基于綜合指數(shù)的高速公路土地節(jié)約利用評價研究

李 霞，李 霖，劉炤偉，任喜龍

（1.河北工業(yè)大學(xué) 土木與交通學(xué)院，天津 300401；2.天津市公路工程總公司，天津 300201；3.河北省水利水電勘測設(shè)計研究院，天津 300250）

基于綜合指數(shù)的高速公路土地節(jié)約利用評價研究

李 霞1，李 霖1，劉炤偉2，任喜龍3

（1.河北工業(yè)大學(xué) 土木與交通學(xué)院，天津 300401；2.天津市公路工程總公司，天津 300201；3.河北省水利水電勘測設(shè)計研究院，天津 300250）

土地資源緊缺與高速公路建設(shè)之間的矛盾日益突出，開展高速公路建設(shè)用地節(jié)約利用研究具有重要的現(xiàn)實意義．論文首先界定了土地節(jié)約化利用的概念和內(nèi)涵，從占地數(shù)量、用地結(jié)構(gòu)、用地功能和用地效益4個方面構(gòu)建了指標(biāo)體系，基于熵權(quán)法提出了高速公路土地節(jié)約化利用效果綜合評價模型，最后對河北省3條高速公路節(jié)約用地效果進行評價．

高速公路；土地節(jié)約化利用；評價指標(biāo)體系；熵權(quán)法；綜合指數(shù)模型

高速公路對經(jīng)濟的發(fā)展起著基礎(chǔ)和先導(dǎo)的重要作用，但高速公路的修建需要占用大量土地，這與當(dāng)前日益緊缺土地資源形成了尖銳矛盾，與此同時，我國高速公路用地節(jié)約化利用水平仍然不高，還存在著很大的提升空間．因此通過對不同高速公路項目的土地節(jié)約化利用程度進行橫向?qū)Ρ确治觯蔀楦咚俟方ㄔO(shè)項目排序和提高高速公路的用地效益提供依據(jù)，便于高速公路建設(shè)項目決策，有利于我國高速公路建設(shè)項目的可持續(xù)發(fā)展．

1 高速公路用地范圍及節(jié)約化用地內(nèi)涵

1.1 高速公路用地范圍

《中華人民共和國公路法》、《土地利用現(xiàn)狀分類》和《公路工程技術(shù)標(biāo)準》中都對公路用地范圍進行了界定，但目前尚沒有對高速公路用地范圍的準確定義[1-2]．

《中華人民共和國公路法》對公路用地的定義僅對高速公路有邊溝、截水溝、坡腳護坡道路基段的進行界定，但對無邊溝、截水溝、坡腳護坡道路基段未有描述[1]．

《公路工程技術(shù)標(biāo)準》對高速公路用地范圍的描述，比《公路法》中的定義全面一些，但其對排水設(shè)施用地、環(huán)境保護監(jiān)測設(shè)施用地、臨時辦公便道等臨時用地、取棄土場用地、公路征地紅線內(nèi)未充分利用土地等用地未明確提及，尤其是對高速公路建設(shè)可能導(dǎo)致的破壞性占地完全未加考慮．

《土地利用現(xiàn)狀分類》對公路用地的定義強調(diào)了公路項目的行政管理歸屬，對不同類別的高速公路用地范圍進行統(tǒng)一界定帶來不便，且其服務(wù)的附屬用地一詞過于寬泛，混淆了高速公路建筑控制區(qū)和高速公路用地范圍的概念[3]．

本文借鑒上述公路用地定義，充分結(jié)合高速公路項目特點，將高速公路用地范圍界定為一個系統(tǒng)的、動態(tài)的概念．從系統(tǒng)角度，高速公路用地應(yīng)包括高速公路主體工程用地、沿線設(shè)施用地、項目涉及用地界外的取棄土場、環(huán)境保護設(shè)施、排水溝等用地；從動態(tài)角度，考慮高速公路用地的隨時間的變化特征，將其用地分為永久性占地、臨時性占地和破壞性占地3大類．

