基于全排列多邊形綜合圖示法的唐山市土地利用多功能性評價

張路路，鄭新奇，原智遠(yuǎn)，崔海寧

（1.中國地質(zhì)大學(xué)（北京）信息工程學(xué)院，北京100083；2.河北瑞嘉土地評價咨詢有限公司，河北 廊坊065000）

基于全排列多邊形綜合圖示法的唐山市土地利用多功能性評價

張路路1，鄭新奇1，原智遠(yuǎn)1，崔海寧2

（1.中國地質(zhì)大學(xué)（北京）信息工程學(xué)院，北京100083；2.河北瑞嘉土地評價咨詢有限公司，河北 廊坊065000）

研究目的：探索土地多功能性評價方法，為區(qū)域土地持續(xù)利用提供支撐。研究方法：全排列多邊形綜合圖示法。研究結(jié)果：（1）1995—2015年唐山土地利用總功能快速提高，功能之間協(xié)調(diào)性呈減弱趨勢，土地利用功能日趨多元化，重心由生活功能轉(zhuǎn)變?yōu)樯鷳B(tài)功能；（2）土地生產(chǎn)和生活功能經(jīng)歷了快速提高階段，由低度持續(xù)轉(zhuǎn)變?yōu)橹懈叨群椭卸瘸掷m(xù)，生態(tài)功能由緩慢退化躍入快速提升階段，由低度持續(xù)轉(zhuǎn)變?yōu)橹卸瘸掷m(xù)；（3）農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、就業(yè)支撐和生態(tài)調(diào)節(jié)功能先退化后快速提升，資源供給功能持續(xù)降低，經(jīng)濟(jì)發(fā)展、交通保障、社會保障等功能均呈現(xiàn)快速提高趨勢。研究結(jié)論：全排列多邊形綜合圖示法可為區(qū)域土地利用多功能評價提供參考和方法借鑒。

土地利用；土地多功能性；“三生”功能；全排列多邊形綜合圖示法；唐山市

土地是人類生存發(fā)展的重要生產(chǎn)要素和關(guān)鍵性資源，具有多重功能和屬性［1］。土地多功能利用是破解土地資源短缺和實(shí)現(xiàn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的重要途徑［2］，2004年全球土地計(jì)劃（GLP）支持的可持續(xù)評價組織SENSOR項(xiàng)目提出了土地利用多功能概念［3］，并建立了政策、土地多功能和區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的分析框架。此后土地多功能日益受到國外學(xué)術(shù)界廣泛關(guān)注。學(xué)者Helming等提出用于政策驅(qū)動下土地利用功能變化對經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)境影響的分析框架［4］，并基于此框架采用定性和定量的方法分析了歐洲CAP政策下的土地功能變化［5］。De Groot通過土地多功能分類和量化分析了規(guī)劃決策中的土地沖突問題［6］。國內(nèi)對土地多功能利用研究起步較晚［7-9］，在土地多功能評價指標(biāo)體系［10］、分析框架［11］、評價方法［8］、功能時空格局變化［12-15］等方面展開了探討。多功能性評價是土地多功能利用的基礎(chǔ)和重要問題之一［2，8］，旨在測度土地多元化利用所提供的產(chǎn)品、服務(wù)及效應(yīng)［5］。評價模型包括量化與表征兩種類型［7］，直接定量刻畫難度較大，指標(biāo)表征法成為土地利用多功能評價主要途徑。多因素綜合評價法是指標(biāo)表征法采用最多的方法［8，14］，但該方法易受主觀判斷和選擇對結(jié)果等影響［15］。同時，土地多功能評價的目的既在于測度土地利用功能水平，更需要識別影響土地利用功能的障礙因子，以對土地利用行為與政策進(jìn)行有效調(diào)整，已有評價對土地多功能利用動態(tài)方向反映不足［2］。

本文通過構(gòu)建土地多功能評價的指標(biāo)體系，引入全排列多邊形圖示指標(biāo)法測度土地多功能性。該模型簡單直觀，僅需確定與決策相關(guān)指標(biāo)的上、下限和臨界值，能有效克服傳統(tǒng)主觀判斷權(quán)重的不足［16］，且用幾何直觀圖示，具備較強(qiáng)的動態(tài)性，實(shí)現(xiàn)土地多功能評價—可視化表達(dá)的集成。通過分析唐山市1995年、2005年、2015年土地利用多功能的變化、功能不足及制約因素，旨在探索具有評價、問題診斷和政策指導(dǎo)一體的土地多功能評價技術(shù)與方法，并為提升唐山市土地利用效率及協(xié)調(diào)生態(tài)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供參考。

