土地資源優(yōu)化配置研究評(píng)述

張萬(wàn)強(qiáng) 趙俊三 李紅波 袁磊

摘要隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，圍繞著可持續(xù)發(fā)展的主題，土地資源優(yōu)化配置研究得到了快速的發(fā)展。該研究在對(duì)國(guó)內(nèi)外土地資源優(yōu)化配置研究全面回顧的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)概括了其研究歷程與階段，總結(jié)了其理論與模型研究的主要進(jìn)展，提出了今后研究的發(fā)展趨勢(shì)，以期促進(jìn)土地資源優(yōu)化配置研究的創(chuàng)新和深化。

關(guān)鍵詞土地資源；優(yōu)化配置；研究進(jìn)展；發(fā)展趨勢(shì)

中圖分類號(hào)S28文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)0517-6611（2014）01-00322-05

基金項(xiàng)目國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41161062，41261043）。

作者簡(jiǎn)介張萬(wàn)強(qiáng)（1982-），男，云南沾益人，博士研究生，研究方向：GIS理論及應(yīng)用、土地資源規(guī)劃等，Email：27098793@qq.com。

收稿日期20131121土地作為具有自然屬性和社會(huì)經(jīng)濟(jì)屬性的共同體，是一切資源和環(huán)境要素的載體，是人類生存、繁衍和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。土地資源作為一種不可再生的稀缺資源，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和工業(yè)化、城市化進(jìn)程的加快，人們對(duì)土地資源的需求與日俱增，土地資源承受的壓力越來(lái)越重，土地的供需矛盾日益加劇。土地資源優(yōu)化配置作為可持續(xù)發(fā)展研究的一個(gè)重要內(nèi)容，它能夠有效緩解土地供需矛盾，實(shí)現(xiàn)土地的可持續(xù)利用，為土地規(guī)劃、管理、決策提供重要依據(jù)，因而成為當(dāng)前世界各國(guó)研究的熱點(diǎn)課題之一。筆者從研究歷程與階段、理論研究、模型研究3個(gè)方面對(duì)前人研究成果進(jìn)行了評(píng)述，并提出了今后研究的發(fā)展趨勢(shì)。

1 研究歷程與階段

土地資源優(yōu)化配置研究最早可追溯到杜能的農(nóng)業(yè)區(qū)位論。杜能在對(duì)土地利用的研究中引入了區(qū)位因素，并初步闡述了位置級(jí)差地租的概念。隨著世界各國(guó)土地制度的建立及相繼開展的土地制度改革，土地利用布局的理論得到了快速發(fā)展，其中以德國(guó)區(qū)位布局理論的形成與發(fā)展最具影響力。此時(shí)的土地資源優(yōu)化配置研究是在區(qū)位布局理論指導(dǎo)下的實(shí)踐。

20世紀(jì)50～80年代，經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快導(dǎo)致資源緊缺、環(huán)境污染和土地退化等一系列問(wèn)題的凸現(xiàn)。在此背景下，學(xué)者們研究了土地利用政策對(duì)土地資源優(yōu)化配置的影響，并將土地用途分區(qū)管制、土地整理作為土地資源優(yōu)化配置的方式和土地資源管理的手段應(yīng)用于實(shí)踐。由于各個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、政治體制和自然地理?xiàng)l件的差異，各國(guó)土地資源優(yōu)化配置的方式也各不相同。例如：美國(guó)通過(guò)土地用途分區(qū)，明確規(guī)定各分區(qū)范圍、利用方式和允許開發(fā)的最大強(qiáng)度，并依法規(guī)條例給予實(shí)施，限制土地開發(fā)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，并且在充分考慮地區(qū)特征和未來(lái)發(fā)展計(jì)劃的基礎(chǔ)上將城市分為特殊保護(hù)區(qū)、特殊目的發(fā)展區(qū)、特別發(fā)展區(qū)和混合用途區(qū)等[1]；荷蘭采用土地整理的方式實(shí)現(xiàn)農(nóng)村土地綜合開發(fā)利用；德國(guó)利用現(xiàn)代化的土地信息采集系統(tǒng)建立了土地管理信息系統(tǒng)，為土地管理和整理提供實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的參考；日本以提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力和高效集約利用土地為目的進(jìn)行土地資源配置，有效地消除城鄉(xiāng)差別，改善人居環(huán)境。

