基于模糊综合评价模型的城市土地集约利用潜力评价

摘要：采用模糊综合评价模型对忠县忠州镇土地集约利用潜力进行评价，从城市土地利用结构、投入强度、利用强度和利用效益等4个方面选取16个指标构建忠州镇土地集约利用潜力评价指标体系，运用层次分析法确定指标权重，并利用模糊综合评价法对忠州镇城市土地集约利用潜力进行评价。研究表明，忠州镇土地集约利用潜力的积极因素有工业、仓储用地比率和住宅用地比率、单位土地固定资产投资额、单位土地工业产值以及单位土地第二、三产业增加值等指标；限制因素有城市人均建设用地和商品房空置率等指标。

关键词：城市土地；集约利用潜力；模糊综合评价模型；忠州镇

中图分类号：D912文献标识码： A

引言:

我国土地资源有限，提高土地使用效率，挖掘城市用地潜力，促进城市土地集约利用必将成为我国城市化发展的主要道路，由于每个城市的区域特点和发展水平均有所差异，因此城市土地利用状态究竟是集约、粗放还是过度集约，很难有一个十分明确的标准。模糊综合评价法是一种基于模糊数学的综合评价方法，该法可根据模糊数学的隶属度理论，把定性评价转化为定量评价，具有结果清晰、系统性强等特点，能较好地解决模糊的、难以量化的问题。以忠县忠州镇为例，构建忠州镇土地集约利用潜力评价指标体系，运用模糊综合评价模型对其土地集约利用潜力进行评价，以期为相关研究提供参考。

1、城市土地集约利用潜力的概念和内涵

城市土地集约利用潜力是指在特定的经济技术条件和规划要求下，当前的土地利用水平与最佳集约利用水平之间的差值。城市土地集约利用潜力评价即是根据城市土地集约利用的内涵，结合城市规划的实施和城市发展的要求，建立土地集约利用潜力评价指标体系，评价当前城市土地使用效率和使用潜力。城市土地集约利用潜力评价应因城市而异，合理的评价应该根据评价城市的特点、基础及城市发展的目标和当前发展阶段来开展（程效东，2004）[1]。

2、评价指标体系的构建

根据城市土地集约利用的内涵及忠州镇土地利用特点，参考前人的研究成果（赵鹏军和彭建，2001；谢敏等，2006），[2-3]并咨询有关专家，可将城市土地集约利用潜力评价指标分为 3 层，即目标层、因素层和指标层（表 1）。

表 1忠州镇土地集约利用潜力评价指标体系

3、城市土地集约利用潜力模糊综合评价

3.1确定评价因子集合

由表1可知，城市土地集约利用潜力评价因子集合为：Ui（i=1，2，3，4，），其中各单要素层子集分别为：U1 = {u1，u2，u3，u4 }，U2 = {u5，u6，u7 }，U3 = {u8，u9，u10，u11}，U4 = {u12 ，u13，u14 ，u15，u16}。

3.2确定评价等级集合

根据评价目标，将忠州镇土地集约利用潜力划分为 “潜力大”、“潜力较大”、“潜力较小”和“潜力小”4个等级。根据相关规定和资料，在专家咨询赋值的基础上得到评价等级集合 V={v1，v2，v3，v4 }={潜力大，潜力较大，潜力较小，潜力小} ={0.55，0.45，0.35，0.25}。选取城市规模、行政级别与忠州镇基本相同的县内城市新生镇、乌杨镇、东新镇、汝溪镇等镇进行比较分析，结合专家意见和忠州镇实际情况，进一步确定每个级别的范围，建立评价等级表；根据《忠县统计年鉴2011》、《忠县土地利用总体规划（2006-2020）》、忠县变更数据（2011）得到忠州镇土地集约利用潜力各评价指标实际值（表2）

表2忠州镇土地集约利用潜力评价等级及实际值

3.3指标标准化

为统一不同量纲，需要对各指标进行标准化处理。标准化处理公式为：

()(1)

