基于改進(jìn)AHP與熵權(quán)法協(xié)同的土地綜合承載力研究
——以巢湖流域?yàn)槔?/h1>
2017-11-09 01:19:06劉小俠吳云志張紅梅張友華
皖西學(xué)院學(xué)報(bào) 2017年5期
徐 甜，劉小俠，吳云志，張紅梅，張友華
(1.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué) 信息與計(jì)算機(jī)學(xué)院，安徽 合肥 230036；2.安徽省土地勘測(cè)規(guī)劃院，安徽 合肥 230000)
基于改進(jìn)AHP與熵權(quán)法協(xié)同的土地綜合承載力研究
——以巢湖流域?yàn)槔?/p>
徐 甜1，劉小俠1，吳云志1，張紅梅2，張友華1
(1.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué) 信息與計(jì)算機(jī)學(xué)院，安徽 合肥 230036；2.安徽省土地勘測(cè)規(guī)劃院，安徽 合肥 230000)
土地綜合承載力是經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境協(xié)調(diào)作用的中介和協(xié)調(diào)程度的表現(xiàn)，將“5/5/1-9標(biāo)度”層次分析法與熵權(quán)法相結(jié)合，運(yùn)用距離函數(shù)和最小相對(duì)信息熵原理確定評(píng)價(jià)指標(biāo)的綜合權(quán)重，計(jì)算土地綜合承載力的綜合承載指數(shù)以及在人口，經(jīng)濟(jì)，生態(tài)容量，社會(huì)建設(shè)四個(gè)承載子系統(tǒng)的承載指數(shù)，分析巢湖流域土地綜合承載力，得出巢湖流域土地綜合承載力承載狀態(tài)整體良好，廬江縣，無(wú)為縣土地綜合承載力偏低的結(jié)論。
巢湖流域；土地綜合承載力；“5/5/1-9標(biāo)度”層次分析法；熵權(quán)法
土地為人類(lèi)提供了生存所需要的食物，是人類(lèi)最主要的勞動(dòng)對(duì)象和最基本的生產(chǎn)資料，土地承載力也是最基本的資源承載力[1-5]。土地資源是人類(lèi)生存和發(fā)展的載體，是一切生產(chǎn)和存在的來(lái)源，承載著各種生產(chǎn)方式以及社會(huì)生態(tài)環(huán)境，占據(jù)著至關(guān)重要的地位。近年來(lái)，世界各地頻繁發(fā)生環(huán)境惡化、資源短缺、糧食匱乏，土地承載能力下降等現(xiàn)象，歸根結(jié)底是因?yàn)槿祟?lèi)刻意追求經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，而忽略了對(duì)土地資源的合理開(kāi)發(fā)利用，導(dǎo)致人地矛盾日益尖銳。因此，土地綜合承載力的研究已成為社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題，對(duì)土地資源進(jìn)行合理開(kāi)發(fā)，促進(jìn)土地資源可持續(xù)利用，提高土地資源對(duì)其他自然資源以及各種社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的承載能力，已成為人類(lèi)可持續(xù)發(fā)展的核心要素。巢湖流域是培育長(zhǎng)三角經(jīng)濟(jì)新增長(zhǎng)極的黃金地帶，是安徽省省會(huì)經(jīng)濟(jì)圈和皖江城市帶融合發(fā)展的核心區(qū)域。土地的綜合利用，關(guān)系著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展全局。但這一區(qū)域土地綜合承載力的承載狀況還不明確，因此迫切需要相關(guān)研究為其整理規(guī)劃提供理論依據(jù)。
1 研究區(qū)概況
巢湖流域地處溫帶與亞熱帶的過(guò)渡帶，氣候溫和濕潤(rùn)，雨量適中，地貌類(lèi)型多樣，西部為大別山區(qū)，沿江沿湖為平原圩區(qū)，其余是丘陵山地[6，7]。為便于資料數(shù)據(jù)的收集及研究成果的適用性，此研究中按照行政區(qū)劃界定巢湖流域范圍，據(jù)2014年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，流域所轄國(guó)土面積196萬(wàn)公頃，約占全省面積的14%，含合肥市包河區(qū)、蜀山區(qū)、廬陽(yáng)區(qū)、瑤海區(qū)、肥西縣、肥東縣、長(zhǎng)豐縣、廬江縣和巢湖市，馬鞍山市和縣和含山縣，蕪湖市無(wú)為縣，六安市金安區(qū)和舒城縣共14個(gè)縣區(qū)(市)[8]。
根據(jù)巢湖流域的特點(diǎn)，本文對(duì)巢湖流域土地綜合承載力的評(píng)價(jià)主要收集了兩類(lèi)數(shù)據(jù)，一類(lèi)為統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，包括人口數(shù)據(jù)、經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)、生態(tài)指數(shù)、社會(huì)建設(shè)狀況等，主要反映巢湖流域的人口、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)建設(shè)及生態(tài)環(huán)境狀況，數(shù)據(jù)主要來(lái)源于安徽省統(tǒng)計(jì)局中的2014年安徽省統(tǒng)計(jì)年鑒、2014年土地利用變更調(diào)查表、安徽省國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)、合肥市區(qū)街道辦事處人口統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等。對(duì)于個(gè)別區(qū)2014年份缺失的數(shù)據(jù)，用相鄰兩年份的平均值取而代之；另一類(lèi)為非統(tǒng)計(jì)類(lèi)的空間信息數(shù)據(jù)，包括巢湖流域行政區(qū)劃圖、巢湖流域2014年土地利用現(xiàn)狀圖等，這些能直觀反映巢湖流域的資源稟性和生態(tài)本底特征的數(shù)據(jù)圖，主要從安徽省土地勘測(cè)規(guī)劃院取得，其余部分?jǐn)?shù)據(jù)來(lái)源于相關(guān)專(zhuān)業(yè)網(wǎng)站。
2 土地綜合承載力的內(nèi)涵
關(guān)于傳統(tǒng)意義上土地承載力的研究，研究者往往根據(jù)環(huán)境因子潛力結(jié)構(gòu)、植被潛力結(jié)構(gòu)應(yīng)用一系列方法計(jì)算出土地生產(chǎn)潛力，在此基礎(chǔ)上，再計(jì)算出土地資源承載人口的數(shù)量，即土地資源承載力[9，10]。傳統(tǒng)意義上的土地承載力研究一般以耕地為基礎(chǔ)、糧食產(chǎn)量為中介及可容納的人口規(guī)模的最終計(jì)算為終極目標(biāo)[11，12]。
