基于灰色多目標線性規(guī)劃的武威市古浪縣土地利用結構優(yōu)化研究

1、基于灰色多目標線性規(guī)劃的武威市古浪縣土地利用結構優(yōu)化研究摘要：文章選擇具有溫帶大陸性干旱氣候特征的武威市古浪縣作為實例，運用灰色線性多目標規(guī)劃法，按照當地經濟指標、生態(tài)指標、社會指標確定出變量，并且建立出基于經濟效益、生態(tài)效益以及社會效益的三種目標函數，運用Matlab軟件進行計算，通過計算得出基于社會效益最大化的土地利用優(yōu)化結構方案在維持經濟效益的同時，也相應的兼顧了土地利用的生態(tài)效益與社會效益，并且與約束條件相適應，為古浪縣土地利用結構優(yōu)化最優(yōu)方案。關鍵詞：土地利用結構優(yōu)化;灰色多目標線性規(guī)劃;古浪縣土地資源在社會發(fā)展與國民經濟可持續(xù)化發(fā)展的過程中扮演著重要的保障作用。但土地資源的供給稀缺

2、性也造成社會與土地需求的不協(xié)調發(fā)展趨勢。目前土地管理與利用的實踐工作面臨著土地承載力過大、人口壓力、土地質量退化嚴重等一系列問題。因此，在當前情況下，如何在國民經濟各部門之間合理有效地分配有限的土地資源，實現土地資源最優(yōu)利用已成為了一個迫切需要解決的問題。就土地利用優(yōu)化研究而言，當前國內外主要有以下幾個研究領域：使用土地政策與土地利用優(yōu)化的研究;城鎮(zhèn)化發(fā)展及農業(yè)發(fā)展和土地優(yōu)化配置的機理研究;農、林、牧、水產養(yǎng)殖業(yè)及交通運輸業(yè)等產業(yè)用地優(yōu)化研究。這幾個研究領域的研究工作都具有深度兼顧廣度并且技術手段先進的特點，但也存在著對一定區(qū)域土地利用的整體性與層次性研究不夠詳細的問題。因此為了保證古浪縣土地

3、資源的可持續(xù)利用，本區(qū)域的研究中采用了灰色多目標線性規(guī)劃法，對此區(qū)域內各種土地資源利用類型進行合理有效的調整，實現土地利用的生態(tài)、經濟、社會效益的最大化，即所謂的“三效合一”從而協(xié)調好社會經濟發(fā)展與資源節(jié)約利用之間的關系。并以得出的研究結果對古浪縣土地結構調整提出合理化建議。一、研究區(qū)概況古浪縣隸屬于甘肅省武威市，地理坐標為北緯37093754,東經1023810354。古浪縣地勢南高北低，海拔在1550米至3469米之間，平均海拔高度為2500米。自然條件差異很大，有著明顯的地貌分帶現象，縣域內由南至北依次分布著祁連山脈，丘陵溝壑的中低山地帶，中部沖擊平原，北部荒漠地帶。2017年底全縣總人

4、口數為38.87萬人，國土總面積510300hm2其中農用地總面積為350597.37hm2,占全縣土地總面積的68.7%;建設用地總面積為9846.64.6hm2，占全縣土地總面積的1.93%;未利用土地面積共有149855.99hm2,占全縣土地總面積的29.37%。二、數據來源與方法（一）數據來源本次研究中所涉及所有數據主要來源于古浪縣統(tǒng)計年鑒（2017）與甘肅省發(fā)展年鑒（2017）。（二）研究方法本次研究運用灰色多目標線行規(guī)劃法對古浪縣土地利用結構進行優(yōu)化研究。（三）數學模型灰色多目標線性規(guī)劃模型具有發(fā)揮線性規(guī)劃和多目標規(guī)劃的優(yōu)勢，將土地利用主導效益作為重點目標同時以其他效益規(guī)定為約束

