基于 PSR 模型的土地集約利用評價研究
——以廣西壯族自治區為例

周姣娣，楊小雄，林耀奔

（廣西師范學院，廣西 南寧 530221）

基于 PSR 模型的土地集約利用評價研究
——以廣西壯族自治區為例

周姣娣，楊小雄，林耀奔

（廣西師范學院，廣西 南寧 530221）

構建“壓力—狀態—響應”（PSR）模型，結合 SPSS 19.0 軟件，采用主成分分析法對 2005～2014 年廣西城市土地集約利用水平進行評價，得出土地利用的協調度。結果表明：2005～2014 年廣西城市土地集約利用水平有顯著的提高，提高幅度約 110%，各準則層間的協調度高，但是壓力（P）模型波動較大，主要原因是人口和建設用地的增長給土地利用帶來了很大的壓力。根據結果分析，對土地集約利用評價提供了對策建議。

PSR 模型；主成分分析；集約利用；廣西壯族自治區

隨著人口的快速增長，城鎮化、工業化對土地的需求，造成大量土地非農化。在最嚴格的土地管理制度框架及耕地占補平衡和土地用途管制制度約束下，土地管理面臨“一要吃飯、二要建設、三要生態環境”的挑戰[1]。因此，社會經濟的發展亟需土地集約利用來緩解用地時序矛盾，以保障土地持續發展用地需求。近年來，國內外土地利用方面的研究學者，從不同角度對城市土地集約利用展開研究，并取得了一系列成果。國外早期城市土地集約理論主要有韋伯的工業區位論、廖什的市場區位論、英國學者的田園城市理論等。國內學者的研究大多是在國外土地集約利用的理論基礎上，結合我國特殊國情及土地制度，研究內容主要集中在城市土地集約利用的內在研究，評價研究和政策手段研究3個方面。評價研究方面主要是對評價方法和評價指標的選擇，在評價方法上，主要有多因素綜合評價法、模糊綜合評價法、基于 RS、GIS的技術評價法和理想值修正模型法等。在評價指標上，國內學者對評價指標的選擇從單指標變化到多指標最后形成指標體系。盡管目前我國對土地集約利用評價的研究得較多，尚缺乏從全局角度對土地集約這一土地利用行為面對的壓力，形成的狀態及做出的響應進行綜合研究。筆者以廣西壯族自治區為例，通過主成分分析，構建協調度模型，基于“壓力—狀態—響應（PSR）”框架下進行土地集約利用評價研究，以期為土地集約評價事業的健康發展，生態文明建設提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

1.1.1 地理區位 廣西壯族自治區土地總面積 23 667.8 km2，位于中國中南地區西部，中國華南沿海，介于東經 104°26′～112°04′，北緯 20°54′～26°24′之間，北回歸線橫貫全區中部。廣西壯族自治區處于云貴高原的東南邊緣，兩廣丘陵的西部，南邊朝向北部灣，整個地勢為四周多山地與高原，而中部與南部多為平地，喀斯特地貌分布廣，占廣西總面積 37.8%，境內屬中亞熱帶季風氣候區，光照充足，雨量充沛，水資源豐富，東南部和中部平原和低丘地區土壤肥沃。

1.1.2 社會經濟條件 《廣西統計年鑒 2015 年》顯示，2014 年全區年末總人口 5 475 萬人，其中農業人口 4 022萬人。地區生產總值 15 672.89 億元，第一產業產值占地 區 生產總值 的比重由 2005 年的 40.89% 下降到2014 年的 15.4%，人均生產總值 33 090 億元，農民人均純收入 8 683 元。

1.2 指標體系

根據“壓力—狀態—響應”模型的特征，并借鑒有關學者的研究成果，采用文獻統計綜合分析的方法，對 CNKI數據庫中 2005～2014 年 50 篇中文核心期 刊級別的土地集約利用評價相關研究文獻進行匯總，統計出現頻數較高的指標[2]，按照科學性和可操作性、全面性和代表性、前瞻性和可度量性原則考慮，最后確定構建的廣西土地集約利用評價指標體系共11個指標（表 1）。

