基于改进熵权TOPSIS法的江西省土地利用效益综合评价.pdf

基于改进熵权 TOPSIS 法的江西省土地利用效益综合评价 陈炼;李淦【摘 要】基于成本效益分析、构建了包含农用地和建设用地两方面的土地利用效益综合评价指标体系，运用 TOPSIS 法并结合改进熵权法确定权重，对江西省 11个地级市 20082010 年农用地利用效益、建设用地利用效益和区域土地利用综合效益进行了定量评价，研究结果可为区域土地可持续利用提供科学依据。%Based on the cost benefit analysis,an indicator system for the comprehensive evaluation of land(both farmland and construction land)use benefit was built.Then by using Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution(TOPSIS)method and the improved entropy-weight method,we conducted the quantitative evaluations of farmland use benefit,construction land use benefit,and regional land use comprehensive benefit of 11 prefecture cities in Jiangxi province from the year 2008 to 2010.The research results could provide scientific basis for the sustainable land use in some regions.【期刊名称】江西农业学报【年(卷),期】2013(000)009【总页数】5 页(P115-119)【关键词】江西省;土地利用效益;TOPSIS 法;改进熵权法;时空演变【作 者】陈炼;李淦【作者单位】江苏省土地开发整理中心,江苏 南京,210024;南京大学 地理与海洋科学学院，江苏 南京 210093;海南省临高县国土资源局，海南 临高 571800【正文语种】中 文【中图分类】F320.3 江西省东望长三角发展核，南倚珠三角经济区，西环中部城市群，经济区位优良。但是，近 20 年来，江西省已沦为我国落后地区，成为长江发展轴上的中部经济低谷。在此背景下，研究者就其区位与发展空间结构1、可达性与发展机会公平性2、能源利用可持续性3以及内部经济发展差异46等方面进行了相关研究，而针对江西省土地利用的研究成果尚为鲜见。土地资源是人类赖以生存和发展的物质基础，是区域经济社会发展的重要资本。江西省山多地少，要实现江西省的加快发展，必须要解决好土地资源的高效利用问题，因此，对江西省土地利用效益进行综合评价研究值得重视。目前，土地利用效益的有关研究多关注建设用地而较少考虑农用地7，且研究往往集中于探讨土地利用的效益而未将土地利用的成本考虑进去8。本文基于土地利用“成本效益”双重视角，从农用地和建设用地两方面构建了土地利用效益综合评价指标体系，经改进熵权法确定指标权重，并利用 TOPSIS 方法定量研究了江西省 11 个地级市 20082010 年间土地利用效益及其时空演变特征，为实现江西省土地资源的高效可持续利用提出了差别化政策建议。1 研究区概况 江西省(N 247299，E 11402 11828)位于我国东南部，地处长江中下游南岸。全省东南西三面群山环绕，内侧为丘陵，中北部平原坦荡，整个地势由外及里、自南而北渐次向鄱阳湖倾斜，构成一个向北开口的巨大盆地。气候四季变化分明，春季温暖多雨，夏季炎热湿润，秋季凉爽少雨，冬季寒冷干燥，具有典型的亚热带湿润气候特征。全省面积 16.69 万 km2，以山地、丘陵为主，山地占全省总面积的 36%，丘陵占 42%，岗地、平原、水面占 22%，其中耕地面积约 308.5万 hm2，仅占 18.5%。总人口 4456.75 万，人口自然增长率 7.5，有南昌、九江、上饶、景德镇、萍乡、新余、鹰潭、赣州、宜春、吉安、抚州 11 个地级市，包括 11 个县级市、70 个县和 26 个市辖区。2011 年，全省生产总值首次突破 1万亿元，达到 11583.8 亿元，增长 12.5%，城镇居民人均可支配收入 17495 元，农民人均纯收入 6892 元，处于较为落后的欠发达阶段。