基于熵权—模糊综合评价模型的城市土地集约利用评价——以广东省惠州市为例

韩书成，李　丹，熊建华，易森鹏

(1.华南理工大学 公共管理学院，广东 广州 510640；2.广州鸿土土地规划咨询有限公司，广东 广州 510075)



基于熵权
—模糊综合评价模型的城市土地集约利用评价——以广东省惠州市为例

韩书成1，李丹1，熊建华1，易森鹏2

(1.华南理工大学 公共管理学院，广东 广州 510640；2.广州鸿土土地规划咨询有限公司，广东 广州 510075)

摘要：进行城市土地集约利用评价对加强城市土地集约利用与管理具有重要意义，结合广东省惠州市城市发展现状，从土地投入强度、土地使用强度、土地使用效益和土地生态环境4个方面选取12项指标构建惠州市城市土地集约利用综合评价指标体系，采用熵权—模糊综合评价模型对惠州市2009—2013年城市土地集约利用情况进行综合评价，研究结果表明：(1)2009—2013年惠州市城市土地集约利用水平呈现先下降再上升的波动状态，2012年的水平为近5年最低值；(2)2013年惠州市城市土地集约利用水平虽有所改善，但从整体看，研究时段内集约利用水平都处在“较低～中等”等级。惠州市应该努力转变城市土地管理和利用方式，积极探索“低投入，高产出”的土地集约利用模式，大力发展循环经济，逐步实现城市土地配置科学化、布局合理化、使用高效化，进一步提高城市土地集约利用水平。

关键词：城市土地；集约利用；熵权—模糊综合评价模型；惠州市

城市土地集约利用是在土地利用总体规划、城市总体规划的指导下，通过增加投入、有序安排土地投放数量，调整城市土地利用结构和布局，提高城市土地产出效益的土地利用方式[1-2]。集约利用城市土地对有效缓解当前日益尖锐的土地供需矛盾，促进经济社会可持续健康发展具有重要意义。因此，相关城市土地集约利用研究如：城市土地集约利用内涵[3-4]、评价指标体系[5-8]、评价方法[9-14]、影响机制[15-16]、时空变化[17-18]等方面已引起广泛关注，国土资源部也于2015年6月开始启动全国城市节约集约用地评价工作。

在城市土地集约利用研究中，评价方法的选择是一个重要环节，其中，模糊综合评价法和熵权法是较常用的方法。模糊综合评价法在权重的计算上通常采用具有较大主观性的特尔斐法来确定，缺少客观性。熵权法是根据各指标的变异程度，利用信息熵计算出各指标熵权的一种客观方法，但在评价过程中灵活性不足。本研究以人地矛盾突出的珠三角地区核心城市之一惠州市为研究区域，综合上述两种方法，采用熵权—模糊综合评价模型，对惠州市2009—2013年城市土地集约利用情况进行研究，分析其城市土地集约利用水平，以期为加强惠州市城市土地集约利用与管理提供借鉴。

1研究区域概况

惠州市位于广东省的中南部，珠三角的东北部，北边是河源市，南部与南海大亚湾相临，毗邻深圳、香港，东边是汕尾市，西临东莞市和广州市。惠州市陆地面积1.13×104km2，共有2区3县，分别是惠城区、惠阳区、惠东县、博罗县、龙门县。惠州历史文化悠久，是广东省客家文化代表地区之一，素有“岭南名郡”之誉。2009—2013年间，惠州市城市人口平均每年增加了11万人，至2013年末建成区人口密度达到1.3万人/km2。在当前城市存量土地有限的情况下，日益庞大的城市人口数量加剧了人地矛盾，也对惠州市城市土地集约利用提出了迫切要求。

2数据来源和评价指标体系构建

2.1数据来源

数据主要来源于2010—2014年广东统计年鉴、2010—2014年中国城市统计年鉴、2009—2013年惠州国民经济和社会发展统计公报，部分数据由政府官方网站整理得到。

2.2评价指标体系的构建

根据惠州市城市土地集约利用评价目标，建立了目标层、准则层和指标层三级评价指标体系。其中，目标层是惠州市城市土地集约利用综合评价；准则层包括土地投入强度、土地使用强度、土地使用效益和土地生态环境4个方面；根据指标选取的综合性、系统性、时效性和可操作性原则，以及结合惠州市城市发展实际和参考相关文献[19-22]，指标层确定了包括地均固定资产投资额、城市人均道路面积、人口密度等12项具体指标(表1)。

