白银市土地利用结构分析

崔艳琳

（甘肃省国土资源规划研究院，甘肃 兰州 730000）

白银市土地利用结构分析

崔艳琳

（甘肃省国土资源规划研究院，甘肃 兰州 730000）

文章以白银市为例，选用土地利用多样化指数、区域组合类型、土地利用类型区位指数这三个指数，进行土地利用结构分析，并选用信息熵、均衡度和集中度这三个指数，对2010-2014年白银市的土地利用结构按照时间变化进行分析，从而使人们更好地认识土地利用与人口、自然、社会和经济的相关性及土地利用类型的空间分布规律，促进白银市各部门协调发展。

白银；土地利用结构；多样化；区位指数；信息熵

土地是由地球陆地部分一定高度和深度范围内的岩石、矿藏、土壤、水文、大气和植被等要素构成的自然综合体，是一切生产资料和生活资料的源泉和依托。土地利用结构是指一个国家、地区或生产单位的土地面积中各种用地之间的比例关系或组成，也称为土地利用构成[1]。土地利用结构充分体现了土地资源在各产业间的配置与利用状况及各类用地比例关系[2]。结构决定功能[3-5]，土地利用结构直接反映了一定时期内的土地利用状况，合理的土地利用结构能够保持土地利用系统的良性循环，提高土地利用率，促进国民经济各部门协调发展[6,7]。土地利用结构分析是指对研究区域内各土地利用类型数量、分布及其组合情况的分析[8]。对土地利用结构进行分析研究，方便人们更好地认识土地利用与人口、自然、社会和经济的相关性及土地利用类型的空间分布规律，从而分析土地利用布局的区域差异性与合理性[9]，它是土地利用研究的基础，也是合理利用土地资源，并对其实施动态监管和有效控制的重要环节[10]。

文章选用土地利用多样化指数、区域组合类型、土地利用类型区位指数、信息熵、均衡度和集中度这六个指数，对白银市土地利用结构进行分析，为提高白银市土地利用效率，协调各部门之间工作打下基础。

1 研究区概况

白银市地处东经103'-105'，北纬35'-37'，位于黄河上游甘肃省中部地带，东与宁夏回族自治区中卫、海原、西吉县接壤，东南与平凉地区静宁县相连，南部及西南部与定西地区通渭、定西县为界，西与兰州市榆中、皋兰、永登县毗邻，西北与武威地区天祝、古浪县接壤，北面及东北与内蒙古自治区阿拉善左旗及宁夏回族自治区中卫县连接。白银东西宽174.75km，南北长249.2km。总面积2.12万km2，占甘肃总面积的4.4%。

白银市属腾格里沙漠和祁连山余脉向黄土高原过渡地带，地势由东南向西北倾斜，全境呈桃叶形狭长状，黄河呈"S"形在腰中贯穿全境，将地形分为西北与东南两部分。自西北向东南，景泰、靖远、会宁三县城呈一字形构成桃叶主茎;自西向东，白银区、靖远县、平川区呈一字形横列桃叶中心。海拔在1275-3321m之间。年均气温8.9℃，降水量为160～450mm，季节分配不均，夏秋多雨、冬春少雨[11]。白银因矿得名，因企设市，是我国典型的资源型城市，其铜产量、产值、利税连续18年居全国同行业第一，被誉为中国“铜城”。

2 研究方法

2.1 土地利用多样化指数

土地利用结构多样化分析主要分析区域内各种类型土地资源的齐全程度或多样化程度[12]，其模型为：

式中，GM为多样化指数，fi为第i种土地利用类型的面积。若某一地区只有一种土地类型，则多样化指数为0，如果土地均匀地分布在各种类型中，则多样化指数为1。

2.2 区域组合类型

研究采用威弗-托马斯组合系数法。步骤为：

（1）各土地类型按面积相对比例由大到小顺序。（2）假设土地只分配给一种类型，则这一种类型的假设分布为100%，其他类型的假设分布为0；如果仅为分配给前两种类型，那么这两种类型的假设分布为50%，其他类型的假设分布为0；以此类推，如果土地均匀分配给10种类型，则假设分布均为10%。（3）计算和比较每一种假设分布于实际分布之差的平方和最小的假设分布组合类型（即最小组合系数所对应的组合类型），这种组合类型即为该区域土地组合类型。

