西寧市土地利用變化的社會(huì)經(jīng)濟(jì)關(guān)聯(lián)因子分析

■ 辛婷業(yè)/張海峰/拜成龍/劉萌軒

（青海師范大學(xué)生命與地理科學(xué)學(xué)院，西寧 810008）

西寧市土地利用變化的社會(huì)經(jīng)濟(jì)關(guān)聯(lián)因子分析

■ 辛婷業(yè)/張海峰/拜成龍/劉萌軒

（青海師范大學(xué)生命與地理科學(xué)學(xué)院，西寧 810008）

文章以2000年、2005年和2010年西寧市土地利用相關(guān)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用主成分－多元回歸分析法對(duì)西寧市土地利用與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的關(guān)系進(jìn)行探討。結(jié)果表明：城市化、工業(yè)化以及經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)對(duì)居民點(diǎn)及工礦用地、交通水利用地有一定的促進(jìn)作用；而農(nóng)業(yè)發(fā)展滯后與耕地利用面積增減密切相關(guān)。

土地利用變化；關(guān)聯(lián)因子；主成分分析；多元回歸；西寧

0 引言

土地是人類賴以生存的基礎(chǔ)，人類利用土地的方式在不斷轉(zhuǎn)變，而土地也反過來對(duì)人類的生活和工作產(chǎn)生較大的影響。因此，要實(shí)現(xiàn)區(qū)域持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，首先要做的就是探尋土地與經(jīng)濟(jì)之間的關(guān)系?？萍嫉牟粩噙M(jìn)步推動(dòng)了經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，全球土地利用率都在不斷增加，土地所帶來經(jīng)濟(jì)效益也不斷擴(kuò)大。近年來國內(nèi)外學(xué)者對(duì)土地利用變化和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的研究已經(jīng)取得了很多成果，主要包括城市土地利用結(jié)構(gòu)的演變、驅(qū)動(dòng)機(jī)制、影響因素、與社會(huì)經(jīng)濟(jì)的關(guān)系等。但是專門針對(duì)土地利用變化與社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素相關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)、定量的研究較少。Dennis Ojima等調(diào)查分析了亞洲東部土地利用變化的原因和主要驅(qū)動(dòng)力，得出經(jīng)濟(jì)因素是土地利用變化的主要原因，以此為基礎(chǔ)，模擬土地利用變化過程，從而預(yù)測(cè)土地利用變化，找出未來土地利用的準(zhǔn)確方向[1]。Harun Tanrivermis以土耳其地中海沿岸地區(qū)作為研究對(duì)象，也對(duì)此問題進(jìn)行了分析和研究[2]。國外學(xué)者主要從經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)土地利用變化的影響以及政策影響對(duì)土地利用變化的視角進(jìn)行了大量研究，其研究成果值得借鑒。國內(nèi)學(xué)者則從系統(tǒng)的角度出發(fā)，首先探討影響土地利用的驅(qū)動(dòng)力，然后通過對(duì)特定區(qū)域進(jìn)行分析，來衡量?jī)烧咧g的關(guān)系。歐聰對(duì)土地利用結(jié)構(gòu)的變化進(jìn)行了研究，重點(diǎn)對(duì)其驅(qū)動(dòng)機(jī)制進(jìn)行了探討，從而得到了經(jīng)濟(jì)發(fā)展與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變是主動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力[3]，同時(shí)還有其他的因素對(duì)土地利用產(chǎn)生影響，如人文因素。閆小培選取珠江三角洲巨型城市作為研究對(duì)象，對(duì)其土地利用的變化進(jìn)行了分析，得出影響土地利用變化的因素，其中人文因素是最主要的因素[4]。另外，土地利用變化與社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有莫大的關(guān)系，關(guān)偉等學(xué)者對(duì)它們之間的關(guān)系做了重點(diǎn)研究[5-6]。同樣西寧市近10年經(jīng)濟(jì)的快速增長也離不開以犧牲土地價(jià)值為代價(jià)，本文從影響土地利用最直接的經(jīng)濟(jì)因子出發(fā)，采用主成分-多元回歸方法對(duì)西寧市2000、2005、2010年的土地關(guān)聯(lián)因子做定量的分析評(píng)價(jià)，以期對(duì)相關(guān)研究和實(shí)務(wù)工作提供補(bǔ)充和參考。

1 研究區(qū)、數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

西寧市是青海省省會(huì)，是青海省的經(jīng)濟(jì)、文化和貿(mào)易中心。西寧市地處青藏高原東北部，象征著青藏高原的東方門戶，“絲綢之路”正是從這里經(jīng)過，全市土地總面積為760678.17hm2，總?cè)丝?29.07萬人（截至2014年）。本文研究區(qū)包括西寧市轄四區(qū)（城東、城中、城西和城北）三縣（大通、湟中和湟源）。

