基于熵值法的霍邱縣國土空間開發適宜性評價研究

張 欣，趙立輝，黃 潤，孫賢斌，李遠平

(1.皖西學院 環境與旅游學院，安徽 六安 237012；2.六安市城鄉規劃設計研究院，安徽 六安 237000)

國土空間開發適宜性評價是依據國土空間的自然條件、社會發展特點、人們的生活方式以及政府宏觀政策等方面來分析國土空間對預定發展用途的適宜性水平[1-3]。當前城市化進程加快，這使得國土空間開發無序、城市空間結構失衡以及資源過度利用等多種現象更加顯現出來[4]。本研究以霍邱縣域內允許建設區以及有條件建設區為本次評價對象，通過對霍邱縣域國土空間開發適宜性評價，探討在國土空間開發的過程中，土地承載力、資源環境容量以及空間分布等方面的特征，綜合反映霍邱縣國土空間的開發適宜性。從而，為霍邱縣空間規劃、國土開發等提供借鑒。

1 研究區概況

霍邱縣位于安徽省的西部，是六安市的轄縣之一，東經115°50′20″～116°32′31″，北緯31°44′51″～32°36′31″，位于大別山北麓、淮河南岸。其西側鄰近河南省信陽市固始縣，其東側與六安市裕安區、淮南市壽縣接壤，以北靠近阜陽市的潁上縣和阜南縣，以南與金寨縣相靠。霍邱縣域內南部地區是丘陵，其北部多是平原，總體形態仍以平原為主。霍邱縣屬于北亞熱帶氣候，位于中國東部季風區，全年氣候溫暖，降雨量適中，一年四季較分明[5]。霍邱縣的資源非常豐富，不僅是國家商品糧以及優質油菜生產基地，同時還是畜牧水產品生產的重點縣，其中，有多類產品和資源獲得“國強省冠”的稱號。

2 研究方法和數據來源

2.1 熵值法

“熵”(entropy)是由德國物理學家克勞修斯(Clausius)提出，用以解釋一種能量在空間中分布的均勻程度。之后由香農(Shannon)把熵運用到信息論中，熵指的是對于不確定性的一種度量，若信息量越大，則不確定性越小，且熵也越小；若信息量越小，則不確定性就越大，且熵也越大[6，7]。熵值法是一種客觀賦權法，其原理是按照每一指標觀測值所提供的數據來判定指標的權重。其特點是能夠很好地表示出指標信息熵的效用價值，從而使計算得到的指標權重可信度更好，一般適用于多元指標的綜合評價中[8，9]。其基本算法過程是：

1)設有m個待評方案，n個評價指標，構建原始指標數據矩陣X=(xij)m×n，其中xij即第i個方案第j個指標的數值；

2)數據的標準化處理

正向指標：

負向指標：

3)計算第j項指標下第i個方案占該指標的比重

4)計算第j項指標的熵值

5)計算第j項指標的差異系數

對于第j項指標，若指標值xij的差異越大，則對方案評價的作用越大，其熵值會越小

gj=1-ej, 即：gj越大，其指標越重要

6)求權數

7)計算各方案的綜合得分

2.2 數據來源和處理

根據霍邱縣的特點，本研究對霍邱縣國土空間開發適宜性評價主要收集兩類數據，一類是統計數據，主要來源于官方公布的統計數據和霍邱縣相關規劃文本，通過對指標數據的搜集建立Excel庫，同時利用Excel計算數據指標權重。另一類是非統計類的空間信息數據，包括霍邱縣相關規劃圖紙和行政區劃圖、地形圖等，這些能夠直觀反映霍邱縣的資源稟賦、城鎮特征的數據圖，主要從六安市規劃設計院獲得，并通過對研究區行政邊界裁剪，利用ArcGIS軟件矢量化霍邱縣及各鄉鎮的行政區域邊界，測算各區域空間數據等。

2.3 構建國土空間開發適宜性評價指標體系

國土空間開發適宜性指標體系的構建過程中，對于每一指標要素的選擇均會對適宜性評價的結果產生影響。因此，評價指標的選取遵循可持續原則、綜合性原則、可度量原則以及穩定性原則[10，11]，選取開發約束條件、國土開發程度和國土開發潛力三個方面[12]，綜合反映城市國土空間開發適宜性，構建霍邱縣國土開發適宜性綜合評價指標體系(表1)。

表1 霍邱縣國土開發適宜性綜合評價指標體系

3 霍邱縣國土空間開發適宜性分項評價內容

3.1 霍邱縣國土空間開發約束評價

在國土空間開發過程中，需要分析國土空間開發的約束因素，通過熵值法求得的參評因子對霍邱縣開發約束要素進行分析。按照公式把參評因子值和開發約束條件權重值進行疊加，即可獲取霍邱縣各鄉鎮開發約束值(表2)，再結合GIS技術的自然斷裂法進行分級，就能夠繪制出霍邱縣開發約束條件評價等級圖[13](圖1)。

