基于熵值法的建設用地集約節(jié)約利用評價及空間分析
——以福建省泉州市為例

周延禎，湯小華

（福建師范大學 地理科學學院，福建 福州 350007）

基于熵值法的建設用地集約節(jié)約利用評價及空間分析
——以福建省泉州市為例

周延禎，湯小華

（福建師范大學 地理科學學院，福建 福州 350007）

以福建省泉州市2009—2011年土地利用變更數據及相關統(tǒng)計年鑒資料為研究基礎，從區(qū)域空間的視角構建了建設用地集約節(jié)約利用的指標體系，將熵值法與綜合法相結合，對泉州市8個縣（市、轄區(qū)）建設用地的利用進行評價，并分析出建設用地集約節(jié)約利用水平的空間差異特征和影響因素,為未來泉州市建設用地的高效、合理利用和新型城鎮(zhèn)化建設提供相關參考.

熵值法；建設用地；集約節(jié)約利用；空間差異；泉州市

土地是人類生存和生產的最基礎的物質條件，是一切經濟活動最基本的生產資料[1].但是目前我國人口基數龐大，土地資源較為短缺，加之經濟處于由粗放型向集約型轉變階段，因此粗放的城市土地利用方式會造成資源的過度浪費，嚴重限制了我國社會及經濟的繁榮發(fā)展.伴隨著新型城鎮(zhèn)化進程的逐步加快和城鄉(xiāng)一體化的不斷開創(chuàng)，目前我國正大力加強土地集約節(jié)約利用的宣傳，特別是在建設用地的使用方面，將成為區(qū)域經濟快速、均衡發(fā)展的必然選擇.

由于我國城市和農村建設用地數量統(tǒng)計存在多口徑、重復統(tǒng)計、相互無法銜接的問題，單純研究城市或者農村土地利用問題,在數據運用上存在難以克服的缺陷，而區(qū)域綜合統(tǒng)籌研究可以克服各部門單獨統(tǒng)計的缺陷，有利于從整體上把握區(qū)域建設用地脈絡，為政策制定提供科學依據[2]，因此，研究區(qū)域視角下的建設用地集約節(jié)約利用具有重大的意義.對于區(qū)域建設用地而言，集約利用就是要保證在區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的基礎上，增加建設用地的投入，提高土地的承載力和經濟產值，實現(xiàn)區(qū)域經濟、社會和環(huán)境效益的最佳[3].本文對福建省東南沿海經濟發(fā)達城市——泉州市進行相關研究，根據相關規(guī)程標準建立起地區(qū)建設用地集約節(jié)約利用評價的指標綜合體系，利用綜合法與熵值法求出各項指標的權重和模型綜合指數，深入評價出泉州各市、縣建設用地集約節(jié)約利用水平，并對其空間差異的影響展開詳細的分析.

1 區(qū)域建設用地集約節(jié)約利用評價方法與指標體系的建立

1.1 評價方法

1.1.1 綜合評價法

綜合評價是指通過一定的數學模型（或算法）將多個評價指標值“合成”為一個整體性的綜合評價數值.綜合評價法是在確定研究對象評價指標體系基礎上，運用一定方法對各指標在研究領域內的重要程度即其權重進行確定；根據所選擇的評價模型，利用綜合指數的計算形式，定量地對某現(xiàn)象進行綜合評價的方法[4].綜合評價模型見式（1）所示：

式中的ESI是方案模型評價指數；Wi是第i個指標的權重值；是指標無量綱量化值，m為評價指標個數[4].

依據模型（I）可知，綜合評價法最為關鍵的步驟就是得到每個指標的權重值，而主觀和客觀賦權法兩種方法在確定指標權重方面被廣泛使用.主觀賦權法通常是根據相關專家對指標所包含信息的認識程度進行賦值，例如德爾菲法和層次分析法等；客觀賦權法主要憑借每個指標之間的指標值的差異程度或相關關系客觀斌值，如主成分分析法、熵值法等等.但要注意由于主觀賦權法確定指標權重的可信度與選擇專家的水平關系非常大，所以通常無法真實呈現(xiàn)研究的實際情況，再加上本文選取的評價指標涉及較大的信息量，因此運用客觀賦權法更加適合確定指標的權重.

