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摘要:探寻建设用地变化扩张情况及其驱动机制,揭示了建设用地变化的规律特征。通过实证研究和模型研究得出,柳城县建设用地的总量呈增加态势,其扩张速率呈现出快速—平缓的波动变化;第三产业产值的增加是柳城县建设用地扩张的最主要驱动力;要加强耕地保护,严格控制建设占用土地,优化城市建设用地的空间扩展模式,严格限制建设用地的低密度蔓延式扩展,使建设用地得到集约高效利用。
关键词:土地资源;建设用地变化;驱动机制;柳城县
中图分类号:F301.2 文献标志码:A 文章编号:1673-291X(2010)05-0053-04
1995年“国际地圈与生物圈计划”(IGBP)和“全球环境变化人文计划”(IHDP)联合提出了“土地利用/土地覆盖变化科学研究计划”( Land Use and Land Cover Change,LUCC),指出土地利用/土地覆盖变化的三个研究重点,即土地利用动力学、土地覆盖动力学及区域和全球综合模型。从这以后,各国学者、专家掀起了对土地利用/土地覆盖变化系统研究的狂潮,而在这些研究中,土地利用变化及驱动力研究对于解释土地时空变化规律,建立土地利用变化的预测模型起着关键性的作用。20世纪90年代以来,随着全球人口、资源与环境问题的日益突出,土地利用/土地覆盖变化(LUCC)及其驱动力机制研究已成为当今全球变化研究的热点和前沿问题。
建设用地和耕地变化是土地利用/土地覆盖变化研究的主要内容之一。随着社会经济的进一步发展和工业化、城市化进程的提速,建设占用耕地快速增加的趋势还将继续。而建设用地尤其是城镇用地扩张也成为当前政府部门和学术界日益关注的焦点问题。
未来,由于中国人口的增长,社会经济的快速发展,城市化进程的加快,人多地少的矛盾将更加突出,耕地保护与建设用地扩张之间的矛盾也将日趋尖锐。因此,为了找出建设用地扩张的根本原因,为耕地保护与建设用地的协调发展提供建议,本文试图通过定性与定量相结合的方法,研究广西省柳城县1996-2005年建设用地变化的规律,分析引起这种变化的驱动力并建立模型,以此来揭示广西省柳城县建设用地变化的真正原因,为广西省柳城县未来的经济发展提供参考。
一、研究区域概况
柳城县位于广西壮族自治区中部偏北,柳江上游融江流域,紧邻柳州市。县城距离柳州市仅54公里,地处东经108°50′-109°36′,北纬24°26′-24°50′。柳城县东北是越城岭南边缘,西北部是九万大山的末端;东部与鹿寨县交界,东南与柳州市石碑平镇相依,南、西南部分分别与柳江县、宜州市相接,西北部与罗城仡佬族自治区接壤,西北、东北分别与融水苗族自治县、融安县毗邻。
柳城县辖土地总面积210 977.63公顷,是一个低丘谷地岩溶低山交错的半丘陵地区,低山丘陵占总面积的58.90%,平地占34%。西北部地势较高,由东、西两面向中部融江递降。中部融江沿岸以低丘平原为主,地势平缓,海拔200米以下。柳城县属柳州市行政管辖,辖9镇3乡。2005年末全县人口405 265人,其中农业人口348 097人,占全县总人口的85.89%;非农业人口57 168人,占全县总人口的14.11%。
二、数据来源和研究方法
(一)数据来源
本研究所用建设用地面积数据来源于柳城县国土资源局提供的1996-2005年土地利用现状调查与变更调查统计数据,其中包括居民点工矿用地(城市用地、建制镇用地、农村居民点用地、独立工矿、盐田和特殊用地)、交通运输用地(铁路用地、公路用地、民用机场、港口码头和管道运输用地)和水利设施用地(水库水面和水工建筑)3大类13小类土地利用类型。驱动力影响因素数据来源于柳州统计年鉴(1997-2006年)。
