桂平市土地利用变化与社会经济发展耦合关系研究

2019-09-04韦千桃陆汝成叶宗达

江西农业学报 2019年8期

韦千桃，陆汝成，叶宗达

(南宁师范大学自然资源与测绘学院，广西南宁 530001)

在区域自然生态系统和社会经济发展的过程中，土地利用类型的变化是研究人地关系的热点问题之一[1-2]。当前，随着工业化、城市化的不断发展，工业和人口大规模向城市聚集，而我国后备土地资源严重不足，土地又是不可再生资源，导致农用地大幅度转为非农用地，人地矛盾越来越尖锐。国内外研究表明，土地利用变化与社会经济发展相互影响。目前，我国经济已由高速增长转向高质量发展阶段，各类用地需求量也日益发生变化，但以往对人地关系问题的研究大多数都是发生在发达地区，对西部经济欠发达地区的研究较少。因此，研究桂平市土地利用变化与社会经济发展关系，有助于调整各类用地的合理利用和人类的社会经济活动，为其今后发展策略提供依据。

1 数据来源与研究方法

1.1 数据来源

土地利用变化数据来源于2008～2016年桂平市国土资源局地类变更表；社会经济发展数据来源于2009～2016年《贵港市统计年鉴》、2015～2016年《桂平市国民经济和社会发展统计公报》等。

1.2 评价指标体系与构建

总结国内外学者对土地利用系统与社会经济系统的耦合关系评价指标体系，本文借鉴刘琼等[3]构建的指标体系，将两大系统的指标体系划分为3个层次，选取土地利用结构、土地利用效率、土地利用强度三大指标，共12个单项指标构成土地利用变化指标评价体系。选取经济增长、人口发展、经济结构、消费水平、城镇化五大指标，共16个单项指标构成社会经济指标评价体系(表1)。

1.3 土地利用与社会经济协调发展评价模型

系统耦合关系是系统内各因素相互制约、相互影响、相互促进的动态关联[4]。本文借鉴廖重斌[5]、张妍[6]、卫思夷[7]等提出的区域发展与环境协调模型构建相似机理的评价模型，表达式为：

C=f(t)×g(t)/[f(t)+g(t)]/2

T=αf(t)+βg(t)

表2 土地利用与社会经济协调发展类型

表3 协调等级及划分标准表

1.4 土地利用与社会经济发展耦合评价模型

土地利用与社会经济系统都是非线性系统[9]，具有耦合关系，其演化方程式为：

dx(t)/dt=f(x1,x2,…,xn),(i=1,2,…,n)

根据李雅普诺夫第一近似定理[10]，将其在原点附近按泰勒级数展开，并略去高次项，近似表达为：

因此，土地利用系统与社会经济的一般函数为：

鉴于土地利用与社会经济系统是复合系统，按照一般系统理论，该复合系统的演化方程式可表达为：

A=df(x)/dt=f(x,y);B=dg(y)/dt=g(x,y)

A、B为受自身与外界影响下土地利用变化与社会经济发展子系统的演化状态。因此，两系统是相互影响的动态关联的关系，任何一方的变化，都会导致整个系统的变化。在受自身与外界影响下，两子系统的演化速度为：

VA=dA/dt

本案例实验采用基于Node.js 的Express 框架实现RESTful API 服务器，自定义users 和events 两个资源项，其下各具有多个实例对象，访问控制规则ACL 作为中间件，取app 为express 的实例，利用app.use()引入该中间件[5]，按以下步骤验证角色权限：①验证JWT 签名是否有效，无效则返回默认401 状态，有效则进行下一步；②读取ACL 规则，得到JWT 中携带的角色在规则中所限定的权限；③判断该用户访问API 的权限是否符合规则。

VB=dB/dt

V=f(VA,VB)

