周澤兵，鄧世軍，竇華成

(1.天津市勘察院，天津300191;2.天津市星際空間地理信息工程有限公司，天津300384)

一、引 言

土地數(shù)量有限性和土地需求增長性之間的矛盾需要合理地利用土地與科學(xué)地規(guī)劃土地來解決。而建設(shè)用地需求量預(yù)測是編制土地利用總體規(guī)劃、城市總體規(guī)劃的基礎(chǔ)，也是城市規(guī)劃管理的依據(jù)。

隨著濱海新區(qū)開發(fā)開放，天津市進(jìn)入快速發(fā)展期，建設(shè)用地需求量也隨之迅猛增長，為了把握天津市建設(shè)用地未來的發(fā)展趨勢，有必要對下一階段建設(shè)用地需求進(jìn)行預(yù)測。本文通過對近年來全市建設(shè)用地情況的分析，以及對“十二五”期間各行業(yè)發(fā)展規(guī)劃情況的分析，科學(xué)地預(yù)測出未來5年天津市的用地需求，實(shí)現(xiàn)為天津市經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展作好用地安排和規(guī)劃保障;科學(xué)預(yù)測規(guī)模，避免不合理占地造成的“空城”現(xiàn)象;為總體規(guī)劃修改工作提供基礎(chǔ)支撐和內(nèi)容補(bǔ)充。

在綜合國內(nèi)外相關(guān)研究理論和方法的基礎(chǔ)上，本文對各類用地，特別是建設(shè)用地需求量的影響因素進(jìn)行分析，確定選取影響因素的基本原則，并對相關(guān)影響因子選取科學(xué)的方法進(jìn)行預(yù)測。在對市域現(xiàn)狀用地情況進(jìn)行分年分類統(tǒng)計的基礎(chǔ)上，使用多元回歸方程模型、曲線模型、灰色GM(1，1)系統(tǒng)模型，以及灰色-馬爾可夫鏈組合預(yù)測模型等進(jìn)行多種方式的預(yù)測，對建設(shè)用地和其他用地情況建立綜合預(yù)測分析模型，并通過實(shí)際數(shù)據(jù)預(yù)測未來5年的用地需求總量。

二、研究區(qū)概況

天津是環(huán)渤海地區(qū)經(jīng)濟(jì)中心、中國北方經(jīng)濟(jì)中心，位于東經(jīng) 116°43'～ 118°04'、北緯 38°34'～40°15'之間;北起薊縣黃崖關(guān)，南至濱海新區(qū)翟莊子滄浪渠，南北長189 km;東起濱海新區(qū)灑金坨以東陡河西干渠，西至靜?？h子牙河王進(jìn)莊以西灘德干渠，東西寬117 km。天津市域面積11 917.3 km2。天津市地處華北平原東北部，東臨渤海，北枕燕山，北與首都北京毗鄰，距北京120 km，是拱衛(wèi)京畿的要地和門戶。

三、建設(shè)用地需求影響因子分析

1.建設(shè)用地影響因素選擇原則

(1)可量化原則

由于建設(shè)用地變化影響因素錯綜復(fù)雜，在分析建設(shè)用地變化驅(qū)動因子的作用時，選擇的因素應(yīng)細(xì)致全面，但指標(biāo)過多又會增加分析問題的難度和復(fù)雜性。在實(shí)際問題中，可以將若干個變量合并為幾個獨(dú)立成分變量，來減弱變量之間的相互干擾。由于土地利用者主體行為和政策制度等因子難以量化，所以在進(jìn)行模型分析時，一般選取人口和經(jīng)濟(jì)等因子進(jìn)行分析。

(2)可獲得原則

建設(shè)用地變化趨勢，常常需要借助于土地利用動態(tài)數(shù)據(jù)庫來分析。要求取得的土地數(shù)據(jù)具有較長的時段，能夠構(gòu)成時間序列和反映較長期內(nèi)建設(shè)用地的變化過程。

(3)可比性原則

數(shù)據(jù)可比性也很重要。數(shù)據(jù)可比性主要包括時間、空間、統(tǒng)計口徑3個方面。首先，同一類數(shù)據(jù)最好是出于同一個統(tǒng)計部門，因?yàn)椴煌块T的統(tǒng)計口徑不同，往往會導(dǎo)致有時候雖然在名稱上是相同的，但該名稱下包含的內(nèi)容差異較大，數(shù)據(jù)不具有可比性;其次，也要求不同因子對應(yīng)地域范圍必須是一致的，使其在空間上具有可比性;最后，要求不同地域范圍上數(shù)據(jù)在時間上具有可比性。

