國內土地利用優化研究熱點與趨勢分析

文/章夢霞 胡敏宣

一、引言

土地利用優化作為土地學科的核心問題，是促進土地資源合理利用和區域土地資源可持續發展的重要技術手段，它指的是為了達到經濟、社會以及生態效益的統一與最優化，根據區域內土地資源利用的特點，在數量上科學安排土地資源的利用，同時合理調整其空間布局。[1]土地利用優化研究最先是以經濟效益最大化為導向的土地利用數量結構優化，隨著研究的深入，以經濟、社會與生態等多目標綜合效益為目標的空間布局優化成為研究的重要內容。[2-3]當前計算機技術和3S技術不斷成熟，學者們不再局限于單一數學模型，而是嘗試將不同模型集成綜合起來，還有學者耦合計算機算法以及GIS空間分析技術等來完善模型。[4-5]

當前，國內土地利用優化研究在優化內容、優化目標、優化模型、優化方案的推演與實現等方面已獲得比較豐碩的研究成果，[6]但綜述類文獻較少，且多采用傳統的文獻分析法，缺乏可視化的文獻歸納分析手段對研究現狀和發展趨勢進行總結。為此，本文借助CiteSpace信息可視化分析軟件，以多元、分時、動態的視角，從文獻計量角度對近二十年國內土地利用優化研究的發文量、核心作者、研究主題和前沿熱點進行分析，探究該研究領域的發展趨勢與熱點，以期拓展后續研究思路。

二、數據與方法

（一）數據來源

本文文獻數據采集自中國知網數據庫，為了保證檢索的精確有效及數據的高質量，將主題詞設定為土地利用優化、土地布局優化、土地結構優化、國土空間優化，時間范圍結束年選擇2021年，來源類別設定為北大核心、CSCD以及CSSCI。檢索后得到731篇文獻，最早記錄出現在1992年。為了保障數據的科學有效性，對與主題不相關的文獻、重復數據以及征稿通知、會議、訪談等無效文獻進行剔除，最后得到682條有效文獻信息作為本次研究的基礎數據。

（二）研究方法

隨著當前社會信息化技術的成熟，學者們通過繪制科學知識圖譜的可視化手段來挖掘文獻信息，以此探究某個研究領域的演進歷程和發展前沿。當前市面上已有大量的文獻信息可視化分析軟件，而CiteSpace因其圖譜解讀容易、可視化效果好等功能優勢而得到學者們的推廣使用。[7-9]本文以篩選后國內土地利用優化研究的有效文獻作為研究對象，借助CiteSpace知識圖譜繪制工具，通過研究文獻數量變化情況、高頻作者分布情況以及文獻關鍵詞共現分析、突現分析等，探究我國土地利用優化研究的主力軍、發展演進脈絡、研究熱點與未來發展趨勢，以期為后續深入研究提供參考。

三、土地利用優化基本特征分析

（一）文獻數量變化

文獻發表數量的時間分布變化是表征該領域研究進展與活躍程度的重要指標，反映了不同研究時期內土地利用優化研究的發展狀況。[10]通過繪制作為本文研究對象的682條文獻信息的數量時間分布圖（圖1），經過初步的年度分布統計分析，可對土地利用優化研究領域有一個初步的認識。

圖1 土地利用優化文獻數量時間分布圖

1.1992-1999年，我國土地利用優化相關研究還處于起步探索階段，年度文獻發表數量雖然較少但較為平穩。

2.2000-2013年，隨著土地利用總體規劃編制工作的推進，土地利用優化發文數量開始小幅度增長，說明土地利用優化問題逐漸受到學者們的重視。2004年，中央明確提出把土地政策作為宏觀調控的重要手段之一，并且頒布了《國務院關于深化改革嚴格土地管理的決定》，此后，中央下發了一系列土地可持續利用的相關政策性文件，如《國務院關于促進節約集約用地的通知》等，明確提出要嚴格控制城市用地規模并盤活存量產業用地，并將節約集約用地的要求落實在政府決策中。在土地相關政策法規的指導下，土地利用優化相關研究有了全新的發展動力和方向，該領域發文量在此階段快速攀升。

