土地利用規劃信息系統輔助決策模型研究

摘 要 土地利用規劃修編需要建立土地利用結構分析、土地利用動態變化分析、土地供需預測、土地利用空間布局以及土地利用分區等模型，這些模型可以用來分析土地的供需關系以及土地的合理布局，是土地利用規劃信息系統中輔助決策模塊的建立的基礎，是編制與實施規劃的基礎。

關鍵詞 土地利用規劃 規劃輔助決策 規劃模型 信息系統

中圖分類號：F301 文獻標識碼：A

一、引言

傳統的土地利用規劃信息系統一般包括規劃編制和規劃實施管理兩個方面，利用信息系統對土地利用規劃輔助編制涉及到的應用分析模型是一個十分值得單獨研究的系統工程。要研究開發一個土地規劃輔助決策信息系統，須分解土地利用規劃模型群為切入點形成系統的輔助決策功能。

對土地的利用規劃進行輔助決策的模型群集，主要包括土地利用結構分析模型、土地利用動態變化分析模型以及土地需求預測模型。

二、基礎數據預測

（一）人口預測。

人口預測有人口自然增長法和勞動平衡法。人口自然增長法是根據基期年的人口數直接推算未來時期人口數。使用這種方法的前提是:規劃區域的人口數基本上是按照一定比例增長，并假定該地區人口今后仍然按此平均增長率繼續增長下去。而勞動平衡法是以一定比例分配社會勞動力為基礎，按基本人口、服務人口、被撫養人口三者之間比例關系預測未來人口（適用于城市和城鎮居民點的人口預測）。

（二）城市化水平預測。

1、城市化水平的測度。

城市化的量度一般可采用主要指標法和復合指數法。復合指標法采用反映城市化水平的四個方面指標，即:規劃區域的城市人口占其所在區域總人口的比例、人口密度即單位城市土地面積的人口數、城市(建成區)的大小、城市(建成區)之間的平均距離。

2、城市化水平預測模型。

城市化水平的預測方法主要有: 商品糧供應率預測法，理論依據是:變農村人口為城鎮人口、農業人口為非農業人口的規模和速度取決于農業生產水平和糧食商品率；國民生產總值預測法；基建投資規模預測法；農村人口轉化預測法，根據城市人口的自然增長率、機械遷移人口數、農業人口轉化為城鎮人口數進行推算；多指標綜合預測法，常采用農業生產發展水平預測(商品量增長預測、農業勞動力轉移數量預測)、國民收入增長率預測、基建投資數額預測等多指標綜合預測法，根據預測結果加以綜合得高、中、低三種方案，再結合其它相關因素，最終預測城市化水平。

三、土地利用結構分析

（一）各類用地比例。

面積比是指某一區域內各土地類型的面積占其土地總面積的百分比。即：

Ki=ai/A*100% (3-1)

式中：K，為第i種土地類型的面積比;a，為第i種土地類型的面積；A為區.域土地總面積。其計算結果多用直方圖、餅狀圖表示。

（二）土地數量結構多樣化。

根據吉布斯—馬丁的多樣化指數來度量，其模型為:

(3-2)

式中GM為多樣化指數，為第i種土地利用類型的面積。若某一地區只有一種土地類型，則多樣化指數為0;若土地均勻地分布在各種類型中，則多樣化指數為1。

（三）土地數量結構區位意義。

利用區位指數分析區域土地的意義在于這一指數可反映某一地區各種土地相對于高層次區域空間的相對聚集程度，區位指數是綜合性指標，計算公式為：

(3-3)

式中Qi為區位指數，fi為區域內第i種土地的面積，Fi為高層次區域內第i種土地的面積。若Qi大于1，則該種土地具有區位意義，若Qi小于1，則不具有區位意義。

（四）土地利用空間布局。

可運用景觀生態學中的多樣性指數、優勢度指數、均勻度指數和破碎度指數作為土地利用空間格局指數，對規劃地區土地利用的空間格局進行定量分析。

土地利用多樣性指數(H)反映了土地利用類型的多少和各種類型所占的比例，當土地利用各種類型所占比例差異減小時，多樣性上升。土地利用優勢度指數(D)用于測度土地利用結構中一種或幾種類型支配整個土地利用的程度，與多樣性指數成反比。多樣性指數和優勢度可以用來描述不同土地利用類型的分配方式，反映土地利用是否以某種或某幾種方式為主。土地利用均勻度指數(E)是描述土地利用類型的分配均勻程度，可用Romme相對均勻度計算。土地利用破碎度指數(C)用于測度土地被分割的破碎程度。空間格局指數的大小反映了人類活動對土地利用的干擾程度，隨干擾強度增加，土地利用的多樣性、均勻度、破碎度提高，優勢度減少。

四、土地利用動態變化分析

（一）土地利用數量變化。

1、單一土地利用類型動態度(K)表達的是某研究區一定時間范圍內某種土地利用類型的數量變化情況。這一指數的意義在于可以直觀地反映類型變化的幅度與速度，同時可以比較不同類型間變化的差異，從而探究其變化的驅動力和約束因素。

2、綜合土地利用動態度(LC)反映區域內某一研究樣區各種土地利用類型動態變化及其轉換程度，著重變化的過程而非變化的結果，意義在于反映出區域土地利用變化的劇烈程度。可以應用于局部與全區的對比以及區域之間土地利用變化程度的對比。

