基于改进灰色关联模型的兰州市土地集约度与利用结构关系研究

张昌善 程文仕 刘学录

摘要 在测算兰州市土地集约度的基础上，构建改进的灰色关联度模型，研究兰州市土地集约度与土地利用结构之间的相关性。结果表明：1998—2008年兰州市土地集约度逐步提高，经历了由粗放、基本集约到较集约的3个阶段；土地集约度与土地利用结构之间呈现明显的关联性，集约度与建设用地、林地负相关，且与建设用地负相关性较高；与耕地、牧草地、未利用地、园地呈现正相关且相关程度依次减弱。因此，调整土地利用结构是提高土地集约利用的有效途径，因地制宜地控制建设用地，优化耕地、园地、牧草地、未利用地的利用，有助于提高土地集约度。

關键词 土地集约度；土地利用结构；乘数合成归一法；改进灰色关联度模型

中图分类号 F301.2 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2017）13-0195-03

Study on the Relationship between Urban Land Intensive Degrees and Land Use Structure Based on the Improved Grey Relational Model in Lanzhou City

ZHANG Chang-shan1，2，CHENG Wen-shi1，LIU Xue-lu1*

（1.College of Resources and Environmental Sciences， Gansu Agricultural University， Lanzhou，Gansu 730070；2.Yumen City Land Resources Bureau，Jiuquan，Gansu 735000）

Abstract On the basis of land intensive degrees results，quantitative relationship between land intensive degrees and land use structure were studied using the improved grey relational model. The results showed that：Land intensive degrees gradually increased and had experienced from extensive to more intensive 3 periods in Lanzhou City during 1998-2008；land intensive degrees and land use structure had obvious relation that intensive degrees were negatively related to construction land， woodland， particularly negative relation high for construction land， and the arable land， forage land， unused land and garden land presented positive relation that weakened accordingly. Therefore， adjusting land use structure was effective way to improve land intensive utilization， to restrain the spread of construction land according to local conditions and to optimize cultivated land， garden land， meadow land and unused land utilization， which help to improve land intensive degrees.

Key words Land intensity degree；Land use structure；Multipliers method of synthesis；The improved grey relational model

随着工业化、城镇化进程的加快，人地矛盾日益突出。土地集约利用是推动城镇化快速良性发展和生活环境质量全面提高的重要途径[1]。开展土地集约利用评价，掌握土地集约利用度与土地利用结构的关系，有利于提高土地利用率，优化配置、合理利用土地资源[2]。土地利用集约度是指在生产过程中，单位土地面积投放的资本和劳动数量；土地利用结构是土地功能分区在土地利用上的实体表现。目前，关于土地集约度与利用结构关系的研究较少，仅有于永建等[3]采用熵值法对部分区域城镇土地集约利用度与土地利用结构的关系进行了研究，少见有关构建土地集约度与土地利用结构的关联测度模型的研究报道。笔者在对1998—2008年兰州市土地集约度的评价的基础上，改进灰色关联度模型，建立土地集约度与土地利用结构关联测度模型，探索土地利用结构调整下的土地集约利用情况，为优化调整土地利用结构、提高土地集约利用水平提供参考。

1 数据来源与研究方法

1.1 研究区概况

兰州市位于黄土高原西北部，地处103°00′～103°15′E、36°00′～36°20′N，是青藏高原向黄土高原和西北荒漠区的过渡地带，北接蒙古高原，西临西北内陆干旱区，是我国陆域版图的几何中心。兰州市是甘肃省的省会所在地，也是典型的工业城市，工业占地比重高，工业产值比重大。兰州市现辖5区3县（ 城关区、七里河区、安宁区、西固区，红固区、皋兰县、榆中县、永登县）。全市总土地面积1 310 304.38 hm2。

1.2 数据来源

1998—2008年，兰州市每年开展一次土地利用现状变更调查，并生成数据成果，但实施第二次全国土地大调查以来，因地类界定、调查手段等的差异，2009—2015年的数据难以与2008年前的数据进行衔接，研究时段范围确定为1998—2008年。

社会经济数据来源于1998—2008年《兰州统计年鉴》和《甘肃统计年鉴》，土地利用数据来源于兰州市国土资源局。1998—2008年兰州市土地利用现状见表1。

1.3 研究方法

1.3.1 土地集约度评价的过程与方法。

（1）指标体系构建。综合考虑目前我国土地集约利用研究成果，根据城镇土地集约利用内涵[5]，从经济、社会、环境、城镇集约利用趋势及综合利用发展能力角度选取指標，构建指标体系（表2）。

