基于動(dòng)態(tài)聚類分析法的佛山市土地利用分區(qū)研究

楊再貴

摘要：本文以佛山市為例，采用動(dòng)態(tài)聚類分析法，構(gòu)建佛山市土地利用分區(qū)等級(jí)體系，確定佛山市土地利用分區(qū)結(jié)果，將佛山市分為以下四個(gè)土地利用綜合區(qū)：東南部城市建設(shè)區(qū)、中西部產(chǎn)業(yè)集中建設(shè)區(qū)、西北部農(nóng)業(yè)適度建設(shè)區(qū)、土地利用禁止建設(shè)區(qū)，在得出分區(qū)結(jié)果后，針對各分區(qū)土地利用特點(diǎn)給出相應(yīng)的土地利用建議。

關(guān)鍵詞：動(dòng)態(tài)聚類分析法；土地利用分區(qū)；佛山市

引言

土地利用分區(qū)，作為土地利用規(guī)劃的重要內(nèi)容，對于合理利用土地資源和合理確定土地利用結(jié)構(gòu)具有非常重大的意義[2]。在我國的土地利用總體規(guī)劃實(shí)踐中，土地利用分區(qū)方法可以分為傳統(tǒng)方法與數(shù)學(xué)方法兩大類。傳統(tǒng)方法包括定性分析法、統(tǒng)計(jì)分類法、過程分析法等。最常用的數(shù)學(xué)方法包括聚類分析、判別分析、系統(tǒng)評(píng)價(jià)層次分析等。

筆者在本研究中以佛山市為例，采用定量+定性的方法進(jìn)行土地利用分區(qū)，以定性分析為基礎(chǔ)，選取相關(guān)指標(biāo)，采用動(dòng)態(tài)聚類分析方法進(jìn)行分區(qū)，并結(jié)合佛山市各區(qū)域土地利用現(xiàn)狀情況、合理開發(fā)和利用潛力以及環(huán)境承載能力等因素，分析得出土地利用綜合分區(qū)，并為該區(qū)域的土地利用方向提供合理的建議。

1 研究區(qū)概況

1.1 佛山市概況

佛山市位于中國南部沿海，廣東省中南部，地處珠江三角洲腹地，佛山與廣州共同組成繁榮的廣佛都市圈。土地總面積3797.72平方公里。全境介于北緯2°38′-3°34′，東經(jīng)112°22′-113°23′之間。市轄五個(gè)行政區(qū)（禪城區(qū)、南海區(qū)、順德區(qū)、三水區(qū)和高明區(qū)），下設(shè)12個(gè)街道辦事處、21個(gè)鎮(zhèn)。2013年底，年末全市常住人口729.57萬人。地區(qū)生產(chǎn)總值達(dá)到7010.17億元，人均GDP達(dá)到96086元（按常住人口計(jì)算）。

1.2 數(shù)據(jù)來源

數(shù)據(jù)來源于佛山市各鎮(zhèn)（街）有關(guān)自然、社會(huì)經(jīng)濟(jì)資料和土地利用現(xiàn)狀分析、評(píng)價(jià)資料，包括下轄各區(qū)統(tǒng)計(jì)年鑒、土地更新變更數(shù)據(jù)、城市總體規(guī)劃等。

2 研究方法

不同的區(qū)域具有不同的土地利用特點(diǎn)、不同的土地利用主導(dǎo)方向及保護(hù)、整治措施，形成不同的土地利用類型。根據(jù)自然、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)等特征，將相近的土地資源歸成一類，將土地資源實(shí)行分區(qū)，從總體上優(yōu)化土地資源空間布局。

動(dòng)態(tài)聚類法較回歸模型分析法少了片面性，同時(shí)較模糊聚類、關(guān)聯(lián)度分析法更能直接清楚地反映出分區(qū)結(jié)果，本文采用動(dòng)態(tài)聚類分析法對佛山市進(jìn)行土地利用綜合分區(qū)，完成佛山市的土地資源空間優(yōu)化布局。具體流程見圖1。

圖1 動(dòng)態(tài)聚類算法流程圖

2.1確定分區(qū)指標(biāo)

