城市用地變化及其影響因素分析

1/12煙臺市城市用地變化及其影響因素分析目錄摘要： 21前言 31.1研究區(qū)概況 31.2時間尺度與數(shù)據(jù)來源 31.3研究方法 32煙臺市用地變化分析 42.1用地數(shù)量變化 42.2用地結(jié)構(gòu)變化 53城市用地變化動力分析 73.1區(qū)域自然環(huán)境條件及區(qū)位條件 73.2政策與制度 83.3經(jīng)濟社會發(fā)展 84結(jié)語 105參考文獻 116謝辭 11摘要：以煙臺市建成區(qū)1995-2008年城市用地結(jié)構(gòu)及相關(guān)經(jīng)濟社會數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，借助城市土地動態(tài)度以及系統(tǒng)論中信息熵的原理，揭示煙臺市建成區(qū)用地變化特征，闡述了影響煙臺市用地數(shù)量、結(jié)構(gòu)變化的主要自然、政策、社會經(jīng)濟影響因素。關(guān)鍵詞：城市用地結(jié)構(gòu)；信息熵；驅(qū)動力；煙臺市.AbstractBaseduponthedataconcerningthestructureoflanduseandrelatedsocialandeconomicfactorsofupbuiltdistrictsofYantai,andaccordingtothedynamicdegreeoflandaswellastheprincipleofinformationentropyinthesystemtheory,thispaperrevealsthecharacteristicsoftheland-usechangeinupbuiltdistricts,anddescribesthemajornatural,political,socialandeconomicfactorsthataffectthenumberofsitesandlandstructureinthearea.KeyWords:structureofurbanlanduse；informationentropy；drivingforce；YantaiCity.1前言1.1研究區(qū)概況煙臺市位于山東半島中部東經(jīng)109°34′—121°57′，北緯36°16′—38°23′。東臨威海市，西接青島、濰坊兩市，北臨黃渤海與遼東半島，東與朝鮮半島和日本隔海相望，具有良好的經(jīng)濟地理位置和社會基礎(chǔ)優(yōu)勢，是中國首批沿海開放城市之一。全市下轄五區(qū)、七個縣級市和一個海島縣。全市土地面積13745.95㎞2，其中市區(qū)面積2643.60㎞2。煙臺市煙臺地形為低山丘陵區(qū)，山丘起伏和緩，溝壑縱橫交錯。山地占總面積的36.62%，丘陵占39.7%，平原占20.78%，洼地占2.90%。低山區(qū)位于市域中部，，最高峰為昆崳山，海拔922.8米。丘陵區(qū)分布于低山區(qū)周圍及其延伸部分，海拔100-300米，起伏和緩，連綿逶迤，山坡平緩，溝谷淺寬，溝谷內(nèi)沖洪積物發(fā)育，土層較厚。1.2時間尺度與數(shù)據(jù)來源研究的時間尺度是1995年到2008年，這一時間段是煙臺市經(jīng)濟社會發(fā)展和城市用地變化最為劇烈的時期。分析所用數(shù)據(jù)主要是各類城市用地數(shù)據(jù)和經(jīng)濟社會數(shù)據(jù)。用地數(shù)據(jù)主要1995—2008年山東省建設(shè)廳統(tǒng)計年報；經(jīng)濟社會數(shù)據(jù)主要來自于《山東省統(tǒng)計年鑒》。1.3研究方法首先取得1995-2008年煙臺市建成區(qū)各類用地數(shù)據(jù)，然后利用excel和spss等軟件與相應(yīng)年份的經(jīng)濟社會指標(biāo)進行主成分分析，探討影響建成區(qū)用地結(jié)構(gòu)變化的機制和影響因素。