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摘要：根据土地详查数据及相关统计资料，采用统计和典型相关分析法分析了湖南省“3+5”城市群近17年来土地利用变化及驱动因子。结果表明：近17年来湖南省“3+5”城市群耕地、园地、未利用地数量持续减少，建设用地（包括居民点及工矿用地、交通用地和水利设施用地）快速增加，林地呈增加趋势，牧草地略微减少。湖南省“3+5”城市群耕地数量的变化与城市化率呈显著负相关，未利用地的数量变化与经济发展强度呈显著负相关，建设用地数量的变化与固定资产投资额呈显著正相关。该结果可为土地利用变化预测和土地资源的可持续利用提供了重要依据。
关键词：土地利用变化；驱动力；“3+5”城市群；湖南省
土地利用变化是目前全球变化研究的热点和前沿问题。湖南省“3+5”城市群的土地利用类型及结构在不断发生变化，如何实现“3+5”城市群土地资源的可持续利用及其与人口、社会、环境的协调可持续发展，成为理论界和实际土地管理工作中的一个重要议题。
鉴于目前针对湖南省“3+5”城市群土地利用方面的研究还很少[1-6]，分析该城市群的土地利用变化情况及其驱动因素，为未来城市群土地利用规划的编制、土地利用结构的优化及产业结构的调整提供理论支撑。
一、研究区概况
1、研究范围
湖南省“3+5”城市群中的3是指长沙、株洲、湘潭3个中心城市，5是指岳阳、常德、益阳、娄底和衡阳5个周边城市，如图1所示。该城市群位于湖南省东北部，位于京广经济带、泛珠江三角经济区、长江经济带的结合部，于2007年与武汉城市圈一起加入全国“两型社会”综合规划配套改革试验区。该城市群土地总面积97065万hm2，2012年末总人口429708万人。2012年末GDP为179892亿元，其中一二三产业比值为137：50：293。
图1 湖南省“3+5”城市群区域范围图
2、研究区土地利用现状
2012年末，湖南省“3+5”城市群土地总面积97065万hm2，约占全省面积的 4583%，其中农用地76501万hm2，占城市群土地总面积的79%，建设用地9071万hm2，占9%，未利用地11334万hm2，占12%，2012年末土地利用结构现状如表1。
表1 湖南省“3+5”城市群2012年土地利用现状表
类型
农用地
小计耕地园地林地牧草地其他农用地
面积（km2）76501072219017244128425687613668916417
占比（%）788622872524388
014945
类型
建设用地未利用土地
小计居民点及工矿用地交通用地水利设施用地小计未利用地其他土地
面积（km2）91707672287964332
1298651133438461717671721
占比（%）9457450661341168
476692
二、湖南省“3+5”城市群土地利用变化分析
1、“3+5”城市群土地利用结构变化分析
与1996年相比，2012年湖南省“3+5”城市群的土地利用类型发生了巨大变化（见表2），总的来说就是未利用地和农用地面积大量减少，建设用地面积快速增加。
表2 湖南省“3+5”城市群1996年与2012年土地利用结构变化情况表
土地利用类型
1996年2012年增减量
面积（km2）比例（%）面积（km2）比例
（%）面积（km2）百分比（%）
耕地2290486225522190172287-71469-312
园地
267675
264
244128
252
-23547
-880
林地
4207866
4143
4256876
4388
49010
116
牧草地
14814
015
13668
014
-1145
-773
其他农用地
1002096
987
916417
945
-85679
-855
居民点及工矿用地673363663722879
74549516735
交通用地4662904664332
066177033797
水利设施用地86989086129865
134428764929
未利用地843789831461717
476-382072-4528
其他土地721769711671721692
-50048-693
由上表可以看出：（1）未利用地面积减少最多，17年来共减少了382072平方千米，减幅达4528%；（2）农用地面积急剧减少，共减少了18184平方千米，除林地略有增加外，耕地、其它农用地、园地和牧草地均有不同程度的减少；（3）在农用地及未利用地快速减少的同时，建设用地飞速增加，共增加了110095平方千米，其中水利设施用地增加最快，其次为交通用地和居民点及工矿用地。
2、土地利用程度分析 为了定量分析土地利用的广度、强度和深度，本文运用土地利用综合指数来反映土地利用程度，计算公式如下：
