重慶市土地利用多功能的空間差異分析

,2,3(.重慶師范大學 地理與旅游學院,重慶 4033;2.三峽庫區地表過程與環境遙感重慶市重點實驗室,重慶 4033;3.GIS應用研究重慶市高校重點實驗室,重慶 4033)

重慶市土地利用多功能的空間差異分析

陳 陽1,閔 婕1,2,3,孔祥玉1,侯莉蓉1,馮曉丹1
(1.重慶師范大學 地理與旅游學院,重慶 401331;2.三峽庫區地表過程與環境遙感重慶市重點實驗室,重慶 401331;3.GIS應用研究重慶市高校重點實驗室,重慶 401331)

在對土地利用功能類型劃分的基礎上,構建了多功能評價指標體系,對2000—2015年重慶市各區縣土地利用多功能進行了動態分析。結果表明:①2005—2015年重慶市各區縣土地利用總功能值一直在增加,呈主城向城市發展新區到渝東北、渝東南遞減的空間差異。②重慶市各區縣經濟功能迅速提升,呈現主城區最強而其他區域較弱的空間分異。生態功能大部分提升,其功能值差異明顯,功能實現率呈主城區較低,渝東北和渝東南較高的空間分異。社會功能提高較快,動態度大部分快速提升,呈主城和城市發展新區較高,渝東北、渝東南較低的空間分異。③在土地利用子功能指標中,農業生產功能值減弱,幾乎全區縣的經濟發展、交通、就業支持、社會保障和居住家園功能均增強,空間差異縮小,資源供給和環境凈化功能則呈主城區功能值較低,渝東北、渝東南值較高的空間分異。

土地利用多功能;動態評價;空間差異;重慶市

1 引言

隨著城市化進程的不斷加劇,城市建設用地日益擴張,土地利用引發的資源沖突就變得越來越嚴峻[1],這種資源沖突實質上也喻示土地利用資源之間的競爭是不同土地功能與目標的博弈[2]。甄霖[1]認為,區域能否可持續發展的關鍵之一在于充分發揮土地利用的多功能性，從而合理地利用土地資源。土地利用多功能性是指土地利用在具備生產這一傳統功能之外,還具有包括與土地利用相關的和提供的所有產品和服務[3]，如經濟、生態、環境、社會和文化等多種非商品性生產功能[1]。國外土地利用多功能方面的研究主要集中在對持續性發展的評估、影響和預測方面[3-6],國內研究則大多數集中在對概念的闡釋和探討[7,8],但近幾年實證研究有了飛速的發展[1,9-13],研究內容也多注重在指標體系構建[10-13]、動態分析[10-13]和影響因素[13]等方面。

目前研究范圍主要針對大型城市群、省城等區域,而內部研究較少。重慶集中了大城市的快速發展和生態涵養保護等多功能,多功能的定位勢必影響到土地利用多功能的反映。鑒于此,本文以我國西部重要城市重慶市為例,以2005年、2015年為時間節點,構建多指標評價模型,對重慶市各區縣土地利用多功能進行動態評價和研究。

2 研究區概況與研究方法

2.1 研究區概況

重慶市位于中國西南部,土地總面積約8.24萬km2,西北和中部地形以丘陵、低山為主,東南部低山坡地較多,整體從南北方向逐級降低到長江河谷。近年來,重慶市作為國家現代化制造業基地和全國統籌城鄉改革試驗區,全市的經濟、交通、人口、社會等方面得到了快速發展。隨著城鎮化加強,人口數量激增,2015年總人口為3371.84萬人,其中城市人口1838.4萬人,常住人口3016.6萬人,城鎮化率達到60.9%。重慶具有“大城市、大農村”的特殊市情[14]，自1997年成立直轄市以來,重慶市在經濟社會、基礎設施建設方面顯著發展。隨著城市經濟和人口的快速增長,重慶市土地利用類型也發生了迅速巨大的變化,大量農用地轉為建設用地,城市發展和生態環境矛盾日益明顯,其中土地利用類型變化帶來的土地利用多功能變化研究顯得尤為重要。