2.3 土地利用类型区位指数

研究采用威弗-托马斯组合系数法。步骤为：

（1）各土地类型按面积相对比例由大到小顺序。

（2）假设土地只分配给一种类型，则这一种类型的假设分布为100%，其他类型的假设分布为0；如果仅为分配给前两种类型，那么这两种类型的假设分布为50%，其他类型的假设分布为0；以此类推，如果土地均匀分配给10种类型，则假设分布均为10%。

（3）计算和比较每一种假设分布于实际分布之差的平方和最小的假设分布组合类型（即最小组合系数所对应的组合类型），这种组合类型即为该区域土地组合类型。

2.4 土地利用类型区位指数

土地利用类型区位指数反映某一地区各种土地相对于高层次区域空间的相对聚集程度，计算公式为：

式中，Qi为区位指数，fi为区域内第i种土地的面积，Fi为高层次区域内第i种土地的面积。为该区域内各种土地类型的面积之和，为高层次区域内的各种土地利用类型的面积之和。如果Qi＞1，则该种土地具有区位意义，如果Qi＜1，则不具有区位意义。

2.5 信息熵

假设某一地区的土地总面积为A，共分n类土地利用类型，各类型的面积分别为则：

各类型所占比例Pi为：

式中：H为土地利用结构信息熵，信息熵的大小可以反映区域土地利用系统的有序程度，一般来说，土地利用结构信息熵值越小，土地利用系统的有序程度越高，反之亦然。当区域内各种土地利用类型的面积相等时，即P1=P2=…=Pn=1/n时，信息熵值达到最大。

3 结果与分析

3.1 白银市土地利用结构多样化分析

根据2014年白银市土地利用现状调查分县区数据，按照耕地、园地、林地、牧草地、其他农用地、城乡建设用地、交通水利用地、其他建设用地、其他土地这九种类型，计算得到白银市五个县区的土地利用多样化指数，计算结果见表1。

表1 白银市2014年各区域土地利用多样性指数表

分析结果显示：白银市整体的多样性指数为0.5549，土地利用类型丰富。白银市所辖五个县区中，会宁县的土地利用多样性指数最高，为0.6693，土地利用类型较丰富；靖远县和平川区次之，土地利用多样性指数分别为0.4988和0.4870，土地利用类型较不丰富，且低于白银市整体；白银区和景泰县土地利用多样性指数仅相差0.0066，多样性性指数分别为0.3609和0.3543；五个县区土地利用多样性指数从大到小排列为：会宁县＞靖远县＞平川区＞白银区＞景泰县。

3.2 白银市土地利用区域组合类型分析

3.2.1 按面积比例大小排序

将白银市所辖五个县区的各种土地利用类型分别按面积相对比例由大到小的顺序排列，见表2至表6。

表2 白银区土地利用类型面积排序表

白银区土地利用类型按比例从高到低排列各地类依次为：其他土地、耕地、城乡建设用地、其他农用地、林地、交通水利用地、园地、其他建设用地、牧草地。

表3 平川区土地利用类型面积排序表

平川区土地利用类型按比例从高到低排列各地类依次为：其他土地、耕地、林地、城乡建设用地、其他农用地、交通水利用地、其他建设用地、园地、牧草地。

表4 靖远县土地利用类型面积排序表

靖远县土地利用类型按比例从高到低排列各地类依次为：其他土地、耕地、其他农用地、林地、城乡建设用地、园地、交通水利用地、其他建设用地、牧草地。

表5 会宁县土地利用类型面积排序表

会宁县土地利用类型按比例从高到低排列各地类依次为：耕地、其他土地、林地、其他农用地、城乡建设用地、牧草地、交通水利用地、园地、其他建设用地。

表6 景泰县土地利用类型面积排序表

景泰县土地利用类型按比例从高到低排列各地类依次为：其他土地、耕地、林地、其他农用地、城乡建设用地、园地、交通水利用地、其他建设用地、牧草地。

3.2.2 土地利用类型分配

假设土地只有一种类型，则这一种类型的假设分布是100%，其他类型的假设分布为0；如果给前两种类型，那么这两种类型的假设分布为50%，其他类型的假设分布为0；依次类推，得到白银市三县两区假设的各种土地利用类型及分布比例，并计算和比较每一种假设分布与实际分布之差的平方和，得到组合系数。

