呂梁學(xué)院建筑系 033000 韓美琴 陳銀蓉

1 柳州市城鄉(xiāng)結(jié)合部區(qū)域概況

柳州市位于廣西壯族自治區(qū)中部偏東北，屬于亞熱帶，氣候條件十分有利于農(nóng)作物的生長和畜禽、魚類的繁殖，還可以反季節(jié)利用，發(fā)展農(nóng)副產(chǎn)品。柳州市是廣西最大的工業(yè)基地和經(jīng)濟(jì)中心，正處于工業(yè)化加速階段，對應(yīng)的經(jīng)濟(jì)增長速度加快，建設(shè)用地規(guī)模不斷擴(kuò)大，1980年建成區(qū)為63.96平方公里，到2004年已達(dá)103.92平方公里。柳州市城鄉(xiāng)結(jié)合部（范圍如圖1）與柳州市城區(qū)緊密相連，目前主要以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主，第二、三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展呈現(xiàn)上升的趨勢。

圖1 柳州市城鄉(xiāng)結(jié)合部范圍示意圖

2 土地可持續(xù)利用目標(biāo)

土地可持續(xù)利用目標(biāo)包括經(jīng)濟(jì)效益、社會效益、生態(tài)效益，三種效益組合方式有多種，三種效益皆好，此方案是最優(yōu)化的方案。優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu)是指通過一定方法使未來土地利用取得經(jīng)濟(jì)、社會、生態(tài)效益的最佳土地利用結(jié)構(gòu)。

3 多目標(biāo)線性規(guī)劃模型構(gòu)建

本文在前人研究的基礎(chǔ)上，將線性規(guī)劃模型和多目標(biāo)決策理論相結(jié)合，構(gòu)建一種為解決本研究的優(yōu)化模型，即多目標(biāo)線性規(guī)劃模型如下：

式中：X為決策變量向量； Z=F(X)為維目標(biāo)函數(shù)向量；Ф(X)是m維約束條件向量；b是m維的常數(shù)向量；B是n×m常量矩陣；A是k×n常量矩陣；k是目標(biāo)函數(shù)個數(shù)；m是約束條件個數(shù)；n是決策變量的個數(shù)。

3.1 變量設(shè)置

依據(jù)土地利用現(xiàn)狀分類體系和柳州市城鄉(xiāng)結(jié)合部土地資源利用的特點(diǎn)，共設(shè)置9個變量，即X1耕地、X2園地、X3林地、X4牧草地、X5其它農(nóng)用地、X6居民點(diǎn)及工礦用地、X7交通運(yùn)輸用地、X8水利設(shè)施用地、X9未利用地。

3.2 確定目標(biāo)函數(shù)

3.2.1 經(jīng)濟(jì)效益最大化目標(biāo)函數(shù)

目標(biāo)函數(shù)中經(jīng)濟(jì)效益系數(shù)為單位土地面積上按當(dāng)年價格計算的國內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP），各項(xiàng)系數(shù)為預(yù)測數(shù)。本文從實(shí)際出發(fā)通過收集1996-2004年柳州市城鄉(xiāng)結(jié)合部土地利用變化情況幾個年的經(jīng)濟(jì)情況等數(shù)據(jù),選取了灰色G（1，1）模型進(jìn)行預(yù)測。其中，未利用土地系數(shù)取0.001，只是考慮到模型計算需要，而對目標(biāo)函數(shù)的影響極小。

3.2.2 社會效益最大化目標(biāo)函數(shù)

社會效益主要指結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案對社會各部門土地需求的滿足程度，本研究結(jié)合2020年柳州市城鄉(xiāng)結(jié)合部各類土地資源的單位面積產(chǎn)出效益，由于林地和未利用地單位面積產(chǎn)出效益低不予考慮，同時依據(jù)土地利用規(guī)劃的戰(zhàn)略目標(biāo)以及有關(guān)宏觀約束，建立如下社會效益目標(biāo)函數(shù)：

3.2.3 生態(tài)效益最大化目標(biāo)函數(shù)

