土地利用規(guī)劃信息系統(tǒng)輔助決策模型研究

摘 要 土地利用規(guī)劃修編需要建立土地利用結(jié)構(gòu)分析、土地利用動態(tài)變化分析、土地供需預(yù)測、土地利用空間布局以及土地利用分區(qū)等模型，這些模型可以用來分析土地的供需關(guān)系以及土地的合理布局，是土地利用規(guī)劃信息系統(tǒng)中輔助決策模塊的建立的基礎(chǔ)，是編制與實施規(guī)劃的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞 土地利用規(guī)劃 規(guī)劃輔助決策 規(guī)劃模型 信息系統(tǒng)

中圖分類號：F301 文獻標(biāo)識碼：A

一、引言

傳統(tǒng)的土地利用規(guī)劃信息系統(tǒng)一般包括規(guī)劃編制和規(guī)劃實施管理兩個方面，利用信息系統(tǒng)對土地利用規(guī)劃輔助編制涉及到的應(yīng)用分析模型是一個十分值得單獨研究的系統(tǒng)工程。要研究開發(fā)一個土地規(guī)劃輔助決策信息系統(tǒng)，須分解土地利用規(guī)劃模型群為切入點形成系統(tǒng)的輔助決策功能。

對土地的利用規(guī)劃進行輔助決策的模型群集，主要包括土地利用結(jié)構(gòu)分析模型、土地利用動態(tài)變化分析模型以及土地需求預(yù)測模型。

二、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)預(yù)測

（一）人口預(yù)測。

人口預(yù)測有人口自然增長法和勞動平衡法。人口自然增長法是根據(jù)基期年的人口數(shù)直接推算未來時期人口數(shù)。使用這種方法的前提是:規(guī)劃區(qū)域的人口數(shù)基本上是按照一定比例增長，并假定該地區(qū)人口今后仍然按此平均增長率繼續(xù)增長下去。而勞動平衡法是以一定比例分配社會勞動力為基礎(chǔ)，按基本人口、服務(wù)人口、被撫養(yǎng)人口三者之間比例關(guān)系預(yù)測未來人口（適用于城市和城鎮(zhèn)居民點的人口預(yù)測）。

（二）城市化水平預(yù)測。

1、城市化水平的測度。

城市化的量度一般可采用主要指標(biāo)法和復(fù)合指數(shù)法。復(fù)合指標(biāo)法采用反映城市化水平的四個方面指標(biāo)，即:規(guī)劃區(qū)域的城市人口占其所在區(qū)域總?cè)丝诘谋壤?、人口密度即單位城市土地面積的人口數(shù)、城市(建成區(qū))的大小、城市(建成區(qū))之間的平均距離。

2、城市化水平預(yù)測模型。

城市化水平的預(yù)測方法主要有: 商品糧供應(yīng)率預(yù)測法，理論依據(jù)是:變農(nóng)村人口為城鎮(zhèn)人口、農(nóng)業(yè)人口為非農(nóng)業(yè)人口的規(guī)模和速度取決于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平和糧食商品率；國民生產(chǎn)總值預(yù)測法；基建投資規(guī)模預(yù)測法；農(nóng)村人口轉(zhuǎn)化預(yù)測法，根據(jù)城市人口的自然增長率、機械遷移人口數(shù)、農(nóng)業(yè)人口轉(zhuǎn)化為城鎮(zhèn)人口數(shù)進行推算；多指標(biāo)綜合預(yù)測法，常采用農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展水平預(yù)測(商品量增長預(yù)測、農(nóng)業(yè)勞動力轉(zhuǎn)移數(shù)量預(yù)測)、國民收入增長率預(yù)測、基建投資數(shù)額預(yù)測等多指標(biāo)綜合預(yù)測法，根據(jù)預(yù)測結(jié)果加以綜合得高、中、低三種方案，再結(jié)合其它相關(guān)因素，最終預(yù)測城市化水平。

三、土地利用結(jié)構(gòu)分析

（一）各類用地比例。

面積比是指某一區(qū)域內(nèi)各土地類型的面積占其土地總面積的百分比。即：

Ki=ai/A*100% (3-1)

式中：K，為第i種土地類型的面積比;a，為第i種土地類型的面積；A為區(qū).域土地總面積。其計算結(jié)果多用直方圖、餅狀圖表示。

（二）土地數(shù)量結(jié)構(gòu)多樣化。

根據(jù)吉布斯—馬丁的多樣化指數(shù)來度量，其模型為:

(3-2)

式中GM為多樣化指數(shù)，為第i種土地利用類型的面積。若某一地區(qū)只有一種土地類型，則多樣化指數(shù)為0;若土地均勻地分布在各種類型中，則多樣化指數(shù)為1。

（三）土地數(shù)量結(jié)構(gòu)區(qū)位意義。

利用區(qū)位指數(shù)分析區(qū)域土地的意義在于這一指數(shù)可反映某一地區(qū)各種土地相對于高層次區(qū)域空間的相對聚集程度，區(qū)位指數(shù)是綜合性指標(biāo)，計算公式為：

(3-3)

