三峡库区土地利用与土地经济协调性研究——基于协调发展度模型

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(重庆工商大学 a.环境与资源学院;b.旅游与国土资源学院;c.融智学院;重庆 400067)

三峡库区土地利用与土地经济协调性研究
——基于协调发展度模型

谭 淼a,周启刚a,b,c,王福海c,张晓娟a

(重庆工商大学 a.环境与资源学院;b.旅游与国土资源学院;c.融智学院;重庆 400067)

土地经济系统与土地利用系统作为土地系统的重要组成部分,两者的协调发展是土地系统和谐发展的前提,其协调状况对区域的可持续发展具有一定的影响。以三峡库区2007年、2010年、2014年的指标数据作为数据源,运用协调发展度模型对三峡库区经济与土地利用的协调发展程度进行评价与分析。结果表明,2007—2014年三峡库区土地经济与土地利用间的协调发展状况保持相对稳定的发展趋势,处于协调性较差的状态,60%的区域的协调发展系数处于0.2以下,江津区等6个区域在0.2—0.3的范围,重庆主城区的协调发展系数最高,一直维持在0.7以上。该研究可为三峡库区的可持续发展提供可靠的数据和决策建议。

土地利用;土地经济;发展度模型;协调发展度模型;三峡库区

协调发展是一个综合的复杂的系统工程,涉及社会、经济、环境等方面[1],普遍认为协调发展就是区域PRED(人口、资源、环境、经济和社会系统)系统中诸要素和谐、合理、使总效益最优的发展[2]。土地利用系统是一个以土地利用为基础的自然、经济、社会复合系统,它既有生态系统的一般特性,又有自身的特殊性,集中体现了人口增长、经济发展与资源短缺的矛盾[3]。土地经济系统与土地利用系统作为土地系统的重要组成部分,两者的协调发展程度对整个区域的可持续发展都会产生重大影响。

自20世纪90年代以来,国内学者们开始对环境、资源、经济的协调发展进行了大量研究,主要通过建立系统间指标体系和评价模型来评价协调发展程度的大小。例如,杨氏弘根据协同论原理，建立了经济—环境系统协调评价指标体系[4];洪银兴提出中国可持续发展指标体系[5];吴跃明建立了新型环境—经济协调度模型[6];廖重斌提出协调度与协调发展度的计算模型,并构建了协调发展分类体系与评判标准[7]。21世纪,协调发展度模型得到了广泛而深入的应用。例如,陈兴雷、李淑杰、郭忠兴基于土地利用评价、生态环境评价的协调度计算模型,对吉林省延边朝鲜自治州的土地利用与生态环境协调度进行了分析[8];班春峰通过对土地利用协调度方法的回顾与完善,运用极端权重对土地利用系统的整体协调度进行了分析[9];刘琼、吴斌、欧名豪等依据协调发展理论,通过建立协调发展模型对江苏省扬州市的土地利用系统和经济系统间的协调度进行了定量计算[10]。

基于以上分析,本文以三峡库区为研究对象,运用功效系数评分法对原数据进行了处理，再运用熵权法对评价指标进行赋权,基于土地经济与土地利用协调性模型对三峡库区土地经济与土地利用协调性进行了评价与分析,以期了解2007—2014年三峡库区土地经济与土地利用的协调发展动态变化。研究结果对三峡库区土地经济与土地利用的协调发展和区域可持续发展都具有极为重要的理论价值和实践意义。

1 研究区域概况

三峡库区是指在三峡工程中因蓄水高度175m被淹没的行政区域,主要位于29°16′—31°25N、106°05′—110°50′E之间,地处四川盆地以东、江汉平原以西,大巴山脉以南,鄂西武陵山脉以北的山区地带(图1)。三峡库区地势沿河流、山脉起伏,南北高、中间低,从南北向长江河谷倾斜。该区的整个库区总面积约为5.9万km2,包括重庆市和湖北省的部分区县,总共由26个区县组成,人口相对密集、经济基础较薄弱、自然地理状况较差、土地利用比较脆弱。

图1 三峡库区区位

我国一直坚持可持续发展的理念,国内学者也在不断地追求和实现经济、社会、资源、生态的协调发展。系统间协调性研究的区域大多集中在具体某个城市区域。三峡库区作为一个独特的地理单元,是我国典型的生态脆弱区和敏感区,也是长江中下游的生态屏障,水库面积巨大,无论在地方层面还是国家层面均具有重要性、特殊性和典型性。