文中研究的土地綜合承載力則是從能引起土地承載力變化的各方面因素來(lái)綜合考慮，從我國(guó)國(guó)土資源經(jīng)濟(jì)研究院給出土地資源承載力的定義出發(fā)，主要研究在特定時(shí)期(2014年)、特定區(qū)域(巢湖流域)、特定的人口，經(jīng)濟(jì)、生態(tài)容量、社會(huì)建設(shè)等條件下，土地資源所能承載的各種人類(lèi)活動(dòng)(包括生產(chǎn)、生活、科技創(chuàng)新等)的規(guī)模和強(qiáng)度。
3 巢湖流域土地綜合承載力的分析
3.1 構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系
遵循指標(biāo)篩選的科學(xué)性原則、可操作性原則、協(xié)調(diào)性原則、區(qū)域性原則，結(jié)合巢湖流域的地形地貌特征和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r，并深入剖析土地的本質(zhì)概念，在現(xiàn)有數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，綜合考慮土地綜合承載力的內(nèi)涵，從資源的供給和需求以及人所發(fā)揮的能動(dòng)性角度出發(fā)，選取15個(gè)具體指標(biāo)構(gòu)成巢湖流域土地承載力評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系。如表1所示。
3.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化
本文采用數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的方法是極差變換法。具體來(lái)說(shuō)，假設(shè)有m個(gè)評(píng)價(jià)方案構(gòu)成方案集A={A1,A2,…,Am}，n個(gè)決策指標(biāo)構(gòu)成指標(biāo)集B={B1,B2,…,Bn}，那么方案集A對(duì)指標(biāo)集B的屬性值即為bij(i=1,2,…,n;j=1,2,…,m)，方案集A對(duì)指標(biāo)集B的屬性矩陣即為決策矩陣Bn×m，其中B=bij。
在決策矩陣中，評(píng)價(jià)指標(biāo)的無(wú)量綱化如下：
1)對(duì)于正向指標(biāo)
表1 巢湖流域土地綜合承載力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系表
(3.1)
2)對(duì)于逆向指標(biāo)
(3.2)
在本文中，j表示區(qū)域(即區(qū)縣)，i表示評(píng)價(jià)指標(biāo)，yij表示的是i評(píng)價(jià)指標(biāo)在評(píng)價(jià)區(qū)域j縣(區(qū))的無(wú)量綱化值，而B(niǎo)ij則表示在j縣(區(qū))i評(píng)價(jià)指標(biāo)的原始值，(bij)max和(bij)min分別是在j縣(區(qū))中i評(píng)價(jià)指標(biāo)的最大值和最小值。極差變換法的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)論評(píng)價(jià)指標(biāo)值是正值還是負(fù)值，采用極差變換法處理后，評(píng)價(jià)指標(biāo)值滿足0≤yij≤1，并且正、逆向指標(biāo)均轉(zhuǎn)換為正向指標(biāo)。最大值為1，最小值為0。依據(jù)上述方法，得到巢湖流域土地綜合承載力各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化值如表2所示。
表2 評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化值
續(xù)表
3.3 層次分析法權(quán)重的計(jì)算
1)建立比較判斷矩陣，比較矩陣元素的值反映了各種因素間的相對(duì)重要性，使用傳統(tǒng)的“1-9”標(biāo)度法來(lái)進(jìn)行標(biāo)度，根據(jù)專(zhuān)家評(píng)分，一般判斷矩陣中元素aij的標(biāo)度值為1-9，因此為“1-9”標(biāo)度，i相對(duì)于j重要程度從相同到強(qiáng)烈時(shí)x=1,2,…,9，而j相對(duì)于i重要程度從相同到強(qiáng)烈時(shí)x=1,1/2,…,1/9(x為專(zhuān)家評(píng)分值)。而改進(jìn)后的指標(biāo)i比指標(biāo)j的重要程度從相同、較強(qiáng)、強(qiáng)、很強(qiáng)、絕對(duì)強(qiáng)時(shí)，x從x=5,6,7,8,9變成x=5.5,6.5,7.5,8.5；相反指標(biāo)j比指標(biāo)i的重要程度從相同、較強(qiáng)、強(qiáng)、很強(qiáng)、絕對(duì)強(qiáng)時(shí)，x從x=5,4,3,2,1變成x=4.5,3.5,2.5,1.5。故將此定義為“5/5/1-9”標(biāo)度[13]，“5/5/1-9”標(biāo)度含義如表3所示。
表3 “5/5/1-9”標(biāo)度含義表
2) 由“5/5/1-9”標(biāo)度表形成判斷矩陣后，仍需進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，一致性檢驗(yàn)的方法跟傳統(tǒng)的“1-9”標(biāo)度方法相同。判斷矩陣是由決策者根據(jù)決策問(wèn)題中的各影響因素之間的相互關(guān)系所建立的，建立的矩陣因人而異，相對(duì)而言有一定的主觀性，所建立的判斷矩陣并不一定合理，因此需耍對(duì)判斷矩陣進(jìn)行一致性校驗(yàn)。判斷矩陣一致性校驗(yàn)方法最早是由Saaty教授提出，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)先計(jì)算出判斷矩陣的一致性比例，然后對(duì)CR進(jìn)行判斷，如果CR<0.1，則該矩陣滿足一致性，反么則不滿足。一致性比例CR的計(jì)算方法可由以下公式計(jì)算：
(3.3)
上式中CI是決策者給出的判斷矩陣一致性指標(biāo)，其計(jì)算公式如下：
(3.4)
式中λmax是判斷矩陣的最大特征值，n是判斷矩陣的維數(shù)，RI的值由文獻(xiàn)參考[14]得到如表4。
3)計(jì)算相對(duì)權(quán)重。本文采用特征向量法計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)的相對(duì)權(quán)重，首先求出判斷矩陣的最大特征值λmax，然后求出該最大特征值所對(duì)應(yīng)的特征向量W，即W=(w1,w2,…,wn)為所求得的權(quán)重向量，對(duì)權(quán)重向量W進(jìn)行歸一化處理求得各評(píng)價(jià)指標(biāo)相對(duì)于上
表4 RI值參考表
一級(jí)層次的相對(duì)權(quán)重如下式：
(3.5)
上式為評(píng)價(jià)指標(biāo)相對(duì)于上層的相對(duì)權(quán)重歸一化計(jì)算公式，求得向量zi=(z1,z2,…,zn)，便為某一級(jí)的各評(píng)價(jià)指標(biāo)相對(duì)于上級(jí)指標(biāo)的相對(duì)權(quán)重。