20世紀(jì)90年代以后，隨著可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的提出，計(jì)算機(jī)技術(shù)和“3S”技術(shù)的發(fā)展并趨于成熟，土地資源優(yōu)化配置作為區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的重要途徑和手段受到廣泛重視，土地類型與土地評(píng)價(jià)、土地利用規(guī)劃、土地利用系統(tǒng)工程、“3S”技術(shù)、可持續(xù)發(fā)展等方面研究的廣泛開展，并應(yīng)用于實(shí)踐，使得土地利用及其配置的基礎(chǔ)理論研究得到了進(jìn)一步加強(qiáng)?？沙掷m(xù)戰(zhàn)略的提出促進(jìn)了以土地持續(xù)利用為準(zhǔn)則的區(qū)域土地資源優(yōu)化配置模式研究地蓬勃發(fā)展[2]；城市土地有償使用制度深化改革實(shí)施，推動(dòng)了城市土地資源優(yōu)化配置模式、配置途徑等方面的研究[3-4]；“3S”技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了區(qū)域土地利用調(diào)查與土地資源資源優(yōu)化配置的研究[5]。這一時(shí)期土地資源優(yōu)化配置的研究呈現(xiàn)以下特點(diǎn)：①研究領(lǐng)域更加廣泛，從單一領(lǐng)域向多領(lǐng)域滲透。土地資源優(yōu)化配置研究實(shí)現(xiàn)了由理論研究到應(yīng)用研究的過(guò)渡，從微觀的自然科學(xué)領(lǐng)域到宏觀的政策制定層面，從最初的農(nóng)業(yè)用地到城市土地、水土資源等土地資源空間各相關(guān)領(lǐng)域的深入。主要涉及特殊地段土地資源配置研究與產(chǎn)業(yè)用地優(yōu)化布局研究，研究?jī)?nèi)容包括旅游用地、農(nóng)村住宅用地、城市邊緣區(qū)、濕地、廢棄地等[6-9]；研究產(chǎn)業(yè)涉及農(nóng)業(yè)、林業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)等[10-12]。②研究方法呈現(xiàn)多樣化，各種數(shù)學(xué)模型引入到土地資源優(yōu)化配置的研究中。如線性規(guī)劃法[13]、多目標(biāo)規(guī)劃法[14]、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)[15]等數(shù)學(xué)模型在土地資源優(yōu)化配置研究中應(yīng)用。③基于不同目標(biāo)、不同視角的研究日趨寬廣。研究目標(biāo)由單目標(biāo)優(yōu)化向多目標(biāo)優(yōu)化滲透，由最初的實(shí)現(xiàn)土地利用系統(tǒng)效益最大化到生態(tài)、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)多種優(yōu)化目標(biāo)；如土地使用政策對(duì)土地資源優(yōu)化配置作用研究[16]，土地優(yōu)化配置機(jī)理、機(jī)制的研究等[17-19]。

2理論研究進(jìn)展

土地資源優(yōu)化配置研究最早來(lái)源于區(qū)位布局理論，隨著研究的深入，諸多理論體系被應(yīng)用于土地資源優(yōu)化配置的研究中。目前，土地資源優(yōu)化配置的理論基礎(chǔ)主要包括：土地區(qū)位論、區(qū)域空間結(jié)構(gòu)理論、景觀生態(tài)學(xué)理論、可拓學(xué)理論及人地協(xié)調(diào)理論等。

2.1土地區(qū)位論區(qū)位論是關(guān)于人類活動(dòng)的空間分布及其空間中的相互關(guān)系的學(xué)說(shuō)[20]。不同地理位置的土地具有不同的物理、化學(xué)和生物學(xué)特性；與中心城市、交通樞紐或干道距離不同的土地或同一城市內(nèi)部到商貿(mào)中心的距離不同的土地具有不同的經(jīng)濟(jì)價(jià)值或用途，這便是土地的區(qū)域性或者說(shuō)土地的區(qū)位[21]。在進(jìn)行土地資源配置時(shí)，必須充分遵循土地區(qū)位理論，優(yōu)化土地?cái)?shù)量結(jié)構(gòu)與空間結(jié)構(gòu)，使地域內(nèi)有限的土地資源發(fā)揮出最大的整體效益。

