□趙艷霞 董洪丹 蔡文柳

（華北理工大學(xué)管理學(xué)院 河北 唐山 063000）

基于多目標(biāo)規(guī)劃的唐山市土地資源優(yōu)化配置研究

□趙艷霞 董洪丹 蔡文柳

（華北理工大學(xué)管理學(xué)院 河北 唐山 063000）

土地是城鄉(xiāng)統(tǒng)籌的重要生產(chǎn)要素，如何優(yōu)化配置土地資源直接影響社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)文明建設(shè)。運(yùn)用多目標(biāo)規(guī)劃法，根據(jù)2003—2012年統(tǒng)計(jì)信息及數(shù)據(jù)，分析唐山市土地利用現(xiàn)狀及存在的問題，以社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)的綜合效益為目標(biāo)，構(gòu)建唐山市土地優(yōu)化配置模型并應(yīng)用到預(yù)測(cè)未來土地資源規(guī)劃與利用中。研究預(yù)測(cè)表明到2020年唐山市土地資源配置方案為：在經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面要逐步減少獨(dú)立工礦用地面積，大力開發(fā)利用未利用地和河流水面中的灘涂等；在生態(tài)方面應(yīng)加大開展植樹造林種草，重點(diǎn)增加林地用地面積；在社會(huì)方面應(yīng)該在保障耕地面積不減少的前提下穩(wěn)步推進(jìn)城鎮(zhèn)化進(jìn)程等。

土地利用結(jié)構(gòu)；優(yōu)化配置；多目標(biāo)規(guī)劃

1 研究區(qū)域與數(shù)據(jù)來源

唐山市位于京津冀經(jīng)濟(jì)發(fā)展圈，緊鄰北京與天津，是河北省參與區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的最重要城市之一。隨著京津冀經(jīng)濟(jì)區(qū)的騰飛，唐山市的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展面臨前所未有的機(jī)遇，國(guó)際知名度、區(qū)域競(jìng)爭(zhēng)力和重要輻射作用將進(jìn)一步提高。在“兩極三帶”和唐山灣“四點(diǎn)一帶”戰(zhàn)略實(shí)施的當(dāng)下，未來唐山市將成為東北亞地區(qū)經(jīng)濟(jì)合作的窗口城市和首都經(jīng)濟(jì)圈的重要支點(diǎn)，土地利用和管理面臨新的挑戰(zhàn)。近年來，隨著經(jīng)濟(jì)總量的不斷增長(zhǎng)，造成城市的土地利用結(jié)構(gòu)極大的向單一經(jīng)濟(jì)效益目標(biāo)傾斜，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成較大的影響，對(duì)社會(huì)需求的給予嚴(yán)重不足。為踐行十八大最新土地戰(zhàn)略改革和適應(yīng)河北省城鄉(xiāng)統(tǒng)籌發(fā)展目標(biāo)，對(duì)未來唐山市綜合目標(biāo)下的土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化是值得首要考慮與重點(diǎn)研究的問題。

2 構(gòu)建唐山市土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型及求解過程

基于唐山市土地利用結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，研究以2014年為基準(zhǔn)年，2020年為規(guī)劃目標(biāo)年。在充分考慮唐山市城市總體規(guī)劃(2006一2020)和《唐山生態(tài)市建設(shè)規(guī)劃》的前提下，將經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益作為目標(biāo)函數(shù)，設(shè)置包括社會(huì)需求在內(nèi)的一系列約束條件，構(gòu)建土地?cái)?shù)量配置模型，之后利用WINQSB軟件進(jìn)行模型求解，最后進(jìn)行效果分析與提出政策建議。

土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型如下:

模型中，opti——目標(biāo)函數(shù)Z取最大值或者最小值；

g(x)——約束函數(shù)；

x——決策變量。

2.1 變量設(shè)置

主要參考唐山市國(guó)土資源局對(duì)土地的分類設(shè)置及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，設(shè)置耕地(xl)、園地(x2)、林地(x3)、草地(x4)、城鎮(zhèn)建設(shè)用地(x5)、農(nóng)村居民用地(x6)、交通運(yùn)輸用地(x7)、水利設(shè)施用地(x8)、河流水面(x9)、獨(dú)立工礦用地(x10)和未利用地(x11)11種土地類型為決策變量。

2.2 構(gòu)建唐山市土地規(guī)劃多目標(biāo)函數(shù)

