基于改進(jìn)灰色關(guān)聯(lián)模型的蘭州市土地集約度與利用結(jié)構(gòu)關(guān)系研究

張昌善 程文仕 劉學(xué)錄

摘要 在測(cè)算蘭州市土地集約度的基礎(chǔ)上，構(gòu)建改進(jìn)的灰色關(guān)聯(lián)度模型，研究蘭州市土地集約度與土地利用結(jié)構(gòu)之間的相關(guān)性。結(jié)果表明：1998—2008年蘭州市土地集約度逐步提高，經(jīng)歷了由粗放、基本集約到較集約的3個(gè)階段；土地集約度與土地利用結(jié)構(gòu)之間呈現(xiàn)明顯的關(guān)聯(lián)性，集約度與建設(shè)用地、林地負(fù)相關(guān)，且與建設(shè)用地負(fù)相關(guān)性較高；與耕地、牧草地、未利用地、園地呈現(xiàn)正相關(guān)且相關(guān)程度依次減弱。因此，調(diào)整土地利用結(jié)構(gòu)是提高土地集約利用的有效途徑，因地制宜地控制建設(shè)用地，優(yōu)化耕地、園地、牧草地、未利用地的利用，有助于提高土地集約度。

關(guān)鍵詞 土地集約度；土地利用結(jié)構(gòu)；乘數(shù)合成歸一法；改進(jìn)灰色關(guān)聯(lián)度模型

中圖分類號(hào) F301.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2017）13-0195-03

Study on the Relationship between Urban Land Intensive Degrees and Land Use Structure Based on the Improved Grey Relational Model in Lanzhou City

ZHANG Chang-shan1，2，CHENG Wen-shi1，LIU Xue-lu1*

（1.College of Resources and Environmental Sciences， Gansu Agricultural University， Lanzhou，Gansu 730070；2.Yumen City Land Resources Bureau，Jiuquan，Gansu 735000）

Abstract On the basis of land intensive degrees results，quantitative relationship between land intensive degrees and land use structure were studied using the improved grey relational model. The results showed that：Land intensive degrees gradually increased and had experienced from extensive to more intensive 3 periods in Lanzhou City during 1998-2008；land intensive degrees and land use structure had obvious relation that intensive degrees were negatively related to construction land， woodland， particularly negative relation high for construction land， and the arable land， forage land， unused land and garden land presented positive relation that weakened accordingly. Therefore， adjusting land use structure was effective way to improve land intensive utilization， to restrain the spread of construction land according to local conditions and to optimize cultivated land， garden land， meadow land and unused land utilization， which help to improve land intensive degrees.

Key words Land intensity degree；Land use structure；Multipliers method of synthesis；The improved grey relational model

隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，人地矛盾日益突出。土地集約利用是推動(dòng)城鎮(zhèn)化快速良性發(fā)展和生活環(huán)境質(zhì)量全面提高的重要途徑[1]。開展土地集約利用評(píng)價(jià)，掌握土地集約利用度與土地利用結(jié)構(gòu)的關(guān)系，有利于提高土地利用率，優(yōu)化配置、合理利用土地資源[2]。土地利用集約度是指在生產(chǎn)過(guò)程中，單位土地面積投放的資本和勞動(dòng)數(shù)量；土地利用結(jié)構(gòu)是土地功能分區(qū)在土地利用上的實(shí)體表現(xiàn)。目前，關(guān)于土地集約度與利用結(jié)構(gòu)關(guān)系的研究較少，僅有于永建等[3]采用熵值法對(duì)部分區(qū)域城鎮(zhèn)土地集約利用度與土地利用結(jié)構(gòu)的關(guān)系進(jìn)行了研究，少見有關(guān)構(gòu)建土地集約度與土地利用結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)測(cè)度模型的研究報(bào)道。筆者在對(duì)1998—2008年蘭州市土地集約度的評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，改進(jìn)灰色關(guān)聯(lián)度模型，建立土地集約度與土地利用結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)測(cè)度模型，探索土地利用結(jié)構(gòu)調(diào)整下的土地集約利用情況，為優(yōu)化調(diào)整土地利用結(jié)構(gòu)、提高土地集約利用水平提供參考。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

蘭州市位于黃土高原西北部，地處103°00′～103°15′E、36°00′～36°20′N，是青藏高原向黃土高原和西北荒漠區(qū)的過(guò)渡地帶，北接蒙古高原，西臨西北內(nèi)陸干旱區(qū)，是我國(guó)陸域版圖的幾何中心。蘭州市是甘肅省的省會(huì)所在地，也是典型的工業(yè)城市，工業(yè)占地比重高，工業(yè)產(chǎn)值比重大。蘭州市現(xiàn)轄5區(qū)3縣（ 城關(guān)區(qū)、七里河區(qū)、安寧區(qū)、西固區(qū)，紅固區(qū)、皋蘭縣、榆中縣、永登縣）。全市總土地面積1 310 304.38 hm2。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

