基于3S技术的农用土地集约利用评价研究 |
| 2012-11-27 11:12 作者：王瑾杰 来源：硅谷网 HV： 编辑： 【搜索试试】
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【硅谷网11月27日文】据《科技与生活》杂志2012年第17期刊文，新疆作为我国21世纪发展战略的重点，土地集约利用势在必行。文章对新疆18个不同规模等级城市(地级市、县级市)的农用土地进行集约利用评价，结合指标体系分析土地利用现状，为新疆农用土地集约利用提出针对性建议和对策。
关键词农用土地集约利用；主成分分析；综合评价
我国正处于城市化加速发展时期，加之人多地少，农用土地资源总量明显不足，粗放型土地利用增长方式使人地关系矛盾更加突显，因此，农村土地的集约利用数据的分析有助于新疆农业和经济的可持续发展研究。
1研究区域范围界定
文本研究区域以新疆18个城市为代表分析新疆城市农用土地集约利用现状，这些城市分别为：乌鲁木齐市、克拉玛依市、石河子市、吐鲁番市、哈密市、昌吉市、阜康市、伊宁市、奎屯市、塔城市、乌苏市、阿勒泰市、博乐市、库尔勒市、阿克苏市、阿图什市、喀什市、和田市。
1.1区域概况
1.1.1自然条件概况
新疆位于亚欧大陆腹地，我国的西北部，介于东经73°40′-96°23′，北纬34°25′-49°10′之间，土地面积166.49万平方公里，约占全国土地总面积的1/6[1]。地形地貌：高山丘陵91.57万平方公里；平原面积74.92万平方公里，其中沙漠面积30.49万平方公里[2]。
1.1.2社会条件概况
人口与社会发展：
新疆辖15个地、州、市，87个县（市），新疆生产建设兵团十四个师172个农牧团场[1]。到2008年底，人口保持低速增长，全疆总人口数2130.81万人，其中农业人口1208.93万人，非农业人口921.88万人。
1.1.3经济条件概况
（1）经济发展现状
2008年新疆国民经济快速稳定增长，全年实现全疆生产总值4203.41亿元，比上年增长11%，2001至2008年间平均增长速度为10.6%。全疆人均生产总值19893元人民币。三次产业全面增长，比重分别为6.4%、13.9%和9.7%。
(2)农业生产稳步发展
全年农业总产值完成1176.69亿元，比上年增长6.7%，物播种面积达到50.15万公顷。2008年新疆农用地中耕地总面积为412.46万公顷，占农用地的6.54%；园地总面积为36.42万公顷，占农用地的0.58%；林地总面积为676.48万公顷，占农用地的10.72%；牧草地总面积为5111.38万公顷，占农用地的81.02%；其它农用地71.75万公顷，占农用地的1.14%；耕地、园地、林地、牧草地面积之比为11:1:18:140，符合新疆的农用地安排的优先顺序和农业生产结构特点[1]。
2、研究内容
2.1研究内容
（1）以新疆行政区域划分中的18个城市的农村为例，利用主成分分析法和聚类分析法对18个城市的农村土地集约利用程度进行测算，并对测算结果做出相应分析。
（2）根据计算数据和对农村土地利用现状的分析与集约利用程度的评价对今后新疆18城市农村土地集约利用发展提出针对性措施和建议。
2.2评价方法的选取原则
18个城市农村土地集约利用评价方法有很多，本文选取了主成分分析法和聚类分析法，旨在以最少的信息丢失，最大程度地简化指标个数，有利于分析和计算。
2.3评价指标体系的建立
农村土地利用系统集约程度的评价指标体系设计遵循以下设计原则：
指标的选取应注重全面性、可行性、客观性和科学性，采集的数据必须真实可靠，必须考虑数据收集的难易程度和连贯性，采用科学的计算和统计方法进行分析，从而确保评价结果的科学性。[3]
以下是农村土地集约度评价指标体系的建立，见（表2-1）
表2-1农用土地利用系统集约评价指标体系
Table2-1Theindexsystemofevaluationontheagriculturelandintensiveuse
目标层 准则层 指标层
城市土地集约利用评价指标 土地投入水平B1 单位面积农业机械动力C16(千瓦/公顷)
单位面积施肥量C17（吨/公顷）
农用地投资强度C18（万元/公顷）
土地产出水平B2 单位面积农业产值C19(万元/平方公里)
粮食单位面积产量C21（公斤/公顷）
土地利用程度B3 人均耕地面积C22（平方米/公顷）
3、农村土地集约利用度计算
3.1本文要解决的问题：
保护耕地，减少资源浪费，为提高18个城市的农村土地集约利用程度提供方法和对策。
3.2农用地系统评价方法--主成分分析法
1、文章采用的主成分分析数学模型：
建立评价函数的数学模型是评价方法的核心，本文计算指标综合得分的模型为[46]：