2 数据来源及研究方法

2.1 数据来源

本文以2007年、2010年、2014年的Landsat TM遥感影像数据作为三峡库区土地利用评价指标的数据源,所有影像数据均通过Albers投影进行处理,双标准纬线分别为25°E和47°N,中央经线为110°E,其中Landsat TM遥感影像数据1—5波段和7波段的空间分辨率均为30m。其中,6波段的空间分辨率为120m,土地经济的评价指标数据来自2007年、2010年、2014年的《重庆市统计年鉴》、《湖北省统计年鉴》、《宜昌市统计年鉴》。

2.2 数据预处理

通过对影像图进行辐射校正、几何校正和镶嵌处理,运用ERDAS10.1软件对三峡库区2007年、2010年、2014年的Landsat TM遥感影像数据进行2—3波段融合,采用人机交互解译的方式对数据进行预处理,从而得到三峡库区三期土地利用数据。

2.3 研究方法

评价指标分值模型(功效系数评分法):评价指标分值模型采用的是功效系数法对其指标数据进行评分。该方法是根据多目标规划原理,通过对每一项评价指标确定一个满意值和不允许值,以满意值为上限,以不允许值为下限,计算各指标实现满意值的程度,且转化为相应的功效分数。

(1)

(2)

熵权法:利用熵权法进行赋权相对客观,它根据不确定性来量度确定其指标权重。某个指标的信息熵越小,表明指标值的变异程度越大,提供的信息量越多,在综合评价中所起到的作用也越大,其权重也就越大,反之亦然。信息熵的计算公式为:

(3)

(4)

(5)

土地经济与土地利用协调度评价函数模型:土地经济与土地利用的协调发展是整个土地系统间协调发展的前提,利用离差系数求算方法建立基于经济质量指数评价和土地利用综合质量指数评价的土地经济与土地利用协调度函数模型,并且以此建立表征土地经济与土地利用之间总体发展水平的协调发展度模型。

效益指数函数为:

(6)

(7)

式中,f(x)表示土地经济效益指数;g(x)表示土地利用效益指数;ωi、ωj分别表示土地经济指标体系中第i个指标、土地利用指标体系中第j个指标的权重;Pi、Pj表示土地经济指标体系和土地利用指标体系中第i个和第j个指标。

土地经济与土地利用整体效益综合评价指数离差系数:

(8)

(9)

式中,k表示调节系数,k≥2,本文选取k=2。

土地经济与土地利用整体效益的综合评价指数为:

T=αf(x)+βg(y)

(10)

式中,α、β表示待定权数,结合层次分析中的权重分配可得,α、β的取值均为0.5。

协调发展系数模型:

(11)

式中,C代表土地经济子系统与土地利用子系统协调度模型;T代表土地经济与土地利用整体效益综合评价指数。

分类标准:本文采用了土地经济与土地利用协调发展度等级划分标准、土地经济与土地利用协调发展及类型划分标准对三峡库区土地经济与土地利用协调度等级和协调发展类型进行评定,并且细化了对土地经济与土地利用协调性的相互关系,见表1、表2。

表1 土地经济与土地利用协调发展度等级划分标准

表2 土地经济与土地利用协调发展及类型划分标准

本文基于协调发展度模型对三峡库区土地经济与土地利用协调度进行了评价与分析,通过构建三峡库区土地经济与土地利用协调度评价指标体系,首先利用功效系数评分法对指标的原数据进行标准化处理,然后运用熵权法对指标进行客观赋权,定量计算并分析了库区土地经济与土地利用的协调发展状况。

3 研究结果

3.1 协调性评价指标体系建立

通过参考大量有关土地经济与土地利用协调性研究的文献和三峡库区各区县的统计年鉴以及遥感影像中所提供的数据,本文在确保数据获取的真实性与可靠性的前提下,选取具有代表性的指标数据,构建了三峡库区土地经济与土地利用协调性评价指标体系,并运用熵权法确定各指标的权重，计算结果见表3。

3.2 系统间协调发展度计算

根据协调发展度模型中各个参数数据(表4)的计算公式,结合所建立的评价指标体系及其权重，经过无量纲化处理后的各指标数据,对三峡库区2007—2014年三峡库区土地经济与土地利用协调发展度进行定量计算。