選擇唐山市地區(qū)生產(chǎn)總值(GDP)作為經(jīng)濟(jì)效益目標(biāo)的主要衡量指標(biāo)，選擇生態(tài)服務(wù)量作為生態(tài)效益目標(biāo)的主要衡量指標(biāo)，因?yàn)橥恋乩迷谏鐣?huì)方面的效益難以量化，將在約束條件中間接體現(xiàn)。

2.2.1 經(jīng)濟(jì)效益目標(biāo)函數(shù)。

式中，k——各類用地效益系數(shù)，為一常數(shù)；wi——各類用地效益的相對(duì)權(quán)重；

ci——經(jīng)濟(jì)效益系數(shù)。

經(jīng)濟(jì)效益系數(shù)(ci）的計(jì)算方法如下：首先，通過德爾菲法進(jìn)行領(lǐng)域內(nèi)專家打分、層次分析法，計(jì)算確定各類用地的效益權(quán)重 wi（因未利用地對(duì) GDP的貢獻(xiàn)較小，所以未參與到權(quán)重打分，權(quán)重取為 0）；其次，基于 2003——2012年唐山市單位耕地產(chǎn)值，運(yùn)用平均增長(zhǎng)法預(yù)測(cè)得到 2020的耕地經(jīng)濟(jì)效益系數(shù) c1，進(jìn)而得出 k；最后，按照 ci=k*wi的公式計(jì)算得出模型中各地類經(jīng)濟(jì)效益系數(shù) ci（未利用地的效益系數(shù)取1，不會(huì)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生明顯的影響）。

(1)利用德爾菲法和層次分析法確定 W

通過向業(yè)內(nèi)專家發(fā)放調(diào)查問卷，經(jīng)過問卷回收、問卷數(shù)據(jù)整理與處理，得出各土地利用類型經(jīng)濟(jì)效益得分，利用調(diào)查問卷數(shù)據(jù)，通過層次分析法(AHP)進(jìn)行權(quán)重處理，得出W。即Wi向量分別為

(2)K值與 C值的確定

根據(jù) 2003年至 2012年的單位耕地產(chǎn)值，運(yùn)用平均增長(zhǎng)法預(yù)測(cè)得到 2020年的單位耕地產(chǎn)值為191176元/公頃，故：

所以，經(jīng)濟(jì)效益目標(biāo)函數(shù)為：

2.2.2 生態(tài)效益用生態(tài)服務(wù)價(jià)值來核算生態(tài)效益，將各類單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值換算成人民幣表示。參考陳仲新等人的研究成果，并針對(duì)具體實(shí)際做出修正，得出唐山市各地類的生態(tài)服務(wù)價(jià)值系數(shù) di,見表 2：則生態(tài)效益目標(biāo)為：

2.3 約束條件構(gòu)建

本文參照《唐山市城市總體規(guī)劃（2006-2020）》，選取了社會(huì)需求、生態(tài)需求以及實(shí)際限制與經(jīng)濟(jì)約束等 6方面，包含土地總面積、人口總量等 14個(gè)約束條件，具體如下：

(1)土地總面積約束:

式中，S——土地總面積（14196409hm2）；

(2)人口總量約束：

po≤M1*xn+M2*∑xc≤P，式中:

M1——2020年農(nóng)用地平均人口預(yù)測(cè)密度；

M2——2020年城鎮(zhèn)用地平均人口預(yù)測(cè)密度；

Xn——農(nóng)用地面積；Xc——城鎮(zhèn)用地面積；

P0——2013年唐山市人口

P——2020年唐山市的預(yù)測(cè)總?cè)丝凇?/p>

(3)社會(huì)需求約束：根據(jù)唐山市土地利用總體規(guī)劃(2006一 2020)的指標(biāo)要求，2020年末唐山市耕地保有量必須達(dá)到 551500hm2,城鄉(xiāng)建設(shè)用地規(guī)?？刂圃?63400hm2以內(nèi)，全市人均城鎮(zhèn)工礦用地面積控制在141m2以內(nèi)，即:

耕地保有量約束：x≥551500hm2

城鄉(xiāng)建設(shè)用地規(guī)模約束:x6+x7+x8+x9≤163400hm2

城鎮(zhèn)建設(shè)用地：68630hm2≤x5≤73100hm2

獨(dú)立工礦用地：59200hm2≤x10≤79175hm2

人均城鎮(zhèn)工礦用地面積約束：P 2*90≤x10≤P2*141

人均農(nóng)村居民點(diǎn)用地：P1*90≤x6≤P1*252

注：P 1——2020年唐山市的農(nóng)村預(yù)測(cè)人口P2——2020年唐山市的城鎮(zhèn)預(yù)測(cè)人口

(4)生態(tài)效益約束:根據(jù)唐山市土地利用總體規(guī)劃(2006一 2020)的指標(biāo)要求，2020年末唐山市林地面積 200000 hm2，牧草地面積 100hm2，即：x3≥200000 hm2；

