裴 杰, 王 力, 喻 根, 扶卿華, 柴子為

(1.中國科學院 遙感與數字地球研究所 遙感科學國家重點實驗室, 北京 100101; 2.合肥工業(yè)大學 資源與環(huán)境工程學院,合肥 230009; 3.珠江水利委員會珠江水利科學研究院, 廣州 510611; 4.廣東省環(huán)境監(jiān)測中心, 廣州 510308)

?

基于多源數據的廣東省土地集約利用綜合評價

裴 杰1,2, 王 力1, 喻 根2, 扶卿華3, 柴子為4

(1.中國科學院 遙感與數字地球研究所 遙感科學國家重點實驗室, 北京 100101; 2.合肥工業(yè)大學 資源與環(huán)境工程學院,合肥 230009; 3.珠江水利委員會珠江水利科學研究院, 廣州 510611; 4.廣東省環(huán)境監(jiān)測中心, 廣州 510308)

以廣東省為例，利用遙感影像解譯的土地覆蓋數據和社會經濟指標數據，基于多因素綜合評價法，從社會、經濟和生態(tài)3個方面構建了廣東省土地集約利用綜合評價指標體系，采用層次分析法(AHP)和特爾菲法確定指標權重，綜合評價得出廣東省21個地級市土地集約利用水平，通過聚類分析進行集約利用潛力級別劃分?；谙到y(tǒng)協(xié)調度模型分析，發(fā)現(xiàn)城市土地集約利用水平越高，社會、經濟和生態(tài)3大子系統(tǒng)協(xié)調性越差。結果表明，廣東省土地集約利用水平在空間分布上呈現(xiàn)明顯的區(qū)域分異特征，表現(xiàn)為珠江三角洲>粵東>粵西>粵北，區(qū)位條件和經濟發(fā)展狀況對集約利用水平有重大影響。廣東省在今后的城市建設中，要注重區(qū)域協(xié)調發(fā)展和社會、經濟、生態(tài)整體效益的提高。

土地集約利用; 層次分析法; 系統(tǒng)協(xié)調度模型; 遙感; 廣東省

土地是城市建設必備的物質基礎之一，城市在經濟高速發(fā)展過程中對土地的需求是非常巨大的，但是我國有著“人多地少”的基本國情，耕地資源嚴重不足。2005年國土資源部調查數據顯示，我國現(xiàn)存耕地1.22億hm2，全國人均耕地面積不到世界平均水平的一半[1]。與此同時，存量土地低效粗放利用現(xiàn)象普遍存在[2]。因此，開展城市土地集約利用綜合評價，可以促進城市土地粗放利用轉向外延擴展與內涵挖潛相結合的土地開發(fā)經營管理模式，有利于解決我國現(xiàn)階段對建設用地需求與土地供應不足之間的矛盾[3]。近年來國內外眾多土地利用及相關領域的專家學者，從不同角度對土地集約利用展開研究，并取得了一系列發(fā)展成果。這些研究大多是從土地集約利用內涵[4-5]、評價指標體系構建[6]、模型建立[7]、影響因素[8]、時空演變[9]以及與城市化的耦合協(xié)調度[10]等方面對城市或區(qū)域土地集約利用進行評價。然而，目前國內土地集約利用相關研究絕大多數是基于統(tǒng)計資料構建評價體系[6-11]，指標選取較為單一。利用遙感解譯數據對全省范圍進行土地集約利用評價尚不多見，本文以廣東省為例，基于遙感影像解譯的土地覆蓋數據，結合相關社會經濟指標數據，從宏觀上構建廣東省土地集約利用綜合評價指標體系，并對廣東省土地集約利用水平的影響因素及其區(qū)域分異特征進行分析，旨在為廣東省宏觀調控城市土地供應和挖潛改造提供理論指導。

1　研究區(qū)概況和數據來源

1.1研究區(qū)概況

廣東省位于中國大陸地區(qū)最南部，全省面積為17.96萬km2，耕地面積為261.62萬hm2，全境介于北緯20°09′—25°31′和東經109°45′—117°20′。廣東省地貌類型復雜多樣，北部多為山地和高丘陵，南部則為平原和臺地。2012年，廣東省地區(qū)生產總值為57 067.92億元，從1993年起連續(xù)在全國31個省市自治區(qū)中保持第一，城鎮(zhèn)化率達到67.4%。然而，廣東省人均耕地面積在2009年只有0.029 hm2，不到同期全國平均水平(0.101 hm2)的1/3，城市進一步發(fā)展所需的后備土地資源嚴重不足。因此，對廣東省進行土地集約利用綜合評價具有很好的典型性，對于其走集約化、內涵式發(fā)展道路具有一定的指導作用。