3.2014-2021年，土地利用優化發文量穩定在每年40篇左右，表明土地利用優化研究步入穩定發展階段，研究逐漸成熟。隨著第三次全國國土調查、全國國土年度變更調查以及國土資源信息化平臺建設等工作的深入推進，累積了全國范圍內的海量國土資源、經濟社會發展及相關行業的數據信息，這為土地利用優化研究提供了豐富的數據支撐。

（二）合作特征

當前土地利用優化研究涉及多學科領域，亟需不同領域學者交流協作。土地利用優化研究合著作者知識圖譜可以反映該領域主要貢獻者和他們之間的合作程度，研讀他們的文獻，有利于提高對該領域的整體認知水平，便于開展前期工作。

研究結果顯示（圖2），合著作者知識圖譜共包含92個網絡節點，合作網絡密度為0.0237，表明該領域研究作者之間科研合作聯通性并不強，呈現“整體分散、局部聚集”的特征。發文量最多且最為活躍的作者是劉彥隨，并已形成一個規模較大的研究團隊。他深入地研究了土地利用優化配置的層次模式和程序流程，提出將區域土地利用優化配置空間尺度劃分為宏觀、中觀以及微觀三個層次，并且實現了空間分區優化模型、結構優化模型和微觀設計模型的組合，該組合模型可以有效彌補此前單一模型在土地利用優化配置與決策中的誤差性。[11-13]其他對該領域貢獻比較大的學者還有劉耀林、歐名豪等。

圖2 合著作者知識譜圖

四、土地利用優化研究熱點分析

（一）關鍵詞共現分析

關鍵詞是學術論文主要研究內容和主題的提煉，其內在關聯性可以表征學科領域中知識的內在聯系。[14]中介中心性是表征文獻重要性程度的指標，其紫色圈大小代表了重要程度以及活躍程度。本文通過CiteSpace信息可視化軟件，生成關鍵詞高頻次及中介中心性表格（表1）、關鍵詞時區視角知識圖譜（圖3），據此將土地利用優化研究的關鍵詞演化分為低速起步階段（1992-1999年）、快速發展階段（2000-2013年）、深入研究階段（2014-至今）等三個階段。

表1 土地利用優化研究關鍵詞高頻次及中介中心性表格

圖3 土地利用優化研究關鍵詞時區視角知識圖譜

1992-1999年為低速起步階段，高頻關鍵詞有土地利用、優化配置、線性規劃。對該階段研究文獻進行梳理發現，早期的土地利用優化研究多停留在對土地進行定性分析以及對土地利用結構、優化配置與優化方法的基礎理論研究。學者們多采用定性的方法進行研究，并根據區域自身土地資源特征開展有目標性的土地調查。線性規劃是此階段高頻關鍵詞之一，廣泛用于解決區域各產業、部門之間合理分配有限的土地資源這類宏觀問題，但具有一定的局限性。

2000-2013年為快速發展階段，高頻關鍵詞有優化利用、結構優化、優化模型、遺傳算法、GIS等。此階段該領域在探究土地利用結構優化配置模式與原理的基礎上，加入了產業結構、生態補償、生態安全等多種優化目標，研究體系更為深入復雜，并且進行了大量的實證研究。優化模型是該領域研究重點之一，模型的構建結合了多種學科和方法，主要有數學建模、系統動態學、動態仿真模擬、城市地理學等。[15]起初優化模型多集中在數量結構優化上，常見的有線性規劃模型、灰色線性規劃模型、多目標線性規劃模型、系統動力學模型等。[16]隨著GIS技術和計算機技術的發展與應用，學者們將數學模型耦合GIS空間分析技術，并提出從數量結構優化到空間格局配置的土地利用完整優化過程，空間布局優化常見的模型有元胞自動機、灰色模型、多智能體模型等。[17]為了提高模型計算效率，學者們在不斷改進模型的同時，還探索多種模型相融合，以及耦合遺傳、蟻群、粒子群等智能算法的模型。根據關鍵詞中介中心性，在此階段遺傳算法最受學者青睞。而基于GIS空間分析技術的人工智能計算機仿真和模擬——預測——優化模型將成為未來土地利用優化模型的研究熱點。[18]