表3 评价指标体系

从表4可知,2007—2014年主城区的经济效益指数最高,其他区域的经济效益指数都很低,均在0.1上下浮动。从土地利用效益指数上看,主城区与云阳区均接近于0.5的水平,其次是长寿区、武隆区、石柱区,其他地区均在0.3以下。主城区的综合评价指数始终处于最高水平,其次是云阳县。从协调度的角度分析,主城区和江津区的综合评价指数始终处于最高水平,其中夷陵区的变化幅度最大,三个年份的综合评价指数分别为0.26、0.50、0.81;涪陵区和万州区的变化幅度较大,分别从2004年的0.58和0.44上升到2007年、2014年的0.7左右的水平;其他各区域的变化幅度较小，且综合评价指数都比较低。

总体上看,三峡库区的协调发展系数比较低。大部分地区都处于0—0.19的范围,万州区、长寿区在0.2—0.29的范围,涪陵区和江津区处于0.3—0.39,主城区一直居于首位,稳定在0.7—0.8。这意味着三峡库区经济与土地利用间的协调发展状况保持了相对稳定的发展趋势,并且一直处于协调性较差的状态。

表4 2007—2014年三峡库区协调发展度模型各参数

3.3 协调度等级分析

通过式(9)所计算出的2007—2014年三峡库区各区县协调度的具体数据,依据表1的土地经济与土地利用协调发展度等级划分标准,确定各区县两系统间的协调发展度类型,并利用ArcGIS软件得到三峡库区协调度等级分布,见图2。

图2 三峡库区协调度等级分布

从图1可见,三峡库区土地利用与土地经济大部分区域属于失调的状态。武隆县、丰都县、石柱县、忠县、云阳县、奉节县、巫溪县、巫山县、巴东县、秭归县和兴山县在2007—2014年期间的土地利用与土地经济一直处于严重失调状态，部分地区的协调度等级呈现出不断上升趋势。其中,夷陵区从严重失调到勉强协调到良好协调;开县从严重失调到轻度失调;万州区从濒临失调到初级协调到中级协调；涪陵区从勉强协调到中级协调;主城区从中级协调到良好协调,江津区从初级协调到中级协调；长寿区的协调度等级变化呈现出了“V”型特点,从严重失调状态上升为轻度失调状态,2007—2014年又下降到严重失调状态。

3.4 协调发展类型分析

通过计算出的2007—2014年各区县协调发展系数以及土地利用与经济效益指数间的关系,从协调度发展类型的两个层次分别对三峡库区2007—2014年各区县的动态变化进行分析,见图3、图4。

图3 三峡库区协调度发展类型(第一层次)分布

图4 三峡库区协调度发展类型(第二层次)分布

从图3可见,三峡库区大部分区域在2007—2014年的土地利用与土地经济协调度发展类型(第一层次)保持着稳定不变的状态,少部分地区有较明显的变化。万州区从中级失调发展类到轻度失调发展类,其原因主要是万州区的工业得到了进一步发展,工业总产值从2007年的815254万元快速增加到2010年的3705390万元和2017年的6764059万元。开县从严重失调发展类到中度失调发展类,土地利用效益保持了持续稳定的发展状态,土地经济效益在逐年递增,变化较缓慢,协调发展系数在2007年、2010年、2014年分别为0.19、0.21、0.23。巴东县从极度失调发展类到严重失调发展类再到极度失调发展类,出现“V”型特点的变化趋势。这主要是由市场上土地经济的变化所导致,巴东县的工业总产值在2007—2014年期间分别为129842万元、2879167万元、465441万元,其他指标数据的变化幅度相对较小。夷陵区从严重失调发展类到轻度失调发展类再到中级协调发展类,虽然土地利用效益在逐年递减,但减少的幅度比土地经济效益增加的幅度小,导致最终的协调发展系数在逐年增加,其中工业生产总值和固定资产投资总额2007—2014年期间有了明显的提高。

根据图4分析得出,2007—2014年三峡库区三个区域的协调度等级没有变化,其中主城区属于土地利用滞后型,其他区域均属于土地经济滞后型。通过指标具体数据反映出主城区的建设用地率一直处于36%—38%之间,其他地区均在10%以下,主城区的建设用地率明显高于其他地区,也高于该区域其他土地利用类型的占有率。这说明三峡库区各个地区的土地经济与环境间的发展关系和模式都存在一定的问题,经济发展落后于土地利用发展或环境落后于经济发展,集中体现出了土地经济与土地利用未能协同发展的问题。如何更好地的处理两者之间的发展关系与结构,是三峡库区协调发展所面临的重大问题。