LUD=100×∑ni-1AiCi
其中，LUD为某单元的土地利用程度综合指数；Ai 为该单元第i 级土地利用程度分级指数（见表3[7]）；Ci 为该单元第i 级土地利用程度的面积百分比；LUD的取值为[100，400]上的连续函数[8]。
表3 土地利用程度分级标准表
土地利用级未利用级林、草、水用地级
农业用地级城镇聚落用地级
土地利用类型
未利用土地、
难以利用土地
林地、草地、水面
耕地、园地、人工草地
城镇、农村居民点、工矿用地、交通用地
分级指数1234
表4 湖南省“3+5”城市群土地利用综合指数表
年份土地利用程度综合指标数
199626821
199726845
199826854
199926914
200026992
200127034
200227113
200327204
200427351
200527549
200627792
200728053200828117
200928294
201028353
201128407
201228498
由上表可以看出：（1）由于城市群对土地利用的强度在全省范围较高，所以其土地利用综合指数都较高；（2）从1996年到2012年土地利用综合指标数总的趋势是逐渐上升的，这说明“3+5”城市群的土地利用程度逐渐加强；（3）2004年以前土地利用程度变化缓慢，但随着 “3+5”城市群规划的出台及实施，区域土地利用程度从2004年开始显著提高，但自2007年开始政府的轮番房地产宏观调控政策的实施，区域土地利用变化速度开始减缓。
三、湖南省“3+5”城市群土地利用变化驱动力分析
1、研究方法
典型相关分析是利用综合变量对之间的相关关系来反映两组指标之间的整体相关性的多元统计分析方法。它将两组内较多的变量压缩到少数几个典型变量，并通过变量间相关系数来综合描述两组变量间的关系，分析中以其中一组变量作为目标变量Y，另一组作为解释变量X。本文运用典型相关分析法对湖南省“3+5”城市群土地利用变化的驱动力进行分析。
分析中选取1996-2012年湖南省8个城市的土地利用类型的变化量为目标变量，选取1996-2012年湖南省8个城市的社会经济因子和自然气候因子的变化量作为解释变量。数据经归一化处理后，利用SPSS 进行组内变量间多重共线性分析，去除了园地、林地、牧草地、水域，最后选取耕地、建设用地和未利用地3个土地利用类型的变化量为目标变量，选取15个社会经济因子和5个自然气候因子的变化量为解释变量进行典型相关分析，其结果见下表（表5和表6）。
表5 目标变量相关系数表
目标变量耕地（Y1）园地（Y2）
林地（Y3）牧草地（Y4）建设用地（Y5）
未利用地（Y6）
相关系数0975032305230543
08540821
表6 湖南省“3+5”城市群土地利用典型变量载荷表
变量名称典型载荷
典型变量Y1典型变量Y5典型变量Y6
因变量组Y—土地利用类型
Y1耕地-09120080-0372
Y2园地-0061-0471-0162
Y3林地-00560423-0075
Y4牧草地0332-0090213
Y5建设用地012307370413
Y6未利用地-0142-0261-0604
自变量组X—社会经济因素
X1年末总人口04140321-0131
X2固定资产投资02010747-0123
X3区内生产总值001201370461
X4财政总收入032500710281
X5农业总产值-07410060-0215
X6林业总产值-0496-0332-0041
X7牧业总产值-048203370065
X8渔业总产值04070071-0121
X9工业总产值014800750451
X10第一产业增加值-04870261-0179
X11第二产业增加值030100310461
X12第三产业增加值030202110089
X13粮食总产量-0812-0151-0463
X14经济密度-0209-03690775
X15城市化率-08230481-0168
自变量组X—自然气候因素
X16平均气温027503120166
X17极端最低温度-02420295-0051
X18极端最高温度0299-02610241
X19日照时数-0009-008-0101
X20降水量-0228-0132-0321
2、研究结果与分析
通过检验，由表4可知只有变量1、变量5、变量6是有效的，所以只对耕地、建设用地和未利用地这三个典型变量进行分析。 （1）第一个典型变量将耕地的变化量与其它土地利用类型的变化量区分开来，典型载荷为-0912，与之对应的解释变量为城市化率-0823、粮食总产量-0812和农业总产值-0741，这些数据表明：城市化率是影响耕地数量变化的关键因素，同时耕地的减少受影响最大的是粮食总产量和农业总产值；在1996-2012年的时段内，“3+5”城市群区域耕地数量的变化与城市化率呈反相关，城市化水平越高，耕地减少得越快；而耕地的变化与粮食总产量和农业总产值的变化是一致的，耕地减少越多，粮食总产量和农业总产值减少得越快。