1.2 高速公路節(jié)約化用地的內(nèi)涵

高速公路項目節(jié)約化用地屬于微觀層次范圍的用地優(yōu)化，其節(jié)約化用地內(nèi)涵可以理解為考慮項目資金限制和技術(shù)現(xiàn)狀，在滿足道路交通需求的前提上，以土地的價值轉(zhuǎn)化和可持續(xù)發(fā)展理念為指導(dǎo)，科學(xué)、理性的采用一些恰當(dāng)?shù)墓?jié)約化用地方法，實現(xiàn)高速公路項目建設(shè)用地的結(jié)構(gòu)合理化，用地功能的高效化和經(jīng)濟、社會、資源、環(huán)境等綜合效益的最優(yōu)化[4-5]．

因此高速公路節(jié)約用地主要包含以下2個方面的含義：一是滿足高速公路建設(shè)項目基本使用條件下，通過采取相關(guān)的土地政策、經(jīng)濟評價和施工技術(shù)革新等措施，減少對有限土地資源的消耗；二是指在高速公路建設(shè)項目用地總量一定的情況下，通過有效的技術(shù)手段，在有限的土地資源的情況下產(chǎn)出更高效的經(jīng)濟、社會和生態(tài)環(huán)境效益，充分發(fā)掘每一塊土地資源的利用潛能，即通常所指集約用地的概念．

2 高速公路土地節(jié)約利用評價指標(biāo)體系

2.1 評價指標(biāo)體系構(gòu)建的基本思路

從高速公路土地節(jié)約化利用的內(nèi)涵出發(fā)，公路建設(shè)節(jié)約用地評價指標(biāo)體系設(shè)計可以從用地數(shù)量、用地結(jié)構(gòu)、用地功能優(yōu)化、用地效益等多角度進行[6]．

高速公路建設(shè)項目是否處于節(jié)約狀態(tài)，其用地數(shù)量的多少是一個重要的體現(xiàn)．項目的線路標(biāo)準、技術(shù)指標(biāo)、道路走向布局、線路通過方式、耕地占補平衡等是影響項目占地數(shù)量的主要因素．

高速公路用地結(jié)構(gòu)合理與否，能反應(yīng)高速公路建設(shè)前后其占用土地的價值變化，反應(yīng)其選線階段是否充分遵循了少占優(yōu)質(zhì)田，多占劣質(zhì)田的原則．

高速公路可通過采用節(jié)地措施，實現(xiàn)其自身優(yōu)化，節(jié)地措施的使用合理性是決定其用地功能優(yōu)化程度的主要因素，反應(yīng)用地功能優(yōu)化程度的指標(biāo)選擇因結(jié)合各種節(jié)地措施的有效性選擇．

對于高速公路項目而言，用地效益主要通過單位用地量的服務(wù)交通量來體現(xiàn)．此外，為實現(xiàn)不同高速公路項目間的橫向?qū)Ρ确治觯M而為高速公路的建設(shè)項目排序決策提供依據(jù)，需引入約束指標(biāo)將技術(shù)指標(biāo)、地形地質(zhì)限制、路線走廊帶內(nèi)控制點密度等起約束作用的制約因素進行量化[7-8]．

2.2 評價指標(biāo)體系的設(shè)計

本文遵循科學(xué)性、系統(tǒng)性、可操作性、獨立性等原則選取評價指標(biāo)，最終確定的評價指標(biāo)體系見表1．

3 高速公路土地節(jié)約化利用評價方法

3.1 評價方法選擇

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是目前最常用的評價方法，需大量完整數(shù)據(jù)樣本進行訓(xùn)練優(yōu)化．高速公路土地節(jié)約利用評價指標(biāo)體系中各指標(biāo)值的信息來源多不完整，不適宜運用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)[9]．

主成分分析法、模糊綜合評價法、灰色理論、層次分析法等方法可將評價指標(biāo)規(guī)范化，適用于定性與定量因素相結(jié)合的綜合評價問題，但并不能解決高速公路土地節(jié)約化利用評價中指標(biāo)間的相關(guān)造成的信息重復(fù)問題．

表1 高速公路土地節(jié)約化利用評價指標(biāo)體系Tab.1 Evaluation index system for land econom icalutilization of expressway

此外，用于同一項目不同建設(shè)方案比選，或不同項目間的節(jié)地效果橫向?qū)Ρ确治鰰r，屬于“相對測定”，重視的是各評價對象在排序結(jié)果上的優(yōu)劣順序．在進行高速公路方案決策時，有時還需對高速公路單一建設(shè)項目方案的土地節(jié)約利用水平進行評價界定，這屬于“絕對測定”，每單個指標(biāo)均需有明確的評價標(biāo)準；常用的主成分分析法、層次分析法、聚類分析法、極差變換法等綜合評價方法并不適合于“絕對測定”．