表1 基于 PSR 模型的土地集約評價指標體系

1.3 PSR 模型數據分析

1.3.1 數據標準化 為消除 PSR 模型中各指標不同單位和量綱對土地集約利用評價的影響，需對指標數據進行標準化處理。為衡量研究年份中PSR 模型各指標相對水平的高低，筆者采用Z標準化方法進行標準化處理，使各指標的平均數為0，標準化后的指標數值大于0即高于平均水平，反之則低。其計算公式為：

式中，ijX ′為標準化后的數據，Xij為指標的原始數據，X-j為 第 j個指標的算 術 平均值，σj為指標的標準差。

1.3.2 計算主成分權重 主成分權重根據主成分的方差貢獻率與累計方差貢獻率的比值計算求得。

式中：Xk表示主成分權重；Pk表示主成分貢獻率。

1.3.3 評價指標的主成分分析 為消除 PSR 模型指標間多重共線性的影響，筆者采用主成分分析法，在各指標相關關系研究的基礎上，用較少的變量代替原來較多的變量，并盡量保留原變量反映的信息。其具體步驟如下：

（1）以 2005～2014 年 PSR 模型為 樣本， 將標準化后的數據進行主成分分析，按照特征根大于1，累積貢獻率大于 85% 的原則提取主成分，利用“主成分特征值的平方根乘特征向量等于因子載荷量”的性質計算出特征向量[3]，公式為 ：

式中，Yik為第 i個樣本 PSR 模型第 k 個 主 成 分的因子得分 ；Wj為第 j個指標的特征向量。

（2）根據選取的各主成分因子得分及權重，將各主成分得分進行累加綜合，得出每個樣本 PSR 模型綜合得分，公式如下：

式中，Si為第 i個樣本 PSR 模型的主成分綜合得分 ；Xk為主成分權重。為了更加直觀地表示 PSR 模型土地集約的大小，擬將 PSR 模型及其子模型得分轉換成百分制，公式如下：

式 中 ：Gi為 百 分 制 得 分 ；Smax、Smin分 別 為 綜 合得分最大值與最小值。

1.3.4 土地利用協調度 衡量土地集約利用評價的核心不僅在于 PSR 模型綜合得分的高低，還在于 P、S、R準則層之間相互協調的程度。依照系統論的觀點，PSR 模型的協調度指各準則層在區域土地集約利用中彼此和諧一致的程度。一般而言，準則層變化的速率越均衡（準則層評價值越接近），說明土地集約利用過程越協調。因此，土地利用協調度 Ci為 ：

式 中，S1、S2、S3分 別為 P、S、R 準則 層 得分，當準則層越接近時，Ci值越接近3，表明 PSR 各準則層間的協調度越高。

2 結果與分析

2.1 數據處理結果

以廣西 2005～2014 年 PSR 模型為樣本，以 11 個指標的標準化數據為變量進行主成分分析，首先得出矩陣的特征根和方差貢獻率（見表2）；按照特征根大于 1，累積貢獻率大于 85% 的原則提取主成分，并得到主成分載荷矩陣，根據此矩陣及相應的特征根，得到各成分得分系數矩陣（見表3）；最后根據各成分得分系數矩陣及對應主成分貢獻率（權重）與標準化值進行累加匯總，得到土地集約利用評價得分表（見表 4）。

根據主成分選取的原則，可選取前3個作為主成分，累計方差貢獻率高達 95.455%，說明這 3 個主成分已經包含原始變量中 95.455% 的信息。

表2 各主成分權重表

表3 旋轉后因子載荷矩陣

從表3可以看出，第一主成分對城市地均財政收入（X7）、地均工業產值（X5）指標有較大的載荷系數，主要是反映土地產出及土地狀態水平；第二主成分對城市人均建設用地（X6）、單位土地二、三產業增加值（X4）2 個指標有較大的載荷系數，主要是反映土地利用強度及土地投入水平；第三主成分對城市人口與用地增長彈性系數有較大的載荷系數，反映土地利用效益。