式中：表示第i项指标对应第j级的指标标准化值；表示第i项指标对应第j级的指标实际值；表示第i项指标对应第j级的指标平均值[4]。城市土地集约利用潜力指标标准化结果见表3。

表3忠州镇土地集约利用潜力评价等级及实际值标准化

3.4指标权重的确定

采用层次分析法对所建立的指标体系进行指标权重的求取，结果见表 4。

表4 土地集约利用潜力评价指标权重

注：CI=0.04，RI=0.90，CR=0.04

通过层次分析法得到了因素层B对于总目标A的权重、指标层C对于要素层B的权重以及指标层C对于A的权重，以此作为模糊综合评价因子的指标权重，则各子集权重分别为：A1 =［0.5403，0.2745，0.0624，0.1228］，A2 =［0.6370，0.1047，0.2583］，A3 =［0.5127，0.1504，0.2605，0.0764］，A4 =［0.3415，0.2513，0.1440，0.0838，0.1794］；A总=［0.3047，0.2315，0.1176，0.3462］

3.5隶属函数的建立

隶属函数是用来定量描述评价因子对城市土地集约利用潜力评价等级隶属程度的函数。常用的隶属函数大致有降半矩形分布、降半正态分布、降半梯形分布等几种方式[5-6]。本研究选用降半梯形分布隶属函数，其隶属分布如图1所示。

图1 降半梯形隶属函数分布

当j=1时，即第一级的隶属函数为：

1 xi ≤ ai1

rij= (ai2- xi)/ (ai2- ai1)ai1 < xi < ai2

2 xi ≥ ai2

当j=2时，即第二级的隶属函数为：

(xi-ai1)/ (ai2-ai1) ai1 < xi < ai2

rij= (ai3-xi)/ (ai3-ai2) ai2 < xi < ai3

0 xi ≤ ai1或者 xi ≥ ai3

当j=3时，即第三级的隶属函数为：

(xi-ai2)/ (ai3-ai2) ai2 < xi < ai3

rij= (ai4-xi)/ (ai4-ai3) ai3 < xi < ai4

0 xi ≤ ai2或者 xi ≥ ai4

当j=4时，即第四级的隶属函数为：

0 xi ≤ ai3

rij= (xi-ai3)/ (ai4-ai3) ai3 < xi < ai4

0xi ≥ ai4

式中：xi表示第i项评价因子的实际值；rij表示第i项因子对第j级的隶属度；ai1、ai2、ai3、ai4分别表示第i项评价因子1~4级的标准化值。

根据忠州镇土地集约利用潜力评价因子分级指标的标准化值和不同级别的隶属函数公式，建立其判断矩阵

0.00 1.00 0.00 0.00

R1= 0.00 0.00 0.44 0.56

0.00 0.78 0.22 0.00

0.00 0.00 0.55 0.45

0.36 0.64 0.00 0.00

R2= 0.00 0.00 0.85 0.15

0.00 0.78 0.22 0.00

0.00 0.10 0.90 0.00

0.00 0.13 0.87 0.00

R3= 0.00 0.60 0.40 0.00

0.00 0.00 0.30 0.70

0.00 0.24 0.76 0.00

0.50 0.50 0.00 0.00

0.18 0.82 0.00 0.00

R4= 0.00 0.22 0.78 0.00

0.00 0.00 0.81 0.19

0.00 0.05 0.95 0.00

最后，对综合评价因子集合进行综合评价，建立模糊矩阵 R总为：

0.00 0.9543 0.00 0.2090

R总= 0.2203 0.4335 0.0676 0.1579

0.4275 0.3574 0.6424 0.2104

0.2162 0.00 0.3506 0.0637

3.6城市土地集约利用潜力

3.6.1各子集综合评价结果

通过建立的忠州镇各子集判断矩阵Ri（i=1，2，3，4）、综合评价矩阵R总以及相应的权值集 Ai（i=1，2，3，4）和A总,可得到综合评价结果B=A*R=（b1，b2，b3，b4）式中“*”为模糊变换算子，为突出主因子可采取广义算子，即A和R 对应行列的元素先相乘后相加。各子集的综合评价结果分别为：

