揚州市土地利用系統協調性評價

鄭俊鵬，王 婷，歐名豪，劉震宇

隨著經濟社會的高速發展，人類對土地資源的開發利用程度正在逐步加大，土地利用的社會經濟效益得到了逐步提高，但與此同時，生態環境質量呈現出不斷惡化的趨勢，嚴重威脅著土地資源的可持續利用［1］。如何正確處理土地利用過程中的經濟社會發展與生態環境保護間的關系，使得經濟、社會和環境能夠協調發展，進而實現可持續發展，已成為相關學者關注的焦點。土地協調利用的研究對象是作為經濟—社會—生態環境綜合體的土地，研究內容是探悉土地利用系統中經濟、社會和生態環境子系統之間以及各子系統內部各構成要素之間相互協調一致的程度［2］。國內已有學者［2－12］對土地利用系統的協調性或區域經濟、社會和環境之間的協調性進行了研究，但結合土地利用總體規劃進行土地利用系統協調性評價的研究還鮮見報道。

區域土地利用系統是土地利用總體規劃的調控對象，其運動必然符合耗散結構理論，系統整體由無序走向有序得益于子系統之間的結構關系的協調。采用信息熵數值的大小判斷子系統之間的協調性，符合耗散結構理論和協調性的界定。本研究采用以信息熵理論為基礎的協調性計算模型對揚州市土地利用系統協調性進行評價，為新一輪土地利用總體規劃的編制提供參考和依據。

1 土地利用系統協調性

協調是描述事物之間良性發展相互關系的概念，表明系統之間或系統內要素之間和諧統一、配合得當的關系［1］。協調性是指系統之間或者系統要素之間在發展過程中彼此協調一致的狀況。協調性越高，表示系統或要素之間的協調狀況越好；反之，則表示系統或要素之間的協調狀況越差［13－14］。土地利用系統是由經濟、社會和環境3個子系統構成的復雜巨系統，經濟、社會子系統在向環境獲取承載力的過程中，其規模和強度不斷發展壯大。隨著承載力不斷地被經濟、社會子系統“奪走”，環境子系統的規模和強度不斷縮減。環境子系統的衰退也必然會逐漸限制經濟和社會的進一步發展。因此必須尋求土地利用系統的合理結構、最佳功能及其正常運行，充分合理地利用有限的土地資源，提高其利用率和生產率，保證土地生態環境的高質量和經濟社會的高效益，最終實現土地資源的可持續利用［15］。

土地利用系統協調性體現了經濟、社會、環境子系統之間的均衡程度、有序程度，具體表現為經濟功能不斷加強、人民生活水平不斷提高、環境持續惡化得到遏制，即某個子系統的發展不以損害其他子系統為代價。因此可以將土地利用系統協調性定義為在不同發展階段，區域土地利用過程中社會經濟水平與生態環境質量狀況之間的協調程度及其所表征的土地利用的綜合效益水平。

2 研究區概況

揚州市地處江蘇省中部，長江下游北岸、江淮平原南端，地理坐標為東經119°01′—119°54′，北緯31°56′—33°25′之間。南臨長江，北與淮安、鹽城市接壤，東和鹽城、泰州市毗聯，西與南京、淮安市及安徽省天長市交界。揚州市是上海經濟圈和南京都市圈的節點城市，交通便捷。全年氣候溫和，光照充足，雨水充沛，境內90%以上是平原，水面廣闊，有長江岸線80.5km，京杭大運河縱穿腹地，由北向南溝通白馬湖、寶應湖、高郵湖、邵伯湖4湖，匯入長江，境內全長143.3km。2009年底，揚州市土地總面積6.63×105hm2，轄廣陵、維揚、邗江3區和儀征、高郵、江都、寶應4縣（市）。戶籍人口458.80萬人，城市化水平52.9%；地區生產總值1 856.39億元，人均地區生產總值41 406元，財政收入310.09億元；三次產業結構為7.8∶56.1∶36.1；城鎮居民人均可支配收入19 416元，農民人均純收入8 295元，是典型的人口集中與經濟快速發展區。

