基于熵值法的霍邱縣國土空間開發(fā)適宜性評價研究

張 欣，趙立輝，黃 潤，孫賢斌，李遠平

(1.皖西學院 環(huán)境與旅游學院，安徽 六安 237012；2.六安市城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計研究院，安徽 六安 237000)

國土空間開發(fā)適宜性評價是依據(jù)國土空間的自然條件、社會發(fā)展特點、人們的生活方式以及政府宏觀政策等方面來分析國土空間對預定發(fā)展用途的適宜性水平[1-3]。當前城市化進程加快，這使得國土空間開發(fā)無序、城市空間結(jié)構(gòu)失衡以及資源過度利用等多種現(xiàn)象更加顯現(xiàn)出來[4]。本研究以霍邱縣域內(nèi)允許建設(shè)區(qū)以及有條件建設(shè)區(qū)為本次評價對象，通過對霍邱縣域國土空間開發(fā)適宜性評價，探討在國土空間開發(fā)的過程中，土地承載力、資源環(huán)境容量以及空間分布等方面的特征，綜合反映霍邱縣國土空間的開發(fā)適宜性。從而，為霍邱縣空間規(guī)劃、國土開發(fā)等提供借鑒。

1 研究區(qū)概況

霍邱縣位于安徽省的西部，是六安市的轄縣之一，東經(jīng)115°50′20″～116°32′31″，北緯31°44′51″～32°36′31″，位于大別山北麓、淮河南岸。其西側(cè)鄰近河南省信陽市固始縣，其東側(cè)與六安市裕安區(qū)、淮南市壽縣接壤，以北靠近阜陽市的潁上縣和阜南縣，以南與金寨縣相靠?；羟窨h域內(nèi)南部地區(qū)是丘陵，其北部多是平原，總體形態(tài)仍以平原為主。霍邱縣屬于北亞熱帶氣候，位于中國東部季風區(qū)，全年氣候溫暖，降雨量適中，一年四季較分明[5]?；羟窨h的資源非常豐富，不僅是國家商品糧以及優(yōu)質(zhì)油菜生產(chǎn)基地，同時還是畜牧水產(chǎn)品生產(chǎn)的重點縣，其中，有多類產(chǎn)品和資源獲得“國強省冠”的稱號。

2 研究方法和數(shù)據(jù)來源

2.1 熵值法

“熵”(entropy)是由德國物理學家克勞修斯(Clausius)提出，用以解釋一種能量在空間中分布的均勻程度。之后由香農(nóng)(Shannon)把熵運用到信息論中，熵指的是對于不確定性的一種度量，若信息量越大，則不確定性越小，且熵也越?。蝗粜畔⒘吭叫?，則不確定性就越大，且熵也越大[6，7]。熵值法是一種客觀賦權(quán)法，其原理是按照每一指標觀測值所提供的數(shù)據(jù)來判定指標的權(quán)重。其特點是能夠很好地表示出指標信息熵的效用價值，從而使計算得到的指標權(quán)重可信度更好，一般適用于多元指標的綜合評價中[8，9]。其基本算法過程是：

1)設(shè)有m個待評方案，n個評價指標，構(gòu)建原始指標數(shù)據(jù)矩陣X=(xij)m×n，其中xij即第i個方案第j個指標的數(shù)值；

2)數(shù)據(jù)的標準化處理

正向指標：

負向指標：

3)計算第j項指標下第i個方案占該指標的比重

4)計算第j項指標的熵值

5)計算第j項指標的差異系數(shù)

對于第j項指標，若指標值xij的差異越大，則對方案評價的作用越大，其熵值會越小

gj=1-ej, 即：gj越大，其指標越重要

6)求權(quán)數(shù)

7)計算各方案的綜合得分

2.2 數(shù)據(jù)來源和處理

根據(jù)霍邱縣的特點，本研究對霍邱縣國土空間開發(fā)適宜性評價主要收集兩類數(shù)據(jù)，一類是統(tǒng)計數(shù)據(jù)，主要來源于官方公布的統(tǒng)計數(shù)據(jù)和霍邱縣相關(guān)規(guī)劃文本，通過對指標數(shù)據(jù)的搜集建立Excel庫，同時利用Excel計算數(shù)據(jù)指標權(quán)重。另一類是非統(tǒng)計類的空間信息數(shù)據(jù)，包括霍邱縣相關(guān)規(guī)劃圖紙和行政區(qū)劃圖、地形圖等，這些能夠直觀反映霍邱縣的資源稟賦、城鎮(zhèn)特征的數(shù)據(jù)圖，主要從六安市規(guī)劃設(shè)計院獲得，并通過對研究區(qū)行政邊界裁剪，利用ArcGIS軟件矢量化霍邱縣及各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的行政區(qū)域邊界，測算各區(qū)域空間數(shù)據(jù)等。