這里對生態(tài)的量化引入“綠當(dāng)量”，綠當(dāng)量為具有和森林基本相同的生態(tài)功能當(dāng)量，是衡量單位面積森林和其它用地生態(tài)環(huán)境功能強(qiáng)弱的量化值。通過建立關(guān)于綠當(dāng)量的目標(biāo)函數(shù)來描述生態(tài)目標(biāo)函數(shù)模型如下：

式中：xi為各類用地面積；gi為各類用地平均綠當(dāng)量。根據(jù)綠當(dāng)量的原理，將傳統(tǒng)土地利用按如下方式劃分并賦以相應(yīng)的綠當(dāng)量：

1)具有綠當(dāng)量用地。 g1（耕地）=0.48、g4（草地）=0.51、g3（林地）=1、g2（園地）=g5（其他農(nóng)用地）=0.42

2)隱含綠當(dāng)量的用地。主要指水域，由于水利設(shè)施用地中水庫水面占地面積較大，故把其看作與水田相似，即：g8（水利設(shè)施用地）=0.50

3)不具備綠當(dāng)量的用地。g6（居民點(diǎn)及工礦）=g7（交通用地）=g9（未利用地）=0

因此，上述生態(tài)效益目標(biāo)函數(shù)可化為如下形式：

3.3 構(gòu)建約束條件

從研究區(qū)域?qū)嶋H情況出發(fā)，以2020年為約束目標(biāo)年，確定下列約束條件。

3.3.1 土地總面積約束

各類用地面積之和應(yīng)等于土地總面積，即

3.3.2 生產(chǎn)量約束

柳州市區(qū)98%的耕地分布在城鄉(xiāng)結(jié)合部，在新一輪《柳州市土地利用總體規(guī)劃（2004-2020）》，通過預(yù)測柳州市區(qū)2020年糧食和農(nóng)副產(chǎn)品需求，結(jié)合柳州市區(qū)糧食和農(nóng)副產(chǎn)品的供給率，得出2020年柳州市區(qū)耕地保有量為12114.10公頃。園地增長的勢頭不應(yīng)超過2020年預(yù)測面積（7737.53公頃），林地、牧草地減少面積不能低于12248.09公頃和193.17公頃。

3.3.3 生產(chǎn)條件約束

《柳州市市區(qū)土地利用總體規(guī)劃（1997-2010）》確定規(guī)劃期內(nèi)柳州市區(qū)森林覆蓋率為35%以上。從生態(tài)環(huán)境建設(shè)的角度出發(fā)，在新一輪規(guī)劃中，森林覆蓋率應(yīng)繼續(xù)保持在35%以上。按此要求，城鄉(xiāng)結(jié)合部的林地面積為 s林=35%×s總=35%×56221=19677.35公頃；x林=(x3／s林)×100%；xi為第 i類用地的面積，gi為第i類用地的綠當(dāng)量，則柳州市城鄉(xiāng)結(jié)合部生態(tài)綠當(dāng)量的計算公式為：

如果x綠當(dāng)量≥1達(dá)標(biāo)，否則需要對用地結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，必要時采取政策約束強(qiáng)制達(dá)標(biāo)。必須令x綠當(dāng)量≥1，即:

3.3.4 控制約束

土地利用中，政策約束主要表現(xiàn)為政府對建設(shè)用地的控制指標(biāo)。農(nóng)村居民點(diǎn)及工礦用地不能大于2020年土地預(yù)測面積，即14913.53公頃。

3.3.5 土地集約利用約束

從城市的長遠(yuǎn)發(fā)展來看，人均交通運(yùn)輸用地不能降低。城市規(guī)劃規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)確定，城市人口人均占有道路用地面積宜為 7～15m2。 應(yīng)用 G（1，1）模型預(yù)測城鄉(xiāng)結(jié)合部2020年總?cè)丝跒?10 174，可以得出交通運(yùn)輸用地總量為165.26公頃，同時不得低于交通運(yùn)輸用地需求量2804.48公頃，即165.26≤x7≤2804.48