2.2區(qū)域空間結(jié)構(gòu)理論不同的土地利用類型在空間分布上都各有其相應(yīng)的位置，但是他們彼此之間又是相互作用、相互影響、相互聯(lián)系的，不斷地進(jìn)行物質(zhì)、能量、信息等方面的相互交換。區(qū)域空間結(jié)構(gòu)是指在區(qū)域內(nèi)各種經(jīng)濟(jì)活動(dòng)在相互作用下所形成的空間集聚程度和集聚形態(tài)。區(qū)域空間結(jié)構(gòu)理論中的中心地理論、“點(diǎn)-軸”系統(tǒng)理論、成長(zhǎng)三角理論和雙核結(jié)構(gòu)模式等是當(dāng)前土地資源空間優(yōu)化布局中應(yīng)用較為廣泛的理論[22-23]。土地資源優(yōu)化配置目標(biāo)就是使區(qū)域內(nèi)的土地資源在時(shí)間上得到合理安排，達(dá)到結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)、空間協(xié)調(diào)、土地生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)功能最大化的目標(biāo)。

2.3景觀生態(tài)學(xué)理論景觀生態(tài)學(xué)的概念是德國(guó)植物學(xué)家Troll提出的，隨后由Forman和Godron對(duì)其深化及豐富，當(dāng)前越來(lái)越多的生態(tài)學(xué)家將景觀生態(tài)學(xué)理論引入到土地景觀格局的研究中。景觀格局是指景觀的空間結(jié)構(gòu)特征，它是由自然或人為形成的，一系列大小、形狀各異，排列不同的景觀鑲嵌體在景觀空間的排列，它即是景觀異質(zhì)性的具體表現(xiàn)，又是包括干擾在內(nèi)的各種生態(tài)過(guò)程在不同尺度上作用的結(jié)果[24]。對(duì)區(qū)域內(nèi)的景觀空間格局進(jìn)行研究，能夠揭示該區(qū)域內(nèi)生態(tài)狀況及空間變異的特征，為區(qū)域的土地利用規(guī)劃、土地資源優(yōu)化配置研究提供參考。

2.4可拓學(xué)理論可拓學(xué)是由蔡文等于1983年創(chuàng)立，是研究事物拓展的可能性和開拓創(chuàng)新的規(guī)律與方法，并用以解決矛盾問(wèn)題，其基礎(chǔ)理論包括物元可拓性理論、物元和物元變換理論、可拓集合理論、共扼分析理論等[25]。張光宇應(yīng)用可拓學(xué)的理論和方法， 對(duì)土地資源的特征及優(yōu)化配置進(jìn)行了研究， 建立了土地資源優(yōu)化配置的物元模型，并指出土地資源具有可拓性（發(fā)散性、可擴(kuò)性、相關(guān)性和共軛性）[26-27]。由于土地資源具有多宜性，同一地塊可能是耕地的適宜區(qū)，也會(huì)是建設(shè)用地、林地、園地等其他土地利用類型的適宜區(qū)，在土地利用的過(guò)程中就會(huì)出現(xiàn)不同利用目標(biāo)的沖突與矛盾；然而，土地利用類型的變化也會(huì)引起相鄰其他土地利用類型的改變，這說(shuō)明土地利用類型之間具有很強(qiáng)的相關(guān)性。因此運(yùn)用可拓學(xué)理論研究土地資源的可拓性，能夠有效揭示土地資源的特征，探索土地資源合理利用的影響因素，為土地資源優(yōu)化配置提供理論依據(jù)。

2.5人地協(xié)調(diào)理論人地協(xié)調(diào)理論作為地理學(xué)的基礎(chǔ)理論，體現(xiàn)了地理學(xué)的研究視角和根本定位，人地協(xié)調(diào)理論強(qiáng)調(diào)的是人口、資源、環(huán)境的協(xié)調(diào)，土地系統(tǒng)是土地經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)和土地生態(tài)系統(tǒng)的耦合，具有多目標(biāo)性。而人地協(xié)調(diào)理論強(qiáng)調(diào)人地系統(tǒng)中的各個(gè)組成要素能夠達(dá)到一種理想的組合，即優(yōu)化狀態(tài)[28]。因此，人地協(xié)調(diào)理論能夠?yàn)橥恋刭Y源優(yōu)化配置多目標(biāo)協(xié)調(diào)優(yōu)化提供理論依據(jù)，能夠從人地關(guān)系角度更好地理解土地資源的可持續(xù)利用，探索土地利用中的問(wèn)題，為土地利用規(guī)劃、管理、決策提供依據(jù)。

