基于 PSR 模型的土地集约利用评价研究——以广西壮族自治区为例

周姣娣，杨小雄，林耀奔

（广西师范学院，广西 南宁 530221）

基于 PSR 模型的土地集约利用评价研究
——以广西壮族自治区为例

周姣娣，杨小雄，林耀奔

（广西师范学院，广西 南宁 530221）

构建“压力—状态—响应”（PSR）模型，结合 SPSS 19.0 软件，采用主成分分析法对 2005～2014 年广西城市土地集约利用水平进行评价，得出土地利用的协调度。结果表明：2005～2014 年广西城市土地集约利用水平有显著的提高，提高幅度约 110%，各准则层间的协调度高，但是压力（P）模型波动较大，主要原因是人口和建设用地的增长给土地利用带来了很大的压力。根据结果分析，对土地集约利用评价提供了对策建议。

PSR 模型；主成分分析；集约利用；广西壮族自治区

随着人口的快速增长，城镇化、工业化对土地的需求，造成大量土地非农化。在最严格的土地管理制度框架及耕地占补平衡和土地用途管制制度约束下，土地管理面临“一要吃饭、二要建设、三要生态环境”的挑战[1]。因此，社会经济的发展亟需土地集约利用来缓解用地时序矛盾，以保障土地持续发展用地需求。近年来，国内外土地利用方面的研究学者，从不同角度对城市土地集约利用展开研究，并取得了一系列成果。国外早期城市土地集约理论主要有韦伯的工业区位论、廖什的市场区位论、英国学者的田园城市理论等。国内学者的研究大多是在国外土地集约利用的理论基础上，结合我国特殊国情及土地制度，研究内容主要集中在城市土地集约利用的内在研究，评价研究和政策手段研究3个方面。评价研究方面主要是对评价方法和评价指标的选择，在评价方法上，主要有多因素综合评价法、模糊综合评价法、基于 RS、GIS的技术评价法和理想值修正模型法等。在评价指标上，国内学者对评价指标的选择从单指标变化到多指标最后形成指标体系。尽管目前我国对土地集约利用评价的研究得较多，尚缺乏从全局角度对土地集约这一土地利用行为面对的压力，形成的状态及做出的响应进行综合研究。笔者以广西壮族自治区为例，通过主成分分析，构建协调度模型，基于“压力—状态—响应（PSR）”框架下进行土地集约利用评价研究，以期为土地集约评价事业的健康发展，生态文明建设提供参考。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

1.1.1 地理区位 广西壮族自治区土地总面积 23 667.8 km2，位于中国中南地区西部，中国华南沿海，介于东经 104°26′～112°04′，北纬 20°54′～26°24′之间，北回归线横贯全区中部。广西壮族自治区处于云贵高原的东南边缘，两广丘陵的西部，南边朝向北部湾，整个地势为四周多山地与高原，而中部与南部多为平地，喀斯特地貌分布广，占广西总面积 37.8%，境内属中亚热带季风气候区，光照充足，雨量充沛，水资源丰富，东南部和中部平原和低丘地区土壤肥沃。

1.1.2 社会经济条件 《广西统计年鉴 2015 年》显示，2014 年全区年末总人口 5 475 万人，其中农业人口 4 022万人。地区生产总值 15 672.89 亿元，第一产业产值占地 区 生产总值 的比重由 2005 年的 40.89% 下降到2014 年的 15.4%，人均生产总值 33 090 亿元，农民人均纯收入 8 683 元。

1.2 指标体系

根据“压力—状态—响应”模型的特征，并借鉴有关学者的研究成果，采用文献统计综合分析的方法，对 CNKI数据库中 2005～2014 年 50 篇中文核心期 刊级别的土地集约利用评价相关研究文献进行汇总，统计出现频数较高的指标[2]，按照科学性和可操作性、全面性和代表性、前瞻性和可度量性原则考虑，最后确定构建的广西土地集约利用评价指标体系共11个指标（表 1）。

表1 基于 PSR 模型的土地集约评价指标体系

1.3 PSR 模型数据分析

1.3.1 数据标准化 为消除 PSR 模型中各指标不同单位和量纲对土地集约利用评价的影响，需对指标数据进行标准化处理。为衡量研究年份中PSR 模型各指标相对水平的高低，笔者采用Z标准化方法进行标准化处理，使各指标的平均数为0，标准化后的指标数值大于0即高于平均水平，反之则低。其计算公式为：

式中，ijX ′为标准化后的数据，Xij为指标的原始数据，X-j为 第 j个指标的算 术 平均值，σj为指标的标准差。

1.3.2 计算主成分权重 主成分权重根据主成分的方差贡献率与累计方差贡献率的比值计算求得。

式中：Xk表示主成分权重；Pk表示主成分贡献率。

1.3.3 评价指标的主成分分析 为消除 PSR 模型指标间多重共线性的影响，笔者采用主成分分析法，在各指标相关关系研究的基础上，用较少的变量代替原来较多的变量，并尽量保留原变量反映的信息。其具体步骤如下：