2煙臺市用地變化分析2.1用地數(shù)量變化土地利用動態(tài)度可以定量描述區(qū)域土地利用變化的速度，比較不同時間段土地利用數(shù)量變化差異和預(yù)測未來土地利用變化趨勢，本文采用土地利用動態(tài)度來反映建成區(qū)年均拓展速率。 K=(Ub-Ua)/Ua*T-1*100%式中，Ub、Ua分別為研究期末和研究期起初城市土地利用的面積；T為研究時長；K就是城市土地利用年變化率，值越大說明城市用地拓展速度越快。 依據(jù)煙臺市1995-2008年建成區(qū)用地數(shù)據(jù)，利用Excel軟件求其面積變化折線圖（圖1）、面積比例折線圖（圖2）?？梢钥闯鲅芯繒r間段內(nèi)煙臺市用地結(jié)構(gòu)變化分為兩個階段：（1）1995-2002年K=5.48%，公共設(shè)施用地和水域用地增幅明顯，拓展速率分別為12.21%和156.60%這與政府改善公共服務(wù)質(zhì)量和提高生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的政策息息相關(guān)。（2）2002-2008年K=18.58%，較前一階段增速劇增，各類用地面積都大幅增長，其中居住用地和公共設(shè)施用地拓展速率分別達到26.46%和22.44%，貢獻率最高，這與03年以來國家住房政策調(diào)整有關(guān)。圖1煙臺市建成區(qū)各類用地面積變化圖圖2煙臺市建成區(qū)各類用地比例變化圖2.2用地結(jié)構(gòu)變化2.2.1信息熵、均衡度、優(yōu)勢度城市土地利用信息熵熵原是一個熱力學(xué)概念，統(tǒng)計物理學(xué)用它來表示分子不規(guī)則運動的程度，信息論中則把它作為隨機變量無約俗程度的一種變量。美國控制論及信息論創(chuàng)始人N.Weaner和C.E.Shannon提出了更廣義的信息熵。信息熵是系統(tǒng)有序程度的度量，即隨機無約束程度的一種變量。城市作為人類社會復(fù)雜的巨系統(tǒng)，其土地利用類型的演替應(yīng)處于有序與混沌之間，從系統(tǒng)論的觀點來說，土地類型演替的本質(zhì)就是土地類型結(jié)構(gòu)和功能的自組織，這種自組織過程依靠城市內(nèi)的人流、物流、信息流遷移轉(zhuǎn)化這一地理過程來完成。從這個角度分析即可借鑒信息熵概念來對紛繁復(fù)雜的城市用地結(jié)構(gòu)演變特征進行定量分析，這里用來描述城市建成區(qū)土地利用類型多樣性，參考我國城市用地分類體系，將煙臺市建成區(qū)城市用地職能類型分為10種。假定一個城市總用地面積為S，該市的土地根據(jù)其職能可分為m種，每個職能類面積為Si，則有：S=i=1mSi（i=1，2，3，…各類土地職能所占城市建設(shè)用地的比例，即第i種土地利用類型在該區(qū)域所有土地利用類型中出現(xiàn)的可能性用Pi表示。則有：Pi=Si/S,iPi=1按照信息論的原理，并參考Weaner-Shannon指數(shù)，則定義土地利用結(jié)構(gòu)的信息熵函數(shù)為： H=-i=1m由信息熵函數(shù)可知，信息熵高低可以反映城市用地結(jié)構(gòu)均衡程度，熵值越高，表明不同職能的用地類型數(shù)越多，各職能類型的面積相差越小，土地分布越均衡。當(dāng)城市各用地類型的面積相等即P1=P2=P3=PM=1M均衡度及優(yōu)勢度固然熵值大小可反映城市用地類型的多少和各類型面積分布的均勻程度及復(fù)雜狀態(tài)，但在實際應(yīng)用中，由于不同城市或城市同一城市不同發(fā)展階段可能有不同的土地職能數(shù)，土地利用類型數(shù)i的反映、土地利用類型之間分宜程度、結(jié)構(gòu)格局不夠明朗，其數(shù)值也缺乏可比性，因此有必要引入土地利用均衡度概念，以便更好反映城市土地結(jié)構(gòu)和規(guī)模特征?