本文研究的數據大部分直接來源于2005年和2015年《重慶市統計年鑒》的統計指標或根據統計指標換算得到,其中農民人均純收入、總人口數、土地面積、糧食產量、GDP等數據主要來自《重慶市統計年鑒》,而耕地、林地、園地、草地、建設用地和裸地等與土地利用相關的數據來自于重慶市2005年和2015年的土地變更統計資料。

2.2 研究方法

評價指標體系的構建:土地作為一種資源,不僅具備提供食物、水、能源等人類生存生活的基本要素功能之外,還是人類活動如居住、休閑娛樂、交通等功能的重要資源。本文在綜合分析重慶市土地利用狀況和文獻[10-13]的基礎上,構建了重慶市“經濟—生態—社會”的土地多功能性空間結構,從土地利用的經濟發展、生態環境、社會保障等層面選取包含4個層次、17項具體指標,見表1。

表1 重慶市各區縣土地利用多功能性評價指標體系

注:“+”表示正向作用指標；“-”表示負向作用指標；“+/-”表示適度作用指標。

評價指標標準值的確立:由于評價指標的屬性與量綱不完全相同,為消除綜合評價中出現的差異性,本文選擇目標標準化方法進行處理,處理公式為:

(1)

式中,Xmn為第n個指標在第m年的真實值；Ymn表示為第n個指標在第m年的標準值；Xs為第n個評價指標的標準值或理想值。標準值或理想值是在查閱相關文獻基礎上,從研究區的土地利用特點出發,參考國家、地方和行業規定的相關標準綜合確定,其標準值具體見表1。目前指標權重的確定主要采用主觀和客觀兩種方法,主觀法確定權重具有較大的主觀性,客觀法確定權重需要較強的數學基礎,理論性強但與實際情況有所偏差。借鑒前期研究成果,本文采用熵權法確定指標層權重,因篇幅關系,不再贅述。

多功能動態評價測算:論文對多功能動態評價測算分別采用功能實現率和功能變化動態度來反映重慶市各區縣土地多功能值的發展水平和各項土地利用功能變化的動態差異性。功能實現率:f值越大,表示該項土地利用功能水平越高；反之，越低。

(2)

為了說明土地利用功能值反映的土地政策情況,本文采用功能實現率來表征某一時期重慶市某項土地利用功能的實現程度,功能實現率可采用區域某土地利用功能實際值與理論最大值的比率。當功能實現率小于等于0.4時,其功能水平表征為低度持續;當功能實現率為0.4—0.7時,為中度持續；當功能實現率大于0.7時,為高度持續。

功能變化動態度:該指標可用來表示不同年份各類土地利用功能的相對變化程度。

(3)

式中,c為功能變化動態度值;Ti+1、Ti分別表示第i+1和第i年份某類土地利用功能值。根據c值將功能變化情況歸為五種類型:c小于-20%時,變化類型為快速退化;c為-20%—0時,表示緩慢退化;c為0時,表征維持不變;c為0—20%時,表示緩慢提升;當c大于20%時,表示快速提升。

3 結果與分析

3.1 土地利用功能總體變化

從功能實現率來看(圖1),重慶市土地利用總功能在各區縣明顯提高,空間差異縮小。2005年，土地利用總功能大部分為低度持續。渝中區、城口縣為高度持續,雖然兩個區縣土地總功能實現率較強,但土地主導功能優勢各異,渝中區為重慶市中心城區,在經濟發展、交通、就業支持、社會保障等方面優勢明顯；城口縣因處于重慶東北端,地勢影響使其生態供給和環境維持功能優勢較大而導致總功能表現為高度持續;南岸區、渝北區、巴南區、豐都縣、巫山縣、黔江區、武隆縣等區縣的功能等級為中度持續;其他29個區縣均為低度持續。2005年，重慶市土地利用總功能大體為低度持續即功能值都不高且空間差異明顯。到2015年,重慶市土地利用總功能值顯著增加,主城區的渝中、南岸、九龍坡、沙坪壩,城郊的璧山,渝東北的巫溪均表現為高度持續,而原來的高度持續類型的城口縣則轉為中度持續,除渝東北的石柱依然為低度持續之外,其他31個區縣的功能等級均為中度持續,即研究區各個區縣的土地利用總功能值明顯提高,整體由低度持續轉為中度持續,空間差異日漸縮小。