（公式3.1）
其中，D为指标综合得分；Fi为各主成分的得分；Wi为各个主成分的权重[46]；（公式3.2）
其中，i为指标数，Xi为各指标的标准化数值，fi为相应指标的权重系数[46]。
即：
（公式3.3）
其中a1i,a2i,…,api=fi(i=1,…,m)为X的协方差阵Σ的特征值对应的特征向量，zx1为指标标准化数据。
因为在选取的评价指标体系中，各指标数值获得途径不一，量纲也不相同，没有直接的可比性，所以在计算之前须先消除量纲的影响，需要对原始数据进行标准化处理。所有数据标准化处理的过程可以用SPSSforwindows软件来辅助计算。
3.2.1农用地子系统土地集约利用度测算
1、数据标准化处理
将选取指标进行标准化处理；共提取3个主成分，累计方差贡献率为88.48%，置信度为100.00%，3个主成分的特征值分别为：3.26、1.06、0.99。详情见（表3-1）
表3-1农用地子系统方差分解主成分提取分析表
Table6-11ThePrincipalcomponentextractionanalysischartofagricultureland-usesubsystemvariancedisintegration
解释的总方差
成份 初始特征值 提取平方和的载入
合计 方差的% 累积% 合计 方差的% 累积%
1 3.26 54.32 54.32 3.26 54.32 54.32
2 1.06 17.61 71.94 1.06 17.61 71.94
3 0.99 16.54 88.48 0.99 16.54 88.48
4 0.46 7.63 96.1
5 0.15 2.57 98.67
6 0.08 1.33 100.00
再次，根据（表3-1）中的特征值分别计算主成分的权重依次分别为：
W农1=3.26/（3.26+1.06+0.99）=0.61
W农2=1.06/（3.26+1.06+0.99）=0.20
W农3=0.99/（3.26+1.06+0.99）=0.19
然后根据（表3-1）中的数据除以主成分相对应的特征值开平方根便得到每个主成分中每个指标所对应的系数[38]。计算得出各主成分的得分方程为：
F农1=0.508X1+0.053X2+0.471X3+0.518X4+0.115X5+0.486X6
F农2=0.150X1+0.519X2-0.149X3-0.240X4+0.793X5-0.001X6
F农3=-0.053X1+0.842X2+0.149X3+0.009X4-0.510X5-0.068X6
因此，依据（公式4.1）得出计算农用地子系统得分综合模型为：
D农=F农1*W农1+F农2W农2+F农3W农3
计算得出农用地子系统集约利用度综合得分D及排名。见（表3-2）。
表3-2农用地子系统主成分得分及排名
Table3-2Thescoresandsequenceofprincipalcomponentinagricultureland-usesubsystem
农用地 F农1 排名 F农2 排名 F农3 排名 D综 排名
乌鲁木齐市 -0.646 10 -0.071 9 -0.611 14 -0.525 14
克拉玛依市 -1.081 18 -0.486 13 0.804 3 -0.61 15
吐鲁番市 -0.168 4 -0.712 14 -1.138 16 -0.458 10
哈密市 -1.149 19 -1.242 18 -0.403 11 -1.028 18
昌吉市 -0.665 11 -0.094 10 0.009 10 -0.425 9
阜康市 -1.055 17 -1.057 17 0.749 4 -0.718 16
伊宁市 1.805 3 0.069 7 0.649 6 1.244 3
奎屯市 -0.974 14 0.340 3 0.357 9 -0.463 11
塔城市 -0.198 5 1.987 2 -1.831 19 -0.069 5
乌苏市 -0.765 13 -0.047 8 1.721 1 -0.157 6
阿勒泰市 -1.006 16 -0.347 12 -1.119 15 -0.896 17
博乐市 -0.461 8 2.665 1 1.575 2 0.542 4
库尔勒市 -0.417 6 0.100 6 -1.377 18 -0.494 13
阿克苏市 -0.764 12 -0.160 11 0.452 7 -0.416 7
阿图什市 -0.426 7 -1.394 19 0.363 8 -0.471 12
喀什市 5.490 1 0.308 4 -0.438 12 3.35 1
和田市 3.989 2 -0.857 16 0.745 5 2.418 2
