王冰琰 李 帆

(1．河南理工大學(xué)測繪學(xué)院，河南焦作 454003;2．中南民族大學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)院，湖北 武漢 430072)

0 引言

城市土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化配置是實現(xiàn)城市經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展與土地資源可持續(xù)發(fā)展的重要途徑，其核心內(nèi)容就是根據(jù)土地的特性，對已有土地利用結(jié)構(gòu)進(jìn)行空間上的優(yōu)化與時間上的合理安排，按照自然規(guī)律和經(jīng)濟(jì)規(guī)律來對土地利用結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化配置［1］。國內(nèi)目前對于土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化配置的研究多采用線性規(guī)劃、多目標(biāo)規(guī)劃、灰色預(yù)測等方法［2-6］。結(jié)合城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃與土地利用現(xiàn)狀，利用優(yōu)化配置模型，求解出區(qū)域未來的最優(yōu)土地利用結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)土地資源的節(jié)約利用和土地利用系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益、社會效益與生態(tài)效益的最大化［7-9］。

1 研究區(qū)域概況

洛陽市位于豫西中部，地處東經(jīng) 118°08'～112°59'，北緯33°39'～35°05'之間。土地總面積 1 522 984 hm2，占河南省土地面積的9．12%，轄偃師市、欒川縣、洛寧縣、孟津縣、汝陽縣、嵩縣、新安縣、伊川縣與宜陽縣1市8縣。2011年年底，全市總?cè)丝跒?57萬人，其中城鎮(zhèn)人口303萬人，農(nóng)村人口354萬人，城鎮(zhèn)化水平46．12%，高于全省平均水平40．57%，人口密度為4人/hm2，生產(chǎn)總值為2 702．76億元。

2005年，洛陽市耕地面積為426 684．3 hm2，占土地總面積的28．02%;園地面積為19 568．8 hm2，占土地總面積的1．28%;林地面積為594 177．7 hm2，占土地總面積的39．01%;牧草地面積為14．1 hm2;其他農(nóng)用地面積為 59 155．1 hm2，占土地總面積的3．88%;城鎮(zhèn)工礦用地面積為 29 500．0 hm2，占土地總面積的1．94%;農(nóng)村居民點(diǎn)面積為 74 737．0 hm2，占土地總面積的4．91%;交通水利面積為23 047．7 hm2，占土地總面積的1．51%;其他建設(shè)用地面積為2 855．0 hm2，占土地總面積的0．19%;未利用地面積為293 243．9 hm2，占土地總面積的19．25%。

2 洛陽市土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究

2．1 數(shù)據(jù)來源及變量設(shè)置

土地利用數(shù)據(jù)來源《洛陽市土地利用總體規(guī)劃(2006～2020)》，社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來源于《洛陽市統(tǒng)計年鑒(2005～2011)》《河南省統(tǒng)計年鑒(2005～2020)》《洛陽市國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十一個五年規(guī)劃綱要》。以2005年為基期年，2020年為規(guī)劃目標(biāo)年，設(shè)置10個決策變量，見表1。

表1 洛陽市土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化變量表

2．2 約束條件

根據(jù)與城市土地利用結(jié)構(gòu)關(guān)系密切的生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)效益與社會需求3個方面，確定13個約束值并建立16個約束方程。約束方程中的系數(shù)與常數(shù)采用回歸分析預(yù)測和灰色預(yù)測等多種方法綜合求得(見表2)。

表2 洛陽市土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化約束條件

2．3 目標(biāo)函數(shù)

以灰色預(yù)測為基礎(chǔ)，采用GM(1，1)、層次分析法、專家打分法等多種方法，計算出生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益與社會效益的效益系數(shù)，構(gòu)建出三個效益的目標(biāo)函數(shù)。

1)生態(tài)效益目標(biāo)函數(shù):

2)經(jīng)濟(jì)效益目標(biāo)函數(shù):

3)社會效益目標(biāo)函數(shù):

2．4 模型求解

根據(jù)以上的約束條件和目標(biāo)函數(shù)，通過Matlab軟件計算出三個可供選擇的洛陽市土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整方案(見表3)。

表3 洛陽市土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化供選方案 hm2

2．5 優(yōu)化方案選擇

2．5．1 確定優(yōu)化指標(biāo)體系

根據(jù)洛陽市土地利用現(xiàn)狀與城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展特點(diǎn)，結(jié)合土地利用總體規(guī)劃的要求，建立土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化指標(biāo)體系(見表4)。

表4 土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化指標(biāo)體系

2．5．2 灰色關(guān)聯(lián)擇優(yōu)

計算表4的指標(biāo)，使用均值化將數(shù)據(jù)列無量綱化，根據(jù)各指標(biāo)的極性與至高原理，建立參考方案序列x(0)。

灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)為:Li(k)=

求灰色關(guān)聯(lián)度:ri，通過計算可得r1=0．595 5，r2=0．615 1，r3=0．647 8，r3＞ r2＞ r1。因此，最佳方案選擇為方案3＞方案2＞方案1。

2．5．3 優(yōu)化方案結(jié)果分析

將由灰色關(guān)聯(lián)擇優(yōu)分析得到的土地利用結(jié)構(gòu)調(diào)整結(jié)果與現(xiàn)狀進(jìn)行對比分析(見表5)，可以得出以下結(jié)論:1)耕地面積增加8 515．75 hm2。在遵循嚴(yán)格保護(hù)耕地的基本原則下，加強(qiáng)耕地和基本農(nóng)田建設(shè)，加大復(fù)墾開發(fā)力度，控制耕地流失。2)林地面積增加29 384．64 hm2。洛陽市的生態(tài)環(huán)境得到極大改善，對防止水土流失和土地污染等問題起著積極作用。3)農(nóng)村居民點(diǎn)用地面積減少16 395．2 hm2。洛陽市大力推進(jìn)新農(nóng)村建設(shè)，統(tǒng)籌安排新農(nóng)村建設(shè)和農(nóng)村居民拆遷與整理，逐步縮小農(nóng)村居民點(diǎn)用地規(guī)模。4)未利用地面積減少35 399．9 hm2。調(diào)整結(jié)果顯示大力開發(fā)未利用地的必要性，認(rèn)真落實土地節(jié)約集約利用的各項政策，提高土地節(jié)約集約利用水平。

表5 洛陽市土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整結(jié)果與現(xiàn)狀比較

3 結(jié)語

本文將灰色預(yù)測線性規(guī)劃理論應(yīng)用于洛陽市土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究中，通過設(shè)計決策變量，設(shè)置約束條件等步驟，構(gòu)建一個土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型。在充分考慮生態(tài)、經(jīng)濟(jì)與社會效益的基礎(chǔ)上，最后得出了三個優(yōu)化方案，并從中選擇出一個最合理的方案，為洛陽市未來土地利用規(guī)劃提供一定理論依據(jù)。

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