1.2數據來源

研究的主要數據來源包括：(1) 美國Landsat TM5遙感影像人工解譯得到廣東省2012年土地覆蓋矢量數據(由項目課題提供)。土地利用/覆被數據采用全國土地二級分類系統(tǒng)：一級分為6大類，包括林地、耕地、草地、水域、建設用地和未利用地；二級分為26個小類，詳見附圖10所示。在ArcGIS 10.0軟件中進行處理后，得到廣東省21個地級市各類土地覆蓋類型面積。(2) 社會經濟數據來源于《廣東省統(tǒng)計年鑒2013》，其他相關網站數據予以補充。

2　研究方法

2.1廣東省土地集約利用綜合評價指標體系構建

構建合理的評價指標體系是進行科學評價的關鍵，本文在遵循一致性、獨立性、代表性、全面性、可行性、可比性和導向性等基本原則的基礎上[12]，參考前人的研究[6]，構建了包含社會集約程度、經濟集約程度和生態(tài)集約程度3個方面，共17個評價因子的廣東省土地集約利用綜合評價指標體系。為了評價結果的科學性和準確性，選擇層次分析法[13-14]和特爾菲法[15]相結合確定指標權重，具體指標及其權重見表1。

表1　廣東省土地集約利用綜合評價指標體系

注:指標層括號里的數值即為權重值，帶*的指標來源于遙感解譯數據，土地面積指該市總面積.指標X6，X12，X13是以2006年相關數據為基準。指標X16和X17是參考國家環(huán)?？偩诸C布的《生態(tài)環(huán)境狀況評價技術規(guī)范(試行)》(HJ/T192—2006)。

(1) 生物豐度指數：

Bi=Abio×(0.35×Wi+0.21×Gi+0.28×Ri+0.11×Fi+0.04×Ci+0.01×Ui)/Si×100

(1)

(2) 植被覆蓋指數：

Vi=Aveg×(0.38×Wi+0.34×Gi+0.19×Fi+0.07×Ci+0.02×Ui)/Si×100

(2)

式中：Bi——生物豐度指數；Abio——生物豐度指數的歸一化系數；Vi——植被覆蓋指數；Aveg——植被覆蓋指數的歸一化系數；Wi——林地面積；Gi——草地面積；Ri——水域面積；Fi——耕地面積；Ci——建設用地面積；Ui——未利用地面積；Si——各市土地面積。

2.2指標合理值的確定及指標因子分值計算

本文中廣東省土地集約利用評價指標合理值主要參考國內外已有研究和國家相關標準，經過專家咨詢，再結合廣東省實際情況來確定。指標因子的最高分為1，按照不同的數值區(qū)間段分別賦以相應分值。例如，地均年廢水排放量的集約利用合理值為9萬t/km2，按照<9，9～17，17～25，25～33，>33，分別賦值為1，0.8，0.6，0.4，0.2。以廣州市為例，廣州市地均年廢水排放量為21.08萬t/km2，位于17～25之間，賦值為0.6，以此類推。

2.3綜合評價

本文采用多因素綜合評價法，構建廣東省土地集約利用綜合評價模型，公式為：

我國廉政總署可以考慮就以下若干方面的權力作出法律規(guī)定:一、接受舉報權;二、調查權;三、逮捕權;四、搜查權;五、限制轉讓(處置)財產權;六、預審、審問、登記權;七、要求交出(收繳)旅游證件權;八、建議解除公職權;九、采取預防措施權;十、起訴權;十一、審判權，等等。

Y=∑TiXi

(3)

式中:Y——各市土地集約利用綜合分值；Ti——i指標權重；Xi——i指標分值。

2.4評價結果

通過上述方法，計算得出廣東省21個地級市社會集約分值、經濟集約分值、生態(tài)集約分值及集約利用綜合分值，如圖1所示。

圖1　廣東省各市社會、經濟、生態(tài)集約分值及土地集約利用綜合分值

3　結果與分析

3.1廣東省土地集約利用潛力分級

鑒于目前國內對于土地集約利用潛力劃分尚無統(tǒng)一標準，為避免人為劃分造成的隨機性，本文利用SPSS 19.0軟件進行系統(tǒng)聚類分析，將21個地級市的土地利用狀況劃分為4級，依次對應于高集約利用、集約利用、適度利用、低度利用，詳見圖2所示。