2.研究數(shù)據(jù)來源

該研究需要利用天津市的實(shí)際數(shù)據(jù)資料，以統(tǒng)計歷年來的現(xiàn)狀用地分類變化，用地數(shù)據(jù)來源則可以從統(tǒng)計資料中獲取。但統(tǒng)計資料數(shù)據(jù)來源與實(shí)際用地存在差距，主要表現(xiàn)在：批而未供，即非建設(shè)用地已轉(zhuǎn)成建設(shè)用地但還未正式實(shí)施，以及存在違法用地問題。為了獲取不同時期實(shí)際發(fā)生的用地需求，需從歷史遙感影像資料出發(fā)，結(jié)合歷史地形圖，通過土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)識別提取不同時段實(shí)際建設(shè)用地使用量。同時，考慮實(shí)際需要，將建設(shè)用地界定為城鎮(zhèn)用地、工礦倉儲用地、農(nóng)村居民點(diǎn)用地3類主要用地。另外，由于濱海新區(qū)的發(fā)展呈現(xiàn)跨越式發(fā)展，用地變化較大，因此本文研究區(qū)域?yàn)樘旖蚴杏虺秊I海新區(qū)以外的全部區(qū)域。土地利用年度數(shù)據(jù)制作主要以目前掌握的天津市近幾年的影像數(shù)據(jù)資料，以及2004年土地利用變更調(diào)查數(shù)據(jù)作為工作基礎(chǔ)。利用DOM影像顯現(xiàn)的土地利用信息，將原土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)與之疊加套合，將在DOM影像下能夠準(zhǔn)確分辨和定位的各種地類邊界線(圖斑界限)，以及能夠分辨清楚的各種線狀地物通過人機(jī)交互，提取變化地類信息。地類邊界以影像為主，地類屬性參考原土地詳查結(jié)果。土地利用年度更新流程如圖1所示。

3.建設(shè)用地及主要影響因子的變化

建設(shè)用地變化的影響因素是多方面的，包含自然、政治、社會經(jīng)濟(jì)等。由于建設(shè)用地變化影響因素錯綜復(fù)雜，因此在分析建設(shè)用地變化驅(qū)動因子的作用時，選擇的因素要細(xì)致全面，但指標(biāo)過多又會增加分析問題的難度和復(fù)雜性。主導(dǎo)建設(shè)用地需求的兩大方面是人口的增長和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，本文選取了2大類10個驅(qū)動力指標(biāo)。其中，人口變化類因子：X1為戶籍人口總數(shù)(人)，X2為非農(nóng)業(yè)人口(人);經(jīng)濟(jì)增長類因子：X3為GDP(萬元)，X4為第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值(萬元)，X5為第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值(萬元)，X6為人均GDP(元/人)，X7為社會固定資產(chǎn)投資(萬元)，X8為城市居民人均可支配收入(元/人月)，X9為社會消費(fèi)品零售總額(萬元)，X10為實(shí)際利用外資(萬美元)。本文就以這10個指標(biāo)作為影響建設(shè)用地需求的因素。

圖1 土地利用年度更新流程

近幾年來，隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城鎮(zhèn)人口數(shù)量持續(xù)增加，生活水平不斷提高，天津市建設(shè)用地數(shù)量呈現(xiàn)穩(wěn)步增長趨勢。建設(shè)用地增長的主要影響因素——GDP和固定資產(chǎn)投資也是逐年遞增。

4.主導(dǎo)因子的篩選

為了分析上述指標(biāo)與建設(shè)用地需求之間的關(guān)系，采用統(tǒng)計分析中的相關(guān)分析法進(jìn)行研究，即根據(jù)計算出的Pearson相關(guān)系數(shù)和顯著性水平來判斷它們的相關(guān)性。以天津市2004—2010年的上述10個指標(biāo)為原始數(shù)據(jù)，通過統(tǒng)計分析軟件SPSS進(jìn)行相關(guān)計算，得出相關(guān)系數(shù)(見表1)。

表1 建設(shè)用地與影響因素相關(guān)系數(shù)

在置信度p=1%時，建設(shè)用地量與國內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)、社會消費(fèi)品零售總額顯著相關(guān);與其他變量相關(guān)性不顯著，可以剔除。因此，在選擇的這些指標(biāo)里，國內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)是影響建設(shè)用地需求量的主導(dǎo)因子。

四、天津市建設(shè)用地預(yù)測實(shí)例

1.多元回歸法

通過影響建設(shè)用地需求因素的相關(guān)分析，發(fā)現(xiàn)國內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)等是影響建設(shè)用地需求量的主導(dǎo)因子，且與建設(shè)用地需求量之間存在線性關(guān)系。采用多元回歸建立天津市建設(shè)用地需求量與影響因子之間的預(yù)測模型，即

式中，Y代表建設(shè)用地需求量;X代表影響設(shè)用地需求量的主導(dǎo)因子;a代表各影響因子的系數(shù)。根據(jù)收集到的2004—2010年各指標(biāo)數(shù)據(jù)，通過SPSS軟件進(jìn)行多元回歸分析，并選擇逐步回歸預(yù)測法，輸出的結(jié)果見表2。

表2

按一元回歸模型分析，變量Y對自變量X的回歸的非標(biāo)準(zhǔn)化回歸系數(shù)為0.091，對應(yīng)的顯著性檢驗(yàn)的t值為10.992，回歸系數(shù)的顯著性水平Sig.為0.000，小于 0.05，方程顯著。預(yù)測方程為Y=1 076.999+0.091X，X 為國內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)。