；谛畔㈧睾瘮?shù)可構(gòu)造出城市土地利用結(jié)構(gòu)的均衡度公式： E=-i=1mPi城市土地利用結(jié)構(gòu)的均衡度(E)可以表示為實際熵值與最大熵值之比，其取值范圍為[0，1]，即：當(dāng)E=0時，城市用地處于最不均勻狀態(tài)，E值越大，勻質(zhì)性越強，當(dāng)E=1時，則用地類型達到理想的平衡狀態(tài)，與信息熵相比，此概念直觀性和可比性均有所增強。相應(yīng)的，優(yōu)勢度的表達式為：E=1-D，式中D為優(yōu)勢度，反映城市內(nèi)一種或幾種用地類型支配該區(qū)域土地類型的程度，與均衡度的意義相反。2.2.2基于信息熵的煙臺市城市用地結(jié)構(gòu)變化借助信息熵描述用地系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的功能來分析煙臺市建成區(qū)用地結(jié)構(gòu)的有序程度，熵越大，系統(tǒng)有序度越低，反之，有序度越高，分析發(fā)現(xiàn)1995-2002年信息熵緩慢增大，2002年信息熵達到最高臨界值，為2.0011，說明這一階段用地結(jié)構(gòu)趨于無序化，城市開發(fā)與建設(shè)中各類用地比例變化明顯，變動幅度最大的是公共設(shè)施用地和水域及其他用地，而倉儲用地和對外交通用地變動最小。而后2002-2007年信息熵進入緩慢減少階段，說明城市用地結(jié)構(gòu)趨于有序化。從各類建設(shè)用地比例上看，各種建設(shè)用地比例趨于穩(wěn)定。煙臺市在研究時間段內(nèi)信息熵H值變化先升后降，表明隨著時間推移，城市用地結(jié)構(gòu)和空間布局逐漸優(yōu)化，各用地職能協(xié)調(diào)、成熟、穩(wěn)定，其熵值自然升高然后收斂趨于穩(wěn)定。從側(cè)面說明煙臺市建成區(qū)已處于經(jīng)濟發(fā)展的成熟階段。總之，煙臺市建成區(qū)用地結(jié)構(gòu)變化過程符合土地結(jié)構(gòu)信息熵的動態(tài)演變規(guī)律。表1煙臺市城市建設(shè)用地構(gòu)成（%）及信息熵、均衡度變化情況圖3煙臺市建成區(qū)1995-2008年用地結(jié)構(gòu)熵值演變圖3城市用地變化動力分析3.1區(qū)域自然環(huán)境條件及區(qū)位條件自然條件對一個城市用地選擇、功能區(qū)組織、規(guī)劃布局以及城市的總體空間格局和用地功能演變等諸多方面有一定程度的限制，是城市用地結(jié)構(gòu)形成演化的重要條件。煙臺市面臨黃、渤海，是我國東北與華北交通對接的樞紐。區(qū)內(nèi)蓬萊市與遼東半島的旅順隔海相望，是連接山東半島的最短距離，區(qū)域內(nèi)海岸線綿長，擁有眾多海港，貿(mào)易輻射東北亞，區(qū)位優(yōu)勢明顯，這對于煙臺市城市用地結(jié)構(gòu)發(fā)展變化有著巨大影響。另一方面，煙臺市地貌主要由海岸地貌、沖積海積平原地貌和丘陵地貌組成，以丘陵地貌為主，實際可利用的土地面積不多，沿海平原發(fā)展空間狹??；區(qū)域內(nèi)地形坡度大，河流短急，攔蓄條件差，大部分地表徑流通過河道入海，導(dǎo)致地下水資源儲備不足，人均占有水資源436m3，不足全國人均占有量的1/5，用地緊張和水資源短缺成為影響城市用地拓展、用地結(jié)構(gòu)演進的主要限制性因素。3.2政策與制度1984年國務(wù)院發(fā)出了《沿海部分城市座談會紀(jì)要》的通知，確定進一步開放煙臺、大連等14個沿海港口城市。作為首批沿海開放城市，煙臺在吸引外資，利用國外先進技術(shù)方面的優(yōu)勢日益彰顯，特別是進入2000年以來外貿(mào)進出口總額和實際利用外商投資劇增，以2006年為例，外商及港澳臺投資企業(yè)完成工業(yè)增加值407.5億元，占規(guī)模以上工業(yè)總量的31%，拉動全市工業(yè)增長11.6個百分點，由此可見吸引外資在煙臺產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和城市用地結(jié)構(gòu)變化中的重要作用。