式中Qi為區(qū)位指數(shù)，fi為區(qū)域內(nèi)第i種土地的面積，F(xiàn)i為高層次區(qū)域內(nèi)第i種土地的面積。若Qi大于1，則該種土地具有區(qū)位意義，若Qi小于1，則不具有區(qū)位意義。

（四）土地利用空間布局。

可運用景觀生態(tài)學(xué)中的多樣性指數(shù)、優(yōu)勢度指數(shù)、均勻度指數(shù)和破碎度指數(shù)作為土地利用空間格局指數(shù)，對規(guī)劃地區(qū)土地利用的空間格局進行定量分析。

土地利用多樣性指數(shù)(H)反映了土地利用類型的多少和各種類型所占的比例，當(dāng)土地利用各種類型所占比例差異減小時，多樣性上升。土地利用優(yōu)勢度指數(shù)(D)用于測度土地利用結(jié)構(gòu)中一種或幾種類型支配整個土地利用的程度，與多樣性指數(shù)成反比。多樣性指數(shù)和優(yōu)勢度可以用來描述不同土地利用類型的分配方式，反映土地利用是否以某種或某幾種方式為主。土地利用均勻度指數(shù)(E)是描述土地利用類型的分配均勻程度，可用Romme相對均勻度計算。土地利用破碎度指數(shù)(C)用于測度土地被分割的破碎程度?？臻g格局指數(shù)的大小反映了人類活動對土地利用的干擾程度，隨干擾強度增加，土地利用的多樣性、均勻度、破碎度提高，優(yōu)勢度減少。

四、土地利用動態(tài)變化分析

（一）土地利用數(shù)量變化。

1、單一土地利用類型動態(tài)度(K)表達的是某研究區(qū)一定時間范圍內(nèi)某種土地利用類型的數(shù)量變化情況。這一指數(shù)的意義在于可以直觀地反映類型變化的幅度與速度，同時可以比較不同類型間變化的差異，從而探究其變化的驅(qū)動力和約束因素。

2、綜合土地利用動態(tài)度(LC)反映區(qū)域內(nèi)某一研究樣區(qū)各種土地利用類型動態(tài)變化及其轉(zhuǎn)換程度，著重變化的過程而非變化的結(jié)果，意義在于反映出區(qū)域土地利用變化的劇烈程度。可以應(yīng)用于局部與全區(qū)的對比以及區(qū)域之間土地利用變化程度的對比。

（二）土地利用變化區(qū)域差異。

我們可以用各區(qū)域某種土地利用類型相對變化率及各區(qū)域土地利用動態(tài)度(單一土地利用動態(tài)度，綜合土地利用動態(tài)度)的不同來反映土地利用變化的區(qū)域差異。

（三）土地利用類型空間變化。

土地利用的空間變化，可以用土地資源分布重心變化情況來反映。其方法為:把一個大區(qū)域分為若干個小區(qū)，在大比例尺地圖上根據(jù)居民點的分布及地形特點確定每個小區(qū)幾何中心的地理坐標(biāo)，然后再乘以該小區(qū)該項土地資源的面積，最后把乘積累加后除以全區(qū)域該項土地資源總面積。重心坐標(biāo)可以用地圖經(jīng)緯度表示，也可以用大地直角坐標(biāo)表示。

五、土地需求量預(yù)測模型

（一）土地需求量預(yù)測數(shù)學(xué)模型。

1、年平均變化率法：此法依此式計算土地需求量：an=a0(1€眗)n，其中，an為預(yù)測期末土地的面積； a0為預(yù)測期初土地的面積；r為預(yù)測期土地面積的年變化率(增加為正，減少為負(fù))；n為預(yù)測年期。

2、趨勢預(yù)測法：研究區(qū)域的土地面積變化是在時間序列上展開的，隨著時間的推移，可以得到一系列依賴于時間的數(shù)據(jù)Y=f(t)，以時間為參數(shù)的數(shù)列成為時間序列。

3、回歸預(yù)測法：城市土地的變化與許多因素都有關(guān)系，如經(jīng)濟發(fā)展速度、人口、城市化率等等。它們之間的關(guān)系可以Y=f(x1，x2，…xn)表示。

（二）耕地需求量預(yù)測。

l、糧食安全條件下的最小耕地需求量是糧食自給率、食物消費水平、食物綜合生產(chǎn)能力等因子的函數(shù)。

2、基于耕地社會保障功能的需求量預(yù)測耕地，對于城市而言主要表現(xiàn)為耕地是城市農(nóng)業(yè)人口及“兩棲人口”的重要生活保障，因此，城市耕地的社會保障功能定位為滿足農(nóng)業(yè)人口及“兩棲人口”的糧食自給自足，其需求量為達到這一條件的耕地需求量

（三）建設(shè)用地需求量預(yù)測。

l、城鎮(zhèn)、農(nóng)村居民點用地需求預(yù)測。通常采用城市規(guī)劃中確定城市建設(shè)用地的方法：人均建設(shè)用地指標(biāo)法。