從圖1可以看出，廣東省土地集約利用評價分值最高的是廣州市(0.852 3)，分值最低的是河源市(0.385 8)，二者分值相差0.466 5，表明廣東省土地集約利用水平空間差異明顯。廣東省土地集約利用平均分值為0.529 0，屬于適度利用水平，這表明廣東省土地集約利用整體水平有待進一步提升。下面詳細分析各潛力級別的特征。

(1) 一級屬于高集約利用水平，包括廣州、深圳、佛山和東莞，土地集約利用綜合分值介于0.78～0.86。這4個城市均屬于珠三角經濟圈核心城市，經濟發(fā)展水平較其他城市發(fā)達，單位土地的投入產出水平很高，人均建設用地合理，基礎設施建設完善，但是人均耕地占有量比較緊張，城市后備土地資源供應不足，生態(tài)環(huán)境質量較差，這制約了這些地區(qū)集約利用水平的進一步提升。

圖2　廣東省土地集約利用潛力分級

(2) 二級屬于集約利用水平，包括中山、珠海和汕頭，綜合分值介于0.6～0.73。這3個城市均為廣東省重要的港口城市，經濟較為發(fā)達。單位土地的經濟投入產出水平較高，基礎設施建設相對完善。除了汕頭市外，人均建設用地相對寬裕。這些地區(qū)人均耕地同樣比較緊張，造成城市后續(xù)發(fā)展所需的土地資源不足，生態(tài)環(huán)境質量較一級區(qū)稍好，但是總體質量不高，二級區(qū)土地集約利用潛力不是很高。

(3) 三級屬于適度利用水平，包括揭陽和茂名，綜合分值介于0.45～0.53。前者位于粵東地區(qū)，后者處于粵西地區(qū)，經濟發(fā)展較珠三角地區(qū)落后。三級區(qū)單位土地的經濟投入產出水平較低，基礎設施建設水平相對不高，人均建設用地比較粗放。人口與建設用地增長彈性系數很低，表明此區(qū)域人口增長速度遠遠低于城市建設用地擴展速度。城市后備土地資源供應充足，生態(tài)環(huán)境質量相對較好，土地開發(fā)潛力很大。

(4) 四級屬于低度利用水平，包括肇慶、惠州、陽江、湛江、潮州、云浮、梅州、清遠、江門、韶關、汕尾、河源，綜合分值介于0.38～0.45。廣東省超過一半的地級市都位于此區(qū)，這些地區(qū)普遍單位土地經濟投入產出水平很低，基礎設施建設力度不強，人均建設用地超標嚴重。除個別城市外，大部分城市人口增長速度遠遠低于城市建設用地擴展速度，可能是與粵北山區(qū)和粵西、粵東部分城市大量勞動人口外出務工有關。人均耕地占有量非常豐富，城市后備土地資源供應十分充足，生態(tài)環(huán)境質量優(yōu)越。這些城市土地集約利用水平提升空間巨大，是廣東省今后土地開發(fā)的主要區(qū)域。

3.2社會、經濟、生態(tài)子系統(tǒng)協(xié)調性分析

城市土地集約利用的內涵決定了城市土地集約利用是社會、經濟、生態(tài)三大子系統(tǒng)動態(tài)協(xié)調發(fā)展的過程，系統(tǒng)內部各子系統(tǒng)間相互關聯(lián)的協(xié)同作用是城市復合生態(tài)系統(tǒng)實現(xiàn)集約、可持續(xù)發(fā)展的關鍵[16]。本文采用系統(tǒng)協(xié)調度模型[17]定量分析城市社會、經濟和生態(tài)子系統(tǒng)協(xié)調性，模型公式為：

Ki=1-Mi/Ni

(4)

式中：Ki——系統(tǒng)協(xié)調度；Mi——社會集約分值、經濟集約分值、生態(tài)集約分值的標準差；Ni——社會、經濟和生態(tài)集約分值的平均值；系統(tǒng)協(xié)調度大小介于0～1，三大集約分值越相近，系統(tǒng)協(xié)調度越接近于1，表明城市發(fā)展建設越協(xié)調。各市的系統(tǒng)協(xié)調度大小與其土地集約利用水平對比如圖3所示。

