周 磊，黃秋昊

（江蘇省地理信息技術(shù)重點實驗室，南京210023）

城市土地利用是人們通過與城市土地結(jié)合獲得商品和服務(wù)的經(jīng)濟活動過程。城市土地效益指城市用地數(shù)量、分布、使用的安排對整個城市范圍內(nèi)的經(jīng)濟、社會、文化活動的投入與產(chǎn)出之比的影響，和對城市環(huán)境的影響而產(chǎn)生的作用和結(jié)果［1］。隨著中國城市化的快速發(fā)展，土地要素瓶頸效應(yīng)逐漸出現(xiàn)，城市土地資源利用的合理性直接關(guān)系到城市的可持續(xù)發(fā)展。因此，城市土地效益評價研究成為研究城市的熱點之一，日益受到各級土地管理部門的重視，成為監(jiān)控城市土地利用的重要手段［2］。

國外的研究基于技術(shù)手段的研究比較多見，諸如基于GIS的研究，單獨做城市用地效益評價的文獻并不多見，大多是城市區(qū)域可持續(xù)研究［3－4］。我國的學(xué)者對土地利用效益評價的研究多為定量分析，如黃木易等利用秩相關(guān)系數(shù)和聚類分析等對浙江省城市用地效益進行綜合評價［5］。李明月等利用協(xié)調(diào)度函數(shù)，以量化方式評價了廣州市土地利用效益的變化趨勢［6］。吳志偉等基于GIS對分宜縣的土地利用綜合效益空間分布差異進行研究［7］。

由于城市土地利用是一個多目標的復(fù)合系統(tǒng)，很難簡單地采用經(jīng)濟投入產(chǎn)出對土地利用效益進行評價，它應(yīng)該是包括社會、經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境效益在內(nèi)的綜合效益［8］，所以基于多目標決策分析的灰色關(guān)聯(lián)TOPSIS法適用于城市土地效益評價中。目前國內(nèi)對灰色關(guān)聯(lián)TOPSIS法的研究有一定成果［9－10］，但尚未完全成熟，在土地效益方面的研究特別是城市土地效益的研究較少。本文基于灰色關(guān)聯(lián)TOPSIS法，以常州市為例，對其2001—2011年城市土地利用效益進行實證研究，以期為土地利用、規(guī)劃部門提供決策參考。

1 研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)來源

1.1 區(qū)域概況

常州市地處北緯31°09′—32°04′、東經(jīng)119°08′—120°12′，位于長江三角洲中心地區(qū)、江蘇省南部、滬寧鐵路中段，與上海、南京兩大都市等距相望，與蘇州、無錫聯(lián)袂成片，構(gòu)成蘇錫常都市圈，區(qū)位條件優(yōu)越。2001年城市建成區(qū)面積70.95km2，到2011年，城市建成區(qū)面積達173.15km2，增長了144.05%，年均增加10.22km2。

1.2 數(shù)據(jù)來源

社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)主要來源于《中國城市統(tǒng)計年鑒》（2002—2012年），《江蘇統(tǒng)計年鑒》（2002—2012年），《常州統(tǒng)計年鑒》（2002—2012年），研究中所采用的城市土地是指常州市市區(qū)的建成區(qū)面積。

2 研究方法

本文根據(jù)科學(xué)性、綜合性、指標數(shù)據(jù)易獲取、差異性的原則，充分考慮經(jīng)濟、社會、生態(tài)等方面因素對城市土地利用的影響，參照各種評價體系［11－13］，建立以城市土地效益為總目標，經(jīng)濟效益、社會效益、生態(tài)效益為子目標，包括15個評價指標的城市土地效益評價指標體系（表1）。

2.1 灰色關(guān)聯(lián)TOPSIS法

TOPSIS（Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution）法是系統(tǒng)工程中有限方案多目標決策分析的一種常用的決策技術(shù)［14－15］，其基本思想是：對歸一化的原始數(shù)據(jù)矩陣進行計算，得出評價方案與正理想解和負理想解的距離，以最靠近正理想解和遠離負理想解為最滿意的方案［16］?；疑P(guān)聯(lián)TOPSIS就是利用灰色關(guān)聯(lián)度進一步改進TOPSIS法，可以更確切地表述備選方案與理想方案的貼和度?；诨疑P(guān)聯(lián)TOPSIS法的城市土地效益評價步驟如下：首先，規(guī)范化指標數(shù)值并確定各評價指標的權(quán)重，列出加權(quán)標準化矩陣。

