基于GIS的蘭州市土地利用結構信息熵的空間分異規律及驅動因素分析

（甘肅建筑職業技術學院，甘肅 蘭州 730060）

0 引言

土地利用結構指區域內各種土地利用類型的構成和比重，從而體現出某個區域內土地利用的生產結構特點[1]。社會經濟結構與土地利用的協調程度和土地利用結構能否合理配置密切相關，也關系著區域經濟社會能否可持續健康發展[2]。探究土地利用結構空間分異規律，基于Shannon等人創立的Shannon熵理論[3]，分析蘭州市各個區（縣）信息熵值的空間分異規律，對土地利用效率的提高具有深遠意義。

因此，本研究工作得出研究區土地利用系統的空間格局變化規律，找出了和土地利用結構信息熵值空間分異規律有關的因素，該結果可為蘭州市土地利用結構與布局的優化調整提供借鑒。

1 技術路線

本文利用2018年蘭州市土地利用類型數據，利用信息熵公式分別計算了蘭州市各區（縣）土地利用結構信息熵，以找到土地利用結構信息熵的空間演變規律及成因，并利用GIS軟件來展現和分析土地利用結構信息熵在空間上的分異規律，技術流程如圖1所示。

2 蘭州市土地利用結構信息熵的空間分異規律研究

圖1 技術路線圖

為了探究蘭州市土地利用結構信息熵的空間分異規律，我們選取2018年蘭州市各區（縣）的土地利用類型數據來分析。由表1可知蘭州市土地利用結構信息熵從大到小依次為七里河區、城關區、安寧區、西固區、榆中縣、永登縣、皋蘭縣和紅古區。對表2加以分析，我們可以發現，七里河區土地利用結構信息熵最大，即土地利用類型相對勻稱；而城關區土地利用結構信息熵較大；紅古區土地利用結構信息熵最小是由于該區牧草地所占比重高，而其他土地利用類型所占比重很小，土地利用系統結構性最好，系統穩定性最高。

在Arc GIS軟件支持下，利用計算得出的各區（縣）土地利用結構信息熵，得到蘭州市土地利用結構信息熵空間分布圖（圖2）。圖2表明，市區除紅古區土地利用結構信息熵低于外圍縣外，其他區土地利用結構信息熵均高于外圍縣，土地利用結構信息熵在空間上表現為由城區向外圍逐漸遞減的趨勢。可以發現，信息熵值高的四個區域即城關區、七里河區、安寧區、西固區的居民點及工礦用地、交通用地、水域用地所占的比重相對較高。同時這也符合城市用地結構演變的一般規律：城市規模越大，對應的信息熵值越大[4]，相應地，土地利用種類越多，土地組成區別越小；反之，城市規模越小，對應的信息熵值越低，土地利用種類越少，土地組成區別越大。

表1 蘭州市2018年土地利用結構信息熵

對蘭州市的信息熵研究表明，影響土地利用結構信息熵空間分異的主要因素是建設用地所占比重。一般土地利用結構信息熵高的區域，其居民點及工礦用地、交通用地和水域用地占比較高。

3 結論與討論

通過對蘭州市土地利用結構信息熵的空間分異規律及成因進行分析，可以初步總結出以下結論：

1)城市規模越大，對應的信息熵值越大，土地利用種類越多，土地組成區別越小；反之，城市規模越小，對應的信息熵值越低，土地利用種類越少，土地組成區別越大。這一規律有利于區域土地利用結構與布局的優化調整。

2)蘭州市土地利用結構信息熵值在空間上表現為由城區向外圍逐漸遞減趨勢，其中七里河區信息熵值最大，紅古區信息熵值最小。對蘭州市的考查表明，影響土地利用結構信息熵空間分異的主要因素是建設用地所占的比重。

圖2 2018年蘭州市各區（縣）土地利用結構信息熵空間分布圖

3)針對該研究區，土地利用如果處在可持續健康發展狀態且利用效率最高，那么對應的土地利用信息熵值為多少才合適，尚需進一步研究論證。