聚類分析在城鎮(zhèn)土地定級中的應用

李媛 郭曉瑜

摘 要：科學合理地確定城鎮(zhèn)土地級別有利于摸清城市土地的資產(chǎn)價值，全面掌握城鎮(zhèn)土地的質量和利用狀況以及城市地價形成及演變規(guī)律，進而為科學管理和合理利用城鎮(zhèn)土地服務。文章運用多因素綜合評定法計算研究區(qū)的城鎮(zhèn)土地作用分值，在此基礎上利用聚類分析確定該區(qū)域土地級別，其結果與使用數(shù)軸法進行定級的結果基本一致，使用聚類分析確定的土地級別能更加客觀、合理。

關鍵詞：聚類分析；城鎮(zhèn)用地；土地定級

城鎮(zhèn)土地定級就是根據(jù)城鎮(zhèn)內部土地區(qū)位條件和利用效益的差異，確定城鎮(zhèn)土地不同級別區(qū)域的過程[1]，其反映了城市內土地的分布特征和開發(fā)利用狀況，是科學制定城市規(guī)劃方案的前提。從目前的成果來看，研究城鎮(zhèn)土地定級方法很多，而針對級別劃分探討很少，主要有：數(shù)軸法、總分頻率曲線判斷法和等間距法、模糊聚類分析[2-3]等。在以上方法中，需要根據(jù)數(shù)軸上點分布的稀疏與集中程度或選擇頻率曲線突變處或根據(jù)經(jīng)驗確定間距，主觀性性較強，降低了級別劃分的準確性，而聚類分析能更加客觀、定量的確定定級單元的相似程度。多因素綜合評定法從影響城鎮(zhèn)土地使用價值或土地質量的因素出發(fā)，系統(tǒng)綜合地分析各類因素和因子對土地產(chǎn)生的影響強度，揭示城鎮(zhèn)土地價值的空間差異[4]，因此文章將使用多因素綜合評價法作為定級方法，并運用聚類分析對研究區(qū)土地定級數(shù)據(jù)進行級別劃分。

1 各因素作用分值計算

城鎮(zhèn)土地定級因素是指能體現(xiàn)土地區(qū)位差異的經(jīng)濟、社會、自然條件。文章選擇商服繁華影響度、道路通達度、對外交通便利度、公用設施完備度、環(huán)境質量優(yōu)劣度5個影響因素作為評價體系，并采用特爾菲法確定其權重。各定級分等單元的作用分值計算如下，計算公式見表1。

2 城鎮(zhèn)土地級別劃分

確定城鎮(zhèn)土地級別應遵循城市土地質量變化規(guī)律。城鎮(zhèn)中各項與土地質量有關的要素，其變化規(guī)律一般為連續(xù)、漸變的，很少情況下是不連續(xù)分布的。文章在得到各定級單元指數(shù)后，運用聚類分析劃分城鎮(zhèn)土地級別。聚類分析是根據(jù)變量屬性或特性的相似性、親疏程度，用數(shù)學的方法把它們逐步地分型劃類，最后得到一個能反映個體或站點之間、群體之間親疏關系的分類系統(tǒng)[5]。

2.1 樣本的標準化

為了消除指標間的量綱、數(shù)量級或數(shù)據(jù)變化的差異帶來的影響，需要對樣本數(shù)據(jù)進行標準化處理，一般可按下式進行：

式中：j=1，2，3，…m；i=1，2，3，…n；n為樣本總數(shù)；m為指標個數(shù)；xij為第i樣本第j指標的指標標值。

2.2 樣本相似度的選擇

為了能將樣本劃分成不同的類別，通過計算樣本之間的“距離”來衡量它們的相似關系，再按照相似關系來劃分數(shù)據(jù)的組別。對象之間的“距離”為rij，文章運用歐氏平方距離進行城鎮(zhèn)用地級別的劃分，計算公式為：

2.3 城鎮(zhèn)用地聚類過程

根據(jù)分類目的不同，聚類分析可分兩類：一類是對地點、地區(qū)或樣品進行分類，稱為Q型聚類分析；另一類是對要素、指標或變量進行分類，稱為R型聚類分析。在劃分的定級單元中選取20個，應用統(tǒng)計軟件SPSS 進行分析。

3 分析與結論

3.1 聚類結果與數(shù)軸法結果比較

級別劃分的結果分別為表2，表3，經(jīng)對比分析，應用聚類分析計算出的結果與使用數(shù)軸法進行定級的結果基本一致。一方面，不同定級單元的相鄰地塊理論上應無太大的差異，特別是各定級單元相鄰時級別不能有差異；另一方面，在實際劃分定級單元時采用的均質地域法，就同一種利用類型的土地而言，如果是聚集在一個不太大的地域上，可認為各定級因素對它們的影響在其內部的變化是很小的。但如果在這一單元內并非是單一土地利用類型，這樣進行分析下來，就與實際情況有所偏差。再者，在進行數(shù)軸分析時，所依據(jù)的是各個單元作用分總值，人為因素作用比較大。

3.2 結論

把聚類分析方法引入城鎮(zhèn)用地定級工作能夠使工作更符合實際，更具備科學性和合理性，又能減少工作的人為操作過程，提高工作效率[6]。更值得注意的是聚類分析的引入不需要其他的調查數(shù)據(jù)，只要直接利用原項目的前期成果就可以完成項目的定級過程。因此，有助于幫助改善定級的方法，使其更客觀，更具說服力。

參考文獻

[1]譚濱松.基于ArcGIS的城鎮(zhèn)土地定級技術探討[D].重慶：西南大學，2011.

[2]范勝龍，黃炎和，林金石，等.農用地級別劃分的常用方法比較[J].中國土地科學，2010，24（12）：38-44.

[3]高德山.基于模糊聚類分析方法的城鎮(zhèn)土地定級研究[D].重慶：西南大學，2007.

[4]亓新政，趙嵩正，徐偉，等.基于對因素綜合評價法的城市土地定級評價研究—以銀川市為例[J].人文地理，2008：（6）：41-44.

[5]張超.計量地理學基礎（第二版）[M].2004.

[6]曲慶國，姜玉春.聚類分析及其在土地利用分類中的應用[J].資源開發(fā)與市場，1999，15（4）：196-199.

作者簡介：李媛（1990，10-），女，山西長治市，碩士研究生，研究方向：地圖制圖與數(shù)據(jù)庫建設研究。