基于全排列多邊形圖示指標(biāo)法的湖南省土地多功能性評(píng)價(jià)

張路路,鄭新奇,蔡玉梅,呂永強(qiáng)

(1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)信息工程學(xué)院,北京 100083; 2.中國(guó)土地勘測(cè)規(guī)劃院,北京 100035)

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基于全排列多邊形圖示指標(biāo)法的湖南省土地多功能性評(píng)價(jià)

張路路1,鄭新奇1,蔡玉梅2,呂永強(qiáng)1

(1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)信息工程學(xué)院,北京 100083; 2.中國(guó)土地勘測(cè)規(guī)劃院,北京 100035)

多功能性評(píng)價(jià)是土地多功能利用研究的重要問(wèn)題。通過(guò)構(gòu)建基于生產(chǎn)、生活、生態(tài)的土地多功能識(shí)別體系，采用全排列多邊形綜合圖示指標(biāo)法測(cè)度了1990年、2000年、2010年湖南省土地多功能狀態(tài)及其變化。研究表明：(1)全排列多邊形圖示指標(biāo)法可用于土地多功能性評(píng)價(jià)，模型系統(tǒng)整合了評(píng)價(jià)對(duì)象的多種因素，減少了主觀因素的影響，提高了評(píng)價(jià)的客觀性和科學(xué)性；(2)研究期間，湖南省土地總功能由1990年的0.10提高至2000年、2010年的0.22，0.40。重心由農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能轉(zhuǎn)變?yōu)榻?jīng)濟(jì)生產(chǎn)功能、生活功能等，功能之間協(xié)調(diào)性逐步下降；(3)單項(xiàng)功能方面，除農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能有所降低外，經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)、交通保障、社會(huì)保障、就業(yè)支撐、居住家園以及生態(tài)功能均有不同程度提升。建議今后土地利用中應(yīng)穩(wěn)定和提高生態(tài)功能，提升土地的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、就業(yè)支撐、社會(huì)保障等功能，并加強(qiáng)功能間的協(xié)調(diào)發(fā)展。

土地多功能性; 指標(biāo)體系; 全排列多邊形綜合圖示指標(biāo)法; 湖南省

土地是一個(gè)兼具自然和社會(huì)雙重屬性的復(fù)雜系統(tǒng)[1]。對(duì)其結(jié)構(gòu)和功能的研究成為土地科學(xué)研究的重要內(nèi)容，結(jié)構(gòu)反映土地類(lèi)型在區(qū)域內(nèi)的質(zhì)與量的對(duì)比關(guān)系[2]，功能則揭示土地為人類(lèi)所能提供產(chǎn)品和服務(wù)的能力[3-4]。當(dāng)前國(guó)際土地科學(xué)已從關(guān)注土地結(jié)構(gòu)變化向關(guān)注土地功能變化轉(zhuǎn)變，從土地多功能角度尋求土地管理策略成為研究的新范式[5-9]。全球土地計(jì)劃(GLP)明確提出要開(kāi)展土地功能變化及其與制度演化耦合的研究，從而為制定提高土地系統(tǒng)的可持續(xù)性提供依據(jù)[10]。在我國(guó)，隨著糧食安全、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)保護(hù)等多目標(biāo)的驅(qū)動(dòng)，土地多功能利用研究逐漸受到重視[3,7,11]。多功能性評(píng)價(jià)是土地多功能利用的重要問(wèn)題，旨在通過(guò)對(duì)土地多元化利用所提供的產(chǎn)品、服務(wù)及效應(yīng)進(jìn)行測(cè)度[5]，可為土地利用的生態(tài)環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)效應(yīng)評(píng)估和決策提供科學(xué)依據(jù)。

