城市開發區土地集約利用評價
——以武漢市為例

陸曉蕙，梁　勇，燕　琴，劉正軍

(1. 山東農業大學信息科學與工程學院，山東 泰安 271018； 2. 中國測繪科學研究院，北京 100830； 3. 河南省豐華工程技術有限公司，河南 鄭州 450000)

城市土地是城市化的基礎，其在數量、質量上的差異，以及在使用過程中配比不同，城市化之后的經濟發展、環境效益、社會產出也會隨之不同。城市土地利用不當會造成土地外延擴張、用地粗放、效益低下等問題，這一系列問題會成為城市化的阻滯元素[1-2]。開發區是城市土地使用最為活躍的區域，資金集聚程度高、地均投資強度大是其主要特點，由于國家對于開發區建設的大力推進及計劃、政策的調整，一方面讓公眾提前享受到了開發的成果，另一方面也造成了土地利用集聚效應不顯著，土地浪費與低效利用等問題[3-4]。

土地集約利用是土地利益最大化的最佳方式[5-9]。對于開發區土地集約利用，學者作了大量的研究，主要集中于集約理論、評價方法體系的建立及集約程度的分析3方面的研究。國內對于城市土地集約的研究主要借鑒國外相關的研究理論，顧及土地利用結構和布局優化等約束因素建立土地集約理論體系[5-11]。對于評價方法體系，研究內容主要包括兩方面：一是評價方法，二是評價指標及其權重確定。評價方法較為常用的有模糊綜合評價法[2]、層次分析法[12]等。模糊綜合評價法最初運用于交通管理、圖像處理、故障診斷等領域，之后國外一些學者將該理論逐步引入土地資源評價研究中，如Schmidt[15]、Mangaraj[16]等，運用模糊綜合法對土地集約利用評價能取得較為良好的結果[2,17]。評價指標主要是根據研究區域的具體情況及國家的相關政策文件確定，其對應權重的計算方式較為多樣，有特爾非法、因素成對比較法、主成分分析法、熵權法等。對于集約程度的分析的研究較多，如趙小風[1]、陳瑩[3]、秦鵬[13]等就對不同區域的土地集約利用程度進行了研究分析。

本文以武漢市的16個開發區為研究對象，研究選取了重要程度較高，能客觀反映開發區狀況的10項指標，并利用熵權法對指標賦予權重；根據模糊變換原理及最大隸屬度原則，構建了模糊綜合評價模型；采用ArcGIS查詢統計和Voronoi圖的CV值對4個集約利用的開發區進行分析，分析了這4個開發區企業、行政村、學校、醫療機構、基礎服務設施的分布與利用狀態。

1　研究區概況

武漢市地處華中腹地，是全國重要的工業基地和交通樞紐。目前全市擁有3個國家級開發區、12個省級開發區和1個市級開發區。3個國家級開發區分別為武漢東湖新技術開發區(R1)、武漢經濟技術開發區(R2)與武漢臨空港經濟技術開發區(R3)；12個省級開發區分別為武漢江岸經濟開發區(R4)、武漢江漢經濟開發區(R5)、武漢硚口經濟開發區(R6)、武漢漢陽經濟開發區(R7)、武漢武昌經濟開發區(R8)、武漢洪山經濟開發區(R9)、武漢青山經濟開發區(R10)、漢南經濟開發區(R11)、武漢蔡甸經濟開發區(R12)、武漢江夏經濟開發區(R13)、武漢陽邏經濟開發區(R14)與盤龍城經濟開發區(R15)；1個市級開發區為武漢化學工業區(R16)，其區域分布如圖1所示。

圖1　開發區區位圖

2　模糊綜合評價模型構建

2.1　數據來源

各類土地面積、建設用地面積等土地數據均來自武漢市地理國情普查數據、武漢市國土規劃局建設用地現狀數據，稅收、企業等經濟數據均來自武漢第3次經濟普查數據和武漢市統計年鑒，人口數據來自武漢市“兩實”人口數據。因武漢開發區分布較為分散，因此數據處理方法是利用開發區邊界進行分割處理從而進行統計。

2.2　評價指標確定

根據相關文件、武漢市相關專家的意見及開發區的特點，結合統計分析(因子分析)，選取重要程度較高，能客觀反映開發區狀況的10項指標，見表1。根據《城市土地集約利用潛力評價技術規程(試行)》及相關專家建議，對各指標集約程度制定評價標準，分為4個評價標準，分別為輕度利用、適度利用、集約利用與過度利用，見表2。

2.3　評價權重確定

確定指標權重，一般使用兩種方式：主觀法與客觀法，主觀法過于依賴專家的判斷能力和先驗知識。因此，本文對于指標權重值的確定采用熵權法。熵權法首先評價各指標的差異程度，然后利用信息熵計算各指標熵權，通過熵權修正評價指標權重，得到較為客觀的權重值[14]。10個土地集約利用程度評價指標的權重見表3。

2.4　模糊綜合評價模型確立

模糊綜合評價的根據是模糊變換原理及最大隸屬度原則。其主要評價流程為：①確定因素集和評語集；②建立隸屬函數進行單因素評價；③建立評價因素權重分配向量；④模糊變換得到綜合評價結果。