土地系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的巨系統(tǒng)，是由多層級(jí)子系統(tǒng)組成的整體，具有綜合性、整體性、動(dòng)態(tài)性和區(qū)域性的特征。理論為研究的科學(xué)性提供重要的依據(jù)和指導(dǎo)作用，但是目前關(guān)于土地優(yōu)化配置的理論研究多數(shù)從某一視角或某一領(lǐng)域著手，整體性、系統(tǒng)化的研究較少，還未形成系統(tǒng)化的研究理論。

3 模型研究進(jìn)展

土地資源優(yōu)化配置是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程， 是一個(gè)多目標(biāo)、多層次的持續(xù)擬合與決策過(guò)程。土地資源優(yōu)化配置模型的構(gòu)建涉及多學(xué)科、多種方法耦合， 包括動(dòng)態(tài)仿真模擬、數(shù)學(xué)建模、工程學(xué)、系統(tǒng)動(dòng)態(tài)學(xué)等理論與方法的相互融合[29]。土地資源配置既包括宏觀的數(shù)量配置，也包含微觀的空間布局優(yōu)化配置。因此，土地資源優(yōu)化配置的模型也包括數(shù)量結(jié)構(gòu)優(yōu)化配置模型和空間布局優(yōu)化配置模型。

3.1數(shù)量結(jié)構(gòu)優(yōu)化配置模型

3.1.1線性規(guī)劃法。線性規(guī)劃方法是土地資源優(yōu)化配置建模研究中最為常用的一種方法， 它能夠求解多方面的問(wèn)題，除了解決線性問(wèn)題之外， 還可以使用對(duì)數(shù)法等方法解決一些非線性的問(wèn)題。許多學(xué)者運(yùn)用線性規(guī)劃模型優(yōu)化地塊尺度和區(qū)域尺度上的土地資源[30-32]，尤其在地塊尺度下的土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化的研究中應(yīng)用較多。如Aalders等基于社會(huì)經(jīng)濟(jì)目標(biāo)，運(yùn)用線性規(guī)劃法建立的LUAM（The Reading Land Use Allocation Model）模型[33]。雖然線性規(guī)劃法在土地資源優(yōu)化配置建模研究中應(yīng)用范圍較廣，但也存在一定局限性。如它不能反映約束條件隨時(shí)間動(dòng)態(tài)變化的過(guò)程，是一種靜態(tài)模型；不能兼顧所有的優(yōu)化目標(biāo)及其約束條件，一些難以量化的因子也不能加入模型中，因此得出的最優(yōu)方案也不一定完全符合實(shí)際情況[34]。

3.1.2系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法。系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)是一門基于系統(tǒng)論、控制論、信息論和計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的新興學(xué)科[35]。系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法自創(chuàng)立以來(lái)，已成功地應(yīng)用于企業(yè)、城市、地區(qū)、國(guó)家甚至世界規(guī)模的許多戰(zhàn)略與決策等分析中，用以研究復(fù)雜的社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)，后來(lái)逐步運(yùn)用于區(qū)域和國(guó)家尺度上的土地資源配置建模研究中。系統(tǒng)動(dòng)力模型能夠靈活地進(jìn)行決策模擬和多方案比較，特別是對(duì)于模擬大型非線性動(dòng)態(tài)多重反饋系統(tǒng)能力很強(qiáng)，適用于解決復(fù)雜系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)功能協(xié)調(diào)和中長(zhǎng)期系統(tǒng)動(dòng)態(tài)發(fā)展問(wèn)題[36]。如趙小敏等[37]、劉欽普等[38]、何春陽(yáng)等[39]運(yùn)用該模型對(duì)土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化進(jìn)行了研究。

系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型將研究對(duì)象看成一個(gè)閉合系統(tǒng)，其建模程中必須充分研究系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，掌握系統(tǒng)內(nèi)部的各種反饋機(jī)制。其優(yōu)點(diǎn)為：采取定性和定量相結(jié)合的情景模擬模式，能更精確模擬系統(tǒng)的運(yùn)行方式，對(duì)數(shù)據(jù)的依賴性較小，操作靈活，可塑性強(qiáng)；注重一般的動(dòng)態(tài)趨勢(shì)，突出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)域反饋結(jié)構(gòu)，不關(guān)心系統(tǒng)變量在特別年份的精確數(shù)值；既能夠?qū)ξ磥?lái)進(jìn)行預(yù)測(cè)，也能夠?qū)ο到y(tǒng)的歷史行為進(jìn)行回顧，能夠反映數(shù)學(xué)形式難以表達(dá)的過(guò)程。其局限性為：中、短期預(yù)測(cè)和分配問(wèn)題精度差，建模難度大。