B =A1*R1=［0，0.5890，0.2020，0.2090］

B = A2*R2=［0.2293，0.4335 0.3215，0.0157］

B = A3*R3=［0，0.1752，0.6424，0.1824］

B = A4*R4=［0.2162，0.4175，0.3506，0.0159］

B= A总*R总=［0.1279，0.4450，0.3329，0.0943］

3.6.2忠州镇土地集约利用潜力综合评价结果

将各子集综合评价结果B总以及评价等级集合V代入公式B*V中，可得到忠州镇土地集约利用潜力综合评价结果为0.5106。

4、城市土地集约利用潜力影响因素分析

研究结果表明，忠州镇土地集约利用潜力值为0.5106，介于第一级和第二级之间，并接近第一级指标值 0.55，说明忠州镇土地集约利用潜力较大。

4.1积极因素

从分析结果可以看出，对忠州镇土地集约利用潜力起积极作用的因素主要为B1、B2和B4，其对 “V2”的隶属度分别达到 0.5890、0.4335 和0.4175，对评价结果起重要作用。进一步分析各子集的隶属度函数发现，在城市土地利用结构因素中，对V2贡献较大的是指标C3，指标对V2的隶属函数值为0.78，表明在忠州镇建成区内，住宅用地比率相对较高；在城市土地投入强度因素中，对V2贡献较大的是指标C5，从实际来看，忠州镇建成区的单位土地固定资产投资额为445.42万元/km，与水平相当的乡镇相比，已经达到了较高的水平；在城市土地利用效益因素中，对V2贡献较大的是指标C12和C13，其对“V2”的隶属度分别为0.50和0.82，表明忠州镇城区产值水平相对偏低，需进一步提高城区工业、服务业的产出水平。

4.2限制因素

对忠州镇土地集约利用潜力具有限制作用的因素主要是B3，其对V3的隶属度为0.6424。进一步分析其指标隶属函数发现，指标C8和指标C11对城市土地集约利用“V3”限制作用明显，其对应“V3”的隶属度分别为0.87 和0.76。表明忠州镇人均建设用地水平较低、商品房闲置率低，这与忠州镇实际相符，此两项指标对提高城市土地集约利用水平具有重要的积极意义，也对实现城市土地集约利用起到了积极的促进作用。

5、结论

忠州镇城市土地集约利用潜力值为0.5106，介于第一级和第二级之间，并接近第一级指标值 0.55，说明忠州镇土地集约利用潜力较大。对忠州镇土地集约利用潜力起积极作用的因素主要有城市土地利用结构、城市土地投入强度和城市土地利用效益。就指标而言，工业、仓储用地比率和住宅用地比率相对较高，单位土地固定资产投资额、单位土地工业产值和单位土地第二、三产业增加值相对偏低构成对城市土地集约利用潜力较大的主要贡献，同时也制约了城市土地集约利用水平的提高。城市人均建设用地和商品房闲置率等城市土地利用强度指标对城市土地集约利用潜力具有较明显的限制作用，但这两项指标也恰好促进了城市土地集约利用水平的提高。

参考文献：

[1] 程效东. 2004. 城市土地集约利用及其潜力评价研究――以马鞍山市为例［D］.南京:南京农业大学.

[2] 谢敏，郝晋珉，丁忠义，杨君. 2006. 城市土地集约利用内涵及其评价指标体系研究［J］.中国农业大学学报，11（5）：117- 120.

[3] 赵鹏军，彭建. 2001. 城市土地高效集约化利用及其评价指标体系［J］.资源科学，23（9）：23- 27.

[4] 李春华,李宁等.基于DEA的长沙市土地集约利用效率评价及路径优化[J].中国农学通报.2011,27(01):313-317.

[5] 魏洪斌,廖和平.农村居民点土地集约利用评价研究――以重庆市开县为例[J].中国农学通报. 2011,27(11):181-186.

[6] 曹瑞芬,蔡银莺. 基于AHP的土地开发利用程度评价及分析 [J].华中农业大学学报. 2011,91(1):65-69.