7 ZX8

興寧區 -0.29 -0.74 -0.74 -0.17 -0.44 -0.76 0.47 -0.69

青秀區 0.02 0.29 0.17 -0.38 2.00 0.28 -0.36 1.92

江南區 -0.52 -0.83 -0.79 0.04 -0.54 -0.90 -0.33 -0.72

西鄉塘區 0.38 -0.14 -0.10 -0.55 0.00 -0.24 -1.18 -0.05

邕寧區 1.69 -0.45 -0.44 -0.88 -0.46 -0.22 -0.34 -0.54

良慶區 -1.28 1.86 1.90 1.94 -0.56 1.85 1.74 0.09

2.3 構建相關系數矩陣

（2）

對上述標準化后的數據，將其帶入公式（2）進行計算，得到相關系數矩陣，其結果詳見表3。式中：rij表示相關系數值；xi、xj為算數平均值。

表3 相關系數矩陣

Z（X1） Z（X2） Z（X3） Z（X4） Z（X5） Z（X6） Z（X7） Z（X8）

Z（X1） 1.00

Z（X2） -0.51 1.00

Z（X3） -0.52 1.00 1.00

Z（X4） -0.83 0.81 0.83 1.00

Z（X5） 0.08 0.10 0.05 -0.28 1.00

Z（X6） -0.43 0.99 0.99 0.78 0.09 1.00

Z（X7） -0.65 0.67 0.68 0.87 -0.31 0.68 1.00

Z（X8） -0.09 0.42 0.37 0.01 0.95 0.40 -0.07 1.00

2.4 計算特征值和主成份貢獻率

由相關系數矩陣，經SPSS軟件計算特征值、各個主成份的貢獻率與累計貢獻率。按特征根大于1的原則和累計貢獻率達到85%～95%的原則選取主成分，根據表4可知，第二主成分的累計方差貢獻率為87.995%，說明前兩個主成份可以反映出指標中所包含的信息，故只需求出第一、第二主成份ZX1、ZX2即可。計算結果詳見表5。

表4 主成份載荷

變量 主成份

z1 z2

x1 -0.707 0.201

x2 0.956 0.18

x3 0.958 0.13

x4 0.938 -0.297

x5 -0.017 0.971

x6 0.936 0.179

x7 0.828 -0.365

x8 0.291 0.947

表5 特征值及主成份貢獻率表

主成分 特征值 貢獻率/% 累積貢獻率/%

1 4.857 60.71 60.71

2 2.183 27.284 87.995

3 0.721 9.006 97.001

4 0.232 2.898 99.899

5 0.008 0.101 100

6 7.13E-17 8.91E-16 100

7 -5.21E-17 -6.51E-16 100

8 -4.44E-16 -5.55E-15 100

2.5 計算主成份載荷

對于特征值λ1=4.857，λ2=2.183分別求出其特征向量e1、e2，再用公式（3）計算各變量×1、×2，…，×8在主成分z1、z2上的載荷，結果詳見表5。

lij=p（zi，xj）=eij（i， j=1，2，…，p） （3）

從表5可以看出：第一主成分與單位土地二三產業產值（X2）、城市工業用地效益（X3）、人均建設用地面積（X4）、城市地均GDP（X6）、城市人均道路用地（X7）有較大的正相關性，與城市人口密度（X1）有較大的負相關，是反映土地利用強度的指標。第二主成份與城市地均財政收入（X5）、單位城市用地固定資產投資（X8）有較大的正相關，是反映經濟發展水平對土地集約利用影響的指標。結果表明，單位土地二三產業產值、城市工業用地效益、人均建設用地面積、城市人口密度、城市用地固定資產投資是土地集約利用程度的主導驅動因素。

2.6 計算主成分得分

計算各區在第一、二主成分上的得分，結果詳見表7。如果一個區域在某一主成分上的得分為正，則意味著這一區域的該主成分在平均發展水平之上；反之，得分為負則表明在平均水平之下。

表6 主成份得分系數矩陣表

第一主成份 第二主成份

y1 -0.1455 0.0920

y2 0.1968 0.0824

y3 0.1972 0.0594

y4 0.1931 -0.1360

y5 -0.0035 0.4449

y6 0.1927 0.0818

y7 0.1705 -0.1670

y8 0.0599 0.4340

表7 各區在主成份上的得分

第一主成份得分（F1） 第二主成份得分（F2）

興寧區 -0.38705 -0.74531

青秀區 0.1141 1.89245

江南區 -0.50705 -0.74246

西鄉塘區 -0.46008 0.24906

邕寧區 -0.72151 -0.19234

良慶區 1.96159 -0.46139

由主成份得分系數矩陣（表6）和標準化處理數據可以計算出第一主成分、第二主成分的分值，按公式（4）和（5）進行計算 ，計算結果詳見表7。

F1=-0.1455×y1+0.1698×y2+0.1972×y3+0.1931×y4-0.0035×y5+0.1927×y6+0.1705×y7+0.0599×y8 （4）