4)計(jì)算綜合權(quán)重，即指標(biāo)層相對(duì)目標(biāo)層的權(quán)重。因目標(biāo)層F，只有一個(gè)元素，第二層為準(zhǔn)則層G，共m個(gè)元素，最底層為指標(biāo)層C，有n個(gè)元素，求得C層中的第n個(gè)元素相對(duì)于G層相對(duì)權(quán)重分別為z1,z2,…,zn，將指標(biāo)層C對(duì)于準(zhǔn)則層G的相對(duì)權(quán)重zi乘以準(zhǔn)則層G相對(duì)于目標(biāo)層F的權(quán)重ωm即為最后求出的指標(biāo)層C中的各元素相對(duì)于目標(biāo)層F的權(quán)重Fi，則計(jì)算公式為：
(3.6)
3.4 改進(jìn)熵權(quán)法的權(quán)重計(jì)算
1)設(shè)有m個(gè)被評(píng)價(jià)的區(qū)域，n個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)。xij表示第i(i=1,2,…,n)個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)在第j(j=1,2,…,m)評(píng)價(jià)區(qū)域的評(píng)價(jià)值，所有單項(xiàng)指標(biāo)在被評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi)的評(píng)價(jià)結(jié)果構(gòu)成m×n階評(píng)價(jià)矩陣。
2)評(píng)價(jià)指標(biāo)的無(wú)量綱化，前文已經(jīng)處理，定義處理后的歸一化矩陣為Ym×n，其中Y=yij，yij表示第i個(gè)指標(biāo)在第j區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)化值。
3)計(jì)算指標(biāo)值比重。計(jì)算結(jié)果構(gòu)成的矩陣為Um×n(U=uij)，第i個(gè)指標(biāo)在第j區(qū)的評(píng)價(jià)指標(biāo)值比重uij的計(jì)算公式為：
(3.7)
為了使lnuij有意義，一般假定uij=0時(shí)，uilnuij=0，但uij=1時(shí)，uilnuij=0，顯然不符合實(shí)際意義，有悖于熵的含義，因此對(duì)它進(jìn)行修正[15]，將其定義為：
(3.8)
4)計(jì)算指標(biāo)熵值。先進(jìn)行預(yù)處理，得到矩陣Vm×n，V=vij，其計(jì)算公式為：
(3.9)
指標(biāo)熵值計(jì)算結(jié)果為En=[e1,e2,…,en]，單一指標(biāo)ei的計(jì)算公式為：
(3.10)
5)計(jì)算指標(biāo)熵權(quán)。所有指標(biāo)熵權(quán)計(jì)算結(jié)果為WN=[w1,w2,w3,wn]，單一指標(biāo)wi的計(jì)算公式為：
(3.11)
6)一致性檢驗(yàn)
評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的確定直接關(guān)系到評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確度。由公式3.9計(jì)算的熵權(quán)彼此獨(dú)立，因此并沒(méi)有體現(xiàn)出由信息熵所確定的評(píng)價(jià)指標(biāo)的初始權(quán)重是否具有良好的一致性，必須進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。
3.5 綜合權(quán)重的計(jì)算
本文中熵權(quán)法權(quán)重的計(jì)算借助matlab軟件。為消除改進(jìn)后的層次分析法計(jì)算的主觀權(quán)重的主觀性及熵權(quán)法計(jì)算的客觀權(quán)重的客觀性，本文分別用最小相對(duì)信息熵原理和距離函數(shù)法計(jì)算二者的綜合值，并將這兩種方法得到的綜合值的平均值作為最終的權(quán)重。
3.5.1 距離函數(shù)法
給定樣本wi=(w1,w2,…,wn)與wj=(w1,w2,…,wn)最常用的是“閔可夫斯基距離”：
取p=2，α，β分別為權(quán)重系數(shù)，α+β=1，將5/5/1-9層次分析法計(jì)算的權(quán)重與改進(jìn)后的熵權(quán)法權(quán)重代入以上公式，由此計(jì)算得出綜合權(quán)重
3.5.2 最小相對(duì)信息熵原理法
綜合各指標(biāo)的主觀權(quán)重Fi和客觀權(quán)重wi，可得到各指標(biāo)的組合權(quán)重W2(i)，顯然W2(i)與{Fi}、{wi}都應(yīng)盡可能接近，根據(jù)最小相對(duì)熵原理有[16]
(3.15)
用拉格朗日乘子法解以上問(wèn)題可得
(3.17)
由公式3.17得出，在所有滿足式3.16的組合權(quán)重中，取幾何平均數(shù)所需的信息量最少，而取其他形式的組合權(quán)重，無(wú)形地增加了實(shí)際上沒(méi)有獲得的其他信息，取n=15，根據(jù)公式3.17得出權(quán)重W2(i)。為了減少單一方法帶來(lái)的誤差，故取距離函數(shù)法和最小相對(duì)熵原理法求的平均值作為綜合權(quán)重W(i)。
4 巢湖流域土地綜合承載力評(píng)價(jià)
2.4.1 綜合承載指數(shù)的確定
因土地綜合承載力評(píng)價(jià)體系是一個(gè)多因素、多層次的綜合系統(tǒng)，各評(píng)價(jià)指標(biāo)之間相互制約影響。單項(xiàng)指標(biāo)的評(píng)價(jià)值只能反映土地綜合承載力的某一個(gè)方面的實(shí)際情況，只有將各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的評(píng)價(jià)值進(jìn)行綜合，所得到綜合值才能反映不同地區(qū)土地綜合承載力的整體情況。本研究采用了常用的計(jì)算多目標(biāo)綜合模型的指數(shù)加法模型來(lái)計(jì)算土地綜合承載力，計(jì)算公式如下：
(4.1)
表5 權(quán)重對(duì)比表
式中，T為土地綜合承載力綜合指數(shù)，yij為各項(xiàng)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值，W(i) 為各項(xiàng)指標(biāo)對(duì)于目標(biāo)層的綜合權(quán)重，n為指標(biāo)項(xiàng)個(gè)數(shù)。
經(jīng)計(jì)算得出巢湖流域土地綜合承載力指數(shù)如表6所示。
表6 巢湖流域土地綜合承載力指數(shù)
3.4.2 比較分析
為了更直觀地評(píng)價(jià)巢湖流域土地綜合承載力的承載狀況，本文通過(guò)文獻(xiàn)查找法建立分級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[17]：土地綜合承載力的評(píng)價(jià)分值在0～1分之間，分值越低，表示土地綜合承載力越弱；反之，分值越高，表示土地綜合承載力越強(qiáng)。以0.6分為基準(zhǔn)分，0.6分以上表示土地綜合承載力可以滿足社會(huì)可持續(xù)發(fā)展需求，0.6分以下表示土地綜合承載力不能滿足其社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的需求。具體分級(jí)如下：0.8分以上表示高承載，0.6～0.8表示有較高承載，0.4～0.6表示中級(jí)承載，0.2～0.4表示低承載，0.2以下表示弱承載。如表7所示。