3.1.3多目標(biāo)規(guī)劃方法。多目標(biāo)規(guī)劃是數(shù)學(xué)規(guī)劃的一個(gè)分支，它是在線性規(guī)劃的基礎(chǔ)上，為解決多目標(biāo)決策問(wèn)題而發(fā)展起來(lái)的一種科學(xué)管理的數(shù)學(xué)方法[40]。多目標(biāo)規(guī)劃方法廣泛應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)、管理、科學(xué)、軍事和工程設(shè)計(jì)等多個(gè)領(lǐng)域的研究，近30年來(lái)，多目標(biāo)規(guī)劃方法也廣泛應(yīng)用于土地資源的研究中，主要涉及土地利用評(píng)價(jià)研究、空間土地利用規(guī)劃、土地資源優(yōu)化配置等。在可持續(xù)發(fā)展的主題下，多目標(biāo)規(guī)劃方法應(yīng)用目標(biāo)決策理論，優(yōu)化用地系統(tǒng)，在土地資源優(yōu)化配置建模中發(fā)揮了重要的作用。決策者可以依據(jù)不同標(biāo)準(zhǔn)選擇比較滿意的優(yōu)化配置方案，從而提高土地資源優(yōu)化配置方案與決策的科學(xué)性[41-42]。如Huizing等[43]、Wang Xinhao等[44]、鄭新奇等[45]運(yùn)用多目標(biāo)規(guī)劃方法實(shí)現(xiàn)了土地資源的優(yōu)化配置。

多目標(biāo)規(guī)劃模型作為20世紀(jì)后期迅速發(fā)展起來(lái)的一門新興科學(xué)，主要研究在某種意義下多個(gè)目標(biāo)的同時(shí)最優(yōu)化問(wèn)題，具有多目標(biāo)性、多方案的特點(diǎn)。其最大的優(yōu)勢(shì)在于能夠有效解決多方利益沖突，可以充分地反映決策者的愿望， 給決策者提供期望的最佳目標(biāo)，在實(shí)際的生產(chǎn)應(yīng)用中具有積極的意義，特別是在土地資源利用中具有重要意義。

3.1.4灰色預(yù)測(cè)方法。線性規(guī)劃模型是靜態(tài)模型，還常常無(wú)解，不能適宜技術(shù)條件、社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況和自然環(huán)境發(fā)展變化的要求，在其他的一些規(guī)劃方法在解決實(shí)際困難時(shí)算法實(shí)現(xiàn)也比較困難的情況下，灰色預(yù)測(cè)方法就成為不錯(cuò)的選擇[46-47]?；疑A(yù)測(cè)方法是通過(guò)鑒別系統(tǒng)因素之間發(fā)展趨勢(shì)的相異程度，即進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，并對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行生成處理來(lái)尋找系統(tǒng)變動(dòng)的規(guī)律，生成有較強(qiáng)規(guī)律性的數(shù)據(jù)序列，然后建立相應(yīng)的微分方程模型，從而預(yù)測(cè)事物未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)的狀況。典型研究如康慕誼等運(yùn)用灰色線性規(guī)劃模型研究了區(qū)域尺度上的土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化問(wèn)題[48]；吳紹洪等灰色線性規(guī)劃模型對(duì)首都圈水土資源空間優(yōu)化配置問(wèn)題進(jìn)行了研究[49]。灰色預(yù)測(cè)方法可用以解決線性規(guī)劃法無(wú)法解決的優(yōu)化動(dòng)態(tài)性問(wèn)題，對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)中時(shí)間序列單調(diào)增長(zhǎng)且速度慢的情況下擬合效果較好，適宜數(shù)據(jù)少、波動(dòng)不大數(shù)據(jù)列的預(yù)測(cè)研究。其缺點(diǎn)在于預(yù)測(cè)的預(yù)測(cè)結(jié)果不是特別準(zhǔn)確，只能作為指導(dǎo)性的參考[50]。

3.2土地資源空間優(yōu)化配置模型隨著數(shù)量結(jié)構(gòu)優(yōu)化配置模型研究及應(yīng)用的不斷深入，土地資源空間布局的優(yōu)化配置研究成為了相關(guān)人員的研究熱點(diǎn)，推進(jìn)了土地資源空間優(yōu)化配置的研究，進(jìn)一步推動(dòng)了土地資源優(yōu)化配置科學(xué)研究的發(fā)展。