1998—2008年，蘭州市每年開展一次土地利用現(xiàn)狀變更調(diào)查，并生成數(shù)據(jù)成果，但實(shí)施第二次全國(guó)土地大調(diào)查以來(lái)，因地類界定、調(diào)查手段等的差異，2009—2015年的數(shù)據(jù)難以與2008年前的數(shù)據(jù)進(jìn)行銜接，研究時(shí)段范圍確定為1998—2008年。

社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來(lái)源于1998—2008年《蘭州統(tǒng)計(jì)年鑒》和《甘肅統(tǒng)計(jì)年鑒》，土地利用數(shù)據(jù)來(lái)源于蘭州市國(guó)土資源局。1998—2008年蘭州市土地利用現(xiàn)狀見表1。

1.3 研究方法

1.3.1 土地集約度評(píng)價(jià)的過(guò)程與方法。

（1）指標(biāo)體系構(gòu)建。綜合考慮目前我國(guó)土地集約利用研究成果，根據(jù)城鎮(zhèn)土地集約利用內(nèi)涵[5]，從經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境、城鎮(zhèn)集約利用趨勢(shì)及綜合利用發(fā)展能力角度選取指標(biāo)，構(gòu)建指標(biāo)體系（表2）。

（2）采用乘數(shù)合成歸一法確定權(quán)重。

乘數(shù)合成歸一法確定權(quán)重即綜合層次分析和熵權(quán)法兩種確定權(quán)重的方法的優(yōu)點(diǎn)，組合確定權(quán)重的方法，計(jì)算公式為：

式中，wj為采用乘數(shù)合成歸一法確定的指標(biāo)權(quán)重值；w′j為采用層次分析分得到的指標(biāo)權(quán)重值；w″j為采用熵權(quán)法確定的指標(biāo)權(quán)重值。指標(biāo)權(quán)重值見表2。

（3）評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化。由于各個(gè)指標(biāo)的單位、量綱、數(shù)量級(jí)不同，為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，先對(duì)所有評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，轉(zhuǎn)化成無(wú)量綱、無(wú)數(shù)量級(jí)差別的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行分析。

（4）評(píng)價(jià)土地集約度。采用多因素綜合評(píng)價(jià)模型[6]來(lái)評(píng)價(jià)城市土地集約度。評(píng)價(jià)模型為：

式中，F(xiàn)i是第個(gè)評(píng)價(jià)單元土地集約利用綜合指數(shù)（集約度），代表城鎮(zhèn)土地集約利用水平；Xij是第個(gè)評(píng)價(jià)單元在第項(xiàng)指標(biāo)上的標(biāo)準(zhǔn)化值；wj是第項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重；i為評(píng)價(jià)單元個(gè)數(shù)（i=1，2，3，…，m）； j為指標(biāo)個(gè)數(shù)（j=1，2，3，…，n）。

1.3.2 改進(jìn)灰色關(guān)聯(lián)度模型的構(gòu)建。

土地集約度與土地利用結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系是復(fù)雜多層次的，現(xiàn)有文獻(xiàn)對(duì)這方面的研究很少?；疑到y(tǒng)理論的關(guān)聯(lián)度分析可以較好地解決土地集約度與土地利用結(jié)構(gòu)之間小樣本貧信息的制約。

鄧聚龍[7]提出的灰色關(guān)聯(lián)度模型中，灰色關(guān)聯(lián)度所滿足的第一條性質(zhì)（規(guī)范性）規(guī)定關(guān)聯(lián)度為0～1的一個(gè)實(shí)數(shù)值。但是，土地集約度與土地利用結(jié)構(gòu)之間既存在正相關(guān)關(guān)系，也存在負(fù)相關(guān)關(guān)系，若仍采用常用的幾種關(guān)聯(lián)度模型[8-11]，就不能全面反映事物之間的關(guān)系，得到的結(jié)論也就不可靠。如果把關(guān)聯(lián)度看作是序列間相關(guān)關(guān)系的度量，則關(guān)聯(lián)度取值范圍為[-1，1]，存在負(fù)相關(guān)關(guān)系的序列曲線的形狀完全不同[8]，這樣關(guān)聯(lián)度僅是一個(gè)相關(guān)系數(shù)，是度量?jī)蓚€(gè)數(shù)據(jù)序列之間的關(guān)系（正相關(guān)或者負(fù)相關(guān)）緊密程度的量，需要來(lái)研究并且給出一個(gè)合理地體現(xiàn)序列間正負(fù)關(guān)聯(lián)性的灰色關(guān)聯(lián)度模型。

2 結(jié)果與分析

2.1 蘭州市土地集約度評(píng)價(jià)結(jié)果

采用多因素綜合評(píng)價(jià)法計(jì)算1998—2008年蘭州市土地利用集約度，結(jié)果見表3。

從表2可以看出，1998—2008年蘭州市土地集約度除1999年稍有回落外， 其余年份均隨時(shí)間逐年遞增， 其中2001、2004和2007年增幅比較明顯。

