基于主成分分析法的資興市建設(shè)用地指標(biāo)合理分解

基于主成分分析法的資興市建設(shè)用地指標(biāo)合理分解

土壤評估是土地利用規(guī)劃的重要方面，也是土壤保護(hù)計(jì)劃總體規(guī)劃指標(biāo)分解的主要依據(jù)。其確定權(quán)重方面常用的特爾非法和AHP法帶有較強(qiáng)的主觀性,而主成分分析法在土地規(guī)劃、土地評價(jià)等方面能相對客觀地確定評價(jià)因子的權(quán)重,目前已在地理學(xué)研究中被廣泛采用。筆者以湖南省資興市新一輪土地利用總體規(guī)劃修編項(xiàng)目為背景,對郴州市下達(dá)的建設(shè)用地指標(biāo)采用該方法進(jìn)行指標(biāo)分解,以期為規(guī)劃修編指標(biāo)分解提供一定的參考。1土地利用結(jié)構(gòu)及用地情況資興市位于湖南省東南部,湘、粵、贛三省交匯處,113°09′~113°44′E,25°34′~26°17′N,所轄面積271575.15hm2,包括28個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)。東臨郴州蘇仙區(qū),南同汝城、宜章接壤,北臨永興,屬于亞熱帶季風(fēng)濕潤區(qū),距京廣線和107國道僅30km,經(jīng)過境內(nèi)的有許(家洞)―三(都)鐵路線、S322線、S213線、郴資桂高等級公路,交通網(wǎng)絡(luò)發(fā)達(dá)。2005年全市土地利用結(jié)構(gòu)中,農(nóng)用地241279.31hm2,占全市土地總面積的88.84%;建設(shè)用地總面積22991.38hm2,占全市土地總面積的8.47%,其中居民點(diǎn)及獨(dú)立工礦用地面積6000.53hm2,交通用地為472.50hm2,水利設(shè)施用地16518.35hm2,占建設(shè)用地的比例分別為26.10%、2.05%和71.85%;未利用地7304.46hm2,占全市土地總面積的2.69%。2數(shù)據(jù)來源與研究思路2.1數(shù)據(jù)來源土地資源數(shù)據(jù)為湖南省資興市國土資源局提供的2005年規(guī)劃基期年數(shù)據(jù);社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來源于《資興市2005年統(tǒng)計(jì)年鑒》。2.2評價(jià)單元權(quán)重的確定首先,構(gòu)建評價(jià)指標(biāo)體系。評價(jià)指標(biāo)體系因子的選取應(yīng)遵循系統(tǒng)性、代表性、可比性、完整性等原則,并兼顧數(shù)據(jù)的可得性、可操作性等因素。故筆者結(jié)合資興市實(shí)際情況,從交通、人口、經(jīng)濟(jì)、城市化共4個(gè)層次選出對建設(shè)用地需求影響關(guān)系密切的7個(gè)指標(biāo),包括道路面積密度、人口自然增長率、地區(qū)生產(chǎn)總值、建設(shè)用地固定資產(chǎn)投資強(qiáng)度、人均平均可支配收入、城鎮(zhèn)用地強(qiáng)度、城市化水平,并構(gòu)建了資興市建設(shè)用地需求評價(jià)指標(biāo)體系(表1)。其次,采用主成分分析法對評價(jià)指標(biāo)因子進(jìn)行分析。主成分分析法在減少指標(biāo)相關(guān)性、避免信息重疊和克服確定權(quán)重的主觀片面性等方面顯示了其獨(dú)特的作用。采用SPSS軟件可以對指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理,無需先對數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理。主成分分析法的研究步驟如下:①建立n個(gè)研究區(qū)域p個(gè)指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)矩陣Mij(i=1,2,3,…,n;j=1,2,3,…,p);②計(jì)算指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)矩陣Rjk,對評價(jià)因子進(jìn)行相關(guān)性檢驗(yàn);③求特征值λk(k=1,2,3,…,p)和特征向量Lk(k=1,2,3,…,p);④計(jì)算貢獻(xiàn)率和累積貢獻(xiàn)率,根據(jù)信息量即累積貢獻(xiàn)率要求對評價(jià)因子降維,建立評價(jià)模型;⑤計(jì)算主成分指標(biāo)的權(quán)重Wj;⑥計(jì)算主成分得分矩陣Yij(i=1,2,3,…,n;j=1,2,3,…,m)。最后,研究區(qū)域評價(jià)和指標(biāo)分解。根據(jù)多指標(biāo)加權(quán)綜合評價(jià)模型Fi=∑j=1pWj×Yij(i=1?2,?,n,j=1,2,?,p),計(jì)算綜合評價(jià)分;然后根據(jù)綜合評價(jià)分值計(jì)算出每個(gè)評價(jià)單元的權(quán)重并進(jìn)行指標(biāo)分解。用公式Fi′=Fi?mini=1n(Fi)maxi=1n(Fi)?mini=1n(Fi)(i=1,2,3??,n)將綜合分歸一化處理。計(jì)算評價(jià)單元的權(quán)重Wi′=Fi′∑i=1nFi′(i=1,2,3,?,n),并進(jìn)行指標(biāo)分配qi=Wi′×Q(i=1,2,3,…,n),其中Q為待分配的指標(biāo)總量、qi為第i個(gè)研究區(qū)所分解得到的指標(biāo)。