4 结论与建议

4.1 主要结论

本文通过对两系统协调性定量研究相关模型的借鉴,采用了可信度较高、可操作性较强的协调度计算模型,对三峡库区2007—2014年的土地经济与土地利用协调发展度进行了计算。主要结论有以下几方面:①从协调度等级上看,三峡库区60%的区域在2007—2014年期间土地经济与土地利用一直处于严重失调状态;其中5个区域的协调发展度等级持续提高,达到勉强协调水平及以上的区县从2007的3个上升到2010年、2014年的5个;仅万州区的土地经济与土地利用出现了“V”型变化特征。②三峡库区整体经济与土地利用协调发展状况较差,其中重庆主城区的土地经济与土地利用协调状况最好,其次是江津区和涪陵区,万州区、开县、夷陵区的协调状况2007—2014年都得到了一定程度的改善,巴东县的协调状况最不稳定,出现“V”型特点的变化趋势。但从协调发展类型上看,属于协调发展类的区县仅仅只有重庆主城区。③重庆主城区在发展过程中的土地经济效益指数始终高于土地利用效益指数,与此相反,其他地区均属于土地经济滞后型发展类型。

4.2 建议与不足

为了更好地促进三峡库区土地经济与土地利用的协调发展,进一步改善三峡库区土地经济与土地利用间的协调状况,必须确保土地资源可持续利用、经济稳定高速发展。由此对三峡库区土地经济与生态环境协调发展规划提出以下几点建议:①优化产业结构,提高资源的利用效率和有效配置。②强化土地利用结构,集约利用土地,减少对土地资源的浪费。③提高森林覆盖率,提高生态涵养能力。④合理开发土地,在基于开发建设用地以获得经济发展的模式下,调控好各种用地类型比例,对用地进行严格的管控。⑤严格规划各区域的用地红线,避免对土地的过度开发。

本研究运用功效系数评分法、熵权法和协调发展度模型对三峡库区经济与土地利用进行了评价与分析,虽然在一定程度上对以往的系统间协调发展评价起到了补充作用,但仍然存在诸多不足。首先,在时间段上的选取上明显不充分,只选取了3年的数据作为支撑显得过于单薄。其次,研究区域范围较大,导致数据收集困难,从而在一定程度上影响到了评价指标数据的选取。第三,本研究采用的评价方法主要借鉴于相关文献资料,需要结合自身研究的重点及其研究区域特色来优化评价模型,得到更加准确的评价结果。未来的研究应获取更多年份和区县的具体数据,结合实际研究对象的特点,对评价模型进行针对性的优化,并对系统间的协调性评价做进一步的探究。

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EvaluationonIntegratedDevelopmentBetweenLandUseandEconomySystem——BasedonIntegratedDevelopmentDegreeModel

TAN Miaoa,ZHOU Qi-ganga,b,c,WANG FU-haic,ZHANG Xiao-juana

(Chongqing Technology and Business University a.College of Environment and Resources;b.School of Tourism and Land Resources;c.College of Rongzhi,Chongqing 400067,China)

As important parts of the land system,the coordinated development of land economic system and land use system was the premise of the harmonious development of land system,the situation of coordinated development had some impact on regional sustainable development.This paper used index datas of 2007,2010 and 2014 as the data source to evaluate and analyzed the coordinated development of land economy and land use in Three Gorges Reservoir Area through the coordinated development degree model.The results showed that the coordinated development of land economy and land use in the Three Gorges Reservoir Area from 2007 to 2014 was maintained a relatively stable development trend and was in a state of poor coordination.About 60% of area′s coordinated development coefficients were under 0.2.The Jiangjin District and other five regions′ coefficients were in the range of 0.2—0.3.Chongqing,the city region had the highest coefficient,was maintained at the level of 0.7 or more.The results would provide more reliable data and more effective recommendations for the sustainable development in the Three Gorges Reservoir Area.

land use;land economy;development degree model;integrated development degree model;Three Gorges Reservoir Area

2017-11-22；

2017-12-17

国家自然科学基金项目(编号:41101503);重庆市教委科技项目(编号:KJ1601901);重庆工商大学融智学院科研项目(编号:20158001);重庆工商大学研究生创新型科研项目(编号:yjscxx2017-066-63)。

及通讯作者简介：谭淼(1995-),女,四川省广安人,硕士研究生,主要从事环境规划与管理研究。

10.3969/j.issn.1005-8141.2018.01.008

F301

A

1005-8141(2018)01-0041-06