（1）數(shù)據(jù)標準化處理。用評價指標的實際值和該指標的最低值之差與該指標的極差的比值來表示，計算公式為：

式中：Aij——第i年j項指標的實際值；Amin——最小值；Amax——最大值；經(jīng)過指標標準化處理后，構(gòu)建決策矩陣B。

（2）確定權(quán)重，構(gòu)建規(guī)范加權(quán)決策矩陣。采用變異系數(shù)法確定指標權(quán)重，由于該方法較為成熟，在此不贅述。確定各個指標的權(quán)重W＝（w1，w2，…，wj），建立規(guī)范加權(quán)決策矩陣：

其次，確定評價樣本的正理想解和負理想解，計算樣本與正理想樣本和負理想樣本的歐氏距離和灰色關(guān)聯(lián)度。

（1）確定正理想解V＋和負理想解V－。

（3）計算樣本到正理想解和負理想解的灰色關(guān)聯(lián)度。

①以加權(quán)標準化矩陣為基礎(chǔ)，計算第i個樣本與正理想樣本關(guān)于第j個指標的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)。

第i個樣本與正理想樣本的灰色關(guān)聯(lián)度為

② 計算第i個樣本與負理想樣本關(guān)于第j個指標的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)。

式中：Δvij＝│v－j－vij│；則各樣本與正理想樣本的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)矩陣為

第i個樣本與負理想樣本的灰色關(guān)聯(lián)度為

最后，根據(jù)計算相對貼近度，實現(xiàn)樣本的排序優(yōu)選。

（1）分別對歐氏距離和灰色關(guān)聯(lián)度進行無量綱化處理。

（2）綜合無量綱化后的歐氏距離與灰色關(guān)聯(lián)度。d－i和w＋i數(shù)值越大，樣本越接近理想解；d＋i和w－i數(shù)值越大，樣本越偏離理想解。綜合考慮無量綱化后的歐氏距離和灰色關(guān)聯(lián)度，得到：

式中：e1，e1——決策者對位置和形狀的偏好程度，且e1＋e2＝1，決策者可根據(jù)自己的偏好e1和e2的值；T＋i和T－i——樣本與正理想解和負理想解的接近程度。

（3）計算相對貼近度。相對貼近度反映了待評樣本與正理想解或負理想解在態(tài)勢變化上的接近程度。

式中：δi——相對貼近度。

（4）樣本優(yōu)劣排序。根據(jù)式（14）的計算結(jié)果，依據(jù)δi的大小對樣本進行排序，δi越大，表示待評樣本越貼近正理想樣本，樣本越優(yōu)；反之，δi越小，表示待評樣本越貼近負理想樣本，樣本越劣。在借鑒國內(nèi)外專家對城市土地績效貼近度劃分等級的基礎(chǔ)上，將城市土地效益的相對貼近度劃分為4個等級標準［17］，其中貼近度值在0.00到0.30之間的為低級效益，貼近度值在0.31到0.60之間為中等效益，貼近度值在0.61到0.80之間為良好效益，貼近度值在0.81到1.00之間為高級效益。

2.2 障礙因子診斷

城市土地利用效益評價不僅在于對城市土地利用水平進行評價，更在于找出阻礙效益不斷提高的主要阻礙因素，以便有針對性地對土地利用行為和政策進行調(diào)整。障礙因素計算采用因子貢獻度、指標偏離度和障礙度3個指標來進行分析診斷，因子貢獻度（Fj）表示單項因素對總目標的影響程度，即單因素對總目標的權(quán)重（ri·wj），指標偏離度（Ij）表示單項指標與城市土地利用效益目標之間的差距，設(shè)為單項指標標準化值與100%之差（1－Xj）；障礙度（Yi，yi）分別表示第i年分類指標和單項指標對城市土地效益的影響，是城市土地利用效益障礙診斷的目標和結(jié)果，計算公式如下［18－20］：

