2012年土地科学研究重点进展评述及2013年展望——土地利用与规划分报告

林 坚，摆 麟,2，李婧怡

(1.北京大学城市与环境学院，北京 100871；2.北京大学深圳研究生院，广东 深圳 518055；3.中国农业大学资源与环境学院，北京 100193)

1 引言

2012年,国内外学者针对土地利用与规划问题进行大量研究,并取得了一定进展。本文采用文献调研法,基于中国期刊全文数据库(CNKI)、Elsevier电子期刊全文数据库和Wiley-Blackwell电子期刊全文数据库,梳理分析了2012年国内外土地利用与规划研究重点进展,并结合中国经济社会发展态势和国家宏观政策需求,展望2013年中国土地利用与规划发展趋势及《中国土地科学》重点关注方向。涉及的文献主要分布在《中国土地科学》、《中国人口·资源与环境》、《城市规划》、《地理学报》、《地理科学进展》、《地理科学》、Science、Land Use Policy、Landscape and Urban Planning、Earth Science Research、Journal of Geography and Geology、Geographical Analysis等期刊,内容涵盖土地利用分类、土地利用/覆被变化、土地节约集约利用及相关议题、土地评价、土地规划及土地利用与规划信息技术等方面。

2 2012年土地利用与规划研究进展

2.1 土地利用分类

土地利用分类是土地科学和管理的基础,也是土地利用与规划领域的研究热点。2012年1月1日起,中国开始实施新版《城市用地分类与规划建设用地标准》,王凯等认为新标准用地分类的主要创新在于建立城乡全覆盖的“分层次控制的综合用地分类体系”[1]；戚冬瑾等则从规划管理的角度讨论新版用地分类标准的适用性,提出其在中国土地和规划制度背景下存在的若干问题[2]。林坚等从城乡统筹的视角对城乡规划用地分类方案进行了探讨,提出了具有覆盖全市域、强化建设空间管制、突出城乡差异特征的分类体系,将市域或规划区范围内的用地分为2大类、9中类、14小类[3]。

2.2 土地利用/覆被变化(LUCC)

土地利用/覆被变化(LUCC)是国际地圈生物圈计划(IGBP)与国际全球环境变化人文因素计划(IHDP)两大国际项目合作进行的纲领性交叉科学研究课题,一直是近些年学术界研究重点,研究多集中于土地利用/覆被动态变化预测和模拟、土地利用变化效应及土地利用变化驱动机制3个方面。

2.2.1 土地利用/覆被动态变化预测和模拟 目前国内外比较有代表性的LUCC模型主要包括元胞自动机(CA)模型、基于主体(Agent-based)的模型、系统动力学(SD)模型和经验统计模型等。针对研究区域特点,将不同模型加以整合或在模型中应用新技术的LUCC预测与模拟大大提高了预测与模拟的精度和效率,如周锐等以辛庄镇为例,利用CLUE-S模型对村镇土地利用变化进行了模拟与精度评价,发现CLUE-S模型在村镇尺度的模拟效果良好,预测精度较高,但在空间位置和景观格局精度方面还有待提高[4]；田义超等以陕西省咸阳台塬区为例,利用CLUE-S模型进行了黄土台塬区土地利用变化模拟[5]；李丹等把最新发展的GPU高性能计算技术与元胞自动机(CA)模型相结合,提出了GPU-CA大尺度土地利用变化模拟模型,可以将原有一般CA模型的运行效率提高30倍以上[6]；龚文峰等将Markov模型和元胞自动机(CA)模型结合,预测了哈尔滨市土地未来的空间变化情况[7]；王磊等采用人工神经网络与元胞自动机的耦合模型对喀斯特地区1990—2002年间的土地利用变化格局进行模拟,该模型精度较高且可操作性强,能够作为西南喀斯特地区小尺度范围土地利用变化研究的有效工具[8]；武鹏飞等以北京西北部的官厅水库流域为研究区,将土地利用/覆被变化过程中的转移矩阵作为一种网络进行分析,从土地利用系统整体的角度识别LUCC过程中的关键变化地类[9]；Onuwa Okwuashi等进行了基于应用人工神经网络的GIS元胞自动机的尼日利亚拉各斯土地利用变化模拟研究[10]。探索新方法也是一个趋势,齐志新等提出将RADARSAT-2测定偏振SAR数据用于土地利用/覆被变化的一种新算法[11]；Rajesh S等应用一种基于遗传算法的方法对LISS IV卫星图像神经网络进行了分类[12]。

