湘江流域主要城市土地利用效率差异性评价

唐 爽，莫宏伟,2，袁志芬，江源通，李少青

（1.湖南科技大学 湘江流域研究中心，湖南 湘潭 411201；2.中国科学院 寒区旱区环境与工程研究所，甘肃 兰州 730000）

湘江流域主要城市土地利用效率差异性评价

唐 爽1，莫宏伟1,2，袁志芬1，江源通1，李少青1

（1.湖南科技大学 湘江流域研究中心，湖南 湘潭 411201；2.中国科学院 寒区旱区环境与工程研究所，甘肃 兰州 730000）

基于社会经济数据构建湘江流域城市土地利用效率评价指标体系，运用熵权法确定指标体系权重，对湘江流域主要城市地区土地利用效率进行了综合评价和协调度分析。研究结果表明，湘江流域主要城市地区土地利用效率整体效率一般，协调度较高，经济效益和投入水平评价差距大，而生态效益和社会效益差距较小，与可持续发展要求有一定差距；土地利用效率在空间格局上存在明显的差异性，呈现出由上游至下游逐渐升高的分布趋势；土地利用效率与协调度的关系为：长沙处于高效高度协调状态，湘潭和株洲处于中效高度协调状态，衡阳与岳阳处于中效基本协调状态，永州处于低效高度协调状态，郴州处于低效基本协调状态。

湘江流域；土地利用效率；熵权法

随着经济的飞速发展，土地资源利用效率越来越被重视，引起不少学者的关注，并取得不少成就。研究的重点主要包括以下几个方面：对特定区域进行土地利用效率评价[1-3]；从时间、空间的角度对土地利用效率进行对比与分析[4,5]；从理论上对土地利用效率评价的指标体系和方法进行探讨[6,7]。本文通过建立多指标体系，运用熵权法这种比较客观的指标权重确定方法，对湘江流域城市土地利用效率问题进行探讨，希望对该区可持续发展与土地资源集约利用工作的开展有所借鉴。

1 研究区概况

湘江是湖南省最大河流，是长江主要支流之一，全长817 km，流域面积92 300 km2，其流域范围见图1。湘江区域内城镇密布、人口集中、经济发达、人文厚重、交通便利，是湖南省经济社会发展的核心地区。近年来，湘江流域资源和生态环境问题不断凸显，可持续发展压力日益增大。据2010年数据统计，湘江流域人口占湖南省总人口的55.89%，GDP占全省总数的71.80%。

图1 湘江流域范围示意图

2 城市土地利用综合评价指标

2.1 指标体系的构建

按照评价指标选择的有效性、系统性、可比性和可获得性，参考相关学者关于土地利用效率评价的相关成果[2-10]，根据湘江流域城市的实际以及可持续发展的要求，主要考虑投入与产出2方面，同时，将产出分为3部分：社会产出、经济产出、生态产出。在土地投入评价中主要将第二、三产业人数、固定资产投资以及对电、气的供应量作为评价指标，通过资金、劳动力与资源3个方面衡量土地利用投入水平，同时检验城市的资源集约利用水平。在社会效益评价中将人口密度、住房面积、公共交通车、公共设施建设用地以及道路面积作为评价指标，主要从人的居住、出行与公共空间3个方面衡量社会效益，着重考虑人在城市中的舒适程度。在经济效益评价中将地均财政收入、地均第二、三产业总产值、地均GDP、城市人均可支配收入与社会消费品零售额作为评价指标，主要考虑湘江流域城市中经济产出水平。在生态效益评价中将万元GDP能耗、绿化以及废弃物处理率作为评价指标，评价人类活动对环境的影响以及能源的消耗速度。一共选取了22个指标进行湘江流域城市土地利用效率评价，如表1所示。

2.2 评价方法及过程

2.2.1 数据的标准化处理

在综合评价指标体系中，各指标间由于在内容、量纲以及取值标准等方面均有所不同，不具直接可比性，因此需对原始数据进行标准化处理来消除单位和量纲。设（其中i，j分别表示第i个城市和第j个评价指标）为土地利用效率评价指数对应于m个城市与n个评价指标的样本矩阵，有对初始数据作标准化处理[5]。对于正指标，令

表1 城市土地利用综合评价指标体系

对于负指标，令

2.2.2 权重计算

熵权法赋权是一种客观赋权方法，认为评价指标的差异程度越大越重要，则权重相应也越大[11,12]。设有m个指标，n个评价对象，则第i个指标的熵值为：

据上，第i个指标的熵权值为：

2.2.3 土地利用效率的综合评价计算

利用标准化后的各评价指标分值及其相应权重，在单项指标评价的基础上，计算土地利用水平：

根据本文计算结果与相关参考文献[13]，定义：当Fi≥0.55时，土地利用处于高效状态；当0.40≤Fi＜0.55时，土地利用处于中效状态；当Fi＜0.40时，土地利用处于低效状态。

2.2.4 协调度分析

土地利用效率评价的核心不仅在于各因素的评价值高低，还要将其结合起来，对各效率子系统之间相互协调程度加以评价。依照系统论的观点，土地利用效率的协调度指支持系统的各子系统在区域土地利用过程中彼此和谐一致的程度[5,11,12]。一般而言，区域土地利用效率的各个子系统的评价值越接近，说明土地利用越协调。因此，定义第i个城市地区的土地利用效率的协调度ai为：