1 研究區(qū)域及數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

唐山市地處環(huán)渤海灣中心地帶，素有“冀東糧倉”之譽(yù)，是北方重要的能源和原材料基地。唐山市是京津冀城市群的主要城市和河北省經(jīng)濟(jì)和城市化發(fā)展快速地區(qū)，改革開放初期處于邊恢復(fù)邊建設(shè)狀態(tài)，1990年代后社會經(jīng)濟(jì)進(jìn)入了快速發(fā)展的階段，2005年隨著河北省經(jīng)濟(jì)重心向沿海轉(zhuǎn)移、建設(shè)科學(xué)發(fā)展示范區(qū)、京津產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移等，區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)呈現(xiàn)快速發(fā)展態(tài)勢。1995—2015年，GDP 年平均增速為12.95%，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)由24.9： 47.0： 28.1轉(zhuǎn)變?yōu)?.98： 57.8： 33.4，人口城鎮(zhèn)化率由24.8%提高至57.4%。人均GDP和居民人均可支配收入達(dá)8.07萬元和2.3萬元，均居河北省首位。在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和城市轉(zhuǎn)型的背景下，土地利用結(jié)構(gòu)變化劇烈，并引發(fā)了農(nóng)用地保護(hù)、建設(shè)用地及生態(tài)環(huán)境用地問題和矛盾，該地區(qū)土地利用多功能變化亟待關(guān)注。

1.2 數(shù)據(jù)來源

研究涉及土地、人口、產(chǎn)業(yè)發(fā)展、交通、就業(yè)和生態(tài)環(huán)境等數(shù)據(jù)。耕地、交通用地?cái)?shù)據(jù)來源于《唐山市土地利用統(tǒng)計(jì)年鑒》；人口、產(chǎn)業(yè)發(fā)展、水資源、原煤產(chǎn)量、自然保護(hù)區(qū)面積比例等來源于《唐山市統(tǒng)計(jì)年鑒》（1995—2015年）及國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報（http：//www.tjcn.org/）；水土流失比例根據(jù)唐山市土壤侵蝕遙感普查及統(tǒng)計(jì)年鑒獲得。廢污水排放量來源于《唐山市環(huán)境狀況公報》，1995年數(shù)據(jù)根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)［17］計(jì)算得到。

2 研究方法

2.1 劃分土地功能類型

已有許多學(xué)者開展了不同視角的功能類型劃分研究［10， 18-19］，但土地功能分類尚未統(tǒng)一。本文將土地功能分為生產(chǎn)、生活和生態(tài)三種類型［20］，自上而下確定每個單項(xiàng)功能下的子功能。生產(chǎn)功能包括人類提供工、農(nóng)業(yè)產(chǎn)品和服務(wù)和交通空間功能，農(nóng)業(yè)功能和經(jīng)濟(jì)功能來表征區(qū)域農(nóng)業(yè)和非農(nóng)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)活動的能力，交通功能表征區(qū)域公路、鐵路、公共交通等保障能力；生活功能主是保障社會健康發(fā)展，實(shí)現(xiàn)區(qū)域人類福祉的最大化功能，包括棲息居住、就業(yè)支持和社會保障、休閑娛樂文化的基本功能；生態(tài)功能良性發(fā)展是社會經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展所追求的目標(biāo)，包括土地對提供非生物質(zhì)資源、生態(tài)調(diào)節(jié)和維持生態(tài)系統(tǒng)平衡等主要功能。上述功能相互關(guān)聯(lián)，相互統(tǒng)一，是自然和社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)協(xié)同耦合的產(chǎn)物。

2.2 構(gòu)建區(qū)域功能評價指標(biāo)體系

基于前述功能分類，結(jié)合唐山市土地利用特征，依據(jù)可得性、靈敏性和可量化性等原則，構(gòu)建了土地利用功能的指標(biāo)體系（表1）。側(cè)重選擇能反映人類需求狀態(tài)的指標(biāo)，如人均糧食產(chǎn)量、收入、耕地面積、住房面積、水資源量等指標(biāo)，此外采用比例指標(biāo)，減少使用結(jié)構(gòu)和總量指標(biāo)，直接有效反映功能。

2.3 確定評價指標(biāo)閾值

指標(biāo)閾值是區(qū)域土地資源在可持續(xù)利用下指標(biāo)應(yīng)實(shí)現(xiàn)的理想值。借鑒已有文獻(xiàn)研究［2， 8， 11， 14］，從唐山社會、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)背景值和本底值出發(fā)，參考已有國際、國家、行業(yè)和地方規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，確定了各指標(biāo)的閾值（表2）。指標(biāo)確定遵循以下原則［8， 11］：（1）盡量揭示自然承壓閾值，如指標(biāo)：C20—C22；（2）系統(tǒng)資源約束與開放結(jié)合，如指標(biāo)：C6、C17—C19、C23—C25；（3）高標(biāo)準(zhǔn)且可以實(shí)現(xiàn)的發(fā)展目標(biāo)，如指標(biāo)：C1—C3、C4—C16。