目前土地利用多功能性評(píng)價(jià)研究多采用定量模型分析其時(shí)空變化特征，其中功能類(lèi)型劃分和評(píng)價(jià)模型選擇是評(píng)價(jià)研究關(guān)鍵。在功能類(lèi)型劃分方面，學(xué)者Fleskens等[12]將土地功能分為“經(jīng)濟(jì)+社會(huì)+文化+生態(tài)+生產(chǎn)”5大類(lèi)，De Groot等[13]將人類(lèi)生存所必需的功能分為“調(diào)節(jié)+居住+生產(chǎn)+信息”4類(lèi)23項(xiàng)；劉沛等[14]按功能主體性將土地功能劃分為“社會(huì)+生態(tài)+生產(chǎn)”3大類(lèi)11項(xiàng)；陳婧[15]、張潔瑕[16]等從土地利用系統(tǒng)角度劃分的“生產(chǎn)+社會(huì)+生態(tài)”類(lèi)型，以及基于可持續(xù)發(fā)展框架的“社會(huì)+經(jīng)濟(jì)+環(huán)境”功能類(lèi)型[3,17]；此外，還有學(xué)者將土地功能劃分為“生產(chǎn)+空間+生態(tài)+社會(huì)保障”[18]和“生產(chǎn)+經(jīng)濟(jì)+生態(tài)+社會(huì)”[7]功能組合。可見(jiàn)，不同研究對(duì)土地功能類(lèi)型的劃分不同，但學(xué)者們普遍認(rèn)為土地功能類(lèi)型具有時(shí)空差異特征，應(yīng)結(jié)合區(qū)域特點(diǎn)及所處時(shí)間確定。在評(píng)價(jià)模型方面，常見(jiàn)的包括量化與表征兩種類(lèi)型[11]：量化法以經(jīng)濟(jì)價(jià)值核算和生態(tài)學(xué)角度的生態(tài)足跡、能流、物質(zhì)流等方法為代表。表征法被廣泛使用，在GLP的框架下，Sensor發(fā)展了區(qū)域尺度上土地功能評(píng)價(jià)的方法體系，國(guó)內(nèi)甄霖等[3,17]構(gòu)建了土地多功能利用分析框架，方法簡(jiǎn)單，可反映土地利用指標(biāo)與功能關(guān)系的空間異質(zhì)與時(shí)間變化。但指標(biāo)與功能間的定量關(guān)系確定需依靠大量專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)打分。此外，通過(guò)構(gòu)建土地利用功能分類(lèi)指標(biāo)體系，確定指標(biāo)權(quán)重及閾值，綜合計(jì)算功能分值來(lái)表征土地利用功能水平較為常見(jiàn)。該方法關(guān)鍵是指標(biāo)權(quán)重和閾值確定，但人為確定的權(quán)重往往缺乏客觀的科學(xué)依據(jù)，降低了評(píng)價(jià)的嚴(yán)謹(jǐn)性。

因此本文引入了全排列多邊形圖示指標(biāo)法進(jìn)行區(qū)域土地多功能性的測(cè)度。作為一種多目標(biāo)綜合評(píng)價(jià)方法，全排列多邊形圖示指標(biāo)法最早用于生態(tài)城市評(píng)價(jià)[19]，目前已拓展到土地集約利用[20-21]、節(jié)能減排績(jī)效[22]、城鄉(xiāng)統(tǒng)籌[23]、土地增減掛鉤適宜性評(píng)價(jià)[24]等研究領(lǐng)域。由于該模型僅需確定與決策相關(guān)指標(biāo)的上、下限和臨界值即可，可有效克服傳統(tǒng)主觀判斷權(quán)重的弊端，減少了評(píng)價(jià)的主觀隨意性[19]，且用幾何直觀圖示，具備較強(qiáng)的動(dòng)態(tài)性。本研究基于湖南省3期截面數(shù)據(jù)，構(gòu)建土地多功能評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系，分析湖南省土地利用多功能的變化可為區(qū)域土地持續(xù)利用提供參考。