1.2 數(shù)據(jù)來源

研究數(shù)據(jù)來源于青海省和西寧市統(tǒng)計(jì)年鑒，其中社會(huì)經(jīng)濟(jì)的數(shù)據(jù)主要選取了具有代表性和全面性的7個(gè)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)（表2）。在定量分析之前對(duì)變量進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，使其量綱統(tǒng)一。（參見表1）

表1 西寧市2000、2005、2010年土地利用類型面積 單位：hm2

表2 土地利用關(guān)聯(lián)指標(biāo)選擇表

1.3 研究方法

20世紀(jì)30年代，Hotellin首次提出了主成分分析這一概念[7]，他將評(píng)價(jià)指標(biāo)做簡(jiǎn)化處理，保留了影響程度較大的幾個(gè)綜合指標(biāo)。多元回歸是確定一組數(shù)據(jù)與目標(biāo)變量關(guān)系的一種有效方法。地理系統(tǒng)具有多要素性，而且各要素聯(lián)系緊密，借助于多元回歸分析法，可以從定量的角度分析土地面積變化與驅(qū)動(dòng)因子之間的關(guān)系[8]。

主成分-多元回歸法主要步驟如下：①計(jì)算相關(guān)系數(shù)矩陣；②根據(jù)矩陣計(jì)算特征值和特征向量；③計(jì)算主成分的貢獻(xiàn)率和累積貢獻(xiàn)率；④計(jì)算主成分載荷；⑤根據(jù)主成分計(jì)算公式，求得關(guān)聯(lián)因子特征向量[9-10]；⑥計(jì)算主成分的綜合指數(shù)表達(dá)式；⑦以第一主成分和第二主成分作為自變量，選取不同類型土地的利用面積作為因變量，構(gòu)建回歸模型。相關(guān)操作可在SPSS軟件中完成。

2 研究結(jié)果

2.1 土地利用時(shí)間變化的社會(huì)經(jīng)濟(jì)關(guān)聯(lián)因子

2.1.1 土地利用變化關(guān)聯(lián)因子主成分提取

利用SPSS軟件進(jìn)行分析后，可以得到矩陣的特征值、主成分的貢獻(xiàn)率和累計(jì)貢獻(xiàn)率（表3）。

從表3可以看到，前兩個(gè)主成分代表了所有因子，貢獻(xiàn)率分別達(dá)84.55%和15.45%，為得到不同因子的載荷，使用最大方差法進(jìn)行分析。

由表4可以看出，旋轉(zhuǎn)前后的各因子載荷能進(jìn)一步說明主成分與經(jīng)濟(jì)因子的相關(guān)情況。通過旋轉(zhuǎn)后，代表第一主成分的城市化、工業(yè)化、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)與GDP、社會(huì)消費(fèi)零售額、工業(yè)總產(chǎn)值、第一產(chǎn)業(yè)比重等因子高度相關(guān)，說明第一主成分促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長。在研究其城市化與工業(yè)化的相關(guān)因子時(shí)對(duì)土地利用變化呈現(xiàn)快速增長的趨勢(shì)，而經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)對(duì)土地利用變化呈現(xiàn)遞減的趨勢(shì)；第二主成分與糧食產(chǎn)量相關(guān)度較高，這反映了研究區(qū)的農(nóng)業(yè)發(fā)展與土地利用的相關(guān)性很強(qiáng)。

表3 特征值及主成分貢獻(xiàn)率

2.1.2 土地利用變化關(guān)聯(lián)因子主成分指數(shù)分析

通過主成分分析，發(fā)現(xiàn)7個(gè)經(jīng)濟(jì)驅(qū)動(dòng)因子可基本代表第一主成分和第二主成分，但這些驅(qū)動(dòng)因子對(duì)土地利用的強(qiáng)度不容易直觀看出，從而求出關(guān)聯(lián)因子的指數(shù)，根據(jù)主成分公式，得出第一、第二和綜合主成分指數(shù)表達(dá)式：

根據(jù)主成分表達(dá)式與標(biāo)準(zhǔn)化后的因子值的乘積，得到研究期間各年份的土地利用變化關(guān)聯(lián)因子綜合得分（圖1）?？梢姡?000－2010年間，代表城市化、工業(yè)化和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的第一主成分指數(shù)增長迅速，呈直線上升，有力地推動(dòng)了各類建設(shè)用地的增加；而第二主成分則是呈現(xiàn)先增后減的趨勢(shì)，這也就說明了在研究區(qū)農(nóng)業(yè)正處于衰退趨勢(shì)，這是由自身環(huán)境所造成的，也與第一主成分的迅速增加相關(guān)。

圖1 各年份主成分分值（2000-2010年）

2.1.3 各土地利用類型主成分回歸公式

以社會(huì)經(jīng)濟(jì)因子的兩個(gè)主成分為自變量（分別記為X1和X2），標(biāo)準(zhǔn)化的土地類型面積作為因變量，得到各土地利用類型的主成分回歸公式如下：