2.4 全排列多邊形圖示指標(biāo)法

全排列多邊形圖示指標(biāo)法最早用于生態(tài)城市的評價［16］，目前已用于土地集約利用［21］、節(jié)能減排績效［22］、綠地生態(tài)服務(wù)效能［23］等評價。結(jié)合土地利用多功能性評價，其具體定義為［22］：以n個評價指標(biāo)（標(biāo)準(zhǔn)化）的上限值為半徑構(gòu)成一個中心正N邊形，指標(biāo)值連線構(gòu)成一個不規(guī)則中心N邊形，頂點(diǎn)是n個指標(biāo)的一個首尾相接的全排列。n個指標(biāo)總共可以構(gòu)成（n- 1）！/2個不同的不規(guī)則中心n邊形；綜合指數(shù)代表所有這些不規(guī)則多邊形面積的均值與中心多邊形面積的比值。

指標(biāo)值標(biāo)準(zhǔn)化采用雙曲線標(biāo)準(zhǔn)化函數(shù)Q（x）：

式（1）中，L、U、T為指標(biāo)的下限、上限和臨界閾值。Q（x）滿足：Q（x）|x=L=-1，Q（x）|x=T= 0，Q（x）|x=U= 1。標(biāo)準(zhǔn)化函數(shù)Q（x）把位于區(qū)間［L，U］的指標(biāo)值映射到［-1，+1］區(qū)間。指標(biāo)由原始的線性變化調(diào)整為快—慢—快的非線性變化，臨界值為指標(biāo)變化速度的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。因此，第i個指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化公式為：

表1 土地功能分類體系及指標(biāo)Tab.1 The land use function categories and indicators

式（2）中，Si為指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化值，Ni是指標(biāo)實(shí)際值，Ui、Li、Ti分別為指標(biāo)值的上限值、下限值和閾值。n個指標(biāo)構(gòu)成一個中心正n邊形，n個頂點(diǎn)為fi= 1時的值，中心點(diǎn)為fi=-1時的值，中心點(diǎn)到頂點(diǎn)的線段為各指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化值所在區(qū)間［-1， +1］，而fi= 0時構(gòu)成的多邊形為指標(biāo)的臨界區(qū)。內(nèi)部區(qū)域表示指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化的值為負(fù)；外部區(qū)域表示指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化的值為正。

土地功能評價值計(jì)算公式：

式（3）中，F(xiàn)為土地功能值（總功能或子功能），fi、fj為第i、j個分項(xiàng)指標(biāo)，n為指標(biāo)個數(shù)。土地利用多功能利用涉及經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會等，由于因素信息的不確定性或不完全性，在評價指標(biāo)綜合中考慮了臨界值對系統(tǒng)綜合指標(biāo)的放大和緊縮效應(yīng)，反映了土地利用的協(xié)調(diào)性和整合性。

表2 唐山市土地利用多功能性評價指標(biāo)閾值Tab.2 Evaluation index threshold of multi-functional land use in Tangshan

2.5 土地功能測算與分析

引入功能實(shí)現(xiàn)率（V）表征區(qū)域某類土地利用功能（F）的實(shí)現(xiàn)程度［8］，是區(qū)域土地利用功能值與理論最大值（Fmax）的比值。當(dāng)所有功能指標(biāo)值都等于或優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)值時，土地利用功能值達(dá)到理論最大值1，因此功能實(shí)現(xiàn)率（V）與土地功能值F相等，且V≤1。借鑒相關(guān)研究［16］，以0.25為步長從低到高將功能實(shí)現(xiàn)率V區(qū)間［0，1］劃分為低度持續(xù)、中度持續(xù)、中高度持續(xù)和高度持續(xù)。

采用功能變化動態(tài)度（d）、功能標(biāo)準(zhǔn)差（σ）和功能變化優(yōu)勢度（S）測度功能的變化情況［2，5］。其中，d表示不同年份各類土地利用功能的相對變化程度，σ測度土地利用功能值間的差異，反映土地利用多功能協(xié)調(diào)性，S表征某期土地利用多功能變化的差異性。計(jì)算公式分別如下：

將d分為5種類型：快速退化型（d＜-20%）、緩慢退化型（-20%≤d＜0）、維持不變型（d= 0）、緩慢提高型（0＜d≤20%）和快速提高型（d＞20%）。

式（5）中，σ越小，表明土地利用多功能協(xié)調(diào)性越高，反之功能協(xié)調(diào)性越低。為功能值均值，N為功能個數(shù)。

式（6）中，S最大值為1，S越大，表明土地利用多功能變化差異越大，越趨于單一化利用，反之越趨于多元化。

3 結(jié)果與分析

計(jì)算得到唐山市1995—2015 年的土地利用多功能值（圖1）、功能實(shí)現(xiàn)率和功能水平類型（表3），并運(yùn)用土地利用多功能變化動態(tài)度，功能變化優(yōu)勢度確定動態(tài)度確定功能變化類型（表3）。根據(jù)各指標(biāo)閾值測得土地利用功能實(shí)現(xiàn)率，結(jié)合劃分的土地利用多樣性等級，闡釋其土地利用多樣性程度。

