唐 爽，莫宏偉,2，袁志芬，江源通，李少青

（1.湖南科技大學 湘江流域研究中心，湖南 湘潭 411201；2.中國科學院 寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所，甘肅 蘭州 730000）

湘江流域主要城市土地利用效率差異性評價

唐 爽1，莫宏偉1,2，袁志芬1，江源通1，李少青1

（1.湖南科技大學 湘江流域研究中心，湖南 湘潭 411201；2.中國科學院 寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所，甘肅 蘭州 730000）

基于社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)構建湘江流域城市土地利用效率評價指標體系，運用熵權法確定指標體系權重，對湘江流域主要城市地區(qū)土地利用效率進行了綜合評價和協(xié)調(diào)度分析。研究結果表明，湘江流域主要城市地區(qū)土地利用效率整體效率一般，協(xié)調(diào)度較高，經(jīng)濟效益和投入水平評價差距大，而生態(tài)效益和社會效益差距較小，與可持續(xù)發(fā)展要求有一定差距；土地利用效率在空間格局上存在明顯的差異性，呈現(xiàn)出由上游至下游逐漸升高的分布趨勢；土地利用效率與協(xié)調(diào)度的關系為：長沙處于高效高度協(xié)調(diào)狀態(tài)，湘潭和株洲處于中效高度協(xié)調(diào)狀態(tài)，衡陽與岳陽處于中效基本協(xié)調(diào)狀態(tài)，永州處于低效高度協(xié)調(diào)狀態(tài)，郴州處于低效基本協(xié)調(diào)狀態(tài)。

湘江流域；土地利用效率；熵權法

隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展，土地資源利用效率越來越被重視，引起不少學者的關注，并取得不少成就。研究的重點主要包括以下幾個方面：對特定區(qū)域進行土地利用效率評價[1-3]；從時間、空間的角度對土地利用效率進行對比與分析[4,5]；從理論上對土地利用效率評價的指標體系和方法進行探討[6,7]。本文通過建立多指標體系，運用熵權法這種比較客觀的指標權重確定方法，對湘江流域城市土地利用效率問題進行探討，希望對該區(qū)可持續(xù)發(fā)展與土地資源集約利用工作的開展有所借鑒。

1 研究區(qū)概況

湘江是湖南省最大河流，是長江主要支流之一，全長817 km，流域面積92 300 km2，其流域范圍見圖1。湘江區(qū)域內(nèi)城鎮(zhèn)密布、人口集中、經(jīng)濟發(fā)達、人文厚重、交通便利，是湖南省經(jīng)濟社會發(fā)展的核心地區(qū)。近年來，湘江流域資源和生態(tài)環(huán)境問題不斷凸顯，可持續(xù)發(fā)展壓力日益增大。據(jù)2010年數(shù)據(jù)統(tǒng)計，湘江流域人口占湖南省總人口的55.89%，GDP占全省總數(shù)的71.80%。

圖1 湘江流域范圍示意圖

2 城市土地利用綜合評價指標

2.1 指標體系的構建

按照評價指標選擇的有效性、系統(tǒng)性、可比性和可獲得性，參考相關學者關于土地利用效率評價的相關成果[2-10]，根據(jù)湘江流域城市的實際以及可持續(xù)發(fā)展的要求，主要考慮投入與產(chǎn)出2方面，同時，將產(chǎn)出分為3部分：社會產(chǎn)出、經(jīng)濟產(chǎn)出、生態(tài)產(chǎn)出。在土地投入評價中主要將第二、三產(chǎn)業(yè)人數(shù)、固定資產(chǎn)投資以及對電、氣的供應量作為評價指標，通過資金、勞動力與資源3個方面衡量土地利用投入水平，同時檢驗城市的資源集約利用水平。在社會效益評價中將人口密度、住房面積、公共交通車、公共設施建設用地以及道路面積作為評價指標，主要從人的居住、出行與公共空間3個方面衡量社會效益，著重考慮人在城市中的舒適程度。在經(jīng)濟效益評價中將地均財政收入、地均第二、三產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值、地均GDP、城市人均可支配收入與社會消費品零售額作為評價指標，主要考慮湘江流域城市中經(jīng)濟產(chǎn)出水平。在生態(tài)效益評價中將萬元GDP能耗、綠化以及廢棄物處理率作為評價指標，評價人類活動對環(huán)境的影響以及能源的消耗速度。一共選取了22個指標進行湘江流域城市土地利用效率評價，如表1所示。

