基于DPSIR模型的城市土地集約利用時空分異特征研究

李小敏 馮昌添

摘 要：隨著城市規(guī)模不斷擴(kuò)張，城市土地利用問題日漸增加，開展城市土地集約利用評價，對提高城市土地利用效率和綜合效益具有重要意義。本文以珠三角地區(qū)為例，運(yùn)用“壓力-狀態(tài)-影響-響應(yīng)”（DPSIR）模型和主成分分析法，分析城市土地集約利用的時空分異特征，以期為促進(jìn)城市土地節(jié)約集約利用提供科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：集約利用；DPSIR模型；城市土地；珠三角

Study on spatial and temporal diversity of urban land intensive use based on DPSIR model

— Taking the Pearl River Delta region as an example

Li Xiaomin1 Feng Changtian2

（1.Guangdong Map Institute，Guangzhou，Guangdong 510075）

（2.Guangdong Jiangmen City Land and Resources Bureau New Branch，Guangdong Jiangmen 529100）

Abstract：with the continuous expansion of urban scale，the problem of urban land use is increasing day by day，it is of great significance to evaluate the intensive use of urban land to improve the efficiency and comprehensive benefit of urban land use.Taking the Pearl river delta region as an example，this paper analyzes the spatial and temporal characteristics of intensive land use in order to provide scientific basis for promoting intensive land use.

Key words：intensive use；DPSIR model；Urban land；Pearl River Delta

1.引言

伴隨著農(nóng)地非農(nóng)化及城鎮(zhèn)建設(shè)用地的快速擴(kuò)張，城市土地過度擴(kuò)張與土地粗放利用的矛盾日益凸顯。在日趨嚴(yán)厲的耕地保護(hù)壓力下，城市擴(kuò)張與城市土地稀缺的矛盾日益尖銳，但土地閑置和浪費(fèi)現(xiàn)象卻屢見不鮮[1]。當(dāng)前土地集約利用研究的成果較為豐富，常用方法為指標(biāo)綜合評價法，主要從土地利用結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度、效益和可持續(xù)等方面構(gòu)建評價指標(biāo)，運(yùn)用層次分析法、特爾斐法、主成分分析法、熵值法等確定權(quán)重，對城市土地集約利用情況進(jìn)行綜合評價。從研究尺度上，多以省、市[2]為研究對象，城市群層面的研究較為缺乏，同時土地集約利用評價指標(biāo)與研究方法各異[3]，沒有一個較為完備的指標(biāo)體系。本文從“壓力-狀態(tài)-影響-響應(yīng)”（DPSIR）四個層次構(gòu)建評價指標(biāo)體系，運(yùn)用主成分分析法，并借助GIS軟件，對珠江三角9個城市的土地集約利用時空分異情況進(jìn)行綜合分析，以期為珠三角城市土地集約利用提供理論依據(jù)。

2.研究區(qū)概況和研究方法

2.1研究區(qū)概況

珠江三角洲位于東經(jīng)“111°59.7-115°25.3 ”、北緯“ 21°17.6-23°55.9 ”，下游毗鄰港澳，與東南亞地區(qū)隔海相望，海陸交通便利，被稱為中國的“南大門”。珠江三角洲地區(qū)中南部為三角洲平原，地勢低平，河網(wǎng)密布，地處南亞熱帶，屬亞熱帶海洋季風(fēng)氣候，雨量充沛，熱量充足，氣候溫和，雨熱同季。

2.2研究方法

DPSIR模型的基本內(nèi)涵包括驅(qū)動力（Driving Force）、壓力（Pressure）、狀態(tài)（State）、影響（Impact）和響應(yīng)（Response）五個部分。本研究的驅(qū)動力因素包括人均GDP、GDP增長率、第三產(chǎn)業(yè)占GDP比重、城市化率；壓力因素包括建設(shè)用地年增長率、城市人口與用地彈性系數(shù)、城市人口密度；狀態(tài)因素包括人均道路面積、地均GDP、綠地覆蓋率；影響因素包括交通阻塞程度、工業(yè)廢氣排放量、工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量；響應(yīng)因素包括地均固定資產(chǎn)投入、城市污水處理率。