圖3　系統(tǒng)協(xié)調度大小與土地集約利用水平對比

由圖3可以看出，系統(tǒng)協(xié)調度大小與土地集約利用水平大致呈現(xiàn)反向發(fā)展的態(tài)勢，城市土地集約利用水平越高，其社會、經濟和生態(tài)子系統(tǒng)協(xié)調性越差。例如，廣州市土地集約利用綜合分值為0.852 3，但是其系統(tǒng)協(xié)調度大小只有0.323 8。表明廣東省在今后的城市建設中，必須注重社會、經濟、生態(tài)整體效益的提升，促進城市健康有序發(fā)展。

3.3廣東省土地集約利用呈現(xiàn)區(qū)域分異特征

經濟相對發(fā)達的珠三角核心城市，包括廣州、深圳、佛山、東莞、中山、珠海，土地集約利用水平相對較高。而經濟發(fā)展水平相對落后的粵東、粵西和粵北山區(qū)城市，除汕頭市外，大部分城市土地集約利用水平較低，土地開發(fā)潛力巨大，是廣東省今后重點投資建設的區(qū)域。從橫向對比分析，土地集約利用平均水平的大小關系為珠三角>粵東>粵西>粵北山區(qū)。盡管珠三角地區(qū)土地集約利用綜合指數位居廣東省前列，但是由于江門、惠州和肇慶等珠三角外圍城市土地集約利用水平偏低，從而拉低了珠三角地區(qū)整體水平，表明該區(qū)域仍然有一定的潛力可挖。

3.4城市區(qū)位條件對土地集約利用水平有重大影響

廣州市作為廣東省省會城市，是全省政治、經濟、文化中心，在廣東省城市發(fā)展中具有極佳的區(qū)位優(yōu)勢。深圳市毗鄰香港特別行政區(qū)，受其經濟輻射作用，經濟發(fā)展迅速，土地資源的有限性決定其土地利用方式的集約性。佛山地處珠江三角洲腹地，東倚廣州，南臨港澳，區(qū)位優(yōu)勢明顯，在廣東省經濟發(fā)展中處于領先地位。東莞位于珠江口東岸，是廣東省重要的交通樞紐和外貿口岸，是“廣東四小虎”之一，有“世界工廠”的美譽。中山和珠海是東南沿海著名的港口城市，區(qū)位條件優(yōu)越。而肇慶、惠州和江門地處珠三角經濟圈外圍，同時又與經濟發(fā)展相對落后的粵東、粵西和粵北山區(qū)相接，城市發(fā)展區(qū)位條件相對較差，土地集約利用水平遠遠低于珠三角核心城市。但總體來說，珠三角城市以其毗鄰港澳優(yōu)勢和外向型經濟主導的特殊地理區(qū)位[18]，土地集約利用水平位居全省前列?；洊|和粵西地區(qū)分別位于珠三角經濟圈的東、西兩側，偏離廣東省經濟發(fā)展核心區(qū)域，區(qū)位條件相對較差，土地普遍呈現(xiàn)低度利用態(tài)勢?；洷鄙絽^(qū)由于其特殊的自然條件所限，城市發(fā)展受到惡劣的區(qū)位條件制約，土地粗放利用現(xiàn)象嚴重。

3.5經濟發(fā)展水平對土地集約利用的正向作用

珠三角地區(qū)經濟發(fā)展水平較高，地區(qū)內第三產業(yè)發(fā)達，高新技術產業(yè)是主導的工業(yè)類型，產業(yè)結構合理，單位土地經濟投入產出水平較高，土地利用集約度遠遠高于省內其他區(qū)域。粵東、粵西和粵北山區(qū)經濟發(fā)展滯后，豐富的土地資源沒有得到有效利用，也不具有良好的區(qū)位條件。為了吸引投資，一般會降低企業(yè)準入門檻和土地使用成本，由此造成粗放的土地利用方式和低效投資[19]，土地集約利用水平遠遠落后于經濟發(fā)達城市區(qū)域。通過SPSS 19.0軟件進行相關性分析，發(fā)現(xiàn)廣東省21個地級市土地集約利用綜合分值與其人均國內生產總值呈現(xiàn)顯著的正相關(相關性系數為0.753 3)，其線性擬合曲線如圖4所示，表明良好的經濟發(fā)展環(huán)境能夠積極地促進土地集約利用水平的提高。

圖4　集約利用綜合分值與人均GDP線性擬合

4　結 論

(1) 本文基于對土地集約利用內涵的理解，從社會、經濟和生態(tài)3個方面構建了包含17個評價因子的廣東省土地集約利用綜合評價指標體系，根據得出的集約利用綜合分值，通過系統(tǒng)聚類分析，對21個地級市進行集約潛力級別劃分。研究表明廣東省城市土地集約利用水平差異明顯，集約利用整體水平有待進一步提升，土地開發(fā)潛力很大。