因此，論文選用基于熵權(quán)法賦權(quán)的綜合指數(shù)法對高速公路土地節(jié)約化利用的效果進行評價．

3.2 基于熵權(quán)法賦權(quán)的綜合指數(shù)法

3.2.1 原始數(shù)據(jù)矩陣標(biāo)準化

設(shè)Ij為某高速公路第j個指標(biāo)的無量綱化值；Aj為其第j個指標(biāo)的實際值；Sj為其第j個指標(biāo)的標(biāo)準值，正相關(guān)指標(biāo)取各項目指標(biāo)值的最大值做標(biāo)準值，負相關(guān)指標(biāo)取其最小值做標(biāo)準值．則當(dāng)AjSj時，Ij=Sj/Aj；當(dāng)AjSj時，Ij=Aj/Sj．經(jīng)過無量綱化處理后，得到標(biāo)準化矩陣．

3.2.2 熵權(quán)法賦權(quán)

計算高速公路項目土地節(jié)約利用各指標(biāo)uj輸出的信息熵為

當(dāng)m=1時，規(guī)定k=1；當(dāng)fij=0時，規(guī)定fijln fij=0．

3.2.3 綜合指數(shù)計算

計算各項目xi的綜合指數(shù)：

綜合指數(shù)越高，說明高速公路土地節(jié)約化利用水平越高．

4 高速公路土地節(jié)約化利用評價

論文選擇河北省某3條高速公路為待評價項目，為了實現(xiàn)設(shè)計速度、路基寬度、所處地形不完全相同的高速公路項目間土地節(jié)約化利用水平的橫向?qū)Ρ确治觯仨殞崿F(xiàn)綜合約束指數(shù)的量化．

4.1 綜合約束指標(biāo)

借用《公路建設(shè)項目用地指標(biāo)》的相關(guān)指標(biāo)，考慮地形、設(shè)計車速、車道寬度等對《公路建設(shè)項目用地指標(biāo)》中指標(biāo)值進行調(diào)整，得到的3項目用地總體指標(biāo)值如表2所示．

表2 調(diào)整后的項目用地總體指標(biāo)值 hm2/kmTab.2 Adjusted total indicator values for the three projects

根據(jù)《公路建設(shè)項目用地指標(biāo)》3.0.4條規(guī)定，并結(jié)合3條高速公路的項目特點，這3條高速公路項目用地總體指標(biāo)均應(yīng)采用高、中、低3個層次中的中值；由此，在其他條件完全一致的情況下，3條高速公路的用地指標(biāo)比值理論上應(yīng)為：1∶1.124 3∶0.906 7；將此值定義為3高速公路項目的綜合約束指數(shù)值．

4.2 高速公路3項目土地節(jié)約利用橫向?qū)Ρ确治?/p>

結(jié)合3高速公路項目的實際情況，計算高速公路單位里程用地量（畝）、非直線系數(shù)、高速公路建設(shè)農(nóng)業(yè)用地占用率、互通立交的平均用地量（畝）、路基平均填挖高度（m）、下穿通道的比例、單位車道服務(wù)交通量（輛/(日 車道)）、單位里程用地量年均日服務(wù)交通量（輛/(日 畝)）、沿線設(shè)施單位用地服務(wù)交通量（輛/(日 畝)）等9個指標(biāo)的實際值如表3所示．

表3 3高速公路項目的評價指標(biāo)實際值一覽表Tab.3 The schedule of evaluation index'sactualvalue of the threehighway projects

利于綜合約束指數(shù)對與用地量直接項目的數(shù)量指標(biāo)進行調(diào)整后，得到該評價項目的評價原始矩陣A為

原始矩陣經(jīng)過無量綱化處理后，得其標(biāo)準化矩陣R，利用熵權(quán)法，可得9個指標(biāo)的權(quán)重向量：

最后計算得到3條高速公路項目的綜合指數(shù)分部為94.29，79.70，84.25，可知3高速的土地節(jié)約化水平依次為項目1＞項目3＞項目2，說明項目1采用的各種節(jié)地措施充分有效，達到了較好的節(jié)地效果．