F2=0.0920×y1+0.0824×y2+0.0594×y3-0.1360×y4+0.4449×y5+0.0818×y6-0.1670×y7+0.4340×y8 （5）

2.7 計算各行政區的集約度分值

在計算各行政區的集約度分值時，以第一主成份、第二主成份的貢獻率作為計算系數，按公式（6）進行計算，其結果詳見表8。

∑F=0.6071×F1+0.27284×F2 （6）

表8 南寧市各行政區土地集約利用水平的主成份得分

第一主成份得分 第二主成份得分 綜合得分 位次

興寧區 -0.38705 -0.74531 -0.43833 4

青秀區 0.11410 1.89245 0.58561 2

江南區 -0.50705 -0.74246 -0.51040 6

西鄉塘區 -0.46008 0.24906 -0.21136 3

邕寧區 -0.72151 -0.19234 -0.49051 5

良慶區 1.96159 -0.46139 1.06500 1

從表8可以看出，第一主成分得分最高的是良慶區，分值為1.961 59，其次為青秀區，分值為0.114 10；第二主成份得分最高的是青秀區，分值為1.892 45，其次為西鄉塘區，分值為0.249 06；綜合主成份得分在平均土地集約水平之上的為良慶區和青秀區，西鄉塘區則位于平均水平，江南區、興寧區和邕寧區土地集約利用水平最低。若將這6個行政區的土地集約利用水平分為三個等級，則良慶區、青秀區為集約利用，西鄉塘區為中度集約利用，興寧區、江南區和邕寧區為粗放集約利用。

3 結論與建議

3.1 結論

經主成分分析結果顯示，良慶區、青秀區土地集約利用水平較高，西鄉塘區次之，興寧區、江南區和邕寧區土地集約利用水平較低。土地集約利用水平與土地利用強度有較大的正相關關系。當對某一區域的固定資產投資加大時，會改善該區域的基礎設施水平，提高其經濟發展水平，進而提高單位土地的產出效益，提高土地集約利用水平。

土地集約利用水平與經濟發展水平之間的關系具有兩面性。一方面，經濟的發展直接導致土地需求的增加，盲目擴張、土地閑置等一系列問題；另一方面，經濟的發展為人類進一步開發利用城市土地提供了物質基礎和資金保障，為提高土地的集約利用水平提供了可能[4]。

3.2 建議

3.2.1 加強土地集約利用意識

南寧市人多地少，后備土地資源匱乏，面對日益加劇的土地供需矛盾，政府部門應按照科學發展觀的要求，切實增強節約、集約用地的責任感和自覺性，牢固樹立“只有依法集約用地，才能保障發展用地”的新觀念，通過內涵挖潛、提高利用強度、控制用地規模等途徑，合理配置有限的土地資源，不斷提高土地利用效率和經濟效益，全面實現土地利用從粗放型向集約型方式的根本轉變[5]。

3.2.2 合理調整用地布局

嚴格按照生產力布局規劃、土地利用總體規劃和城市建設總體規劃，合理調整用地布局，優化土地資源配置。加快工業項目向經濟開發區和工業功能區集中、人口向城鎮集中、住宅向社區集中，最大限度地發揮土地的集聚效應。

3.2.3 清理閑置土地，盤活存量土地

政府部門應加大力度開展存量土地的調查清理盤活工作，重點加大對已出讓土地的清理力度。

3.2.4 加強舊城改造工作，提高基礎設施水平

對舊城區的交通、水利等基礎設施進行改造，提高居民的生活水平，改善基礎設施的完善程度，拆舊建新，合理布局，重新規劃，提高土地集約利用水平。

參考文獻

[1]李蘭，朱紅梅.基于主成份分析法的吉首經濟開發區土地集約利用評價研究[J].江西農業學報，2010，22（4）：201-203.

[2]周偉，王秀蘭.節約和集約用地評價指標體系研究[J].安徽農業科學，2007，35（2）：491-493.

[3]宋松.南京市近五年城市土地集約利用評價—基于PSR模型和主成份分析法[A].中國土地學術年會論文集[C].2008：1445-1450.

[4]周偉，楊峰.區域土地集約利用影響因素研究[J].資源與產業，2010，12（4）：71-77.

[5]黎一暢，周寅康，吳林，等.城市土地集約利用空間差異研究—以江蘇省為例[J].南京大學學報：自然科學版，2006，42（3）：309-315.

（責任編輯：劉昀）