基于改進灰色關聯(lián)模型的蘭州市土地集約度與利用結構關系研究

張昌善 程文仕 劉學錄

摘要 在測算蘭州市土地集約度的基礎上，構建改進的灰色關聯(lián)度模型，研究蘭州市土地集約度與土地利用結構之間的相關性。結果表明：1998—2008年蘭州市土地集約度逐步提高，經歷了由粗放、基本集約到較集約的3個階段；土地集約度與土地利用結構之間呈現(xiàn)明顯的關聯(lián)性，集約度與建設用地、林地負相關，且與建設用地負相關性較高；與耕地、牧草地、未利用地、園地呈現(xiàn)正相關且相關程度依次減弱。因此，調整土地利用結構是提高土地集約利用的有效途徑，因地制宜地控制建設用地，優(yōu)化耕地、園地、牧草地、未利用地的利用，有助于提高土地集約度。

關鍵詞 土地集約度；土地利用結構；乘數合成歸一法；改進灰色關聯(lián)度模型

中圖分類號 F301.2 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2017）13-0195-03

Study on the Relationship between Urban Land Intensive Degrees and Land Use Structure Based on the Improved Grey Relational Model in Lanzhou City

ZHANG Chang-shan1，2，CHENG Wen-shi1，LIU Xue-lu1*

（1.College of Resources and Environmental Sciences， Gansu Agricultural University， Lanzhou，Gansu 730070；2.Yumen City Land Resources Bureau，Jiuquan，Gansu 735000）

Abstract On the basis of land intensive degrees results，quantitative relationship between land intensive degrees and land use structure were studied using the improved grey relational model. The results showed that：Land intensive degrees gradually increased and had experienced from extensive to more intensive 3 periods in Lanzhou City during 1998-2008；land intensive degrees and land use structure had obvious relation that intensive degrees were negatively related to construction land， woodland， particularly negative relation high for construction land， and the arable land， forage land， unused land and garden land presented positive relation that weakened accordingly. Therefore， adjusting land use structure was effective way to improve land intensive utilization， to restrain the spread of construction land according to local conditions and to optimize cultivated land， garden land， meadow land and unused land utilization， which help to improve land intensive degrees.

Key words Land intensity degree；Land use structure；Multipliers method of synthesis；The improved grey relational model

隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進程的加快，人地矛盾日益突出。土地集約利用是推動城鎮(zhèn)化快速良性發(fā)展和生活環(huán)境質量全面提高的重要途徑[1]。開展土地集約利用評價，掌握土地集約利用度與土地利用結構的關系，有利于提高土地利用率，優(yōu)化配置、合理利用土地資源[2]。土地利用集約度是指在生產過程中，單位土地面積投放的資本和勞動數量；土地利用結構是土地功能分區(qū)在土地利用上的實體表現(xiàn)。目前，關于土地集約度與利用結構關系的研究較少，僅有于永建等[3]采用熵值法對部分區(qū)域城鎮(zhèn)土地集約利用度與土地利用結構的關系進行了研究，少見有關構建土地集約度與土地利用結構的關聯(lián)測度模型的研究報道。筆者在對1998—2008年蘭州市土地集約度的評價的基礎上，改進灰色關聯(lián)度模型，建立土地集約度與土地利用結構關聯(lián)測度模型，探索土地利用結構調整下的土地集約利用情況，為優(yōu)化調整土地利用結構、提高土地集約利用水平提供參考。

1 數據來源與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

蘭州市位于黃土高原西北部，地處103°00′～103°15′E、36°00′～36°20′N，是青藏高原向黃土高原和西北荒漠區(qū)的過渡地帶，北接蒙古高原，西臨西北內陸干旱區(qū)，是我國陸域版圖的幾何中心。蘭州市是甘肅省的省會所在地，也是典型的工業(yè)城市，工業(yè)占地比重高，工業(yè)產值比重大。蘭州市現(xiàn)轄5區(qū)3縣（ 城關區(qū)、七里河區(qū)、安寧區(qū)、西固區(qū)，紅固區(qū)、皋蘭縣、榆中縣、永登縣）。全市總土地面積1 310 304.38 hm2。

1.2 數據來源

1998—2008年，蘭州市每年開展一次土地利用現(xiàn)狀變更調查，并生成數據成果，但實施第二次全國土地大調查以來，因地類界定、調查手段等的差異，2009—2015年的數據難以與2008年前的數據進行銜接，研究時段范圍確定為1998—2008年。