從功能動態度來看(圖2),從2005—2015年除了城口縣的功能動態度為-15.67%,表現為緩慢退化之外,重慶市其他各區縣的功能動態度均大于20%,表現為快速提升,其中尤以沙坪壩區最為顯著,動態度為240%,渝中區、九龍坡和江北區、璧山區、彭水縣和巫溪縣動態度也都超過了100%。整個功能動態度在空間上呈現以重慶市主城區提升最明顯，城市發展新區、渝東北次之,渝東南區域整體提升不及其他區域的分異特征。

3.2 各項土地利用功能變化

經濟功能:從功能實現率來看(圖1),2005年重慶市土地利用經濟功能空間差異明顯,呈現主城最強,其他區縣較弱的空間格局。最強的是渝中區,功能實現率為1.361,等級為高度持續;南岸區、九龍坡區、大渡口區的功能等級為中度持續,其他各區縣都為低度持續。到2015年,經濟功能整體提高很大,各區縣空間格局繼續保持主城區向外減弱,但差異逐漸縮小,永川區、璧山區、南岸區、江北區、九龍坡區等區縣由低度或中度持續變為高度持續,功能實現率上升最快的是渝中區,由1.361上升至2.651,上升較快的是沙坪壩區和九龍坡區,分別上升了0.827、0.706。從功能動態度來看(圖2),重慶市各區縣的經濟功能動態度全部為快速提升即都大于20%,尤其是沙坪壩、長壽、奉節、璧山、潼南、開縣、巫溪等區縣動態度超過了170%,說明2005—2015年經濟功能一直呈增長態勢，因經濟功能是由農業生產功能、經濟發展功能和交通功能共同組成的。圖2反應出區縣在經濟各項功能上的動態變化:農業生產功能在渝東北城口縣、開縣、奉節、巫山和渝東南的秀山、酉陽功能動態度均大于0,為提升類型；其他區縣尤其是都市區的農業生產功能動態度大部分為快速退化,因農業生產功能主要與區縣的糧食產量和耕地面積有關,自然資源條件差異和政策影響使主城區近十年耕地面積減少,糧食產量大量降低,導致主城區的農業生產功能動態度大幅度減弱。經濟發展子功能的動態度則與此相反,作為主城九區，城市發展新區的榮昌、璧山區動態度都超過了20%,為快速提升類型；城市發展新區的涪陵區、長壽和大足等動態度為緩慢提升類型;其他區域如大部分渝東北、渝東南經濟發展子功能的動態度都小于0,為退化類型。交通功能因考慮的是區域外等級公路里程,最近十年重慶市整個交通基礎設施大幅度改善,除渝中區為城市交通外,其他區縣的交通功能動態度超過了20%,表現為快速提升。綜合各項指標可見,經濟功能各子功能的動態度空間差異梯度格局明顯,經濟發展、交通功能和經濟功能的動態度空間差異較一致,而農業生產功能動態度空間差異與其他兩項功能表現相反,這從側面反映了農業功能與經濟發展、交通功能相互制約和聯系。