表2 國土空間開發約束評價得分值

由圖1可以看出，霍邱縣國土空間開發約束性總體趨勢從南到北逐漸減少，其中以馮井鎮、范橋鎮和眾興集鎮三鎮的開發約束性最高；城關鎮、馬店鎮的開發約束性最低；以霍邱縣中心城區為中心，周邊新店鎮、宋店鄉、三流鄉等11個鄉鎮開發約束性較小。

3.2 霍邱縣國土空間開發強度評價

當前開發強度既能夠對霍邱縣發展的現狀給出適當的判定，另外還可以從存量角度影響霍邱縣未來發展速度，如果霍邱縣當前開發強度很大，其城鎮化和工業化水平已接近峰值，因此霍邱縣未來發展速度即會處于緩慢發展的狀態[14]。按照以上因素，運用熵值法得出的參評因子對現有開發強度進行分析。通過公式計算出的得分值和霍邱縣當前開發強度的權重值進行疊加，即可求出霍邱縣國土空間當前開發強度值(表3)，再利用GIS技術可繪制開發強度評價等級圖(圖2)。

圖1 霍邱縣鄉鎮開發約束條件評價等級

圖2 霍邱縣鄉鎮開發強度評價等級

表3 國土空間開發強度評價得分值

由圖2可以看出，霍邱縣國土空間開發強度以中心城區城關鎮為核心，以中心城區周邊的新店鎮、宋店鄉、三流鄉、潘集鎮開發強度為次之的較高開發強度的集中，而處于中西部區域的邵崗鄉、河口鎮、白蓮鄉等鄉鎮的開發約束性較小。

3.3 霍邱縣國土空間開發潛力評價

未來開發潛力既要在時間上滿足霍邱縣發展的目標，還需在空間上反映出霍邱縣的特色和功能定位；并且城鎮化的發展要堅持以生態資源所能承受的范圍為前提，才可以實現霍邱縣持續穩定發展[15]。與此同時，霍邱縣在未來國土空間利用過程中，不但要考慮到多種空間之間的相互協調，還應該增強內部的協調完善，從而改善霍邱縣當前國土空間利用混亂的現象。按照上述同樣方法可得到霍邱縣開發潛力評價得分值(表4)和開發潛力評價等級圖(圖3)。

表4 國土空間開發潛力評價得分值

由圖3可以看出，霍邱縣國土空間開發潛力以中心城區城關鎮為主，開發潛力最高。潛力較次之的為新店鎮、長集鎮和馬店鎮。而臨淮崗鄉、孟集鎮、潘集鎮、城西湖鄉等12個鄉鎮均處于中等的發展潛力區域，其他鄉鎮均為開發潛力中等以下的區域。

4 霍邱縣國土空間開發適宜性綜合評價結果

通過對霍邱縣國土空間開發適宜性的三大分項目標層進行加權疊加，從而得出霍邱縣國土空間開發適宜性評價的綜合得分值(表5)和綜合評價等級(圖4)。

由圖4可以看出，霍邱縣國土空間開發適宜性以霍邱縣中心城區城關鎮及臨水鎮最高。較為次之的是集中在中心城區周邊的新店鎮、長集鎮和馬店鎮；霍邱縣國土空間開發適宜性處于中等水平的鄉鎮，主要集中在東部的臨淮崗鄉、潘集鎮和孟集鎮，中部的城西湖鄉、宋店鄉，西部的馮井鎮、范橋鎮、龍潭鎮等13個鄉鎮區域，在空間上形成三角形的發展趨勢；其他地區的其他鄉鎮，其國土空間開發適宜性較小且均處于中等水平以下。

圖3 各鄉鎮開發潛力評價等級

圖4 各鄉鎮開發適宜性綜合評價等級

表5 霍邱縣國土空間開發適宜性綜合評價得分值

5 討論與建議

從研究角度分析，本文主要基于熵值法對霍邱縣各鄉鎮國土空間開發進行了適宜性分析，熵值法求指標的權數時權數會隨指標樣本的變化而變化，權數依賴于指標樣本，因此，在未來的適宜性評價過程中應加強指標體系的規范性和統一性。從評價結果分析，為提高霍邱縣的國土空間開發水平，結合霍邱縣當前發展條件，我們需要推進土地整治工作，從而提高霍邱縣土地的承載能力。因此，針對于開發水平處于中等的鄉鎮，主要包括臨淮崗鄉、潘集鎮、孟集鎮，城西湖鄉、宋店鄉，馮井鎮、范橋鎮、龍潭鎮等鄉鎮，需要合理改善其土地利用結構，促進農業基礎設施建設；同時針對于開發水平最高和較次之的鄉鎮，主要包括城關鎮及臨水鎮、新店鎮、長集鎮和馬店鎮，還需保護其現有的農田，提高人們對耕地的保護意識。從管理角度分析，今后一段時間將是霍邱縣城鎮化快速發展的關鍵期，在城鎮化建設期間無疑會出現擠占耕地的現象，這種情況將會與保護耕地產生矛盾。因此還需推進建設用地利用的節約化和集約化，同時，相關部門應嚴格管控建設用地規模，提升霍邱縣土地使用效率，才能夠為霍邱縣國土空間開發提供足夠的空間。