（二）土地利用變化區域差異。

我們可以用各區域某種土地利用類型相對變化率及各區域土地利用動態度(單一土地利用動態度，綜合土地利用動態度)的不同來反映土地利用變化的區域差異。

（三）土地利用類型空間變化。

土地利用的空間變化，可以用土地資源分布重心變化情況來反映。其方法為:把一個大區域分為若干個小區，在大比例尺地圖上根據居民點的分布及地形特點確定每個小區幾何中心的地理坐標，然后再乘以該小區該項土地資源的面積，最后把乘積累加后除以全區域該項土地資源總面積。重心坐標可以用地圖經緯度表示，也可以用大地直角坐標表示。

五、土地需求量預測模型

（一）土地需求量預測數學模型。

1、年平均變化率法：此法依此式計算土地需求量：an=a0(1€眗)n，其中，an為預測期末土地的面積； a0為預測期初土地的面積；r為預測期土地面積的年變化率(增加為正，減少為負)；n為預測年期。

2、趨勢預測法：研究區域的土地面積變化是在時間序列上展開的，隨著時間的推移，可以得到一系列依賴于時間的數據Y=f(t)，以時間為參數的數列成為時間序列。

3、回歸預測法：城市土地的變化與許多因素都有關系，如經濟發展速度、人口、城市化率等等。它們之間的關系可以Y=f(x1，x2，…xn)表示。

（二）耕地需求量預測。

l、糧食安全條件下的最小耕地需求量是糧食自給率、食物消費水平、食物綜合生產能力等因子的函數。

2、基于耕地社會保障功能的需求量預測耕地，對于城市而言主要表現為耕地是城市農業人口及“兩棲人口”的重要生活保障，因此，城市耕地的社會保障功能定位為滿足農業人口及“兩棲人口”的糧食自給自足，其需求量為達到這一條件的耕地需求量

（三）建設用地需求量預測。

l、城鎮、農村居民點用地需求預測。通常采用城市規劃中確定城市建設用地的方法：人均建設用地指標法。

2、獨立工礦用地需求預測。通過區域經濟發展、生產要素享賦、土地集約利用發展趨勢的研究，確定單位土地的工業產值，在分析預測經濟發展規模的基礎上確定產業用地總需求，在總需求的基礎上扣除城鎮內部合理的產業用地需求，即為獨立工礦用地需求。

3、交通用地需求預測。城市交通用地需求中，公路交通的需求是其研究和考慮的重點。公路交通用地取決于其長度和寬度。其長度依據選線方案在圖上量取。公路的寬度與其技術等級有關。依據公路技術等級即可確定公路的路面寬度和路基寬度，從而計算得到公路的占地面積。

4、水利設施用地需求預測。水利設施包括水庫水面和水工建筑物用地，其中水工建筑物的用地需求根據長度和其斷面要素計算;水庫水面用地可依據水位——庫容關系曲線和水位面積曲線估算。

六、輔助決策功能模塊實現

（一）土地利用現狀分析。

通過提取土地利用現狀圖中的各種用地類型的屬性信息，將屬于同一大地類的用地類型的面積字段值進行加和匯總，并將匯總的結果賦到土地利用現狀表的面積字段位置。將各種土地利用的現狀地類數據匯總之后，我們就可以計算出各個地類占規劃區域土地總面積的比重，從而有效的進行土地利用現狀數據的分析比較；同時系統也提供了生成統計圖表的功能，來更形象直觀的對各類土地利用現狀數據進行分析。

（二）土地利用動態變化分析。

主要是根據選定的規劃方案，將各種地類的用地情況信息錄入系統之后，系統可實現對這些規劃用地信息的計算分析功能，自動的計算規劃近期、遠期與現狀地類的面積增減數值；同時也可以采用生成統計圖表的方式來對土地利用情況進行分析，以得出土地利用規劃方案合理與否，并進行相應地類用地情況的調整。主要包括土地利用數量變化分析、土地利用變化區域差異分析以及土地利用類型空間變化分析。

（三）人口預測。

在人口預測子模塊中，可以完成總人口和城鎮人口的數量預測，總人口預測中可以用自然平均增長法和回歸預測法來完成總人口的數量預測，當選擇相應的預測方法之后，系統會顯示此方法所對應的預測公式，在文本框中輸入公式所對應的各數據項后，點擊計算按鈕，系統就會自動計算規劃目標年的總人口數；城鎮人口的計算設計了勞動平衡法和單因素分析法兩種預測方法，其計算方法與總人口的計算方法類似。

（四）土地需求量預測。

本模塊在人口預測的基礎上進行各類用地的需求量預測，然后將各類用地的預測數據信息錄入相應的位置，并進行規劃近期面積和規劃遠期面積預測結果與現狀數值的分析比較，從而得出預測結果合理與否，以輔助規劃預測方案的擬定。

七、結束語

土地利用規劃修編需要建立土地利用結構分析、土地利用動態變化分析、土地供需預測、土地利用空間布局以及土地利用分區等模型，這些模型可以用來分析土地的供需關系以及土地的合理布局，是土地利用規劃信息系統中輔助決策模塊的建立的基礎，是編制與實施規劃的基礎。□

（作者：華中農業大學土地管理學院碩士研究生）

參考文獻：

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