2.2 評價方法及過程

2.2.1 數(shù)據(jù)的標準化處理

在綜合評價指標體系中，各指標間由于在內(nèi)容、量綱以及取值標準等方面均有所不同，不具直接可比性，因此需對原始數(shù)據(jù)進行標準化處理來消除單位和量綱。設（其中i，j分別表示第i個城市和第j個評價指標）為土地利用效率評價指數(shù)對應于m個城市與n個評價指標的樣本矩陣，有對初始數(shù)據(jù)作標準化處理[5]。對于正指標，令

表1 城市土地利用綜合評價指標體系

對于負指標，令

2.2.2 權重計算

熵權法賦權是一種客觀賦權方法，認為評價指標的差異程度越大越重要，則權重相應也越大[11,12]。設有m個指標，n個評價對象，則第i個指標的熵值為：

據(jù)上，第i個指標的熵權值為：

2.2.3 土地利用效率的綜合評價計算

利用標準化后的各評價指標分值及其相應權重，在單項指標評價的基礎上，計算土地利用水平：

根據(jù)本文計算結果與相關參考文獻[13]，定義：當Fi≥0.55時，土地利用處于高效狀態(tài)；當0.40≤Fi＜0.55時，土地利用處于中效狀態(tài)；當Fi＜0.40時，土地利用處于低效狀態(tài)。

2.2.4 協(xié)調(diào)度分析

土地利用效率評價的核心不僅在于各因素的評價值高低，還要將其結合起來，對各效率子系統(tǒng)之間相互協(xié)調(diào)程度加以評價。依照系統(tǒng)論的觀點，土地利用效率的協(xié)調(diào)度指支持系統(tǒng)的各子系統(tǒng)在區(qū)域土地利用過程中彼此和諧一致的程度[5,11,12]。一般而言，區(qū)域土地利用效率的各個子系統(tǒng)的評價值越接近，說明土地利用越協(xié)調(diào)。因此，定義第i個城市地區(qū)的土地利用效率的協(xié)調(diào)度ai為：

式中，Mi為第i個城市地區(qū)四大類指標值的平均值；Si為第i個城市地區(qū)四大類指標值的標準差。協(xié)調(diào)度ai介于0～l之間，其值越大，表明土地利用各子系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)程度越高。當ai≥0.7時，區(qū)域土地利用效率各子系統(tǒng)間高度協(xié)調(diào)；當0.4≤ai＜0.7時，各子系統(tǒng)間基本協(xié)調(diào)；當ai＜0.4時，各子系統(tǒng)間不協(xié)調(diào)[13]。

3 評價結果與分析

3.1 影響土地利用效率的主要因素分析

利用《中國城市統(tǒng)計年鑒2011》[14]《湖南統(tǒng)計年鑒2011》[15]及各市統(tǒng)計公報的相關數(shù)據(jù)，運用上述方法求得評價指標權重（見表2）。從計算結果中可以看出：①地均固定資產(chǎn)投資X3、人口密度X6、人均住房面積X7、萬人擁有公共交通車數(shù)量X9、建成區(qū)公共設施建設用地比率X10、地均財政收入X11、地均第三產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值X14、城市家庭人均可支配收入X15、地均社會消費品零售額X16、污水處理率X22是影響湘江流域城市土地利用效率的主要因素。其中，土地投入水平指標中地均固定資產(chǎn)投資所占權重較大，說明仍然能通過加大固定資產(chǎn)投資額度的投入，提升土地利用效率。②在社會效益評價指標中，人口密度、人均住房面積、萬人擁有公共交通數(shù)量、建成區(qū)公共設施建設用地比率所占權重較大，表明隨著社會經(jīng)濟發(fā)展，對土地利用的社會實用性和社會福利性要求提高，為社會創(chuàng)造良好的公共環(huán)境，為人的住、行創(chuàng)建更舒適的公共空間成為土地利用進一步提高的要求。這些都表明以人為本的思想，符合科學發(fā)展觀的要求。③ 在經(jīng)濟效益評價指標中，地均財政收入、地均第三產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值、城市家庭人均可支配收入、地均社會消費品零售額權重比較大，說明湘江流域城市土地利用效率提高向提高土地生產(chǎn)力與優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結構的方向轉變，同時，對城市居民的消費能力與消費需求越來越重視，更注重以人為本，符合科學發(fā)展觀的要求。④在生態(tài)效益評價指標中，污水處理率的權重比較大，說明隨著城市的發(fā)展，對環(huán)境保護的要求越來越高，并且對水資源也越來越重視，符合兩型社會中環(huán)境友好型的要求。