3 研究方法

3.1 數據來源

主要涉及兩類數據：（1）經濟社會統計數據，主要包括1996—2010年及規劃年人均GDP、社會固定資產投資、人口自然增長率、城鎮化率、工業廢水排放量、工業廢氣排放量等經濟社會發展數據，主要來源于1997—2011年揚州統計年鑒、江蘇統計年鑒、揚州市土地利用總體規劃（2006—2020年）文本，小部分數據采用外推法、內插值法得到；（2）土地利用數據，包括揚州市1996—2010年土地利用現狀數據與規劃數據，來源于揚州市國土部門提供的1996—2010年土地利用變更數據表與揚州市土地利用總體規劃（2006—2020年）文本。

3.2 協調性的計算

對于一個不確定性系統，若用隨機變量X表示其狀態特征，設 X 的取值為：X＝｛x1，x2，…，xn｝（n≥2），每一取值對應的概率為：P＝｛p1，p2，…，pn｝（0≤pi≤1，i＝1，2，…，n），且有∑pi＝1。假設

式中：E（X）——信息熵；pi——X 取值xi時對應的概率。當E（X）最小，即p1＝p2＝…＝pn時，表明各子系統之間最為協調；當E（X）越大，即pi之間相差越大時，表明各子系統之間越不協調。所以，用信息熵E（X）可以定量地描述系統內各子系統之間的協調性：E（X）越小，各子系統之間越協調，反之，各子系統之間越不協調。以信息熵原理為基礎，建立土地利用系統協調性的計算模型。

3.2.1 子系統的劃分與評價指標的選擇 要計算協調性，首先必須把土地利用系統劃分成若干個子系統，根據研究的目的不同，其劃分方法有所不同。根據前面土地利用系統協調性的界定，經濟增長、社會進步、生態良好是土地利用系統協調發展的3個方面，因此，將土地利用系統劃分成經濟、社會、環境3個子系統。

利用CNKI數據庫，對近年來有關土地利用系統協調性評價或區域經濟、社會和環境協調性評價的指標進行分析，遵循科學性、綜合性、可操作性、動態性等原則，在參照相關研究成果［1－12］的基礎上，結合揚州市的實際情況和土地利用總體規劃的內容，選取以下18項指標作為揚州市土地利用系統協調性評價的指標體系（表1）。

3.2.2 各指標值的計算 信息熵Ei的計算公式為：

表1 揚州市土地利用系統協調性評價指標體系

式中：Ei——第i個指標的信息熵；Xij——原始數據的歸一化值，其中i為指標，j為年份；xij——指標i第j年的原始值；minxij——指標i的年份最小值；maxxij——指標i的年份最大值；n——指標總個數；m——年份數。

指標權重Qi計算公式為：

子系統發展水平ZLj計算公式為：

式中：ZLj——第L個子系統第j年的發展水平；p——第L個子系統所含指標總個數。

協調性D計算公式為：

式中：F——土地利用系統綜合發展水平，F＝ω1Z1＋ω2Z2＋ω3Z3，ω1，ω2，ω3為各子系統的權重。本研究認為經濟、社會、環境子系統同等重要，所以取ω1＝ω2＝ω3＝0.333 3。

3.2.3 土地利用系統協調性評價標準 評價標準是判斷土地利用系統協調性的依據。根據公式（5），土地利用系統協調性的數值介于0和1之間，根據均勻分布函數法確定協調性評價標準（表2）。