2 研究方法 2.1 指标体系的构建 基于区域土地利用效益的内涵，遵循地域性与普遍性相结合、综合性与主导性相结合、现势性与前瞻性相结合以及科学性与操作性相结合的原则，根据江西省区域经济社会发展和土地利用特征，借鉴相关研究，通过广泛的专家意见咨询，从农用地成本、农用地效益、建设用地成本和建设用地效益 4 个方面，甄选 15 个基础指标，构建了江西省土地利用综合效益评价指标体系(表 1)。表 1 江西省土地利用综合效益评价指标体系总目标层 子目标层 要素层 指标层代号 性质土地利用 农用地综合效益 B1 农用地效益 A1 地均农用地农业产值/(元/hm2)X1 正向指标综合效益 C 农民人均纯收入/(元/人)X2 正向指标森林覆盖率/%X3 正向指标粮食供养能力 X4 正向指标渔业养殖单产/(kg/hm2)X5 正向指标农用地成本 A2 地均农业固定资产投资/(元/hm2)X6 负向指标地均农业劳动力投入/(人/hm2)X7 负向指标电力、农药、化肥、薄膜综合投入 X8 负向指标建设用地综合效益 B2 建设用地效益 A3 地均二三产值/(万元/hm2)X9 正向指标城镇居民人均可支配收入/(元/人)X10 正向指标地均公共交通标准运营车数/(百辆/km2)X11 正向指标公共绿地占建筑面积百分比/%X12 正向指标建设用地成本 A4 地均建设用地固定资产投资/(万元/hm2)X13 负向指标地均非农劳动力投入/(人/hm2)X14 负向指标地均工业固废排放量/(t/hm2)X15 负向指标 其中，农用地效益通过 X1X55 个正向指标表征，农用地成本由 X6X83 个负向指标表征。江西省超过 60%为林地，耕地约占 20%，水域不到 10%，因此，除地均农用地农业产值和农民人均纯收入 2 个分别表征经济和社会效益的整体指标外，本文还选取森林覆盖率、粮食供养能力和渔业养殖单产 3 个单项指标来进一步反映农用地效益。需要指出的是，粮食供养能力的计算公式为:假设每人年均消耗粮食 400 kg9，则理论供给人口=年粮食产量/400 kg/人，粮食供给能力=理论供给人口/区域总人口。受限于基础数据的精度，农用地成本通过地均农业固定资产投资、地均农业劳动力投入，以及电力、农药、化肥、薄膜综合投入 4 个整体指标表征。由于电力、农药、化肥、薄膜四者均为农业生产的其他物资投入，取四者几何平均值以进行综合并通过单位系数法消去其量纲。另一方面，对建设用地而言，其效益从经济、社会和生态 3 个方面分别选取地均二三产值、城镇居民人均可支配收入以及地均公共交通标准运营车辆数和公共绿地占建筑面积百分比以整体表征;其成本通过表示地均资本投入、地均劳动力投入和地均环境资本投入的X13X15 来表征，各指标值越大，建设用地成本越高，建设用地综合效益越低。各评价指标的属性数据来源于 20092011 年江西省统计年鉴和江西省统计局网站上的相关公报，根据指标的正负向按照极差标准化的方法进行无量纲化10，由此构建了本文 11 个地级市 15 个评价指标标准化组成的评价矩阵 X=(Xij)mn，其中 m=11;n=15;i=1，2，m;，j=1，2，n(若无特殊说明，后文同此取值)。2.2 指标权重的确定 评价指标权重确定的方法主要有主观赋权法和客观赋权法两大类，其中主观赋权法有专家打分法、AHP 法等，这些方法在确定指标权重时往往主观色彩较浓，缺乏客观性。而客观赋权法是基于一定的数学模型，根据基础数据的客观规律而定权的方法，如因子分析法、熵值法及负相关系数法等。为体现江西省各地区土地利用的客观分异规律，本文采用改进熵值法确定各指标权重，主要步骤如下3。(1)构建平移矩阵 F=(fij)mn 以避免后续信息熵计算过程中出现的无意义情况，公式如下:(2)计算各指标信息熵 H，公式为:(3)确定各指标权重，公式如下:2.3 TOPSIS 法综合评价 TOPSIS 法(Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution)是由 C L Hwang 和 K Yoon 在 1981年首次提出的，该方法通过测算评价单元与“理想解”和“负理想解”的接近程度对各评价单元进行相对优劣排序，是多目标决策分析中的一种常用方法 10。“理想解”是设想的各属性值均为最优值的解;“负理想解”则是设想的各属性值均为最劣值的解。若评价对象最靠近“理想解”同时又最远离“负理想解”，则为最好;否则为最差11。其主要步骤如下。