(二)研究方法
1. 单一土地利用动态研究
土地利用类型变化的速度是区域土地利用变化研究的重要方面,采用单一土地利用动态模型,可较好地反映某一研究区域一定时期范围内某种土地利用类型的数量变化情况。其表达式为:
LC=××100%
LC为研究时段内某一土地利用类型动态度;Ua、Ub分别为研究期初及研究期末某一土地利用类型的数量;T为研究时段长,当T的时段设定为年时,LC的值就是该研究区某土地利用类型的年变化率。
2.驱动机制研究
为了研究建设用地变化的驱动机制,本文采用多元线性回归分析的方法进行驱动力大小比较,以建设用地面积为因变量进行回归分析,得出建设用地面积变化主要驱动因子的多元线性回归模型,确定自变量的显著度和贡献度,从而得出不同驱动因素的影响作用力大小。其基本原理为:
设因变量y与自变量X1,X2,L,Xm-1共有n组实际观测数据。
y是一个可观测的随机变量,它受到m-1个非随机因素X1,X2,L,Xm-1和ε随机因素的影响。因此,y与X1,X2,L,Xm-1有如下线性关系:
y=β0+β1X1+L+βm-1Xm-1+ε
其中y为因变量,X1,X2,L,Xm-1为自变量,β0,β1,β2,L,βm-1是未知参数;ε是均值为零,方差为σ2>0的不可观测的随机变量,称为误差项,并通常假定ε～N(0,σ2)。
三、建设用地动态变化分析
(一) 建设用地变化情况
2005年柳城县建设用地面积为9 482.51公顷,其中居民点及工矿用地(包括城市用地、建制镇用地、农村居民点用地、独立工矿、盐田和特殊用地)为6 545.87公顷,交通运输用地(包括铁路用地、公路用地、民用机场、港口码头和管道运输用地)为695.16公顷,水利设施用地(包括水库水面和水工建筑)为1 661.34公顷。
自1996年以来,柳城县建设用地面积呈逐年上升趋势(如图所示)。以 1996 年柳城县建设用地面积为基数,1996-2005年的9年间,柳城县建设用地面积共增长580.14公顷,增长了6.52%,年均增长0.72%。由图可知,建设用地增长率曲线波动较大,大体分为两个阶段:1996-1999 年为第一阶段,建设用地增长迅速,3年间共增长381.83公顷,年均增长率为 1.43%;1999-2005为第二阶段,建设用地增长减缓,6年间共增长198.3公顷,年均增长率 0.37%,增量明显慢于前一阶段。
(二)建设用地动态变化分析
本文运用单一土地利用动态模型,计算了柳城县1996-2005年建设用地动态度为0.72% (见表1)。由表1可知,从单一土地利用动态度来看,柳城县的建设用地面积有明显的增加。这说明柳城县作为柳州市重要的县城,经济发展速度较快,相应地建设用地增加的速度也较快。从建设用地占土地总面积的比重来看,建设用地的比重呈增长趋势。从人均建设用地来看,人均建设用地有所下降,已从1996年的237.00平方米/人下降到2005年的220.00平方米/人,这主要是由于建设用地集约化利用的结果。但是,由于在城镇建设过程中多采取外延式的扩展方式,用地的不经济仍然使得柳城县人均建设用地水平偏高。
四、建设用地变化的驱动机制研究
(一) 指标选取
土地利用和人口、社会、经济等因素密切相关,并且影响建设用地的因素不是孤立的,各因素之间相互交错,对城乡建设用地的水平与结构产生作用,又相互制约,形成对建设用地规模扩张的合力。
根据指标的可获取性和可代表性等原则,本文选取人口、GDP、工业总产值、第三产业产值、城镇化率、社会固定资产投资等6个具有代表性的人口、社会和经济类因素指标作为自变量(见表2),以建设用地面积(Y)为因变量。这些指标与建设用地变化有较大的联系,有利于进行对比性研究。以1996-2005年的数据做样本,使用统计软件SPSS13.0对样本数据进行多元线性回归分析。
