基于熵值法的武汉市城市土地可持续利用评价

1基于熵值法的武汉市城市土地可持续利用评价吴艺，夏再璋，许广青,叶昶（华中师范大学城市与环境科学学院院，武汉430079）摘要：土地可持续利用是人类社会可持续发展的核心内容，在国内外受到不同程度的关注和重视。本文在国内外研究的基础上,采用定性研究与定量分析相结合的方法，遵循科学性、可操作性、系统性、动态性原则，结合武汉市的实际情况，选取22个指标对其城市土地的可持续利用进行评价，从用经济有效性、地结构适宜性、用地规模合理性和生态环境安全性四个方面入手，运用土地资源学、土地可持续利用等有关理论，利用熵值法对指标体系进行分析，最后得出武汉市城市土地可持续利用综合评价指数。同时基于武汉市可持续利用存在的问题提出了自己的建议。关键词熵值法；土地可持续利用；武汉市Abstract:Keywords:1引言1.1研究背景与意义城市土地可持续利用就是通过各种途径和措施,实现土地的合理利用和优化配置,使有限的城市土地资源满足城市可持续发展和人们日益增长的需求,即在不断提高城市居民生活质量和城市环境承载力的前提下,达到城市土地供需的持续平衡，它不仅指数量上的增减平衡,还包括质量上的供需平衡[1]。改革开放以来随着人口的快速增长经济的迅猛发展和城市化进程的加快城市土地资源面临越来越大的空间和环境压力城市土地资源的合理和可持续利用已成为人们普遍关注的重要问题之一。纵观全国，当前我国城市土地利用普遍存在城市土地利用结构不合理、城市2用地规模扩大与耕地保护矛盾重重、城市土地闲置浪费严重、土地管理效率不高以及土地利用产出效应不高等问题，在当前城市化加速阶段，这些问题成为束缚城市发展的重要因素，为了解决城市当前存在的诸多问题，寻求更加合理的城市土地利用模式，对城市土地进行可持续利用评价意义重大。1.2城市土地可持续利用评价的研究综述土地可持续利用评价起源于土地适宜性评价，它是对土地适宜性评价在时间上方向上的一种判断和评估。1990年在印度新德里召开的首届国际土地可持续利用研讨会首次提出了土地的可持续利用的概念。在之后召开的几次重要研讨会中，各国学者分别就土地可持续利用评价的概念、评价原则、评价指标和方法等进行了讨论。例如，1993年在加拿大召开的“21世纪可持续土地利用管理国际研讨会”上确立了土地可持续利用的基本原则、程序和五项评价标准，并建立了在自然、生态和社会等方面的评价指标。当然，国外学者也做了大量的实证研究，例如，Gameda等人从生产性、安全性、保护性、可行性和社会可接受性等五个方面对加拿大农场的可持续利用进行了系统的评价。但是，对于城市土地的可持续利用评价而言，国外学者的研究较为少见。国内学者对于土地可持续利用的研究开始于20世纪90年代，陈百明等（2001）对中国土地资源可持续利用指标体系的理论从方法上进行了整体的探讨。田冰（2001）等提出了从生态、社会和经济三个方面建立土地可持续利用的评价体系。2002年，陈百明构建了包括目标层、准则层、因素层和元素层四个层次在内的评价指标框架。另外在评价的方法上，土地可持续利用PSR概念系统、BP神经网络评价模型等均被大量用于国内的徒弟可持续利用评价中。在城市土地的可持续利用评价方面，谭永忠（2003）从城市土地的可持续利用的用地面积、用地效益、用地结构和土地管理等方面构建了城市土地可持续利用的评价体系，于开芹（2004）则运用系统论的方法对城市土地利用系统进行了综合分析。总体而言，对于土地可持续利用的评价体系日趋完善，评价方法也呈现多样化，这为本文的研究提供了系统的理论支持，但是，就城市土地的可持续利用评价而言，国内的研究相对较少，基于熵值法的评价也较为少见，本文基于熵值法的武汉市城市土地可持续利用评价具有较大的理论价值和实际意义。31.3研究区概况武汉市位于江汉平原东部，地处东经113°41′-115°05′，北纬29°58′-31°22′，全境面积达8494平方公里，为湖北省面积的4.6%，截至2010年底建成区面积为500平方公里，东与黄冈市、鄂州市、大冶市接壤，南与咸宁市、嘉鱼县、洪湖市相连，西与仙桃市、汉川市毗邻，北与孝感市、红安县、麻城市相接。现辖江岸区、江汉区、研口区、汉阳区、武昌区，青山区、洪山区，蔡甸区、江夏区、东西湖区、汉南区、黄陂区、新洲区13个区，截止2010年11月1日，全市常住人口978万，其中城镇人口537万。2010年武汉市经济总量达到5515.76亿元，比上年的4620亿元增加近900亿元，同比增长14.7%；社会消费品零售总额2523.2亿元，增长19.5%。武汉市位于江汉平原东部，长江中游与长江、汉水交汇处，属亚热带湿润季风气候，雨量充沛、日照充足，四季分明。年平均降水量1284毫米，降水相对集中于6～8月，年平均气温16．4℃。2武汉市城市土地可持续利用评价2.1城市土地可持续利用评价指标的建立土地可持续利用评价具有综合性、复杂性以及区域之间的差异性。在构建城市土地可持续利用评价指标体系时，所选取的评价指标应反映可持续发展的主要内涵，具备描述功能，解释功能、评价功能、监测功能及预警功能(毛汉英，1996)，所以该文在借鉴国内相关研究成果的基础上，结合武汉市自身实际情况，遵循科学性、可操作性、系统性、动态性原则[2]，构建了武汉市土地可持续利用综合评价指标体系。该指标体系分为3个层次，第1层次为土地可持续利用度，用土地利用综合指标值IQI表示，反映土地可持续利用的整体水平；第2层次由用地经济有效性、用地结构适宜性、用地规模合理性、生态环境安全性四个子系统组成，分别从四个方面来反映武汉市土地可持续利用状况；第3层次是对第2层次中的4个子系统的进一步细分，指标更为具体，数据可直接从统计年鉴中获得，其中用4地经济有效性指标3个，用地结构适宜性指标6个，用地规模合理性指标6个，生态环境安全性指标7个，共22个评价指标。具体22个指标详见表1。