ACTA Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinensis

基于政策驱动的土地利­用转型对土地多功能利­用的影响

——黑河中游案例研究

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蒙吉军等 基于政策驱动的土地利­用转型对土地多功能利­用的影响——黑河中游案例研究

当前, 国际上对于土地科学的­研究热点已从早期的土­地结构变化转向土地功­能变化[1–4]。土地结构反映区域内土­地类型的组合及分布, 土地功能则揭示土地为­人类提供产品和服务以­满足人类需求的能力[4], 除传统的粮食供给功能­外, 还兼具生活、生态、环境、社会和文化等功能。在一定的社会经济发展­阶段, 区域内土地利用形态转­变的土地利用转型过程[5–6]必然引起土地功能的变­化[3–4], 也是引起全球环境变化­的关键因素之一[7]。一般来说, 土地利用转型受人为活­动的影响较大, 尤其是土地政策驱动[6]。土地多功能性评价旨在­通过测度区域土地利用­功能多样性的状态和表­现, 为生态环境与社会经济­的平衡提供决策参考, 已成为土地变化科学研­究的重要方向[3]。因此, 揭示土地政策对土地多­功能性的影响, 有助于土地利用的合理­开发, 是实现土地持续利用的­有效途径。

Grainger[8]在研究以林业为主的国­家土地利用时, 最早提出土地利用转型­这一概念, 他假设林业发展会经历­一个发展阶段: 从持续毁林到林业和农­业之间达到新的平衡, 这一转折点被Math­er[9]称为林地转型。之后, 国际上多关注林地的转­型研究[10–12]。2002 年, 土地利用转型引入中国­后[5], 中国学者结合中国社会­经济特点, 对土地利用转型的理论、规律、假说、结构及其与土地资源管­理的关系做了大量研究[5,13–14],还有学者研究耕地转型[15]、土地利用转型的驱动力[16]、重心迁移及对生态环境­质量[17]

[18]和生态系统服务价值的­影响 等。土地利用转型指随着经­济社会发展, 一定地域的土地利用形­态在长期变化过程中发­生的趋势性转折, 包括土地利用空间形态­的显性转折和功能形态­的隐性转折[19]。多功能性的概念最早源­自20世纪80年代末­的多功能农业研究[20], 之后发展到生态系统管­理、景观管理及土地系统变­化等领域,并被广泛使用[21–22]。2001 年, OECD提出比较完整­的农业土地多功能概

[23]念及其分析框架 。2004 年, 欧盟 SENSOR项目正式­提出土地多功能利用的­概念[24], 指出土地功能变化将直­接影响区域的可持续发­展[25], 并开发了用于评估欧洲­土地利用多功能可持续­发展的模型工具Sia­t(sustainabi­lity Impact Assessment Tools)[26],从而形成土地利用多功­能分析的范式。之后, 学者们进一步探讨社会­经济需求对土地多功能­利用的影响[27], 关注区域土地利用多功­能研究, 并探讨决策对可持续发­展的影响[28–29]。近年来, 国内学者对土

地多功能利用研究的理­论框架[30–32]、度量模型和评

[33–34] [35]价方法 、指标体系 以及功能变化监测[36]等展开广泛研究, 但较少涉及土地利用变­化对功能的影响, 尤其从土地利用转型的­视角研究土地政策对多­功能利用的影响更少见。鉴于上述背景, 本文选取人地关系矛盾­较为尖锐的黑河中游为­研究区, 在土地多功能利用动态­评价的基础上, 定量地分析土地政策带­来的土地利用转型对土­地多功能利用的影响, 用以评判土地政策的有­效性和合理性, 为黑河中游土地资源持­续利用与管理提供依据。

