基于熵值法的建设用地集约节约利用评价及空间分析——以福建省泉州市为例

周延祯，汤小华

（福建师范大学 地理科学学院，福建 福州 350007）

基于熵值法的建设用地集约节约利用评价及空间分析
——以福建省泉州市为例

周延祯，汤小华

（福建师范大学 地理科学学院，福建 福州 350007）

以福建省泉州市2009—2011年土地利用变更数据及相关统计年鉴资料为研究基础，从区域空间的视角构建了建设用地集约节约利用的指标体系，将熵值法与综合法相结合，对泉州市8个县（市、辖区）建设用地的利用进行评价，并分析出建设用地集约节约利用水平的空间差异特征和影响因素,为未来泉州市建设用地的高效、合理利用和新型城镇化建设提供相关参考.

熵值法；建设用地；集约节约利用；空间差异；泉州市

土地是人类生存和生产的最基础的物质条件，是一切经济活动最基本的生产资料[1].但是目前我国人口基数庞大，土地资源较为短缺，加之经济处于由粗放型向集约型转变阶段，因此粗放的城市土地利用方式会造成资源的过度浪费，严重限制了我国社会及经济的繁荣发展.伴随着新型城镇化进程的逐步加快和城乡一体化的不断开创，目前我国正大力加强土地集约节约利用的宣传，特别是在建设用地的使用方面，将成为区域经济快速、均衡发展的必然选择.

由于我国城市和农村建设用地数量统计存在多口径、重复统计、相互无法衔接的问题，单纯研究城市或者农村土地利用问题,在数据运用上存在难以克服的缺陷，而区域综合统筹研究可以克服各部门单独统计的缺陷，有利于从整体上把握区域建设用地脉络，为政策制定提供科学依据[2]，因此，研究区域视角下的建设用地集约节约利用具有重大的意义.对于区域建设用地而言，集约利用就是要保证在区域可持续发展的基础上，增加建设用地的投入，提高土地的承载力和经济产值，实现区域经济、社会和环境效益的最佳[3].本文对福建省东南沿海经济发达城市——泉州市进行相关研究，根据相关规程标准建立起地区建设用地集约节约利用评价的指标综合体系，利用综合法与熵值法求出各项指标的权重和模型综合指数，深入评价出泉州各市、县建设用地集约节约利用水平，并对其空间差异的影响展开详细的分析.

1 区域建设用地集约节约利用评价方法与指标体系的建立

1.1 评价方法

1.1.1 综合评价法

综合评价是指通过一定的数学模型（或算法）将多个评价指标值“合成”为一个整体性的综合评价数值.综合评价法是在确定研究对象评价指标体系基础上，运用一定方法对各指标在研究领域内的重要程度即其权重进行确定；根据所选择的评价模型，利用综合指数的计算形式，定量地对某现象进行综合评价的方法[4].综合评价模型见式（1）所示：

式中的ESI是方案模型评价指数；Wi是第i个指标的权重值；是指标无量纲量化值，m为评价指标个数[4].

依据模型（I）可知，综合评价法最为关键的步骤就是得到每个指标的权重值，而主观和客观赋权法两种方法在确定指标权重方面被广泛使用.主观赋权法通常是根据相关专家对指标所包含信息的认识程度进行赋值，例如德尔菲法和层次分析法等；客观赋权法主要凭借每个指标之间的指标值的差异程度或相关关系客观斌值，如主成分分析法、熵值法等等.但要注意由于主观赋权法确定指标权重的可信度与选择专家的水平关系非常大，所以通常无法真实呈现研究的实际情况，再加上本文选取的评价指标涉及较大的信息量，因此运用客观赋权法更加适合确定指标的权重.

1.1.2 熵值法

熵值法是一种客观赋权法，其根据各项指标观测值所提供的信息的大小、变异程度来确定指标权重[5]，可以防止人为主观要素所造成误差，使指标的权数的计算结果愈加精确.由于在建设用地集约节约利用评价中数据的信息量较大，而通过该方法不仅能准确的体现指标数据繁多等问题，还能使评价结果与实际情况更为一致，为地区土地利用管理提供更加合理、科学的建议，所以将熵应用于此项评价研究中.