1　研究區(qū)域及數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1研究區(qū)概況

湖南省位于我國(guó)中部，長(zhǎng)江中游以南、南嶺山地以北，云貴高原向江南丘陵、南嶺山脈向江漢平原的過(guò)渡地帶，國(guó)土面積21.18萬(wàn)km2，地貌類(lèi)型以山地、丘陵為主，山地、丘陵和平原面積所占比例分別為46.3%，35.8%，12.6%，水面占5.3%，可開(kāi)發(fā)土地資源有限。省內(nèi)動(dòng)植物、礦產(chǎn)和水利資源豐富，是著名的“有色金屬之鄉(xiāng)”、“非金屬礦產(chǎn)之鄉(xiāng)”。湖南省自古有“魚(yú)米之鄉(xiāng)”之稱，是全國(guó)糧食主產(chǎn)區(qū)和稻谷產(chǎn)量生產(chǎn)第一大省，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中農(nóng)牧業(yè)占比重較大，是農(nóng)業(yè)土地利用的重點(diǎn)。改革開(kāi)放以來(lái)，經(jīng)濟(jì)建設(shè)突飛猛進(jìn)，三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)由1978年的40.7∶40.7∶18.6調(diào)整為2010年的14.5∶45.8∶39.7，經(jīng)濟(jì)發(fā)展經(jīng)歷了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代工業(yè)化社會(huì)過(guò)渡的轉(zhuǎn)型期，已進(jìn)入工業(yè)化中期階段，處于加速發(fā)展期。土地利用目標(biāo)的逐步多元化，工業(yè)、交通和城市建設(shè)空間不斷擠占農(nóng)用地和生態(tài)用地，由單一土地的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)、交通承載、社會(huì)保障、生態(tài)環(huán)境等多功能轉(zhuǎn)變。伴隨著“中部崛起”、長(zhǎng)株潭城市群“兩型”社會(huì)建設(shè)等重要發(fā)展機(jī)遇，各行各業(yè)的發(fā)展和多方面對(duì)土地資源需求的增長(zhǎng)，湖南省的土地利用功能也面臨著新的調(diào)整與改變，本文試圖通過(guò)土地利用多功能評(píng)價(jià)為可持續(xù)利用及政策調(diào)整提供參考。

1.2數(shù)據(jù)來(lái)源

研究涉及土地、人口、社會(huì)經(jīng)濟(jì)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展、交通、就業(yè)、自然保護(hù)區(qū)面積等數(shù)據(jù)。其中耕地、交通用地?cái)?shù)據(jù)來(lái)源于湖南省土地利用統(tǒng)計(jì)年鑒；人口、產(chǎn)業(yè)發(fā)展、交通運(yùn)輸量等來(lái)源于中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒(1991—2011年)及1991年、2001年、2011年3年的湖南省統(tǒng)計(jì)年鑒，第二、三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值是以1978年為基期計(jì)算的可比價(jià)格；城鎮(zhèn)登記失業(yè)率數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)勞動(dòng)統(tǒng)計(jì)年鑒(1991—2011年)和湖南省統(tǒng)計(jì)年鑒(1991—2011年)；水土流失比例根據(jù)湖南省歷次土壤侵蝕遙感普查及湖南省統(tǒng)計(jì)年鑒(1991—2011年)獲得。

2　土地利用多功能類(lèi)型及評(píng)價(jià)方法

研究通過(guò)劃分土地利用功能類(lèi)型并構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，確定權(quán)重及閾值，綜合評(píng)價(jià)計(jì)算功能分值，表征土地利用功能水平及動(dòng)態(tài)變化。