3.數(shù)據(jù)處理與結(jié)果分析

3.1數(shù)據(jù)處理

3.1.1數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化

本文所使用的數(shù)據(jù)均來源于中國資訊行數(shù)據(jù)庫及廣東省省統(tǒng)計(jì)年鑒（2012—2016）。由于評價城市土地利用集約程度涉及到不同量綱的指標(biāo)，它們之間的差異性將會影響到評價的結(jié)果，因此需對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，使其量綱保持一致。本文采用Z-Score標(biāo)準(zhǔn)化處理方法。

3.1.2主成分分析

主成分分析法簡稱PCA，旨在用于降維，其主要作用是在力保數(shù)據(jù)信息丟失最少的情況下，降低觀測空間的維數(shù)，以獲取最主要的信息。主成分分析方法通過坐標(biāo)變換手段，將原來含有m個變量的Y i作線性變化，轉(zhuǎn)化為另一組不相關(guān)的變量Fj：Fj=βj1Y1+βj2Y2+…+βjpYp（j=1，2…m）。（1）

F1，F(xiàn)2，…，F(xiàn)n為原有變量的第1，2，…，n個主成分，其中，F(xiàn)1在總方差中占的比例最大，綜合原有變量的能力最強(qiáng)，其余主成分在總方差中占的比例逐漸減少，即綜合原有變量的能力依次減弱。主成分則選取前面n個方差最大的主成分，這樣達(dá)到了因子分析減少變量個數(shù)的目的，同時又能夠以較少的因子反映原有變量絕大部分信息。

（1）根據(jù)方差累計(jì)貢獻(xiàn)率提取特征根

運(yùn)用SPSS16.0對珠三角地區(qū)九個城市2016年里的15項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)構(gòu)建因子分析矩陣，通過主成分分析法得到各主因子的方差貢獻(xiàn)率，主成分F1、F2、F3、F4、F5的方差貢獻(xiàn)率分別為28.224%、21.694%、19.251%、14.062%、8.844%，其累計(jì)貢獻(xiàn)率占總方差的92.075%，因此前五項(xiàng)為主成分，即五個主成分包含了原始變量中92.075%的信息。

（2）根據(jù)特征根的貢獻(xiàn)率大小進(jìn)行加權(quán)平均計(jì)算綜合得分

通過SPSS軟件計(jì)算出珠三角9個城市的5個因子的得分，5個公因子分別從不同的方面反映了城市用地集約利用的總水平，但單獨(dú)的某一公因子并不能對城市用地集約利用水平做出綜合的評價，因此，以各公因子對應(yīng)的方差貢獻(xiàn)率為權(quán)數(shù)，計(jì)算綜合得分V，具體公式為：

V=λ1F1+λ2F2+…+λnFn（2）

其中，V為因子分析樣本綜合分值，F(xiàn)1，F(xiàn)2，…，F(xiàn)n為提取的n個公共因子，λ1，λ2，…，λn為相應(yīng)公共因子的特征根。2016年珠三角地區(qū)土地集約利用綜合得分如表1所示。

由表1可以看出，深圳市的土地集約利用水平最高，其中驅(qū)動力和狀態(tài)指標(biāo)體系的得分相對較高，說明城市經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出、土地投入以及土地使用效率強(qiáng)度與土地集約利用高度相關(guān)，是城市土地集約利用的強(qiáng)大推動力。驅(qū)動力指標(biāo)體系中，深圳的得分最高，也表明其城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展高效迅速，效益良好，又反向表明城市中建設(shè)用地逐漸擴(kuò)張，人地矛盾的壓力在無形中增加；而壓力指標(biāo)體系中惠州的分?jǐn)?shù)最低，即相比較其他城市而言，惠州市的土地利用壓力相對較小，其發(fā)展能較好地維持在人地和諧的基礎(chǔ)上。

（3）快速聚類

通過SPSS軟件的聚類分析功能對珠三角9個城市2012-2016年的城市土地集約利用均值進(jìn)行快速聚類，分為3類，即Ⅰ類為一級集約地區(qū)；Ⅱ類為二級集約地區(qū)；Ⅲ類為三級集約地區(qū)，具體情況如圖1所示。