（1）以 2005～2014 年 PSR 模型为 样本， 将标准化后的数据进行主成分分析，按照特征根大于1，累积贡献率大于 85% 的原则提取主成分，利用“主成分特征值的平方根乘特征向量等于因子载荷量”的性质计算出特征向量[3]，公式为 ：

式中，Yik为第 i个样本 PSR 模型第 k 个 主 成 分的因子得分 ；Wj为第 j个指标的特征向量。

（2）根据选取的各主成分因子得分及权重，将各主成分得分进行累加综合，得出每个样本 PSR 模型综合得分，公式如下：

式中，Si为第 i个样本 PSR 模型的主成分综合得分 ；Xk为主成分权重。为了更加直观地表示 PSR 模型土地集约的大小，拟将 PSR 模型及其子模型得分转换成百分制，公式如下：

式 中 ：Gi为 百 分 制 得 分 ；Smax、Smin分 别 为 综 合得分最大值与最小值。

1.3.4 土地利用协调度 衡量土地集约利用评价的核心不仅在于 PSR 模型综合得分的高低，还在于 P、S、R准则层之间相互协调的程度。依照系统论的观点，PSR 模型的协调度指各准则层在区域土地集约利用中彼此和谐一致的程度。一般而言，准则层变化的速率越均衡（准则层评价值越接近），说明土地集约利用过程越协调。因此，土地利用协调度 Ci为 ：

式 中，S1、S2、S3分 别为 P、S、R 准则 层 得分，当准则层越接近时，Ci值越接近3，表明 PSR 各准则层间的协调度越高。

2 结果与分析

2.1 数据处理结果

以广西 2005～2014 年 PSR 模型为样本，以 11 个指标的标准化数据为变量进行主成分分析，首先得出矩阵的特征根和方差贡献率（见表2）；按照特征根大于 1，累积贡献率大于 85% 的原则提取主成分，并得到主成分载荷矩阵，根据此矩阵及相应的特征根，得到各成分得分系数矩阵（见表3）；最后根据各成分得分系数矩阵及对应主成分贡献率（权重）与标准化值进行累加汇总，得到土地集约利用评价得分表（见表 4）。

根据主成分选取的原则，可选取前3个作为主成分，累计方差贡献率高达 95.455%，说明这 3 个主成分已经包含原始变量中 95.455% 的信息。

表2 各主成分权重表

表3 旋转后因子载荷矩阵

从表3可以看出，第一主成分对城市地均财政收入（X7）、地均工业产值（X5）指标有较大的载荷系数，主要是反映土地产出及土地状态水平；第二主成分对城市人均建设用地（X6）、单位土地二、三产业增加值（X4）2 个指标有较大的载荷系数，主要是反映土地利用强度及土地投入水平；第三主成分对城市人口与用地增长弹性系数有较大的载荷系数，反映土地利用效益。

根据表3中的因子载荷矩阵可计算出每个样本的各主成分因子得分，然后与每个主成分的权重，与标准化数值累加汇总得到 2005～2014 年 P、S、R 准则层得分、土地集约利用评价综合得分、土地利用协调度得分（表 4）。

表4 2005～2014 年土地集约利用评价分值

2.2 基于 PSR 模型的土地集约利用评价分析

由图1可以看出，土地集约压力模型（P）基本呈曲线上升的趋势，说明广西社会经济发展态势良好，2005～2014 年其得分由 42.884 8 上升到 65.398 6，变化幅度相对较大 ；2005、2006 和 2009 年压力分值均低于60分，主要是建设用地面积和人口数量急剧上升，导致城市人口与用地增长弹性系数突变；广西土地集约状态模型（S）水平呈波动上升的趋势，从 2005 年的 35.024 1 上 涨 到 2014 年 的 71.881 9， 其 城 市 地 均GDP 从 2005 年 的 32 747 万 元 /m2上 升 到 2014 年 的131 393 万元 /m2，地均工业产值从 56 028 万元 /m2上涨到 347 305 万元 /m2，说明土地利用朝着更合理、更协调的方向发展，也体现出土地管理者对土地进行管理和改造起到积极引导作用 ；2005～2014 年广西土地集约响应模型（R）呈波动式上升，从 36.314 3 上升到 76.314 3，上涨了 110.15%，主要是地均固定资产投资、地均基础设施完备情况、污水处理率指标得到了提高，且广西各政府机关、社会团体等对土地集约利用给予了高度重视并采取了一定的措施，如加大对基础设施建设的投入，特别是环保方面的投入，体现了人类通过管理决策的行为对土地利用和环境协调发展做出的成果。

图1 2005～2014 年广西土地集约利用评价分值折线趋势

2.3 土地利用协调度分析

从表4可以看出，广西土地利用协调度呈曲折上升趋势，2005 年到 2014 年的协调 度 均值为 1.720 6，说明 P、S、R 三个准则层的协调度非常高。但是 2009年土地利用协调度为 1.683 9，主要是因为“压力—状态—响应”模型准侧层分值分别为 33.091 4、54.204 9、61.080 0，在评价期内 3 个值差异最大，所以 2009 年广西土地利用协调度指数最低。