表1　指標體系

表2　指標評價標準

表3　指標權重值

2.4.1確立評語集

因素集指評判對象的各種屬性或性能的集合，本文開發區作為對象，其評價指標就是對應的因素。因此，本文中的因素集可表示為

U={u1,u2,u3,u4,u5,u6,u7,u8,u9,u10}

2.4.2確立隸屬度函數

根據函數的隸屬形式，結合土地集約評價特點，本文采用降半梯形分布函數，其函數模型表述如下：若R表示從U到V上的模糊關系,則rij表示第i個因素對第j級評語的隸屬度。建立隸屬函數后，從每個單因素ui(i=1,2，…，10)出發確定對象U對決策等級Vj(j=1,2,3,4)的隸屬度，得到ui對應評價結果rij(ui對于決策等級的隸屬度)。

2.4.3模糊變換

由于各因素在總評價體系中的重要性不同，因此需要對其賦予權重(權重在上文中已由熵權法求出)。設wi為ui對于整個評價體系的權重，則可記W={w1,w2,w3,w4,w5,w6,w7,w8,w9,w10}為U的權重模糊子集(或權重分配向量)。最終利用最為常用的最大隸屬度原則(即取Max{bj}對應的等級作為被評土地集約等級)進行集約程度確定。

2.5　評價土地集約利用程度

根據構建的模糊綜合評價模型，使用Python構建模糊計算流程腳本，輸入權重及各指標值，計算武漢16個開發區的結果向量，計算流程如圖2所示，并利用最大隸屬度原則確定其對應的集約程度。

圖2　Python腳本計算流程

各開發區模糊綜合評價最終結果見表4，從表4可以看出，依據最大隸屬度判斷，目前處于集約開發利用的有4個區域，處于適度利用的有2個區域，其余的9個區域均為輕度利用。通過ArcGIS對開發區的集約狀態進行空間可視化制圖，其結果如圖3所示。

表4　武漢開發區土地利用集約程度

圖3　開發區集約程度空間分布

3　評價結果分析

3.1　方法及原理

利用ArcGIS，以各開發區的企業、行政村、學

校、醫療機構、基礎服務設施(商業服務設施、公園、廣場、高速公路出入口、加油(氣)站等)的點位數據為生長點生成Voronoi圖，計算其變異系數(CV值)，從而分析各開發區土地類型的空間分布特征。其中，變異系數CV是Voronoi多邊形面積標準差和平均值的比值，其計算公式為

CV=標準差/平均值×100%

式中，CV可以衡量現象在空間的相對變化程度。Duyckaerts等提出3個建議值：當點集為隨機分布時，CV為57%(包括33%～64%的值)；當點集為集群分布時，CV為92%(包括>64%的值)；當點集為均勻分布時，CV為29%(包括<33%的值)[18]。

3.2　結果分析

以4個集約利用開發區各項地物的點位數據為基礎，利用ArcGIS生成4個開發區不同地物的Voronoi圖，如圖4所示。

圖4　4個集約利用開發區各類地物Voronoi圖

由此可以看出，武漢東湖新技術開發區、武漢臨空港經濟技術開發區、武漢江夏經濟開發區與武漢盤龍城經濟開發區的企業、行政村、學校、醫療及基礎服務設施的CV值均大于33%，大多數大于64%，這說明這4個開發區的企業、行政村、學校及醫療均處于隨機分布，大部分處于集群分布，見表5。

表5　4個集約利用開發區各類地物CV值

4　結論與建議

本文針對武漢市16個開發區的具體情況，對其開發區土地利用作出了評價。整體上，武漢市開發區土地集約使用狀況較為良好，開發區大面積呈現集約和適度利用，1個開發區處于過度，其余處于輕度利用狀態，具體表現為：

(1) 集約利用和適度利用的區域占據了整個開發區的大部分，輕度利用的開發區面積較小且大多依附于集約和適度開發區。空間分布上，處于輕度利用的開發區大多依附于集約或適度開發區，容易受到輻射帶動，有較為良好的發展環境。

(2) 處于集約利用狀態的有武漢東湖新技術開發區、武漢臨空港經濟技術開發區、武漢江夏經濟開發區與武漢盤龍城經濟開發區。武漢東湖新技術開發區是以光谷為核心的武漢市就業次中心，人口流動較大且各項配套設施齊全，單位土地面積的經濟收益較大。武漢臨空港經濟技術開發區作為港口開發區，占地面積較小，但企業分布均勻。武漢江夏經濟開發區區委、區政府對原開發區大力擴建，優化原有布局，使其發展狀態不斷提升。武漢盤龍城經濟開發區企業分布較少，但其作為臥城，綜合配套設施最為齊全，人居環境十分優良，生態、環境承載力較強。

(3) 武漢江漢經濟開發區受開發土地資源不足的限制處于過度利用中，該區距離集約和適度開發區較遠，較為孤立，應該盡快優化產業結構，調整土地使用布局。

(4) 土地集約利用評價是一個較為復雜的問題，會受到評價體系、指標評價標準、各項指標對應的權重及評價方式等諸多因素的影響，又需要大量土地數據與經濟數據的支撐。本文針對武漢市開發區的具體情況，利用開發區各項經濟與土地數據，構建了模糊綜合評價模型，并利用Voronoi圖的CV值對4個集約利用的開發區進行分析，評價結果與開發區實際發展情況吻合程度較高，表明該模型具有較高的實用性與準確性，可以作為其他地區開發區土地集約利用評價的參考模型。

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