(1)构建理想解 X+和负理想解 X，其中:(2)结合改进熵权法确定的各指标权重，计算各地级市与理想解和负理想解之间的加权欧氏距离 D+和 D:(3)计算各地级市与本区域内最优用地效益情形的贴近度 Si，公式如下:由 TOPSIS 法的原理可知，Si 值越大，则 i 市的土地利用综合效益越高;且若 i 市各评价指标均处于最优状态，则 Si=1;反之，若 i 市各评价指标均处于最劣水平，则Si=0。3 结果与分析 根据上文介绍的改进熵权 TOPSIS 法，分别对 20082012 年江西省 11 个地级市的农用地综合效益、建设用地综合效益和土地利用综合效益进行计算，结果如表2所示。表 2 江西省各地市 20082010 年土地利用效益综合评价得分地市名 农用地综合效益 建设用地综合效益 土地利用综合效益 2008 2009 2010 南昌市 0.5499 0.5478 0.5568 0.7162 0.7250 0.7216 0.6 2008 2009 20102008 2009 2010 196 0.6212 0.6283 景德镇市 0.5537 0.5533 0.5830 0.5791 0.5893 0.5828 0.5666 0.5716 0.5829 萍乡市 0.5423 0.5436 0.5411 0.6044 0.6089 0.6045 0.5647 0.5673 0.5660 九江市 0.4531 0.4463 0.4424 0.5562 0.5641 0.5598 0.4999 0.4997 0.4994 新余市 0.6022 0.6067 0.6117 0.5777 0.5827 0.5806 0.5913 0.5959 0.5971 鹰潭市 0.6321 0.6272 0.6423 0.6349 0.6349 0.6304 0.6335 0.6310 0.6361 赣州市 0.5496 0.5447 0.5422 0.4958 0.4972 0.4995 0.5280 0.5257 0.5240 吉安市 0.5703 0.5691 0.5927 0.4908 0.4930 0.4921 0.5379 0.5382 0.5478 宜春市 0.5961 0.5946 0.6083 0.4965 0.4917 0.4949 0.5477 0.5447 0.5498 抚州市 0.6852 0.6865 0.6781 0.5325 0.5362 0.5315 0.6083 0.6106 0.6006 上饶市 0.5073 0.5031 0.5122 0.2974 0.2905 0.3003 0.4060 0.4011 0.4045 3.1 江西省土地利用效益整体变化特征分析 由表 2 计算结果可知，20082012年间江西省土地利用效益情况变化不大。就平均意义而言，省域土地利用综合效益水平逐渐提高，其变化趋势如图 1 所示。其中，农用地综合效益从 0.5674 增至0.5737，建设用地综合效益从 0.5438 增至 0.5458，土地利用综合效益从 0.5549增至 0.5579。就 11 个地市之间的差异而言，建设用地综合效益各市之间差异先增后减，而农用地综合效益的地市差异则不断增大，并由此导致土地利用总综合效益的地市差异逐渐增强，指标方差变化趋势如图2 所示。图 1 江西省 20082010 年土地利用效益平均变化 3.2 江西省土地利用效益的空间格局与演化 为进一步揭示江西省各地市土地利用效益分异的空间格局及其演化特征，基于 ArcGIS 平台对表 2 进行数据的空间显化分析。为方便 3 年之间的比较，根据 ArcGIS 9.3 软件自带的标准差分类法，将 11个地市分为低效益区、较低效益区、平均效益区、较高效益区和高效益区五类地市，得到图 3图 5。其中，10%灰度为低效益区，30%灰度为较低效益区，50%灰度为平均效益区，70%灰度为较高效益区，80%灰度为高效益区。图 2 江西省 20082010 年土地利用效益市域差异变化 由图 3 可知，就江西省农用地综合效益的空间格局来看，高效益区集中于赣抚中游河谷阶地与丘陵区，以抚州市为典型代表;较高效益区集中于以宜春市、新余市和鹰潭市为代表的宜丰、高安侵蚀丘陵区和信江流域;全省政治、经济和文化中心所在的南昌市其农用地综合效益水平一般;而赣北工业中心九江市则由于地处幕阜山、九岭山侵蚀中山区，农用地以林业发展为主，综合效益水平较低。就江西省农用地综合效益的空间格局演化来看，从 2008 至 2010 年，赣州市农用地综合效益明显降低，由 0.5496 减小为 0.5422，从平均效益区降级为较低效益区;宜春市农用地综合效益提升明显，由 0.5961 提高到 0.6083，从平均效益区升级为较高效益区;其余地市变化不大。