5、條件以此建立出土地利用結構優(yōu)化的數學模型，該模型具有多方案及動態(tài)性的特點，并可以據此提出最佳的土地利用方案?；疑嗄繕司€性規(guī)劃數學模型的基本表達式為：f（x）=Camax（或min）本項研究經濟效益的目標函數為：Max（x）=CiXi生態(tài)效益目標函數為：Max（x）=C*X（x是土地利用類型，c是生態(tài)綠當量）社會效益目標函數為：Max（x）=X1+X2-+Xi+X10（四）決策變量的確定本次研究規(guī)劃目標年份為2020年，根據土地利用現狀分類規(guī)程設置了10個變量依次為耕地、園地、林地、牧草地、城鎮(zhèn)用地、農村居民點用地、工礦用地、交通設施用地、水利設施用地、未利用土地。在變量設置中，不僅體現了古浪

6、縣土地利用的實際狀況，同時也體現出了當地政府部門各項政策對縣域內各類土地利用的影響。生態(tài)綠當量是指其他生態(tài)系統(tǒng)的綠量與等量森林面積綠量的比值?；诠爬丝h實際生態(tài)狀況，參考已有學者的研究可知，此地取得全年滿種的生長期系數確定為0.45。由此得到耕地平均綠當量為0.33，園地平均綠當量為0.31，林地平均綠當量為1，牧草地平均綠當量為0.35。根據各類建設用地中對于綠地面積比例的規(guī)定可以確定出城鎮(zhèn)用地平均綠當量為0.30，農村居民點用地平均綠當量為0.30，工礦用地平均綠當量為0.20，交通運輸用地平均綠當量為0.20，水利設施用地平均綠當量為0.15。由于在古浪縣未利用土地中荒草地面積占了58%

7、折算出未利用地白平均當量為0.21。（五）約束條件的確定本次研究依據古浪縣自然與經濟狀況以及土地利用現狀，具體參考古浪縣土地利用總體規(guī)劃以及社會轉型發(fā)展綜述確定出各變量的面積在未來三年的變化情況。一共建立出11個約束方程土地總面積約束即土地總面積約束條件為：X1=510300（hm2）農用地約束耕地面積約束：X1&113341.27(hm2),園地面積規(guī)模約束：X2&5573.39(hm2),林地面積需求約束：X3510300*13.32%=67971.96(hm2)，牧草地約束：X4&181682.8(hm2)建設用地約束城鎮(zhèn)用地約束：X5874.62(hm2,農村居民點用地面積約束：X63

8、71.21(hm2,交通運輸用地約束：X8&2541.67(hm2),水利設施用地約束：X9252.95(hm2未利用地約束：X1CX149855.99(hm2)(六)目標函數構造各類用地效益相對權數的確定運用層次分析法確定出各類土地利用的效益相對權益系數。各類用地的效益權重構成了效益權重集合Wi(i=1,2,3,48),其中未利用的效益可以視為0.即：Wi=(0.1182，0.1254，0.1412，0.1875，0.0693，0.1884，0.0604，0.0252，0.1596，0)各類用地效益相對系數的確定本研究中選定每一公頃耕地的產出效益預測值即耕地效益作為參考值用以確定常數C，并以

9、此值乘以各類用地效益的相對權數，得出相應土地每公頃的產出效益，則價值向量Cj(j=1,2,，10)。每公頃耕地的產出效益為5974元/hm2C=50541.45由此得出Cj二(5974，6337.9，7136.45，9476.52，3502.52，9522，3052.7，1273.64，8066.42，0)三、結果與分析確定函數約束條件，以Matlab軟件為技術平臺，得出以下三種方案。(一)基于生態(tài)效益的土地利用結構優(yōu)化方案方案一為生態(tài)效益最佳時土地利用結構的優(yōu)化方案，根據設定的約束條件，可以看出耕地低于耕地保有量所規(guī)定的103200hm2以上的目標，園地及林地的面積則出現大幅增加趨勢，同時工

