基于综合指数的高速公路土地节约利用评价研究

李 霞，李 霖，刘炤伟，任喜龙

（1.河北工业大学 土木与交通学院，天津 300401；2.天津市公路工程总公司，天津 300201；3.河北省水利水电勘测设计研究院，天津 300250）

基于综合指数的高速公路土地节约利用评价研究

李 霞1，李 霖1，刘炤伟2，任喜龙3

（1.河北工业大学 土木与交通学院，天津 300401；2.天津市公路工程总公司，天津 300201；3.河北省水利水电勘测设计研究院，天津 300250）

土地资源紧缺与高速公路建设之间的矛盾日益突出，开展高速公路建设用地节约利用研究具有重要的现实意义．论文首先界定了土地节约化利用的概念和内涵，从占地数量、用地结构、用地功能和用地效益4个方面构建了指标体系，基于熵权法提出了高速公路土地节约化利用效果综合评价模型，最后对河北省3条高速公路节约用地效果进行评价．

高速公路；土地节约化利用；评价指标体系；熵权法；综合指数模型

高速公路对经济的发展起着基础和先导的重要作用，但高速公路的修建需要占用大量土地，这与当前日益紧缺土地资源形成了尖锐矛盾，与此同时，我国高速公路用地节约化利用水平仍然不高，还存在着很大的提升空间．因此通过对不同高速公路项目的土地节约化利用程度进行横向对比分析，可为高速公路建设项目排序和提高高速公路的用地效益提供依据，便于高速公路建设项目决策，有利于我国高速公路建设项目的可持续发展．

1 高速公路用地范围及节约化用地内涵

1.1 高速公路用地范围

《中华人民共和国公路法》、《土地利用现状分类》和《公路工程技术标准》中都对公路用地范围进行了界定，但目前尚没有对高速公路用地范围的准确定义[1-2]．

《中华人民共和国公路法》对公路用地的定义仅对高速公路有边沟、截水沟、坡脚护坡道路基段的进行界定，但对无边沟、截水沟、坡脚护坡道路基段未有描述[1]．

《公路工程技术标准》对高速公路用地范围的描述，比《公路法》中的定义全面一些，但其对排水设施用地、环境保护监测设施用地、临时办公便道等临时用地、取弃土场用地、公路征地红线内未充分利用土地等用地未明确提及，尤其是对高速公路建设可能导致的破坏性占地完全未加考虑．

《土地利用现状分类》对公路用地的定义强调了公路项目的行政管理归属，对不同类别的高速公路用地范围进行统一界定带来不便，且其服务的附属用地一词过于宽泛，混淆了高速公路建筑控制区和高速公路用地范围的概念[3]．

本文借鉴上述公路用地定义，充分结合高速公路项目特点，将高速公路用地范围界定为一个系统的、动态的概念．从系统角度，高速公路用地应包括高速公路主体工程用地、沿线设施用地、项目涉及用地界外的取弃土场、环境保护设施、排水沟等用地；从动态角度，考虑高速公路用地的随时间的变化特征，将其用地分为永久性占地、临时性占地和破坏性占地3大类．

1.2 高速公路节约化用地的内涵

高速公路项目节约化用地属于微观层次范围的用地优化，其节约化用地内涵可以理解为考虑项目资金限制和技术现状，在满足道路交通需求的前提上，以土地的价值转化和可持续发展理念为指导，科学、理性的采用一些恰当的节约化用地方法，实现高速公路项目建设用地的结构合理化，用地功能的高效化和经济、社会、资源、环境等综合效益的最优化[4-5]．

因此高速公路节约用地主要包含以下2个方面的含义：一是满足高速公路建设项目基本使用条件下，通过采取相关的土地政策、经济评价和施工技术革新等措施，减少对有限土地资源的消耗；二是指在高速公路建设项目用地总量一定的情况下，通过有效的技术手段，在有限的土地资源的情况下产出更高效的经济、社会和生态环境效益，充分发掘每一块土地资源的利用潜能，即通常所指集约用地的概念．

2 高速公路土地节约利用评价指标体系

2.1 评价指标体系构建的基本思路

从高速公路土地节约化利用的内涵出发，公路建设节约用地评价指标体系设计可以从用地数量、用地结构、用地功能优化、用地效益等多角度进行[6]．

高速公路建设项目是否处于节约状态，其用地数量的多少是一个重要的体现．项目的线路标准、技术指标、道路走向布局、线路通过方式、耕地占补平衡等是影响项目占地数量的主要因素．