1.1.2 熵值法

熵值法是一種客觀賦權法，其根據各項指標觀測值所提供的信息的大小、變異程度來確定指標權重[5]，可以防止人為主觀要素所造成誤差，使指標的權數的計算結果愈加精確.由于在建設用地集約節(jié)約利用評價中數據的信息量較大，而通過該方法不僅能準確的體現(xiàn)指標數據繁多等問題，還能使評價結果與實際情況更為一致，為地區(qū)土地利用管理提供更加合理、科學的建議，所以將熵應用于此項評價研究中.

在信息論中，熵是對不確定性的一種度量，信息量越大，不確定性就越小，熵也就越??；信息量越小，不確定性越大，熵也越大，根據熵的特性，我們可以通過計算熵值來判斷一個方案的隨機性及無序程度，也可以用熵值來判斷某個指標的離散程度，指標的離散程度越大，該指標對綜合評價的影響越大[6].綜上所述，可結合以下實例解釋熵值法的基本理論.

設評價對象泉州市有m個縣，反映該項評價的指標有n項，可建立原始指標數據矩陣為A=（Xij）mn，為第i個縣的第j個指標指數（i=1，2，…，m；j=1，2，…，n），而且要求xij≥0.

由于各類指標具有不同的數量級、量綱和單位，為了消除數據帶來的影響，應該對評價指標進行無量綱化處理，處理不同的指標類型的辦法也各有不同，具體參見文獻[7].而且在評價指標的原始資料中一并包括：正向（數值愈大評價愈高）、負向（數值愈小評價愈低）和適度三種指標，所以為了避免原始數據中包含有負向、適度指標就需要通過一些數學方法將其轉化為正向指標.以下是采用極值法對統(tǒng)計數據進行標準化處理后求取權重的具體步驟：

1）對于正向指標而言，其指標數愈大，集約節(jié)約水平愈高：

對于負向指標而言，其指標數愈大，集約節(jié)約水平愈低：

將處理后的數據矩陣記為A=（Xij）mn，（0≤xij≤1），以方便記錄；

2）根據上一步將原始數據標準化之后即可計算各指標的熵值ej：

其中k>0，ln為自然對數，ej≥0.式中常數k與樣本數n相關，一般，0≤ej≤1，

3）第j項指標的差異性系數δj的計算方法：對第j項指標來說，若其指標數的差距愈大，對項目的評價效果愈大，熵值則愈小.定義差異性系數：

當δj愈大時，指標值愈重要，最后得到第j項參評指標的權重為：

1.2 評價指標體系的建立

本文所構建的指標體系嚴格按照國土資源部公布的《建設用地集約節(jié)約利用評價規(guī)程》[8]，根據泉州各縣市的實際情況和可搜集到的相關指標數據，建立如下泉州市建設用地集約節(jié)約利用評價指標體系（見圖1）.

圖1 建設用地集約節(jié)約利用評價指標體系Fig.1 The index system of construction land Intensive economical use

1）利用強度指數.所選的三個指標均為正向相關指標，表明其指標值愈大，則建設用地利用的集約節(jié)約度愈高.

2）增長耗地指數.其中單位地區(qū)生產總值耗地下降率是正向指標，表明下降率若越高，建設用地利用的集約節(jié)約度也愈高；而單位人口增長消耗新增城鄉(xiāng)建設用地量、地區(qū)生產總值增長消耗新增建設用地量、固定資產投資消耗新增建設用地量均為反向相關指標，其指標值愈大，建設用地利用的集約節(jié)約度反而越低.

3）用地彈性指數.所選的兩個增長彈性系數指標也是正向相關指標，該指標值愈大，表明建設用地彈性愈大，建設用地利用的集約節(jié)約度也愈高.

2 泉州市建設用地集約節(jié)約利用綜合評價

2.1 研究區(qū)域概括及其土地利用現(xiàn)狀

泉州地處福建省東南部，臺灣海峽西岸，介于上海港與湛江港之間.現(xiàn)轄洛江、鯉城、豐澤、泉港四個區(qū)，石獅、晉江、南安三個縣級市，安溪、永春、惠安、德化、金門（有待統(tǒng)一）五個縣以及泉州經濟技術開發(fā)區(qū)和臺商投資區(qū).總國土面積為11015 km2，人口約829萬（2012年末常住人口），位于全省第一，屬亞熱帶海洋性季風氣候.2012年實現(xiàn)生產總值達4727億元，已經連續(xù)16年排在福建省首位，是福建乃至我國重要的商貿城市，民營經濟發(fā)展十分的活躍，經國務院批準成為全國第三個金改區(qū)，素有“中國品牌之都”等多項榮譽稱號.