土地利用分區(qū)指標(biāo)，主要通過2005年土地利用變更調(diào)查成果，根據(jù)佛山市地形地貌、社會(huì)發(fā)展以及土地利用現(xiàn)狀情況，確定分區(qū)指標(biāo)。在選取土地利用指標(biāo)時(shí)，著重考慮以下兩個(gè)方面：一是選取的分區(qū)指標(biāo)具有相對獨(dú)立性；二是選取的分區(qū)指標(biāo)能覆蓋佛山市全域。據(jù)此，選取了自然資源、社會(huì)經(jīng)濟(jì)、土地利用結(jié)構(gòu)和土地利用強(qiáng)度效益指標(biāo)四個(gè)方面，共有22項(xiàng)指標(biāo)作為佛山市土地利用分區(qū)指標(biāo)（見表1）。

表1 土地利用分區(qū)指標(biāo)體系

2.2 利用聚類分析法進(jìn)行土地利用分區(qū)

佛山市的土地利用分區(qū)以31個(gè)鎮(zhèn)（街）和1個(gè)管理區(qū)共32個(gè)行政單位為分區(qū)單元，采用動(dòng)態(tài)聚類法進(jìn)行研究。主要步驟和方法如下：

2.3.1 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化

由于原始數(shù)據(jù)因量綱或數(shù)量級(jí)可能不同，故需原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。處理公式為：

式中， ， 為第 個(gè)單元的第 個(gè)數(shù)據(jù)， 為單元數(shù)， 為單元進(jìn)行聚類分析時(shí)指標(biāo)數(shù)。

2.3.2 選擇聚點(diǎn)

①將單元分值從小到大排序得到一單調(diào)遞增數(shù)列，對之進(jìn)行一階差分：

②選擇較大的△作為級(jí)間分界，并以此計(jì)算得出各級(jí)重心來作為聚點(diǎn)。其計(jì)算公式為：

其中 為 單元分值； 為該段的單元個(gè)數(shù)。

2.3.3 初始分類

根據(jù)以下公式計(jì)算各數(shù)據(jù)與聚點(diǎn)的歐氏距離，計(jì)算數(shù)據(jù)與歐氏距離差異最小的進(jìn)行歸類。

式中， 為歐氏距離； （第 個(gè)樣本）； （第 個(gè)指標(biāo)）； （第 組分類數(shù)據(jù)）。

2.3.4 分類修改

初始分類可能由于聚類中心初始位置的影響存在部分不合理，需要通過以下過程修改：首先定義樣本因素間距離，選擇聚點(diǎn)；然后將樣本因素按最近實(shí)行歸類聚點(diǎn)；最后核算每類重心同時(shí)作為新的聚點(diǎn)，如果新聚點(diǎn)與原聚點(diǎn)重合在一起，修改程序終止，否則回初始分類。

3 結(jié)果分析

3.1 土地利用分析結(jié)果

通過采用SPSS軟件進(jìn)行聚類分析，根據(jù)距離大小和并類順序，可將全部單元分為三組。它們的分類指標(biāo)確實(shí)存在著明顯差異。因此，初步將佛山市分為以下3個(gè)土地利用綜合區(qū)，如表2所示。

表2 土地利用聚類分區(qū)結(jié)果

分區(qū)名稱 鎮(zhèn)（街）名稱

東南部城市建設(shè)區(qū) 禪城區(qū)祖廟街道、石灣街道、張槎街道、南莊鎮(zhèn)；

南海區(qū)桂城街辦、羅村街辦，大瀝鎮(zhèn)

順德區(qū)大良、容桂、倫教街辦和樂從鎮(zhèn)、北滘鎮(zhèn)和陳村鎮(zhèn)

中西、南部產(chǎn)業(yè)集中區(qū) 三水區(qū)西南、白坭街辦；

高明區(qū)荷城街辦；

南海區(qū)獅山、九江、西樵、里水、丹灶鎮(zhèn)；

順德區(qū)龍江、杏壇、均安、勒流鎮(zhèn)

西北、西南部農(nóng)林生態(tài)區(qū) 高明區(qū)明城鎮(zhèn)、楊和鎮(zhèn)、更合鎮(zhèn)；

三水區(qū)樂平、蘆苞、大塘鎮(zhèn)、逕口華僑經(jīng)濟(jì)管理區(qū)

在分析結(jié)果的基礎(chǔ)上，結(jié)合佛山市各區(qū)域土地利用現(xiàn)狀情況、合理開發(fā)和利用潛力以及環(huán)境承載能力等因素，對佛山市的土地利用分區(qū)結(jié)果進(jìn)行微調(diào)。并對微調(diào)后的土地利用分區(qū)采用“方位+土地利用主要方式及特點(diǎn)+開發(fā)度”的方式命名，以此方法將佛山市劃分為四個(gè)土地利用綜合區(qū)，即：東南部城市建設(shè)區(qū)、中西部產(chǎn)業(yè)集中建設(shè)區(qū)、西北部農(nóng)業(yè)適度建設(shè)區(qū)、土地利用禁止建設(shè)區(qū)（見圖2）。endprint