社會經濟數據來源于1998—2008年《蘭州統(tǒng)計年鑒》和《甘肅統(tǒng)計年鑒》，土地利用數據來源于蘭州市國土資源局。1998—2008年蘭州市土地利用現(xiàn)狀見表1。

1.3 研究方法

1.3.1 土地集約度評價的過程與方法。

（1）指標體系構建。綜合考慮目前我國土地集約利用研究成果，根據城鎮(zhèn)土地集約利用內涵[5]，從經濟、社會、環(huán)境、城鎮(zhèn)集約利用趨勢及綜合利用發(fā)展能力角度選取指標，構建指標體系（表2）。

（2）采用乘數合成歸一法確定權重。

乘數合成歸一法確定權重即綜合層次分析和熵權法兩種確定權重的方法的優(yōu)點，組合確定權重的方法，計算公式為：

式中，wj為采用乘數合成歸一法確定的指標權重值；w′j為采用層次分析分得到的指標權重值；w″j為采用熵權法確定的指標權重值。指標權重值見表2。

（3）評價指標標準化。由于各個指標的單位、量綱、數量級不同，為統(tǒng)一標準，先對所有評價指標進行標準化處理，轉化成無量綱、無數量級差別的標準值進行分析。

（4）評價土地集約度。采用多因素綜合評價模型[6]來評價城市土地集約度。評價模型為：

式中，F(xiàn)i是第個評價單元土地集約利用綜合指數（集約度），代表城鎮(zhèn)土地集約利用水平；Xij是第個評價單元在第項指標上的標準化值；wj是第項指標的權重；i為評價單元個數（i=1，2，3，…，m）； j為指標個數（j=1，2，3，…，n）。

1.3.2 改進灰色關聯(lián)度模型的構建。

土地集約度與土地利用結構之間的關系是復雜多層次的，現(xiàn)有文獻對這方面的研究很少。灰色系統(tǒng)理論的關聯(lián)度分析可以較好地解決土地集約度與土地利用結構之間小樣本貧信息的制約。

鄧聚龍[7]提出的灰色關聯(lián)度模型中，灰色關聯(lián)度所滿足的第一條性質（規(guī)范性）規(guī)定關聯(lián)度為0～1的一個實數值。但是，土地集約度與土地利用結構之間既存在正相關關系，也存在負相關關系，若仍采用常用的幾種關聯(lián)度模型[8-11]，就不能全面反映事物之間的關系，得到的結論也就不可靠。如果把關聯(lián)度看作是序列間相關關系的度量，則關聯(lián)度取值范圍為[-1，1]，存在負相關關系的序列曲線的形狀完全不同[8]，這樣關聯(lián)度僅是一個相關系數，是度量兩個數據序列之間的關系（正相關或者負相關）緊密程度的量，需要來研究并且給出一個合理地體現(xiàn)序列間正負關聯(lián)性的灰色關聯(lián)度模型。

2 結果與分析

2.1 蘭州市土地集約度評價結果

采用多因素綜合評價法計算1998—2008年蘭州市土地利用集約度，結果見表3。

從表2可以看出，1998—2008年蘭州市土地集約度除1999年稍有回落外， 其余年份均隨時間逐年遞增， 其中2001、2004和2007年增幅比較明顯。

按照對集約度的劃分標準[2]，1998—2001年蘭州市土地利用屬于粗放利用狀態(tài)， 2002—2004年屬于基本集約利用狀態(tài)， 2005—2008年屬于較集約利用狀態(tài)， 說明研究時段內蘭州市城鎮(zhèn)土地集約利用經歷了3個發(fā)展階段， 雖然其土地集約利用水平是逐步提高的， 但其目前的土地集約利用水平并不高， 僅達到較集約利用水平。

2.2 土地集約度與土地利用結構關聯(lián)測度結果分析

根據改進的灰色關聯(lián)度模型測算1998—2008年蘭州市土地集約度與土地利用結構關聯(lián)度（表4）。

由表4可知，在集約度與土地利用結構的關系中， 集約度與建設用地、林地呈負相關，且集約度與建設用地負相關性較高；集約度與與耕地、牧草地、園地、未利用土地呈現(xiàn)正相關，且相關性依次減弱。