2.2.2 土地利用变化效应 国内关于土地利用变化效应的研究大多集中在自然效应方面。针对土地利用变化及其所引起的生态系统服务价值的变化,王佼佼等运用Costanza的方法,分析了2000—2008年北京市生态系统服务价值与土地利用变化的响应关系[13]；王友生等以怀柔水库流域为研究对象,探讨了流域内1990—2008年间土地利用变化及其所引起的生态系统服务价值变化[14]；黄云凤等以厦门市集美半城市化地区为例,分析半城市化地区生态系统服务对土地利用/覆被变化的响应[15]；赵锐锋等在GIS和遥感技术支持下,对新疆塔里木河干流区土地利用/覆被变化过程和生态环境效应进行了分析[16]；赵阳等采用景观格局分析法,对华北土石山区典型流域——红门川流域的土地利用/覆被变化及其水文动态响应进行了分析[17]；窦玥等构建了区域土地利用变化对生态系统脆弱性影响评价和和空间表达方法[18]。在土地利用变化自然效应的其他方面,付超等通过文献调研和数据的整合分析方法总结讨论了近年来中国区域土地利用/覆被变化时空特征及其对陆地碳收支的影响[19]；孙倩等以新疆沙雅县为例,研究了干旱区典型绿洲土地利用/覆被变化及其对土壤盐渍化的效应[20]。

国外关于土地利用变化效应的研究多关注其对社会因素的影响。Giraldo Mario A等进行的研究表明,土地利用/覆被变化会影响身体活动水平,从而改变社会生活方式[21]；K Sundarakumar等利用多时段卫星数据对维杰亚瓦达市的土地利用/覆被变化进行探测,并分析了其对城市扩张的影响[22]。

2.2.3 土地利用变化驱动机制 国内普遍认为土地利用/覆被变化受自然因素和人为因素的综合影响。高志强等结合CLUE-S模型和Dinamica EGO模型模拟2000—2020年中国土地利用状况,探讨了中国2000—2005年土地利用适宜性和土地利用变化的驱动力空间特征[23]；王成超等通过对国内外农户生计策略变化研究进展的系统阐述和理论总结,阐述了农业扩大化、生计非农化和农业集约化对土地利用/覆被变化的影响[24]；周德成等研究了退耕还林还草工程对中国北方农牧交错区土地利用/覆被变化的影响[25]；潘竟虎等系统分析了近30年玉门市土地利用和景观格局变化的时空特征及其驱动力[26]；肖思思等对1980—2005年太湖地区的土地利用变化及其驱动因素进行了研究[27]；孙倩等选择干旱区典型绿洲新疆渭干河—库车河三角洲绿洲为研究靶区,分析发现土地利用/土地覆被的时空变化规律是自然因素和人为因素综合作用的结果[28]。

台湾地区及国外对土地利用变化驱动机制的研究主要集中在人为因素、政策导向等方面与土地利用变化的相互关系。王思桦等认为人类活动对土地利用/覆被变化的影响越来越显著,能量流动、土地利用政策对其都有显著影响[29]；Raghuprasad Sidharthan等发现区位是确定土地利用模式的重要因素[30]。值得关注的是,针对中非铁器时代植被变化动因,Germain Bayon等[31-32]、Jean Maley等[33]和K.Neumann等[34]学者在Science展开了热烈的争论。

2.3 土地节约集约利用及相关议题

2.3.1 土地节约集约利用 由于人多、人均土地资源量少的基本国情,中国政府高度重视土地资源节约集约利用问题,节约集约用地也成为国家资源节约优先战略的重要内容。在节约集约用地的机理认识上,林坚等提出,建设用地利用应区分初级利用和次级利用两个阶段,两阶段测度有所差别[35]。在土地节约集约利用与其他因素相互作用上,李建强等发现土地市场化改革特别是土地一级市场对建设用地集约度的提高具有明显的促进作用[36]；赵京等对湖北省1990—2008年耕地利用集约度变化驱动机制的研究表明,农产品价格、耕地质量和财政支农是影响耕地利用集约度的主要因素[37]；赵小风等以江苏省开发区为研究对象,揭示了不同层次因素对工业用地集约利用的影响[38]；孙宇杰等发现城市土地集约利用与城市化水平之间的协调度存在着合理的良性发展区间[39]；郑华伟等在测度经济发展与土地集约利用的基础上,运用动态计量经济模型探讨了经济发展与土地集约利用的相互作用[40]。在土地集约利用时空差异方面,邓楚雄等评价了长沙市各区域耕地集约利用时序变化规律和空间分异特征[41]；谢花林等对鄱阳湖生态经济区耕地利用集约度的整体特征及其时空差异进行了分析[42]。

