基于多指標測度的土地利用結構分析

谷秀蘭　黃朝明　欒喬林　韋仕川

摘要：為科學分析區域土地利用結構與區域經濟發展之間的協調程度，基于土地利用數量結構特征和區域實際建立定量測度指標體系，以海口市2011年土地變更調查數據及相應時點社會經濟數據為基礎數據，對海口市土地開發利用程度、集約程度和綜合效益、組合類型、多樣化程度、集中化程度及區位指數等6個指標進行測度。結果表明指標測度分析結果與區域實際一致，不同測度指標結果相互驗證，說明基于區域土地利用特點建立的測度指標體系是合理的。研究發現，根據海口市各區經濟發展實際情況及各區土地利用組合類型結果，海口市域可以根據土地利用相似情況劃分建設用地集中及集約利用區、土地類型多樣及適度發展區、土地類型集中區等3個綜合區。

關鍵詞：海口；土地利用結構；指標測度；分析；評價

中圖分類號：U412.1+4 文獻標志碼：A 論文編號：cjasl5040013

引言

土地是社會經濟發展的重要物質基礎，差異性的區域自然條件、社會經濟條件和利用方式，便形成了不同的土地利用結構。區域土地利用變化反映了人類在一定時間范圍和空間區域內對土地的利用與使用方式的改。土地利用結構是區域不同土地利用類型在質、量上所表現出來的差異和格局，進而影響到該區域土地利用功能和土地利用效率。土地利用結構合理性的評價是土地利用結構的調整與優化的基礎翻，在對區域土地利用結構進行定量分析和評價的基礎上，實現通過土地利用結構調整引導產業結構轉移和協調區域土地與社會經濟可持續發展的總體目標。國內外學者針對不同空間尺度的區域土地資源從靜態和動態兩個方面對其質和量進行多指標、多目標的研究，或從研究方法、驅動機制等分別對土地利用結構變化、驅動機制、信息熵等方面進行研究。但是針對海南省各市縣的研究文獻較為少見，尤其是省會海口的相關研究更是少之又少，筆者以海口市2011年土地利用變更調查數據為基礎數據，從靜態和動態兩個方面對海口市土地利用結構建立測度指標體系，并基于測度結果對海口市土地利用結構進行空間聚類和區域土地利用的分析評價，對海口市土地利用數量結構進行分析評價，以期為區域土地利用結構調整和經濟發展提供依據。

1.研究背景

1.1自然地理條件

海口市作為省會城市，同時也是海南國際旅游島瓊北組團中心城市，其經濟社會發展狀況對于海南省具有重要意義，同時作為華南經濟板塊連接東南亞地區的重要節點，海口在區域經濟發展中也具有舉足輕重的作用。近年來，尤其是海南建設國際旅游島以來，海口市社會經濟實現了突破式發展。

從地理位置上看，海口市地處北緯19°32'-20°05'，東經110°10'-110°41'，屬瓊北地區，北臨瓊州海峽，東、南、西側分別與文昌、定安、澄邁相鄰。根據2008年第二次土地調查數據，海口市面積2284km²，呈長心型；從東端的大致坡老村到西緣的西秀鎮撥南村約60.6km：最南端的大坡鎮五車上村到北側海岸線約62.5km。

海口市地處南渡江下游河口地帶和瓊北火山口地帶，地形地貌在西、中、東部分別以熔巖臺地、沿江階地及濱海平原為主，最高海拔為馬鞍嶺222.2m，東北部海拔高度在10m以下，區域內部地勢無明顯起伏。從緯度位置來看，海口地處北熱帶，氣候屬于季風性熱帶海洋氣候，年均溫23.8℃，年均降水量1664mm，年均日照時數2000h以上，終年無霜，因屬季風區，有明顯干濕季。地表地下水資源較為豐富，境內有南渡江、五源河、美舍河、那博溪、那甲河等，并有地下熱礦泉水分布。土壤類型主要是磚紅壤、水稻土、菜園土、濱海鹽土等，植被以灌木草叢為主，鳥類和海洋魚類等野生動植物種類繁多，自然資源條件十分優越。