3 效益結(jié)果及分析

根據(jù)前文提供的研究方法，構(gòu)建評價指標的規(guī)范化決策矩陣，確定指標的正、負理想解，得到常州市城市土地利用效益的評價結(jié)果以及分類指標評價結(jié)果（圖1）。

圖1 2001－2011年常州市城市土地利用綜合、經(jīng)濟、社會和生態(tài)效益

3.1 城市土地利用效益結(jié)果

從常州市2001—2011年的城市土地利用效益貼近度變化走勢中可以看出，常州市城市土地利用貼近度總體處于改善上升的趨勢，土地利用效益逐漸增強。貼近度由2001年的0.347 4增長到2011年的0.641 3，土地利用綜合效益經(jīng)歷了中等效益—良好效益的過程。根據(jù)曲線變化情況，這11a的城市土地利用效益可以分為三個階段。

第一階段為2001—2004年，城市的土地效益在波動中呈緩慢增長趨勢，處于中等效益階段。作為中國入世第一年，常州市把握住了世紀之初的機遇，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)以及工業(yè)投入明顯擴大，經(jīng)濟得到了快速增長，市轄區(qū)國內(nèi)生產(chǎn)總值從2001年的225.88億元增加到2004年的831.01億元，但土地利用的回報率并不高，單位固定資產(chǎn)投資的GDP呈波動性變化，使得這一階段城市土地利用效益呈波動性變化特點，但總體上呈增大趨勢。

第二階段為2005—2007年，常州市城市土地效益呈直線上升趨勢，貼近度指數(shù)不斷增大。隨著國家正式確定了土地參與宏觀調(diào)控的政策，并相繼頒布了《國務(wù)院關(guān)于深化改革嚴格土地管理的決定》（國發(fā)［2004］28）、《國務(wù)院關(guān)于加強土地調(diào)控有關(guān)問題的通知》（國發(fā)［2006］31）等一系列文件，常州市逐步在城市土地利用中探求土地集約、高效、可持續(xù)利用的發(fā)展道路。城市土地利用開始逐步轉(zhuǎn)變無序外延拓展的傳統(tǒng)用地模式，其效益水平不斷提升。

第三階段為2008年以后，常州市城市土地效益依舊保持增長趨勢，但步伐有所放緩。2008年爆發(fā)的國際金融危機以及之后國內(nèi)經(jīng)濟運行遭遇多重挑戰(zhàn)給常州市經(jīng)濟帶來了沖擊，此后的幾年間常州致力于轉(zhuǎn)變發(fā)展方式，整體經(jīng)濟逐步走出國際金融危機的陰霾。在如此復(fù)雜的社會背景下，常州市的城市土地利用效率穩(wěn)中有升。此階段生態(tài)效益的波動是對城市土地綜合效益增長放緩的主要影響因素。

3.2 分類指標對比

（1）經(jīng)濟效益：2001—2011年經(jīng)濟效益總體處于上升趨勢，效益貼近度從2001年的0.369 0增加到2011年的0.578 4，經(jīng)濟效益不斷提高，對土地綜合效益的提高起到了推動作用。根據(jù)曲線形狀可將經(jīng)濟效益分為兩個階段：第一階段是2001—2004年，效益貼近度處于波動下降的階段，年均遞減率為3.54%；第二階段2005—2011年效益貼近度逐漸增大，2005—2008年上升幅度較大，年均增長率為14.74%，2008—2011年上升幅度較小，年均增長率為3.03%。

（2）社會效益：除了2002年以外，其他年份的社會效益指數(shù)一直處于增長的狀態(tài)，且均高于2002年的水平，社會效益不斷提高。2011年的效益指數(shù)是2001年的2.24倍，年均增長率為12.34%。從圖1可知，2001—2008年社會效益增長幅度較大，年均增長率為11.94%；2009—2011年社會效益的增長幅度較小，年均增長率降到了5.91%。