（2）第五个典型变量将建设用地的变化量与其它土地利用类型的变化量区分开来，典型载荷为0737，与之对应的解释变量为固定资产投资0747。可以看出1996-2012年间“3+5”城市群建设用地的增长与固定资产投资的变化成呈相关，固定资产投资愈多，建设用地的扩张速度愈快。
（3）第六个典型变量将未利用地的变化量与其它土地利用类型的变化量区分开来，典型载荷为-0604，与之对应的解释变量为经济密度0775。数据表明，1996-2012年间“3+5”城市群经济的快速发展开发了大量的未利用地。
（4）从表中可以大致看出，像平均气温、降水量、日照时数等自然气候指标在这17年里对土地利用变化的影响还不是很明显，可能需要更长的时间段才能显现出来，因此，总的来说影响因变量的主要是相关的社会经济指标。
四、结论
通过研究得出以下结论：随着城市群的快速发展，农用地数量日益减少，建设用地快速增加。随着城市群土地利用强度的加强，其土地利用程度也逐渐提高。影响土地利用变化的主要是社会经济因子：耕地数量变化的主要驱动力是城市化率，建设用地数量变化的主要驱动力为固定资产投资额，未利用地数量变化的主要驱动力为经济密度。
注释：
① 文中数据来源于湖南省和长、株、潭以及常德、岳阳、益阳、衡阳、娄底等省、市1997-2013年的统计年鉴。
参考文献：
[1] Chen L，Wang J，Fu B，etalLand use change in a small athmen to fnorther Loess Plateau，China[J]Agriculture，Ecosystem and Environment，2001，86（2）：163-172
[2] Wuxiao YAN，Study on the Spatial Pattern Changes of Land Use Based on Fractal Dimensions in Tianjin New Coastal Area[J]Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Resesrch CAS，2011 ：14-16
[3] 宋小青，陈建宇长株潭形成的城市群区域土地利用变化研究[J]国土资源科技管理，2007，（5）：12-17
[4] 周跃云，赵先超，张旺（等）湖南省“3 +5”城市群土地集约利用评价研究[J]湖南工业大学学报，2010（6）：1-2
[5] 沈彦，许联芳快速城市化地区生态系统对土地利用变化的响应——以长株潭形成的城市群为例[J]云南地理环境研究，2010，（2）：14-15
[6] 胡光伟，毛德华，许滢（等）湖南省“3 +5”城市群土地综合承载力评价与提升对策[J]湖南师范大学自然科学学报，2012，35（5）：90-94
[7] 闫艳1988-2008年郑州市土地利用变化及其驱动力分析[D]郑州：河南大学，2009
[8] 张兰大城市郊区城市化综合水平与土地利用结构格局演变的关系研究[D]成都：四川大学，2006
项目基金：湖南省社科基金项目“湖南省‘3+5’新型城市群建设过程中的土地资源利用及其结构优化研究”（项目编号：12JD01）阶段研究成果之一。
关键词：土地利用变化；驱动力；“3+5”城市群；湖南省
土地利用变化是目前全球变化研究的热点和前沿问题。湖南省“3+5”城市群的土地利用类型及结构在不断发生变化，如何实现“3+5”城市群土地资源的可持续利用及其与人口、社会、环境的协调可持续发展，成为理论界和实际土地管理工作中的一个重要议题。
鉴于目前针对湖南省“3+5”城市群土地利用方面的研究还很少[1-6]，分析该城市群的土地利用变化情况及其驱动因素，为未来城市群土地利用规划的编制、土地利用结构的优化及产业结构的调整提供理论支撑。
一、研究区概况
1、研究范围
湖南省“3+5”城市群中的3是指长沙、株洲、湘潭3个中心城市，5是指岳阳、常德、益阳、娄底和衡阳5个周边城市，如图1所示。该城市群位于湖南省东北部，位于京广经济带、泛珠江三角经济区、长江经济带的结合部，于2007年与武汉城市圈一起加入全国“两型社会”综合规划配套改革试验区。该城市群土地总面积97065万hm2，2012年末总人口429708万人。2012年末GDP为179892亿元，其中一二三产业比值为137：50：293。
图1 湖南省“3+5”城市群区域范围图
2、研究区土地利用现状