3.1 土地利用多功能性總體變化分析

（1）土地利用總功能快速提高。研究期間唐山市土地利用總功能快速提高，1995—2005年功能變化動態(tài)度達(dá)21.79%，后一階段功能變化動態(tài)度達(dá)到100%，受河北省沿海發(fā)展戰(zhàn)略、京津產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移和資源型城市轉(zhuǎn)型等影響，產(chǎn)業(yè)調(diào)整和經(jīng)濟(jì)增長加快，土地利用活動更加活躍。2015 年土地利用總功能實(shí)現(xiàn)率為0.435，處于中度持續(xù)水平，仍有提升空間（表3）。

圖1 1995、2005和2015 年唐山市土地利用功能值Fig.1 Values of land use functions in 1995， 2005 and 2015 in Tangshan

表3 1995—2015年唐山市土地利用功能實(shí)現(xiàn)率和水平類型Tab.3 The achievement rates and the level types of land use functions in Tangshan

（2）土地利用多功能協(xié)調(diào)性呈減弱趨勢。1995—2005年，生產(chǎn)功能和生活功能處于快速提高階段，而生態(tài)功能則處于緩慢降低；后一階段 “三生功能”雖然均處于快速提高階段，但提升幅度不同，功能值之間的差異逐漸擴(kuò)大，多功能協(xié)調(diào)性呈減弱趨勢。單項(xiàng)功能三期的標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算結(jié)果分別為0.172、0.095、0.203，單向功能協(xié)調(diào)性呈現(xiàn)先提高后減弱的過程。子功能的標(biāo)準(zhǔn)差分別為0.047、0.081、0.135，功能標(biāo)準(zhǔn)差值呈增大趨勢。生產(chǎn)功能和生態(tài)功能內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)差呈現(xiàn)先提高后減弱過程，生活功能標(biāo)準(zhǔn)差則持續(xù)變大（表4）。從整體上看，研究期間唐山市土地利用多功能協(xié)調(diào)性在減弱。

（3）土地利用功能日趨多元化，重心由生活功能轉(zhuǎn)變?yōu)樯鷳B(tài)功能。1995—2005年唐山市土地利用功能中變化最大的是生活功能，其功能變化動態(tài)度為77.48%，功能變化優(yōu)勢度為0.690，表明期間土地利用呈現(xiàn)以生活功能為主的多元化特征；后一階段功能變化優(yōu)勢度為0.399，比上一階段下降0.291，更反映出土地利用功能的多元化趨勢，變化最大的是生態(tài)功能，這表明期間土地利用重心由前一階段的保障和改善社會民生事業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)楹笠浑A段的生態(tài)功能提升。

表4 唐山市土地利用功能標(biāo)準(zhǔn)差及變化優(yōu)勢度Tab.4 Standard deviation and change dominance of land use functions in Tangshan

3.2 單項(xiàng)功能值變化特征及分析

以各個單項(xiàng)功能指標(biāo)經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化后的值為頂點(diǎn)繪制時間序列的多邊形（圖2）。本研究將標(biāo)準(zhǔn)化后值小于0的指標(biāo)視為障礙因子（較差狀態(tài)）［16］，得到了不同時期生產(chǎn)、生活和生態(tài)功能的障礙因子表（表5）。

圖2 唐山市土地多功能性評價各指標(biāo)圖示Fig.2 Evaluation results of land use function indicators

（1）生產(chǎn)功能。唐山土地生產(chǎn)功能處于快速提高階段，由低度持續(xù)提高至中度和中高度持續(xù)水平。但內(nèi)部的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)功能和交通保障功能變化出現(xiàn)差異，經(jīng)濟(jì)和交通功能持續(xù)快速提高，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)則先快速退化后快速提高。

