基于信息熵的贵安新区土地利用结构时间演变分析

甘华军,赵智,陈颖,江君琴

1.贵安新区自然资源局；2.重庆市委党校,经济管理教研部；3.贵州财经大学公共管理学院

土地作为重要的生产要素，对中国工业化、城市化、现代化的快速发展和整体经济的稳定运行具有重要的影响。土地利用结构亦称土地结构或土地构成，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，可以用各类生产建设用地和非生产建设用地分别占土地总面积的比例来表示，反映一个国家或地区土地资源的可利用和已利用的程度及开发利用潜力。

一、研究区概况

贵安新区（规划区）于2014年1月6日设立，是国务院批复设立的第八个国家级新区，国务院赋予贵安新区西部地区重要经济增长极、内陆开放型经济新高地、生态文明示范区三大战略定位。其位于贵州高原中部、贵阳市和安顺市中心地带，规划范围涉及贵阳市花溪区、清镇市和安顺市的平坝区、西秀区，共2市4县(市、区)20个乡(镇)，规划控制面积1795平方公里，现状人口约100万人。其中，直管区所辖范围为贵阳市花溪区湖潮乡、党武乡，清镇市红枫湖镇平寨村、芦猫塘村、中一村、中八村、兰安村、池菇村、中八居委会，安顺市平坝区的马场镇、高峰镇，总面积约470平方公里（注：实际面积491平方公里），现状人口约14.4万。截至2018年底，直管区GDP138.25亿元，财政总收入40.35亿元，城镇居民人均可支配收入29300元，农村居民人均可支配收入13700元。

二、数据来源与研究方法

（一）数据来源

土地利用数据来源于自然资源部门第二次土地调查成果及其年度变更数据。为了方便研究，根据《土地利用现状分类标准》(GB-T21010-2007)将土地利用类型划分为耕地、园地、林地、草地、城镇村及工矿用地、交通运输用地、水域及水利设施用地、其他土地等8类。

（二）研究方法

（1）土地利用变化分析。单一土地利用类型动态度（K）可表达区域一定时间范围内某种土地利用类型的数量变化情况，表达公式为：

式中，Ua、Ub、分别为研究初期、末期一种土地利用类型的数量；T为研究时段长，设定为年，本文为7年。

（2）土地利用结构信息熵。信息熵是1948年美国数学家Shannon基于信息论提出的，被用来反映人们对系统内部组态信息的缺乏程度或一个随机事件的不确定性的一个量度。该模型已广泛运用于土地利用结构相关研究，能有效反映区域土地利用类型多样性程度与土地系统均衡状况，且可在建设用地结构研究中用来反映某区域系统宏观尺度上的建设用地结构特征。现有研究表明：土地利用结构信息熵值越大，土地利用系统的有序程度越低；反之，熵值越小，则土地利用稳定性越强。公式如下：设一个区域的土地总面积S，区域内土地利用类型有n种。每种土地类型面积为Si，占总面积的比例为Pi。

式中，H为信息熵，其大小反映了土地供应类型的多少和各土地供应类型面积分布的均匀状况。

（3）均衡度和优势度。为了反映土地供应类型之间的差异程度，引入均衡度J和优势度I来描述，表达式为：

式中，J为均衡度，是实际熵值与最大熵值之比，表示土地供应类型的均衡程度，其值域为0≤J≤1。当J=0，表示处于最不均衡状态；当J=1，表示达到理想的平衡状态。I为优势度，反映区域内一种或者几种类型支配该区域土地供应类型的程度，与均衡度的含义相反。

三、结果与分析

（一）土地利用类型面积动态变化特征

由表1可知，2012-2018年间，研究区域内各类土地利用类型面积均发生了较大变化。

表1 2012-2018年直管区土地利用类型面积变化和动态度

变化数量上，城镇村及工矿用地、交通运输用地、水域及水利设施用地、其他土地的变化特征表现为增加，其中，城镇村及工矿用地增加2537.37hm2、交通运输用地增加1983.05hm2、水域及水利设施用地增加76.69hm2、其他土地增加974.53hm2；耕地、园地、林地、草地的变化特征表现为减少，其中，耕地减少3921.31hm2、园地161.58hm2、林地587.38hm2、草地 901.38hm2。

变化幅度上，交通运输用地变化幅度最大，高达630.77%；其次，城镇村及工矿用地，为87.94%，最后，最小的是水域及水利设施用地，为5.05%。同理，交通运输用地动态度最大，为90.11%；其次是城镇村及工矿用地，为12.56%；最小的是水域及水利设施用地，为0.72%。

（二）土地利用结构信息熵分析

由表2可知，研究区域土地利用结果信息熵从2012年的1.4981Nat上升到2018年的1.7059Nat，上升了0.2078Nat，说明7年间直管区土地利用结构变化幅度较大，且信息熵总体上呈上升趋势，前期上升幅度较大、后期上升幅度趋缓，具体表现为2012-2017年信息熵持续上升、2018年回落。这说明研究区在2012-2018年间，土地利用结构的有序程度逐年降低，建设用地持续增加，但2018年趋缓。

表2 2012-2018年直管区土地利用结构比例及其信息熵

从均衡度和优势度上看，均衡度由2012年的0.7205上升到2018年的0.8204，说明研究区域在2012-2018年间土地利用处于不平衡状态，且持续向于最不平衡状态靠近。

四、结论

（1）2012-2018年，研究区域内各类土地利用类型面积均发生了较大变化。数量变化上，表现为城镇村及工矿用地、交通运输用地、水域及水利设施用地、其他土地等4类面积增加，且以城镇村及工矿用地、交通运输用地为主。耕地、园地、林地、草地的变化等4类面积减少，且以耕地、草地为主。变化幅度上，交通运输用地变化幅度最大，城镇村及工矿用地，为87.94%，最小的是水域及水利设施用地。

（2）2012-2018年，研究区在土地利用结构的有序程度逐年降低，土地利用处于不平衡状态，且持续向最不平衡状态靠近。

（3）经济发展、城市化进程加快导致建设用地需求量不断增加，是直管区土地利用结构发生变化的主要因素。直管区在新一轮的国土空间规划中，应合理安排各类型土地利用面积，协调好土地利用与经济发展之间的关系，从而保障土地利用系统能够有序、均衡、可持续发展。