2.3 構(gòu)建國土空間開發(fā)適宜性評價指標體系

國土空間開發(fā)適宜性指標體系的構(gòu)建過程中，對于每一指標要素的選擇均會對適宜性評價的結(jié)果產(chǎn)生影響。因此，評價指標的選取遵循可持續(xù)原則、綜合性原則、可度量原則以及穩(wěn)定性原則[10，11]，選取開發(fā)約束條件、國土開發(fā)程度和國土開發(fā)潛力三個方面[12]，綜合反映城市國土空間開發(fā)適宜性，構(gòu)建霍邱縣國土開發(fā)適宜性綜合評價指標體系(表1)。

表1 霍邱縣國土開發(fā)適宜性綜合評價指標體系

3 霍邱縣國土空間開發(fā)適宜性分項評價內(nèi)容

3.1 霍邱縣國土空間開發(fā)約束評價

在國土空間開發(fā)過程中，需要分析國土空間開發(fā)的約束因素，通過熵值法求得的參評因子對霍邱縣開發(fā)約束要素進行分析。按照公式把參評因子值和開發(fā)約束條件權(quán)重值進行疊加，即可獲取霍邱縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)開發(fā)約束值(表2)，再結(jié)合GIS技術(shù)的自然斷裂法進行分級，就能夠繪制出霍邱縣開發(fā)約束條件評價等級圖[13](圖1)。

表2 國土空間開發(fā)約束評價得分值

由圖1可以看出，霍邱縣國土空間開發(fā)約束性總體趨勢從南到北逐漸減少，其中以馮井鎮(zhèn)、范橋鎮(zhèn)和眾興集鎮(zhèn)三鎮(zhèn)的開發(fā)約束性最高；城關(guān)鎮(zhèn)、馬店鎮(zhèn)的開發(fā)約束性最低；以霍邱縣中心城區(qū)為中心，周邊新店鎮(zhèn)、宋店鄉(xiāng)、三流鄉(xiāng)等11個鄉(xiāng)鎮(zhèn)開發(fā)約束性較小。

3.2 霍邱縣國土空間開發(fā)強度評價

當前開發(fā)強度既能夠?qū)羟窨h發(fā)展的現(xiàn)狀給出適當?shù)呐卸?，另外還可以從存量角度影響霍邱縣未來發(fā)展速度，如果霍邱縣當前開發(fā)強度很大，其城鎮(zhèn)化和工業(yè)化水平已接近峰值，因此霍邱縣未來發(fā)展速度即會處于緩慢發(fā)展的狀態(tài)[14]。按照以上因素，運用熵值法得出的參評因子對現(xiàn)有開發(fā)強度進行分析。通過公式計算出的得分值和霍邱縣當前開發(fā)強度的權(quán)重值進行疊加，即可求出霍邱縣國土空間當前開發(fā)強度值(表3)，再利用GIS技術(shù)可繪制開發(fā)強度評價等級圖(圖2)。

圖1 霍邱縣鄉(xiāng)鎮(zhèn)開發(fā)約束條件評價等級

圖2 霍邱縣鄉(xiāng)鎮(zhèn)開發(fā)強度評價等級

表3 國土空間開發(fā)強度評價得分值

由圖2可以看出，霍邱縣國土空間開發(fā)強度以中心城區(qū)城關(guān)鎮(zhèn)為核心，以中心城區(qū)周邊的新店鎮(zhèn)、宋店鄉(xiāng)、三流鄉(xiāng)、潘集鎮(zhèn)開發(fā)強度為次之的較高開發(fā)強度的集中，而處于中西部區(qū)域的邵崗鄉(xiāng)、河口鎮(zhèn)、白蓮鄉(xiāng)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)的開發(fā)約束性較小。

3.3 霍邱縣國土空間開發(fā)潛力評價

未來開發(fā)潛力既要在時間上滿足霍邱縣發(fā)展的目標，還需在空間上反映出霍邱縣的特色和功能定位；并且城鎮(zhèn)化的發(fā)展要堅持以生態(tài)資源所能承受的范圍為前提，才可以實現(xiàn)霍邱縣持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展[15]。與此同時，霍邱縣在未來國土空間利用過程中，不但要考慮到多種空間之間的相互協(xié)調(diào)，還應(yīng)該增強內(nèi)部的協(xié)調(diào)完善，從而改善霍邱縣當前國土空間利用混亂的現(xiàn)象。按照上述同樣方法可得到霍邱縣開發(fā)潛力評價得分值(表4)和開發(fā)潛力評價等級圖(圖3)。