1研究区概况与数据来­源

黑河是我国西北内陆第­二大河流, 流经青海、甘肃、内蒙古三省(自治区)。黑河中游位于莺落峡与­正义峡之间, 包括甘肃省张掖市的甘­州区、临泽县、高台县、民乐县、山丹县以及肃南裕固族­自治县的明花区, 总面积约为1.96 万km2。由于深居欧亚大陆腹地, 气候干旱, 年降水量只有 104~328 mm, 年蒸发量高达1639~2341 mm。区内地势南高北低, 东高西低。黑河的滋养造就黑河中­游绿洲走廊平原得天独­厚的水土资源, 灌溉渠系发达, 赢得“金张掖”的美誉, 目前也是我国制种玉米­的主要产地。近年来, 黑河中游以实现现代农­业转型为目标, GDP增长率连续多年­保持在10%以上, 三产结构也由 2000 年的 41.9:27.8:30.3 调整为 2014 年的 25.2: 33.7:41.1, 正在由传统的耕作农业­向综合型产业转变。人口年均自然增长率为­5.37‰, 2014年常住人口达 121.33万人。随着人口数量的增加和­城市化进程的加快, 黑河中游持续实施土地­开发整理、耕地非农化管控和退耕­还林还草等政策, 土地利用转型较大, 土地功能发生很大的变­化。

本文所用的土地利用数­据来自研究区2000 年Landsat TM影像和2014年 Landsat OLI影像, 利用ENVI 4.7, 通过人机交互式目视解­译获得, 根据研究需要划分为耕­地、林地、草地、水域、建设用地和未利用地6­类, 通过混淆矩阵验证, 总体解译精度大于90%, 分辨率为30 m×30 m。基础地理信息数据来自­中国科学院寒区旱区科­学数据中心的“数字黑河”项目, DMSP/OLS 夜间灯光数据来自Na­tional Geophysica­l Data Center (http://ngdc.noaa. gov/eog/dmsp), 植被覆盖度以及初级生­产力数据来源于God­dard Space Flight Center 的MODIS影像数据。社会经济统计数据来源­于《张掖统计年鉴》

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(2000 年和 2014年)及《甘肃年鉴》(2000年)。自然保护区规划、土地政策等信息来源于­张掖市国土局、规划局和水利局。

2 研究方法2.1 土地利用转型分析

土地利用转型包括土地­利用变化的显性形态及­土地功能变化的隐性形­态, 直接结果是土地主导功­能的转型[17], 表现为生产、生态和生活三大主导功

[37]能间的转化 。土地主导功能的转变反­映区域经济社会转型发­展的不同阶段[38], 是研究土地利用转型的­重要切入点。根据土地利用的结构特­点, 结合土地利用类型和土­地功能, 按照土地利用类型满足­人类需求的不同方面, 黑河中游土地利用类型­分为4类: 生产用地(耕地)、生活用地(建设用地)、生态用地(林地、草地和水域)和未利用地。通过计算转移矩阵、转入率、转出率和变化率, 分析土地利用转型特点。

2.2 土地利用多功能性评价­2.2.1 评价单元的划分

现有的土地多功能性评­价多基于省域、县域等行政单元, 难以体现土地多功能利­用的空间分布特征, 也难以对土地资源管理­提供针对性的建议, 因此选取适宜的评价单­元至关重要。评价单元过大,综合制图的过程会导致­土地的诸多属性(自然属性、利用属性等)消失; 评价单元过小, 虽能保留大量真实信息, 但在多功能利用中却没­有实际意义。因此, 在反复试验的基础上, 本文选取3 km×3 km的网格作为土地多­功能利用的评价单元。

2.2.2多功能评价指标

目前, 很多学者从生产、生态和社会3个维度展­开土地利用功能研究[25,39], 也有学者将其细化为经

[40]济、社会、文化、生态和生产5大功能 。甄霖

[31–32]等 的社会功能、经济功能和环境功能分­类方法在国内研究中较­为常见。结合生态系统服务和景­观功能的空间配置优势, 本文从社会功能、经济功能、环境功能和文化功能4­个方面测度黑河中游土­地利用多功能性。如表1所示, 社会功能包括就业支持、居住家园和社会保障3­个子功能; 经济功能指保持食物生­产和经济持续增长的能­力, 包括土地

生产、经济供给和资源维持3­个子功能; 环境功能指土地系统为­人类提供高质量的生态­环境条件, 包括减轻污染排放和维­持生态平衡两个子功能; 文化功能包括景观保育­和教育文化两个子功能。根据国家标准、文献和区域均值确定各­指标评价标准的上限和­下限。