3.2結(jié)果分析

珠三角城市整體土地集約利用程度較高，但城市之間土地節(jié)約集約利用程度存在顯著的時空差異：

從空間上看，珠三角城市土地集約利用程度呈現(xiàn)明顯的空間差異。深圳、珠海位于珠三角經(jīng)濟(jì)區(qū)的核心區(qū)域，享受較多的國家優(yōu)惠政策，經(jīng)濟(jì)發(fā)展機(jī)遇大，城市土地集約利用程度逐漸提高；廣州處于整個廣東省的核心位置，各層面的壓力不言而喻，雖然未達(dá)到最高土地利用集約度，但城市規(guī)劃和建設(shè)方面的工作在土地利用集約度的增長幅度上有了體現(xiàn)；而惠州、江門、肇慶等城市則在珠三角外圍地區(qū)，與經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對落后的東西兩翼和粵北山區(qū)相連，土地面積未能得到充分利用，在政策區(qū)位方面也不具有優(yōu)勢，土地集約利用程度難免較低。肇慶、惠州和江門位于珠三角外圍或者邊緣地區(qū)，工業(yè)化和城市化水平不高，呈現(xiàn)較粗放的土地使用方式。

時間上，從各城市2012-2016年土地集約利用增長幅度的角度來看，各城市總體上土地集約利用程度仍呈不斷上升趨勢。江門、肇慶、惠州等珠三角外圍地區(qū)的土地利用集約程度變化幅度比較明顯，其中惠州市土地利用集約度的增長幅度最大，中山市的變化最小，深圳、廣州、東莞和佛山等珠三角相對核心地區(qū)的土地集約利用程度增長率不高，甚至呈現(xiàn)負(fù)增長的現(xiàn)象。

4.結(jié)束語

本文采用 DPSIR 模型構(gòu)建土地集約利用指標(biāo)體系，對珠三角地區(qū)的城市土地集約利用情況進(jìn)行評價，分析近五年來的時間、空間變化特征及其影響因素，根據(jù)各城市現(xiàn)狀提出適合珠三角土地可持續(xù)利用的政策建議：

（1）從整體上看，珠三角地區(qū)整體的城市土地集約利用水平是呈上升趨勢，但具體的各個城市間的集約利用程度存在著明顯的差異。從空間的角度看，珠三角城市土地利用可以分為一級集約城市、二級集約城市和三級集約城市三種類型，集約水平呈現(xiàn)出從核心區(qū)向外圍區(qū)、邊緣區(qū)不斷擴(kuò)散衰減的空間特征，并與該城市的區(qū)位條件、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等條件密切相關(guān)；從時間的角度看，珠三角土地利用集約水平呈現(xiàn)緩慢增長的趨勢，區(qū)域內(nèi)部差異逐漸降低，隨著近年來資金、技術(shù)、人才等要素的流動，各城市在促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長的同時也都在通過產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、用地結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，政策的改進(jìn)等方式，朝著土地可持續(xù)利用的方向發(fā)展。

（2）本文探討了具有代表性的珠三角地區(qū)的城市土地集約利用狀況，其中影射出在我國普遍存在的土地利用粗放現(xiàn)象，大部分是由于人為因素和土地管理法律法規(guī)不健全等政策因素所造成的。目前我國城市土地集約利用研究尚處于探索階段，面臨著一系列新問題和新方向，有待于拓寬研究領(lǐng)域。政府要積極為土地集約利用提供政策支撐，進(jìn)一步規(guī)范土地市場，堅(jiān)持推行土地拍賣制度，全面推進(jìn)土地市場化進(jìn)程，進(jìn)而提高城市土地的集約利用效率。

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作者簡介：

李小敏（1983-），女，漢族，廣東佛岡，學(xué)士，測繪工程師，主要研究方向?yàn)閿z影測量與遙感、地理信息技術(shù)應(yīng)用。

馮昌添（1978-），男，漢族，廣東陽西，學(xué)士，測繪工程師，主要研究方向?yàn)榈丶疁y繪、土地管理及數(shù)字城市建設(shè)。