表5 唐山市土地利用功能障礙因子Tab.5 The main obstacles to land use functions in Tangshan

從指標(biāo)動態(tài)變化來看，經(jīng)濟(jì)發(fā)展和交通基礎(chǔ)設(shè)施的改善是唐山市土地生產(chǎn)功能快速提高的主要因素（圖2 （a））。唐山市1990年代末恢復(fù)期過后經(jīng)濟(jì)發(fā)展駛?cè)肓丝燔嚨溃?2005年二、三產(chǎn)業(yè)比重占到88.4%，人均GDP比1995年提高了141.8%，交通用地密度達(dá)0.57 km/km2，土地經(jīng)濟(jì)功能和交通保障功能得到快速提高。但同期農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能快速退化，耕地受建設(shè)用地占用及退耕還林政策影響大幅減少，加上農(nóng)民種糧積極性不高，糧食播種面積持續(xù)減少，使的糧食單產(chǎn)由8070 kg/hm2降低至7217 kg/hm2，人均糧食擁有量低至380 kg/人，已低于400 kg/人的安全水平，2005年農(nóng)業(yè)功能已處于中度持續(xù)狀態(tài)。

后一階段土地生產(chǎn)功能的子功能均處于快速提高狀態(tài)。交通功能提高幅度最大，達(dá)到224.30%，已處于中高度持續(xù)狀態(tài)。這一時期唐山市完成了沿海、唐曹高速等多條高速和干線公路建設(shè)，在河北省率先實(shí)現(xiàn)“縣縣通高速”，2015年公路交通密度達(dá)1.29 km/km2。經(jīng)濟(jì)功能實(shí)現(xiàn)率高達(dá)0.701，2015年二、三次產(chǎn)業(yè)比重已達(dá)到91.02%，人均GDP達(dá)到80655元，遠(yuǎn)高于全國和河北省的49229元和29801元。但高度依賴資源型產(chǎn)業(yè)發(fā)展，現(xiàn)代服務(wù)體系尚不發(fā)達(dá)，第三產(chǎn)業(yè)比重仍低于北京、上海等發(fā)達(dá)城市，經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)內(nèi)部仍需優(yōu)化提高。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)受國家糧食日益重視和農(nóng)村稅費(fèi)改革影響， 農(nóng)業(yè)投入和科技水平逐步提高，農(nóng)業(yè)功能保持在中度持續(xù)狀態(tài)，比2005年提高了30.28%。未來仍需關(guān)注區(qū)域人均糧食擁有量，其值仍低于可持續(xù)臨界閾值。

（2）生活功能。1995—2015年，唐山市生活功能從低度持續(xù)提高到中度持續(xù)，經(jīng)歷了持續(xù)快速提高過程。單項(xiàng)功能中，除就業(yè)支撐功能以外，社會保障、居住家園和文化休閑功能均呈持續(xù)快速提高趨勢（表3）。

社會保障功能兩個階段的動態(tài)度分別為48.19%和112.56%，功能實(shí)現(xiàn)水平由低度持續(xù)提升至中高度持續(xù)。居民收入增加是社會保障功能提升的重要因素，兩個階段農(nóng)村人均收入分別提高2倍和2.8倍，2015年達(dá)到12867元，遠(yuǎn)高于河北省平均水平。但城鄉(xiāng)收入平衡指數(shù)逐漸減小，城鄉(xiāng)收入差異有擴(kuò)大趨勢，2015年為44.54，小于可持續(xù)閾值（45），仍制約著社會保障功能提高。就業(yè)功能兩階段動態(tài)度分別為-2.85%和32.08%，呈現(xiàn)先緩慢退化后快速提高階段，從低度持續(xù)提高到了中度持續(xù)，主要受第三產(chǎn)業(yè)就業(yè)人員比重提高的影響。唐山經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)長期高度單一且超重型化，吸納就業(yè)人員能力強(qiáng)但數(shù)量有限， 2000年的國企改革帶來的下崗失業(yè)問題，城鎮(zhèn)人員失業(yè)率已經(jīng)達(dá)到4%，制約著就業(yè)功能水平。隨著城市轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略實(shí)施，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)逐步多元化，就業(yè)崗位的吸納能力增強(qiáng)，第三產(chǎn)業(yè)就業(yè)人員比重由28.10%提高至33.27%，但由于第三產(chǎn)業(yè)比重與先進(jìn)地區(qū)相比仍然不高，其吸納就業(yè)能力仍有巨大的提升空間。

居民的居住環(huán)境質(zhì)量和條件日漸提高。1995—2015年全市人口城鎮(zhèn)化率由24.8提高到57.4，高于河北省平均水平6.07，城鎮(zhèn)人均居住面積分別由11.90 m2提高到26.00 m2，居住家園功能快速提升，由低度持續(xù)提升到中高度持續(xù)。同時，隨著人民生活水平提高和物質(zhì)需求的日益滿足，居民在娛樂、休閑等活動增多，城市人均公園綠地面積和建成區(qū)覆蓋率增加顯著，分別提高了6.38 m2/人和10.7%，文化休閑功能快速提升，功能水平由低度持續(xù)提升到中高度持續(xù)狀態(tài)，但城市人均公園綠地面積剛接近可持續(xù)發(fā)展的臨界水平，仍需繼續(xù)提升。