式中，Mi为第i个城市地区四大类指标值的平均值；Si为第i个城市地区四大类指标值的标准差。协调度ai介于0～l之间，其值越大，表明土地利用各子系统间的协调程度越高。当ai≥0.7时，区域土地利用效率各子系统间高度协调；当0.4≤ai＜0.7时，各子系统间基本协调；当ai＜0.4时，各子系统间不协调[13]。

3 评价结果与分析

3.1 影响土地利用效率的主要因素分析

利用《中国城市统计年鉴2011》[14]《湖南统计年鉴2011》[15]及各市统计公报的相关数据，运用上述方法求得评价指标权重（见表2）。从计算结果中可以看出：①地均固定资产投资X3、人口密度X6、人均住房面积X7、万人拥有公共交通车数量X9、建成区公共设施建设用地比率X10、地均财政收入X11、地均第三产业总产值X14、城市家庭人均可支配收入X15、地均社会消费品零售额X16、污水处理率X22是影响湘江流域城市土地利用效率的主要因素。其中，土地投入水平指标中地均固定资产投资所占权重较大，说明仍然能通过加大固定资产投资额度的投入，提升土地利用效率。②在社会效益评价指标中，人口密度、人均住房面积、万人拥有公共交通数量、建成区公共设施建设用地比率所占权重较大，表明随着社会经济发展，对土地利用的社会实用性和社会福利性要求提高，为社会创造良好的公共环境，为人的住、行创建更舒适的公共空间成为土地利用进一步提高的要求。这些都表明以人为本的思想，符合科学发展观的要求。③ 在经济效益评价指标中，地均财政收入、地均第三产业总产值、城市家庭人均可支配收入、地均社会消费品零售额权重比较大，说明湘江流域城市土地利用效率提高向提高土地生产力与优化产业结构的方向转变，同时，对城市居民的消费能力与消费需求越来越重视，更注重以人为本，符合科学发展观的要求。④在生态效益评价指标中，污水处理率的权重比较大，说明随着城市的发展，对环境保护的要求越来越高，并且对水资源也越来越重视，符合两型社会中环境友好型的要求。

上述分析表明，影响湘江流域城市土地利用效率的主要因素与可持续发展要求相符合，提高社会福利水平、促进经济发展和加强生态安全建设成为湘江流域城市土地利用的趋势。

3. 2 土地利用效率分析

由表3可知，湘江流域总体土地利用效率仍处于中效，利用效率并不高。协调度较高，这是由于近年来，社会效益和生态效益得到人们的重视，快速发展的结果。土地利用效率的区域差异性较小，综合效率最高的长沙（0.698 12）是最低的郴州（0.341 18）的2.05倍。从子效益中看，经济效益和投入水平评价差距大，而生态效益和社会效益差距较小。

从图2可看出，湘江流域各城市的利用效率，除了长沙为高效、郴州和永州为低效外，其他都处于中效水平。在空间格局上，湘江流域城市土地利用综合效率从上游至下游，呈现出明显的递增趋势：上游的永州、郴州为低效；中游的衡阳为中效；下游的湘潭、株洲和岳阳中效、长沙为高效；流域主要城市土地利用效率具有明显的空间差异性。

表2 湘江流域城市土地利用效率评价指标权重

图2 土地利用综合效率与协调度空间格局

表3 湘江流域城市土地利用效率及协调度评价结果

土地利用效率与其协调状态相结合的情况有：低效基本协调、低效高度协调、中效基本协调、中效高度协调和高效高度协调。长沙处于高效高度协调状态，尽管投入水平评价得分不高，但是相对产出较高，这与它的发展基础好、区位交通便利以及产业结构层次高等因素是密不可分的，在今后的发展中，应该进一步发挥这些优势，优化产业结构，进一步提高土地利用效率。湘潭和株洲处于中效高度协调状态，两者都处于高度协调状态，土地利用综合效率为中等。株洲尽管在工业固体废物综合利用率和污水处理率方面低于湘潭，但是生态效益依旧高于湘潭；同时，株洲工业发展较早、基础更好、交通便利，故株洲综合效率评价相对湘潭较高。湘潭应该提高生产技术，减少能源消耗，从而提高经济效益，并且进一步提升生态效益与社会效益。衡阳与岳阳处于中效基本协调状态。2个城市都是资源投入较多、经济效益较高，属于“高投入、高产出”，相对于投入水平来说，社会效益和生态效益较低，与长沙相比，效率较低，不符合资源节约的要求。衡阳与岳阳在保持经济效益增长的情况下，要优化产业结构、控制好能源的消耗、加强基础设施建设、加大环境保护和治理的力度，从而进一步提升城市土地利用效率，保证各子系统协调发展。永州处于低效高度协调状态。这种高度协调是低效率的高度协调，人数投入较多，资金投入较少，产出一般，需要进一步优化产业结构，加强基础建设，并且加强生态安全建设。郴州处于低效基本协调状态，该市经济总量不低，但是土地面积大，导致地均指标不高，需要走集约用地道路。同时，郴州需要加强环境保护和环境治理，并且加强基础设施建设。

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P273

B

1672-4623（2015）01-0134-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2015.01.044

唐爽，硕士，研究方向为土地利用与GIS。

2013-12-03。

项目来源：国家自然科学基金资助项目（40771019）；湖南科技大学博士科研资助项目（E510C6）。