摘要：運(yùn)用主成分分析法和空間聚類方法對重慶市的城市土地集約利用情況進(jìn)行了測度和評價(jià)，將重慶土地集約利用水平分為4級?？偨Y(jié)出重慶市土地利用集約度空間分異特點(diǎn)為中心向外圍遞減的圈層式空間分異結(jié)構(gòu)。最后分析了重慶城市空間發(fā)展存在的問題，并提出了相關(guān)優(yōu)化策略，以便更好地提高城市土地利用集約度，探尋更優(yōu)的城市空間架構(gòu)。

關(guān)鍵詞：空間數(shù)據(jù)挖掘；主成分分析；聚類分析；城市土地集約利用；GIS；重慶市

中圖分類號：P208；F301.24 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2013）02-0295-04

隨著數(shù)據(jù)獲取和處理技術(shù)的迅速發(fā)展及數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，人們積累的數(shù)據(jù)越來越多，但在激增的數(shù)據(jù)背后隱藏著許多重要的信息，由于缺乏有效的方法，導(dǎo)致了一種“數(shù)據(jù)爆炸但知識貧乏”的現(xiàn)象[1]，面對這一挑戰(zhàn)，數(shù)據(jù)挖掘（Data mining，DM）和知識發(fā)現(xiàn)（Knowledge discovery in databases，KDD） 技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生并得到迅速發(fā)展，它的出現(xiàn)為自動和智能地把海量的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成有用的信息和知識提供了手段。

作為DM 技術(shù)一個新的分支，空間DM也稱基于空間數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)挖掘和知識發(fā)現(xiàn)（Spatial data mining and knowledge discovery），是指從空間數(shù)據(jù)庫中提取隱含的、用戶感興趣的空間和非空間的模式、普遍特征、規(guī)則和知識的過程[2]。

這里主要應(yīng)用GIS和SPSS分析技術(shù)，采用空間DM中的主成分分析法和空間聚類方法，對重慶市的40個區(qū)、縣的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，總結(jié)了重慶市土地利用集約度空間分異特點(diǎn)，分析了重慶城市空間發(fā)展存在的問題，以期更好地為重慶城市空間發(fā)展提供一定的決策支持。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

重慶市位于中國內(nèi)陸西南部、長江上游和四川盆地東部邊緣，為典型組團(tuán)式城市，是中國長江上游地區(qū)惟一匯集水、陸、空交通資源的特大型城市。2009年全市實(shí)現(xiàn)地區(qū)生產(chǎn)總值6 530.01億元，比2004年增長154.5%，其中，第一產(chǎn)業(yè)增加值606.80億元，比2004年增長50.6%；第二產(chǎn)業(yè)增加值3 448.77億元，比2004年增長189.3%；第三產(chǎn)業(yè)增加值2 474.44億元，比2004年增長154.9%。三大產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)比例為9∶53∶38。人均地區(qū)生產(chǎn)總值為22 920元。

研究使用的數(shù)據(jù)主要來源于《重慶統(tǒng)計(jì)年鑒2010》[3]，并以城市各部門官方統(tǒng)計(jì)網(wǎng)站數(shù)據(jù)為補(bǔ)充，重慶市40個區(qū)、縣的土地利用數(shù)據(jù)、重慶市電子地圖等。

2 研究方法

2.1 評價(jià)體系的構(gòu)建

不同學(xué)者根據(jù)不同的研究對象提出了不同的評價(jià)體系與指標(biāo)選取。彭建超等[4]從土地投入水平、土地利用效益、土地利用程度與土地利用生態(tài)環(huán)境質(zhì)量4個方面構(gòu)建了長三角地區(qū)城市土地利用集約度時空變異的評價(jià)指標(biāo)體系；齊梅等[5]從人口集約度、物質(zhì)與資本的集約、土地可持續(xù)性3個方面來構(gòu)建重慶城鎮(zhèn)土地集約利用的評價(jià)指標(biāo)。綜合各個學(xué)者的相關(guān)研究可以看出，土地集約利用的評價(jià)主要體現(xiàn)了人口、經(jīng)濟(jì)、社會、生態(tài)環(huán)境與土地利用的關(guān)系，故根據(jù)這4個主要的方面構(gòu)建重慶市土地集約利用評價(jià)指標(biāo)體系（表1）。

2.2 評價(jià)方法

采用主成分分析法進(jìn)行分析。主成分分析法是利用降維的思想，把多個指標(biāo)或數(shù)據(jù)簡化為少量的綜合指標(biāo)，同時又使這少量指標(biāo)盡可能地包含原指標(biāo)群中的信息資料，這些綜合指標(biāo)更能合理地反映樣本之間的差別，而在統(tǒng)計(jì)意義上是相互獨(dú)立的[6]。