(二)模型运行
1.数据准备
为消除不同量纲的影响,先对各变量进行标准化,标准化公式为:
X'i=(Xij-Xi)/s
式中:X'为Xi标准化之后的变量值;Xij为变量Xi的第 j个观测值;Xi为变量Xi的平均值;s为标准差。
2.模型运行结果
利用SPSS13.0统计软件对柳城县1996-2005年标准化后的数据进行多元线性回归分析,模型运行结果如下:
(1)拟合优度检验
从表3中可以看出,其相关系数R为0.994,测定系数R2为0.988,说明其拟合优度较好。
(2)方程显著性检验(F检验)
如表4所示,F(6,3)0.01=27.9<41.666,通过了方程显著性检验。
(3)变量显著性检验(t检验)
如表5所示,t(9)0.3=-0.5435<0.000,能够通过检验。
3.回归模型分析
通过上面模型运行的结果,可以建立柳城县影响建设用地变化的多元线性回归模型:
y=-0.463X1-1.078X2-0.680X3+3.279X4+0.028X5-0.535X6
从方程各变量的系数来看,柳城县第三产业产值对建设用地变化有强烈的驱动作用,相关系数达到3.279,其他因素也对建设用地的增加有一定影响,但驱动作用相对较弱。这主要是由于柳城县正处于一个经济飞速发展的阶段,并且随着产业结构的调整,经济的发展已经由原来的以第一、二产业为主,转为以第三产业为主,这从1996-2005年9年间柳城县第三产业产值增加了71 221万元可以看出。
通过上面的分析可以得到,该回归方程能够较好地体现实际的经济意义,并且较好地通过了相关的检验,方程的拟合效果较好。因此,本研究所作的多元线性回归方程各个方面表现良好,可以用来研究建设用地变化在各变量综合作用下的驱动机制。
五、结论与思考
(一)结论
本文以广西省柳城县为研究区域,以1996-2005年为研究时段,对这一特定时空的建设用地变化及其驱动机制进行了研究。通过研究发现,柳城县建设用地的总量呈增加态势,其扩张速率呈现出快速-平缓的波动变化。由于在城镇建设中多采取外延式的扩展方式,用地的不经济,造成柳城县人均建设用地水平偏高。而随着柳城县产业结构的调整,第三产业产值的增加成为了柳城县建设用地扩张的最主要驱动力。
(二)思考
土地利用/土地覆盖变化研究的目的最终还是为土地利用与土地管理服务。由上述驱动模型可知,应针对柳城县建设用地变化的主要驱动因素,有所侧重地采取不同的调控措施,使建设用地的利用效益有所提高。
柳城县是柳州市的重点发展县城,基础设施和投资环境较好,由于近年来第三产业的快速发展,导致建设用地不断增加。而该区建设用地缺乏合理规划,导致建设用地的粗放式利用比较严重,直接激化了柳城县未来经济发展中耕地保护和建设用地之间的矛盾。因此,柳城县在未来经济的发展中,一方面要加强耕地保护,严格控制建设占用土地,保持建设用地的稳步有序增长;另一方面,要优化城市建设用地的空间扩展模式,严格限制建设用地的低密度蔓延式扩展,使建设用地得到集约高效利用。
参考文献:
[1] 钱亮.武汉市新洲区土地利用变化及驱动力研究[C]//树立科学发展观提高土地资源的保障能力研究论文集.北京:中国大地出版社,2004:192-202.
[2] 刘爱民,封志明,徐丽明.现代精准农业及我国精准农业的发展方向[J].中国农业大学学报,2000, (2):20-25.
[3] Parker A.Patterns of federal urban spending:central cities and their suburbs,1983~1992[J]. Urban Affairs Review,1995,31(2):184-205.