2012年末，湖南省“3+5”城市群土地总面积97065万hm2，约占全省面积的 4583%，其中农用地76501万hm2，占城市群土地总面积的79%，建设用地9071万hm2，占9%，未利用地11334万hm2，占12%，2012年末土地利用结构现状如表1。
表1 湖南省“3+5”城市群2012年土地利用现状表
类型
农用地
小计耕地园地林地牧草地其他农用地
面积（km2）76501072219017244128425687613668916417
占比（%）788622872524388
014945
类型
建设用地未利用土地
小计居民点及工矿用地交通用地水利设施用地小计未利用地其他土地
面积（km2）91707672287964332
1298651133438461717671721
占比（%）9457450661341168
476692
二、湖南省“3+5”城市群土地利用变化分析
1、“3+5”城市群土地利用结构变化分析
与1996年相比，2012年湖南省“3+5”城市群的土地利用类型发生了巨大变化（见表2），总的来说就是未利用地和农用地面积大量减少，建设用地面积快速增加。
表2 湖南省“3+5”城市群1996年与2012年土地利用结构变化情况表
土地利用类型
1996年2012年增减量
面积（km2）比例（%）面积（km2）比例
（%）面积（km2）百分比（%）
耕地2290486225522190172287-71469-312
园地
267675
264
244128
252
-23547
-880
林地
4207866
4143
4256876
4388
49010
116
牧草地
14814
015
13668
014
-1145
-773
其他农用地
1002096
987
916417
945
-85679
-855
居民点及工矿用地673363663722879
74549516735
交通用地4662904664332
066177033797
水利设施用地86989086129865
134428764929
未利用地843789831461717
476-382072-4528
其他土地721769711671721692
-50048-693
由上表可以看出：（1）未利用地面积减少最多，17年来共减少了382072平方千米，减幅达4528%；（2）农用地面积急剧减少，共减少了18184平方千米，除林地略有增加外，耕地、其它农用地、园地和牧草地均有不同程度的减少；（3）在农用地及未利用地快速减少的同时，建设用地飞速增加，共增加了110095平方千米，其中水利设施用地增加最快，其次为交通用地和居民点及工矿用地。
2、土地利用程度分析 为了定量分析土地利用的广度、强度和深度，本文运用土地利用综合指数来反映土地利用程度，计算公式如下：
LUD=100×∑ni-1AiCi
其中，LUD为某单元的土地利用程度综合指数；Ai 为该单元第i 级土地利用程度分级指数（见表3[7]）；Ci 为该单元第i 级土地利用程度的面积百分比；LUD的取值为[100，400]上的连续函数[8]。
表3 土地利用程度分级标准表
土地利用级未利用级林、草、水用地级
农业用地级城镇聚落用地级
土地利用类型
未利用土地、
难以利用土地
林地、草地、水面
耕地、园地、人工草地
城镇、农村居民点、工矿用地、交通用地
分级指数1234
表4 湖南省“3+5”城市群土地利用综合指数表
年份土地利用程度综合指标数
199626821
199726845
199826854
199926914
200026992
200127034
200227113
200327204
200427351
200527549
200627792
200728053200828117
200928294
201028353
201128407
201228498
由上表可以看出：（1）由于城市群对土地利用的强度在全省范围较高，所以其土地利用综合指数都较高；（2）从1996年到2012年土地利用综合指标数总的趋势是逐渐上升的，这说明“3+5”城市群的土地利用程度逐渐加强；（3）2004年以前土地利用程度变化缓慢，但随着 “3+5”城市群规划的出台及实施，区域土地利用程度从2004年开始显著提高，但自2007年开始政府的轮番房地产宏观调控政策的实施，区域土地利用变化速度开始减缓。
三、湖南省“3+5”城市群土地利用变化驱动力分析
1、研究方法
典型相关分析是利用综合变量对之间的相关关系来反映两组指标之间的整体相关性的多元统计分析方法。它将两组内较多的变量压缩到少数几个典型变量，并通过变量间相关系数来综合描述两组变量间的关系，分析中以其中一组变量作为目标变量Y，另一组作为解释变量X。本文运用典型相关分析法对湖南省“3+5”城市群土地利用变化的驱动力进行分析。
