基于村莊規劃的土地利用結構優化
——以湛江市群井村為例

朱淑嫻，吳明發，李志娟

（1.云南財經大學城市與環境學院，昆明 650221；2.廣東海洋大學，a.管理學院；b.廣東沿海經濟帶發展研究院，廣東 湛江 524088）

隨著《鄉村振興戰略規劃（2018—2022年）》《關于統籌推進村莊規劃工作的意見》等文件的頒發，明確在國土空間規劃背景下，加強村莊規劃，改善農村布局，提升人居環境，促進鄉村振興迫在眉睫［1-3］。村莊規劃是在國土空間規劃體系中屬于鄉村地區的詳細規劃，為開展鄉村空間開發和保護活動、執行國土空間用途管制實施各類建設等的重要依據［1］。“多規合一”（Multiple Planning Integration）是為解決各種規劃指標不一、內容沖突、缺乏銜接、自成體系的問題，把多個規劃（土地利用總體規劃、社會發展規劃、城鄉融合發展規劃等）有機融合到一個區域上，實現“一本規劃、一張藍圖”［3-5］。在綜合考慮“多規合一”和國土空間規劃對村莊規劃的統籌背景下，合理優化土地利用結構是村莊規劃是否合理的重要前提和保障。

總結國內外專家和學者對不同區域的土地利用結構優化的研究，土地利用結構優化從靜態轉向動態和信息化發展，因此各種定性與定量、灰色線性和多目標線性規劃的方法也被運用在土地利用結構優化上［6，7］。通過多目標綜合決策實現土地利用效益最大化是土地利用規劃領域的研究熱點［8］。相關學者圍繞土地利用結構和布局優化從方法創新［9，10］、約束控制［11，12］、尺度調整［13，14］、目標耦合［15，16］等方面進行了大量研究?；疑嗄繕司€性規劃模型的優點在于它可以解決約束白化的多目標問題，并不是簡單地算出某個滿意解，而是為人們提出將來可能發生的多種情形，以及不同情形下的決策［17］。因此，基于村莊規劃理論，利用灰色線性多目標模型，對廣東省湛江市麻章區湖光鎮群井村（行政村）進行土地利用結構優化的建模和研究，并通過不斷調整約束條件，求出以經濟、生態和社會效益最大化為目標下不同的3種優化方案，并確定一組最趨于合理的群井村土地利用結構優化方案，對群井村土地利用結構進行優化分析，以期為群井村村莊規劃編制提供理論依據，為鄉村振興和村委會決策提供參考依據，為土地用途管制奠定基礎。

1 數據來源與研究方法

1.1 數據來源

研究數據來源于湛江市麻章區自然資源局的麻章區群井村及周邊影像數據（2018年）、麻章區土地利用總體規劃矢量數據（2006—2020年）、麻章區土地利用現狀矢量數據（2017年）、群井村及周邊永久基本農田規劃矢量數據（2006—2020年）、玉湛高速走向矢量數據（2019年）；群井村實地調查的自然、經濟社會和生態環境等方面的數據；互聯網的《湛江

市城市總體規劃》（2011—2020年）；《湛江市麻章區土地利用總體規劃》（2006—2020年）；《麻章區國民經濟與社會發展第十三個五年規劃綱要》；《湛江市麻章區湖光鎮土地利用總體規劃》（2010—2020年）等。

1.2 研究方法

1.2.1 數學模型 灰色線性多目標模型應用系統方法的多目標決策理論和灰色系統理論，優化具有灰色、多目標、多方案等特點的土地利用系統，決策者根據不同標準，使目標系統由灰變白，進而選擇滿意的規劃方案，提高了規劃和決策的科學性［18-20］。

1.2.2 決策變量的確定 本研究設置土地利用結構優化配置變量時，依據《村莊規劃編制技術導則》和《土地利用現狀分類》（GB/T21010—2007），以群井村土地利用現狀為基礎，結合土地利用規劃目標，設置15個變量（表1）。

表1 決策變量

1.2.3 約束條件的確定

1）人口總數約束：用灰色系統方法的GM（1，1）模型（d(t)+az(1)(t)=b）對群井村總人口數進行預測，得到2025年總人口數為1 685人。

農用地和村莊用地承載人口控制在2025年規劃人口之內，即：

2）全村總面積約束：群井村總面積與各土地利用類型的土地面積之和相等，即

3）各地類需求約束：各地類約束條件見表2。

表2 各地類約束條件

4）數學模型非負約束：Xi＞0,i=1,2,…15。

1.2.4 目標函數構造

1）經濟效益目標函數

經濟效益目標旨在使經濟效益最大化［21］，經濟效益目標函數如下：

式中，ci是各土地利用類型的經濟效益的效益系數，由產出效益Ci與權重wi相乘，即ci=Ci×wi，xi是土地利用類型。

①確定各類用地的效益相對權重系數

利用專家打分法，依據不同土地利用類型對第一、二、三產業經濟的貢獻，確定群井村各類用地的效益權重，獲得其效益權重集合：

其中，X4（草地）、X9（基礎設施用地）、X10（景觀與綠化用地）、X11（村內交通用地）、X15（自然保留地）不存在產出值，用地效益被賦予0［22］，不參與本次打分。因此，由式（2）得，