2.1土地利用多功能類(lèi)型與指標(biāo)體系構(gòu)建

本文按照生產(chǎn)—生活—生態(tài)的功能分類(lèi)，將湖南省土地功能劃分為生產(chǎn)功能、生活功能、生態(tài)功能，自上而下確定每個(gè)單項(xiàng)功能下的子功能。生產(chǎn)功能主要是為人類(lèi)提供工、農(nóng)業(yè)產(chǎn)品和交通空間功能，結(jié)合湖南省實(shí)際，考慮到該省農(nóng)業(yè)及畜牧業(yè)產(chǎn)值約占全省農(nóng)林牧漁業(yè)總產(chǎn)值的85%左右，因此確定用糧食生產(chǎn)和畜牧業(yè)生產(chǎn)功能代表農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能，用經(jīng)濟(jì)功能和交通保障能力來(lái)表征區(qū)域工業(yè)發(fā)展；生活功能是從社會(huì)保障、就業(yè)、居住3方面的功能表征土地為人類(lèi)提供居住、工作和生存空間的基本功能；生態(tài)功能則包括土地對(duì)維持生物多樣性、提供非生物質(zhì)資源和維持生態(tài)系統(tǒng)平衡3方面功能。

在功能分類(lèi)基礎(chǔ)上，依據(jù)可得性、靈敏性和可量化性等原則，結(jié)合湖南省研究期間的土地利用特征，側(cè)重選擇能反映人類(lèi)需求狀態(tài)的指標(biāo)，如選擇人均的糧食產(chǎn)量、豬牛羊肉產(chǎn)量、收入、耕地面積、住房面積、水需求量等指標(biāo)，此外采用比例指標(biāo)，減少使用結(jié)構(gòu)和總量指標(biāo)，直接有效反映功能。在此基礎(chǔ)上共選取了22個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)(表1)。

表1　土地功能分類(lèi)體系及指標(biāo)

2.2土地利用多功能評(píng)價(jià)指標(biāo)閾值確定

指標(biāo)閾值是指區(qū)域土地資源在研究期間可持續(xù)利用下，各指標(biāo)能夠達(dá)到的合理值，對(duì)進(jìn)行多功能性評(píng)價(jià)結(jié)果具有重要影響。指標(biāo)閾值確定應(yīng)注意以下原則[7,17]：(1)盡可能反映自然的承壓閾值，如指標(biāo)N21；(2)系統(tǒng)資源約束與開(kāi)放系統(tǒng)相結(jié)合，應(yīng)用指標(biāo)為N16，N18，N19，N20；(3)高標(biāo)準(zhǔn)且可以追求的發(fā)展目標(biāo)，應(yīng)用指標(biāo)為N1，N2，N3，N4，N5，N6，N7，N8，N9，N10，N11，N12，N13，N14，N15，N16，N17，N21。在遵照上述準(zhǔn)則的基礎(chǔ)上，N3，N4，N5，N6， N13，N16等指標(biāo)閾值參考全國(guó)平均水平確定；N9，N11，N12，N17，N18，N19，N20，N21等指標(biāo)閾值根據(jù)公認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)確定；N1，N2，N7，N8，N10，N14，N15等指標(biāo)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)及已有文獻(xiàn)確定。

2.3土地利用多功能評(píng)價(jià)方法

全排列多邊形圖示指標(biāo)法具體定義為[22]：土地多功能評(píng)價(jià)有n個(gè)指標(biāo)(標(biāo)準(zhǔn)化后的值)，以這些指標(biāo)上限值為半徑構(gòu)成一個(gè)中心正n邊形，各指標(biāo)值的連線構(gòu)成一個(gè)不規(guī)則中心n邊形，該n邊形的頂點(diǎn)是n個(gè)指標(biāo)的一個(gè)首尾相接的全排列。n個(gè)指標(biāo)總共可以構(gòu)成(n-1)/2個(gè)不同的不規(guī)則中心n邊形；綜合指數(shù)定義為所有這些不規(guī)則多邊形面積的均值與中心多邊形面積的比值。對(duì)第i項(xiàng)土地功能指數(shù)進(jìn)行測(cè)算時(shí)，采用如下數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化函數(shù)：

(1)