[4] 刘盛和.城市土地利用扩展的空间模式与动力机制[J].地理科学进展,2002,(1):43-50.
[5] 刘成武,黄利民.土地利用/土地覆盖变化的研究方法[J].地域研究与开发,2004,(4):11-14.
关键词:土地资源;建设用地变化;驱动机制;柳城县
中图分类号:F301.2 文献标志码:A 文章编号:1673-291X(2010)05-0053-04
1995年“国际地圈与生物圈计划”(IGBP)和“全球环境变化人文计划”(IHDP)联合提出了“土地利用/土地覆盖变化科学研究计划”( Land Use and Land Cover Change,LUCC),指出土地利用/土地覆盖变化的三个研究重点,即土地利用动力学、土地覆盖动力学及区域和全球综合模型。从这以后,各国学者、专家掀起了对土地利用/土地覆盖变化系统研究的狂潮,而在这些研究中,土地利用变化及驱动力研究对于解释土地时空变化规律,建立土地利用变化的预测模型起着关键性的作用。20世纪90年代以来,随着全球人口、资源与环境问题的日益突出,土地利用/土地覆盖变化(LUCC)及其驱动力机制研究已成为当今全球变化研究的热点和前沿问题。
建设用地和耕地变化是土地利用/土地覆盖变化研究的主要内容之一。随着社会经济的进一步发展和工业化、城市化进程的提速,建设占用耕地快速增加的趋势还将继续。而建设用地尤其是城镇用地扩张也成为当前政府部门和学术界日益关注的焦点问题。
未来,由于中国人口的增长,社会经济的快速发展,城市化进程的加快,人多地少的矛盾将更加突出,耕地保护与建设用地扩张之间的矛盾也将日趋尖锐。因此,为了找出建设用地扩张的根本原因,为耕地保护与建设用地的协调发展提供建议,本文试图通过定性与定量相结合的方法,研究广西省柳城县1996-2005年建设用地变化的规律,分析引起这种变化的驱动力并建立模型,以此来揭示广西省柳城县建设用地变化的真正原因,为广西省柳城县未来的经济发展提供参考。
一、研究区域概况
柳城县位于广西壮族自治区中部偏北,柳江上游融江流域,紧邻柳州市。县城距离柳州市仅54公里,地处东经108°50′-109°36′,北纬24°26′-24°50′。柳城县东北是越城岭南边缘,西北部是九万大山的末端;东部与鹿寨县交界,东南与柳州市石碑平镇相依,南、西南部分分别与柳江县、宜州市相接,西北部与罗城仡佬族自治区接壤,西北、东北分别与融水苗族自治县、融安县毗邻。
柳城县辖土地总面积210 977.63公顷,是一个低丘谷地岩溶低山交错的半丘陵地区,低山丘陵占总面积的58.90%,平地占34%。西北部地势较高,由东、西两面向中部融江递降。中部融江沿岸以低丘平原为主,地势平缓,海拔200米以下。柳城县属柳州市行政管辖,辖9镇3乡。2005年末全县人口405 265人,其中农业人口348 097人,占全县总人口的85.89%;非农业人口57 168人,占全县总人口的14.11%。
二、数据来源和研究方法
(一)数据来源
本研究所用建设用地面积数据来源于柳城县国土资源局提供的1996-2005年土地利用现状调查与变更调查统计数据,其中包括居民点工矿用地(城市用地、建制镇用地、农村居民点用地、独立工矿、盐田和特殊用地)、交通运输用地(铁路用地、公路用地、民用机场、港口码头和管道运输用地)和水利设施用地(水库水面和水工建筑)3大类13小类土地利用类型。驱动力影响因素数据来源于柳州统计年鉴(1997-2006年)。
(二)研究方法
1. 单一土地利用动态研究
土地利用类型变化的速度是区域土地利用变化研究的重要方面,采用单一土地利用动态模型,可较好地反映某一研究区域一定时期范围内某种土地利用类型的数量变化情况。其表达式为:
LC=××100%