根據表3中的因子載荷矩陣可計算出每個樣本的各主成分因子得分，然后與每個主成分的權重，與標準化數值累加匯總得到 2005～2014 年 P、S、R 準則層得分、土地集約利用評價綜合得分、土地利用協調度得分（表 4）。

表4 2005～2014 年土地集約利用評價分值

2.2 基于 PSR 模型的土地集約利用評價分析

由圖1可以看出，土地集約壓力模型（P）基本呈曲線上升的趨勢，說明廣西社會經濟發展態勢良好，2005～2014 年其得分由 42.884 8 上升到 65.398 6，變化幅度相對較大 ；2005、2006 和 2009 年壓力分值均低于60分，主要是建設用地面積和人口數量急劇上升，導致城市人口與用地增長彈性系數突變；廣西土地集約狀態模型（S）水平呈波動上升的趨勢，從 2005 年的 35.024 1 上 漲 到 2014 年 的 71.881 9， 其 城 市 地 均GDP 從 2005 年 的 32 747 萬 元 /m2上 升 到 2014 年 的131 393 萬元 /m2，地均工業產值從 56 028 萬元 /m2上漲到 347 305 萬元 /m2，說明土地利用朝著更合理、更協調的方向發展，也體現出土地管理者對土地進行管理和改造起到積極引導作用 ；2005～2014 年廣西土地集約響應模型（R）呈波動式上升，從 36.314 3 上升到 76.314 3，上漲了 110.15%，主要是地均固定資產投資、地均基礎設施完備情況、污水處理率指標得到了提高，且廣西各政府機關、社會團體等對土地集約利用給予了高度重視并采取了一定的措施，如加大對基礎設施建設的投入，特別是環保方面的投入，體現了人類通過管理決策的行為對土地利用和環境協調發展做出的成果。

圖1 2005～2014 年廣西土地集約利用評價分值折線趨勢

2.3 土地利用協調度分析

從表4可以看出，廣西土地利用協調度呈曲折上升趨勢，2005 年到 2014 年的協調 度 均值為 1.720 6，說明 P、S、R 三個準則層的協調度非常高。但是 2009年土地利用協調度為 1.683 9，主要是因為“壓力—狀態—響應”模型準側層分值分別為 33.091 4、54.204 9、61.080 0，在評價期內 3 個值差異最大，所以 2009 年廣西土地利用協調度指數最低。

3 結論與建議

3.1 結 論

基于廣西土地集約利用評價，從 PSR 模型的角度出發，提出了在壓力模型（P）、狀態模型（S）及響應模型（R）框架下進行土地集約利用評價研究[4]，借助 SPSS 統計軟件、ArcGIS 和 MapGIS 軟件計算指標數值，運用主成分分析法計算 P、S、R 準則層得分及 PSR 模型總得分，進而通過計算 PSR 模型協調度衡量土地集約利用評價，得出如下結論：

（1）人類的經濟和社會發展對環境產生了一定的影響，資源的索取，物質能源的消耗及產生的物質排放對環境造成的破壞，形成土地集約的“壓力”；土地集約對生態環境施加“壓力”；在“壓力”的驅使下，生態景觀發生變化并呈現一定的“狀態”。在這樣的“狀態”下，社會和個人如何對已經發生的不利于人類生存發展的生態環境變化進行補救，并采取怎樣的方法來緩解和預防人類對環境的破壞而做出的“響應”。這一交互聯動過程存在“起因—事件—后果”的邏輯關系，它在土地利用中表現為“壓力—狀態—響應（PSR）”聯動模式。PSR 模型能較好地反映土地集約利用評價的內涵，有助于從全局的角度把握土地集約模型運行的動因、過程及后果，從而對各子模型制定差別化的優化調控策略。