石河子市 -0.590 9 0.174 5 -0.507 13 -0.422 8
4、结果与分析
4.1主成分结果分析
根据（表3-1）得知：
（1）第一主成分F1农的贡献率最大，各城市的农用地集约度得分综合排名与第一主成分排名基本一致，说明第一主成分土地投入量是考核农用地集约利用程度的核心，同时也说明提高土地利用程度，增加土地投入量是提高农用地集约利用程度的首要途径。
（2）2008年新疆18个城市农用地得分最高为喀什市3.35分；最低为哈密市-1.03分。高低得分相差4.38，证明区域差异性较为突出。
（3）由计算结果得出南疆农用地集约利用得分平均值高于北疆城市，说明以传统农业为中心的南疆城市农用地集约利用程度整体水平高于北疆。
4.2农用地集约利用程度等级分类
本文以新疆18个城市的农村为划分区域，利用SPSS17.0软件中的聚类分析结合集约度分值D，将农用地集约利用程度得分进行聚类划标准如下见（表3-3）：
表3-3农用土地集约利用程度等级分类
Table6-14Thegradeclassificationofagriculturelandintensiveutilizationdegree
D≥2 0≤D＜2 -0.2≤D＜0 -0.5≤D＜-0.2 D＜-0.5
土地开发利用等级 Ⅰ级 Ⅱ级 Ⅲ级 Ⅳ级 V级
土地利用集约程度 高度集约 集约 中度集约 低度集约 不集约
根据（表3-2）和（表3-3），分类结果如下：
Ⅰ级高度集约利用城市为喀什市、和田市。Ⅱ级集约利用城市有：伊宁市和博乐市。Ⅲ级中度集约利用城市有：塔城市和乌苏市。Ⅳ级低度集约利用城市有：阿克苏市、石河子市、昌吉市、吐鲁番市、奎屯市、阿图什市、库尔勒市。V级不集约利用城市有：乌鲁木齐市、克拉玛依市、阜康市、阿勒泰市、哈密市。
4.3农用地集约利用程度等级分类结果分析
Ⅰ级高度集约利用城市为喀什市、和田市。通过分析发现主要原因在于它们是以传统农业经济为主导的城市，并且农业投入、产出等各项指标表现突出，单位面积农业机械总动力投入、单位面积农业产值、人均耕地面积（正向化）、单位面积施肥量等指标分别位居18个城市前2位；农用地综合利用指数较高，因此农用地集约利用得分较高；
Ⅱ级集约利用城市为：伊宁市和博乐市。这两个城市特点在于人口密度较大，人均耕地面积较小，排名较前，分别位居第三、第四位；
Ⅲ级中度集约利用城市有：塔城市和乌苏市。塔城是以农业经济为主导的城市，其中单位面积农业产值较低，位居末尾，其余各项农业投入、产出指标均处于中等水平，综合指标得分位居第五位；乌苏是以工业发展为主导的城市，单位面积农业产值较高位于第四，但由于人均耕地面积较大，排名较后，综合指标得分位居第六位；
Ⅳ级低度集约利用城市和V级不集约利用城市综合指标得分较低的主要原因大致分为两种情况：
阿克苏市、吐鲁番市、库尔勒市、阿图什市各项土地投入水平比较低；由于盐渍化等原因低产地较多，造成农作物产量较低，耕地利用效益还处于较低水平现；农业自然条件受限，干旱缺水，农业经济效益相对低下，且农地集约度前景不看好。因此，其排名远远落后于其它城市；
乌鲁木齐市、克拉玛依市、阜康市、阿勒泰市、哈密市、石河子市、昌吉市、奎屯市均属于北疆城市，大多数城市处于天山北坡经济带，这些城市经济发展主要以工业和第三产业为主导，虽然其地理位置、气候条件、土壤水资源都具有一定的区位优势，但农业发展相对滞后，因此这些城市在农业发展中的各项指标均处于全疆末尾，农用地集约利用评价得分较低；
为了便于空间差异分析，本文借助MAPGIS6.7平台，将18个城市农用地土地集约利用等级按高低生成空间分布图（图4-1）。研究区域农用土地集约利用水平在这里得到体现，具有明显的等级特征和区域性差异，为新疆农用土地集约利用研究提供基础数据；为保护耕地，减少资源浪费和提高城市土地集约利用程度提供方法和对策。具有实际指导意义和重要的理论价值。
图4-1新疆18个城市农用土地集约利用程度空间分布图
Figure4-1Spatialdistributionofagriculturelandintensiveutilizationdegree
新疆各城市的农用地集约度评价得分与排名基本符合实际发展情况，评价结果较为合理，有助于城市农用地发展的决策制定和规划安排。
作者简介
王瑾杰（1982-），女，陕西人，硕士研究生，研究方向：资源环境评价与地理信息系统；马春霞（1985-），女，新疆人，硕士研究生，研究方向：资源环境评价与地理信息系统；董煜（1971-），男，新疆人，硕士研究生，研究方向：资源环境评价与地理信息系统。 |
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