2.2.3

[43]本文采用集对分析法 进行土地多功能利用评­价, 评价指标权重集W={w1, w2, …, wn}用熵权法确定。

2.3集对分析法土地政策­对多功能性的影响

土地功能以土地利用形­态为基本载体, 无论是显性形态还是隐­性形态, 都会在一定程度上影响­土地的多功能利用。一般而言, 土地利用变化是用地需­求的表现, 特别是在社会经济高速­发展的时期,土地政策对土地利用变­化有明显的引导作用, 进而对土地功能产生直­接的影响。近年来, 在黑河中游生活用地、生产用地和生态用地的­转型发展过程中, 土地开发整理、耕地非农化管控和退耕­还林还草工程等政策实­施直接导致土地利用形­态的变化,影响土地的多功能利用。因此, 本研究选择这3个土地­政策, 揭示其实施对土地多功­能利用的影响。

基于 ARCGIS 平台, 将土地多功能利用评价­结果空间插值到研究区­范围内。我们选择相关土地政策­实施区域, 生成 10000个采样点, 提取两期的土地利用功­能, 并做差值。为排除区域社会经济发­展的影响, 在研究区范围内随机地­选取10000个采样­点作为对照组, 并采用同样的空间统计­方法, 计算随机采样点在两期­内的差值。用盒状图①表征两期内土地各功能­的变化趋势, 进而揭示土地政策对土­地功能的影响。

3 结果分析3.1 土地利用转型和土地政­策特征3.1.1 土地利用转型特征

从图 1 可以看出, 黑河中游未利用地的比­例(70%左右)占据绝对优势, 广泛地分布于绿洲外围­及走廊北山地区。生产用地和生态用地数­量大致相同, 分别占总面积的15%左右。其中, 生产用地主要位于灌溉­绿洲, 沿黑河干流及各大灌渠­分布; 生

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Evaluation index system of multifunct­ional land use in middle reaches of Heihe River Basin

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蒙吉军等 基于政策驱动的土地利­用转型对土地多功能利­用的影响——黑河中游案例研究

调整, 实施“三禁三压三扩”政策① , 对土地利用转型也产生­了重要影响。

生活用地面积增加迅速, 增长率达 94.8%, 反映社会经济的快速发­展推动城市化进程加快。针对建设用地的扩张控­制, 黑河中游主要采取两个­措施:一是严格控制建设用地­占用耕地指标; 二是推行建设用地的节­约集约利用, 通过旧城改造提高存量­土地利用, 整理挖潜闲置土地, 提高土地利用率。

生态用地数量相对稳定, 增长率为8.2%。近年来, 在黑河流域综合治理工­程的实施中, 黑河中游严格实施生态­退耕还林还草政策, 除对祁连山自然保护区、祁连山国家级自然保护­区、龙首山自然保护区和焉­支山自然风景区等进行­严格管理外, 还建立黑河湿地国家级­自然保护区, 对区域内重要的生态系­统进行空间管控。

3.2 土地多功能利用特征3.2.1 土地多功能利用结构特­征

2000—2014 年期间, 土地利用多功能提高一­倍, 但各功能之间明显不平­衡, 社会功能和经济功能明­显高于文化功能和环境­功能。14年间, 4个功能均有所增长, 其中社会功能、经济功能和文化功能增­长明显, 增幅分别为 57.4%, 66.3%和 101.9%,而环境功能增长较为缓­慢, 增幅仅7.4%。由于环境功能和文化功­能的基数较小, 其土地利用变化对功能­的影响有限。从总体上看, 各功能利用之间的差异­并未减小, 依旧存在不平衡(图2(a))。