（3）生態(tài)效益：2001—2011年常州市的生態(tài)效益呈現(xiàn)出增減交替起伏的狀態(tài)，但總體是增加的趨勢，生態(tài)效益水平大幅提高。效益指數(shù)從2001年的0.346 8上升到了2011年的0.766 8，年均增長率為12.11%。生態(tài)效益可以分為三個階段：第一階段是2001—2004年，總體處于緩慢上升的趨勢；第二階段2005—2007年，上升幅度較大；第三階段2008—2011年，效益指數(shù)小幅下降后又上升。

3.3 障礙因素分析

（1）主要障礙因素分析。根據(jù)城市土地利用效益障礙因素診斷方法，對常州市2001—2011年的城市土地利用效益障礙度進行計算，列出障礙度因子排名前五的指標（表2）。2001年阻礙城市土地利用效益提高的阻礙因素主要集中在社會效益方面，主要包括人口密度、人均電信業(yè)務(wù)值、城市居民平均恩格爾系數(shù)等；而2011年阻礙城市土地利用效益提高的因素主要是經(jīng)濟效益和社會效益，包括單位固定資產(chǎn)投資的GDP、城市居民平均恩格爾系數(shù)等。從單項指標的障礙度變化趨勢來看，2001—2010年單位固定資產(chǎn)投資的國內(nèi)生產(chǎn)總值、萬人擁有醫(yī)生數(shù)、工業(yè)固體廢物綜合利用率的障礙度呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢，且上升幅度較大，到2010年分別位于障礙度排序1，2，3位。2011年由于城市居民平均恩格爾系數(shù)的陡增，甚至超過了06年的水平，使得其一躍成為障礙度排序的第2位，為29.30%。隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，常州市固定資產(chǎn)投資增長速度加快、國內(nèi)生產(chǎn)總值持續(xù)增長，但土地利用的回報率與同為蘇南的蘇州、無錫等地區(qū)相比差距較大。

（2）分類指標的障礙分析。進一步對分類指標的障礙度進行分析（圖2）。整體來看，經(jīng)濟效益的障礙度除2012年下降外呈現(xiàn)逐年上升的趨勢，社會效益和生態(tài)效益的障礙度呈現(xiàn)波動下降的態(tài)勢。從障礙度數(shù)值來看，2008年之前社會效益障礙度最大，經(jīng)濟效益除2002年一直保持第二位，生態(tài)效益最小；從2008開始經(jīng)濟效益障礙度最大，其次是社會效益、生態(tài)效益。可見，目前提高城市土地利用效益必須從經(jīng)濟效益入手，同時注重加強社會效益、生態(tài)效益。

圖2 2001－2011年各分類指標障礙度

表2 2001－2011年常州市城市土地利用效益指標層主要障礙因子障礙度

4 結(jié)論與討論

（1）通過灰色關(guān)聯(lián)TOPSIS法對2001—2011年常州市城市土地利用效益動態(tài)變化進行研究表明，常州市城市土地利用效益日益提高，經(jīng)歷了從中等效益—良好效益的發(fā)展過程。對城市土地利用效益進行障礙因素診斷，從準則層指標障礙度來看，經(jīng)濟效益對土地利用效益的提高影響較大；從指標層因子的障礙度來看，影響城市土地利用效益的主要障礙因子包括單位固定資產(chǎn)投資的GDP、城市居民平均恩格爾系數(shù)等。

（2）根據(jù)對常州市土地利用效益的評價結(jié)果可以看出，城市土地利用效益作為一個由經(jīng)濟、社會、生態(tài)效益三個方面組成的完整的系統(tǒng)，綜合效益的提高是三方共同作用的必然結(jié)果。因此，必須堅持經(jīng)濟效益、社會效益、生態(tài)效益的協(xié)調(diào)發(fā)展和共同發(fā)展，處理好經(jīng)濟快速發(fā)展與社會發(fā)展相對緩慢之間的矛盾，經(jīng)濟的增長與資源消耗、生態(tài)環(huán)境受損的矛盾，使之趨于相對統(tǒng)一［21］。

（3）城市土地利用效益方面的研究很多，但基于灰色關(guān)聯(lián)TOPSIS法評價的研究尚不多。本文基于灰色關(guān)聯(lián)TOPSIS法構(gòu)建了城市土地利用效益評價的指標體系，但拘于可借鑒資料和指標數(shù)據(jù)可獲取性的局限，城市土地利用效益評價的指標體系仍需進一步的充實、完善。

［1］ 羅罡輝，吳次芳.城市用地效益的比較研究［J］.經(jīng)濟地理，2003，23（3）：367-370，392.