(5)實(shí)際情況約束:根據(jù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的規(guī)律,隨著時(shí)間向前推移，生產(chǎn)力水平不斷的提高，交通用地、水利設(shè)施用地面積會(huì)大于現(xiàn)狀面積，而農(nóng)村居民點(diǎn)及未利用地會(huì)隨著土地的整理和不斷開發(fā)而減少，園地、林地等應(yīng)逐步增加，即：

表1 唐山市各土地利用類型的經(jīng)濟(jì)效益系數(shù)

表2 唐山市各土地利用類型的生態(tài)效益系數(shù)

(6)模型約束：模型要求變量取值非負(fù)，即:

2.4 模型求解

根據(jù)上述構(gòu)建的規(guī)劃模型，將目標(biāo)函數(shù)、各個(gè)約束條件及數(shù)據(jù)錄入計(jì)算機(jī)，運(yùn)用WINQSB

軟件運(yùn)算，經(jīng)過綜合修正，輸出規(guī)劃年（2020年）土地資源的數(shù)量?jī)?yōu)化結(jié)果，見表3：

3 結(jié)果與分析

3.1土地利用優(yōu)化結(jié)果與現(xiàn)狀比較

從上表中，可以看出，優(yōu)化后的各用地類型中，變化最為突出的一是林地面積大幅增加了將近20個(gè)百分點(diǎn)，二是農(nóng)村居民用地大幅減少了將近7個(gè)百分點(diǎn)，三是河流水面的減幅超過9個(gè)百分點(diǎn)，除此之外，獨(dú)立工礦用地和未利用地也有小幅減少，耕地、園地和草地變化不大。總體來說，配置結(jié)果在經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面逐步減少了獨(dú)立工礦用地面積，加大了未利用地和河流水面中的灘涂等的開發(fā)；在生態(tài)方面加大了開展植樹造林種草，重點(diǎn)增加了經(jīng)濟(jì)林地的用地面積；在社會(huì)方面保障了耕地面積不減少，以提高居民生活質(zhì)量和改善城鎮(zhèn)化建設(shè)為主，這種配置還是比較符合城鄉(xiāng)統(tǒng)籌戰(zhàn)略要求和未來社會(huì)發(fā)展的必然走勢(shì)的。優(yōu)化后的土地利用結(jié)構(gòu)在保障了糧食安全的前提下，建設(shè)用地得到適度擴(kuò)充并節(jié)約集約利用，林地覆蓋率得到提高，既可滿足唐山市經(jīng)濟(jì)建設(shè)需要，又極大的體現(xiàn)了生態(tài)效益的要求，較符合唐山市目前及未來“兩極三帶”和唐山灣“四點(diǎn)一帶”戰(zhàn)略的工作思路，全面體現(xiàn)了地方經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益、生態(tài)效益協(xié)調(diào)統(tǒng)一發(fā)展。

3.2 優(yōu)化效果與分析

優(yōu)化后的土地利用結(jié)構(gòu)在資源配置方面，一是充分考慮了經(jīng)濟(jì)目標(biāo)和生態(tài)目標(biāo)增長(zhǎng)的綜合需求，將經(jīng)濟(jì)效益較高的林地發(fā)展由原來不足總面積8%的覆蓋水平，提高到27%以上，如此既可保持經(jīng)濟(jì)的持續(xù)穩(wěn)定增長(zhǎng)，又極大促進(jìn)生態(tài)和諧的健康發(fā)展；二是平衡社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的沖突。雖然農(nóng)業(yè)早已經(jīng)不再是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的龍頭，但是關(guān)系民生大計(jì)，關(guān)系社會(huì)和諧的穩(wěn)步推進(jìn)，優(yōu)化后的配置結(jié)構(gòu)在保障糧食安全方面，絕對(duì)保證了耕地的配置面積；三是緩解建設(shè)用地?cái)U(kuò)充與土地集約利用的矛盾。優(yōu)化后土地利用結(jié)構(gòu)通過集約利用農(nóng)村居民建設(shè)用地，釋放土地存量以適度擴(kuò)充城鎮(zhèn)建設(shè)用地，如此既滿足“城鎮(zhèn)化”對(duì)土地的需求，又符合對(duì)土地集約節(jié)約利用的土地政策，更重要的是將改善農(nóng)民居住條件，達(dá)到提高生活質(zhì)量與提升幸福指數(shù)的目的，這與大力發(fā)展新農(nóng)村建設(shè)，幸福農(nóng)民的方針政策高度吻合。