圖2 佛山市土地利用綜合分區(qū)圖

3.2 各區(qū)域土地利用方向建議

3.2.1 東南部城市建設(shè)區(qū)

本區(qū)有著優(yōu)越的地理環(huán)境和自然條件，。區(qū)內(nèi)交通條件好，公路、鐵路、航運(yùn)都比較發(fā)達(dá)，區(qū)內(nèi)小城市和集鎮(zhèn)密集。土地利用效率高，生產(chǎn)水平高，土地產(chǎn)出效益大，但用地矛盾和環(huán)境問題比較突出。本區(qū)以建設(shè)用地整理、挖潛為主，節(jié)約集約用地，提高產(chǎn)業(yè)準(zhǔn)入門檻，加大舊城該著規(guī)模和低效工業(yè)用地整理力度，加快新農(nóng)村建設(shè)，有步驟地推進(jìn)鄉(xiāng)村企業(yè)向城鎮(zhèn)集中；嚴(yán)格保護(hù)好區(qū)內(nèi)基本農(nóng)田，并使之成為城市的綠色隔離區(qū)（帶）。

3.2.2 中西、南部產(chǎn)業(yè)集中建設(shè)區(qū)

本區(qū)位于佛山市的中西部和南部，是佛山市產(chǎn)業(yè)集中地。在建設(shè)用地?cái)U(kuò)展過程中，要厲行節(jié)約集約用地，盡量少占耕地，加大閑置用地、低效用地的挖潛力度，做好新農(nóng)村建設(shè)規(guī)劃及其實(shí)施，引導(dǎo)企業(yè)向城鎮(zhèn)或園區(qū)集聚；提高產(chǎn)業(yè)用地的土地使用效益，推進(jìn)城市化，增強(qiáng)產(chǎn)業(yè)集聚和輻射功能，嚴(yán)格保護(hù)和建設(shè)好基本農(nóng)田，保存一定數(shù)量的耕地等農(nóng)用地資源。

3.2.3 西北、西南部農(nóng)業(yè)適度建設(shè)區(qū)

本區(qū)位于佛山市的西北和西南部，森林覆蓋率較高。本區(qū)域以農(nóng)業(yè)發(fā)展、適度開發(fā)為主，發(fā)展“三高”（高產(chǎn)、高質(zhì)、高經(jīng)濟(jì)效益）農(nóng)業(yè)，發(fā)揮該區(qū)域農(nóng)業(yè)的特有優(yōu)勢，加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境整治，適度發(fā)展特色經(jīng)濟(jì)；加強(qiáng)建設(shè)用地整理復(fù)墾，加強(qiáng)基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)的農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。

3.2.4 土地利用禁止建設(shè)區(qū)

土地利用禁止建設(shè)區(qū)主要包括風(fēng)景名勝區(qū)、森林公園等自然和人文景觀保護(hù)區(qū)、基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)、自然保護(hù)區(qū)和水源保護(hù)區(qū)等，主要分布在市域西部與北部地區(qū)。在土地利用禁止建設(shè)區(qū)內(nèi)要嚴(yán)格禁止任何開發(fā)建設(shè)活動(dòng)。

4 結(jié)語

本文在對基于動(dòng)態(tài)類聚分析法的基礎(chǔ)上，建立佛山市土地利用綜合分區(qū)指標(biāo)體系。基于動(dòng)態(tài)聚類分析法的佛山市土地利用分區(qū)研究，是土地利用分區(qū)從定性到定量發(fā)展的一大進(jìn)步。本研究在動(dòng)態(tài)類聚分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合佛山市各區(qū)域土地利用現(xiàn)狀情況、合理開發(fā)和利用潛力以及環(huán)境承載能力等因素，對整個(gè)佛山市的土地利用分區(qū)進(jìn)行微調(diào)，與佛山市實(shí)際情況相結(jié)合，對佛山市土地利用分區(qū)方面具有一定的可操作性和指導(dǎo)意義，有利于佛山市做到科學(xué)合理高效利用土地資源。

參考文獻(xiàn)

[1] 郝晉珉.土地利用規(guī)劃學(xué)[M].北京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，2007：188-189.

[2] 鄖文聚，范金梅.我國土地利用分區(qū)研究進(jìn)展[J].資源與產(chǎn)業(yè)，2008，10（2）：9-14.endprint