3.2.3 组合类型汇总

选择组合系数最小的假设分布类型，这种组合类型即为该区域土地组合类型，结果见表7。

表7 白银市下辖县区2014年土地利用组合类型表

结果表明，白银市整体土地利用类型组合较单一，以其他土地为主。靖远县土地利用类型组合数最多，由其他土地、耕地、其他农用地、林地、城乡建设用地、园地和交通水利用地组成，土地利用类型多样，齐全程度最高；会宁县次之，也仅有两种土地类型，为其他土地和耕地；白银区、平川区和景泰县这三个县区的组合类型都仅仅只有其他土地，土地利用类型组合单一。

3.3 白银市土地利用类型区位指数分析

根据2014年白银市土地利用现状调查分县区数据，按照耕地、园地、林地、牧草地、其他农用地、城乡建设用地、交通水利用地、其他建设用地、其他土地这9种类型，计算得到白银市土地利用类型区位指数结果，见表8。

表8 白银市2014年各区域土地利用区位指数表

分析结果显示：白银区中的城乡建设用地、交通水利用地、其他建设用地和其他土地这四种土地利用类型具有区位意义，表明这四种土地类型是白银区最主要的土地利用类型；平川区主要的土地利用类型是城乡建设用地、交通水利用地、其他建设用地和其他土地；靖远县中的园地和其他土地这两种土地利用类型具有区位意义；会宁县的主要土地利用类型是耕地、林地、牧草地、其他农用地和城乡建设用地；景泰县的园地、交通水利用地和其他土地这三种土地利用类型具有区位意义。

会宁县的耕地区位指数最高，为1.7935；景泰县的园地区位指数最高，为1.7604；会宁县的林地区位指数最高，为2.0697，远高于位居第二的平川区；会宁县的牧草地区位指数最高，为3.3667，是景泰县的30倍左右；会宁县的其他农用地区位指数最高，为1.8805；白银区的城乡建设用地、交通水利用地和其他建设用地的区位指数都最高，分别为2.5554、2.7672和3.5087；会宁县的其他土地区位指数最高，

为1.2968。城乡建设用地、交通水利用地和其他土地在多数区域具有区位意义，表明这三种土地利用类型是白银市最主要的三种土地利用类型。

3.4 信息熵

根据白银市2010—2014年土地利用变更调查数据，计算得到白银市整体及下辖的三县两区的信息熵见表9。

表9 白银市整体及下辖三县两区2010年-2014年信息熵值

白银市整体及下辖三县两区信息熵变化折线图见图1至图6。

图1 白银市土地利用结构信息熵变化图

图2 白银区土地利用结构信息熵变化图

图3 平川区土地利用结构信息熵变化图

图4 靖远县土地利用结构信息熵变化图

图5 会宁县土地利用结构信息熵变化图

图6 景泰县土地利用结构信息熵变化图

根据系统论原理，熵是用来表达某个系统的存在状态，反映系统的稳定剂有序程度，而且熵的变化还可以表征系统的演化方向。系统的信息熵越接近于0，表明系统越稳定；熵值越大，系统受干扰程度越大，系统的复杂性越大、不确定性越大越无序。

从白银市土地利用结构信息熵变化图可以看出，白银市土地利用结构信息熵在2010-2013年不断增加，但总体变化不大，最大值和最小值之间相差0.0066Nat，说明这三年间白银市土地利用结构变化幅度不大；2013-2014年，白银市土地利用结构信息熵减小了0.0227Nat，说明白银市土地利用系统在2003-2004年向相对无序状态转变。景泰县土地利用结构信息熵变化图和白银市土地利用信息变化类似，2010-2013年，土地利用结构信息熵增加，减小值为0.0089Nat，2013-2014年，景泰县土地利用结构信息熵有所增大，土地利用系统向相对无序状态转变。

白银区、平川区和会宁县这三个县区的土地利用结构信息熵变化图类似，2010-2014年，信息熵总体呈现上升趋势，土地利用系统逐渐变得有序，白银区、平川区和会宁县信息熵最大值和最小值分别相差0.202Nat、0.0163Nat和0.0038Nat。

白银市所辖的三县两区相比，白银区的土地利用结构信息熵相对较小，土地利用系统越稳定，白银市整体的熵值整体较大，所以白银市土地利用系统越复杂，不确定性越大。

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