3數(shù)據(jù)分析和指數(shù)分解3.1數(shù)據(jù)分析3.1.1資興市建設(shè)用地需求潛在的影響因素以資興市所轄的28個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)為基本單元,對全市28個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)共196個(gè)數(shù)據(jù)根據(jù)主成分分析法的原理和步驟運(yùn)用SPSS軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,發(fā)現(xiàn)KMO檢驗(yàn)值為:0.843>0.700,表明可以進(jìn)行主成分分析。根據(jù)累積貢獻(xiàn)率≥85%,提取出前3個(gè)主因子,其載荷系數(shù)、特征值、貢獻(xiàn)率和累積貢獻(xiàn)率見表2。從因子載荷上分析道路面積密度(0.919)、地區(qū)生產(chǎn)總值(0.792)、人均評價(jià)可支配收入(0.909)、城市化水平(0.939)、城鎮(zhèn)用地強(qiáng)度(0.909)在因子上載荷量均大于0.700,它們反映交通、經(jīng)濟(jì)、城市化對建設(shè)用地需求強(qiáng)烈的密切因子,可稱為交通經(jīng)濟(jì)城市化需求強(qiáng)烈因子;且因子1的特征值4.240對應(yīng)的貢獻(xiàn)率60.578%高于其他2個(gè)特征值的貢獻(xiàn)率,表明資興市經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展、城市化進(jìn)程加快以及交通先行政策對建設(shè)用地需求強(qiáng)烈。建設(shè)用地固定資產(chǎn)投資強(qiáng)度(0.934)在因子2上有較大載荷,反映現(xiàn)有投資對建設(shè)用地需求潛在的影響程度,可稱為建設(shè)投資潛在需求因子。人口自然增長率(0.913)在因子3上有較大載荷,反映社會(huì)因素對建設(shè)用地需求間接影響因子,可稱為社會(huì)影響間接因子。3.1.2計(jì)算相關(guān)系數(shù)的得分首先對3個(gè)主成分因子的特征值歸一化,計(jì)算得到3個(gè)主成分因子的權(quán)重分別為0.689、0.167、0.145;然后采用指數(shù)加權(quán)求和法計(jì)算各評價(jià)單元主因子得分,計(jì)算公式:F=∑i=13(wi×Fi)式中,Fi為第i個(gè)主因子的得分、wi為第i個(gè)主因子的權(quán)重。具體計(jì)算結(jié)果見表3。由表3統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知,資興市建設(shè)用地需求綜合評價(jià)值在7.510~3.352,分值最高的5個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)依次是鯉魚江鎮(zhèn)、皮石鄉(xiāng)、三都鎮(zhèn)、唐洞辦事處、東江鎮(zhèn)。由于這些鄉(xiāng)鎮(zhèn)多分布在資興市交通網(wǎng)發(fā)達(dá)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速或是城市化水平高的地區(qū),故綜合分相對較高。分值最低的5個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)依次為波水鄉(xiāng)、白廊鄉(xiāng)、煙坪鄉(xiāng)、滁口鎮(zhèn)、黃草鎮(zhèn)。這些鄉(xiāng)鎮(zhèn)多為交通不便的偏遠(yuǎn)山區(qū),或是經(jīng)濟(jì)發(fā)展緩慢,沒有特色產(chǎn)業(yè),故分值相對較低。3.2鄉(xiāng)鎮(zhèn)類型、布局將各單元的綜合得分進(jìn)行歸一化處理,并換算為各單元在資興市的綜合比重進(jìn)行建設(shè)用地的指標(biāo)分解,分解結(jié)果見表4。表4結(jié)果顯示,資興市未來建設(shè)用地發(fā)展除了市區(qū)及周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)(即唐洞辦事處、鯉魚江鎮(zhèn)、東江鎮(zhèn)和高碼鄉(xiāng))外,皮石鄉(xiāng)、興寧鎮(zhèn)、香花鄉(xiāng)和連坪鄉(xiāng)可作為資興市未來發(fā)展的重要鄉(xiāng)鎮(zhèn)。波水鄉(xiāng)、白廊鄉(xiāng)、煙坪鄉(xiāng)、滁口鄉(xiāng)、黃草鎮(zhèn)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)應(yīng)發(fā)展交通和生態(tài)建設(shè),扶持特色產(chǎn)業(yè),發(fā)展以生態(tài)旅游為主的經(jīng)濟(jì)。根據(jù)實(shí)際調(diào)查的結(jié)果,發(fā)現(xiàn)東江鎮(zhèn)、高碼鄉(xiāng)和香花鄉(xiāng)的建設(shè)用地需求總規(guī)模比預(yù)測的高出許多,原因是資興市未來發(fā)展的政策主觀性強(qiáng),同時(shí)實(shí)際調(diào)查中存在部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)虛報(bào)指標(biāo)問題;雖然其他的鄉(xiāng)鎮(zhèn)中有些鄉(xiāng)鎮(zhèn)建設(shè)用地增量為負(fù)值,但實(shí)際調(diào)查結(jié)果與預(yù)測的結(jié)果總體趨勢基本一致。4土地規(guī)劃受導(dǎo)指標(biāo)分解的可行性研究結(jié)果表明,基于主成分分析法的土地利用總體規(guī)劃建設(shè)用地指標(biāo)分解結(jié)果可作為實(shí)際指標(biāo)分解的參考標(biāo)準(zhǔn),但考慮到未來經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中存在著一定的不確定性,在實(shí)際應(yīng)用中需根