3.2.1結(jié)合GIS的優(yōu)化方法。計(jì)算機(jī)技術(shù)和GIS的興起與快速發(fā)展，為土地資源利用和決策過(guò)程中分析空間數(shù)據(jù)提供了重要的技術(shù)支撐， 學(xué)者們將數(shù)量結(jié)構(gòu)優(yōu)化配置模型與GIS 進(jìn)行耦合， 從而實(shí)現(xiàn)土地資源在數(shù)量上、空間上的合理配置，使得土地資源決策和管理更加科學(xué)有效。例如Fuhu Ren在適宜性評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，建立了GIWINLRA模型，實(shí)現(xiàn)土地資源的優(yōu)化配置[51]；Chuvieco在土地適宜性分析的基礎(chǔ)上，將GIS與線性規(guī)劃模型相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)土地資源的優(yōu)化配置[52]；鄭新奇等在對(duì)土地適宜性評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，將GIS與系統(tǒng)動(dòng)態(tài)學(xué)模型和多目標(biāo)規(guī)劃模型結(jié)合實(shí)現(xiàn)土地資源的優(yōu)化配置[53]。

安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)2014年3.2.2CA模型。元胞自動(dòng)機(jī)（Cellular Automata，簡(jiǎn)稱CA）模型是20世紀(jì)40年代由Ulam 、Hawkins 、Von neumann提出來(lái)的一類并行計(jì)算模型，它是一種時(shí)空狀態(tài)均離散、空間上相互作用及時(shí)間上因果關(guān)系皆局部的網(wǎng)格動(dòng)力學(xué)模型。CA模型是基于柵格鄰域關(guān)系的土地利用變化模擬，標(biāo)準(zhǔn)的元胞自動(dòng)機(jī)通常包括4個(gè)基本要素：元胞、元胞空間、鄰域范圍和轉(zhuǎn)換規(guī)則。例如Almeida C. M.等采用隨機(jī)CA 模型考慮隨機(jī)因素對(duì)城市土地利用變化動(dòng)力的影響[54]；劉小平等將生態(tài)位引入CA模型，給CA 模型中每一個(gè)元胞賦予不同的生態(tài)位，并以此模型實(shí)現(xiàn)土地資源的動(dòng)態(tài)配置和空間分配[55]；楊青生等將Agent引進(jìn)元胞自動(dòng)機(jī)模型中實(shí)現(xiàn)土地資源變化模擬與空間配置[56]。CA模型的應(yīng)用研究側(cè)重模擬城市用地?cái)U(kuò)張過(guò)程及規(guī)律性，其優(yōu)點(diǎn)在于它可以模擬復(fù)雜系統(tǒng)的行為，并能實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)未來(lái)發(fā)展?fàn)顩r的情景分析，能夠有效地進(jìn)行土地資源的空間配置，為土地資源的管理和決策提供依據(jù)。其缺點(diǎn)主要體現(xiàn)在模型結(jié)構(gòu)、變量以及參數(shù)估計(jì)方面存在著較大的不確定性，其配置精度和可靠性有待提高。

3.2.3CLUES 模型。CLUES （Conversion of Land Use and its Effects at Small region extent ）模型是荷蘭瓦赫寧根大學(xué)“土地利用變化和影響”研究小組在CLUE 模型的基礎(chǔ)上開發(fā)的[57]。CLUES模型屬于一種土地利用變化及其效應(yīng)模擬模型，適應(yīng)中小尺度區(qū)域土地利用時(shí)空動(dòng)態(tài)模擬，主要有4個(gè)輸入模塊（即：土地政策與限制區(qū)域、土地利用類型轉(zhuǎn)換規(guī)則、需求模塊、空間特征）和1個(gè)空間分配模塊組成。自模型推出以來(lái)，關(guān)于其應(yīng)用的研究較多，如鄭新奇等以濟(jì)南市長(zhǎng)清區(qū)為研究對(duì)象，運(yùn)用CLUES模型對(duì)土地利用總體規(guī)劃指標(biāo)進(jìn)行時(shí)空配置，實(shí)現(xiàn)了規(guī)劃指標(biāo)分配時(shí)間模型和空間模型的融合[58]；張永民等運(yùn)用CLUES模型對(duì)奈曼旗近15年土地利用變化進(jìn)行模擬，并將模擬結(jié)果與2000年的土地利用現(xiàn)狀圖進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果較為理想，這說(shuō)明CLUES模型具有成功模擬區(qū)域土地利用時(shí)空動(dòng)態(tài)變化的能力[59]；蒙吉軍等運(yùn)用CLUES模型對(duì)城市邊緣區(qū)的土地利用變化進(jìn)行模擬研究[60]。CLUES模型針對(duì)土地利用時(shí)空動(dòng)態(tài)變化模擬的研究較多，應(yīng)用于土地利用空間格局優(yōu)化配置的研究還較少。CLUES模型的優(yōu)勢(shì)在于具有有效模擬中小尺度區(qū)域的土地利用時(shí)空動(dòng)態(tài)變化和優(yōu)化土地資源空間配置的能力，對(duì)土地利用規(guī)劃和土地資源可持續(xù)管理具有重要的指導(dǎo)作用。