在信息论中，熵是对不确定性的一种度量，信息量越大，不确定性就越小，熵也就越小；信息量越小，不确定性越大，熵也越大，根据熵的特性，我们可以通过计算熵值来判断一个方案的随机性及无序程度，也可以用熵值来判断某个指标的离散程度，指标的离散程度越大，该指标对综合评价的影响越大[6].综上所述，可结合以下实例解释熵值法的基本理论.

设评价对象泉州市有m个县，反映该项评价的指标有n项，可建立原始指标数据矩阵为A=（Xij）mn，为第i个县的第j个指标指数（i=1，2，…，m；j=1，2，…，n），而且要求xij≥0.

由于各类指标具有不同的数量级、量纲和单位，为了消除数据带来的影响，应该对评价指标进行无量纲化处理，处理不同的指标类型的办法也各有不同，具体参见文献[7].而且在评价指标的原始资料中一并包括：正向（数值愈大评价愈高）、负向（数值愈小评价愈低）和适度三种指标，所以为了避免原始数据中包含有负向、适度指标就需要通过一些数学方法将其转化为正向指标.以下是采用极值法对统计数据进行标准化处理后求取权重的具体步骤：

1）对于正向指标而言，其指标数愈大，集约节约水平愈高：

对于负向指标而言，其指标数愈大，集约节约水平愈低：

将处理后的数据矩阵记为A=（Xij）mn，（0≤xij≤1），以方便记录；

2）根据上一步将原始数据标准化之后即可计算各指标的熵值ej：

其中k>0，ln为自然对数，ej≥0.式中常数k与样本数n相关，一般，0≤ej≤1，

3）第j项指标的差异性系数δj的计算方法：对第j项指标来说，若其指标数的差距愈大，对项目的评价效果愈大，熵值则愈小.定义差异性系数：

当δj愈大时，指标值愈重要，最后得到第j项参评指标的权重为：

1.2 评价指标体系的建立

本文所构建的指标体系严格按照国土资源部公布的《建设用地集约节约利用评价规程》[8]，根据泉州各县市的实际情况和可搜集到的相关指标数据，建立如下泉州市建设用地集约节约利用评价指标体系（见图1）.

图1 建设用地集约节约利用评价指标体系Fig.1 The index system of construction land Intensive economical use

1）利用强度指数.所选的三个指标均为正向相关指标，表明其指标值愈大，则建设用地利用的集约节约度愈高.

2）增长耗地指数.其中单位地区生产总值耗地下降率是正向指标，表明下降率若越高，建设用地利用的集约节约度也愈高；而单位人口增长消耗新增城乡建设用地量、地区生产总值增长消耗新增建设用地量、固定资产投资消耗新增建设用地量均为反向相关指标，其指标值愈大，建设用地利用的集约节约度反而越低.

3）用地弹性指数.所选的两个增长弹性系数指标也是正向相关指标，该指标值愈大，表明建设用地弹性愈大，建设用地利用的集约节约度也愈高.

2 泉州市建设用地集约节约利用综合评价

2.1 研究区域概括及其土地利用现状

泉州地处福建省东南部，台湾海峡西岸，介于上海港与湛江港之间.现辖洛江、鲤城、丰泽、泉港四个区，石狮、晋江、南安三个县级市，安溪、永春、惠安、德化、金门（有待统一）五个县以及泉州经济技术开发区和台商投资区.总国土面积为11015 km2，人口约829万（2012年末常住人口），位于全省第一，属亚热带海洋性季风气候.2012年实现生产总值达4727亿元，已经连续16年排在福建省首位，是福建乃至我国重要的商贸城市，民营经济发展十分的活跃，经国务院批准成为全国第三个金改区，素有“中国品牌之都”等多项荣誉称号.