图 3 江西省 20082010 年农用地综合效益的空间格局演化 由图 4 可知，就江西省建设用地综合效益的空间格局来看，无显著超出全省平均水平的建设用地高效益地市，较高效益区包括南昌市、鹰潭市和萍乡市，其特点为辖区面积较小而工业化程度较高;江西省传统工业重市九江市，以及新余市、景德镇市、赣州市等建设用地综合效益居于平均水平;上饶市尽管经济总量居于全省前列，但由于人口基数较大，其建设用地综合效益水平最低;同样地，吉安市建设用地综合效益水平也较低，但比上饶市稍好。就江西省建设用地综合效益的空间格局演化来看，从 2008 至 2010 年，宜春市建设用地综合效益出现反复，由 0.4965降低为 0.4917 再回升至 0.4949;其他地市变化不大。图 4 江西省 20082010 年建设用地综合效益的空间格局演化 由图 5 可知，就江西省土地利用综合效益的空间格局来看，无显著超出全省平均水平的高效益地市，较高效益区包括南昌市、抚州市、鹰潭市和新余市，其中抚州市主要因为农用地综合效益高，而南昌市和鹰潭市为建设用地综合效益较高，新余市则为农用地与建设用地综合效益都不低的缘故;包括萍乡市、吉安市和宜春市在内的赣中西地区以及赣东北的景德镇市用地效益水平居中;赣西北九江市由于农用地综合效益不高，导致总土地利用效益水平较低;而上饶市则居于全省最低水平，表明有待进一步集约用地投入，提高整体效益水平。就江西省土地利用综合效益的空间格局演化来看，从 2008 至 2010 年，赣州市土地利用综合效益水平相对降低，由 0.5280 减小为 0.5240，从平均效益区降为较低效益区;其他地市则相对变化不大。4 结论与建议(1)20082010 年间，江西省土地利用效益水平一般，但整体不断提高，其中农用地综合效益提高明显，从 0.5674 增至 0.5737，建设用地综合效益从 0.5438 增至 0.5458，土地利用综合效益从 0.5549 增至 0.5579;同时，省内 11 个地市之间建设用地综合效益差异先增后减，而农用地综合效益的差异则不断增大，并由此导致土地利用总综合效益的地市差异逐渐增强。图 5 江西省 20082010 年土地利用综合效益的空间格局演化(2)农用地综合效益赣中地区较高而赣西北地区较低，其中抚州市最高，宜春市、新余市和鹰潭市其次，农用地综合效益较低的为赣州市、上饶市和九江市。建设用地综合效益无明显空间集聚，以辖区面积较小的地市为高，如南昌市、鹰潭市和萍乡市，而上饶市和吉安市则因投入成本较高而建设用地综合效益居于全省末位。就总的土地利用综合效益而言，以赣中东部的南昌市、抚州市、鹰潭市和新余市为高，赣中西部的萍乡市、吉安市和宜春市以及赣东北的景德镇市用地效益水平居中，而赣东北的上饶市、赣西北的九江市和赣南的赣州市 3 个南北边缘地市的用地效益水平较低。(3)近年来，赣州市的农用地综合效益水平逐渐降低，应引起一定关注。为促进江西省土地利用效益水平的整体提高，需重点提高上饶市、九江市和赣州市 3 个地处省南北边缘地市的用地效益水平，特别是上饶市的建设用地综合效益和九江市与赣州市的农用地综合效益。结合各地市的产业发展优势和资源禀赋，提出差别化的用地政策，可以促进江西省各地区间的经济、社会协调发展。参考文献:【相关文献】1俞勇军，陆玉麒.江西省经济区位特征及其区域发展空间结构研究J.经济地理，2003，23(4):462 466，471.2钟业喜，陆玉麒.基于可达性角度的区域发展机会公平性评价:以江西省为例J.地理科学，2009，29(6):809 816.3吴小翠，周兵兵，朱继业.我国中部地区能源消费省域差异的多层次分析J.中国人口资源与环境，2011，21(12):357361.4钟业喜，陆玉麒.基于不同地貌单元的江西省区域经济差异研究J.地域研究与开发，2009，28(6):13 16.5张泰城，散长剑.江西区域经济发展的空间差异及优化J.江西社会科学，2008(12):167172.6俞勇军，陆玉麒.江西省区域经济发展空间差异研究J.人文地理，2004，19(3):41 45，30.7王丽萍，周寅康.江苏省城市用地效益水平综合测度及障碍诊断J.安徽农业科学，2008，36(19):8192 8195.8杨剑，魏雅丽，王立国，等.区域土地利用效益评价:以阿坝藏族羌族自治州为例J.安徽农业科学，2008，36(20):87298731，8829.9黄志英，梁彦庆，葛京凤，等.河北省作物生产潜力及人口承载力研究J.农业现代化研究，2005，26(2):93 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