分析中选取1996-2012年湖南省8个城市的土地利用类型的变化量为目标变量，选取1996-2012年湖南省8个城市的社会经济因子和自然气候因子的变化量作为解释变量。数据经归一化处理后，利用SPSS 进行组内变量间多重共线性分析，去除了园地、林地、牧草地、水域，最后选取耕地、建设用地和未利用地3个土地利用类型的变化量为目标变量，选取15个社会经济因子和5个自然气候因子的变化量为解释变量进行典型相关分析，其结果见下表（表5和表6）。
表5 目标变量相关系数表
目标变量耕地（Y1）园地（Y2）
林地（Y3）牧草地（Y4）建设用地（Y5）
未利用地（Y6）
相关系数0975032305230543
08540821
表6 湖南省“3+5”城市群土地利用典型变量载荷表
变量名称典型载荷
典型变量Y1典型变量Y5典型变量Y6
因变量组Y—土地利用类型
Y1耕地-09120080-0372
Y2园地-0061-0471-0162
Y3林地-00560423-0075
Y4牧草地0332-0090213
Y5建设用地012307370413
Y6未利用地-0142-0261-0604
自变量组X—社会经济因素
X1年末总人口04140321-0131
X2固定资产投资02010747-0123
X3区内生产总值001201370461
X4财政总收入032500710281
X5农业总产值-07410060-0215
X6林业总产值-0496-0332-0041
X7牧业总产值-048203370065
X8渔业总产值04070071-0121
X9工业总产值014800750451
X10第一产业增加值-04870261-0179
X11第二产业增加值030100310461
X12第三产业增加值030202110089
X13粮食总产量-0812-0151-0463
X14经济密度-0209-03690775
X15城市化率-08230481-0168
自变量组X—自然气候因素
X16平均气温027503120166
X17极端最低温度-02420295-0051
X18极端最高温度0299-02610241
X19日照时数-0009-008-0101
X20降水量-0228-0132-0321
2、研究结果与分析
通过检验，由表4可知只有变量1、变量5、变量6是有效的，所以只对耕地、建设用地和未利用地这三个典型变量进行分析。 （1）第一个典型变量将耕地的变化量与其它土地利用类型的变化量区分开来，典型载荷为-0912，与之对应的解释变量为城市化率-0823、粮食总产量-0812和农业总产值-0741，这些数据表明：城市化率是影响耕地数量变化的关键因素，同时耕地的减少受影响最大的是粮食总产量和农业总产值；在1996-2012年的时段内，“3+5”城市群区域耕地数量的变化与城市化率呈反相关，城市化水平越高，耕地减少得越快；而耕地的变化与粮食总产量和农业总产值的变化是一致的，耕地减少越多，粮食总产量和农业总产值减少得越快。
（2）第五个典型变量将建设用地的变化量与其它土地利用类型的变化量区分开来，典型载荷为0737，与之对应的解释变量为固定资产投资0747。可以看出1996-2012年间“3+5”城市群建设用地的增长与固定资产投资的变化成呈相关，固定资产投资愈多，建设用地的扩张速度愈快。
（3）第六个典型变量将未利用地的变化量与其它土地利用类型的变化量区分开来，典型载荷为-0604，与之对应的解释变量为经济密度0775。数据表明，1996-2012年间“3+5”城市群经济的快速发展开发了大量的未利用地。
（4）从表中可以大致看出，像平均气温、降水量、日照时数等自然气候指标在这17年里对土地利用变化的影响还不是很明显，可能需要更长的时间段才能显现出来，因此，总的来说影响因变量的主要是相关的社会经济指标。
四、结论
通过研究得出以下结论：随着城市群的快速发展，农用地数量日益减少，建设用地快速增加。随着城市群土地利用强度的加强，其土地利用程度也逐渐提高。影响土地利用变化的主要是社会经济因子：耕地数量变化的主要驱动力是城市化率，建设用地数量变化的主要驱动力为固定资产投资额，未利用地数量变化的主要驱动力为经济密度。
注释：
① 文中数据来源于湖南省和长、株、潭以及常德、岳阳、益阳、衡阳、娄底等省、市1997-2013年的统计年鉴。
参考文献：
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项目基金：湖南省社科基金项目“湖南省‘3+5’新型城市群建设过程中的土地资源利用及其结构优化研究”（项目编号：12JD01）阶段研究成果之一。