基于层次分析法的湖南省土地利用评价研究

摘 要：以湖南省土地资源为研究对象，收集湖南省统计年鉴和相关空间数据等，根据土地资源利用现状的具体表征，并结合湖南省的地形地貌、社会经济发展情况，确定影响土地利用的重大情景要素作为指标因素。从社会、经济、生态环境三个方面的效益出发，选取包括人口、国民生产总值（GDP）、固定资产投资、森林覆盖率等若干个指标，建立湖南省土地利用适宜性评价指标体系，得出土地利用的综合评价值。根据结果分析湖南省土地利用现存问题和优化方向。

关键词：土地资源;适宜性评价;优化配置;湖南省;模糊数学

一、引言

土地资源优化配置是基于土地的适宜性、经济性，寻找一定的土地利用方式与之匹配，形成合理的土地利用结构，充分挖掘土地利用潜力，提高土地资源的利用价值。而土地利用评价是合理利用土地和进行土地规划的重要手段之一。目前土地利用评价体系的研究还不是很成熟，但是不乏一些指标评价体系在实际应用中取得了良好的效果。在全球可持续发展思想的战略主题下，一些西方学者对土地的持续利用提出了衡量标准。[1]另一些学者则基于土地资源的适宜性评价构建了土地资源优化配置模型，该方法的核心是构建区域土地生态适宜性的图件，为合理分配土地资源提供必要的信息。[2，3]一些学者在分析了土地利用评价理论框架体系的基础上，提出了合理的土地利用规划方案，从而为解决土地问题提供有效的措施。[4]一些国内学者在土地利用评价体系中提出了极限条件法模型。极限条件法是基于系统工程中的“木桶原理”，即质量最终取决于条件最差的因子的质量。[5]根据土地利用评价的目的和评价对象设计评价指标体系，将各个评价标准划分为不同的评价等级，并将评价的各个指标的实际值和评价标准进行对照。在另一些学者的研究中，提到了基于熵值法的土地利用评价。[6]此方法最大的特点是克服了主观性，是对层次分析法等方法的良好的修正和补充。在熵值法运用的过程中，对于原始数据的收集要求较高，必须保证数据来源的可靠性和数据本身的准确性。

本文综合前人研究的优势，通过arcGIS工具，收集和处理湖南省土地利用方面的相关数据，根据土地资源利用现状的具体表征，找出影响土地利用的重大情景要素作为指标因素。从人口、国民生产总值（GDP）、固定资产投资、工业化水平、交通通达度、生态环境质量、森林覆盖率等方面选取若干个指标，分别建立针对社会、经济、环境3个子目标的土地适宜性评价指标体系，并采用层次分析法和熵权系数法相结合的方法分配指标权重。根据评价指标构成的湖南省土地资源利用评价指标体系，对湖南省的土地资源利用水平进行综合评价。

二、数据来源及土地类型划分

（1）研究数据来源。针对湖南省土地利用适宜性评价体系的研究，数据来源见表1。1990年、2000年、2005年、2010年

表1 研究数据内容以及来源

数据类型 数据内容 数据来源

影像图片数据 1990、2000、2005、2010年份遥感TM影像数据 中国城市规划设计研究院、湖南省国土规划部门、中科院遥感所

矢量已经栅格数据 湖南省省界、市界以及土地利用类型等的矢量图层和栅格数据 中国城市设计规划设计研究院、中科院地理所

统计型数据 人口、GDP、固定资产投资等数据 已经出版的湖南省统计年鉴

实际调研数据 湖南省土地利用规划等数据 湖南省国土规划部门

的TM（Thematic Mapper）遥感图片和通过TM处理工具得到的土地利用矢量图，由于矢量型数据无法在研究中直接使用，所以该种数据需要通过处理才能使用。通过ArcGIS软件的进一步操作，得到的土地利用的栅格图片;在湖南省当地实际调研得到的数据，包括交通路网数据、地质灾害数据等;各年份统计年鉴数据，包括经济社会数据;地方政府的政策性规划文件，包括重大工程项目等的规划，交通规划以及限制性开发政策;相关文献期刊中的数据等。

（2）用地类型划分。在最新的土地利用分类标准中，将土地类型分为12类，分别为耕地、园地、林地、草地、商服用地、工矿仓储用地、住宅用地、公共管理与公共服务用地、特殊用地、交通运输用地、水域及水利设施用地和其他土地。所有关于土地利用类型的分析都是基于这12类用地变化而来的。在本文的研究过程中将土地利用类型划分为林地、草地、未利用地、水域、农业用地、城镇建设用地6类。这6类用地是根据遥感图片解译得到，考虑到湖南省的省域尺度，在大约21.8万平方千米的地域上，有些用地类型如商服用地、住宅用地和公共管理与公共服务用地合并为城镇建设用地，特殊用地面积相对较小，直接忽略，农业用地则包括耕地和农村的住宅用地。

三、湖南省土地适宜性评价指标体系

本研究的适宜性评价的对象是土地利用的结构，重点是湖南省的城镇建设用地。目标主要是为了解决土地资源的数量、用地结构布局和社会、经济、生态环境效益之间的关系。因此，选择的指标因子在土地利用的评价中应具有非常重要的影响。在本文中，需要研究区域内的城镇建设用地的土地斑块的面积，以及影响城镇建设用地在社会、经济、生态环境三个方面的各类指标因子。

土地利用评价的范围很广，根据指标评价体系建立的原则，应该尽量选择相对指标因子，采用易统计数据，用来反映出宏观省级尺度上的影响力。图1为选取的土地利用评价的指标因子。这些指标具有一定的普遍性、科学性的特点，同时大部分指标在统计年鉴上都有体现，所以更易于进行评价因子的量化。