表1武汉市城市土地可持续利用评价指标体系第一层次第二层次具体指标单位城市土地可持续利用度经济有效性单位面积建设用地二、三产业GDP(A1)亿元/K㎡单位面积工业用地工业总产值((A2))亿元/K㎡单位固定资产投资的国内生产总值(A3)万元/万元结构适宜性居住用地占建设用地比例(A4)%工业用地占建设用地比例(A5)%道路广场用地占建设用地比例(A6)%绿地占建设用地比例(A7)%市政公用设施用地占建设用地比例(A8)%公共设施用地占建设用地比例(A9)%规模合理性人均居住用地面积(A10)㎡/人人均工业用地面积(A11)㎡/人人均道路广场用地面积(A12)㎡/人人均公共设施用地(A13)㎡/人人均建设用的面积(A14)㎡/人人均绿地面积(A15)㎡/人生态安全性工业二氧化硫去除率(A16)%工业废水排放达标率(A17)%污水处理率(A18)%工业粉尘去除率(A19)%工业烟尘去除率(A20)%工业固体废弃物综合利用率(A21)%建成区绿化覆盖率(A22)%52.2数据采集本文所用数据来自1996~2006年《武汉市统计年鉴》，详细见表2表2武汉市城市土地可持续利用评价各指标状态值指标19951996199719981999200020012002200320042005A12.363.053.583.924.214.675.065.536.077.008.33A214.4018.4120.9922.3422.8225.4028.2830.5834.6441.7246.45A31.882.022.242.382.522.612.632.572.512.292.12A425.1124.8925.3225.0025.1025.7326.7226.8126.9026.9827.66A523.3823.6123.6123.3123.4323.2423.0823.2222.8722.6322.54A68.668.588.588.478.378.308.108.038.258.468.43A75.635.585.585.515.445.395.265.225.395.505.48A84.764.725.155.085.024.984.864.824.774.724.70A917.7517.6017.6018.2217.9917.8417.8117.8617.9017.9417.87A1014.2613.9613.9613.7713.8114.0514.7014.5414.2614.1614.04A1113.2813.2413.0112.8412.8912.6912.7012.6012.1211.8811.44A124.924.814.734.674.604.534.464.354.374.444.28A1310.089.879.7010.049.909.759.809.699.499.429.07A1456.8056.0855.1355.0955.0154.6355.0254.2653.0052.4950.77A153.203.133.083.032.992.952.902.832.862.892.78A169.6415.2010.1011.2036.578.367.3424.5024.9333.5125.51A1760.2470.5874.4874.7078.9290.7690.2192.0190.4293.4395.64A1824.4025.5026.0025.3031.0031.0031.2021.4021.4021.6037.78A1990.5091.4089.8490.4091.1995.5796.0397.6497.7498.5798.61A2096.0096.7094.5795.5093.1689.4990.5895.4996.1797.2897.85A2193.0099.1089.0299.0089.2888.7391.0492.6493.9180.1685.36A2231.1030.9031.2031.8032.2032.9033.5734.1634.9236.0237.6062.3标准化处理标准化处理。为消除量纲对评价结果的影响，该文采用Z-score法[3]对各指标进行标准化处理：式中，Xi为被评价方案指标数据值；为该项指标平均值；S为标准差，Zi为被评价方案指标得分值（即评定系数）由于考虑到标准化后的值均处于-3~3之间，为了方便计算，将数据进行平移，公式为：Zi’=Zi+3得到标准化后的最终值，详细见表3表3武汉市城市土地可持续利用评价各指标标准化值19951996199719981999200020012002200320042005A11.571.962.262.452.622.883.103.363.674.204.95A21.642.052.312.442.492.753.053.283.694.414.89A31.191.732.573.163.684.064.113.903.672.792.13A42.091.882.301.982.092.713.703.783.883.964.63A53.564.204.203.373.723.182.733.142.161.491.25A64.363.993.993.452.922.581.581.222.323.373.21A74.353.973.973.432.902.551.541.182.523.383.22A82.332.074.744.333.933.682.932.662.362.051.93A92.411.541.545.103.792.942.783.023.293.493.09A103.422.382.381.731.862.714.954.403.423.082.67A114.174.103.713.403.493.153.162.992.151.730.97A124.744.233.843.533.212.872.491.992.072.411.62A134.273.542.974.123.643.133.322.932.252.