（3）生態(tài)功能。兩個階段的生態(tài)功能變化動態(tài)度分別為-15.84%、118.01%，先緩慢退化后快速提升，功能水平由低度持續(xù)提升至中度持續(xù)。

生態(tài)功能的資源供給、生態(tài)調(diào)節(jié)和生態(tài)維持功能在研究期間出現(xiàn)分異。資源供給功能持續(xù)退化，前一階段功能變化度明顯快于后一階段。人均耕地資源和水資源分別由1995年的0.09 hm2、380 m3下降到2015年的0.07 hm2、329 m3，遠(yuǎn)低于全國人均值，使得資源供給功能水平始終處于低度持的狀態(tài)（表2，圖2（b））。生態(tài)調(diào)節(jié)功能實(shí)現(xiàn)類型均為低度持續(xù)，并經(jīng)歷了先快速退化后快速提高階段（表2）。唐山市經(jīng)濟(jì)高速的發(fā)展以犧牲生態(tài)環(huán)境為代價，近些年確定了“環(huán)境優(yōu)先、生態(tài)立市”的目標(biāo)，前一階段增幅較大的廢污水排放強(qiáng)度有所下降，使得環(huán)境凈化功能先降后升，但值得注意的是在工業(yè)廢水的排放強(qiáng)度、單位耕地化肥施負(fù)荷、單位耕地農(nóng)藥施負(fù)荷等方面的指標(biāo)值仍不夠理想。工業(yè)廢水的排放強(qiáng)度是河北省平均排放強(qiáng)度的3—5倍，農(nóng)業(yè)面源污染的單位耕地化肥施負(fù)荷、單位耕地農(nóng)藥施負(fù)荷均已超過國家標(biāo)準(zhǔn)，土地生態(tài)環(huán)境面臨較大壓力，導(dǎo)致生態(tài)調(diào)節(jié)功能一直處于低度持續(xù)的水平。為舉辦2016年世界園藝博覽會，唐山市在2008年后持續(xù)加大對生態(tài)環(huán)境建設(shè)投入，新建了南湖和唐山灣公園等，自然保護(hù)區(qū)覆蓋率和森林覆蓋率分別由2.38%、18.2%提高到12%、34.5%，水土流失率由21.54%降低到 17.39%，生態(tài)維持功能快速提升，由低度持續(xù)提升至中高度持續(xù)狀態(tài)，維持城市生態(tài)功能由低度持續(xù)提升至中度持續(xù)狀態(tài)。

4 結(jié)論與建議

（1）研究基于土地生產(chǎn)、生活和生態(tài)功能分類構(gòu)建了土地多功能性評價體系，引入全排列多邊形圖示指標(biāo)法，評價了唐山市土地利用多功能性。全排列多邊形圖示指標(biāo)法評價過程簡潔、客觀，對指標(biāo)數(shù)據(jù)要求簡單，僅需確定評價指標(biāo)的閾值，減少了專家主觀確定權(quán)重系數(shù)環(huán)節(jié)，降低了主觀隨意性；指標(biāo)綜合過程考慮了指標(biāo)臨界值對土地系統(tǒng)功能的放大和緊縮效應(yīng)，符合土地功能與指標(biāo)的關(guān)系實(shí)際；結(jié)果表達(dá)既可反映單功能值又可反映綜合值，通過幾何直觀圖展示，便于問題診斷和政策指導(dǎo)。

（2）研究結(jié)果表明，1995—2015年唐山市土地利用總功能快速提高，土地利用多功能協(xié)調(diào)性呈減弱趨勢，土地利用功能日趨多元化，重心由生活功能轉(zhuǎn)變?yōu)樯鷳B(tài)功能。生產(chǎn)和生活功能均經(jīng)歷了快速提高階段，分別由低度持續(xù)轉(zhuǎn)變?yōu)橹林懈叨群椭卸瘸掷m(xù)，生態(tài)則由緩慢退化躍入快速提升，由低度持續(xù)轉(zhuǎn)變?yōu)橹卸瘸掷m(xù)。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、就業(yè)支撐和生態(tài)調(diào)節(jié)功能由先退化轉(zhuǎn)變?yōu)樘嵘^程，資源供給功能始終處于降低狀態(tài)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展、交通保障、社會保障、居住家園、文化休閑和生態(tài)維持功能均呈現(xiàn)快速提高趨勢。