可見(jiàn)，隨著社會(huì)、科學(xué)、技術(shù)的進(jìn)步與相關(guān)研究的不斷深入，土地資源優(yōu)化配置模型也在不斷的發(fā)展與完善。土地資源優(yōu)化配置模型多為應(yīng)用性的優(yōu)化模型，其研究主要集中于資源評(píng)價(jià)、資源分類和區(qū)域開發(fā)等層面上。如果土地資源數(shù)量結(jié)構(gòu)優(yōu)化的成果難以映射到相應(yīng)的地理空間上，將會(huì)導(dǎo)致研究結(jié)論不確切、研究成果不能有效指導(dǎo)土地資源有效利用等一系列問(wèn)題。因此，數(shù)量結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)的綜合優(yōu)化研究有待進(jìn)一步完善，數(shù)量?jī)?yōu)化模型與空間布局優(yōu)化模型耦合的關(guān)鍵技術(shù)、關(guān)鍵環(huán)節(jié)的研究有待突破，多模型綜合優(yōu)化和模型改進(jìn)優(yōu)化的研究有待進(jìn)一步探索。

4研究展望

土地資源優(yōu)化配置是實(shí)現(xiàn)土地資源可持續(xù)利用的重要方式，是緩解資源、人口、環(huán)境問(wèn)題的一個(gè)重要方面，土地資源優(yōu)化配置理論與數(shù)學(xué)模型的研究在不斷地發(fā)展和完善，當(dāng)前的研究尚有一些不足之處，有待后續(xù)研究的完善與提煉，才能滿足土地管理科學(xué)發(fā)展的需求。今后研究的發(fā)展趨勢(shì)主要包括以下幾方面。

4.1系統(tǒng)化、機(jī)理化的理論研究有待突破土地資源優(yōu)化配置模型是實(shí)現(xiàn)土地資源有效利用的手段， 而不是目的。它需要有系統(tǒng)化、機(jī)理化配置理論來(lái)支持， 才能從根本上解決土地資源合理配置的難題。只有加強(qiáng)土地資源優(yōu)化配置基礎(chǔ)理論的研究，并借鑒其他學(xué)科的理論和思想來(lái)進(jìn)一步豐富土地資源優(yōu)化配置的基礎(chǔ)理論，才能實(shí)現(xiàn)從“剛性優(yōu)化”走向“彈性優(yōu)化”的蛻變，從而為土地資源管理與決策提供可靠性較高的成果依據(jù)，并能夠建立更加有效的土地利用優(yōu)化配置輔助決策系統(tǒng)。

4.2土地資源優(yōu)化配置模型將向系統(tǒng)化、精確化、實(shí)用化方向發(fā)展土地資源優(yōu)化配置模型對(duì)科學(xué)、有效、合理地利用土地資源起到了重要作用。為實(shí)現(xiàn)土地資源優(yōu)化配置的目的，充分發(fā)揮模型的作用是非常必要的。而土地資源優(yōu)化配置模型的建立需要多學(xué)科、多種方法論和大量數(shù)據(jù)的支持，怎樣對(duì)模型進(jìn)行合理簡(jiǎn)化，提升模型的精確性、可靠性、實(shí)用性是研究者們?cè)诮窈笱芯恐胸酱鉀Q的難題。同樣地，隨著“3S”技術(shù)的日益發(fā)展與成熟，在“3S”技術(shù)的支持下，如何實(shí)現(xiàn)多模型綜合和對(duì)現(xiàn)有模型加以改進(jìn)并應(yīng)用于實(shí)踐也是今后土地資源優(yōu)化配置研究的重要切入點(diǎn)。