2.3.2 土地资源优化配置与可持续利用 土地资源优化配置有多种途径。刘海猛等以兰州市为案例探讨了低碳目标导向的土地利用结构优化途径[43]；欧阳孔仁等将土地资源价值核算结果引入多目标优化配置研究[44]；Perry Burnett等利用可计算一般均衡模型与综合部门和住宅用地数据来估计将土地分配给特定产业部门的影响[45]。

土地资源可持续利用一直是学界研究的重要问题。陈英等结合土地利用生态位理论和可持续发展理论,构建了土地利用可持续发展位理论[46]；刘晗等基于GIS空间分析和数据提取技术,建立土地利用功能分区指标体系,运用以模糊聚类为主体的土地利用功能分区方法,构建了牛叫河小流域可持续指标体系与土地可持续利用模式[47]；赵亚莉等分析了长三角地区城市土地开发强度特征及影响因素,为长三角地区城市土地可持续利用提供参考。

2.3.3 城镇化中建设用地利用 土地城镇化方面,李昕等认为土地城镇化应为土地从非城镇状态向城镇状态转变的过程,并提出以城镇建设用地与城乡建设用地的比值作为土地城镇化率的衡量指标[48]；曹文莉等进行了人口城镇化、土地城镇化和经济城镇化的协调性研究[49]；李鑫等对江苏省城镇化发展协调度进行评价,并对评价结果的地区差异进行分析,为城镇发展政策制定提供依据[50]；范进等认为造成中国土地城镇化与人口城镇化不协调的直接因素是二元土地制度和二元户籍制度,而这又内生于以投资驱动为导向的经济发展战略[51]。

面对中国低效用地情况日益突出的现状,部分学者对“三旧”改造进行了研究。赵艳莉通过分析广州市“三旧”改造实践,验证了“公共选择”理论的适用性,肯定了“三旧”改造对于提高土地集约利用效率和提升城市品质方面的积极意义[52]；吴晓峰等通过运用生态城市理念下的的旧城更新理论,基于生态城市应有的内容,探讨了如何利用“三旧”改造的技术管理手段、土地整合和经济发展的创新发展模式来构建生态城市[53]。

2.4 土地评价

2.4.1 土地适宜性评价 土地适宜性评价是一项持续研究的问题,也是进行土地利用决策、科学编制土地利用规划的依据。徐宝根等从农民的经济支付能力、就业结构、区域经济实力等方面开展农村居民点用地适宜性评价,对村级土地利用规划及农村居民点整理具有一定的指导作用[54]；Daniele La Rosa等着眼于非城市化地区的土地适宜性评价,从5个步骤予以评价并提出提高非城市化地区生态系统服务功能的适宜的土地用途,从而为以农业和绿色基础设施为主的土地利用规划提供依据[55]；刘国霞等以人类对土地开发利用的布局和选址经验为基础,求得海陵岛2008年土地利用在6种评价因素下的综合适宜度,并对综合适宜度进行分等定级[56]；龚建周等基于物元理论,分析广州增城市土地适宜性情况,以土地利用情况、道路、水体、人口密度、距市中心的距离、海拔高度和坡度作为变量因素,建立了一个土地适宜性模型[57]；谢洪斌等以重庆长寿湖周边地区为例,使用多指标评价模型、模糊数学和叠加分析相结合的方法,建立了一套土地适宜性评价指标体系[58]；M.Bagheri等提出应用多准则决策分析技术作为一种处理区域沿海管理和规划的方法[59]。

土地复垦规划中的土地适宜性评价着眼于服务于未来土地利用方向的决策,其前提是损毁土地的综合分析。王世东等对现有的极限条件法、指数和法、可拓法、模糊综合评价法和人工神经网络评价法等适宜性评价方法进行了对比分析,并在此基础上,提出了一种新的极限综合评价法[60]。