［2］ 彭建，王仰麟，吳健生，等.我國土地持續(xù)利用研究進展［J］.中國土地科學(xué)，2002，16（5）：37-45.

［3］ Curwell S R，Deakin M，Symes M.Sustainable Urban Development Volume 2：The Environmental Assessment Methods［M］.Abingdon，UK：Taylor ＆Francis，2007.

［4］ El-Raey M，F(xiàn)ouda Y，Gal P.GIS for environmental assessment of the impacts of urban encroachment on Rosetta region，Egypt［J］.Environmental Monitoring and Assessment，2000，60（2）：217-233.

［5］ 黃木易，吳次芳，岳文澤.城市用地綜合效益評價及其時空變異分析：以浙江省為例［J］.中國土地科學(xué)，2008，22（6）：17-23.

［6］ 李明月，江華.廣州市土地利用效益評價［J］.廣東土地科學(xué)，2005，4（3）：35-37.

［7］ 吳志偉，胡遠滿，陳文波.基于GIS技術(shù)的土地利用效益評價研究［J］.水土保持研究，2011，18（2）：75-79.

［8］ 張嘉寧，王繼軍.黃土高原溝壑區(qū)王東溝流域土地利用效益評價［J］.水土保持研究，2009，16（2）：142-146.

［9］ 錢吳永，黨耀國，熊萍萍，等.基于灰色關(guān)聯(lián)定權(quán)的TOPSIS法及其應(yīng)用［J］.系統(tǒng)工程，2009，27（8）：124-126.

［10］ 曾鳴，鄒暉，王蕾，等.基于灰色關(guān)聯(lián)TOPSIS法的抽水蓄能電站效益評價模型及應(yīng)用［J］.水電能源科學(xué)，2013，31（8）：155-157.

［11］ 王雨晴，宋戈.城市土地利用綜合效益評價與案例研究［J］.地理科學(xué)，2006，26（6）：7143-7148.

［12］ 岳永勝.陜西省城市用地效益評價研究［D］.陜西楊凌：西北農(nóng)林科技大學(xué)，2010.

［13］ 王偉娜，宋戈，孫麗娜.哈爾濱市土地利用效益耦合關(guān)系研究［J］.水土保持研究，2012，19（2）：116-120.

［14］ 胡永宏.對TOPSIS法用于綜合評價的改進［J］.數(shù)學(xué)的實踐與認識，2002，32（4）：572-575.

［15］ 葉正偉，孫艷麗.基于AHP-Topsis的南通市環(huán)境災(zāi)害風(fēng)險評價［J］.水土保持研究，2013，20（4）：230-234.

［16］ 梁啟學(xué)，姚秋昇.基于TOPSIS法的開發(fā)區(qū)土地集約利用評價：以重慶市為例［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，38（14）：7477-7478.

［17］ 魯春陽，文楓，楊慶媛，等.基于改進TOPSIS法的城市土地利用績效評價及障礙因子診斷：以重慶市為例［J］.資源科學(xué)，2011，33（3）：535-541.

［18］ 李婭婷，張妍.北京農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展評價研究［J］.環(huán)境科學(xué)與管理，2009，34（1）：109-112.

［19］ 李新舉，方玉東，田素鋒，等.黃河三角洲墾利縣可持續(xù)土地利用障礙因素分析［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2007，23（7）：71-75.

［20］ 鄧楚雄，謝炳庚，吳永興，等.上海都市農(nóng)業(yè)生態(tài)安全定量綜合評價［J］.地理研究，2011，30（4）：645-654.

［21］ 馬曉婧.基于TOPSIS法的慶陽市西峰區(qū)土地利用效益研究［D］.蘭州：甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)，2012.