表2 楊州市土地利用系統協調性評價標準

4 結果與分析

根據公式（2）—（5），計算出揚州市土地利用系統及各子系統發展水平、土地利用系統協調性（表3）。

4.1 揚州市土地利用系統及各子系統發展水平分析

揚州市1996—2010年土地利用系統及各子系統發展水平如圖1所示。在此期間，經濟、社會和環境子系統發展水平大體上呈現不斷上升的趨勢，且3者之間的差距也逐步縮小。2009年前，揚州市經濟、社會子系統發展水平偏低，基本處于0.5以下，且明顯低于環境子系統發展水平。到2010年，3者都達到0.5以上，即中等發展水平，表明揚州市經濟、社會、環境子系統發展水平越來越協調一致。同時，土地利用系統綜合發展水平也呈現出逐年上升的趨勢，由1996年的0.381 8增長到2010年的0.556 1，但仍處于中等發展水平。

在經濟子系統中，1996—2010年揚州市人均GDP從7 903元增長到48 092元，低于該省平均水平；社會固定資產投資也處于較低的水平，1996—2010年間從111.19億元增長到1 331.85億元；萬元GDP能耗1996—2006年都在1t標準煤以上，2007年以后，降低到1噸標準煤以下，說明了建設用地集約利用制度、節能減排政策發揮了一定的作用。根據以上分析，人均GDP、社會固定資產投資偏低是經濟子系統發展水平偏低的主要原因，規劃期間應刺激經濟發展，嚴格實施建設用地節約集約利用制度，強勢推進開發區與工業園區建設，引導產業集聚，保障支柱產業和特色產業用地，提高土地利用效益，同時應保障鐵路、公路、港口等重點基礎設施用地，加大基礎設施投資，為經濟快速增長提供良好的用地政策與投資環境。在揚州市新一輪規劃中提出到2020年建設用地總量為1.30×105hm2，GDP超過10 000億元，人均GDP有望達到21萬元左右，為經濟子系統發展水平的提高奠定了基礎。

表3 揚州市土地利用系統及各子系統發展水平和土地利用系統協調性

圖1 揚州市1996－2010年土地利用系統及各子系統發展水平

在社會子系統中，總人口1996—2010年呈現低速增長的趨勢，由1996年的444.87萬人增長到2010年的459.12萬人；人口自然增長率較低，除2005年外，都保持在3‰以下；城鎮化率由1996年的35.25%逐步發展到2010年的57.34%；而1996—2010年揚州市農民人均純收入從2 937元增長到9 462元，城鎮居民人均可支配收入從5 097元增長到21 766元，前者和該省平均水平持平，而后者明顯低于全省平均水平。根據以上分析，農民人均純收入和城鎮居民人均可支配收入偏低是社會子系統發展水平偏低的主要原因，規劃期間應大力發展現代農業、特色農業和生態農業，提高農民收入水平，同時保障城鎮發展合理用地，加大城鎮二三產業發展力度，提高城鎮居民收入水平，促進社會公平，為經濟的進一步發展提供良好的社會環境。在揚州市新一輪規劃中提出要合理保障城鎮發展用地和產業集聚用地，到2020年城鎮工礦用地規模比2005年凈增9 872.0hm2，城鎮居民人均可支配收入達到9萬元以上，農民人均純收入達到3萬元以上，這些目標的實現會促進社會子系統發展水平的提高。