10、礦用地面積減少。因為此方案僅僅考慮了古浪縣土地利用的生態(tài)效益而造成了可以產生社會效益以及經濟效益的其他用地面積的減少，不利于城市發(fā)展及經濟發(fā)展，不符合經濟創(chuàng)收的大趨勢。(二)基于經濟效益的土地利用結構優(yōu)化方案方案二為經濟效益最佳時的土地利用結構優(yōu)化方案，在此方案中耕地面積較原面積減少了6.04%與方案一相比牧草地面積略微減少并且林地減少幅度較大，城鎮(zhèn)建設用地及工礦用地面積的增加符合城市化進程及工業(yè)化發(fā)展的需要。但是綜合此方案土地利用結構可以看出水利設施用地及交通用地面積增大而林地面積則較方案一有所減少且林地面積不符合古浪縣經濟發(fā)展綜述中所要求在未來三年內要達到的林地面積要求。因此，此方案只考慮

11、研究區(qū)經濟效益，在增加建設用地的同時造成了古浪縣生態(tài)壓力，不利于古浪縣生態(tài)環(huán)境健康有序的發(fā)展，也不符合古浪縣經濟發(fā)展趨勢。（三）基于社會效益的土地利用結構優(yōu)化方案在方案三中，耕地面積達到112307.87hm2,符合古浪縣耕地保有量的要求。園地與現狀相比增加了23.17%,林地面積達到了67971.96hm2符合古浪縣經濟發(fā)展綜述中所要求在未來三年內要達到的林地面積要求。園地及林地面積的增加是通過減少未利用地以及牧草地面積實現，并且園地及林地面積的增加有利于古浪生態(tài)保護實現綠色發(fā)展。居民點及工礦用地、交通用地、水利設施用地的增加符合生產力發(fā)展及城市建設要求。此土地利用結構優(yōu)化方案兼顧城市發(fā)展中

12、的生態(tài)效益與經濟效益，同時符合當地發(fā)展要求，能貼合實際使當地土地利用結構趨于更加合理。四、討論與結論古浪縣氣候全年干旱少雨，生態(tài)環(huán)境非常脆弱。因此在土地利用結構規(guī)劃中必須保護好林地面積，并且增加森林覆蓋率，這對當地的生態(tài)環(huán)境保護及實現綠色發(fā)展具有重要意義。今后對古浪縣土地進行規(guī)劃利用時要堅持“十分珍惜和合理利用每一寸土地，切實保護耕地”的基本國策，合理利用耕地。堅持“既要治理又要保護”的土地利用政策。在發(fā)展經濟的同時必須兼顧生態(tài)效益不能以生態(tài)環(huán)境的破壞成為城市化發(fā)展的代價，應該不斷提高各類土地的利用效益，切實提高土地的利用率及產出率。隨著城市化的發(fā)展及城市建設對土地的需要，未利用地面積將出現逐

13、年減少趨勢，我們更應該針對這部分土地制定出詳細規(guī)劃，以此保證對每一寸土地的合理利用，使其發(fā)揮其最大的綜合效益，本研究綜合分析了目前古浪縣土地利用的實際情況，提出可以實現古浪縣土地利用結構優(yōu)化的最佳方案，在確保耕地質量不降低的同時也需控制好建設用地的規(guī)模，與此同時兼顧重點建設項目的按時實施，做到對各類土地的合理有效利用，切實提高土地的綜合效益。在推進城鄉(xiāng)建設用地結構合理有序調整的同時還要統(tǒng)籌好城鄉(xiāng)發(fā)展，要更加重視生態(tài)保護，實現綠色可持續(xù)發(fā)展。參考文獻：關濤.中國土地資源配置與可持續(xù)發(fā)展研究D.東北農業(yè)大學，2002.李秀芝.市域土地利用結構優(yōu)化配置研究以南通市區(qū)為例D.南京農業(yè)大學，2008.蔡

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