2、獨立工礦用地需求預(yù)測。通過區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展、生產(chǎn)要素享賦、土地集約利用發(fā)展趨勢的研究，確定單位土地的工業(yè)產(chǎn)值，在分析預(yù)測經(jīng)濟發(fā)展規(guī)模的基礎(chǔ)上確定產(chǎn)業(yè)用地總需求，在總需求的基礎(chǔ)上扣除城鎮(zhèn)內(nèi)部合理的產(chǎn)業(yè)用地需求，即為獨立工礦用地需求。

3、交通用地需求預(yù)測。城市交通用地需求中，公路交通的需求是其研究和考慮的重點。公路交通用地取決于其長度和寬度。其長度依據(jù)選線方案在圖上量取。公路的寬度與其技術(shù)等級有關(guān)。依據(jù)公路技術(shù)等級即可確定公路的路面寬度和路基寬度，從而計算得到公路的占地面積。

4、水利設(shè)施用地需求預(yù)測。水利設(shè)施包括水庫水面和水工建筑物用地，其中水工建筑物的用地需求根據(jù)長度和其斷面要素計算;水庫水面用地可依據(jù)水位——庫容關(guān)系曲線和水位面積曲線估算。

六、輔助決策功能模塊實現(xiàn)

（一）土地利用現(xiàn)狀分析。

通過提取土地利用現(xiàn)狀圖中的各種用地類型的屬性信息，將屬于同一大地類的用地類型的面積字段值進行加和匯總，并將匯總的結(jié)果賦到土地利用現(xiàn)狀表的面積字段位置。將各種土地利用的現(xiàn)狀地類數(shù)據(jù)匯總之后，我們就可以計算出各個地類占規(guī)劃區(qū)域土地總面積的比重，從而有效的進行土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)的分析比較；同時系統(tǒng)也提供了生成統(tǒng)計圖表的功能，來更形象直觀的對各類土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)進行分析。

（二）土地利用動態(tài)變化分析。

主要是根據(jù)選定的規(guī)劃方案，將各種地類的用地情況信息錄入系統(tǒng)之后，系統(tǒng)可實現(xiàn)對這些規(guī)劃用地信息的計算分析功能，自動的計算規(guī)劃近期、遠期與現(xiàn)狀地類的面積增減數(shù)值；同時也可以采用生成統(tǒng)計圖表的方式來對土地利用情況進行分析，以得出土地利用規(guī)劃方案合理與否，并進行相應(yīng)地類用地情況的調(diào)整。主要包括土地利用數(shù)量變化分析、土地利用變化區(qū)域差異分析以及土地利用類型空間變化分析。

（三）人口預(yù)測。

在人口預(yù)測子模塊中，可以完成總?cè)丝诤统擎?zhèn)人口的數(shù)量預(yù)測，總?cè)丝陬A(yù)測中可以用自然平均增長法和回歸預(yù)測法來完成總?cè)丝诘臄?shù)量預(yù)測，當(dāng)選擇相應(yīng)的預(yù)測方法之后，系統(tǒng)會顯示此方法所對應(yīng)的預(yù)測公式，在文本框中輸入公式所對應(yīng)的各數(shù)據(jù)項后，點擊計算按鈕，系統(tǒng)就會自動計算規(guī)劃目標(biāo)年的總?cè)丝跀?shù)；城鎮(zhèn)人口的計算設(shè)計了勞動平衡法和單因素分析法兩種預(yù)測方法，其計算方法與總?cè)丝诘挠嬎惴椒愃啤?/p>

（四）土地需求量預(yù)測。

本模塊在人口預(yù)測的基礎(chǔ)上進行各類用地的需求量預(yù)測，然后將各類用地的預(yù)測數(shù)據(jù)信息錄入相應(yīng)的位置，并進行規(guī)劃近期面積和規(guī)劃遠期面積預(yù)測結(jié)果與現(xiàn)狀數(shù)值的分析比較，從而得出預(yù)測結(jié)果合理與否，以輔助規(guī)劃預(yù)測方案的擬定。

七、結(jié)束語

土地利用規(guī)劃修編需要建立土地利用結(jié)構(gòu)分析、土地利用動態(tài)變化分析、土地供需預(yù)測、土地利用空間布局以及土地利用分區(qū)等模型，這些模型可以用來分析土地的供需關(guān)系以及土地的合理布局，是土地利用規(guī)劃信息系統(tǒng)中輔助決策模塊的建立的基礎(chǔ)，是編制與實施規(guī)劃的基礎(chǔ)?！?/p>

（作者：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)土地管理學(xué)院碩士研究生）

參考文獻：

[1]國土資源部.縣(市)級土地利用數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn):試行，2001

[2]國土資源部.縣(市)級土地利用數(shù)據(jù)庫建設(shè)技術(shù)規(guī)范:征求意見稿，2002

[3]尹君.多目標(biāo)縣級土地利用總體規(guī)劃方法論的研究，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文，1996

[4]云南國土資源遙感綜合調(diào)查.云南科技出版社，2004

[5]蔡運龍等.區(qū)域最小人均耕地面積與耕地資源調(diào)控.地理學(xué)報，2002.2:128—129

[6]王萬茂，韓桐魁.土地利用規(guī)劃學(xué).中國農(nóng)業(yè)出版社，2002.2