生態功能:從功能實現率來看(圖1),2005年重慶市各區縣土地利用的生態功能空間差異明顯,城口縣、武隆縣和巫山縣的生態功能最強,其功能實現率分別為1.393、0.949和0.708,功能等級均為高度持續;巴南區、涪陵區、江津區、合川區、潼南區、南川區、綦江區、萬州區、梁平縣、豐都縣、墊江縣、云陽縣、奉節縣、巫溪縣、黔江區、石柱縣、秀山縣、酉陽縣生態功能較強,功能等級為中度持續；其他區縣生態功能等級均為較低度持續,該功能整體處于較低水平。生態功能實現率的空間格局按主城區、城市發展新區、渝東北與渝東南依次遞增。2015年生態功能整體有所改善但空間格局依然呈現主城區較弱,渝東北和渝東南較強的差異性,潼南區、豐都縣、酉陽縣、彭水縣、城口縣、巫溪縣生態功能由中度持續升為高度持續。從功能動態度來看(圖2),主城區的沙坪壩、江北、南岸和城市新區的合川、南川、綦江以及渝東南的忠縣、開縣、云陽等19個區縣的生態功能動態度超過了20%,但部分區縣生態功能動態度低于0,甚至北碚、永川和萬州的動態度低于-20%,為快速退化類型。整個生態功能動態度的空間差異明顯,但空間格局上未呈明顯的區域分異。因生態功能是由資源供給功能、生態供給功能和環境凈化功能共同組成,圖2反應出區縣在生態各項功能上的動態變化:資源供給功能的動態度差異顯著,有13個區縣功能動態度超過了20%,另外有13個包括主城九區的動態度低于-20%,分別為快速提升和快速退化類型,即該子功能的動態度在空間分布與經濟發展功能空間分布相反,渝東南和渝東北較強,主城區最弱,空間差異較大。同理，環境凈化功能動態度在空間分布差異也較顯著,因表征資源供給和環境凈化功能的指標與農用地聯系緊密,故兩者的功能動態度的空間分布與差異規律比較明顯。生態供給動態度均超過0,屬于提升類型,在該功能方面研究區整體呈現良好發展態勢,最近十年重慶市在生態涵養和生態保護上推行一系列政策,使得各區縣林地、綠地和水域等生態用地比重增加,生態維持功能在一定程度上得到增強。綜上可見,重慶市整個生態功能受資源供給和環境凈化功能影響更大,其功能動態度差異明顯,梯度格局規律明顯。

社會功能:從功能實現率來看(圖1),2005年土地利用的社會功能整體水平一般,呈城市新區功能較高其他區縣較低的空間格局。南岸區、北碚區、巴南區、江津區、合川區、銅梁區、大足區功能實現率較強,分別為0.432、0.510、0.508、0.434、0.506、0.401、0.510,為中度持續;其他區縣的功能等級都為低度持續,說明社會功能整體水平一般,等級不強。2015年各個區縣的社會功能提升很快,其中永川區、巴南區、北碚區、潼南區、渝中區、開縣、南岸、涪陵區、大渡口、武隆縣社會功能由低度或中度持續上升為高度持續。

從功能動態度來看(圖2),社會功能的動態度大部分都呈快速提升類型,僅有長壽、銅梁和忠縣的功能動態度為緩慢提升,巫山為緩慢退化類型。社會功能由就業支持、社會保障和居住家園組成,圖2反應出各區縣在社會各項功能上的動態變化:就業支持大部分為快速提升類型,僅有巫山為快速退化,長壽、銅梁、忠縣為緩慢退化。受經濟發展影響,各區縣在就業率方面做了大量工作,該項指標都得到大幅度提升。社會保障功能由人均收入和衛生床位數組成,與就業支持功能類似,社會保障功能都大幅度提高,各區縣都為快速提升類型,表示各區縣空間差異進一步縮小。而居住家園功能同樣只有少數區縣表征為退化類型,空間差異有所縮小。

圖1 重慶市各區縣土地利用總功能與單項功能實現率的空間差異

圖2 重慶市土地利用各子功能空間動態度

4 結論

通過對2005—2015年重慶市各區縣的土地利用多功能評價的實證分析,重慶市各區縣土地利用總功能增強,空間差異逐漸縮小,由2005年的低度持續提高到2015年的中度持續,呈現出從主城向城市發展新區到渝東北、渝東南梯度遞的減空間格局;從功能動態度看,重慶各區縣功能動態度差異比較明顯,整個功能動態度在空間上呈現出以主城區提升最明顯，城市發展新區、渝東北次之,渝東南區域整體提升不及其他區域。