高速公路用地结构合理与否，能反应高速公路建设前后其占用土地的价值变化，反应其选线阶段是否充分遵循了少占优质田，多占劣质田的原则．

高速公路可通过采用节地措施，实现其自身优化，节地措施的使用合理性是决定其用地功能优化程度的主要因素，反应用地功能优化程度的指标选择因结合各种节地措施的有效性选择．

对于高速公路项目而言，用地效益主要通过单位用地量的服务交通量来体现．此外，为实现不同高速公路项目间的横向对比分析，进而为高速公路的建设项目排序决策提供依据，需引入约束指标将技术指标、地形地质限制、路线走廊带内控制点密度等起约束作用的制约因素进行量化[7-8]．

2.2 评价指标体系的设计

本文遵循科学性、系统性、可操作性、独立性等原则选取评价指标，最终确定的评价指标体系见表1．

3 高速公路土地节约化利用评价方法

3.1 评价方法选择

人工神经网络技术是目前最常用的评价方法，需大量完整数据样本进行训练优化．高速公路土地节约利用评价指标体系中各指标值的信息来源多不完整，不适宜运用人工神经网络技术[9]．

主成分分析法、模糊综合评价法、灰色理论、层次分析法等方法可将评价指标规范化，适用于定性与定量因素相结合的综合评价问题，但并不能解决高速公路土地节约化利用评价中指标间的相关造成的信息重复问题．

表1 高速公路土地节约化利用评价指标体系Tab.1 Evaluation index system for land econom icalutilization of expressway

此外，用于同一项目不同建设方案比选，或不同项目间的节地效果横向对比分析时，属于“相对测定”，重视的是各评价对象在排序结果上的优劣顺序．在进行高速公路方案决策时，有时还需对高速公路单一建设项目方案的土地节约利用水平进行评价界定，这属于“绝对测定”，每单个指标均需有明确的评价标准；常用的主成分分析法、层次分析法、聚类分析法、极差变换法等综合评价方法并不适合于“绝对测定”．

因此，论文选用基于熵权法赋权的综合指数法对高速公路土地节约化利用的效果进行评价．

3.2 基于熵权法赋权的综合指数法

3.2.1 原始数据矩阵标准化

设Ij为某高速公路第j个指标的无量纲化值；Aj为其第j个指标的实际值；Sj为其第j个指标的标准值，正相关指标取各项目指标值的最大值做标准值，负相关指标取其最小值做标准值．则当AjSj时，Ij=Sj/Aj；当AjSj时，Ij=Aj/Sj．经过无量纲化处理后，得到标准化矩阵．

3.2.2 熵权法赋权

计算高速公路项目土地节约利用各指标uj输出的信息熵为

当m=1时，规定k=1；当fij=0时，规定fijln fij=0．

3.2.3 综合指数计算

计算各项目xi的综合指数：

综合指数越高，说明高速公路土地节约化利用水平越高．

4 高速公路土地节约化利用评价

论文选择河北省某3条高速公路为待评价项目，为了实现设计速度、路基宽度、所处地形不完全相同的高速公路项目间土地节约化利用水平的横向对比分析，必须实现综合约束指数的量化．

4.1 综合约束指标

借用《公路建设项目用地指标》的相关指标，考虑地形、设计车速、车道宽度等对《公路建设项目用地指标》中指标值进行调整，得到的3项目用地总体指标值如表2所示．

表2 调整后的项目用地总体指标值 hm2/kmTab.2 Adjusted total indicator values for the three projects

根据《公路建设项目用地指标》3.0.4条规定，并结合3条高速公路的项目特点，这3条高速公路项目用地总体指标均应采用高、中、低3个层次中的中值；由此，在其他条件完全一致的情况下，3条高速公路的用地指标比值理论上应为：1∶1.124 3∶0.906 7；将此值定义为3高速公路项目的综合约束指数值．

4.2 高速公路3项目土地节约利用横向对比分析

结合3高速公路项目的实际情况，计算高速公路单位里程用地量（亩）、非直线系数、高速公路建设农业用地占用率、互通立交的平均用地量（亩）、路基平均填挖高度（m）、下穿通道的比例、单位车道服务交通量（辆/(日 车道)）、单位里程用地量年均日服务交通量（辆/(日 亩)）、沿线设施单位用地服务交通量（辆/(日 亩)）等9个指标的实际值如表3所示．

