基于改進灰色關聯模型的蘭州市土地集約度與利用結構關系研究

張昌善 程文仕 劉學錄

摘要 在測算蘭州市土地集約度的基礎上，構建改進的灰色關聯度模型，研究蘭州市土地集約度與土地利用結構之間的相關性。結果表明：1998—2008年蘭州市土地集約度逐步提高，經歷了由粗放、基本集約到較集約的3個階段；土地集約度與土地利用結構之間呈現明顯的關聯性，集約度與建設用地、林地負相關，且與建設用地負相關性較高；與耕地、牧草地、未利用地、園地呈現正相關且相關程度依次減弱。因此，調整土地利用結構是提高土地集約利用的有效途徑，因地制宜地控制建設用地，優化耕地、園地、牧草地、未利用地的利用，有助于提高土地集約度。

關鍵詞 土地集約度；土地利用結構；乘數合成歸一法；改進灰色關聯度模型

中圖分類號 F301.2 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2017）13-0195-03

Study on the Relationship between Urban Land Intensive Degrees and Land Use Structure Based on the Improved Grey Relational Model in Lanzhou City

ZHANG Chang-shan1，2，CHENG Wen-shi1，LIU Xue-lu1*

（1.College of Resources and Environmental Sciences， Gansu Agricultural University， Lanzhou，Gansu 730070；2.Yumen City Land Resources Bureau，Jiuquan，Gansu 735000）

Abstract On the basis of land intensive degrees results，quantitative relationship between land intensive degrees and land use structure were studied using the improved grey relational model. The results showed that：Land intensive degrees gradually increased and had experienced from extensive to more intensive 3 periods in Lanzhou City during 1998-2008；land intensive degrees and land use structure had obvious relation that intensive degrees were negatively related to construction land， woodland， particularly negative relation high for construction land， and the arable land， forage land， unused land and garden land presented positive relation that weakened accordingly. Therefore， adjusting land use structure was effective way to improve land intensive utilization， to restrain the spread of construction land according to local conditions and to optimize cultivated land， garden land， meadow land and unused land utilization， which help to improve land intensive degrees.

Key words Land intensity degree；Land use structure；Multipliers method of synthesis；The improved grey relational model

隨著工業化、城鎮化進程的加快，人地矛盾日益突出。土地集約利用是推動城鎮化快速良性發展和生活環境質量全面提高的重要途徑[1]。開展土地集約利用評價，掌握土地集約利用度與土地利用結構的關系，有利于提高土地利用率，優化配置、合理利用土地資源[2]。土地利用集約度是指在生產過程中，單位土地面積投放的資本和勞動數量；土地利用結構是土地功能分區在土地利用上的實體表現。目前，關于土地集約度與利用結構關系的研究較少，僅有于永建等[3]采用熵值法對部分區域城鎮土地集約利用度與土地利用結構的關系進行了研究，少見有關構建土地集約度與土地利用結構的關聯測度模型的研究報道。筆者在對1998—2008年蘭州市土地集約度的評價的基礎上，改進灰色關聯度模型，建立土地集約度與土地利用結構關聯測度模型，探索土地利用結構調整下的土地集約利用情況，為優化調整土地利用結構、提高土地集約利用水平提供參考。

1 數據來源與研究方法

1.1 研究區概況

蘭州市位于黃土高原西北部，地處103°00′～103°15′E、36°00′～36°20′N，是青藏高原向黃土高原和西北荒漠區的過渡地帶，北接蒙古高原，西臨西北內陸干旱區，是我國陸域版圖的幾何中心。蘭州市是甘肅省的省會所在地，也是典型的工業城市，工業占地比重高，工業產值比重大。蘭州市現轄5區3縣（ 城關區、七里河區、安寧區、西固區，紅固區、皋蘭縣、榆中縣、永登縣）。全市總土地面積1 310 304.38 hm2。

1.2 數據來源

1998—2008年，蘭州市每年開展一次土地利用現狀變更調查，并生成數據成果，但實施第二次全國土地大調查以來，因地類界定、調查手段等的差異，2009—2015年的數據難以與2008年前的數據進行銜接，研究時段范圍確定為1998—2008年。

社會經濟數據來源于1998—2008年《蘭州統計年鑒》和《甘肅統計年鑒》，土地利用數據來源于蘭州市國土資源局。1998—2008年蘭州市土地利用現狀見表1。

1.3 研究方法

1.3.1 土地集約度評價的過程與方法。

（1）指標體系構建。綜合考慮目前我國土地集約利用研究成果，根據城鎮土地集約利用內涵[5]，從經濟、社會、環境、城鎮集約利用趨勢及綜合利用發展能力角度選取指標，構建指標體系（表2）。