2014年至今為深入研究階段，高頻關鍵詞有三生空間、碳排放、低碳、效率分析、農村地區等。該階段土地利用優化研究領域的基礎理論與方法已相對成熟，眾多學者開始結合當前時事政策和社會熱點開展研究，使得該領域研究更加與時俱進。為緩解自然生態的持續性萎縮，優化三生空間布局和實現三生功能協調發展的研究成果逐漸涌現，土地利用碳排放的時空格局與低碳優化也是當前的研究重點。而隨著我國城鎮化的快速發展，土地資源供需矛盾突出，在建設社會主義新農村等相關政策的指導下，眾多學者轉向研究農村土地利用空間布局優化問題。

（二）關鍵詞突現分析

突現詞反映的是在某一時期內出現頻次變化率比較高的關鍵詞，表明學者在某一時期發現了新的研究視角，該指標能夠體現該時期的研究熱點。本文借助CiteSpace軟件的突現檢測算法對樣本文獻進行分析，得到了18個突現詞（圖4），關鍵詞突現強度排序前五的為：結構優化、優化利用、線性規劃、布局優化和優化模型。總體來看，土地利用優化研究的對象從一開始以經濟效益最大化為導向的數量結構優化，演變為以多目標效益最大化為導向的空間布局優化，研究范圍從小尺度的城鎮鄉村到大尺度的省市、典型功能區均有涉及，研究內容主要為理論方法、模型構建、算法優化等角度。分時段來看，可以發現我國土地利用優化研究伴隨我國政策導向和區域土地利用現實問題而有側重點地演進，近幾年來，在“生態優先、保護優先”的城市建設理念背景下，以三生空間視角以及以低碳為優化目標導向的土地利用空間布局優化正成為當前研究的熱點。

圖4 土地利用優化研究關鍵詞突現視圖

五、結論

本文通過CiteSpace知識圖譜繪制工具對國內682條土地利用優化領域的文獻數據進行可視化分析。首先通過描述不同時期文獻數量變化狀況、高頻作者之間的合作關系來對土地利用優化研究形成整體的認知，然后通過繪制關鍵詞時區視角知識圖譜，識別不同時期的研究主題，最后通過分析關鍵詞突現發掘該領域不同時期的研究熱點，具體如下：

1.從文獻發表數量看，我國土地利用優化研究發文量總體呈現上升趨勢，研究成果日益成熟豐富，但作者之間合作特征較弱，缺乏學術交流。

2.從關鍵詞共現時區分析看，研究呈現低速——快速——深化等三個發展階段，土地利用優化相關研究已經形成了比較完整的研究網絡，研究內容從最初的宏觀共性理論研究發展為當前的區域特性實例研究，最為活躍的關鍵詞有結構優化、優化模型、遺傳算法等。

3.從關鍵詞突現分析看，土地利用優化研究的演進與當前時事熱點和土地相關政策制度密切相關，以三生空間視角以及以低碳為優化目標導向的土地利用空間布局優化是當前該領域的研究熱點。

本文以CNKI數據庫為主要檢索文獻來源，有一定程度的局限性，但研究成果大致能夠反映土地利用優化領域的研究主題與內容體系。整體上，該領域研究伴隨著社會發展中形成的土地資源利用問題而有針對性地演進，學者們結合當前社會熱點進行了大量的研究，研究成果比較豐富，但仍存在一些不足。由于目前研究多數集中在實例驗證分析上，導致在優化內容、優化模型和優化評價指標體系等方面存在一定的同質化現象，在不同區域土地現狀的優化評價指標體系創建和優化模型適用性研究方面有所欠缺。此外，土地利用結構優化結果不能直接落實到實際的空間布局上，空間分析與傳統數學模型的綜合運用有待深入研究。