表7 土地綜合承載力狀態(tài)分級(jí)表
筆者讀研期間參與安徽省土地勘測(cè)規(guī)劃院執(zhí)行的國(guó)土資源部公益性行業(yè)科研專(zhuān)項(xiàng)項(xiàng)目——巢湖流域土地優(yōu)化利用的技術(shù)支持系統(tǒng)研究，經(jīng)實(shí)地調(diào)研及專(zhuān)家綜合評(píng)審，并參照土地綜合承載力的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，得出巢湖流域土地綜合承載力的整體水平處于中低級(jí)，合肥市區(qū)土地綜合承載力水平高于流域內(nèi)其他地區(qū)，廬江縣與無(wú)為縣土地綜合承載力水平稍低。參照專(zhuān)家的評(píng)述，由單一的“5/5/1-9標(biāo)度”層次分析法得出的土地綜合承載力的承載指數(shù)顯示廬陽(yáng)區(qū)和舒城縣的土地綜合承載力水平較高，與專(zhuān)家實(shí)地調(diào)研及綜合評(píng)審的結(jié)果不符；單一的熵權(quán)法得出的土地綜合承載力的承載指數(shù)顯示金安區(qū)、廬江縣和無(wú)為縣的土地綜合承載力水平弱，與專(zhuān)家評(píng)審結(jié)果不符；本文采用“5/5/1-9標(biāo)度”層次分析法與熵權(quán)法協(xié)同的綜合法得出巢湖流域土地綜合承載力的承載指數(shù)顯示其承載力水平與專(zhuān)家評(píng)審結(jié)果基本吻合。其中瑤海區(qū)土地綜合承載力的承載指數(shù)低于肥西縣，長(zhǎng)豐縣，巢湖市，和縣，含山縣及舒城縣，瑤海地區(qū)隸屬肥東縣，后來(lái)由于行政區(qū)的劃分，劃為瑤海區(qū)，從承載指數(shù)值來(lái)看，瑤海區(qū)土地綜合承載力的承載指數(shù)理論上應(yīng)該與肥東縣相近，通過(guò)綜合法計(jì)算得到瑤海區(qū)土地綜合承載力的承載指數(shù)為0.439 0，肥東縣為0.434 5，兩者數(shù)據(jù)相差很小，此結(jié)果證明綜合法計(jì)算得到的結(jié)果與專(zhuān)家綜合評(píng)審相符合。取“5/5/1-9標(biāo)度”層次分析法求得的權(quán)重值與熵權(quán)法求得的權(quán)重值的算術(shù)平均值作為綜合權(quán)重，計(jì)算出巢湖流域土地綜合承載力的承載指數(shù)與專(zhuān)家評(píng)審結(jié)果相對(duì)吻合，就瑤海區(qū)而言，綜合法求得的承載指數(shù)更接近專(zhuān)家綜合評(píng)審的結(jié)果。
4.3 巢湖流域土地綜合承載力承載等級(jí)的空間分布
GIS具有強(qiáng)大的空間地理數(shù)據(jù)管理和分析功能，其地圖可視化技術(shù)可將分析結(jié)果給予直觀展示，已成為具有空間屬性特征的用地評(píng)價(jià)的有效工具之一。土地綜合承載力是多因素綜合作用的結(jié)果，其評(píng)價(jià)的定量化需要通過(guò)相關(guān)的數(shù)學(xué)模型來(lái)實(shí)現(xiàn)。本文將“5/5/1-9標(biāo)度”層次分析模型與熵權(quán)法融合，計(jì)算出土地綜合承載力的承載指數(shù)。并按照表4-2土地綜合承載力狀態(tài)分級(jí)表，將巢湖流域土地綜合承載力劃分為兩個(gè)等級(jí)，運(yùn)用arcgis制圖工具，得出巢湖流域土地綜合承載力空間等級(jí)分布圖如圖1所示。
圖1 巢湖流域土地綜合承載力空間分布圖
由上圖可知，巢湖流域的土地綜合承載力水平一共分為兩個(gè)級(jí)別，紅色區(qū)域代表中級(jí)，淡黃色區(qū)域代表低級(jí)，廬江縣和無(wú)為縣的土地綜合承載力處于低級(jí)水平，除此之外的巢湖流域其他地區(qū)處于中級(jí)水平。
5 總結(jié)
巢湖流域是培育長(zhǎng)三角經(jīng)濟(jì)新增長(zhǎng)的黃金地帶，是安徽省省會(huì)經(jīng)濟(jì)圈和皖江城市帶融合發(fā)展的核心區(qū)域，但其土地資源的開(kāi)發(fā)利用面臨著諸多問(wèn)題，本文以土地綜合承載力為切入點(diǎn)，研究并分析巢湖流域的土地綜合承載力。以土地資源綜合承載力為基礎(chǔ)，以土地利用面臨的形勢(shì)和問(wèn)題為依托，旨在服務(wù)于巢湖流域的開(kāi)發(fā)建設(shè)和可持續(xù)發(fā)展，為該區(qū)域有效落實(shí)國(guó)家層面的各項(xiàng)戰(zhàn)略規(guī)劃，構(gòu)建生態(tài)良好的土地利用格局，促進(jìn)城湖和諧共生，達(dá)到生產(chǎn)空間集約高效、生活空間宜居適度、生態(tài)空間山清水秀的目標(biāo)，提供切實(shí)可行的參考方案和技術(shù)支撐，并為類(lèi)似區(qū)域發(fā)展提供示范和借鑒。
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AnalysisofLandComprehensiveCarryingCapacityBasedonImprovedAHPandEntropyWeightMethod—TakingChaohuRiverBasinasanexample
XU Tian1, LIU Xiaoxia1, WU Yunzhi1, CHEN Yiqiong1, ZHANG Hongmei2, ZHANG Youhua1
(1.CollegeofInformationandComputerScience,AnhuiAgricultureUniversity,Hefei230036,China;2.AnhuiProvincialLandSurveyingandPlanningInstitute,Hefei230000,China)
The comprehensive land carrying capacity is the coordination of economy, society and environment of the intermediary and the coordination degree of performance, combining “5/5/1-9 scale” AHP and entropy method to determine the weight of evaluation index, comprehensive use of the distance function and the minimum information entropy theory, calculates the land comprehensive carrying capacity index in population, economy, ecological capacity and the social construction of four bearing subsystem,results display that the comprehensive carrying capacity of Chaohu river basin land that bearing state of the overall good, at the same time, Lujiang and Wuwei County’s comprehensive land carrying capacity is low.