《天津市國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十二個五年規(guī)劃綱要》指出，全市經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展目標(biāo)是生產(chǎn)總值年均增長12%。按照此規(guī)劃，可以預(yù)測2015年國內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)為7 188.10億元。代入計算則可得到2015年建設(shè)用地量。

2.曲線回歸法

用對數(shù)方程模擬，根據(jù)收集到的2004—2010年各指標(biāo)數(shù)據(jù)，通過SPSS軟件進(jìn)行曲線估計分析，得到表3。

表3

本例中非標(biāo)準(zhǔn)化的回歸系數(shù)B的估計值為259.764，標(biāo)準(zhǔn)誤差為18.795，標(biāo)準(zhǔn)化的回歸系數(shù)為0.987，回歸系數(shù)顯著性檢驗(yàn) t統(tǒng)計量的值為13.821，對應(yīng)顯著性水平 Sig.=0.000 ＜0.01，可以認(rèn)為方程顯著。從圖2可以看出，模型擬合程度較好。因此，本例回歸分析得到的回歸方程為

圖2 回歸方程模型圖

根據(jù)《天津市國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十二個五年規(guī)劃綱要》確定的生產(chǎn)總值年均增長12%的全市經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展目標(biāo)，代入計算則可得到2015年建設(shè)用地量。

3.灰色預(yù)測 GM(1，1)

本文采用了灰色系統(tǒng)理論GM(1，1)模型，根據(jù)2004—2010年的建設(shè)用地數(shù)據(jù)，利用Matlab 7.0進(jìn)行運(yùn)算，得出 a=－0.025 548，u=1 230.279 8，將其代入下式

式中，a、u為辨識參數(shù)，通過最小二乘法擬合得到;t代表時間。得到的灰色預(yù)測模型為x(k+1)=49 391.020 4e0.025548k－48 156.250 4。

本模型中，p=1，c=0.174 5，根據(jù)預(yù)測精度等級標(biāo)準(zhǔn)，本預(yù)測結(jié)果和評價等級為好，故可以用該灰色預(yù)測模型進(jìn)行預(yù)測。按照此模型則可預(yù)測出2015年建設(shè)用地量。

五、預(yù)測分析

考慮到人口驅(qū)動相關(guān)法的預(yù)測結(jié)果偏差較大，以多元回歸法、曲線回歸法、灰色預(yù)測法等幾種方法的預(yù)測結(jié)果的平均值作為“十二五”建設(shè)用地預(yù)測結(jié)果的評價標(biāo)準(zhǔn)，“十二五”期間天津市(不含濱海新區(qū))建設(shè)用地新增需求量約為220 km2。對比幾種模型可知，分析曲線回歸法計算簡單，相關(guān)數(shù)據(jù)需求較少，預(yù)測的準(zhǔn)確度也相對較高，但長期預(yù)測的準(zhǔn)確度有所下降?；疑A(yù)測法精確度也較高，雖然計算需要模型的支持，專業(yè)性強(qiáng)，但是該種方法的計算更有說服力。

［1］朱華燕.基于廣義加權(quán)組合預(yù)測法的建設(shè)用地需求預(yù)測——以蘇州市為例［J］.資源開發(fā)與市場，2010，26(6)：510-512.

［2］郭杰，歐名豪，劉瓊，等.建設(shè)用地需求預(yù)測改進(jìn)思路及應(yīng)用［J］.江西農(nóng)業(yè)學(xué)報，2009，21(3)：173-176.

［3］葉挺.基于3S一體化的土地資源動態(tài)監(jiān)測的研究——以瑞安市為例［D］.焦作：河南理工大學(xué)，2008.

［4］趙鈞建，嚴(yán)金明.基于彈性規(guī)劃理念的城鄉(xiāng)建設(shè)用地需求預(yù)測［J］.統(tǒng)計與決策，2010(1)：41-43.

［5］游珍，杜傳亮，李永濤.基于灰色-馬爾可夫耦合模型的區(qū)域建設(shè)用地需求預(yù)測［J］.生態(tài)環(huán)境，2007，16(5)：1528-1532.

［6］孔偉.區(qū)域土地利用結(jié)構(gòu)變化及預(yù)測研究［J］.廣東土地科學(xué)，2006，5(6)：11-15.

［7］陳孝新.廣義加權(quán)算術(shù)平均組合預(yù)測技術(shù)進(jìn)一步研究［J］.南昌大學(xué)學(xué)報：工科版，2001，23(1)：101-104.

［8］林建平，趙小敏，鄧愛珍，等.城鎮(zhèn)建設(shè)用地規(guī)模影響因素分析及預(yù)測——以江西省廣豐縣為例［J］.國土資源科技管理，2008，25(2)：102-106.

［9］劉勝華，詹長根.基于國民經(jīng)濟(jì)和人口發(fā)展目標(biāo)的建設(shè)用地需求規(guī)模預(yù)測研究——以武漢市黃陂區(qū)為例［J］.中國人口資源與環(huán)境，2005，15(5)：47-51.

［10］賴紅松，董品杰.基于灰色預(yù)測和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的城市建設(shè)用地量預(yù)測［J］.測繪信息與工程，2003，28(6)：36-39.