3评价模型构建

3.1模型基本原理

熵权法是根据被评价对象的指标信息离散性来确定指标权重的一种方法[23]。熵是不确定性的度量，熵值越小，蕴含的信息量越大，所占的权重就越大；反之，指标权重就越小。

表1　惠州市城市土地集约利用评价指标体系

模糊综合评价法是根据隶属函数，求出隶属值矩阵，再复合隶属矩阵和权重矩阵运算得到综合评价矩阵的评价方法[23]。隶属函数是评语等级集的特征函数，刻画了因素集与评语集的隶属关系，是计算隶属度的依据。由于选取的评价指标具有差异性，因此隶属函数的确定也不是唯一的，目前隶属函数主要综合借鉴相关研究成果[24-26]来确定。

3.2模型评价步骤

3.2.1原始数据标准化

对于n个年份m个指标可以构成原始数据矩阵X：

其中，(j=1，2，…，m；i=1，2，…，n)，xji表示第i年第j个指标的数值。

为了使各项指标具有可比性，本文采用极值法(公式1～2)对原始数值进行标准化处理，使原始数值处于[0，1]之间(表2)。

(1)

(2)

式中：Yji为原始数据标准化值；Xji为第i年第j个指标；minxj为原始数据第j项指标的最小值；maxxj为原始数据第j项指标的最大值。

表2　评价指标标准化数值

3.2.2计算各项指标信息熵

根据公式3，计算出标准化后各项指标的信息熵。

(3)

表3　评价指标的熵权

3.2.3求各项指标熵权

根据上述求出的各指标信息熵，可以运用公式4求出各项指标的熵权(表3)。

(4)

3.2.4确定隶属函数并求各指标的隶属度

本文借鉴已有研究成果[12，26-27]和国家制定的相关标准，结合惠州市城市发展实际情况，将选取的12项指标分为3类：区间型指标、递增型指标和端点型指标(表3)。

区间型指标是指该指标有一个合理的范围值[b-b1，b+b1]，在合理范围值内，指标隶属度为最大值1，指标小于b-b1或者大于时，隶属度不断减小。隶属函数用函数1表示，隶属函数曲线见图1。根据指标合理范围b+b1值，可以求出b和b1；指标小于b-b2或大于b+b2，其隶属度等于0，因此可以求出b2的数值。本文指标中，城市人均道路面积、城市人均建设用地面积和建成区绿化覆盖率为区间型指标，其指标合理范围值是参考国家相关标准和综合惠州市城市土地发展情况来确定(表4)。

图1区间型指标的隶属函数曲线

表4　区间型指标的合理值范围

递增型指标的指标值越大，表示城市土地集约利用水平越高。递增型隶属函数可以用函数2表示，隶属函数曲线见图2。本文假设递增型指标隶属度最大值为1，最小值为0，因此可以求出未知数k和b。本研究中属于递增型的指标有单位城市用地固定资产投资额、人口密度、单位建设用地二、三产业增加值、单位土地规模以上工业产值、城市地均GDP、单位面积社会消费品零售额、单位面积职工人数和城镇污水处理率。

端点型指标是指当指标数值大于等于标准数值b时，隶属度均为最大值1，当指标值小于b时，隶属度呈上升趋势。端点型隶属函数可以用函数3表示，隶属函数曲线见图3，本文中人均公共绿地面积属于端点型指标。根据《城市用地分类与规划建设用地标准》(GBJ137-90)的规定：城市人均绿地面积的合理值是≥9.0 m2/人，但是考虑到历年来惠州市城市人均用地面积远大于《城市用地分类与规划建设用地标准》的合理值，故本文根据惠州市实际情况将指标合理值调整为≥14 m2/人。

在确定好各指标类型后，把查找到的各指标的原始数值或指标合理值代入相应的隶属函数中，从而求得各指标的隶属度。

3.2.5计算综合值并构建评价等级集合

根据公式5，把上文求得的指标权重和隶属度代入公式中，分别求得惠州市2009—2013年的城市土地集约利用综合值(表5)。

图2　递增型指标的隶属函数曲线

图3　端点型指标的隶属函数曲线

(5)

式中：U为惠州市城市土地集约利用评价综合值；Wi为第i个准则层的熵权；Uij为第i个准则层的第j个指标的隶属度；Wij为第i个准则层的第j个指标的熵权；n为各准则层下的指标总数。

本文将构建5个等级标准，分别是“高”、“较高”、“中等”、“较低”和“低”，并参考相关文献，把每个等级赋予相应的分值，以便进行比较。评价等级集合为：V={V1，V2，V3，V4，V5}={低，较低，中等，较高，高}={0.10，0.20，0.50，0.70，0.90}