（2）采用乘数合成归一法确定权重。

乘数合成归一法确定权重即综合层次分析和熵权法两种确定权重的方法的优点，组合确定权重的方法，计算公式为：

式中，wj为采用乘数合成归一法确定的指标权重值；w′j为采用层次分析分得到的指标权重值；w″j为采用熵权法确定的指标权重值。指标权重值见表2。

（3）评价指标标准化。由于各个指标的单位、量纲、数量级不同，为统一标准，先对所有评价指标进行标准化处理，转化成无量纲、无数量级差别的标准值进行分析。

（4）评价土地集约度。采用多因素综合评价模型[6]来评价城市土地集约度。评价模型为：

式中，Fi是第个评价单元土地集约利用综合指数（集约度），代表城镇土地集约利用水平；Xij是第个评价单元在第项指标上的标准化值；wj是第项指标的权重；i为评价单元个数（i=1，2，3，…，m）； j为指标个数（j=1，2，3，…，n）。

1.3.2 改进灰色关联度模型的构建。

土地集约度与土地利用结构之间的关系是复杂多层次的，现有文献对这方面的研究很少。灰色系统理论的关联度分析可以较好地解决土地集约度与土地利用结构之间小样本贫信息的制约。

邓聚龙[7]提出的灰色关联度模型中，灰色关联度所满足的第一条性质（规范性）规定关联度为0～1的一个实数值。但是，土地集约度与土地利用结构之间既存在正相关关系，也存在负相关关系，若仍采用常用的几种关联度模型[8-11]，就不能全面反映事物之间的关系，得到的结论也就不可靠。如果把关联度看作是序列间相关关系的度量，则关联度取值范围为[-1，1]，存在负相关关系的序列曲线的形状完全不同[8]，这样关联度仅是一个相关系数，是度量两个数据序列之间的关系（正相关或者负相关）紧密程度的量，需要来研究并且给出一个合理地体现序列间正负关联性的灰色关联度模型。

2 结果与分析

2.1 兰州市土地集约度评价结果

采用多因素综合评价法计算1998—2008年兰州市土地利用集约度，结果见表3。

从表2可以看出，1998—2008年兰州市土地集约度除1999年稍有回落外， 其余年份均随时间逐年递增， 其中2001、2004和2007年增幅比较明显。

按照对集约度的划分标准[2]，1998—2001年兰州市土地利用属于粗放利用状态， 2002—2004年属于基本集约利用状态， 2005—2008年属于较集约利用状态， 说明研究时段内兰州市城镇土地集约利用经历了3个发展阶段， 虽然其土地集约利用水平是逐步提高的， 但其目前的土地集约利用水平并不高， 仅达到较集约利用水平。

2.2 土地集约度与土地利用结构关联测度结果分析

根据改进的灰色关联度模型测算1998—2008年兰州市土地集约度与土地利用结构关联度（表4）。

由表4可知，在集约度与土地利用结构的关系中， 集约度与建设用地、林地呈负相关，且集约度与建设用地负相关性较高；集约度与与耕地、牧草地、园地、未利用土地呈现正相关，且相关性依次减弱。

究其原因，集约度与建设用地的负相关，主要是因为兰州市工业用地占建设用地的比例偏大，利用率较低，而且1998—2008年兰州市工业产值对经济的贡献度呈降低趋势，从2005年起已经低于服务业对经济的贡献度，大量的工业占地影响了兰州市土地利用集约度的提高，在工业用地比例超标的情况下出现集约度与工业用地的负相关关系。集约度与林地的负相关关系主要是因为林地经济产出不高，并且林木生长年限长，对集约度的贡献不高。

兰州市耕地、牧草地、园地、未利用土地与集约度的关联性不高，说明各项用地所占的比例与标准不符，普遍低于标准要求，适当提高其比重，对提升人民的生活水平、解决日益严峻的土地浪费和环境问题均产生有益帮助，有益于提高城镇的综合发展能力，可以提高城镇土地利用集约度。可见，土地利用结构对城镇土地集约度有较大的影响。

3 结论与讨论

（1）研究结果表明，1998—2008年兰州市土地集约度逐步提高，其集约利用水平经历了粗放利用、基本集约利用、较集约利用3个阶段，仍未达到集约利用水平。

（2）1998—2008年兰州市耕地、牧草地、园地、未利用土地呈下降趋势，林地、建设用地呈上升趋势。表明随着人口数量的增加、区域经济的快速发展、工业化进程加快，建设用地剧增，土地利用结构不合理矛盾日益突出。

（3）土地集约度与土地利用结构之间存在明显的关联性。在集约度与土地利用结构的关系中，集约度与建设用地、林地呈负相关，与耕地、牧草地、园地、未利用土地呈现正相关。通过分析可以看出，集约度与建设用地负相关性较高，与林地次之；与耕地、牧草地、园地、未利用土地呈现正相关，且相关程度依次减弱。目前， 兰州市的土地利用结构不尽合理， 各类用地所占的比重不符合规划用地标准的要求，通过对土地利用结构的优化调整， 能够进一步提高兰州市土地利用集约度。

（4）改进灰色关联度模型为当灰色关联系数负相关时的研究提供了一条新的途径，在一定程度上比较合理地解决了灰色关联度接近实际的问题，评价结果较为客观可靠，但是有待从适用性等方面进一步研究灰色关联度的改进问题。

参考文献

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