3 結(jié)果與分析

3.1 主成分分析結(jié)果

通過分析，前3個成分的累積方差貢獻(xiàn)率達(dá)到了87.326%，且其初始特征值均大于1，故選擇前3個成分作為主成分，第一主成分的方差貢獻(xiàn)率為56.336%，第二主成分的方差貢獻(xiàn)率為21.749%，第三主成分的方差貢獻(xiàn)率為9.241%（表2）。

經(jīng)分析，第一主成分在人口密度、城鎮(zhèn)化率、地均GDP、地均工業(yè)產(chǎn)值、地均固定資產(chǎn)投資、地均社會消費(fèi)品零售總額上的載荷較大，主要體現(xiàn)了土地利用的人口、經(jīng)濟(jì)集約度，反映了土地的利用效益。第二主成分在人均住宅建筑面積、人均道路面積上的載荷較大，反映城市土地利用的社會效益。第三主成分在人均公共綠地面積、建成區(qū)綠化覆蓋率上的載荷較大，反映了土地利用的生態(tài)效益（表3）。

根據(jù)因子回歸系數(shù)與變量標(biāo)準(zhǔn)化后數(shù)據(jù)相乘得出各主成分得分，然后以每個主成分對應(yīng)的方差貢獻(xiàn)率為權(quán)重，得到各個城市的綜合因子得分。正數(shù)得分表示土地集約度較高，負(fù)數(shù)得分表示土地集約度較低（表4）。

綜合得分（F）=a1F1+a2F2+a3F3，式中Fi為各主成分因子得分，ai為各主成分對應(yīng)的方差貢獻(xiàn)率。

3.2 聚類分析結(jié)果

利用上述計(jì)算結(jié)果運(yùn)用SPSS進(jìn)行聚類分析，可得到重慶市土地集約利用的分類（表5）。由表5可知，重慶市土地集約利用水平可以分成4個層次，第一層次：渝中區(qū)；第二層次：渝北區(qū)、北碚區(qū)、雙橋區(qū)、江北區(qū)、九龍坡區(qū)、沙坪壩區(qū)等8個區(qū)；第三層次：榮昌縣、忠縣、石柱縣、大足縣、綦江縣、南川區(qū)、開縣等18個區(qū)（縣）；第四層次：奉節(jié)縣、城口縣、彭水縣、酉陽縣、巫山縣、云陽縣、巫溪縣等13個區(qū)（縣）。

根據(jù)聚類分析結(jié)果繪制重慶市土地利用集約度空間分布圖（圖1），從圖1可以看出，重慶市土地利用集約度大致呈現(xiàn)中心向外圍遞減的圈層式空間分異結(jié)果。

第一級：渝中區(qū)土地面積最小、人口密度最高，是城市商業(yè)、文化的重要中心，是輻射西南的區(qū)域性金融中心，土地利用集約度最高。

第二級：南岸區(qū)是重慶發(fā)展較早的一個區(qū)，該區(qū)一直以來并不發(fā)達(dá)，主要支柱產(chǎn)業(yè)為商業(yè)，其次是旅游和教育，有著彈子石租界歷史文化街等旅游名勝，歷史文化的保護(hù)使得城區(qū)的土地利用集約度低于第一級的城區(qū)。大渡口區(qū)是主城向西的重要門戶和窗口，也是重慶主城的生態(tài)和諧宜居區(qū)、文化休閑功能區(qū)、現(xiàn)代物流發(fā)展區(qū)、新型工業(yè)發(fā)達(dá)區(qū)，土地利用集約度較渝中區(qū)低些。沙坪壩區(qū)是紅巖精神發(fā)祥地、抗戰(zhàn)遺址密集區(qū)，是中國大后方四大文化區(qū)之一，全區(qū)河溪分布廣泛，森林資源較為豐富，使其土地利用集約度在重慶市排列靠前。九龍坡區(qū)有較完備的城市排污系統(tǒng)和污水處理系統(tǒng)，國內(nèi)主要金融保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)均在該區(qū)設(shè)立了分支機(jī)構(gòu)，區(qū)內(nèi)也有多家大型商場、上檔次的星級酒店等，餐飲娛樂業(yè)較為發(fā)達(dá)，土地利用集約度較高。該等級其他區(qū)土地利用集約度較為接近，均有其特色產(chǎn)業(yè)支持。