隨著環(huán)泉州灣都市群的崛起和廈漳泉同城化的快速開展，將極大地推動泉州城鎮(zhèn)化和工業(yè)化快速發(fā)展，這就要求城市、交通、水利等設施的投資建設也要進一步的加快，建設用地需求量會迅速的上升，從而導致土地要素的緊張.2009—2011年全市建設用地面積增長了2.71%，而同期人口增長4.45%，建設用地利用效率有了一定的提高.

2.2 綜合評價結果

以泉州市2009—2011年建設用地為調查對象，以其八個縣市區(qū)為樣本，收集各項指標數據，再運用極值法計算出9個評價指標的標準化數據并構建矩陣，然后將標準化后數據X’i與熵值法模型（2）計算出的指標權重值Wi代入模型（1）中，最后得到泉州市建設用地集約節(jié)約評價綜合得分（見表1），并將其轉化為百分制表示.本文所應用的2009、2010、2011年建設用地數據來源于泉州市土地更新調查，對應年份的社會經濟統(tǒng)計數據來源于福建省統(tǒng)計年鑒.

表1 泉州市建設用地集約節(jié)約利用得分Tab.1 The score of construction land Intensive economical use in Quanzhou City

2.3 利用水平等級劃分

根據泉州市區(qū)域建設用地集約利用的評價得分，參照相關用地集約節(jié)約利用的研究[9-10]，確定建設用地集約利用程度的劃分標準（見表2），可將集約節(jié)約利用水平劃分為集約、較集約、一般、粗放四個等級.

按照表2建設用地集約節(jié)約利用評價標準，通過ArcGIS軟件制作生成泉州市各縣市（轄區(qū)）建設用地集約節(jié)約利用等級分布圖（見圖2）.

表2 泉州建設用地集約節(jié)約利用評價標Tab.2 The evaluation standard of construction land Intensive economical use

圖2 泉州市建設用地集約節(jié)約利用等級分布圖Fig.2 The grade distribution of construction land Intensive economical use in Quanzhou

3 泉州市建設用地集約節(jié)約利用區(qū)域差異分析

3.1 建設用地集約節(jié)約利用水平空間分布不均衡，各地區(qū)存在明顯差距

根據表1可知泉州市建設用地集約節(jié)約利用的平均綜合得分為0.440（71.72）分，在全市1個轄區(qū)和7個縣市中，僅泉州市轄區(qū)（89.31）、晉江市（88.82）和石獅市（84.06）三地的得分大于全市平均值，集約節(jié)約利用水平較高，特別是泉州市轄區(qū)，其利用水平最高，綜合得分達0.795（89.31）分；市級行政區(qū)的建設用地集約節(jié)約利用度都高于縣級行政區(qū)，另外西北內陸地區(qū)與東南臨海三市差距十分顯著，尤其是德化縣僅0.087（54.31）分，集約度最低，土地的利用價值沒有充分被挖掘；南安、惠安、安溪、永春四個地區(qū)的利用水平均處于一般集約等級，其綜合分值低于全市平均水平，且四地之間的差距較小，區(qū)域建設用地還有較大的開發(fā)潛力，在泉州市未來建設用地利用中應作為主要發(fā)展對象，為區(qū)域的均衡發(fā)展發(fā)揮最大作用.綜上所述，泉州市8縣市的建設用地集約節(jié)約利用水平空間分布不均衡，區(qū)域差異還很顯著.

