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
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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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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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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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。
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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