究其原因，集約度與建設用地的負相關，主要是因為蘭州市工業(yè)用地占建設用地的比例偏大，利用率較低，而且1998—2008年蘭州市工業(yè)產值對經濟的貢獻度呈降低趨勢，從2005年起已經低于服務業(yè)對經濟的貢獻度，大量的工業(yè)占地影響了蘭州市土地利用集約度的提高，在工業(yè)用地比例超標的情況下出現(xiàn)集約度與工業(yè)用地的負相關關系。集約度與林地的負相關關系主要是因為林地經濟產出不高，并且林木生長年限長，對集約度的貢獻不高。

蘭州市耕地、牧草地、園地、未利用土地與集約度的關聯(lián)性不高，說明各項用地所占的比例與標準不符，普遍低于標準要求，適當提高其比重，對提升人民的生活水平、解決日益嚴峻的土地浪費和環(huán)境問題均產生有益幫助，有益于提高城鎮(zhèn)的綜合發(fā)展能力，可以提高城鎮(zhèn)土地利用集約度。可見，土地利用結構對城鎮(zhèn)土地集約度有較大的影響。

3 結論與討論

（1）研究結果表明，1998—2008年蘭州市土地集約度逐步提高，其集約利用水平經歷了粗放利用、基本集約利用、較集約利用3個階段，仍未達到集約利用水平。

（2）1998—2008年蘭州市耕地、牧草地、園地、未利用土地呈下降趨勢，林地、建設用地呈上升趨勢。表明隨著人口數量的增加、區(qū)域經濟的快速發(fā)展、工業(yè)化進程加快，建設用地劇增，土地利用結構不合理矛盾日益突出。

（3）土地集約度與土地利用結構之間存在明顯的關聯(lián)性。在集約度與土地利用結構的關系中，集約度與建設用地、林地呈負相關，與耕地、牧草地、園地、未利用土地呈現(xiàn)正相關。通過分析可以看出，集約度與建設用地負相關性較高，與林地次之；與耕地、牧草地、園地、未利用土地呈現(xiàn)正相關，且相關程度依次減弱。目前， 蘭州市的土地利用結構不盡合理， 各類用地所占的比重不符合規(guī)劃用地標準的要求，通過對土地利用結構的優(yōu)化調整， 能夠進一步提高蘭州市土地利用集約度。

（4）改進灰色關聯(lián)度模型為當灰色關聯(lián)系數負相關時的研究提供了一條新的途徑，在一定程度上比較合理地解決了灰色關聯(lián)度接近實際的問題，評價結果較為客觀可靠，但是有待從適用性等方面進一步研究灰色關聯(lián)度的改進問題。

參考文獻

[1] 董黎明，袁利平.集約利用土地：21世紀中國城市土地利用的重要方向[J].中國土地科學，2000，14（5）：6-8.

[2] 石培基，居玲華.蘭州市城市土地集約利用評價[J].西北師范大學學報（自然科學版），2010，46（2）：106-110.

[3] 于永建，劉學錄.基于熵值法的蘭州市城市土地集約度與土地利用結構關系的研究[J].黑龍江農業(yè)科學，2010（4）： 61-64.

[4] 戴雪芬.城市土地集約利用的現(xiàn)狀分析與建議[J].地礦測繪，2006，22（2）：42-44.

[5] 龔義，吳小平，歐陽安蛟.城市土地集約利用內涵界定及評價指標體系設計[J].浙江國土資源，2002（10）：46-49.

[6] 孫志波，許月明.城市土地集約利用現(xiàn)狀評價研究：以保定市為例[J].安徽農業(yè)科學，2007，35（15）：4576-4578.

[7] 鄧聚龍.灰色系統(tǒng)的基本方法[M].武漢：華中工學院出版社，1996.

[8] 李學全.灰色關聯(lián)度量化模型的進一步研究[J].系統(tǒng)工程，1995，13（6）：58-61.

[9] 唐五湘.T型關聯(lián)度及其計算方法[J].數理統(tǒng)計與管理，1995，14（1）：34-37.

[10] 王清印.灰色B型關聯(lián)分析[J].華中理工大學學報，1989，17（6）：77-82.

[11] 王清印，趙秀恒.C型關聯(lián)分析[J].華中理工大學學報，1999，27（3）：75-77.