表4 國土空間開發(fā)潛力評價得分值

由圖3可以看出，霍邱縣國土空間開發(fā)潛力以中心城區(qū)城關(guān)鎮(zhèn)為主，開發(fā)潛力最高。潛力較次之的為新店鎮(zhèn)、長集鎮(zhèn)和馬店鎮(zhèn)。而臨淮崗鄉(xiāng)、孟集鎮(zhèn)、潘集鎮(zhèn)、城西湖鄉(xiāng)等12個鄉(xiāng)鎮(zhèn)均處于中等的發(fā)展?jié)摿^(qū)域，其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)均為開發(fā)潛力中等以下的區(qū)域。

4 霍邱縣國土空間開發(fā)適宜性綜合評價結(jié)果

通過對霍邱縣國土空間開發(fā)適宜性的三大分項目標層進行加權(quán)疊加，從而得出霍邱縣國土空間開發(fā)適宜性評價的綜合得分值(表5)和綜合評價等級(圖4)。

由圖4可以看出，霍邱縣國土空間開發(fā)適宜性以霍邱縣中心城區(qū)城關(guān)鎮(zhèn)及臨水鎮(zhèn)最高。較為次之的是集中在中心城區(qū)周邊的新店鎮(zhèn)、長集鎮(zhèn)和馬店鎮(zhèn)；霍邱縣國土空間開發(fā)適宜性處于中等水平的鄉(xiāng)鎮(zhèn)，主要集中在東部的臨淮崗鄉(xiāng)、潘集鎮(zhèn)和孟集鎮(zhèn)，中部的城西湖鄉(xiāng)、宋店鄉(xiāng)，西部的馮井鎮(zhèn)、范橋鎮(zhèn)、龍?zhí)舵?zhèn)等13個鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域，在空間上形成三角形的發(fā)展趨勢；其他地區(qū)的其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)，其國土空間開發(fā)適宜性較小且均處于中等水平以下。

圖3 各鄉(xiāng)鎮(zhèn)開發(fā)潛力評價等級

圖4 各鄉(xiāng)鎮(zhèn)開發(fā)適宜性綜合評價等級

表5 霍邱縣國土空間開發(fā)適宜性綜合評價得分值

5 討論與建議

從研究角度分析，本文主要基于熵值法對霍邱縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)國土空間開發(fā)進行了適宜性分析，熵值法求指標的權(quán)數(shù)時權(quán)數(shù)會隨指標樣本的變化而變化，權(quán)數(shù)依賴于指標樣本，因此，在未來的適宜性評價過程中應(yīng)加強指標體系的規(guī)范性和統(tǒng)一性。從評價結(jié)果分析，為提高霍邱縣的國土空間開發(fā)水平，結(jié)合霍邱縣當前發(fā)展條件，我們需要推進土地整治工作，從而提高霍邱縣土地的承載能力。因此，針對于開發(fā)水平處于中等的鄉(xiāng)鎮(zhèn)，主要包括臨淮崗鄉(xiāng)、潘集鎮(zhèn)、孟集鎮(zhèn)，城西湖鄉(xiāng)、宋店鄉(xiāng)，馮井鎮(zhèn)、范橋鎮(zhèn)、龍?zhí)舵?zhèn)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)，需要合理改善其土地利用結(jié)構(gòu)，促進農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)；同時針對于開發(fā)水平最高和較次之的鄉(xiāng)鎮(zhèn)，主要包括城關(guān)鎮(zhèn)及臨水鎮(zhèn)、新店鎮(zhèn)、長集鎮(zhèn)和馬店鎮(zhèn)，還需保護其現(xiàn)有的農(nóng)田，提高人們對耕地的保護意識。從管理角度分析，今后一段時間將是霍邱縣城鎮(zhèn)化快速發(fā)展的關(guān)鍵期，在城鎮(zhèn)化建設(shè)期間無疑會出現(xiàn)擠占耕地的現(xiàn)象，這種情況將會與保護耕地產(chǎn)生矛盾。因此還需推進建設(shè)用地利用的節(jié)約化和集約化，同時，相關(guān)部門應(yīng)嚴格管控建設(shè)用地規(guī)模，提升霍邱縣土地使用效率，才能夠為霍邱縣國土空間開發(fā)提供足夠的空間。