1.2社會經濟條件

近年來，海口市經濟發展迅速，《2014年海口市國民經濟和社會發展統計公報》數據表明，2014年末海口市常住人口220.07萬人，戶籍人口165.31萬人，其中農業人口66.51萬人，非農業人口98.8萬人；全市地區生產總值1005.51億元，比上年增長9.2%，3次產業比例為5.5：21.4：73.1，人均GDP 46000元。

建設國際旅游島以來，為適應新型的社會經濟發展目標要求，海口市不斷調整產業結構，作為重點發展領域，海口市旅游業轉型升級，獲得全國旅游標準化示范城市，2014年接待國內外過夜游客1130.68萬人次，旅游總收入142.02億元，相較2013年的增幅分別為8.3%和18.2%。房地產業受市場大環境影響出現調整，全年完成投資298.97億元，增幅為16.6%。會展經濟快速發展，連續三年獲得中國品牌會展城市獎。

1.3土地利用結構基本格局

1.3.1尚處城市化進程加速期，土地利用結構以農用地為主根據2011年土地利用變更調查數據，海口市域土地總面積2284.27km²，農用地、建設用地和未利用地的面積分別為1622.69、485.88、175.70km²，分別占全市土地總面積的71.04%、21.27%和7.69%。其中耕地面積為697.22 km²，占全市土地總面積的30.52%，是二級地類中占比最大的用地，其次是園地（19.87%）、林地（18.21%）和城鎮村及工礦用地（16.85%），耕地、園地和林地三類用地面積總計1567.10km²，占海口市土地總面積的68.60%。

1.3.2市轄四區土地面積相差大，土地利用結構差異較大雖然耕地在市轄四區土地利用結構同樣是主要用地類型，但在其他地類比重統計中表現出較大差異。其中龍華區、秀英區用地結構較為相似，以耕地、林地、城鎮村及工礦用地為主，其中耕地所占比重均超過30%，林地比重均超過23%，城鎮村及工礦用地占比也在20%以上，兩者的差異主要在園地方面，龍華區園地占比只有2.42%，而秀英區園地則近10%。市轄四區中園地比重最高的是瓊山區，占到全區土地的35.43%，明顯高于其他三區，相應的其城鎮村及工礦用地所占比例則只有10.88%，是比重最低的區。水域用地則是以美蘭區最為突出，占其土地總面積的比例達到17.21%，而其他三區的比例均不到5%。

1.3.3土地利用結構與所處區位、社會經濟發展及規劃定位密切相關土地利用結構與各區所處區位、發展定位有著密切的關系，《海口市土地利用總體規劃（2006-2020年）》確定了海口市“城鎮村集聚，田林水和諧”的南北分異土地利用格局，促進建設用地和農用地集聚高效發展。從各區城鎮村及工礦用地結構中可以看出，秀英區、龍華區以城市用地為主，其中龍華區城市用地占比近50%，而瓊山區則主要以村莊用地為主，占全區土地的比例為38.97%，美蘭區在四區用地結構中較為平衡，城市、建制鎮和村莊用地比例大致相同（表3）。從4個區的各項社會經濟指標（表4）來看，龍華區是海口市的經濟重心，瓊山區則經濟基礎相對薄弱，相對于其人口數量來講各項經濟占比相對較低。

2.海口市土地利用結構的測度指標分析

2.1研究方法及數據來源

區域土地利用結構與社會經濟發展階段密切相關，通過分析相應時點不同地類之間的數量關系，基于指標測度結構對區域用地狀況進行定量分析和定性評價是國內很多學者在分析土地利用數量結構時較多采用的方法。測度指標可以從靜態和動態兩個方面選擇，筆者結合海口市土地利用現狀，選擇了土地開發利用程度、集約程度和綜合效益、組合類型、多樣化程度、集中化程度及區位指數等6個指標進行測度，以海口市2011年土地利用變更調查數據及2011、2012年《海口市統計年鑒》統計數據為基礎數據，對其土地利用狀況進行分析評價。

2.2指標體系及測度方法

2.2.1開發利用程度土地利用程度是指土地利用的廣度和深度，即土地利用強度，可以從土地利用率、土地墾殖率、土地農業利用率、土地建設利用率、森林覆蓋率等進行分析，各指標計算方法見表5。