LC为研究时段内某一土地利用类型动态度;Ua、Ub分别为研究期初及研究期末某一土地利用类型的数量;T为研究时段长,当T的时段设定为年时,LC的值就是该研究区某土地利用类型的年变化率。
2.驱动机制研究
为了研究建设用地变化的驱动机制,本文采用多元线性回归分析的方法进行驱动力大小比较,以建设用地面积为因变量进行回归分析,得出建设用地面积变化主要驱动因子的多元线性回归模型,确定自变量的显著度和贡献度,从而得出不同驱动因素的影响作用力大小。其基本原理为:
设因变量y与自变量X1,X2,L,Xm-1共有n组实际观测数据。
y是一个可观测的随机变量,它受到m-1个非随机因素X1,X2,L,Xm-1和ε随机因素的影响。因此,y与X1,X2,L,Xm-1有如下线性关系:
y=β0+β1X1+L+βm-1Xm-1+ε
其中y为因变量,X1,X2,L,Xm-1为自变量,β0,β1,β2,L,βm-1是未知参数;ε是均值为零,方差为σ2>0的不可观测的随机变量,称为误差项,并通常假定ε～N(0,σ2)。
三、建设用地动态变化分析
(一) 建设用地变化情况
2005年柳城县建设用地面积为9 482.51公顷,其中居民点及工矿用地(包括城市用地、建制镇用地、农村居民点用地、独立工矿、盐田和特殊用地)为6 545.87公顷,交通运输用地(包括铁路用地、公路用地、民用机场、港口码头和管道运输用地)为695.16公顷,水利设施用地(包括水库水面和水工建筑)为1 661.34公顷。
自1996年以来,柳城县建设用地面积呈逐年上升趋势(如图所示)。以 1996 年柳城县建设用地面积为基数,1996-2005年的9年间,柳城县建设用地面积共增长580.14公顷,增长了6.52%,年均增长0.72%。由图可知,建设用地增长率曲线波动较大,大体分为两个阶段:1996-1999 年为第一阶段,建设用地增长迅速,3年间共增长381.83公顷,年均增长率为 1.43%;1999-2005为第二阶段,建设用地增长减缓,6年间共增长198.3公顷,年均增长率 0.37%,增量明显慢于前一阶段。
(二)建设用地动态变化分析
本文运用单一土地利用动态模型,计算了柳城县1996-2005年建设用地动态度为0.72% (见表1)。由表1可知,从单一土地利用动态度来看,柳城县的建设用地面积有明显的增加。这说明柳城县作为柳州市重要的县城,经济发展速度较快,相应地建设用地增加的速度也较快。从建设用地占土地总面积的比重来看,建设用地的比重呈增长趋势。从人均建设用地来看,人均建设用地有所下降,已从1996年的237.00平方米/人下降到2005年的220.00平方米/人,这主要是由于建设用地集约化利用的结果。但是,由于在城镇建设过程中多采取外延式的扩展方式,用地的不经济仍然使得柳城县人均建设用地水平偏高。
四、建设用地变化的驱动机制研究
(一) 指标选取
土地利用和人口、社会、经济等因素密切相关,并且影响建设用地的因素不是孤立的,各因素之间相互交错,对城乡建设用地的水平与结构产生作用,又相互制约,形成对建设用地规模扩张的合力。
根据指标的可获取性和可代表性等原则,本文选取人口、GDP、工业总产值、第三产业产值、城镇化率、社会固定资产投资等6个具有代表性的人口、社会和经济类因素指标作为自变量(见表2),以建设用地面积(Y)为因变量。这些指标与建设用地变化有较大的联系,有利于进行对比性研究。以1996-2005年的数据做样本,使用统计软件SPSS13.0对样本数据进行多元线性回归分析。
(二)模型运行
1.数据准备
为消除不同量纲的影响,先对各变量进行标准化,标准化公式为:
X'i=(Xij-Xi)/s