（3）障礙指標(biāo)層因子結(jié)果表明，不同時期影響唐山市土地利用多功能的障礙因子類別、數(shù)量有所差異，障礙指標(biāo)數(shù)量上趨于減少。 2015年主要障礙指標(biāo)為人均糧食擁有量、城鄉(xiāng)收入平衡指數(shù)、第三產(chǎn)業(yè)人員從業(yè)比重、城市人均公園綠地面積、人均水資源、人均耕地面積、單位耕地化肥施負(fù)荷等。因此建議：①加強(qiáng)耕地保護(hù)，嚴(yán)格控制建設(shè)占用耕地，積極推進(jìn)礦山廢棄地復(fù)墾、農(nóng)村土地綜合整治和高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)，減少農(nóng)業(yè)面源污染，保證耕地?cái)?shù)量—質(zhì)量的雙重平衡，保障區(qū)域糧食安全；②充分依托區(qū)域資源優(yōu)勢推進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的升級和生態(tài)化改造，提高資源利用效率，降低地耗與水耗，加快發(fā)展綠色和循環(huán)經(jīng)濟(jì)，加強(qiáng)污染治理和環(huán)境保護(hù)，緩解生態(tài)環(huán)境壓力；③加大對農(nóng)業(yè)和農(nóng)村資金投入，提升農(nóng)村科技水平，逐步縮小城鄉(xiāng)產(chǎn)業(yè)差距；④優(yōu)化城市經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，積極主動承接京津產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，延伸資源產(chǎn)業(yè)的鏈條，挖掘和利用區(qū)域旅游資源發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)；⑤加強(qiáng)城市生態(tài)綠化建設(shè)，以世界園藝博覽會為契機(jī)，拓展綠地網(wǎng)絡(luò)，提升城市綠化程度。

唐山市土地多功能性評價案例表明評價過程合理可行，較好地反映了唐山市發(fā)展的實(shí)際，可為區(qū)域土地利用多功能評價提供參考和方法借鑒。然而在土地多功能性評價中，閾值大小的確定對研究結(jié)果有較大影響，確定更合理的閾值還有待探討；研究僅在縱向上探析了區(qū)域土地多功能變化，開展區(qū)域間的土地多功能性時空變化有待深入研究。

（References）：

［1］ Verburg Peter H.，van de Steeg Jeannette，Veldkamp A.，et al.From land cover change to land function dynamics：A major challenge to improve land characterization［J］.Journal of Environmental Management，2009，90（3）：1327- 1335.

［2］ 王楓，董玉祥.基于灰色關(guān)聯(lián)投影法的土地利用多功能動態(tài)評價及障礙因子診斷——以廣州市為例［J］.自然資源學(xué)報，2015，30（10）：1698- 1713.

［3］ Paracchini Maria Luisa，Pacini Cesare，Jones M.Laurence M.，et al.An aggregation framework to link indicators associated with multifunctional land use to the stakeholder evaluation of policy options［J］.Ecological Indicators，2011，11（1）：71- 80.

［4］ Helming Katharina，Diehl Katharina，Bach Hanne，et al.Ex Ante Impact Assessment of Policies Affecting Land Use，Part A：Analytical Framework［J］.Ecology and Society，2011，16（1）：29.

［5］ Helming Katharina，Diehl Katharina，Kuhlman Tom，et al.Ex Ante Impact Assessment of Policies Affecting Land Use，Part B：Application of the Analytical Framework［J］.Ecology and Society，2011，16（1）：271.

［6］ De Groot Rudolf.Function-analysis and valuation as a tool to assess land use conflicts in planning for sustainable，multi-functional landscapes［J］.Landscape and Urban Planning，2006，75（3- 4）：175- 186.

［7］ 陳睿山，蔡運(yùn)龍，嚴(yán)祥，等.土地系統(tǒng)功能及其可持續(xù)性評價［J］.中國土地科學(xué)，2011，25（1）：8- 15.

［8］ 張曉平，朱道林，許祖學(xué).西藏土地利用多功能性評價［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2014，30（6）：185- 194.

［9］ 甄霖，魏云潔，謝高地，等.中國土地利用多功能性動態(tài)的區(qū)域分析［J］.生態(tài)學(xué)報，2010，30（24）：6749- 6761.

［10］ 劉沛，段建南，王偉，等.土地利用系統(tǒng)功能分類與評價體系研究［J］.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2010，36（1）：113-118.

［11］ 甄霖，曹淑艷，魏云潔，等.土地空間多功能利用：理論框架及實(shí)證研究［J］.資源科學(xué)，2009，31（4）：544- 551.

［12］ 梁小英，顧錚鳴，雷敏，等.土地功能與土地利用表征土地系統(tǒng)和景觀格局的差異研究——以陜西省藍(lán)田縣為例［J］.自然資源學(xué)報，2014，29（7）：1127- 1135.

［13］ 李德一，張樹文，呂學(xué)軍.基于柵格的士地利用功能變化監(jiān)測方法［J］.自然資源學(xué)報，2011，26（8）：1297- 1305.

［14］ 王楓，董玉祥.廣州市土地利用多功能的空間差異及影響因素分析［J］.資源科學(xué)，2015，37（11）：2179- 2192.