3.3.6 水利設(shè)施需求約束

水利設(shè)施用地面積不能低于2020年發(fā)展需要預(yù)測面積560.25公頃，即

3.3.7 土地利用率約束

柳州市城鄉(xiāng)結(jié)合部土地利用率不應(yīng)低于歷年利用率88%，則：

經(jīng)化簡為：x9≤6794.52公頃

3.3.8 數(shù)學(xué)模型要求約束

各變量非負(fù)，即xi≥0,i=1,2,…,9

3.4 最優(yōu)結(jié)構(gòu)求解

本文運(yùn)用DPS軟件采用極大理想點(diǎn)法求解，通過計算結(jié)果如下：

表1：柳州市城鄉(xiāng)結(jié)合部2004年土地利用結(jié)構(gòu)與2020年最優(yōu)結(jié)構(gòu)對比表

（1）加權(quán)系數(shù)分別為：W1=0.8；W2=0.1；W3=0.1

考慮現(xiàn)階段柳州市城鄉(xiāng)結(jié)合部處于經(jīng)濟(jì)發(fā)展起步階段，因此將經(jīng)濟(jì)效益目標(biāo)最大化作為研究區(qū)域土地利用結(jié)構(gòu)的主導(dǎo)目標(biāo)，而將社會效益目標(biāo)和生態(tài)效益目標(biāo)作為次要目標(biāo)，按照重要程度的不同依次賦值為 0.8、0.1、0.1。

（2）最優(yōu)解

（3）最優(yōu)目標(biāo)值

3.5 土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案結(jié)果分析

通過2004年土地利用結(jié)構(gòu)與2020年優(yōu)化結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較（見表1）得出：

（1）耕地面積有所減少，說明占用一部分耕地來推進(jìn)城市化進(jìn)程是不可避免的；園地面積大幅度增加，不僅為該區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到很大的推動作用，一定程度上改善了生態(tài)環(huán)境。

（2）居民點(diǎn)及工礦用地、交通用地、水利設(shè)施用地面積均呈現(xiàn)增長趨勢，其中，居民點(diǎn)及工礦用地增幅最大，表明城市化將促進(jìn)市區(qū)內(nèi)工業(yè)向城鄉(xiāng)結(jié)合部遷移，區(qū)域二、三產(chǎn)業(yè)用地增加，交通更便利，與市區(qū)聯(lián)系更緊密。

（3）未利用地有所減少，土地利用率提高，說明大力開發(fā)未利用土地可是解決人地矛盾的一種有效辦法。

4 柳州市城鄉(xiāng)結(jié)合部土地利用結(jié)構(gòu)調(diào)控對策

要推進(jìn)柳州市城鄉(xiāng)結(jié)合部土地利用結(jié)構(gòu)逐步向2020年優(yōu)化結(jié)構(gòu)演變，需要采取相應(yīng)措施。（1）實(shí)行用途管制控制非農(nóng)建設(shè)用地規(guī)模的無限擴(kuò)張。（2）完善征地補(bǔ)償制度，規(guī)范征地補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)。征用農(nóng)村集體土地應(yīng)明確行使征地權(quán)的主體和征用范圍，防止多元化的投資項(xiàng)目主體濫用國家名義征地用于非公共事業(yè)，同時規(guī)范現(xiàn)行征地標(biāo)準(zhǔn)建立集體土地價格體系，應(yīng)用等價交換的原則，確定合理的補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)。（3）推進(jìn)建設(shè)用地節(jié)約集約利用。制定城鄉(xiāng)結(jié)合部土地利用規(guī)劃，規(guī)定土地利用類型和容積率。此外，通過土地監(jiān)察清理用地項(xiàng)目，針對不同情況采取相應(yīng)的清理整頓措施。（4）加大執(zhí)法力度，強(qiáng)化執(zhí)法手段，嚴(yán)厲查處土地違法及破壞耕地案件，做到執(zhí)法必嚴(yán)，違法必究，真正做到加強(qiáng)管理。

1.但承龍.土地可持續(xù)利用規(guī)劃理論與方法[M].經(jīng)濟(jì)管理出版社，2004，19-24

2.劉艷芳，明冬萍，楊建宇.基于生態(tài)綠當(dāng)量的土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J].武漢大學(xué)學(xué)報（信息科學(xué)出版社），2002，27（5），493-498

3.呂永霞.土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化灰色多目標(biāo)規(guī)劃建模與實(shí)證研究.[碩士學(xué)位論文].南京：廣西大學(xué)，2006

4.嚴(yán)金明.簡論土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化與模型設(shè)計[J].中國土地科學(xué)，2002，16（4），22-25