式中：Si為土地功能標(biāo)準(zhǔn)化值；Ni是指標(biāo)實(shí)際值；Ui，Li，Ti分別為該項(xiàng)指標(biāo)值的可持續(xù)閾值上限、下限和臨界閾值。根據(jù)n個(gè)指標(biāo)可以作出一個(gè)中心正n邊形，正n邊形的n個(gè)頂點(diǎn)為Si=1時(shí)的值，中心點(diǎn)為Si=-1時(shí)的值，中心點(diǎn)到頂點(diǎn)的線段為各指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化值所在區(qū)間[-1,+1]，而Si=0時(shí)構(gòu)成的多邊形為指標(biāo)的臨界區(qū)。臨界區(qū)內(nèi)部區(qū)域表示各指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化值位于臨界值以下，其值為負(fù)；外部區(qū)域表示各指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化值位于臨界值以上，其值為正(圖1)。

表2　湖南省土地利用多功能性評(píng)價(jià)指標(biāo)閾值

圖1　全排列多邊形圖示指標(biāo)法示意圖

全排列多邊形綜合指數(shù)計(jì)算公式：

(2)

式中：S為土地功能值；Si，Sj為第i，j個(gè)分項(xiàng)指標(biāo)。

該模型將傳統(tǒng)加法變?yōu)槎嗑S乘法，當(dāng)分項(xiàng)指標(biāo)值落在臨界值以下時(shí)，邊長(zhǎng)小于1，對(duì)綜合指標(biāo)產(chǎn)生緊縮效應(yīng)；當(dāng)功能指標(biāo)值落在臨界值以上時(shí)，邊長(zhǎng)大于1，對(duì)綜合指標(biāo)產(chǎn)生放大效應(yīng)，反映了系統(tǒng)整體大于或小于部分之和的系統(tǒng)整合原理。模型可實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)域相同指標(biāo)間的縱向比較，并實(shí)現(xiàn)從高維空間到低維空間的映射，反映區(qū)域在原高維空間中的分類(lèi)信息和排序信息。

2.4功能協(xié)調(diào)性評(píng)價(jià)

引入功能標(biāo)準(zhǔn)差(σ)測(cè)度土地利用功能值之間的差異[5]，反映土地利用多功能協(xié)調(diào)性。數(shù)值越小，土地利用多功能協(xié)調(diào)性越高；反之功能協(xié)調(diào)性越低。公式如下：

(3)

3　湖南省國(guó)土空間多功能性評(píng)價(jià)

3.1單項(xiàng)功能值變化特征及分析

分別對(duì)湖南省1990年、2000年和2010年土地的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)、交通保障、社會(huì)保障、就業(yè)支持、居住家園和生態(tài)7項(xiàng)功能進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果見(jiàn)表3、圖2。

(1)土地生產(chǎn)功能整體呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)，但內(nèi)部各功能變化有所差異。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能呈先增加后下降狀態(tài)，經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)和交通保障功能持續(xù)提升。1990年生產(chǎn)功能以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能為主，功能分值為0.375，經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)和交通保障功能較低，反映出湖南省作為傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大省的特征。隨著經(jīng)濟(jì)體制轉(zhuǎn)型和社會(huì)發(fā)展需要，二三產(chǎn)業(yè)進(jìn)入快速上升通道，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的完善，區(qū)域交通保障功能和經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)功能逐步提升。至2000年，隨著農(nóng)業(yè)投入的不斷增加，雖然人均糧食產(chǎn)量降低，糧食生產(chǎn)功能受影響，農(nóng)業(yè)占GDP比重也由1990年的32.40%下降到2000年的17.16%，但畜牧業(yè)占農(nóng)業(yè)生產(chǎn)比重顯著提高，使得湖南省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能水平增加了7.21%。

表3　湖南省土地利用多功能值和多功能變化動(dòng)態(tài)度

圖2　湖南省土地生產(chǎn)、生活、生態(tài)功能評(píng)價(jià)