(2) 通過構建系統(tǒng)協(xié)調度模型，對社會、經濟和生態(tài)3大子系統(tǒng)進行協(xié)調性分析，研究發(fā)現(xiàn)城市土地集約利用水平與其系統(tǒng)協(xié)調性大小呈現(xiàn)反向發(fā)展的態(tài)勢，表明城市建設應當注重社會、經濟、生態(tài)整體效益的提高。

(3) 通過對21個地級市土地集約利用水平分析，發(fā)現(xiàn)廣東省土地集約利用呈現(xiàn)明顯的區(qū)域分異特征，珠三角>粵東>粵西>粵北山區(qū)，優(yōu)越的區(qū)位條件和良好的經濟發(fā)展水平能夠有效地提高城市土地集約利用效率。

(4) 廣東省在今后的城市發(fā)展中，應當整合珠三角地區(qū)充足的資本和粵東、粵西、粵北山區(qū)豐富的土地資源，形成優(yōu)勢集聚效應，做到區(qū)域協(xié)調發(fā)展。依據城市化發(fā)展不同階段，制定相應的土地集約利用評價標準[20]。珠三角地區(qū)應當集中精力做好內涵挖潛的工作，加大舊城改造力度，而粵東、粵西地區(qū)，特別是粵北山區(qū)，要進一步加大招商引資力度，提高土地經濟產出水平，但必須嚴格規(guī)范建設用地審批手續(xù)，避免土地閑置現(xiàn)象，同時必須優(yōu)化產業(yè)結構，逐步提升第三產業(yè)在城市經濟發(fā)展中的比例，但要留足第一產業(yè)發(fā)展的空間，避免耕地侵占嚴重導致的糧食危機問題。

(5) 本文的研究是基于2012年遙感解譯數據和相關的社會經濟數據，未來研究將會在收集長時間序列數據的基礎上，進行廣東省城市土地集約利用水平時空變化研究及其驅動因素分析。

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Comprehensive Evaluation of Intensive Land Use in Guangdong Province Based on Multi-Source Data

PEI Jie1,2, WANG Li1, YU Gen2, FU Qinghua3, CHAI Ziwei4

(1.State Key Laboratory of Remote Sensing Science, Institute of Remote Sensing and Digital Earth, Chinese AcademyofSciences,Beijing100101,China; 2.CollegeofResourcesandEnvironmentalEngineering,HefeiUniversityofTechnology,Hefei,Anhui230009,China; 3.PearlRiverHydraulicResearchInstitute,PearlRiverWaterResourcesCommission,Guangzhou,Guangdong510611,China; 4.GuangdongEnvironmentalMonitoringCenter,Guangzhou,Guangdong510308,China)

In this paper, Guangdong Province was taken as an example, comprehensive evaluation index system of intensive land use, in the aspects of society, economy and ecology, was established based on multi-factor comprehensive evaluation method, using land cover data interpreted by remote sensing image together with socio-economic data. The method of Analytic Hierarchy Process (AHP) combined with Delphi method was employed to ascertain weights of indexes. Land use intensity of 21 cities in Guangdong Province was computed through comprehensive evaluation and intensity potentiality level was divided by cluster analysis. Based on system coordination model, the regular pattern of the relationship between intensity and system coordination degree is found. Results show that land use intensity of different cities in Guangdong Province has an apparent regional difference feature in terms of spatial distribution, Pearl River Delta is the highest, eastern Guangdong is the second, western Guangdong is the third and northern Guangdong Mountain District is the lowest. Location condition and economic development level have the fundamental influence on land use intensity. Guangdong Province should focus more on balanced regional development and integrated improvement of social, economic and ecological benefits in the future urban construction.

intensive land use; AHP; system coordination model; remote sensing; Guangdong Province

2015-04-23

2015-05-05

國家高技術研究發(fā)展計劃(863計劃)項目(2014AA06A511);國家科技重大專項(高分專項)(20-Y30B17-9001-14/16);國家自然基金面上項目(41371358);國家自然基金青年科學資助項目(41201332)

裴杰(1993—),男,安徽銅陵人,碩士研究生,主要研究方向:全球變化遙感。E-mail:peijie_radi@foxmail.com

王力(1981—),男,河北邢臺人,博士,副研究員,主要從事全球變化遙感研究。E-mail:wangli@radi.ac.cn

F293.2

A

1005-3409(2016)02-0297-05