式中:X'为Xi标准化之后的变量值;Xij为变量Xi的第 j个观测值;Xi为变量Xi的平均值;s为标准差。
2.模型运行结果
利用SPSS13.0统计软件对柳城县1996-2005年标准化后的数据进行多元线性回归分析,模型运行结果如下:
(1)拟合优度检验
从表3中可以看出,其相关系数R为0.994,测定系数R2为0.988,说明其拟合优度较好。
(2)方程显著性检验(F检验)
如表4所示,F(6,3)0.01=27.9<41.666,通过了方程显著性检验。
(3)变量显著性检验(t检验)
如表5所示,t(9)0.3=-0.5435<0.000,能够通过检验。
3.回归模型分析
通过上面模型运行的结果,可以建立柳城县影响建设用地变化的多元线性回归模型:
y=-0.463X1-1.078X2-0.680X3+3.279X4+0.028X5-0.535X6
从方程各变量的系数来看,柳城县第三产业产值对建设用地变化有强烈的驱动作用,相关系数达到3.279,其他因素也对建设用地的增加有一定影响,但驱动作用相对较弱。这主要是由于柳城县正处于一个经济飞速发展的阶段,并且随着产业结构的调整,经济的发展已经由原来的以第一、二产业为主,转为以第三产业为主,这从1996-2005年9年间柳城县第三产业产值增加了71 221万元可以看出。
通过上面的分析可以得到,该回归方程能够较好地体现实际的经济意义,并且较好地通过了相关的检验,方程的拟合效果较好。因此,本研究所作的多元线性回归方程各个方面表现良好,可以用来研究建设用地变化在各变量综合作用下的驱动机制。
五、结论与思考
(一)结论
本文以广西省柳城县为研究区域,以1996-2005年为研究时段,对这一特定时空的建设用地变化及其驱动机制进行了研究。通过研究发现,柳城县建设用地的总量呈增加态势,其扩张速率呈现出快速-平缓的波动变化。由于在城镇建设中多采取外延式的扩展方式,用地的不经济,造成柳城县人均建设用地水平偏高。而随着柳城县产业结构的调整,第三产业产值的增加成为了柳城县建设用地扩张的最主要驱动力。
(二)思考
土地利用/土地覆盖变化研究的目的最终还是为土地利用与土地管理服务。由上述驱动模型可知,应针对柳城县建设用地变化的主要驱动因素,有所侧重地采取不同的调控措施,使建设用地的利用效益有所提高。
柳城县是柳州市的重点发展县城,基础设施和投资环境较好,由于近年来第三产业的快速发展,导致建设用地不断增加。而该区建设用地缺乏合理规划,导致建设用地的粗放式利用比较严重,直接激化了柳城县未来经济发展中耕地保护和建设用地之间的矛盾。因此,柳城县在未来经济的发展中,一方面要加强耕地保护,严格控制建设占用土地,保持建设用地的稳步有序增长;另一方面,要优化城市建设用地的空间扩展模式,严格限制建设用地的低密度蔓延式扩展,使建设用地得到集约高效利用。
参考文献:
[1] 钱亮.武汉市新洲区土地利用变化及驱动力研究[C]//树立科学发展观提高土地资源的保障能力研究论文集.北京:中国大地出版社,2004:192-202.
[2] 刘爱民,封志明,徐丽明.现代精准农业及我国精准农业的发展方向[J].中国农业大学学报,2000, (2):20-25.
[3] Parker A.Patterns of federal urban spending:central cities and their suburbs,1983~1992[J]. Urban Affairs Review,1995,31(2):184-205.
[4] 刘盛和.城市土地利用扩展的空间模式与动力机制[J].地理科学进展,2002,(1):43-50.
[5] 刘成武,黄利民.土地利用/土地覆盖变化的研究方法[J].地域研究与开发,2004,(4):11-14.