按照對(duì)集約度的劃分標(biāo)準(zhǔn)[2]，1998—2001年蘭州市土地利用屬于粗放利用狀態(tài)， 2002—2004年屬于基本集約利用狀態(tài)， 2005—2008年屬于較集約利用狀態(tài)， 說(shuō)明研究時(shí)段內(nèi)蘭州市城鎮(zhèn)土地集約利用經(jīng)歷了3個(gè)發(fā)展階段， 雖然其土地集約利用水平是逐步提高的， 但其目前的土地集約利用水平并不高， 僅達(dá)到較集約利用水平。

2.2 土地集約度與土地利用結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)測(cè)度結(jié)果分析

根據(jù)改進(jìn)的灰色關(guān)聯(lián)度模型測(cè)算1998—2008年蘭州市土地集約度與土地利用結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)度（表4）。

由表4可知，在集約度與土地利用結(jié)構(gòu)的關(guān)系中， 集約度與建設(shè)用地、林地呈負(fù)相關(guān)，且集約度與建設(shè)用地負(fù)相關(guān)性較高；集約度與與耕地、牧草地、園地、未利用土地呈現(xiàn)正相關(guān)，且相關(guān)性依次減弱。

究其原因，集約度與建設(shè)用地的負(fù)相關(guān)，主要是因?yàn)樘m州市工業(yè)用地占建設(shè)用地的比例偏大，利用率較低，而且1998—2008年蘭州市工業(yè)產(chǎn)值對(duì)經(jīng)濟(jì)的貢獻(xiàn)度呈降低趨勢(shì)，從2005年起已經(jīng)低于服務(wù)業(yè)對(duì)經(jīng)濟(jì)的貢獻(xiàn)度，大量的工業(yè)占地影響了蘭州市土地利用集約度的提高，在工業(yè)用地比例超標(biāo)的情況下出現(xiàn)集約度與工業(yè)用地的負(fù)相關(guān)關(guān)系。集約度與林地的負(fù)相關(guān)關(guān)系主要是因?yàn)榱值亟?jīng)濟(jì)產(chǎn)出不高，并且林木生長(zhǎng)年限長(zhǎng)，對(duì)集約度的貢獻(xiàn)不高。

蘭州市耕地、牧草地、園地、未利用土地與集約度的關(guān)聯(lián)性不高，說(shuō)明各項(xiàng)用地所占的比例與標(biāo)準(zhǔn)不符，普遍低于標(biāo)準(zhǔn)要求，適當(dāng)提高其比重，對(duì)提升人民的生活水平、解決日益嚴(yán)峻的土地浪費(fèi)和環(huán)境問(wèn)題均產(chǎn)生有益幫助，有益于提高城鎮(zhèn)的綜合發(fā)展能力，可以提高城鎮(zhèn)土地利用集約度?？梢?，土地利用結(jié)構(gòu)對(duì)城鎮(zhèn)土地集約度有較大的影響。

3 結(jié)論與討論

（1）研究結(jié)果表明，1998—2008年蘭州市土地集約度逐步提高，其集約利用水平經(jīng)歷了粗放利用、基本集約利用、較集約利用3個(gè)階段，仍未達(dá)到集約利用水平。

（2）1998—2008年蘭州市耕地、牧草地、園地、未利用土地呈下降趨勢(shì)，林地、建設(shè)用地呈上升趨勢(shì)。表明隨著人口數(shù)量的增加、區(qū)域經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、工業(yè)化進(jìn)程加快，建設(shè)用地劇增，土地利用結(jié)構(gòu)不合理矛盾日益突出。

（3）土地集約度與土地利用結(jié)構(gòu)之間存在明顯的關(guān)聯(lián)性。在集約度與土地利用結(jié)構(gòu)的關(guān)系中，集約度與建設(shè)用地、林地呈負(fù)相關(guān)，與耕地、牧草地、園地、未利用土地呈現(xiàn)正相關(guān)。通過(guò)分析可以看出，集約度與建設(shè)用地負(fù)相關(guān)性較高，與林地次之；與耕地、牧草地、園地、未利用土地呈現(xiàn)正相關(guān)，且相關(guān)程度依次減弱。目前， 蘭州市的土地利用結(jié)構(gòu)不盡合理， 各類用地所占的比重不符合規(guī)劃用地標(biāo)準(zhǔn)的要求，通過(guò)對(duì)土地利用結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)整， 能夠進(jìn)一步提高蘭州市土地利用集約度。

（4）改進(jìn)灰色關(guān)聯(lián)度模型為當(dāng)灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)負(fù)相關(guān)時(shí)的研究提供了一條新的途徑，在一定程度上比較合理地解決了灰色關(guān)聯(lián)度接近實(shí)際的問(wèn)題，評(píng)價(jià)結(jié)果較為客觀可靠，但是有待從適用性等方面進(jìn)一步研究灰色關(guān)聯(lián)度的改進(jìn)問(wèn)題。

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