其中，VA、VB分别为两子系统的演化速度，整个系统的演化速V可以看作VA与VB的函数，由于2个子系统是相互联动的，因此，V=f(VA,VB),VA、VB为控制变量，可以通过分析V的变化来研究整个系统以及2个子系统间的耦合关系。由于土地利用与社会经济整个系统演化速度满足组合S型发展机制[11]。可以假定两者的耦合关系是周期性变化的。在每个周期内，由于V的变化是VA与VB引起的，可将VA与VB的演化轨迹投影在一个由VA为横坐标，VB为纵坐标的二维平面内分析V。由于社会经济发展演化速度大于土地利用演化速度，变化幅值偏大，所以V的变化轨迹为坐标系中的一椭圆，如图1所示。VA与VB的夹角满足tanα=VA/VB，所以α=arctanVA/VB，即可将称作整个系统的耦合度。

根据α的变化，判定土地利用与社会经济发展耦合度。在一个演化周期内，整个系统将经历低级耦合(Ⅰ)、协调发展(Ⅱ)、极限发展(Ⅲ)、再生发展(Ⅳ)4个阶段(表4)[12]。

图1 土地利用与社会经济发展耦合关系

2 土地利用变化与社会经济发展分析

2.1 土地利用变化分析

根据桂平市国土资源局2008和2016年度土地变更调查资料，将2008年的各地类土地面积与2016年的各地类土地利用现状进行对比。桂平市土地总面积为407052.78 hm2，林地面积为116435.77 hm2，占土地总面积的比重较大，近年来林地面积虽有所减少，但减少幅度低于耕地面积，这主要是受退耕还林、加强生态保护、耕地休耕政策的影响。农用地主要有耕地、园地、草地，其土地面积由2008年的152915.72 hm2减少为150906.51 hm2，减少了2009.21 hm2。建设用地主要有城镇村及工矿用地、交通运输用地、水利设施用地。建设用地面积在逐年增加，这主要是因为大幅度农用地面积转变为建设用地。其他土地变化不大。

表4 耦合度α取值及耦合状态

2.2 社会经济发展分析

桂平市地区生产总值由2008年的114.78亿元增长为2018年的322.75亿元，年均增长率达12.92%；人均GDP由2008年的6336元增长为2016年的16005元。总体上，桂平市经济平稳较快发展。2008～2016年桂平市GDP、第一、二、三产业增加值的总体变化均呈递增的趋势。第一产业增加值变化在稳定中上升；第二产业是地区生产总值的龙头，是桂平市社会经济发展的支柱产业，工业经济是拉动桂平市经济持续增长的主导力量；第三产业增加值上升幅度较大，2016年达到最高值。通过对三次产业结构进行分析，三次产业结构比由2008年的28∶41.6∶30.4调整为2016年的20.20∶48.35∶31.45。从产业结构调整比看，第三产业比重有所上升，2016年第三产业占GDP比重31.4%，但与贵港市第三产业发展较快的港北区第三产业占GDP的比重(59.4%)相比，差距较大，这主要是因为桂平市第三产业的发展没有支撑性企业。规模以上其他营利性服务业的企业数量少、规模较小。市场上没有能支撑、带动全局发展的大型服务业企业，小型企业多数资本小、商品少、服务功能单一。上述分析表明：桂平市经济产业结构不尽合理，不能满足桂平市经济发展格局要求，影响了区域经济综合实力的提升。

3 土地利用变化与社会经济发展耦合关系评价结果与分析

3.1 土地利用变化与社会经济协调发展评价结果与分析

根据协调度和协调发展度模型计算桂平市2008～2016年土地利用变化与社会经济发展系统的协调度和协调发展度，依据表2和表3对两系统进行纵向比较，反映两者协调发展水平(表5)。

3.1.1 对发展度f(t)和g(t)进行分析从表5可以看出，2008～2016年桂平市土地利用变化与社会经济发展水平总体呈现上升的趋势。具体可分为3个阶段：(1)2008～2010年社会经济发展落后于土地利用变化，处于社会经济发展滞后型状态。(2)2011～2013年土地利用变化综合指数呈下降趋势，社会经济发展综合指数快速上升，土地利用变化与社会经济基本同步发展。(3)2014～2016年处于土地利用滞后型阶段，且土地利用滞后逐步增强。2008～2016年土地利用变化综合指数呈现波动动态变化的规律，社会经济发展综合指数呈现快速上升的趋势，土地利用变化与社会经济发展动态变化的多项式非线性拟合曲线，其拟合精度分别为0.9023和0.9864，拟合结果见图2。