随着环泉州湾都市群的崛起和厦漳泉同城化的快速开展，将极大地推动泉州城镇化和工业化快速发展，这就要求城市、交通、水利等设施的投资建设也要进一步的加快，建设用地需求量会迅速的上升，从而导致土地要素的紧张.2009—2011年全市建设用地面积增长了2.71%，而同期人口增长4.45%，建设用地利用效率有了一定的提高.

2.2 综合评价结果

以泉州市2009—2011年建设用地为调查对象，以其八个县市区为样本，收集各项指标数据，再运用极值法计算出9个评价指标的标准化数据并构建矩阵，然后将标准化后数据X’i与熵值法模型（2）计算出的指标权重值Wi代入模型（1）中，最后得到泉州市建设用地集约节约评价综合得分（见表1），并将其转化为百分制表示.本文所应用的2009、2010、2011年建设用地数据来源于泉州市土地更新调查，对应年份的社会经济统计数据来源于福建省统计年鉴.

表1 泉州市建设用地集约节约利用得分Tab.1 The score of construction land Intensive economical use in Quanzhou City

2.3 利用水平等级划分

根据泉州市区域建设用地集约利用的评价得分，参照相关用地集约节约利用的研究[9-10]，确定建设用地集约利用程度的划分标准（见表2），可将集约节约利用水平划分为集约、较集约、一般、粗放四个等级.

按照表2建设用地集约节约利用评价标准，通过ArcGIS软件制作生成泉州市各县市（辖区）建设用地集约节约利用等级分布图（见图2）.

表2 泉州建设用地集约节约利用评价标Tab.2 The evaluation standard of construction land Intensive economical use

图2 泉州市建设用地集约节约利用等级分布图Fig.2 The grade distribution of construction land Intensive economical use in Quanzhou

3 泉州市建设用地集约节约利用区域差异分析

3.1 建设用地集约节约利用水平空间分布不均衡，各地区存在明显差距

根据表1可知泉州市建设用地集约节约利用的平均综合得分为0.440（71.72）分，在全市1个辖区和7个县市中，仅泉州市辖区（89.31）、晋江市（88.82）和石狮市（84.06）三地的得分大于全市平均值，集约节约利用水平较高，特别是泉州市辖区，其利用水平最高，综合得分达0.795（89.31）分；市级行政区的建设用地集约节约利用度都高于县级行政区，另外西北内陆地区与东南临海三市差距十分显著，尤其是德化县仅0.087（54.31）分，集约度最低，土地的利用价值没有充分被挖掘；南安、惠安、安溪、永春四个地区的利用水平均处于一般集约等级，其综合分值低于全市平均水平，且四地之间的差距较小，区域建设用地还有较大的开发潜力，在泉州市未来建设用地利用中应作为主要发展对象，为区域的均衡发展发挥最大作用.综上所述，泉州市8县市的建设用地集约节约利用水平空间分布不均衡，区域差异还很显著.

3.2 各地建设用地集约节约利用水平与其经济发展程度不相一致

表1和图2表明，泉州市建设用地集约节约利用水平等级自东南向西北方向有逐渐递减：泉州市辖区>晋江市>石狮市>南安市>惠安县>安溪县>永春县>德化县，通过用以上地区的的地均GDP所表示的经济发展程度，与建设用地集约节约利用程度进行比较从而分析出两者的相联性.通过福建省统计年鉴数据可计算得到2011年泉州各地市的地均生产总值，再将各地集约节约利用得分百分制折线与地均GDP折线置于一个坐标内，如图3所示：集约节约利用折线逐渐下降，而地均GDP折线则呈波动状态，说明地均生产总值较高的地区，建设地的集约节约利用水平并不一定高，二者并没有明显的相关性.分析数据发现，2011年石狮市的国内生产总值（431.41亿元）虽然还不到泉州市辖区（996.78亿元）、晋江市（1095.7亿元）的一半，但是其土地面积（17770 hm2）比泉州市辖区（89700 hm2）、晋江市（74428 hm2）的土地面积小的多，因此石狮市的地均生产总值约为泉州市辖区、晋江市的两倍.同理惠安县的土地面积远远小于南安、安溪、永春、德化地区，所以地均GDP折线呈凸起状，影响了建设用地集约节约利用水平与经济发展程度的相关一致性.