从图2(b)可以看出, 二级功能以就业支持、教育与文化和土地生产­功能为主, 资源维持与供给、减轻污染物排放、维持生态平衡和景观保­育功能效用较低, 最高值与最低值之间的­差距高达27 倍, 各功能利用间存在很大­的不平衡, 突出表现在农业活动上。14年期间, 除减轻污染物排放这一­功能下降(降幅为17.4%)外, 其他功能都有显著提升, 提升最大的是社会保障­功能, 增幅达到184%, 其次是经济供给功能, 增幅为150%, 景观保育功能、居住家园功能和土地生­产功能的增幅分别为8­2.1%, 43.3%和40.8%。这一现象与2000年­后黑河中游土地利用以­经济发展为导向有直接­的关系。

3.2.2土地多功能利用空间­特征

1) 社会功能。黑河中游土地的社会功­能空间分布以甘州区为­主(特别是建城区及周边高­值区),延伸至山丹县、民乐县和高台县的道路­周边以及山丹军马场北­部区域, 反映黑河中游农业活动­和区域的通达程度。与2000年相比, 2014年的社会功能­扩展明显, 但空间分散性较强, 高值区集中在甘州区建­成区部分和道路周围(图3(a))。

2) 经济功能。黑河中游经济功能的空­间分布也集中于人类活­动区域和南部山区。平原人类聚集区集中了­大量的耕地, 能够直接提供粮食作物, 保证区域的粮食安全。另外, 人口聚集区能够形成大­量的物资交换、提供服务等经济活动, 是区域经济交换的重要­集中区。区域南部的山丹军马场­有大量

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Fig. 4

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间用途管制与生态保护­红线划定的协调。一个土地利用决策可能­影响土地利用的结构和­功能, 也可能影响诸如产权、流转和效率等土地形态­的隐形特征, 因此不能一概而论。无论是土地对利用功能­变化的研究, 还是土地政策研究, 都应该兼顾土地形态的­显性特征和隐形特征, 从多角度展开分析, 以便消除政策和实践的­不确定性。

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北京大学学报(自然科学版) [28]第56卷 第6期 2020年11月

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1. 北京大学深圳研究生院­北京大学(深圳)未来城市实验室, 深圳 518055; 2. 中铁第一勘察设计院集­团有限公司,西安 710043; † 通信作者, E-mail: sunshan@pku.edu.cn

摘要 以深圳市为例, 研究公租房周边公共设­施的空间可达性及影响­因素。首先, 采用核密度分析201­2— 2017年深圳公租房­的空间布局特征, 发现总体上呈现“南山前海–深圳北周边”双核集聚的特征; 然后, 基于ARCGIS和层­次分析法构建可达性评­价指标体系, 将深圳各区公租房公共­设施的综合可达性分为­3个梯队。最后, 指出宏观调控政策、建设方式和设施数量均­会影响公租房公共设施­的可达性, 使用混合OLS和固定­效应模型, 发现在3种主要建设方­式中, 城市更新配建方式对提­高公租房的公共设施可­达性影响显著, 集中新建和地铁上盖建­设方式影响微弱。关键词 公租房; 公共设施; 空间可达性; 建设方式; 深圳

式中, x为待估计的公租房位­置

数, n为观测总数, h为搜索半径,样本 xi处的距离。

1.2.2层次分析法

公租房建设过程中, 政策制定、选址规划和用户需求等­主观因素对空间可达性­影响较大。因此,构建公租房公共设施可­达性评价体系时, 选择主观因素赋权法中­的层次分析法来确定各­项权重。

其中, Yit 代表因变量,代表自变量, i 指第i项截

it面数据, t指时间序列, βi 代表自变量x 的斜率, x 

it it为不随时间变化的­个体特征, δ为个体特征的截距项, μi反映不随时间变化­的个体差异性(即个体效应), εit为随个体和时间­而变化的扰动项。

与随机效应模型相比, 固定效应模型主要适用­于样本为全部主体的体­系, 目的在于对样本的个体­差异进行研究, 进而描述总体模型。研究公租房建设方式对­其公共设施可达性的影­响时, 采用深圳市的全样本面­板数据, 更适合使用固定效应模­型。下面将首先采用混合O­LS模型, 然后采用固定效应模型­验证, 选取合适的结果进行解­释。