围绕土地生态适宜性评价,学者从生态保护和土地可持续利用的角度,对不同土地利用方式的适宜度进行了定量分析。为寻求促进喀斯特地区城市土地利用与生态系统保护协调发展的方法,杜鹏飞等在遥感技术和地理信息系统的支持下,以贵阳市为例,综合考虑工程地质、生态环境和社会经济等3个方面11个评价因子,通过Delphi法确定因子分值,利用层次分析法(AHP)计算因子权重,对喀斯特地区土地的生态适宜性进行了综合评价[61]；彭搏等利用多因素综合评价方法,阐述了城市土地生态适宜性评价的内涵,并以武汉市工业用地为例,进行了生态适宜性评价[62]；Khwanruthai Bunruamkaew等应用地理信息系统对素叻他尼省在地区层面上的土地利用和自然资源进行评价,并提出了生态旅游可持续性中最适合生态旅游地区的优化方式[63]；舒帮荣等针对传统评价方法的不足及生态适宜性的模糊性,提出基于局部惩罚型变权的空间模糊综合评价方法,并选择7项生态适宜性影响因素,在GIS软件的支持下对江苏省太仓市城镇用地的生态适宜性进行了综合评判[64]。

2.4.2 土地集约利用评价 开展土地利用潜力评价,对于提高土地集约利用程度,缓和土地供需矛盾,实现土地可持续利用具有重要作用。杨大兵等以唐山市中心区土地利用为对象,综合研究影响城市土地利用潜力的因素,采用层次分析法、德尔菲法、多因素综合评价法、聚类分析法的综合评价模型进行评价[65]。

对于农用地集约利用评价方法,贺三雄等提出基于动态模糊神经网络的农用地集约利用评价模型[66]；对于农村居民点集约利用评价方法,赵丽等对主成分分析法(PCA)和熵值法2种评价方法进行了对比分析,结果认为熵值法适用于一个或多个时间段的评价,若仅对某一具体年份进行评价,宜采用PCA法[67]。

在开发区集约利用评价研究方面,杨建锋等提出基于企业与行业进行开发区土地集约利用评价的观点[68]；王明舒等针对当前开发区土地集约评价中权重确定方法受主观性影响较大的问题,提出基于云模型的权重确定方法[69]。在工业行业土地集约利用评价研究方面,张落成等分析了无锡市区省级开发区土地利用现状,对不同工业行业土地集约利用状况进行定量评价[70]；陈伟等在对江苏省各工业行业土地利用指标进行产业差异修正的基础上,评价了各工业行业及各区域的土地集约利用水平[71]。

2.5 土地规划

2.5.1 土地利用规划理念 国内外土地利用规划理念不断深化完善。对土地利用规划本质、功能进行科学认知,对规划战略导向进行理性定位,有利于促进土地利用规划编制、实施和管理水平的进一步提高,实现有限土地空间的可持续利用,严金明等从6个方面诠释了土地利用规划的本质,用优化模型表达了在单目标和多目标规划模式下土地利用规划的功能,并提出新时期土地利用规划调控的战略导向,即明确三个判断：土地利用规划是“未来型”、“开放型”和“动态型”；认识三个“兼顾”：土地利用规划是“资源型”兼顾“资产型”,“功能型”兼顾“指标型”和“调控型”兼顾“市场型”[72]。

部分学者强调“参与式规划”的理念,王向东等认为中国的土地利用规划存在公权力过于强势和私权利保障不足等问题,应建立协调有序和公众参与的规划体系[73]；Jeremy Bourgoin等提出发展中国家制定土地利用规划需要建立支持多种利益相关者谈判的平台,增加公众参与度,允许利益相关者共同探索土地利用决策的影响结果[74]。

土地利用规划需要注重“多规协调”,为弥补乡镇土地利用总体规划与村镇体系规划协调定量评价研究的不足,张亚丽等构建了二者协调评价指标体系并提出评价方法,同时分析二者协调途径[75]。在村级土地利用规划的探索方面,宋海荣等认为村级土地利用规划技术应关注土地调查与监测、土地评价、土地预测与模拟、土地利用规划等技术以及村级土地利用规划标准的研究[76]。

Aris Gaaff等通过将生态网络的空间规模并入成本效益分析,形成一个净效益最高的土地利用规划[77]。王群等提出在土地利用规划中通过夯实本地信息、强化预测预警、构建同态系统、设计弹性方案、实施滚动调整、完善追踪决策不确定性的处理方法来增强对未来的预测能力和控制能力[78]。

此外,国外及台湾地区有关专家提出了整合土地利用规划与水资源、自然灾害管理、交通等要素的新理念。Sarah Bates等提出整合水资源和土地利用规划的新兴策略,建议关键性政策转变[79]；王价巨通过探索土地利用规划和灾害管理之间的联系,提出整合规划和灾害管理的模式[80]；Enda Murphy通过调查研究城市地区工作和住房位置的关系,以及如何与城市通勤模式相联系,探讨城市交通问题对土地利用规划的影响[81]。