4.3土地資源優(yōu)化配置研究將呈現(xiàn)目標(biāo)多元化、領(lǐng)域多極化、視角多層次化的發(fā)展趨勢(shì)土地資源優(yōu)化配置是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，它涉及自然、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)等多方面的內(nèi)容，如何實(shí)現(xiàn)生態(tài)、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)多種目標(biāo)有效優(yōu)化是未來(lái)土地資源優(yōu)化配置研究的熱點(diǎn)之一。除傳統(tǒng)的研究領(lǐng)域外，生態(tài)脆弱區(qū)、城市邊緣區(qū)、農(nóng)村工業(yè)化地區(qū)等領(lǐng)域的研究也會(huì)越來(lái)越受到學(xué)者們的重視。

4.4多尺度土地資源優(yōu)化配置的耦合研究將會(huì)成為后續(xù)研究的熱點(diǎn)土地資源配置具有多尺度的特征，可表現(xiàn)為宏觀、中觀、微觀3種尺度，由于在不同的尺度模式下，不同尺度的土地資源配置的影響因子具有差異性，即使同一影響因子對(duì)不同尺度的土地資源配置影響的程度也不盡相同，因此，后續(xù)的研究應(yīng)該試圖找出不同尺度之間土地資源優(yōu)化配置耦合的關(guān)鍵技術(shù)與關(guān)鍵點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)土地利用優(yōu)化的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，使之更有效地指導(dǎo)土地資源管理與決策。

參考文獻(xiàn)

[1] EDWARD H，ZIEGLER JR（著），周雪（譯）.城市分區(qū)與土地規(guī)劃：打造美國(guó)的大型都市[J].國(guó)外城市規(guī)劃，2005，20（3）：60-63.

[2] 關(guān)濤.中國(guó)土地資源配置與可持續(xù)發(fā)展研究[D].哈爾濱：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2002.

[3] 吳次芳，王建弟，許紅衛(wèi)，等.城市土地資源分類評(píng)價(jià)及其與土地優(yōu)化配置的關(guān)系[J].自然資源學(xué)報(bào)，1995，10（2）：53-57.

[4] 李明月.我國(guó)城市土地資源配置的市場(chǎng)化研究[D].武漢：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，2003.

[5] 姚華榮，吳紹宏，曹明明.GIS支持下的區(qū)域水土資源優(yōu)化配置研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2004，20（2）：31-35.

[6] 沙潤(rùn)，吳沙.城鄉(xiāng)交錯(cuò)代旅游景觀生態(tài)設(shè)計(jì)初步研究[J].地理學(xué)與國(guó)土研究，1997，3（3）：53-56.

[7] 朱連芳，朱江龍.運(yùn)用市場(chǎng)機(jī)制管理農(nóng)民住宅用地[J].中國(guó)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)，1997（7）：45-48.

[8] KOTZE D C，BREEN C M.Development of a Wetland management decision support system for Natal，South Africa[J].International Journal of Ecology and Environmental Sciences，1994，20（1/2）：85-195.

[9] MINOR S D，JACOBS T L.Optional land allocation for solid and hazardous waste landfill sitting[J].Journal of Environmental Engineering，ASCE，1994，120（5）：1095-1108.

[10] CAMPBELL J C，RADKE J.An application of linear programming and geographic information systems：Crop land allocation in Antigua[J].Environment and Planning，1992，24（4）：535-549.

[11] HEALY R G.Forests or fields：a land allocation perspective[J].Land Use Policy，1993，10（2）：122-126.

[12] WATTERSON W T.Linked simulation of land use and transportation systems：development and experience in the Puget Sound region[J].Transportation Research，1993，27（A）：193-206.

[13] 陸萍.農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中的土地資源優(yōu)化配置研究——以屯留縣為例[D].南昌：山西農(nóng)業(yè)大學(xué)，2001.

[14] 李秀芝.市域土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化配置研究——以南通市為例[D].南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2008.

[15] 呂富保，由懋正.滄州地區(qū)區(qū)域農(nóng)業(yè)資源優(yōu)化配置研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，1990，6（2）：40-47.

[16] KISHINDO P.Land reform and agricultural development：the case of Lesotho[J].Journal of Rural Development，1994，13（3）：319-326.