在環境子系統中，人均耕地面積穩定在0.067 hm2左右；人均公共綠地面積逐步增長，由1996年的3.35m2增加到2010年的8.54m2；生態用地面積比例由28.50%增長到32.25%，說明揚州市加大了生態建設力度，注重生態環境與歷史文化的保護，加強水生態和灘涂濕地的保護，進一步彰顯和提升了揚州市在長三角地區的生態優勢；建成區綠化覆蓋率由1996年的33.49%逐步增長到2010年的43.6%，增強了揚州市作為宜居生態園林城市和優秀旅游城市的城市特質；由于經濟社會的發展，城鎮工礦用地的增加，工業廢氣排放量總體上呈現較小上升趨勢，工業廢水排放量呈波動變化趨勢但波動不大，表明了揚州市貫徹落實土地利用和諧生態戰略、節能減排政策取得了一定的效果；雖然萬元GDP工業廢氣排放量、萬元GDP工業廢水排放量總體上呈現下降趨勢，但兩者的排放水平仍然較高，基本上和該省平均水平持平，到2010年分別為5 172m3和4.06t。根據以上分析，萬元GDP工業廢氣排放量、萬元GDP工業廢水排放量偏高是制約環境子系統發展水平提高的主要因素，規劃期間應轉變經濟發展方式、加大節能減排力度、保障環保基礎設施用地、嚴格落實規劃環境影響減緩措施等，切實減少單位GDP污染物排放量，提高GDP的發展質量，為揚州市經濟社會的可持續發展提供良好的資源環境基礎。在揚州市新一輪規劃中提出到2020年全市新增建設用地總量為18 039.8hm2，優先保障重點基礎設施用地以及生態環境保護要求的重點項目用地，為污染物的減排提供了用地保障。

4.2 揚州市土地利用系統協調性分析

揚州市1996—2010年土地利用系統協調性如圖2所示，總體上看，土地利用系統協調性呈現出波動上升的趨勢。1996—2003年，揚州市土地利用系統基本處于瀕臨失調或輕度失調水平，經濟和社會發展水平不高，環境子系統對經濟、社會發展的支撐作用沒有得到發揮。2004—2006年，揚州市的經濟社會快速發展，良好的環境開始發揮其支撐經濟和社會發展的作用，經濟、社會和環境之間的協調性得到改善，處于勉強協調水平。2007—2009年，經濟、社會和環境之間的協調性不斷增強，達到初級協調水平。到2010年，隨著經濟、社會和環境子系統的同步發展，揚州市土地利用系統的協調性進一步增強，勉強達到了中級協調水平。由此可以看出，2010年前土地利用系統的協調性雖然不斷提高，但仍處在一個相對較低的水平上。所以，規劃期間應該通過調整土地利用結構和布局，不斷健全與落實農用地、建設用地和生態用地規劃管理制度，使得環境保護優化經濟社會發展的作用進一步顯現，從而使規劃期間揚州市土地利用系統的協調性得到進一步提高，實現可持續發展。

圖2 揚州市1996－2010年土地利用系統協調性

5 結論

（1）運用以信息熵理論為基礎的協調性計算模型對區域土地利用系統協調性進行評價，符合耗散結構理論和協調性的界定，而且具有含義明確、簡單、較客觀等特點，研究結果具有較高的可信度，可較真實地反映揚州市土地利用系統及各子系統發展水平、土地利用系統協調性。

（2）揚州市土地利用系統協調性評價結果表明，1996—2010年揚州市土地利用系統及各子系統發展水平、土地利用系統協調性水平不斷提高，但系統發展水平仍處于中等發展水平，系統協調性也處在較低水平上，各子系統內部仍存在一些影響系統協調發展的限制性因素，所以新一輪土地利用總體規劃應該采取相應措施，使得規劃期間揚州市土地利用系統協調性進一步提高，進而實現可持續發展。

（3）土地利用系統協調性評價是一個新課題，在我國剛剛起步，相關的理論與方法體系尚處于探索階段，其評價指標的選取、模型運用還有待于深入研究。本研究建立的評價指標體系是結合土地利用總體規劃的一種嘗試，還存在一些不足之處，而且僅進行了揚州市時間序列上的實證研究，還缺少區域內部橫向比較的實證研究。隨著研究的不斷深入，土地利用系統協調性評價的理論和方法將不斷更新，土地利用規劃與土地利用系統協調性評價的結合必將更加緊密。建立健全土地利用系統協調性評價制度，將有利于科學地編制土地利用規劃及規劃的有效實施，促進經濟、社會、環境的協調發展及土地利用系統的可持續發展。

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