表5 2008～2016年桂平市土地利用变化与社会经济协调发展度

3.1.2 土地利用变化与社会经济发展协调度和协调发展度分析根据协调发展模型测算土地利用变化与社会经济发展协调度和协调发展度，依据表6得出其协调度与协调发展度变化(图3)。

从表6与图3可看出，2008～2016年桂平市土地利用变化与社会经济发展协调度与协调发展度基本保持稳定平缓同向上升的趋势。具体可分为3个阶段：(1)2008～2010年桂平市土地利用变化与社会经济发展系统处于中度失调阶段，社会经济发展滞后土地利用变化，表明两系统的胁迫作用不明显。(2)2011～2013年桂平市土地利用变化与社会经济发展系统处于中度失调过渡到勉强协调的轻度失调阶段，土地利用变化与社会经济发展基本实现同步发展。这主要由于桂平市各项经济发展的基础设施还未完善，尤其是桂平市通往周边城市的交通路线未开通，产业结构也在不断调整，旅游产业还处于萌芽状态。(3)2013～2016年桂平市土地利用变化与社会经济发展系统基本达到勉强协调阶段，土地利用变化滞后社会经济发展。这主要是桂平市政府抓住经济发展的契机，进行产业结构调整。一是重点培育旅游产业，构建“旅游+”平台，坚持打造“广西特色旅游名县”，借助旅游产业推动经济发展；二是落实实体经济发展的各项措施，加强工业园区的建设、传统产业提档升级，打造农业、娱乐休闲示范园区；三是通过扩大开放合作，对接“一带一路”发展战略，加强与珠江—西江经济带城市合作，融入黔粤桂高铁经济带，承接发达地区加工贸易和产业转移。这些措施不断加快桂平市土地利用结构的变化，加快产业结构的调整，促进社会经济快速发展，使得土地利用系统与社会经济系统的协调发展度不断向更高一级过渡。

图2 2008～2016年桂平市土地利用变化与社会经济发展综合指数动态变化

年份VAVBtanαα20080.12480.05960.5175 27.36 20090.12660.06360.5494 28.78 20100.07290.06761.3333 53.13 20110.01750.07161.3979 54.42 20120.03590.07561.6871 59.34 20130.23970.07960.3449 19.03 20140.75830.08360.1107 6.32 20151.62400.08760.0540 3.09 20162.59340.09160.0353 2.02

3.2 土地利用变化与社会经济发展耦合关系评价结果与分析

根据土地利用变化与社会经济发展动态变化的多项式非线性拟合曲线，得到土地利用与社会经济两子系统构成的复合系统的演化方程式：

VA=-0.0012X5+0.0305X4-0.2776X3+1.1637X2-2.1962X+1.429

VB=0.004X+0.0556

根据演化速度公式和夹角公式可求2008～2016年桂平市的VA、VB、tanα和α的值，结果见表6和图4。

图3 2008～2016年桂平市土地利用变化与社会经济发展系统协调度和协调发展度

图4 2008～2016年桂平市土地利用变化与社会经济发展耦合度演化曲线

从图4可看出，2008～2016年桂平市土地利用变化与社会经济发展耦合关系处于第二象限协调耦合阶段，两系统相互作用都很明显。具体可分为2个阶段：(1)2008～2012年土地利用变化与社会经济发展耦合度从27.36上升到59.34，呈现逐步增长的状态，耦合状态向良性方向发展。表明桂平市社会经济发展不断向良好态势发展的同时，也加强土地利用的改善，使得两系统相互作用增强，相互促进发展。(2)2013～2016年土地利用变化与社会经济发展耦合度从19.03下降至2.02，即从良好协调耦合状态向低级耦合状态发展，两系统的相互作用日益减弱。表明2013～2016年期间桂平市不断加强土地利用调整，使土地利用适应社会经济发展，导致耦合度向低级耦合阶段发展。耦合度的变化趋势与上文的土地利用与社会经济的协调度和协调发展度的变化阶段相对应。