上述分析表明，影響湘江流域城市土地利用效率的主要因素與可持續(xù)發(fā)展要求相符合，提高社會福利水平、促進經(jīng)濟發(fā)展和加強生態(tài)安全建設成為湘江流域城市土地利用的趨勢。

3. 2 土地利用效率分析

由表3可知，湘江流域總體土地利用效率仍處于中效，利用效率并不高。協(xié)調(diào)度較高，這是由于近年來，社會效益和生態(tài)效益得到人們的重視，快速發(fā)展的結果。土地利用效率的區(qū)域差異性較小，綜合效率最高的長沙（0.698 12）是最低的郴州（0.341 18）的2.05倍。從子效益中看，經(jīng)濟效益和投入水平評價差距大，而生態(tài)效益和社會效益差距較小。

從圖2可看出，湘江流域各城市的利用效率，除了長沙為高效、郴州和永州為低效外，其他都處于中效水平。在空間格局上，湘江流域城市土地利用綜合效率從上游至下游，呈現(xiàn)出明顯的遞增趨勢：上游的永州、郴州為低效；中游的衡陽為中效；下游的湘潭、株洲和岳陽中效、長沙為高效；流域主要城市土地利用效率具有明顯的空間差異性。

表2 湘江流域城市土地利用效率評價指標權重

圖2 土地利用綜合效率與協(xié)調(diào)度空間格局

表3 湘江流域城市土地利用效率及協(xié)調(diào)度評價結果

土地利用效率與其協(xié)調(diào)狀態(tài)相結合的情況有：低效基本協(xié)調(diào)、低效高度協(xié)調(diào)、中效基本協(xié)調(diào)、中效高度協(xié)調(diào)和高效高度協(xié)調(diào)。長沙處于高效高度協(xié)調(diào)狀態(tài)，盡管投入水平評價得分不高，但是相對產(chǎn)出較高，這與它的發(fā)展基礎好、區(qū)位交通便利以及產(chǎn)業(yè)結構層次高等因素是密不可分的，在今后的發(fā)展中，應該進一步發(fā)揮這些優(yōu)勢，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結構，進一步提高土地利用效率。湘潭和株洲處于中效高度協(xié)調(diào)狀態(tài)，兩者都處于高度協(xié)調(diào)狀態(tài)，土地利用綜合效率為中等。株洲盡管在工業(yè)固體廢物綜合利用率和污水處理率方面低于湘潭，但是生態(tài)效益依舊高于湘潭；同時，株洲工業(yè)發(fā)展較早、基礎更好、交通便利，故株洲綜合效率評價相對湘潭較高。湘潭應該提高生產(chǎn)技術，減少能源消耗，從而提高經(jīng)濟效益，并且進一步提升生態(tài)效益與社會效益。衡陽與岳陽處于中效基本協(xié)調(diào)狀態(tài)。2個城市都是資源投入較多、經(jīng)濟效益較高，屬于“高投入、高產(chǎn)出”，相對于投入水平來說，社會效益和生態(tài)效益較低，與長沙相比，效率較低，不符合資源節(jié)約的要求。衡陽與岳陽在保持經(jīng)濟效益增長的情況下，要優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結構、控制好能源的消耗、加強基礎設施建設、加大環(huán)境保護和治理的力度，從而進一步提升城市土地利用效率，保證各子系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展。永州處于低效高度協(xié)調(diào)狀態(tài)。這種高度協(xié)調(diào)是低效率的高度協(xié)調(diào)，人數(shù)投入較多，資金投入較少，產(chǎn)出一般，需要進一步優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結構，加強基礎建設，并且加強生態(tài)安全建設。郴州處于低效基本協(xié)調(diào)狀態(tài)，該市經(jīng)濟總量不低，但是土地面積大，導致地均指標不高，需要走集約用地道路。同時，郴州需要加強環(huán)境保護和環(huán)境治理，并且加強基礎設施建設。

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P273

B

1672-4623（2015）01-0134-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2015.01.044

唐爽，碩士，研究方向為土地利用與GIS。

2013-12-03。

項目來源：國家自然科學基金資助項目（40771019）；湖南科技大學博士科研資助項目（E510C6）。