参考各方面的土地利用评价资料，按照评价指标体系选择的原则和湖南省的实际情况，评价采用的是自上而下、逐层分解的方法，把指标体系分为3个层次，分别是目标层A、准则层B、指标层C。每一层又分别选择出能够反映出土地利用主要特征，并且根据统计资料的可获得性取得指标层的评价指标。

图1

四、湖南省土地适宜性评价

湖南省的国土规划局已经给出了的比较影响，公式1显示的是目标层的判断矩阵。目标层A：

对于判断矩阵A，计算满足的特征根和特征向量。为检验判断矩阵是否具有一致性，计算该判断矩阵的一致性指标。计算判断矩阵A的最大特征根，得出，对判断矩阵进行一致性检验，需要计算其一致性指标：

引入一个度量的标准，即所谓随机一致性指标RI，通过计算随机一致性比率CR，当CR<0.1时，基本认为该判断矩阵符合一致性要求，当CR<0.1时，认为该判断矩阵不符合一致性要求，需要进行修正和调整。获得平均随机一致性指标RI=0.52。随机一致性比为：

从结果分析，该层次分析排序的结果比较满意，具有一致性。所以可以认为合理地分配出了权重系数。计算出目标层的特征向量为：

再进行归一化处理得：

同样的方法分别处理指标层对准则层的判断矩阵。准则层B：

对准则层的3个判断矩阵分别进行计算，可以得到相应的结果。

计算特征向量得：

归一化处理的结果为：

特征向量得：

同样归一化处理的结果为：

特征向量得：

进行归一化处理的结果为：

至此，得到所有目标层和准则层的权重系数。假设上一层次共有m个元素，用表示，层次总排序的权重用表示。下一层有n个元素，用表示，权重值用表示，总目标的权重值是B层各个元素的层次总排序权重：

根据上一步骤中计算出的目标层A和准则层B的单层次权重系数，计算出指标层C对于目标层A的权重系数。总排序权重为：

五、土地利用评价结果分析

根据2012年湖南省国土空间规划文件中划分的评价等级水平可以分析出，2010年，湖南省的土地资源利用情况处于评价质量水平一级大约占22%，土地资源评价质量水平二级的数量占到全部土地资源的30%，质量水平在三级和四级的比例分别为25%和22%。那么，其中得分较高的土地资源位于的质量水平三级以上的大约占80%。这个数据表明，2010年湖南省的全部土地资源的利用情况尚可，基本达到国土资源要求的水平。但是，位于四等评价质量水平的土地资源已经占到全部资源的1/5，这说明对于湖南省的整个省域尺度上来说，土地利用的效率远远没有达到最优。根据建立的评价指标体系来综合反映土地利用结构的效率，运用规划、行政、宏观调控等手段结合评价结果进行土地的集约利用。使其发挥最大的综合效益。

农村用地方面，通过建立基本农田保护区的方式，对湖南省的优质耕地进行保护，对耕地的数量和质量进行保障和改善。对于土地利用类型交错、地形起伏较大造成的土地斑块的分散情况，可以通过改造连接成片，使之更加有利于农村用地的集约利用。

城镇建设用地方面，积极推进产业集聚、加强土地集约利用的效果。通过政府的宏观引导，将第二产业项目向专门的开发区集中，促进经济规模的扩大和劳动生产率的提高，同时调整城镇周边的土地资源，科学合理地处理经济社会发展与城镇化进程、自然资源的开发与生态环境保护的关系。城市化地区在扩大城市建设空间的同时，要增加相应规模的人口，提高建成区人口密度，农产品主产区和重点生态功能区在减少人口规模的同时，要相应减少人口占地的规模。在环“长株潭”城市群地区进一步集聚人口和经济的同时，在湘南和湘西地区培育发展若干区域中心城市，集聚人口和经济，城市建设必须为农村人口进入城市预留空间，有条件的城市要将基础设施和公共服务设施延伸到农村居民点。

六、结论

目前我国处于城镇化急剧扩张的时期，土地与生产生活活动的矛盾日益突出，经济发展也对生态环境的保护提出了新的很大的挑战。因此，利用科学的方法和现代化的空间处理工具对土地利用进行适宜性综合评价，从而为土地规划部门关于土地利用的政策制定提供科学依据。本文利用矢量和统计数据选取20个指标因子，建立3层土地利用评价指标（下转第页）（上接第页）体系，利用层次分析法得出土地利用的综合评价值。从结果分析得出，湖南省土地利用有进一步优化的必要。

基金项目：本文系“十二五”国家科技支撑计划项目子课题“国土空间演变分析模型研究”（2012BAB11B03-01），国家自然基金项目（No.70971002）

参考文献：

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[3] D.Bhadra，A.S.P.Brandao.Urbanization Agricultural Development and Land Allocation[J]. World Bank Discussion Papers，1993（201）：65.

[4] David GR.DiscussionPaper：A Theoretical Framework for Land Evaluation[J]. Geoderma，1996（72）：165-190.

[5] 吴倩，宋永发.土地集约利用评价模型现状综述[J].价值工程，2009（7）：140-143.

[6] 徐绍涵，朱红梅，周斯黎，曾怡乔.基于熵值法的县级城市土地集约利用评价――以耒阳市为例[J].湖北农业科学，2011，

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[7] Xue F，Bian Z.GIS combined with MCE to Evaluate Land Quality[M].Computer And Computing Technologies In Agriculture，Volume I.Springer US，2008：215-222.

通讯作者：王琦，学士。