新世紀(jì)以來(lái)，“中部崛起”等國(guó)家級(jí)發(fā)展戰(zhàn)略及政策實(shí)施，湖南省各項(xiàng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)事業(yè)取得長(zhǎng)足進(jìn)步。人均二三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值、人口城鎮(zhèn)化率、人均GDP指標(biāo)等不斷提高。湖南省的交通樞紐角色得以強(qiáng)化提升，交通用地密度由0.05提升至2000年的0.18，2010年的0.31，提高幅度達(dá)到240.16%，2010年全省鐵路營(yíng)運(yùn)里程3 693 km，公路通車(chē)總里程22.8萬(wàn)km。經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)與交通保障功能上升為主要的生產(chǎn)功能，表明區(qū)域進(jìn)入工業(yè)化社會(huì)的特征。其間人口增長(zhǎng)和耕地面積減少，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)雖得到重視，生產(chǎn)性投入不斷加大，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)在向農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化轉(zhuǎn)換，但與二、三產(chǎn)業(yè)相比，比較優(yōu)勢(shì)仍然較低，農(nóng)業(yè)占GDP比重仍降至2010年的13.90%，人口的增長(zhǎng)和耕地的減少，耕地補(bǔ)充潛力非常有限，人均糧食擁有量逐步降低，已得到人均糧食擁有量的閾值400 kg，作為畜牧業(yè)大省，2010年人均豬牛羊肉產(chǎn)量與2000年相比略有所降低。湖南是農(nóng)業(yè)大省和全國(guó)最重要的商品糧基地，關(guān)系到全國(guó)的糧食安全態(tài)勢(shì)，其農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能的降低應(yīng)引起高度重視。

(2)生活功能研究期間整體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，社會(huì)保障、就業(yè)支撐和居住家園等功能均得到了不同程度提升。1990年區(qū)域土地的生活功能以社會(huì)保障功能為主，雖然滿足了農(nóng)村居民基本生活需求，但對(duì)城鄉(xiāng)居民就業(yè)、人均居住面積的支撐保障功能不高。隨著農(nóng)村改革的深入，農(nóng)村居民收入得到顯著提高，由1990年的1 545.69元提升至2000年的2 197.16元，城鄉(xiāng)收入差距未擴(kuò)大，土地的社會(huì)保障功能呈現(xiàn)大幅度上升趨勢(shì)。而從就業(yè)保障來(lái)看，由于農(nóng)業(yè)人均耕地面積小，且二三產(chǎn)業(yè)發(fā)展剛初見(jiàn)成效，城市失業(yè)率下降不明顯，功能提升不太顯著。2000年以來(lái)，土地利用對(duì)農(nóng)村的社會(huì)保障作用凸顯，體現(xiàn)在城鄉(xiāng)居民收入不斷提高。人口不斷向城市集聚，同時(shí)還有商品房改革等因素影響，土地的居住功能得到顯著提升，土地滿足居民住房以及居住條件得到明顯改善，農(nóng)村和城鎮(zhèn)人均居住面積分別從22.2，10.90 m2提升至42.20，31.20 m2，城鎮(zhèn)人均公共綠地面積也比1990年提高了126.42%，人均達(dá)到12 m2，居住家園功能得到顯著改善。但土地的就業(yè)支撐功能不高，限制性因素為農(nóng)業(yè)人均耕地面積少，盡管自然條件好，便于精耕細(xì)作，但規(guī)?；c集約化經(jīng)營(yíng)程度較低。在新型城鎮(zhèn)化的發(fā)展背景下，應(yīng)妥善安置進(jìn)城務(wù)工人員的就業(yè)和居住條件。同時(shí)要加快農(nóng)用地流轉(zhuǎn)，促進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化和規(guī)?；?jīng)營(yíng)，提升土地對(duì)農(nóng)村人口的就業(yè)保障能力。