2.2.2集約程度和綜合效益土地集約利用程度是從經濟的角度衡量土地利用綜合效益的，通過單位土地的投入產出情況判斷區域土地是否滿足集約利用土地的要求和綜合效益是否合理。結合土地利用方式分別從人口、投入和產出3個方面進行指標選擇，人口方面選擇了人口密度指標，投入方面選擇了地均固定資產投資和地均房地產開發投資2項指標，產出方面選擇了地均GDP和地均規模以上工業產值2個指標。

2.2.3多樣化程度分析分析區域土地利用地類的齊全程度或是多樣化程度可以通過計算該區域內的土地利用結構多樣化指數作為衡量指標。計算多樣化指數的方法較多采用吉布斯一馬丁多樣化指數公式，見公式（1）。

式中，GM為區域土地利用多樣化指數，m4是區域內第i種地類面積。指數越小，說明區域內土地利用類型齊全性程度越低，反之則說明土地利用類型齊全性程度越高。

2.2.4組合類型區域土地利用類型組合反映了區域土地利用方向和區域功能，通過對土地利用現狀中不同土地利用類型數量關系進行統計分析，研究區域土地組合類型特征和主要類型。通常采用威弗一托馬斯組合系數公式來對土地利用空間結構進行分析。基本步驟為：（1）將區域土地類型按面積相對比例由大到小排列；（2）構建地類假設面積比例矩陣，即按照將全部土地面積分別平均分配給1、2……，7種類型；（3）計算組合系數即計算每種分配方案的假設分布與實際分布之差的平方再加和；（4）確定區域土地組合類型即找到區域最小組合系數所對應的組合類型。

威弗一托馬斯組合系數公式見式（2）。

式中：Ⅳ表示組合系數，T_ij為假設分布百分比，t_ij為實際土地分布百分比。

2.2.5集中化程度集中化程度反映了區域土地利用集中化水平，通常采用集中化指數作為衡量指標，指數越小，說明區域土地利用集中化程度越高，反之亦然。集中化指數的計算見公式（3）。

式中：I為區域土地集中化指數，A為區域各種土地類型累計百分比之和，M為土地集中分布時累計百分比之和，R為上一級區域各種土地類型的累計百分比之和，以R為衡量集中化程度的標準。

2.2.6區位意義本層次區域相對于高層次區域的土地利用聚集程度可以通過計算區位指數進行比較分析，對土地的區位意義進行研究。計算區位指數時，通常采用區域地類面積數據進行統計，一般采用的公式口見式（4）。

式中，Qi表示某區域區位指數，m1表示第衍中地類面積，M1表示高層次區域內第i種地類面積。Qi>，則表示該種地類具有區位意義，Qi<1，則表示該種地類不具有區位意義。

2.3指標測度結果及分析

對海口市土地利用結構的定量測度基礎數據為2011年土地變更調查數據及相應時點社會經濟指標統計數據，數據來源海口市國土環境資源局與海口市統計局。根據基礎數據及測度指標計算得到相應指標數據。

2.3.1土地開發利用程度分析從表6中數據來看，海口市土地利用率為92.31%，屬于較高水平，4個區中最高值為瓊山區（96.11%），最低的為美蘭區（81.62%），這是因為瓊山區農業用地分布較多，而海口所處地理位置及氣候條件也為農業生產提供較好的條件，因此其土地農業利用率也最高（81.15%），未利用地所占比例較低，而美蘭區因水域用地所占比例為17.21%，為海口市主要的水域用地區。土地墾殖率、森林覆蓋率最高的是龍華區，分別為37.60%和27.47%。秀英區、龍華區和美蘭區三區的土地建設利用率相近，而瓊山的土地建設利用率只有14.97%，這與瓊山區81.15%的土地農業利用率是相對應的，瓊山區是海口市重要的農業區。

2.3.2集約程度和綜合效益分析海口市人口密度為918人/km²，四區中人口密度最高的為龍華區，是海口市人口最為密集的區，最小的為瓊山區，前者約為后者的4倍，市區內人口分布差異明顯（表7）。