表5　惠州市2009—2013年城市土地集约利用综合值

4结果与分析

从图4可知，研究时段内惠州市城市土地集约利用水平呈现先下降再上升的波动状态，2012年为近5年的最低值。联系实际，2011年底，惠州市印发了历年来最严格的《惠州市城市土地节约集约利用考核办法》，对城市土地集约利用考核内容和方式进行了改革。从政策实施的效果看，2012年作为实施新考核办法的初始年，土地集约利用在一定程度上受到政策的影响。此外，2012年惠州市人均建设用地面积增幅大，达到184.65 m2/人，比2009年人均增加了61.41 m2，但建成区绿化覆盖率却从2009年的47.12%下降到31.69%，成为研究时段内的最低值。人均建设用地面积的大幅增加和建成区绿化覆盖率的急剧下降，说明2012年惠州市在追求经济发展时，城市土地利用结构不合理，造成建设用地无序扩张和忽略城市生态环境建设，从而影响惠州市2012年的城市土地集约利用水平。

2013年惠州市城市土地集约利用值最大，集约情况有所改善。主要是近3年来，惠州市政府大力推进城市土地集约利用，先后出台了《惠州市城市土地节约集约利用考核办法》《关于进一步促进节约集约用地的实施意见》和《关于印发惠州市推进节约集约用地试点示范工作实施方案的通知》等文件，有效推动了城市土地朝着节约集约利用方向发展。但从整体看，研究时段内惠州市城市土地集约利用水平都处于“较低～中等”等级，集约水平整体偏低。今后惠州市政府应该努力转变城市土地管理方式和利用方式，鼓励城市土地使用者进行生产创新，大力发展循环经济，提高单位用地产出水平，不断实现土地资源配置科学化、布局合理化、生产高效化。

图4　惠州市2009—2013年城市土地集约利用综合值曲线

5结论与讨论

运用熵权—模糊综合评价模型对惠州市2009—2013年的城市土地集约利用水平进行综合评价，结果显示研究时段内惠州市城市土地集约利用水平呈现先下降再上升的波动状态，但从整体看，集约利用水平都处在“较低～中等”等级，集约利用水平不高。

由于城市土地集约利用是一项复杂的工程，对指标权重的确定和评价方法的选择都存在一定的困难。本文运用熵权—模糊综合评价模型可以解决单独使用其中一种方法的不足，使结果更加科学合理。但目前指标隶属函数和指标合理区间还没有统一的标准，因此在确定过程中存在较大的主观性，这还需要在今后的研究中不断完善。

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Evaluation of Urban Land Intensive Use Based on Entropy Weight-Fuzzy Comprehensive Evaluation Model：A Case Study of Huizhou City， Guangdong Province

HAN Shu-cheng1, LI Dan1, XIONG Jian-hua1, YI Sen-peng2

(1.School of Public Administration,South China University of Technology,Guangzhou 510640,China; 2.Guangzhou Hongtu land planning consulting co.,Ltd,Guangzhou 510075,China)

Abstract:Urban land intensive use evaluation has a great significance for strengthening urban land intensive use and management.According to the development condition of Huizhou city,12 evaluation indexes are selected from four aspects,including land input intensity,land use intensity,land use benefits and land ecological environment,to build the comprehensive evaluation index system of urban land intensive use of Huizhou.And Entropy Weight-Fuzzy comprehensive evaluation model is used to evaluate the urban land intensive use of Huizhou from 2009 to 2013,synthetically.the result shows that：(1) in the time of 2009—2013,the urban land intensive use level first rose then fell,and it reached the lowest point of recent five years in 2012;(2) in 2013,the urban land intensive use level of Huizhou improved,but from overall,they were all in the “low to medium” level in study period.Therefore,some measures should be taken to improve it,such as changing the way of urban land use and management,exploring the pattern of "low input,high output" of intensive use actively,sparing no effort to develop circular economy,then gradually realize the urban land scientific allocation,rational layout,efficient use,and further raise the level of urban land intensive use in Huizhou.

Key words:urban land;intensive use;entropy weight-fuzzy comprehensive evaluation model;Huizhou city

doi:10.3969/j.issn.1009-4210.2016.03.012

收稿日期：2016-03-22

基金项目：中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(2014ZM0081)；国家自然科学基金面上项目(x2tjB5151010)

作者简介：韩书成(1979—)，男，副教授，博士，从事土地资源调查与评价、土地利用规划与管理研究。E-mail：schan@scut.edu.cn

中图分类号：F224；F301.2(265)

文献标志码：A

文章编号：1009-4210-(2016)03-086-07