1985年國家頒布《土地管理法》，1987年以提高房租發(fā)放抵租券、空轉(zhuǎn)起步為特征的城鎮(zhèn)住房制度改革在煙臺試行。1994年《國務(wù)院關(guān)于深化城鎮(zhèn)住房制度改革的決定》發(fā)布實施。此后，房改加入了建立住房公積金、開展國家安居工程等內(nèi)容。在研究時間段內(nèi)，1995年建成區(qū)居住用地面積5451.4公頃，至2008年居住用地面積激增至13734公頃，超過1995年的2.5倍。在居住用地拓展的同時，建成區(qū)人口從1995年的154.6萬人激增到2008年的303.11萬人，城市人口的迅速增加對城市的基礎(chǔ)設(shè)施和承載力都提出了新的要求。鑒于此，1995-2005版城市規(guī)劃對煙臺市重新定位，公共設(shè)施用地和水域用地大幅上升，城市公共服務(wù)質(zhì)量提高，保證城市用地結(jié)構(gòu)向合理化、正?；^渡。3.3經(jīng)濟社會發(fā)展3.3.1分析指標(biāo)選取城市用地結(jié)構(gòu)演變與城市的經(jīng)濟、社會、人口及環(huán)境關(guān)系密切復(fù)雜,其中社會經(jīng)濟活動是導(dǎo)致城市土地利用發(fā)生變化的主要原因,如城市產(chǎn)業(yè)空間置換(城市土地利用的“退二進三”)等。根據(jù)主成分分析法的思路,同時考慮到煙臺市建成區(qū)城市土地利用基本特征和現(xiàn)有相關(guān)資料情況,采用煙臺市1995-2008年城市統(tǒng)計年鑒及煙臺市志等數(shù)據(jù),共選取了18個指標(biāo)作為影響煙臺市建成區(qū)城市土地利用結(jié)構(gòu)變化的經(jīng)濟社會驅(qū)動力因子:表2影響煙臺市建成區(qū)城市土地利用結(jié)構(gòu)變化的經(jīng)濟驅(qū)動因子指標(biāo)單位指標(biāo)單位GDP(X1,億元)城鎮(zhèn)居民人均可支配收入(X10,元)人均GDP(X2,元)城鎮(zhèn)居民人均消費性支出(X11,元)第一產(chǎn)業(yè)比重(X3,%)恩格爾系數(shù)(X12,%)第二產(chǎn)業(yè)比重(X4,%)全部工業(yè)總產(chǎn)值(X13,億元)第三產(chǎn)業(yè)比重(X5,%）外貿(mào)進出口總額(X14,億美元）工業(yè)比重(X6,%）年末總?cè)丝?X15,萬人)社會固定資產(chǎn)投資(X7,億元)城市居民人均居住面積(X16,m2)實際利用外商投資(X8,億元）職工數(shù)(X17,萬人）社會消費品零售總額(X9,億元)公路里程(X18,km）指標(biāo)涵蓋了城市人口、社會結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟水平、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等，具有較強的覆蓋性、代表性和主導(dǎo)性。3.3.2主成分分析根據(jù)所以選取的指標(biāo)，建立數(shù)據(jù)矩陣，利用統(tǒng)計軟件SPSS進行分析計算，在對數(shù)據(jù)進行級差標(biāo)準(zhǔn)化消除量綱影響和KMO檢驗后，利用主成分分析方法減少冗余數(shù)據(jù)和重疊數(shù)據(jù)，接著得出數(shù)據(jù)矩陣的特征值和主成分貢獻率、累計貢獻率，最后利用正交矩陣的特征得出旋轉(zhuǎn)之后的主成分載荷矩陣。 