2.5.2 土地利用规划评价 在土地利用规划的生态服务价值评价方面,Barral Ma rí a Paula等认为基于生态系统服务的战略环境评价是一种用来避免土地利用规划负面环境成本的有力工具,而这种成本在传统的环境影响评价技术中始终被忽略[82]；何格等基于总生态系统服务价值变化评估都江堰市土地利用规划的可行性,结果表明土地利用规划在保持生态系统服务价值方面达到了很好的效果[83]。

国外有关学者还对土地利用规划其他方面的评价进行了研究。Nurit Alfasi基于遥感和GIS规划实施评价(PIE)分析,测试综合性计划纲要对以色列中央区的建筑环境实际发展的影响,结果显示原土地利用分配的地区规划和实际发展之间存在根本差距[84]；Jean-Marie Halleux通过比较荷兰、比利时和波兰土地利用扩张控制的实际案例,分析土地利用规划在某些制度背景下能被更有效地调整和改善的原因,从而定义规划理论的适应性概念,说明规划实践的二元性[85]。

2.6 土地利用与规划信息技术

随着GIS的广泛应用,赵翔等开发的基于ArcGIS的成果管理系统软件有效实现了开发区土地集约利用评价成果数据的提交入库、审查、统计分析等功能[86]。土地利用调查与规划信息获取技术取得长足进展,Toole Jameson等提出通过个人移动电话的GPS设备传感器来收集大量城市系统的数据,从而获知土地利用和人口变化之间的关系[87]；王华等建立了一种基于多目标微粒群优化的土地利用分区模型,在土地利用规划实践中具有可操作性[88]；李军等提出基于普通数字相片的土地信息快速巡查技术[89]；杨永崇等利用土地信息多级网格代替多级土地数据库中的多比例尺数据库及其多比例尺表达,以解决多级土地数据库建库过程中制图综合带来的地类数据变化问题[90]。

3 2013年中国土地利用与规划研究展望

3.1 完善土地集约利用评价方法

在中国,土地节约集约利用是资源节约优先战略的重要内容,土地集约利用评价是促进土地集约利用的一个有效途径。土地集约利用评价的方法已经比较成熟,但在实际操作中仍存在不适应性。中国土地集约利用评价方法将以定性和定量相结合的方式不断完善,并向定量化方向发展。根据不同土地用途,准确把握土地集约利用内涵,因此土地集约利用评价的结果会更加客观。同时,土地集约利用方法逐步由单一向多元融合转变,形成有针对性的、优势互补的评价方法体系。

3.2 探索多规融合的空间规划方法

国民经济与社会发展规划、土地利用规划、城乡规划存在明显的冲突矛盾,目前针对土地利用规划和城乡规划的整合研究较为全面,但基于实践的“两规合一”和“三规协调”层面的空间规划方法仍有待进一步研究。空间规划方法不仅是技术问题,更是体制问题,针对不同地区行政特点建立不同的协调模式并积极开展试点工作尤为重要。不可否认的是,空间规划的协调统一是未来规划编制的必然发展趋势。

3.3 发展以可持续发展为导向的土地利用规划环境影响评价方法

目前中国土地利用规划环境影响评价多基于对生态环境方面的评价,在社会和经济评价方面存在不足。因此,有必要注重规划环境影响评价对区域综合可持续发展方面的作用,在不同尺度上结合不同地区的土地利用特点,发展以可持续发展为导向的土地利用规划环境影响评价方法。

3.4 加强土地利用变化的社会、经济效应研究

土地利用变化引起的外部效应并不局限于自然方面,其社会效应对于区域的稳定与和谐,经济效应对于区域的发展和上升有很大影响。因此,在国外已有研究方法和经验的基础上,中国将加强对土地利用变化的社会、经济效应的研究,同时自然、社会和经济效应的综合研究也将是一个热点问题。

3.5 深化信息技术在土地利用与规划中的应用

随着信息技术的快速发展,其在土地利用与规划中的应用继续深化和开拓。利用遥感技术监测土地利用/覆被变化及用于土地利用分类方面需要不断创新,基于GIS的土地信息系统设计需要继续完善和改进。同时,土地利用规划中数据库的构建、规划方案的辅助编制、规划成果的多维表达都建立在信息技术的发展上,因此加强土地管理信息系统的研发工作以及积极探索信息技术在土地利用规划实施过程中的运用将成为重要发展方向。

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