Chaohu Basin; land comprehensive carrying capacity; “5/5/1-9 scale” analytic hierarchy process; entropy weight method
F301.3
A
1009-9735(2017)05-0061-06
2017-03-28
國(guó)土資源部公益性行業(yè)科研專(zhuān)項(xiàng)項(xiàng)目“巢湖流域土地優(yōu)化利用的技術(shù)支持系統(tǒng)研究”(201411006)。
徐甜(1992-)，女，安徽安慶人，碩士研究生，研究方向：智能農(nóng)業(yè)信息技術(shù)；通信作者：張友華(1966-)，男，博士，教授，研究生導(dǎo)師，研究方向：計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)。
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徐 甜，劉小俠，吳云志，張紅梅，張友華
(1.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué) 信息與計(jì)算機(jī)學(xué)院，安徽 合肥 230036；2.安徽省土地勘測(cè)規(guī)劃院，安徽 合肥 230000)
基于改進(jìn)AHP與熵權(quán)法協(xié)同的土地綜合承載力研究
——以巢湖流域?yàn)槔?/p>
徐 甜1，劉小俠1，吳云志1，張紅梅2，張友華1
(1.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué) 信息與計(jì)算機(jī)學(xué)院，安徽 合肥 230036；2.安徽省土地勘測(cè)規(guī)劃院，安徽 合肥 230000)
土地綜合承載力是經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境協(xié)調(diào)作用的中介和協(xié)調(diào)程度的表現(xiàn)，將“5/5/1-9標(biāo)度”層次分析法與熵權(quán)法相結(jié)合，運(yùn)用距離函數(shù)和最小相對(duì)信息熵原理確定評(píng)價(jià)指標(biāo)的綜合權(quán)重，計(jì)算土地綜合承載力的綜合承載指數(shù)以及在人口，經(jīng)濟(jì)，生態(tài)容量，社會(huì)建設(shè)四個(gè)承載子系統(tǒng)的承載指數(shù)，分析巢湖流域土地綜合承載力，得出巢湖流域土地綜合承載力承載狀態(tài)整體良好，廬江縣，無(wú)為縣土地綜合承載力偏低的結(jié)論。
巢湖流域；土地綜合承載力；“5/5/1-9標(biāo)度”層次分析法；熵權(quán)法
土地為人類(lèi)提供了生存所需要的食物，是人類(lèi)最主要的勞動(dòng)對(duì)象和最基本的生產(chǎn)資料，土地承載力也是最基本的資源承載力[1-5]。土地資源是人類(lèi)生存和發(fā)展的載體，是一切生產(chǎn)和存在的來(lái)源，承載著各種生產(chǎn)方式以及社會(huì)生態(tài)環(huán)境，占據(jù)著至關(guān)重要的地位。近年來(lái)，世界各地頻繁發(fā)生環(huán)境惡化、資源短缺、糧食匱乏，土地承載能力下降等現(xiàn)象，歸根結(jié)底是因?yàn)槿祟?lèi)刻意追求經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，而忽略了對(duì)土地資源的合理開(kāi)發(fā)利用，導(dǎo)致人地矛盾日益尖銳。因此，土地綜合承載力的研究已成為社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題，對(duì)土地資源進(jìn)行合理開(kāi)發(fā)，促進(jìn)土地資源可持續(xù)利用，提高土地資源對(duì)其他自然資源以及各種社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的承載能力，已成為人類(lèi)可持續(xù)發(fā)展的核心要素。巢湖流域是培育長(zhǎng)三角經(jīng)濟(jì)新增長(zhǎng)極的黃金地帶，是安徽省省會(huì)經(jīng)濟(jì)圈和皖江城市帶融合發(fā)展的核心區(qū)域。土地的綜合利用，關(guān)系著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展全局。但這一區(qū)域土地綜合承載力的承載狀況還不明確，因此迫切需要相關(guān)研究為其整理規(guī)劃提供理論依據(jù)。
1 研究區(qū)概況
巢湖流域地處溫帶與亞熱帶的過(guò)渡帶，氣候溫和濕潤(rùn)，雨量適中，地貌類(lèi)型多樣，西部為大別山區(qū)，沿江沿湖為平原圩區(qū)，其余是丘陵山地[6，7]。為便于資料數(shù)據(jù)的收集及研究成果的適用性，此研究中按照行政區(qū)劃界定巢湖流域范圍，據(jù)2014年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，流域所轄國(guó)土面積196萬(wàn)公頃，約占全省面積的14%，含合肥市包河區(qū)、蜀山區(qū)、廬陽(yáng)區(qū)、瑤海區(qū)、肥西縣、肥東縣、長(zhǎng)豐縣、廬江縣和巢湖市，馬鞍山市和縣和含山縣，蕪湖市無(wú)為縣，六安市金安區(qū)和舒城縣共14個(gè)縣區(qū)(市)[8]。
根據(jù)巢湖流域的特點(diǎn)，本文對(duì)巢湖流域土地綜合承載力的評(píng)價(jià)主要收集了兩類(lèi)數(shù)據(jù)，一類(lèi)為統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，包括人口數(shù)據(jù)、經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)、生態(tài)指數(shù)、社會(huì)建設(shè)狀況等，主要反映巢湖流域的人口、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)建設(shè)及生態(tài)環(huán)境狀況，數(shù)據(jù)主要來(lái)源于安徽省統(tǒng)計(jì)局中的2014年安徽省統(tǒng)計(jì)年鑒、2014年土地利用變更調(diào)查表、安徽省國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)、合肥市區(qū)街道辦事處人口統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等。對(duì)于個(gè)別區(qū)2014年份缺失的數(shù)據(jù)，用相鄰兩年份的平均值取而代之；另一類(lèi)為非統(tǒng)計(jì)類(lèi)的空間信息數(shù)據(jù)，包括巢湖流域行政區(qū)劃圖、巢湖流域2014年土地利用現(xiàn)狀圖等，這些能直觀反映巢湖流域的資源稟性和生態(tài)本底特征的數(shù)據(jù)圖，主要從安徽省土地勘測(cè)規(guī)劃院取得，其余部分?jǐn)?shù)據(jù)來(lái)源于相關(guān)專(zhuān)業(yè)網(wǎng)站。
2 土地綜合承載力的內(nèi)涵
關(guān)于傳統(tǒng)意義上土地承載力的研究，研究者往往根據(jù)環(huán)境因子潛力結(jié)構(gòu)、植被潛力結(jié)構(gòu)應(yīng)用一系列方法計(jì)算出土地生產(chǎn)潛力，在此基礎(chǔ)上，再計(jì)算出土地資源承載人口的數(shù)量，即土地資源承載力[9，10]。傳統(tǒng)意義上的土地承載力研究一般以耕地為基礎(chǔ)、糧食產(chǎn)量為中介及可容納的人口規(guī)模的最終計(jì)算為終極目標(biāo)[11，12]。