②確定產出效益ci

本研究所提及的效益系數C是常數，是依據群井村的耕地每公頃均產效益值得出。因此，耕地平均產效益發展預期值=效益系數C×各類用地的效益相對權重系數。預測到2025年，耕地平均產效益為50 002.5元/hm2。由于運算需要，把不存在產出值的土地利用類型的ci賦予為0.000 1，由ci=Ciwi得：

③確定經濟效益目標函數

經濟效益目標函數為：

2）生態效益目標函數為：

式中，xi是土地利用類型，di是單位生態系統服務價值［23-25］，di等于標準當量生態系統服務價值乘以單位面積生態服務價值當量。

通過實地調研結合群井村土地實際情況，確定1個標準當量生態系統服務價值面積價值當量為3 302.71元/hm2。確定各土地利用類型對應的單位面積生態服務價值當量和服務價值，代入函數可得：

3）社會效益目標函數為：

運用Matllab軟件求解出一組經濟效益、生態效益和社會效益在數量上最大化的較優土地利用結構。

2 結果與分析

依據灰色多目標線性規劃模型，對研究中確定的15個變量的土地利用類型的面積進行優化，得到2025年土地利用規劃期的面積（表3）。

表3 群井村土地利用結構優化方案

2.1 基于經濟效益最大化的土地利用結構優化方案

在經濟效益最大化的方案下，建設用地增加了33.72%，達到3種方案中的最高值。增加的建設用地主要為經營性建設用地、水利設施用地，共增加3.75 hm2。經濟效益方案以經濟效益為優先目標，在優化過程中占用了75.00%的自然保留地田，面積減少0.97 hm2，農業用地面積減少1.64%，一定程度上破壞了生態環境。隨著鄉村振興的推進，群井村建設用地擴張最為明顯，土地得到了高效利用并一定程度上帶動了農業空間發展，一定程度上制約了生態空間的發展。

2.2 基于生態效益最大化的土地利用結構優化方案

在生態效益最大化的方案下，群井村生態用地變化最明顯，面積增加了5.69 hm2，較現狀生態用地總面積增加了108.59%，增加的面積主要來自于坑塘水面，起到了涵養水源和保持水土的作用。建設用地比重降低17.45%，面積減少了1.94 hm2。由此可見該方案受政策影響較大，起到了建設美麗生態鄉村的作用，符合國家“十四五”規劃要求。

2.3 基于社會效益最大化的土地利用結構優化方案

在社會效益最大化的方案下，農業用地的比重增加了3.29%，面積增加1.94 hm2，如林地的增加有利于生態環境保護。隨著城鎮化進程的加快和社會經濟水平的不斷提高，村內交通用地、公共服務設施用地、經營性建設用地和基礎設施用地面積不斷增加。經過優化后，公共服務設施用地和基礎設施用地增加較大，面積分別為0.35 hm2和0.37 hm2，改善了村莊人居環境，同時解決了公共服務短缺問題。生態用地面積為5.85 hm2，比經濟效益最大化方案下的面積減少了2.18 hm2，生態用地縮減趨勢較為緩和?？傮w來看，與經濟效益和生態效益最大化方案相比，該方案下3類用地發展較為均衡，趨于較優的群井村土地利用結構優化方案，可以用“較優化”的土地利用數量結構指導空間布局，為土地用途管制奠定基礎。

3 小結

在土地利用結構優化過程中，應用灰色多目標線性規劃模型優化的土地利用結構，比上級規劃下達的硬性指標更科學合理，更符合指導區域實際規劃。群井村土地利用結構優化結果的各項約束性指標更有利于推動美麗生態鄉村建設，如村莊建設用地總面積小于規劃目標，園地和林地等面積大于規劃目標。

通過基于經濟、生態和社會效益最大化的模型優化結果表明，為了實現“多規合一”目標，群井村通過調整土地利用結構合理優化農業用地結構，優先保護耕地，適當增加園地和草地面積，滿足特色農業特色發展需求；群井村通過調整土地利用結構合理優化建設用地結構，主要包括加大土地整治力度，促進村莊建設用地節約集約化，推進農村“一戶一宅”建設和改善農村基礎設施和公共服務設施短缺問題；群井村通過調整土地利用結構合理優化生態用地，加強坑塘水面的修復，保護生態脆弱的土地，推動美麗生態鄉村建設。

在“多規合一”背景下，探索村莊規劃的土地利用結構優化方法，可以解決各種規劃指標不一、內容沖突、缺乏銜接、自成體系的問題，實現“一本規劃、一張藍圖”，有力推動鄉村振興。進行土地利用結構優化是落實土地用途管制的基礎，而村土地利用結構優化具有實施性和操作性，是振興鄉村的好抓手，也可以為國土空間規劃工作提供參考。

雖然本研究基于“多規合一”理論背景下，進行土地利用結構優化并且研究的規劃尺度是自然村，但存在一些不足之處。隨著規劃尺度的推移和縮小，本研究運用灰色多目標線性規劃模型進行土地利用結構優化，由于是小尺度，在求較優解過程中受限比較大，加上經濟效益目標函數和生態效益目標函數設置引用的是定性與定量研究成果，不具備普遍意義。在土地利用空間布局優化中，由于技術和數據支撐有限，沒有具體落實到地塊，目前研究只是提出各類用地的數量優化調整方向的意見和建議，在指導實際應用的過程中，應結合實際情況予以相應調整。