5 結(jié)論

隨著高速公路項目建設(shè)與土地資源緊缺之間的矛盾日益嚴重，高速公路規(guī)劃、設(shè)計及建設(shè)過程中，應(yīng)將其土地節(jié)約化利用水平作為其考慮的重要方面之一．而高速公路土地節(jié)約化利用水平受到高速公路項目沿線地形地質(zhì)等自然條件、社會經(jīng)濟人文條件、道路技術(shù)指標(biāo)、資金投入等多方面因素的影響，實現(xiàn)高速公路項目的土地節(jié)約利用水平的合理評價是必須解決的問題，論文充分結(jié)合高速公路項目的特點，建立了高速公路土地節(jié)約化利用評價指標(biāo)，并選擇了切當(dāng)?shù)脑u價方法完成了高速公路項目的土地節(jié)約化利用評價．今后在對高速公路土地利用節(jié)地效果進行評價時，可考慮對高速公路的占地進行分等定級，可更好的選定節(jié)地方案，或通過對不同項目土地節(jié)約化利用水平的橫向?qū)Ρ确治鰧崿F(xiàn)高速公路項目的建設(shè)排序．

[1]崔洪軍，陳辰．高速公路用地價值估算與節(jié)約用地方案制定 [J]．公路，2013（5）：124-127．

[2]盧毅，盧正宇，王禮志，等．公路建設(shè)項目節(jié)約集約用地評價指標(biāo)體系研究 [J]．中外公路，2009，29（5）：287-291．

[3]崔洪軍，叢穎利，趙述捷，等．復(fù)式收費通道通行能力研究 [J]．河北工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2012，41（4）：73-76．

[4]韓曉宇，吳群琪．公路建設(shè)集約用地評價框架設(shè)計 [J]．交通運輸工程學(xué)報，2008，8（4）：121-126．

[5]丁素珍，祝甲山．市場經(jīng)濟條件下鐵路用地統(tǒng)計分析指標(biāo)體系研究 [J]．北方交通大學(xué)學(xué)報，2002，26（2）：56-59．

[6]崔洪軍，邢小高，梁國鳳，等．基于司乘人員需求特征的服務(wù)設(shè)施間距和功能配置研究 [J]．重慶交通大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2014（2）：108-112．

[7]劉小輝．新建山區(qū)公路的土地利用和環(huán)境效果的后評價 [D]．成都：西南交通大學(xué)，2008．

[8]周偉，王秀蘭．節(jié)約和集約用地評價指標(biāo)體系研究 [J]．安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007，35（2）：491-493．

[9]倪九派，李萍，魏朝富，等．基于AHP和熵權(quán)法賦權(quán)的區(qū)域土地開發(fā)整理潛力評價 [J]．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2009，25（5）：202-209．

[責(zé)任編輯 楊 屹]

Evaluation of land econom icaluse forexpressway construction based on composite indexmodel

LIXia1，LILin1，LIU Zhaowei2，REN Xilong3

(1.SchoolofCivilEngineeringand Transportation,HebeiUniversity of Technology,Tianjin 300401,China;2.Tianjin Highway Engineering GenralCompany,Tiajin 300201,China;3.HebeiDesign InstituteofWater Conservancy and Hydropower,Tianjin 300250, China)

In the lightof increasingly prom inentcontradiction between the scarcity of land resourcesand the construction ofexpressway,the research on econom icaluseof land forexpressway construction hasgreatpracticalsignificance.Firstly, the conceptand connotation of land economicaluseweredefined,and then aevaluation index system forexpressway land econom icalusewas constructed w ith regard to the quantity of the covered land,the structure,function and efficiency of land use.Based on theentropy-weighted technique,a composite indexmodelof land econom icaluse forexpressway constructionwasproposed,and theevaluation of land econom icaluse for three expresswaysof HebeiProvinceweremade to prove that the composite indexmodel is reasonable.

expressway;land econom icaluse;evaluation index system;entropy-weighted technique;composite index model

U42

A

1007-2373(2016)04-0075-05

10.14081/j.cnki.hgdxb.2016.04.012

2015-12-19

國家自然科學(xué)基金（51678212）

李霞（1981-），女（漢族），講師，博士．