由以上公式可見，耕地、未利用地均與代表工業(yè)化、城市化以及經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的第一主成分分析負(fù)相關(guān)，而與代表農(nóng)業(yè)發(fā)展的第二主成分正相關(guān)；林地、居民點(diǎn)及工礦用地、交通水利用地與第一主成分高度相關(guān)，而與第二主成分相關(guān)性較弱；牧草地和園地與兩個(gè)主成分均為負(fù)相關(guān)，主要是由于工業(yè)化和城市化會(huì)占用這類土地，以及與退耕還林、還草等政策有關(guān)。

3 結(jié)論及建議

土地利用格局的變化帶動(dòng)了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，同時(shí)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也推動(dòng)了土地利用的強(qiáng)度。使用主成分－多元回歸法，分析了西寧市2000－2010年間土地利用時(shí)空變化與社會(huì)經(jīng)濟(jì)之間的關(guān)系，結(jié)論及建議如下：

從分析結(jié)果看，第一主成分指數(shù)增加，反映了工業(yè)化、城市化、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的發(fā)展，推動(dòng)了各類如居民點(diǎn)、工礦用地、交通水利用地等具有較高經(jīng)濟(jì)效益用地類型面積的增加，說明西寧市2000－2010年間城市化、工業(yè)化進(jìn)程加快，城市基礎(chǔ)設(shè)施和城市建設(shè)的投入，促進(jìn)土地利用強(qiáng)度提升；反之代表農(nóng)業(yè)發(fā)展的第二主成分指數(shù)先增后減，初期由于開墾農(nóng)用地面積增加，隨著國家西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施和城鄉(xiāng)一體化的發(fā)展，城市基礎(chǔ)建設(shè)必然會(huì)占用耕地，導(dǎo)致耕地面積減少，建設(shè)用地的增加必然會(huì)促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，但未來二者定會(huì)存在矛盾，因此西寧市應(yīng)提高供應(yīng)土地門檻，加強(qiáng)土地利用集約水平。

耕地、未利用地均與代表工業(yè)化、城市化以及經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的第一主成分負(fù)相關(guān)，而與代表農(nóng)業(yè)發(fā)展的第二主成分正相關(guān)；林地、居民點(diǎn)及工礦用地、交通水利用地與第一主成分高度相關(guān)，而與第二主成分相關(guān)性較弱；牧草地和園地與兩個(gè)主成分均為負(fù)相關(guān)，表明工業(yè)化和城市化主要會(huì)占用這類土地。因此西寧市要嚴(yán)格控制耕地占用面積，加強(qiáng)對(duì)基本農(nóng)田的保護(hù)，實(shí)現(xiàn)耕地占補(bǔ)平衡，限制“產(chǎn)出小，投資大，占地大”的企業(yè)進(jìn)入。

主成分分析與多元回歸相結(jié)合更有利于解釋土地利用變化與社會(huì)經(jīng)濟(jì)關(guān)聯(lián)因子的相互關(guān)聯(lián)程度，讓人們正確認(rèn)識(shí)土地生態(tài)保護(hù)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)健康持續(xù)發(fā)展。

[1]Ojima D S,Kittel T G T,Rosswall T,et al.Critical issues for understanding globalchange effects on terrestrial ecosystems[J].Ecological Application,1991(1):316－325.

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[3]歐聰,張坤.城市土地利用結(jié)構(gòu)演變分析及其驅(qū)動(dòng)機(jī)制研究——以長沙市為例[J].上海國土資源,2015(3):39-43.

[4]閆小培,毛蔣興,普軍.巨型城市區(qū)域土地利用變化的人文因素分析——以珠江三角洲地區(qū)為例[J].地理學(xué)報(bào),2006(6):613-623.

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Analysis on Social and Economic Correlative Factors of Land Use Change in Xining City

XIN Tingye, ZHANG Haifeng, BAI Chenglong, LIU Mengxuan
(College of Life and Geography, Qinghai Normal University, Xining 810008, China)

Based on the data of land use in Xining City in 2000, 2005 and 2010, the relationship between land use and economic development in Xining was discussed by method of principal component and multiple regression analysis.The result shows that urbanization, industrialization and economic structure have a certain effect on expansion of residential area, industrial and mining land and traf fi c and water conservation land.The lagging of agricultural development is closely related to the increase and decrease of cultivated land.

land use change; correlation factor; principal component analysis; multiple regression; Xining

F301.2；F062.1

：A

：1672-6995（2017）03-0048-04

2016-10-07；

2016-10-19

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41661038）；青海省軟科學(xué)研究計(jì)劃項(xiàng)目（2015-ZJ-602）

辛婷業(yè)（1991-），女，甘肅省天?？h人，青海師范大學(xué)生命與地理科學(xué)學(xué)院碩士研究生，主要研究方向?yàn)閰^(qū)域發(fā)展與規(guī)劃管理。