表3特征值及主成分貢獻率TotalVarianceExplainedComponentInitialEigenvaluesRotationSumsofSquaredLoadingsTotal%ofVarianceCumulative%Total%ofVarianceCumulative%113.89277.17877.17811.61164.50664.50622.57214.28891.4653.02216.78881.2943.7974.42895.8932.62814.60095.893表4旋轉(zhuǎn)后主成分載荷矩陣RotatedComponentMatrix(a)Component123x1.942.328.010x2.942.328.013x3-.704-.532.449x4.764.605-.129x5.810.526-.092x6.056.040-.973x7.851.504.057x8.314.923-.057x9.950.301.012x10.938.332-.060x11.893.327-.140x12-.597-.362.650x13.956.274.097x14.976.122.081x15.764.368-.456x16.914.291-.186x17.397.053.859x18.946.149.079結(jié)合表3表4可以得出影響煙臺市建成區(qū)用地結(jié)構(gòu)變化的主要社會經(jīng)濟驅(qū)動力因子：（1）第一主成分貢獻率為64.506%，反映的信息綜合全面，主要和GDP、人均GDP、社會消費品零售總額、城鎮(zhèn)居民人均可支配收入、城鎮(zhèn)居民人均消費性支出、全部工業(yè)總產(chǎn)值、,外貿(mào)進出口總額、城市居民人均居住面積、公路里程等10個指標(biāo)相關(guān)，反映出煙臺市用地結(jié)構(gòu)變動與城市社會結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟發(fā)展階段，城市建設(shè)投資規(guī)模密切關(guān)聯(lián);(2)第二主成分主要與實際利用外商投資，社會固定資產(chǎn)投資等指標(biāo)有較大關(guān)系，它反映了利用外資在煙臺社會經(jīng)濟發(fā)展中的作用；同時與第二、三產(chǎn)業(yè)占GDP的百分比有很強的正相關(guān)，與第一產(chǎn)業(yè)比重顯著負相關(guān)，說明產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)及其變化對城市用地結(jié)構(gòu)變化影響因素較大；（3）第三主成分與城市職工數(shù)、年末總?cè)丝谟休^大關(guān)系，它主要反映了城市人口及其就業(yè)情況對城市用地結(jié)構(gòu)變動的影響，同時與工業(yè)比重有較強的負相關(guān)性，這說明城市工業(yè)結(jié)構(gòu)性調(diào)整、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級對城市用地結(jié)構(gòu)變化有一定影響，另一方面，第三主成分與恩格爾系數(shù)顯著正相關(guān)，說明城市居民生活水平、消費結(jié)構(gòu)變化也是影響城市用地結(jié)構(gòu)變化的重要因素。綜上，影響煙臺市用地結(jié)構(gòu)變得經(jīng)濟因素可歸納為三大類：城市經(jīng)濟社會發(fā)展和城市建設(shè)投資規(guī)模、外資利用規(guī)模和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)比例、城市人口增長及其就業(yè)情況和消費結(jié)構(gòu)。4結(jié)語通過計算1995-2008年煙臺市建成區(qū)用地結(jié)構(gòu)信息熵、均衡度和優(yōu)勢度還有土地利用動態(tài)度，分析影響煙臺市建成區(qū)用地變化的自然環(huán)境、政策、經(jīng)濟因素，得出以下幾點結(jié)論：1995-2002年間，煙臺市用地拓展速率達5.48%，高于山東省平均水平，主要表現(xiàn)在公共設(shè)施用地和水域用地增幅明顯；從用地結(jié)構(gòu)上