文中研究的土地綜合承載力則是從能引起土地承載力變化的各方面因素來(lái)綜合考慮，從我國(guó)國(guó)土資源經(jīng)濟(jì)研究院給出土地資源承載力的定義出發(fā)，主要研究在特定時(shí)期(2014年)、特定區(qū)域(巢湖流域)、特定的人口，經(jīng)濟(jì)、生態(tài)容量、社會(huì)建設(shè)等條件下，土地資源所能承載的各種人類(lèi)活動(dòng)(包括生產(chǎn)、生活、科技創(chuàng)新等)的規(guī)模和強(qiáng)度。
3 巢湖流域土地綜合承載力的分析
3.1 構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系
遵循指標(biāo)篩選的科學(xué)性原則、可操作性原則、協(xié)調(diào)性原則、區(qū)域性原則，結(jié)合巢湖流域的地形地貌特征和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r，并深入剖析土地的本質(zhì)概念，在現(xiàn)有數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，綜合考慮土地綜合承載力的內(nèi)涵，從資源的供給和需求以及人所發(fā)揮的能動(dòng)性角度出發(fā)，選取15個(gè)具體指標(biāo)構(gòu)成巢湖流域土地承載力評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系。如表1所示。
3.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化
本文采用數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的方法是極差變換法。具體來(lái)說(shuō)，假設(shè)有m個(gè)評(píng)價(jià)方案構(gòu)成方案集A={A1,A2,…,Am}，n個(gè)決策指標(biāo)構(gòu)成指標(biāo)集B={B1,B2,…,Bn}，那么方案集A對(duì)指標(biāo)集B的屬性值即為bij(i=1,2,…,n;j=1,2,…,m)，方案集A對(duì)指標(biāo)集B的屬性矩陣即為決策矩陣Bn×m，其中B=bij。
在決策矩陣中，評(píng)價(jià)指標(biāo)的無(wú)量綱化如下：
1)對(duì)于正向指標(biāo)
表1 巢湖流域土地綜合承載力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系表
(3.1)
2)對(duì)于逆向指標(biāo)
(3.2)
在本文中，j表示區(qū)域(即區(qū)縣)，i表示評(píng)價(jià)指標(biāo)，yij表示的是i評(píng)價(jià)指標(biāo)在評(píng)價(jià)區(qū)域j縣(區(qū))的無(wú)量綱化值，而B(niǎo)ij則表示在j縣(區(qū))i評(píng)價(jià)指標(biāo)的原始值，(bij)max和(bij)min分別是在j縣(區(qū))中i評(píng)價(jià)指標(biāo)的最大值和最小值。極差變換法的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)論評(píng)價(jià)指標(biāo)值是正值還是負(fù)值，采用極差變換法處理后，評(píng)價(jià)指標(biāo)值滿足0≤yij≤1，并且正、逆向指標(biāo)均轉(zhuǎn)換為正向指標(biāo)。最大值為1，最小值為0。依據(jù)上述方法，得到巢湖流域土地綜合承載力各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化值如表2所示。
表2 評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化值
續(xù)表
3.3 層次分析法權(quán)重的計(jì)算
1)建立比較判斷矩陣，比較矩陣元素的值反映了各種因素間的相對(duì)重要性，使用傳統(tǒng)的“1-9”標(biāo)度法來(lái)進(jìn)行標(biāo)度，根據(jù)專(zhuān)家評(píng)分，一般判斷矩陣中元素aij的標(biāo)度值為1-9，因此為“1-9”標(biāo)度，i相對(duì)于j重要程度從相同到強(qiáng)烈時(shí)x=1,2,…,9，而j相對(duì)于i重要程度從相同到強(qiáng)烈時(shí)x=1,1/2,…,1/9(x為專(zhuān)家評(píng)分值)。而改進(jìn)后的指標(biāo)i比指標(biāo)j的重要程度從相同、較強(qiáng)、強(qiáng)、很強(qiáng)、絕對(duì)強(qiáng)時(shí)，x從x=5,6,7,8,9變成x=5.5,6.5,7.5,8.5；相反指標(biāo)j比指標(biāo)i的重要程度從相同、較強(qiáng)、強(qiáng)、很強(qiáng)、絕對(duì)強(qiáng)時(shí)，x從x=5,4,3,2,1變成x=4.5,3.5,2.5,1.5。故將此定義為“5/5/1-9”標(biāo)度[13]，“5/5/1-9”標(biāo)度含義如表3所示。
表3 “5/5/1-9”標(biāo)度含義表
2) 由“5/5/1-9”標(biāo)度表形成判斷矩陣后，仍需進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，一致性檢驗(yàn)的方法跟傳統(tǒng)的“1-9”標(biāo)度方法相同。判斷矩陣是由決策者根據(jù)決策問(wèn)題中的各影響因素之間的相互關(guān)系所建立的，建立的矩陣因人而異，相對(duì)而言有一定的主觀性，所建立的判斷矩陣并不一定合理，因此需耍對(duì)判斷矩陣進(jìn)行一致性校驗(yàn)。判斷矩陣一致性校驗(yàn)方法最早是由Saaty教授提出，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)先計(jì)算出判斷矩陣的一致性比例，然后對(duì)CR進(jìn)行判斷，如果CR<0.1，則該矩陣滿足一致性，反么則不滿足。一致性比例CR的計(jì)算方法可由以下公式計(jì)算：
(3.3)
上式中CI是決策者給出的判斷矩陣一致性指標(biāo)，其計(jì)算公式如下：
(3.4)
式中λmax是判斷矩陣的最大特征值，n是判斷矩陣的維數(shù)，RI的值由文獻(xiàn)參考[14]得到如表4。
3)計(jì)算相對(duì)權(quán)重。本文采用特征向量法計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)的相對(duì)權(quán)重，首先求出判斷矩陣的最大特征值λmax，然后求出該最大特征值所對(duì)應(yīng)的特征向量W，即W=(w1,w2,…,wn)為所求得的權(quán)重向量，對(duì)權(quán)重向量W進(jìn)行歸一化處理求得各評(píng)價(jià)指標(biāo)相對(duì)于上
表4 RI值參考表
一級(jí)層次的相對(duì)權(quán)重如下式：
(3.5)
上式為評(píng)價(jià)指標(biāo)相對(duì)于上層的相對(duì)權(quán)重歸一化計(jì)算公式，求得向量zi=(z1,z2,…,zn)，便為某一級(jí)的各評(píng)價(jià)指標(biāo)相對(duì)于上級(jí)指標(biāo)的相對(duì)權(quán)重。
4)計(jì)算綜合權(quán)重，即指標(biāo)層相對(duì)目標(biāo)層的權(quán)重。因目標(biāo)層F，只有一個(gè)元素，第二層為準(zhǔn)則層G，共m個(gè)元素，最底層為指標(biāo)層C，有n個(gè)元素，求得C層中的第n個(gè)元素相對(duì)于G層相對(duì)權(quán)重分別為z1,z2,…,zn，將指標(biāo)層C對(duì)于準(zhǔn)則層G的相對(duì)權(quán)重zi乘以準(zhǔn)則層G相對(duì)于目標(biāo)層F的權(quán)重ωm即為最后求出的指標(biāo)層C中的各元素相對(duì)于目標(biāo)層F的權(quán)重Fi，則計(jì)算公式為：