3.2 各地建設用地集約節(jié)約利用水平與其經濟發(fā)展程度不相一致

表1和圖2表明，泉州市建設用地集約節(jié)約利用水平等級自東南向西北方向有逐漸遞減：泉州市轄區(qū)>晉江市>石獅市>南安市>惠安縣>安溪縣>永春縣>德化縣，通過用以上地區(qū)的的地均GDP所表示的經濟發(fā)展程度，與建設用地集約節(jié)約利用程度進行比較從而分析出兩者的相聯(lián)性.通過福建省統(tǒng)計年鑒數據可計算得到2011年泉州各地市的地均生產總值，再將各地集約節(jié)約利用得分百分制折線與地均GDP折線置于一個坐標內，如圖3所示：集約節(jié)約利用折線逐漸下降，而地均GDP折線則呈波動狀態(tài)，說明地均生產總值較高的地區(qū)，建設地的集約節(jié)約利用水平并不一定高，二者并沒有明顯的相關性.分析數據發(fā)現(xiàn)，2011年石獅市的國內生產總值（431.41億元）雖然還不到泉州市轄區(qū)（996.78億元）、晉江市（1095.7億元）的一半，但是其土地面積（17770 hm2）比泉州市轄區(qū)（89700 hm2）、晉江市（74428 hm2）的土地面積小的多，因此石獅市的地均生產總值約為泉州市轄區(qū)、晉江市的兩倍.同理惠安縣的土地面積遠遠小于南安、安溪、永春、德化地區(qū)，所以地均GDP折線呈凸起狀，影響了建設用地集約節(jié)約利用水平與經濟發(fā)展程度的相關一致性.

圖3 各縣市建設用地集約節(jié)約利用綜合得分與地均國內生產總值比較圖Fig.3 The Comparison of construction land Intensive economical use composite score of various counties and cities to the average GDP of land

3.3 影響泉州市各地建設用地集約節(jié)約利用水平的原因

從等級分布圖上看，各地建設用地集約節(jié)約利用等級呈現(xiàn)出一種階梯狀，其原因與自然、區(qū)位條件和產業(yè)集群有著密切的聯(lián)系.由于泉州地勢自西北向東南逐漸降低，市轄區(qū)、晉江、石獅、惠安四地臨海，地形多為平原、河谷，而德化、永春、安溪、南安的地形主要為山地、丘陵，因此內陸四地的土地開發(fā)難度大，用地條件差，相對于臨海四個地區(qū)的土地利用水平也較低.

另外，市轄區(qū)的區(qū)位條件和交通優(yōu)勢十分明顯，作為高等級城市對土地的需求也較高，其建設用地利用水平也相對較高；晉江、石獅二市經濟實力雄厚，在鞋、服裝等行業(yè)形成了特色的產業(yè)集群，工業(yè)園區(qū)日趨集中，提升了土地的利用效率，建設用地利用水平與市轄區(qū)相比差距不大；南安、惠安兩地的區(qū)位和交通條件處于中等水平，產業(yè)集聚度也不如市轄區(qū)、晉江、石獅，所以利用水平一般；而德化、安溪、永春由于經濟實力較前者有一定的差距，區(qū)位、交通條件不佳，影響了其土地的利用效益，因此建設用地集約節(jié)約利用水平較低.

4 結語

由整個泉州市空間的視角出發(fā)，依據以往的分析研究來構建相關地區(qū)建設用地集約節(jié)約利用的綜合指標系統(tǒng)，再運用熵值法分析出利用強度、增長耗地、用地彈性指數及其九個影響集約節(jié)約利用程度的指標因子，探求泉州各縣市的建設用地集約節(jié)約利用水平，并討論了區(qū)域間空間差異的規(guī)律.

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責任編輯：黃 瀾

Evaluation of Construction Iand Intensive Economical Use Based on Entropy Weight Method and Spatial Analysis—Case Study of Quanzhou city in Fujian Province

ZHOU Yanzhen，TANG Xiaohua
（College of Geographical Science，F(xiàn)ujian Normal University，F(xiàn)uzhou350007，China）

Basig on changed land data and related to the Statistical Yearbook from 2009 to 2011 of Quanzhou city in Fuji?an province.The author evaluated the construction land use of districts in Quanzhou City through the formation of index sys?tem of construction land Intense economical use,comoinry of the combination of entropy weight and comprehensive evalua?tion methods,analyze the differences between spatial characteristics and influence factors of construction land and intensive utilization level of savings,providry reference for the efficient and rational use of urbanization and new construction land in the future to promote the rapid,coordinated development of Quanzhou city.

Entropy Weight method；Construction land；Intensive economical use；Quanzhou city

K 901

：A

：1674-4942（2015）01-0071-05

2014-11-13