3 结论与建议

3.1 结 论

基于广西土地集约利用评价，从 PSR 模型的角度出发，提出了在压力模型（P）、状态模型（S）及响应模型（R）框架下进行土地集约利用评价研究[4]，借助 SPSS 统计软件、ArcGIS 和 MapGIS 软件计算指标数值，运用主成分分析法计算 P、S、R 准则层得分及 PSR 模型总得分，进而通过计算 PSR 模型协调度衡量土地集约利用评价，得出如下结论：

（1）人类的经济和社会发展对环境产生了一定的影响，资源的索取，物质能源的消耗及产生的物质排放对环境造成的破坏，形成土地集约的“压力”；土地集约对生态环境施加“压力”；在“压力”的驱使下，生态景观发生变化并呈现一定的“状态”。在这样的“状态”下，社会和个人如何对已经发生的不利于人类生存发展的生态环境变化进行补救，并采取怎样的方法来缓解和预防人类对环境的破坏而做出的“响应”。这一交互联动过程存在“起因—事件—后果”的逻辑关系，它在土地利用中表现为“压力—状态—响应（PSR）”联动模式。PSR 模型能较好地反映土地集约利用评价的内涵，有助于从全局的角度把握土地集约模型运行的动因、过程及后果，从而对各子模型制定差别化的优化调控策略。

（2）2005～2014 年期间，压力模型（P）得分在2009 年出现了下降的拐点，其余都呈上升趋势，从2005 年的 42.884 8 上升到 2014 年的 65.398 6 ；状态模型（S）得分水平均呈现上升趋势 ；响应模型（R）基本呈上升趋势，从 2005 年的 36.314 3 上升到 2014 年的 76.314 3 ；土地集约利用评价得分值呈上升趋势，从 2005 年的 34.801 0 持续上升到 2014 年的 73.262 1，说明土地集约利用评价向良性方向发展。

（3）协调度呈稳定趋势，基本保持在约 1.7，说明各子模型间分值接近。具体来看，2005 年由于城市进程相对发展较缓慢，土地集约利用的压力在评价期内最低，压力的低下，影响了状态（S）和响应（R）的分值，2014 年由于政府加大对基础设施和生态环境的投入，且土地集约利用政策实施，各方人士对土地集约利用发展越来越重视，因此土地利用协调度呈稳定趋势。

3.2 建 议

在城市化快速发展的背景下，土地集约利用是土地利用的必然趋势。在土地利用的过程中，各方都要积极行动起来。比如国土部门应制定相关的用地标准，优化用地空间布局，提高土地利用效率；广西一部分城市用地不合理的原因是工业产业集中分布在城区，在此后的发展中应把工业从城区迁移出去，为都市产业、服务业等对区位因素要求较严格，同时能承担高昂地租的产业腾出发展空间，降低城市用地中工业、仓储等用地比例，提高商业、金融业等第三产业用地比例[5]，同时注重城市用地环境的改善，提高城市绿地比重。加大生态环境治理力度，促进城市可持续发展；根据广西实际情况，确定合理的开发水平，实现土地利用效益最大化。

[1]肖佳媚，杨圣云 . PSR 模型在海岛生态系统评价中的应用 [J]. 厦门大学学报（自然科学版），2007，46（1）：191-196.

[2]邓秋实 . 对自 2008 年金融危机以来我国货币政策效果的度量——基于 FAVAR 方法 [D]. 昆明 ：云南财经大学，2014.

[3]王雪丽，钱慧慧，陈雨琪，等 . 基于 GIS 的广西甘蔗生产潜力评价 [J].湖北农业科学，2014，53（19）：4614-4618.

[4]刘 辉，谢天文 . 城市扩展特征下的城市土地集约利用研究——以福州市为例 [J]. 福州大学学报（自然科学版），2014，（2）：290-298.

[5]靳瑞萍 . 深圳市产业结构与用地结构的互动关系研究 [J]. 内蒙古师范大学学报（自然科学汉文版），2010，39（1）：59-65.

（责任编辑：肖彦资）

Evaluation of Land Intensive Use Based on PSR Model—Taking the Guangxi Zhuang Autonomous Region as an Example

ZHOU Jiao-di，YANG Xiao-xiong，LIN Yao-ben
（Guangxi Teachers Education University, Nanning 530221, PRC）

Constructing PSR (Pressure-State-Response) model, combined with the SPSS 19.0 to evaluate the intensive utilization of urban land in Guangxi from 2005 to 2014, using the principle component analysis, and obtained the land use coordination degree. The results showed that the land intensive use in Guangxi was signifi cantly improved during 2005 to 2014, the amplitude is about 110%, the coordination between the various standards is high, but the pressure model (P) fl uctuated greatly main because the growth of population and construction land has brought great pressure on land use. This paper gives countermeasure suggestions to the land intensive use according to the results.

PSR model; principal component analysis; intensive use; Guangxi Zhuang Autonomous Region

F293.2

A

1006-060X（2017）03-0054-04

DOI:10.16498/j.cnki.hnnykx.2017.003.016

2016-11-04

周姣娣（1989-），女，广西南宁市人，硕士研究生，主要从事土地利用与评价研究。

杨小雄