(3)生態(tài)功能在研究期間有小幅提升，表現(xiàn)出一定的穩(wěn)定性，但功能水平不高。土地生態(tài)功能值由1990年的0.204提升至2010年的0.314，反映出湖南省在生產(chǎn)功能提升同時(shí)，生態(tài)功能協(xié)同發(fā)展的良好勢(shì)頭。特別是2007年國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)長(zhǎng)株潭城市群為“全國(guó)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)建設(shè)綜合配套改革試驗(yàn)區(qū)”等政策的實(shí)施，進(jìn)一步推動(dòng)了生態(tài)環(huán)境保護(hù)。從具體指標(biāo)來(lái)看，自然保護(hù)區(qū)面積、森林覆蓋率、水土流失面積比例，均對(duì)生態(tài)功能的提升起到了促進(jìn)作用。但人均水資源量在研究期間呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，且逐漸接近可持續(xù)發(fā)展的2 300 m3/人的標(biāo)準(zhǔn)，在今后的發(fā)展中，應(yīng)以水土資源承載能力和環(huán)境容量為基礎(chǔ)進(jìn)行有度有序開(kāi)發(fā)，減少人為因素對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)的干擾和破壞。

3.2綜合功能變化特征

土地功能的變換與土地利用者的決策和行為緊密相連，其行為和決策與國(guó)家政策又有很大關(guān)系[11]。在國(guó)家實(shí)施戰(zhàn)略帶動(dòng)下，區(qū)域的投資力度增加，落實(shí)到空間上就是土地開(kāi)發(fā)強(qiáng)度增加和結(jié)構(gòu)變化，政府、企業(yè)、農(nóng)民均會(huì)受到影響并采取行動(dòng)進(jìn)行響應(yīng)，進(jìn)而又影響區(qū)域自身的自然、經(jīng)濟(jì)情況和投資。一系列的行為會(huì)導(dǎo)致土地系統(tǒng)提供的各種產(chǎn)品和服務(wù)能力變化，并最終影響區(qū)域發(fā)展的可持續(xù)性。政策實(shí)施力度越大，對(duì)區(qū)域發(fā)展的可持續(xù)性越明顯。從湖南省土地總功能來(lái)看(表3、圖3)，由1990年0.1提升至2000年的0.22，又提高至2010年的0.40，土地功能呈現(xiàn)明顯的時(shí)間變異性。前期主要以土地的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生態(tài)功能為主，后期受中部崛起戰(zhàn)略等發(fā)展政策影響，土地結(jié)構(gòu)和土地利用活躍度明顯提升，經(jīng)濟(jì)和交通等生產(chǎn)功能顯著提升，功能變化動(dòng)態(tài)度為上一階段的1.5倍。但整體來(lái)看，土地功能仍有較大的提升空間。

從土地功能的協(xié)調(diào)度來(lái)看(圖3)，3期的土地利用單項(xiàng)功能標(biāo)準(zhǔn)差值分別為0.12，0.20，0.36，反映出土地利用多功能協(xié)調(diào)性逐步下降。雖然土地利用的各項(xiàng)功能均在提升，但各個(gè)功能變化增長(zhǎng)的幅度不同，功能之間的差距在增加。尤其值得注意的是糧食生產(chǎn)功能在研究期間呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，與湖南省作為農(nóng)業(yè)大省的地位不相匹配，應(yīng)引起管理者的重視。

圖3　湖南省土地利用功能綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

4　結(jié)論與建議

(1)運(yùn)用全排列多邊形圖示指標(biāo)法，按照生產(chǎn)、生活、生態(tài)功能分類(lèi)，選取了22個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)用于反映湖南省土地多功能利用情況。該方法過(guò)程簡(jiǎn)潔、客觀，只需確定土地多功能相關(guān)的上限、下限和臨界值，不用專(zhuān)家主觀評(píng)判權(quán)系數(shù)大小，降低了主觀隨意性，結(jié)果表達(dá)既可反映單功能值和綜合值，又可以通過(guò)幾何直觀圖展示，便于問(wèn)題診斷和政策指導(dǎo)。指標(biāo)綜合中反映了指標(biāo)臨界值對(duì)土地系統(tǒng)功能的放大和緊縮效應(yīng)，符合土地功能與指標(biāo)的關(guān)系實(shí)際。