［15］ 杜國明，孫曉兵，王介勇.東北地區(qū)土地利用多功能性演化的時空格局［J］.地理科學(xué)進(jìn)展，2016，35（2）：232- 244.

［16］ 吳瓊，王如松，李宏卿，等.生態(tài)城市指標(biāo)體系與評價方法［J］.生態(tài)學(xué)報，2005，25（8）：2090- 2095.

［17］ 李秀榮.唐山市工業(yè)污染排放庫茲涅茨曲線特征分析［J］.唐山學(xué)院學(xué)報，2011，24（6）：31- 33.

［18］ De Groot Rudolf S.，Matthew Wilson A.，Boumans Roelof M.J.A typology for the classification，description and valuation of ecosystem functions，goods and services［J］.Ecological economics，2002，41（3）：93- 408.

［19］ 陳婧，史培軍.土地利用功能分類探討［J］.北京師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2005，41（5）：536- 540.

［20］ 郭旭東，謝俊奇，李雙成，等.土地生態(tài)學(xué)發(fā)展歷程及中國土地生態(tài)學(xué)發(fā)展建議［J］.中國土地科學(xué)，2015，29（9）：4- 10.

［21］ 周偉，曹銀貴，喬陸印.基于全排列多邊形圖示指標(biāo)法的西寧市土地集約利用評價［J］.中國土地科學(xué)，2012，26（4）：84- 90.

［22］ 饒清華，邱宇，許麗忠，等.基于多目標(biāo)決策的節(jié)能減排績效評估［J］.環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2013，33（2）：617- 625.

［23］ 王洪威，徐建剛，桂昆鵬，等.城市綠地系統(tǒng)生態(tài)服務(wù)效能評價及優(yōu)化研究——以淮安生態(tài)新城為例［J］.環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2012，32（4）：1018- 1024.

（本文責(zé)編：陳美景）

Assessment on Multi-functionality of Land Use based on the Entirearray-polygon Indictor Method in Tangshan

ZHANG Lu-lu1， ZHENG Xin-qi1， YUAN Zhi-yuan1， CUI Hai-ning2
（1.School of Information Engineering， China University of Geosciences（Beijing）， Beijing 100083， China； 2.Hebei Ruijia Land Planning and Consulting Co.Ltd.， Langfang 065000， China）

The purpose of this paper is to explore the method used to assess multi-functionality of land use so as to support regional land sustainable use.In this research， we designed an identification system of multi-functional land use according to ecological， living and industrial factors， and then evaluated the state of Tangshan's multi-function land use in 1995， 2005 and 2015 by the Entire-array-polygon indictor method.Results shows that： 1）The overall function of Tangshan's land use had dynamically changed from 0.176 to 0.215 and 0.435.The dynamic degree of the total overall function was 21.79% during 1995-2005 and was 100.00% during 2005-2015， suggesting that the overall function of land use had been rapidly improved to the middle sustainable level.The standard deviations of single function turned down first and then decreased， subfunction decreased gradually， indicating that the cohesion of multifunction was promoted progressively.With the decrease ofthe dynamic dominance， the land use of Tangshan changed from single function to multi-function.The function changed most were living function during 1995-2005 and ecological function during 2005-2015.It meant that the focus of land use changed from living to ecology.2）The sustainability of the production and living functions were promoted from the low level to the mid-high level and the middle level.Meanwhile， the trend of ecological function transformed from the slow degradation into the rapid increase while the level promoted from the continuously low into the continuously middle level.3）Factors changed in different ways.Agricultural production， employment support and ecological regulation were in a rapid growth after the first stage of degradation.Resource supply function continued to decline.Economic development，transportation security， social security， residential homes， culture and leisure as well as ecological maintenance kept rapid increase.The Entire-array-polygon indictor method has advantages in multifunctional land use assessment， which improves the objectivity and scientificalness of multi-functional land use assessment.

land use； multi-functional land use； land ecological-living-industrial functions； entire-array-polygon indictor method； Tangshan

F301.24

A

1001-8158（2016）06-0023-10

10.11994/zgtdkx.20160714.151928

2016-04-25；

2016-05-25

基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金資助項(xiàng)目（53200859188）。

張路路（1985-）， 男，河南博愛人，博士研究生。主要研究方向?yàn)橥恋匦畔⒓夹g(shù)與應(yīng)用、空間規(guī)劃。E-mail： luluzhang@cugb.edu.cn

鄭新奇（1963-），男，河南伊川人，教授，博士生導(dǎo)師。主要研究方向?yàn)榭臻g分析與建模、空間規(guī)劃輔助決策技術(shù)、GIS開發(fā)與應(yīng)用和土地評價與規(guī)劃等。E-mail： zhengxq@cugb.edu.cn