(3.6)
3.4 改進(jìn)熵權(quán)法的權(quán)重計(jì)算
1)設(shè)有m個(gè)被評(píng)價(jià)的區(qū)域，n個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)。xij表示第i(i=1,2,…,n)個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)在第j(j=1,2,…,m)評(píng)價(jià)區(qū)域的評(píng)價(jià)值，所有單項(xiàng)指標(biāo)在被評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi)的評(píng)價(jià)結(jié)果構(gòu)成m×n階評(píng)價(jià)矩陣。
2)評(píng)價(jià)指標(biāo)的無(wú)量綱化，前文已經(jīng)處理，定義處理后的歸一化矩陣為Ym×n，其中Y=yij，yij表示第i個(gè)指標(biāo)在第j區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)化值。
3)計(jì)算指標(biāo)值比重。計(jì)算結(jié)果構(gòu)成的矩陣為Um×n(U=uij)，第i個(gè)指標(biāo)在第j區(qū)的評(píng)價(jià)指標(biāo)值比重uij的計(jì)算公式為：
(3.7)
為了使lnuij有意義，一般假定uij=0時(shí)，uilnuij=0，但uij=1時(shí)，uilnuij=0，顯然不符合實(shí)際意義，有悖于熵的含義，因此對(duì)它進(jìn)行修正[15]，將其定義為：
(3.8)
4)計(jì)算指標(biāo)熵值。先進(jìn)行預(yù)處理，得到矩陣Vm×n，V=vij，其計(jì)算公式為：
(3.9)
指標(biāo)熵值計(jì)算結(jié)果為En=[e1,e2,…,en]，單一指標(biāo)ei的計(jì)算公式為：
(3.10)
5)計(jì)算指標(biāo)熵權(quán)。所有指標(biāo)熵權(quán)計(jì)算結(jié)果為WN=[w1,w2,w3,wn]，單一指標(biāo)wi的計(jì)算公式為：
(3.11)
6)一致性檢驗(yàn)
評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的確定直接關(guān)系到評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確度。由公式3.9計(jì)算的熵權(quán)彼此獨(dú)立，因此并沒(méi)有體現(xiàn)出由信息熵所確定的評(píng)價(jià)指標(biāo)的初始權(quán)重是否具有良好的一致性，必須進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。
3.5 綜合權(quán)重的計(jì)算
本文中熵權(quán)法權(quán)重的計(jì)算借助matlab軟件。為消除改進(jìn)后的層次分析法計(jì)算的主觀權(quán)重的主觀性及熵權(quán)法計(jì)算的客觀權(quán)重的客觀性，本文分別用最小相對(duì)信息熵原理和距離函數(shù)法計(jì)算二者的綜合值，并將這兩種方法得到的綜合值的平均值作為最終的權(quán)重。
3.5.1 距離函數(shù)法
給定樣本wi=(w1,w2,…,wn)與wj=(w1,w2,…,wn)最常用的是“閔可夫斯基距離”：
取p=2，α，β分別為權(quán)重系數(shù)，α+β=1，將5/5/1-9層次分析法計(jì)算的權(quán)重與改進(jìn)后的熵權(quán)法權(quán)重代入以上公式，由此計(jì)算得出綜合權(quán)重
3.5.2 最小相對(duì)信息熵原理法
綜合各指標(biāo)的主觀權(quán)重Fi和客觀權(quán)重wi，可得到各指標(biāo)的組合權(quán)重W2(i)，顯然W2(i)與{Fi}、{wi}都應(yīng)盡可能接近，根據(jù)最小相對(duì)熵原理有[16]
(3.15)
用拉格朗日乘子法解以上問(wèn)題可得
(3.17)
由公式3.17得出，在所有滿足式3.16的組合權(quán)重中，取幾何平均數(shù)所需的信息量最少，而取其他形式的組合權(quán)重，無(wú)形地增加了實(shí)際上沒(méi)有獲得的其他信息，取n=15，根據(jù)公式3.17得出權(quán)重W2(i)。為了減少單一方法帶來(lái)的誤差，故取距離函數(shù)法和最小相對(duì)熵原理法求的平均值作為綜合權(quán)重W(i)。
4 巢湖流域土地綜合承載力評(píng)價(jià)
2.4.1 綜合承載指數(shù)的確定
因土地綜合承載力評(píng)價(jià)體系是一個(gè)多因素、多層次的綜合系統(tǒng)，各評(píng)價(jià)指標(biāo)之間相互制約影響。單項(xiàng)指標(biāo)的評(píng)價(jià)值只能反映土地綜合承載力的某一個(gè)方面的實(shí)際情況，只有將各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的評(píng)價(jià)值進(jìn)行綜合，所得到綜合值才能反映不同地區(qū)土地綜合承載力的整體情況。本研究采用了常用的計(jì)算多目標(biāo)綜合模型的指數(shù)加法模型來(lái)計(jì)算土地綜合承載力，計(jì)算公式如下：
(4.1)
表5 權(quán)重對(duì)比表
式中，T為土地綜合承載力綜合指數(shù)，yij為各項(xiàng)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值，W(i) 為各項(xiàng)指標(biāo)對(duì)于目標(biāo)層的綜合權(quán)重，n為指標(biāo)項(xiàng)個(gè)數(shù)。
經(jīng)計(jì)算得出巢湖流域土地綜合承載力指數(shù)如表6所示。
表6 巢湖流域土地綜合承載力指數(shù)
3.4.2 比較分析
為了更直觀地評(píng)價(jià)巢湖流域土地綜合承載力的承載狀況，本文通過(guò)文獻(xiàn)查找法建立分級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[17]：土地綜合承載力的評(píng)價(jià)分值在0～1分之間，分值越低，表示土地綜合承載力越弱；反之，分值越高，表示土地綜合承載力越強(qiáng)。以0.6分為基準(zhǔn)分，0.6分以上表示土地綜合承載力可以滿足社會(huì)可持續(xù)發(fā)展需求，0.6分以下表示土地綜合承載力不能滿足其社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的需求。具體分級(jí)如下：0.8分以上表示高承載，0.6～0.8表示有較高承載，0.4～0.6表示中級(jí)承載，0.2～0.4表示低承載，0.2以下表示弱承載。如表7所示。
表7 土地綜合承載力狀態(tài)分級(jí)表