(2)研究期間，湖南省土地綜合功能分值由1990年0.1提高至2000年、2010年的0.22，0.40。土地功能受?chē)?guó)家政策影響顯著，2000—2010年土地結(jié)構(gòu)和土地利用活躍度明顯提升，土地功能呈現(xiàn)明顯的時(shí)間變異性。土地功能及其發(fā)展定位呈現(xiàn)多元化趨勢(shì)，土地利用由單一功能逐漸向多功能轉(zhuǎn)變，功能協(xié)調(diào)性在研究期間呈逐步下降。除農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能有所降低外，其他的經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)、交通保障、社會(huì)保障、就業(yè)支撐、居住家園以及生態(tài)功能均有不同程度提升，重心由生產(chǎn)功能轉(zhuǎn)變?yōu)榻?jīng)濟(jì)生產(chǎn)、交通保障功能、居住家園等功能變化。在今后發(fā)展中，應(yīng)進(jìn)一步穩(wěn)定和提高生態(tài)功能，提升糧食生產(chǎn)、就業(yè)支撐、社會(huì)保障是湖南省今后的土地利用方向，同時(shí)要注意功能間的協(xié)調(diào)發(fā)展。

(3)政策是土地功能變化及區(qū)域持續(xù)性的起點(diǎn)，可通過(guò)對(duì)政策調(diào)控進(jìn)行情景模擬，利用全排列多邊形圖示指標(biāo)法預(yù)測(cè)不同情境下土地功能的變化為決策者提供參考。同時(shí)，土地利用多功能評(píng)價(jià)具有尺度性，本研究?jī)H在縱向上探析了區(qū)域土地多功能變化，可深入挖掘研究區(qū)域內(nèi)部不同地區(qū)的土地功能狀況。

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Assessment on Multi-functionality of Land Use Based on the Entire-Array-Polygon Indictor Method in Hu′nan Province

ZHANG Lulu1,ZHENG Xinqi1,CAI Yumei2,LYU Yongqiang1

(1.School of Information Engineering,China University of Geosciences(Beijing),Beijing 100083, China; 2.China Land Surveying and Plan Institute,Beijing 100035,China)

Assessment on multi-functionality of land use is the key problem in multifunctional land use.We designed an identification system of multifunctional land use according to the productive,social and ecological factors and used the entire-array-polygon indictor method to measure the state of land use functions in 1990,2000 and 2010,as well as the change in Hu′nan Province.The results show that: (1)the entire-array-polygon indictor method has advantages in multifunctional land use assessment,which takes various factors into account and reduces the influence of subjective factors,so the entire-array-polygon indictor method improves the objectivity and scientificity of multifunctional land use assessment; (2)the total function of land use had dynamic change and had improved from 0.1 in 1990 to 0.22 in 2000 and 0.40 in 2010,the center of land use turned from agriculture production function in the former period to economic production and life function (LEF)in the latter period,and there was a gradually decrease in 20 years; (3)during the study period,except function decrease of food production,the economy production,transportation security,social security,employment security,residential function as well as ecological function were increasing on different degrees.It is suggested to stabilize and improve the ecological function,improve the food production function,employment security,social security,and promote coordinated development of the functions.

multifunctional land use; indicator system; entire-array-polygon indictor method; Hu′nan Province

2015-09-16

2015-10-10

國(guó)土資源部公益行業(yè)科研專(zhuān)項(xiàng)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目“基于‘生命共同體’的京津冀土地用途管制政策模擬仿真技術(shù)”(201511010-7)

張路路(1985—),男,河南博愛(ài)人,博士研究生,研究方向?yàn)橥恋匦畔⒓夹g(shù)與應(yīng)用、空間規(guī)劃。E-mail:luluzhang@cugb.edu.cn

鄭新奇(1963—),男,河南伊川人,教授,博士生導(dǎo)師,主要從事空間分析與建模、空間規(guī)劃輔助決策技術(shù)、GIS開(kāi)發(fā)與應(yīng)用和土地評(píng)價(jià)與規(guī)劃研究。E-mail:zhengxq@cugb.edu.cn

F301

A

1005-3409(2016)05-0298-06