第三級：巴南區(qū)、璧山縣、萬盛區(qū)、銅梁縣土地利用集約度位于重慶市的第三級，且均為正值。巴南區(qū)是主城九區(qū)中惟一一個歸為第三級的區(qū)，其區(qū)位優(yōu)勢較為明顯，交通較為發(fā)達(dá)，資源較為豐富，風(fēng)景名勝薈萃，制造業(yè)是該區(qū)的支柱產(chǎn)業(yè)。璧山縣承載著厚重深蘊(yùn)的人文歷史，是“西部鞋都”，土地利用集約度較低。該級長壽區(qū)、永川區(qū)、萬州區(qū)、江津區(qū)等14個區(qū)（縣）土地利用集約度均為負(fù)值，有待于進(jìn)一步提高和合理利用。

第四級：該級的13個區(qū)（縣）土地利用集約度均為較大的負(fù)值，是重慶市經(jīng)濟(jì)落后的郊縣，經(jīng)濟(jì)發(fā)展、城市建設(shè)總體上與重慶市區(qū)有著巨大的差距，土地利用集約度還將長期處于重慶市的第四級。

綜上所述，重慶城市土地利用集約度的主要特點(diǎn)為市區(qū)>郊區(qū)>郊縣、城市中心>城市邊緣區(qū)、西部>東部，基本呈現(xiàn)中心向外圍遞減的圈層結(jié)構(gòu)形式。

4 結(jié)論與討論

1）采用空間DM中的主成分分析和空間聚類分析，將空間位置信息和屬性特征相結(jié)合進(jìn)行重慶市土地集約利用空間分異研究十分有效，能更直觀地反映重慶城市土地集約利用的空間特征。

2）通過分析，發(fā)現(xiàn)重慶一圈一走廊一區(qū)（都市發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)圈、渝西經(jīng)濟(jì)走廊、三峽庫區(qū)生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)）的基本格局已初步形成，但從土地集約利用角度看還存在著一些問題：①西延、東進(jìn)、南拓、北擴(kuò)的城市空間發(fā)展方向使得重慶城市建設(shè)局面四處出擊、相對分散，發(fā)展重點(diǎn)與發(fā)展秩序不清晰，城市空間的迅速擴(kuò)展一定程度上帶來了土地資源的浪費(fèi)與不經(jīng)濟(jì)性；②市域城鄉(xiāng)二元結(jié)構(gòu)突出，小城鎮(zhèn)的建設(shè)也存在著多點(diǎn)、分散、規(guī)模小的狀況；③各類經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)以犧牲土地為代價(jià)吸引投資，造成單位土地面積上的低投入和低產(chǎn)出的負(fù)面效應(yīng)，使得城市土地利用集約度不高，造成土地資源的浪費(fèi)；④城區(qū)房地產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，但相關(guān)配套設(shè)施建設(shè)緩慢，不利于城區(qū)的聚集性。重慶城區(qū)改造面臨歷史文化保護(hù)的壓力，人地關(guān)系矛盾有待解決。

總之，重慶城市空間拓展已向著多中心、組團(tuán)狀的結(jié)構(gòu)發(fā)展，但城市土地利用集約度仍主要以圈層結(jié)構(gòu)形式存在。可見，城市地域的擴(kuò)展存在的土地利用粗放，土地經(jīng)濟(jì)、社會、環(huán)境效益較低等問題不利于城市的可持續(xù)發(fā)展。

3）結(jié)合重慶市土地集約利用存在的問題，對重慶市土地集約利用空間優(yōu)化提出以下建議：①在堅(jiān)持以長江、嘉陵江為主軸，以主城為核心，結(jié)構(gòu)多元，間隔分布，多中心，開放式的都市發(fā)展空間格局上，明確重慶近遠(yuǎn)期城市的戰(zhàn)略發(fā)展方向與不同階段的發(fā)展重點(diǎn)。②根據(jù)城市土地集約利用的不同效益角度，合理劃分城市空間的管制區(qū)域，統(tǒng)籌全域空間，提高土地集約利用的綜合效益和土地利用的集約度，構(gòu)筑彈性高效的城市空間結(jié)構(gòu)。③優(yōu)化區(qū)域城鄉(xiāng)用地結(jié)構(gòu)，加快城鄉(xiāng)的適度集中，發(fā)展長江、嘉陵江兩岸束狀交通走廊的市域城鎮(zhèn)發(fā)展主軸，沿市域南北向交通干線的市域城鎮(zhèn)發(fā)展次軸，構(gòu)建主城區(qū)、新市區(qū)、新市鎮(zhèn)、新村的區(qū)域空間發(fā)展體系。

4）今后應(yīng)結(jié)合時間指標(biāo)，對重慶市土地集約利用的時空演變規(guī)律進(jìn)行進(jìn)一步的研究。

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