筆者讀研期間參與安徽省土地勘測(cè)規(guī)劃院執(zhí)行的國(guó)土資源部公益性行業(yè)科研專(zhuān)項(xiàng)項(xiàng)目——巢湖流域土地優(yōu)化利用的技術(shù)支持系統(tǒng)研究，經(jīng)實(shí)地調(diào)研及專(zhuān)家綜合評(píng)審，并參照土地綜合承載力的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，得出巢湖流域土地綜合承載力的整體水平處于中低級(jí)，合肥市區(qū)土地綜合承載力水平高于流域內(nèi)其他地區(qū)，廬江縣與無(wú)為縣土地綜合承載力水平稍低。參照專(zhuān)家的評(píng)述，由單一的“5/5/1-9標(biāo)度”層次分析法得出的土地綜合承載力的承載指數(shù)顯示廬陽(yáng)區(qū)和舒城縣的土地綜合承載力水平較高，與專(zhuān)家實(shí)地調(diào)研及綜合評(píng)審的結(jié)果不符；單一的熵權(quán)法得出的土地綜合承載力的承載指數(shù)顯示金安區(qū)、廬江縣和無(wú)為縣的土地綜合承載力水平弱，與專(zhuān)家評(píng)審結(jié)果不符；本文采用“5/5/1-9標(biāo)度”層次分析法與熵權(quán)法協(xié)同的綜合法得出巢湖流域土地綜合承載力的承載指數(shù)顯示其承載力水平與專(zhuān)家評(píng)審結(jié)果基本吻合。其中瑤海區(qū)土地綜合承載力的承載指數(shù)低于肥西縣，長(zhǎng)豐縣，巢湖市，和縣，含山縣及舒城縣，瑤海地區(qū)隸屬肥東縣，后來(lái)由于行政區(qū)的劃分，劃為瑤海區(qū)，從承載指數(shù)值來(lái)看，瑤海區(qū)土地綜合承載力的承載指數(shù)理論上應(yīng)該與肥東縣相近，通過(guò)綜合法計(jì)算得到瑤海區(qū)土地綜合承載力的承載指數(shù)為0.439 0，肥東縣為0.434 5，兩者數(shù)據(jù)相差很小，此結(jié)果證明綜合法計(jì)算得到的結(jié)果與專(zhuān)家綜合評(píng)審相符合。取“5/5/1-9標(biāo)度”層次分析法求得的權(quán)重值與熵權(quán)法求得的權(quán)重值的算術(shù)平均值作為綜合權(quán)重，計(jì)算出巢湖流域土地綜合承載力的承載指數(shù)與專(zhuān)家評(píng)審結(jié)果相對(duì)吻合，就瑤海區(qū)而言，綜合法求得的承載指數(shù)更接近專(zhuān)家綜合評(píng)審的結(jié)果。
4.3 巢湖流域土地綜合承載力承載等級(jí)的空間分布
GIS具有強(qiáng)大的空間地理數(shù)據(jù)管理和分析功能，其地圖可視化技術(shù)可將分析結(jié)果給予直觀展示，已成為具有空間屬性特征的用地評(píng)價(jià)的有效工具之一。土地綜合承載力是多因素綜合作用的結(jié)果，其評(píng)價(jià)的定量化需要通過(guò)相關(guān)的數(shù)學(xué)模型來(lái)實(shí)現(xiàn)。本文將“5/5/1-9標(biāo)度”層次分析模型與熵權(quán)法融合，計(jì)算出土地綜合承載力的承載指數(shù)。并按照表4-2土地綜合承載力狀態(tài)分級(jí)表，將巢湖流域土地綜合承載力劃分為兩個(gè)等級(jí)，運(yùn)用arcgis制圖工具，得出巢湖流域土地綜合承載力空間等級(jí)分布圖如圖1所示。
圖1 巢湖流域土地綜合承載力空間分布圖
由上圖可知，巢湖流域的土地綜合承載力水平一共分為兩個(gè)級(jí)別，紅色區(qū)域代表中級(jí)，淡黃色區(qū)域代表低級(jí)，廬江縣和無(wú)為縣的土地綜合承載力處于低級(jí)水平，除此之外的巢湖流域其他地區(qū)處于中級(jí)水平。
5 總結(jié)
巢湖流域是培育長(zhǎng)三角經(jīng)濟(jì)新增長(zhǎng)的黃金地帶，是安徽省省會(huì)經(jīng)濟(jì)圈和皖江城市帶融合發(fā)展的核心區(qū)域，但其土地資源的開(kāi)發(fā)利用面臨著諸多問(wèn)題，本文以土地綜合承載力為切入點(diǎn)，研究并分析巢湖流域的土地綜合承載力。以土地資源綜合承載力為基礎(chǔ)，以土地利用面臨的形勢(shì)和問(wèn)題為依托，旨在服務(wù)于巢湖流域的開(kāi)發(fā)建設(shè)和可持續(xù)發(fā)展，為該區(qū)域有效落實(shí)國(guó)家層面的各項(xiàng)戰(zhàn)略規(guī)劃，構(gòu)建生態(tài)良好的土地利用格局，促進(jìn)城湖和諧共生，達(dá)到生產(chǎn)空間集約高效、生活空間宜居適度、生態(tài)空間山清水秀的目標(biāo)，提供切實(shí)可行的參考方案和技術(shù)支撐，并為類(lèi)似區(qū)域發(fā)展提供示范和借鑒。
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AnalysisofLandComprehensiveCarryingCapacityBasedonImprovedAHPandEntropyWeightMethod—TakingChaohuRiverBasinasanexample
XU Tian1, LIU Xiaoxia1, WU Yunzhi1, CHEN Yiqiong1, ZHANG Hongmei2, ZHANG Youhua1
(1.CollegeofInformationandComputerScience,AnhuiAgricultureUniversity,Hefei230036,China;2.AnhuiProvincialLandSurveyingandPlanningInstitute,Hefei230000,China)
The comprehensive land carrying capacity is the coordination of economy, society and environment of the intermediary and the coordination degree of performance, combining “5/5/1-9 scale” AHP and entropy method to determine the weight of evaluation index, comprehensive use of the distance function and the minimum information entropy theory, calculates the land comprehensive carrying capacity index in population, economy, ecological capacity and the social construction of four bearing subsystem,results display that the comprehensive carrying capacity of Chaohu river basin land that bearing state of the overall good, at the same time, Lujiang and Wuwei County’s comprehensive land carrying capacity is low.
Chaohu Basin; land comprehensive carrying capacity; “5/5/1-9 scale” analytic hierarchy process; entropy weight method
F301.3
A
1009-9735(2017)05-0061-06
2017-03-28
國(guó)土資源部公益性行業(yè)科研專(zhuān)項(xiàng)項(xiàng)目“巢湖流域土地優(yōu)化利用的技術(shù)支持系統(tǒng)研究”(201411006)。
徐甜(1992-)，女，安徽安慶人，碩士研究生，研究方向：智能農(nóng)業(yè)信息技術(shù)；通信作者：張友華(1966-)，男，博士，教授，研究生導(dǎo)師，研究方向：計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)。
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