從經濟指標上來看，投資方面的2個指標即地均固定資產投資和地均房地產開發投資最高的為龍華區和秀英區，2個指標最低的均為瓊山區。龍華區是海口市重要的商業區，地均固定資產投資指標值最高，秀英區是近年來海口房地產開發和投資最為集中的區域，地均房地產開發投資指標值最高；而瓊山區作為較為靠近城市邊緣的農業區，2個指標明顯低于其他三區，尤其是地均固定資產投資指標只相當于龍華區的1/12，差距很大。產出方面的2個指標即地均GDP和地均規模以上工業產值最高的均是龍華區，最低的則依舊是瓊山區，同樣與兩者的區域發展地位與發展現狀有著密切的關系，反映出來的就是地均GDP瓊山區只有不到龍華區的1/16，地均工業產值更是只有龍華區的1/31，區域差異表現的尤其明顯。

2.3.3組合類型分析根據基礎數據和組合系數公式，計算得到海口市各區土地利用結構組合系數及組合類型，見表8。

根據計算結果，可以看到海口市區土地利用類型組合為5種組合，秀英區和龍華區為3種組合類型，各區均有的為耕地和建設用地，美蘭區是海口市水域分布最多的區，因此其土地利用類型中水域占較為重要的位置，瓊山區是海口市重要的蔬菜種植基地，因此園地是其重要的組合類型。從各區的土地利用組合類型可以看出，區域土地利用與區域發展定位、經濟發展等有著較為緊密的聯系，但總體來說海口市乃至更上層的海南省依然是農業發展區，經濟發展水平和產業結構還需進一步調整轉型。

2.3.4多樣化程度分析按照計算公式及2011年海口市土地利用數據，計算出各區土地利用多樣化指數，根據海口市指數計算結果及其他地域研究成果，將海口市多樣化指數劃分3個等級，0.74-4.77為多樣化程度低，0.78-0.81為多樣化程度中，0.82以上表示多樣性程度高。

計算結果及等級劃分如表9。

計算結果表明，海口市土地利用多樣化程度為中級水平，多樣化程度一般，其中位于市中心的龍華區和位于郊區的瓊山區多樣化程度較低，而美蘭區土地利用多樣化程度最高，高于全市平均水平，說明該區內土地利用類型最為齊全，這與美蘭區所處的地理位置及功能定位有一定關系。

2.3.5集中化程度分析根據研究區域土地利用現狀數據，計算海口市各區集中化指數時，M取值700，海口市土地利用類型累計百分比為540.19，即為R值。根據集中化指數計算公式，海口市各區土地利用集中化指數見表10。

表中數據表明，海口市集中化指數范圍為一0.08-0.25之間，指數最小的為美蘭區，最大的為龍華區，這個結果與2.3.4所計算的多樣化指數正好是對應，兩者計算結果是負相關，即土地利用多樣化程度高的區，其集中化程度就越低，反之亦然。集中化指數前兩位的龍華區和瓊山區是多樣性等級里面最低等級。從中可以看出多樣性指數和集中化指數可以相互驗證的關系在海口市四區相應指標中表現出高度的一致性。

2.3.6區位意義分析根據區位指數計算公式和研究區域基礎數據，計算得出海口市各區的土地利用結構的區位指數結果，如表11所示。

從計算出的各區相應地類的區位指數結果可以看出，秀英區、龍華區和美蘭區的建設用地具有區位意義，3個區內建設用地占區土地總面積的比重分別是26.54%、23.44%和25.91%；耕地則是在秀英區、龍華區和瓊山區具有意義，所占比重均在30%以上；秀英區和龍華區的林地所占比重在23%以上，計算出的區位指數也大于1，說明在這兩個區中林地具有區位意義；園地只有瓊山區指數大于1，且遠大于其他3個區，說明該地類在瓊山區具有明顯區位意義，最低的龍華區指數只有0.12，園地在區內的比重也只有2.42%，區位意義較低；草地在秀英區和龍華區具有區位意義，與其地理位置有很大關系；因南渡江等河流主要流經美蘭區，因此該區水域所占比重高達17.21%，區位指數也高達2.43，水域用地在美蘭區具有極高的區位意義，而在其他三區區位意義則相對較低，區位指數只有0.60左右，其他土地在龍華區和美蘭區具有區位意義，其中美蘭區的區位指數為1.91，具有進一步開發的空間。