图3 各县市建设用地集约节约利用综合得分与地均国内生产总值比较图Fig.3 The Comparison of construction land Intensive economical use composite score of various counties and cities to the average GDP of land

3.3 影响泉州市各地建设用地集约节约利用水平的原因

从等级分布图上看，各地建设用地集约节约利用等级呈现出一种阶梯状，其原因与自然、区位条件和产业集群有着密切的联系.由于泉州地势自西北向东南逐渐降低，市辖区、晋江、石狮、惠安四地临海，地形多为平原、河谷，而德化、永春、安溪、南安的地形主要为山地、丘陵，因此内陆四地的土地开发难度大，用地条件差，相对于临海四个地区的土地利用水平也较低.

另外，市辖区的区位条件和交通优势十分明显，作为高等级城市对土地的需求也较高，其建设用地利用水平也相对较高；晋江、石狮二市经济实力雄厚，在鞋、服装等行业形成了特色的产业集群，工业园区日趋集中，提升了土地的利用效率，建设用地利用水平与市辖区相比差距不大；南安、惠安两地的区位和交通条件处于中等水平，产业集聚度也不如市辖区、晋江、石狮，所以利用水平一般；而德化、安溪、永春由于经济实力较前者有一定的差距，区位、交通条件不佳，影响了其土地的利用效益，因此建设用地集约节约利用水平较低.

4 结语

由整个泉州市空间的视角出发，依据以往的分析研究来构建相关地区建设用地集约节约利用的综合指标系统，再运用熵值法分析出利用强度、增长耗地、用地弹性指数及其九个影响集约节约利用程度的指标因子，探求泉州各县市的建设用地集约节约利用水平，并讨论了区域间空间差异的规律.

[1]刘长生,卫刘将,耿启源.坚持节约集约用地推动企业持续发展[J].山东国土资源,2006,22(8):9-11.

[2]顾湘,姜海,曲福田.区域建设用地集约利用综合评价—以江苏省为例[J].资源科学,2006,28(6):112-119.

[3]曹银贵,郑新奇,胡业翠,等.区域建设用地集约利用评价研究—以济南市为例[J].经济地理,2010,30(6):1016-1020.

[4]胡永宏,贺思辉.2000综合评价方法[M].北京:科学出版社, 2000.

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[6]骆阳,汪刚,杨莉.基于主成分分析法与熵值法结合模型的财务综合评价[J].财会通讯,2012,3（中）:112-114.

[7]郭显光.改进的熵值法及其在经济效益评价中的应用[ J].系统工程理论与实践,1998,17(12):98-102.

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责任编辑：黄 澜

Evaluation of Construction Iand Intensive Economical Use Based on Entropy Weight Method and Spatial Analysis—Case Study of Quanzhou city in Fujian Province

ZHOU Yanzhen，TANG Xiaohua
（College of Geographical Science，Fujian Normal University，Fuzhou350007，China）

Basig on changed land data and related to the Statistical Yearbook from 2009 to 2011 of Quanzhou city in Fuji⁃an province.The author evaluated the construction land use of districts in Quanzhou City through the formation of index sys⁃tem of construction land Intense economical use,comoinry of the combination of entropy weight and comprehensive evalua⁃tion methods,analyze the differences between spatial characteristics and influence factors of construction land and intensive utilization level of savings,providry reference for the efficient and rational use of urbanization and new construction land in the future to promote the rapid,coordinated development of Quanzhou city.

Entropy Weight method；Construction land；Intensive economical use；Quanzhou city

K 901

：A

：1674-4942（2015）01-0071-05

2014-11-13