在重慶市各區縣土地利用各項子功能中,其功能實現率和功能動態度的空間差異表現不同。重慶市各區縣的經濟功能動態度都為快速提升,表現為主城區最強，其他區縣較弱的空間分異。重慶市生態功能的動態度大部分為提升類型,動態值差異明顯,但未見明顯區域分異;生態功能的功能實現率呈主城區較弱,渝東北、渝東南較強的空間分異；社會功能提高迅速,功能動態度大部分為快速提升,表現為主城和城市發展新區較高,渝東北、渝東南較低的空間分異格局。在土地利用子功能指標中,重慶市農業生產功能在所有區縣尤其是主城區均減弱,空間差異有所擴大,幾乎所有區縣的經濟發展、交通、就業支持、社會保障和居住家園功能均增強,功能動態度大部分的空間差異有所縮小,而主城區的資源供給和環境凈化功能的功能值較低,空間差異明顯。

研究結果表明,重慶市各區縣無論是在土地利用功能值還是在經濟、生態和社會功能在功能實現率和動態度等方面都呈現出較大的空間差異,意味著各區縣在制定土地利用相關政策時要依據土地利用功能的實際情況實施差別化政策,如主城區在加強交通、經濟等基礎設施建設的同時要大力發展循環經濟,加大對生態環境建設和生態環境治理的資金投入,促進生態功能實現較大幅度的改善。

本研究通過對研究區的土地利用多功能及其空間分異評價,可為當地制定區域土地利用政策方向提供科學依據。但目前學界關于土地利用多功能的研究尚處于初級階段,對土地利用評價指標體系未形成統一的觀點,同時土地利用的多功能性是在歷史過程中自然條件與人為條件在土地利用效果空間上的累積,受區域自然資源稟賦、社會經濟條件和政策因素的共同影響而出現時空變化,這些影響因素到底對土地利用多功能的動態和區域差異有著怎樣的限制和促進還有待進一步研究。

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SpatialDifferencesofLandUseFunctioninChongqingCity

CHEN Yang1,MIN Jie1,2,3,KONG Xiang-yu1,HOU Li-rong1,FENG Xiao-dan1
(1.College of Geography and Tourism,Chongqing Normal University,Chongqing 401331,China;2.The Three Gorges Reservoir Area Surface Processes and Remote Sensing Municipal Laboratory,Chongqing 401331,China;3.Key Laboratory of GIS Application,Chongqing 401331,China)

To explore the multi-functional dynamic evaluation of land use was a basic work of multifunctional land use.This paper built the evaluation index system of multi-function on the basis of the classification of land use function,and evaluated the state of Chongqing′s multi-function land use from 2000 to 2015.The results showed that:①Land use total function was almost enhanced in all districts from 2005 to 2015, spatial differences was further smaller along the central district outwards.②Economic functions and social functions were almost strengthened improved gradually weakened from the central district outwards,ecology functions,which was spatial differences,became obvious with rapid promotion.③Of all land use subfunctions,agricultural production were weakened in all districts,economic development,transport function,employment support,social security and living functions were improved in all districts and spatial differences reduced.However,spatial differences showed that resource supply and environment purification functions at the Northeast Chongqing and the Southeast Chongqing were higher than those in the central district.

land use functions;dynamic evaluation;spatial differences;Chongqing City

10.3969/j.issn.1005-8141.2017.12.010

F293.2

A

1005-8141(2017)12-1461-07

2017-10-11；

2017-11-23

國家自然科學基金項目“轉型期三峽庫區生態屏障區土地利用空間沖突特征及內在機理研究”(編號:41501582);重慶市教委科學技術研究項目“新型城鎮化背景下三峽庫區農村聚落空間格局演變及功能響應研究”(編號:KJ1500316);重慶師范大學校級招標項目“重慶市五大功能區域發展空間戰略研究”(編號:16xzb03);重慶師范大學基金項目資助項目“西部山地城市土地利用沖突內在機理研究”(編號:17xl13009)。

陳陽(1994-),女,重慶市人,學士,主要研究方向為土地利用與地理信息系統應用。

閔婕(1978-),女,四川省南充人,博士,副教授,主要研究方向為土地利用與地理信息系統應用。