表3 3高速公路项目的评价指标实际值一览表Tab.3 The schedule of evaluation index'sactualvalue of the threehighway projects

利于综合约束指数对与用地量直接项目的数量指标进行调整后，得到该评价项目的评价原始矩阵A为

原始矩阵经过无量纲化处理后，得其标准化矩阵R，利用熵权法，可得9个指标的权重向量：

最后计算得到3条高速公路项目的综合指数分部为94.29，79.70，84.25，可知3高速的土地节约化水平依次为项目1＞项目3＞项目2，说明项目1采用的各种节地措施充分有效，达到了较好的节地效果．

5 结论

随着高速公路项目建设与土地资源紧缺之间的矛盾日益严重，高速公路规划、设计及建设过程中，应将其土地节约化利用水平作为其考虑的重要方面之一．而高速公路土地节约化利用水平受到高速公路项目沿线地形地质等自然条件、社会经济人文条件、道路技术指标、资金投入等多方面因素的影响，实现高速公路项目的土地节约利用水平的合理评价是必须解决的问题，论文充分结合高速公路项目的特点，建立了高速公路土地节约化利用评价指标，并选择了切当的评价方法完成了高速公路项目的土地节约化利用评价．今后在对高速公路土地利用节地效果进行评价时，可考虑对高速公路的占地进行分等定级，可更好的选定节地方案，或通过对不同项目土地节约化利用水平的横向对比分析实现高速公路项目的建设排序．

[1]崔洪军，陈辰．高速公路用地价值估算与节约用地方案制定 [J]．公路，2013（5）：124-127．

[2]卢毅，卢正宇，王礼志，等．公路建设项目节约集约用地评价指标体系研究 [J]．中外公路，2009，29（5）：287-291．

[3]崔洪军，丛颖利，赵述捷，等．复式收费通道通行能力研究 [J]．河北工业大学学报，2012，41（4）：73-76．

[4]韩晓宇，吴群琪．公路建设集约用地评价框架设计 [J]．交通运输工程学报，2008，8（4）：121-126．

[5]丁素珍，祝甲山．市场经济条件下铁路用地统计分析指标体系研究 [J]．北方交通大学学报，2002，26（2）：56-59．

[6]崔洪军，邢小高，梁国凤，等．基于司乘人员需求特征的服务设施间距和功能配置研究 [J]．重庆交通大学学报（自然科学版），2014（2）：108-112．

[7]刘小辉．新建山区公路的土地利用和环境效果的后评价 [D]．成都：西南交通大学，2008．

[8]周伟，王秀兰．节约和集约用地评价指标体系研究 [J]．安徽农业科学，2007，35（2）：491-493．

[9]倪九派，李萍，魏朝富，等．基于AHP和熵权法赋权的区域土地开发整理潜力评价 [J]．农业工程学报，2009，25（5）：202-209．

[责任编辑 杨 屹]

Evaluation of land econom icaluse forexpressway construction based on composite indexmodel

LIXia1，LILin1，LIU Zhaowei2，REN Xilong3

(1.SchoolofCivilEngineeringand Transportation,HebeiUniversity of Technology,Tianjin 300401,China;2.Tianjin Highway Engineering GenralCompany,Tiajin 300201,China;3.HebeiDesign InstituteofWater Conservancy and Hydropower,Tianjin 300250, China)

In the lightof increasingly prom inentcontradiction between the scarcity of land resourcesand the construction ofexpressway,the research on econom icaluseof land forexpressway construction hasgreatpracticalsignificance.Firstly, the conceptand connotation of land economicaluseweredefined,and then aevaluation index system forexpressway land econom icalusewas constructed w ith regard to the quantity of the covered land,the structure,function and efficiency of land use.Based on theentropy-weighted technique,a composite indexmodelof land econom icaluse forexpressway constructionwasproposed,and theevaluation of land econom icaluse for three expresswaysof HebeiProvinceweremade to prove that the composite indexmodel is reasonable.

expressway;land econom icaluse;evaluation index system;entropy-weighted technique;composite index model

U42

A

1007-2373(2016)04-0075-05

10.14081/j.cnki.hgdxb.2016.04.012

2015-12-19

国家自然科学基金（51678212）

李霞（1981-），女（汉族），讲师，博士．