表3 土地利用優(yōu)化結(jié)果與現(xiàn)狀比較表

4 進(jìn)一步優(yōu)化唐山市土地利用結(jié)構(gòu)的對(duì)策與建議

綜上，唐山市生態(tài)性用地和城市建設(shè)用地壓力較大，需進(jìn)一步對(duì)土地資源挖潛，對(duì)策如下：

(1)進(jìn)一步落實(shí)唐山市空間片區(qū)規(guī)劃戰(zhàn)略，同步推進(jìn)城鎮(zhèn)化發(fā)展與新農(nóng)村建設(shè)。目前唐山市正以生態(tài)新農(nóng)村建設(shè)為契機(jī)，加大對(duì)農(nóng)民居民點(diǎn)的整理力度，合理布局新村，促使居民向新型社區(qū)集中，這必然會(huì)提高土地利用效率，并大幅改善農(nóng)村建設(shè)用地大量閑置的狀況，實(shí)現(xiàn)了區(qū)域土地空間結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。

(2)在建設(shè)用地剛性約束下，優(yōu)化現(xiàn)有城鎮(zhèn)建設(shè)用地的空間布局。唐山市受地震影響，震后很大一批建筑以多層為主，制約了當(dāng)前提高土地利用率的步伐，拆遷改造是釋放這一部分土地生產(chǎn)力，提高城市土地利用率的有效途徑。

(3)大力開發(fā)利用未利用土地和整理、復(fù)墾部分礦區(qū)土地。唐山市未利用地面積比例達(dá)到總面積的2.16%，具有相當(dāng)大的開拓空間。加大這一土地類型的開發(fā)與利用，逐步減少獨(dú)立工礦用地面積，大力開發(fā)未利用地和灘涂等，開展植樹造林種草，增幅林、草地面積，既能改善唐山因采礦造成的土地破壞，又能調(diào)整唐山市的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)，既增加了生態(tài)綠地，又減少了水土流失，為建設(shè)生態(tài)宜居城市將發(fā)揮重要作用。在城鄉(xiāng)統(tǒng)籌發(fā)展的大背景下，以單純考慮經(jīng)濟(jì)效益的土地規(guī)劃已經(jīng)不適應(yīng)當(dāng)前“生態(tài)社會(huì)、和諧發(fā)展”的主旋律，為實(shí)現(xiàn)京津冀地區(qū)經(jīng)濟(jì)一生態(tài)—社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，進(jìn)行多目標(biāo)的土地優(yōu)化配置勢(shì)在必行。

[1]曹偉,周生路，吳紹華.城鄉(xiāng)統(tǒng)籌中的土地利用研究進(jìn)展[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)資源與區(qū)域,2012，(5):(33).

[2]張一鳴.耕地保護(hù)制度的轉(zhuǎn)型與對(duì)策研究——構(gòu)建以經(jīng)濟(jì)激勵(lì)為核心的耕地保護(hù)[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃,2014,(3):27-33.

[3]劉祗坤,吳全,蘇根成.土地利用類型變化與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值分析——以赤峰市農(nóng)牧交錯(cuò)帶為例[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃,2015,(6):56.

[4]王成軍,吳厚純,費(fèi)喜敏.城市化加速期維持我國(guó)耕地?cái)?shù)量穩(wěn)定的可行性分析[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃,2015,(6):79.

1004-7026（2017）03-0139-03

F321.1

A

河北省社會(huì)科學(xué)基金項(xiàng)目（批準(zhǔn)號(hào)：H B15G L055）河北省節(jié)約集約利用宅基地制度研究；作者簡(jiǎn)介：趙艷霞（1972-），女，河北遷安人，華北理工大學(xué)管理學(xué)院副教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)橥恋亟?jīng)濟(jì)與管理、房地產(chǎn)宏觀調(diào)控。郵箱：996080326@qq.com.董洪丹，女，華北理工大學(xué)管理學(xué)院碩士研究生，研究方向?yàn)橥恋刭Y源管理；蔡文柳，華北理工大學(xué)管理學(xué)院講師，研究方向?yàn)橥恋亟?jīng)濟(jì)與管理。

10.16675/j.cnki.cn14-1065/f.2017.03.099