（2）采用乘數合成歸一法確定權重。

乘數合成歸一法確定權重即綜合層次分析和熵權法兩種確定權重的方法的優點，組合確定權重的方法，計算公式為：

式中，wj為采用乘數合成歸一法確定的指標權重值；w′j為采用層次分析分得到的指標權重值；w″j為采用熵權法確定的指標權重值。指標權重值見表2。

（3）評價指標標準化。由于各個指標的單位、量綱、數量級不同，為統一標準，先對所有評價指標進行標準化處理，轉化成無量綱、無數量級差別的標準值進行分析。

（4）評價土地集約度。采用多因素綜合評價模型[6]來評價城市土地集約度。評價模型為：

式中，Fi是第個評價單元土地集約利用綜合指數（集約度），代表城鎮土地集約利用水平；Xij是第個評價單元在第項指標上的標準化值；wj是第項指標的權重；i為評價單元個數（i=1，2，3，…，m）； j為指標個數（j=1，2，3，…，n）。

1.3.2 改進灰色關聯度模型的構建。

土地集約度與土地利用結構之間的關系是復雜多層次的，現有文獻對這方面的研究很少。灰色系統理論的關聯度分析可以較好地解決土地集約度與土地利用結構之間小樣本貧信息的制約。

鄧聚龍[7]提出的灰色關聯度模型中，灰色關聯度所滿足的第一條性質（規范性）規定關聯度為0～1的一個實數值。但是，土地集約度與土地利用結構之間既存在正相關關系，也存在負相關關系，若仍采用常用的幾種關聯度模型[8-11]，就不能全面反映事物之間的關系，得到的結論也就不可靠。如果把關聯度看作是序列間相關關系的度量，則關聯度取值范圍為[-1，1]，存在負相關關系的序列曲線的形狀完全不同[8]，這樣關聯度僅是一個相關系數，是度量兩個數據序列之間的關系（正相關或者負相關）緊密程度的量，需要來研究并且給出一個合理地體現序列間正負關聯性的灰色關聯度模型。

2 結果與分析

2.1 蘭州市土地集約度評價結果

采用多因素綜合評價法計算1998—2008年蘭州市土地利用集約度，結果見表3。

從表2可以看出，1998—2008年蘭州市土地集約度除1999年稍有回落外， 其余年份均隨時間逐年遞增， 其中2001、2004和2007年增幅比較明顯。

按照對集約度的劃分標準[2]，1998—2001年蘭州市土地利用屬于粗放利用狀態， 2002—2004年屬于基本集約利用狀態， 2005—2008年屬于較集約利用狀態， 說明研究時段內蘭州市城鎮土地集約利用經歷了3個發展階段， 雖然其土地集約利用水平是逐步提高的， 但其目前的土地集約利用水平并不高， 僅達到較集約利用水平。

2.2 土地集約度與土地利用結構關聯測度結果分析

根據改進的灰色關聯度模型測算1998—2008年蘭州市土地集約度與土地利用結構關聯度（表4）。

由表4可知，在集約度與土地利用結構的關系中， 集約度與建設用地、林地呈負相關，且集約度與建設用地負相關性較高；集約度與與耕地、牧草地、園地、未利用土地呈現正相關，且相關性依次減弱。

究其原因，集約度與建設用地的負相關，主要是因為蘭州市工業用地占建設用地的比例偏大，利用率較低，而且1998—2008年蘭州市工業產值對經濟的貢獻度呈降低趨勢，從2005年起已經低于服務業對經濟的貢獻度，大量的工業占地影響了蘭州市土地利用集約度的提高，在工業用地比例超標的情況下出現集約度與工業用地的負相關關系。集約度與林地的負相關關系主要是因為林地經濟產出不高，并且林木生長年限長，對集約度的貢獻不高。

蘭州市耕地、牧草地、園地、未利用土地與集約度的關聯性不高，說明各項用地所占的比例與標準不符，普遍低于標準要求，適當提高其比重，對提升人民的生活水平、解決日益嚴峻的土地浪費和環境問題均產生有益幫助，有益于提高城鎮的綜合發展能力，可以提高城鎮土地利用集約度。可見，土地利用結構對城鎮土地集約度有較大的影響。

3 結論與討論

（1）研究結果表明，1998—2008年蘭州市土地集約度逐步提高，其集約利用水平經歷了粗放利用、基本集約利用、較集約利用3個階段，仍未達到集約利用水平。

（2）1998—2008年蘭州市耕地、牧草地、園地、未利用土地呈下降趨勢，林地、建設用地呈上升趨勢。表明隨著人口數量的增加、區域經濟的快速發展、工業化進程加快，建設用地劇增，土地利用結構不合理矛盾日益突出。

（3）土地集約度與土地利用結構之間存在明顯的關聯性。在集約度與土地利用結構的關系中，集約度與建設用地、林地呈負相關，與耕地、牧草地、園地、未利用土地呈現正相關。通過分析可以看出，集約度與建設用地負相關性較高，與林地次之；與耕地、牧草地、園地、未利用土地呈現正相關，且相關程度依次減弱。目前， 蘭州市的土地利用結構不盡合理， 各類用地所占的比重不符合規劃用地標準的要求，通過對土地利用結構的優化調整， 能夠進一步提高蘭州市土地利用集約度。

（4）改進灰色關聯度模型為當灰色關聯系數負相關時的研究提供了一條新的途徑，在一定程度上比較合理地解決了灰色關聯度接近實際的問題，評價結果較為客觀可靠，但是有待從適用性等方面進一步研究灰色關聯度的改進問題。

參考文獻

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