3.基于指標測度結果的海口市土地利用空間聚類與分區評價

3.1聚類分析方法及指標選擇

上述測度指標從不同角度反映了區域土地利用結構的特征，為了更好的說明海口市土地利用的總體特征及各區土地利用結構差異性、相似性，這里選擇了基于SPSS19.0的聚類分析法來對海口市土地利用分區進行研究。結合研究區域土地利用的特征，選取了多樣化指數、集中化指數、地均GDP、區位指數等作為海口市土地利用空間聚類分析的基礎。相關指標數據見表12。

3.2計算結果和分析

從計算結果可以看出，海口市四區可以初步合并成3個大的土地利用類似區，第一類為瓊山區，第二類為龍華區，第三類為秀英區和美蘭區（表13，圖1）。根據海口市各區經濟發展實際情況及各區土地利用組合類型結果，海口市域可以根據土地利用相似情況劃分3個綜合區，其類型特征見表14。

4.結論與討論

通過建立測度指標體系對海口市土地利用結構進行定量分析，結論如下。

（1）基于測度指標體系所得的海口市土地利用結構測度結果表明，區內各區在各個指標表現出差異性，單區不同測度指標結果也相互驗證，顯示出了各區差異性的土地利用結構特征；目前市域土地利用組合類型為耕地+建設用地+園地+林地+水域，土地利用結構還是以農用地為主，顯示出區域經濟結構和產業結構還需要進一步調整；區域內各區用地結構差異較大，區域經濟發展不平衡也較為明顯，今后還需從發揮各區優勢出發，協調區域發展是今后海口在土地利用結構調整中需要關注的問題。一方面，海口市國民經濟發展已經進入穩步上升發展階段，相對于省內及環北部灣其他城市，海口呈現出更快的經濟發展態勢；另一方面，作為省內中心城市，還承擔著引導其他市縣發展的區域責任，基于其功能定位，海口土地利用結構還會進行內部結構和空間布局重新調整。研究成果為海口市社會經濟發展過程中的土地利用結構調整、產業結構調整提供政策依據。

（2）國內學術界普遍認為區域土地利用結構與經濟社會發展水平關系密切，土地利用結構的調整對區域經濟社會發展具有明顯的促進作用。本文針對海口市域四區的分析結果充分說明了土地利用結構與社會經濟發展之間的關聯性，經濟發展水平較高的區域同時也是建設用地占比和經濟指標較高的，同樣指標在經濟發展水平較低的區域則明顯較低，且差異明顯。對于快速城市化進程中的海口來說，在今后的社會經濟發展中如何通過土地利用結構的調整使之成為經濟發展的動力而非阻力。在區域發展過程中，要確保在城鄉統籌的大背景下，既要實現通過土地利用方式的轉變來滿足經濟發展的需求，同時還要保證農業發展對土地資源需求量的要求，避免因過多的農轉用而導致農業發展瓶頸，影響農業的可持續發展。

（3）土地利用結構研究重點在于測度指標的選擇，與已有的研究成果相比，本文選擇的研究區域是省份城市及國際旅游島建設中心城市之一，因此在測度指標體系的構建上充分考慮了區域差異型，通過選取與土地利用和經濟發展相關的指標建立測度指標體系，并選擇相應的測度方法，嘗試通過土地利用空間結構、數量結構及社會經濟指標等相互關聯性出發，對海口市土地利用結構進行定量分析和相互驗證，充分證明了定量分析的可行性。通過定量分析方法較為全面的揭示了研究區域內土地利用結構的基本特征，在此基礎上進行了聚類分析和分區評價，對于研究區域具有一定的實踐指導價值。

（4）土地利用結構的內涵具有多重性和復雜性，研究角度和研究方法多變，導致不同研究成果無法比較。考慮到定量研究的需要和數據的可得性，本文選擇的指標都是可以量化的，對指標也進行了篩選。但在影響土地利用結構的因素中還存在著大量難以量化的指標，如政策因素、環境因素等，這也是本研究所沒有涉及的。在后續研究中，將會在此基礎上，增加政策類等非量化指標進行更加深入的分析，以期更為完整的反映土地利用結構與社會經濟發展之間的關聯性。