（2）2005～2014 年期間，壓力模型（P）得分在2009 年出現了下降的拐點，其余都呈上升趨勢，從2005 年的 42.884 8 上升到 2014 年的 65.398 6 ；狀態模型（S）得分水平均呈現上升趨勢 ；響應模型（R）基本呈上升趨勢，從 2005 年的 36.314 3 上升到 2014 年的 76.314 3 ；土地集約利用評價得分值呈上升趨勢，從 2005 年的 34.801 0 持續上升到 2014 年的 73.262 1，說明土地集約利用評價向良性方向發展。

（3）協調度呈穩定趨勢，基本保持在約 1.7，說明各子模型間分值接近。具體來看，2005 年由于城市進程相對發展較緩慢，土地集約利用的壓力在評價期內最低，壓力的低下，影響了狀態（S）和響應（R）的分值，2014 年由于政府加大對基礎設施和生態環境的投入，且土地集約利用政策實施，各方人士對土地集約利用發展越來越重視，因此土地利用協調度呈穩定趨勢。

3.2 建 議

在城市化快速發展的背景下，土地集約利用是土地利用的必然趨勢。在土地利用的過程中，各方都要積極行動起來。比如國土部門應制定相關的用地標準，優化用地空間布局，提高土地利用效率；廣西一部分城市用地不合理的原因是工業產業集中分布在城區，在此后的發展中應把工業從城區遷移出去，為都市產業、服務業等對區位因素要求較嚴格，同時能承擔高昂地租的產業騰出發展空間，降低城市用地中工業、倉儲等用地比例，提高商業、金融業等第三產業用地比例[5]，同時注重城市用地環境的改善，提高城市綠地比重。加大生態環境治理力度，促進城市可持續發展；根據廣西實際情況，確定合理的開發水平，實現土地利用效益最大化。

[1]肖佳媚，楊圣云 . PSR 模型在海島生態系統評價中的應用 [J]. 廈門大學學報（自然科學版），2007，46（1）：191-196.

[2]鄧秋實 . 對自 2008 年金融危機以來我國貨幣政策效果的度量——基于 FAVAR 方法 [D]. 昆明 ：云南財經大學，2014.

[3]王雪麗，錢慧慧，陳雨琪，等 . 基于 GIS 的廣西甘蔗生產潛力評價 [J].湖北農業科學，2014，53（19）：4614-4618.

[4]劉 輝，謝天文 . 城市擴展特征下的城市土地集約利用研究——以福州市為例 [J]. 福州大學學報（自然科學版），2014，（2）：290-298.

[5]靳瑞萍 . 深圳市產業結構與用地結構的互動關系研究 [J]. 內蒙古師范大學學報（自然科學漢文版），2010，39（1）：59-65.

（責任編輯：肖彥資）

Evaluation of Land Intensive Use Based on PSR Model—Taking the Guangxi Zhuang Autonomous Region as an Example

ZHOU Jiao-di，YANG Xiao-xiong，LIN Yao-ben
（Guangxi Teachers Education University, Nanning 530221, PRC）

Constructing PSR (Pressure-State-Response) model, combined with the SPSS 19.0 to evaluate the intensive utilization of urban land in Guangxi from 2005 to 2014, using the principle component analysis, and obtained the land use coordination degree. The results showed that the land intensive use in Guangxi was signifi cantly improved during 2005 to 2014, the amplitude is about 110%, the coordination between the various standards is high, but the pressure model (P) fl uctuated greatly main because the growth of population and construction land has brought great pressure on land use. This paper gives countermeasure suggestions to the land intensive use according to the results.

PSR model; principal component analysis; intensive use; Guangxi Zhuang Autonomous Region

F293.2

A

1006-060X（2017）03-0054-04

DOI:10.16498/j.cnki.hnnykx.2017.003.016

2016-11-04

周姣娣（1989-），女，廣西南寧市人，碩士研究生，主要從事土地利用與評價研究。

楊小雄