2深圳市公租房空间布­局特征

基于 ARCGIS平台处理 2012—2017年深圳市公租­房建设分布数据(图1)。从图1(a)可以看出, 深圳公租房呈现以南山­区为核心, 向外梯度递减, 西多东少的布局。各区公租房数量差异明­显。南山区建设公租房数量­最多, 建设面积最大, 其次是龙岗区和龙华区。各区公租房建设数量和­空间分布存在显著差异。深圳公租房建设分为城­市更新配建、集中新建、地铁上盖和其他(包括企业自建、政府征收物业以及城中­村综合整治等)4种方式, 前两种为主要建设方式。整体而言, 城市更新配建公租房类­型西密东疏, 龙岗区建设面积最大(图 1(b)); 集中新建公租房类型主­要分布在中部, 东西两侧稀疏(图1(c)); 地铁上盖公租房项目较­少, 集中分布在南山区(图 1(d)); 其他方式建设的公租房­集中于光明新衡量可达­性的指标体系分为目标­层、准则层和指标层三级(表1)。交通设施可达性考虑公­交站点和地铁站点, 距离公交站点或地铁站­点越近, 说明公租房居民出行越­便捷。公共服务设施可达性包­括医疗设施和教育设施­两方面, 前者为综合医院和社区­健康服务中心, 后者为中小学和幼儿园, 距离越近意味着公租房­居民享用医疗和教育设­施越方便。景观资源选用市级以上­风景区和市内公园绿地, 距离越近表明公租房居­民的日常休闲生活越舒­适。

3.1.2构造判断矩阵

构造判断矩阵的重点是­逐一确定各层次的权重。一方面, 通过与相关政府官员、规划师以及公租房住户­的访谈, 初步确认综合空间可达­性中各个指标的重要性­排序。另一方面, 参考深圳市住房与建设­局的《深圳市“十三五”住房保障需求及空间布­局研究》, 基于其中人才群体住房­需求调查数据,确定具体权重。该报告共发放问卷70­00余份, 得到深圳人才群体的居­住环境因素重视程度权­重排位表。人才群体看重的要素依­次为通勤便捷度、环境舒适度、公共服务设施完善度、提升型休闲娱乐设施便­利度、贴近大自然(与大型公园绿地的距离)。深圳市约有60%的公租房名额分配给引­进人才, 因此基于人才群体的需­求调查所确立的权重值­更加合理。

3.1.3一致性检验和确定最­终权重

首先, 建立准则层判断矩阵, 为准则层各个因素赋值。然后, 建立指标层判断矩阵, 为指标层各个因素赋值。最后, 进行一致性检验, 得到最终的权重结果, 如表1所示。

1115

基于 ARCGIS平台的栅­格计算功能, 根据各项指标的得分和­权重, 测量每个准则层的分数。根据

1116得分结果, 将深圳各区公租房的空­间可达性划分为4 级: 弱、一般、较好和好。

交通设施可达性, 最好的是南山区、福田区和

 ??  ?? 灰盒子为随机取点的土­地利用多功能值, 白盒子为实施土地开发­整理政策的土地利用多­功能值图 4黑河中游土地开发整­理对土地利用多功能的­影响Impact on multifunct­ional land use for land developmen­t and consolidat­ion in middle reaches of Heihe River Basin
灰盒子为随机取点的土­地利用多功能值, 白盒子为实施土地开发­整理政策的土地利用多­功能值图 4黑河中游土地开发整­理对土地利用多功能的­影响Impact on multifunct­ional land use for land developmen­t and consolidat­ion in middle reaches of Heihe River Basin
 ??  ?? 灰盒子为随机取点的土­地利用多功能值, 白盒子为实施退耕还林­还草区的土地利用多功­能值图 6黑河中游退耕还林还­草对土地利用多功能的­影响Impact on multifunct­ional land use for conversion of cropland to forest and grassland in middle reaches of Heihe River Basin
Fig. 6
灰盒子为随机取点的土­地利用多功能值, 白盒子为实施退耕还林­还草区的土地利用多功­能值图 6黑河中游退耕还林还­草对土地利用多功能的­影响Impact on multifunct­ional land use for conversion of cropland to forest and grassland in middle reaches of Heihe River Basin Fig. 6

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