基于信息熵的貴安新區土地利用結構時間演變分析

甘華軍,趙智,陳穎,江君琴

1.貴安新區自然資源局；2.重慶市委黨校,經濟管理教研部；3.貴州財經大學公共管理學院

土地作為重要的生產要素，對中國工業化、城市化、現代化的快速發展和整體經濟的穩定運行具有重要的影響。土地利用結構亦稱土地結構或土地構成，指一個國家、地區或生產單位的土地面積中各種用地之間的比例關系或組成，可以用各類生產建設用地和非生產建設用地分別占土地總面積的比例來表示，反映一個國家或地區土地資源的可利用和已利用的程度及開發利用潛力。

一、研究區概況

貴安新區（規劃區）于2014年1月6日設立，是國務院批復設立的第八個國家級新區，國務院賦予貴安新區西部地區重要經濟增長極、內陸開放型經濟新高地、生態文明示范區三大戰略定位。其位于貴州高原中部、貴陽市和安順市中心地帶，規劃范圍涉及貴陽市花溪區、清鎮市和安順市的平壩區、西秀區，共2市4縣(市、區)20個鄉(鎮)，規劃控制面積1795平方公里，現狀人口約100萬人。其中，直管區所轄范圍為貴陽市花溪區湖潮鄉、黨武鄉，清鎮市紅楓湖鎮平寨村、蘆貓塘村、中一村、中八村、蘭安村、池菇村、中八居委會，安順市平壩區的馬場鎮、高峰鎮，總面積約470平方公里（注：實際面積491平方公里），現狀人口約14.4萬。截至2018年底，直管區GDP138.25億元，財政總收入40.35億元，城鎮居民人均可支配收入29300元，農村居民人均可支配收入13700元。

二、數據來源與研究方法

（一）數據來源

土地利用數據來源于自然資源部門第二次土地調查成果及其年度變更數據。為了方便研究，根據《土地利用現狀分類標準》(GB-T21010-2007)將土地利用類型劃分為耕地、園地、林地、草地、城鎮村及工礦用地、交通運輸用地、水域及水利設施用地、其他土地等8類。

（二）研究方法

（1）土地利用變化分析。單一土地利用類型動態度（K）可表達區域一定時間范圍內某種土地利用類型的數量變化情況，表達公式為：

式中，Ua、Ub、分別為研究初期、末期一種土地利用類型的數量；T為研究時段長，設定為年，本文為7年。

（2）土地利用結構信息熵。信息熵是1948年美國數學家Shannon基于信息論提出的，被用來反映人們對系統內部組態信息的缺乏程度或一個隨機事件的不確定性的一個量度。該模型已廣泛運用于土地利用結構相關研究，能有效反映區域土地利用類型多樣性程度與土地系統均衡狀況，且可在建設用地結構研究中用來反映某區域系統宏觀尺度上的建設用地結構特征。現有研究表明：土地利用結構信息熵值越大，土地利用系統的有序程度越低；反之，熵值越小，則土地利用穩定性越強。公式如下：設一個區域的土地總面積S，區域內土地利用類型有n種。每種土地類型面積為Si，占總面積的比例為Pi。

式中，H為信息熵，其大小反映了土地供應類型的多少和各土地供應類型面積分布的均勻狀況。

（3）均衡度和優勢度。為了反映土地供應類型之間的差異程度，引入均衡度J和優勢度I來描述，表達式為：

式中，J為均衡度，是實際熵值與最大熵值之比，表示土地供應類型的均衡程度，其值域為0≤J≤1。當J=0，表示處于最不均衡狀態；當J=1，表示達到理想的平衡狀態。I為優勢度，反映區域內一種或者幾種類型支配該區域土地供應類型的程度，與均衡度的含義相反。

三、結果與分析

（一）土地利用類型面積動態變化特征

由表1可知，2012-2018年間，研究區域內各類土地利用類型面積均發生了較大變化。

表1 2012-2018年直管區土地利用類型面積變化和動態度

變化數量上，城鎮村及工礦用地、交通運輸用地、水域及水利設施用地、其他土地的變化特征表現為增加，其中，城鎮村及工礦用地增加2537.37hm2、交通運輸用地增加1983.05hm2、水域及水利設施用地增加76.69hm2、其他土地增加974.53hm2；耕地、園地、林地、草地的變化特征表現為減少，其中，耕地減少3921.31hm2、園地161.58hm2、林地587.38hm2、草地 901.38hm2。

變化幅度上，交通運輸用地變化幅度最大，高達630.77%；其次，城鎮村及工礦用地，為87.94%，最后，最小的是水域及水利設施用地，為5.05%。同理，交通運輸用地動態度最大，為90.11%；其次是城鎮村及工礦用地，為12.56%；最小的是水域及水利設施用地，為0.72%。

（二）土地利用結構信息熵分析

由表2可知，研究區域土地利用結果信息熵從2012年的1.4981Nat上升到2018年的1.7059Nat，上升了0.2078Nat，說明7年間直管區土地利用結構變化幅度較大，且信息熵總體上呈上升趨勢，前期上升幅度較大、后期上升幅度趨緩，具體表現為2012-2017年信息熵持續上升、2018年回落。這說明研究區在2012-2018年間，土地利用結構的有序程度逐年降低，建設用地持續增加，但2018年趨緩。

表2 2012-2018年直管區土地利用結構比例及其信息熵

從均衡度和優勢度上看，均衡度由2012年的0.7205上升到2018年的0.8204，說明研究區域在2012-2018年間土地利用處于不平衡狀態，且持續向于最不平衡狀態靠近。

四、結論

（1）2012-2018年，研究區域內各類土地利用類型面積均發生了較大變化。數量變化上，表現為城鎮村及工礦用地、交通運輸用地、水域及水利設施用地、其他土地等4類面積增加，且以城鎮村及工礦用地、交通運輸用地為主。耕地、園地、林地、草地的變化等4類面積減少，且以耕地、草地為主。變化幅度上，交通運輸用地變化幅度最大，城鎮村及工礦用地，為87.94%，最小的是水域及水利設施用地。

（2）2012-2018年，研究區在土地利用結構的有序程度逐年降低，土地利用處于不平衡狀態，且持續向最不平衡狀態靠近。

（3）經濟發展、城市化進程加快導致建設用地需求量不斷增加，是直管區土地利用結構發生變化的主要因素。直管區在新一輪的國土空間規劃中，應合理安排各類型土地利用面積，協調好土地利用與經濟發展之間的關系，從而保障土地利用系統能夠有序、均衡、可持續發展。