基于熵值法的土地資源可持續(xù)利用評(píng)價(jià)及障礙度診斷
——以廣安市為例

曾 琨，翟有龍，唐 菡，茍 銳，謝劉萍

(西華師范大學(xué)國(guó)土資源學(xué)院，四川南充 637000)

0 引言

隨著可持續(xù)發(fā)展理論在土地資源領(lǐng)域的深入，土地資源可持續(xù)概念在全國(guó)范圍內(nèi)得到了普遍的接受和認(rèn)可，土地資源的優(yōu)化配置和合理使用已成為當(dāng)前學(xué)界和政府所關(guān)注的焦點(diǎn).通常，土地資源的評(píng)價(jià)重視綜合考慮自然、經(jīng)濟(jì)與社會(huì)等因素，通過(guò)定性和定量的方法進(jìn)行研究[1].從研究對(duì)象和指標(biāo)體系來(lái)看：有從經(jīng)濟(jì)、社會(huì)與自然三個(gè)維度構(gòu)建指標(biāo)體系對(duì)滇黔桂省際邊界民族地區(qū)土地資源可持續(xù)利用進(jìn)行的綜合評(píng)價(jià)[1]；從土地利用經(jīng)濟(jì)效益化、集約化、環(huán)境生態(tài)化與社會(huì)和諧化四個(gè)方面構(gòu)建指標(biāo)體系對(duì)長(zhǎng)株潭地區(qū)土地可持續(xù)利用進(jìn)行的綜合評(píng)價(jià)[2]；以土地利用集約度、土地利用程度、土地利用效率和土地利用效益為變量構(gòu)建了土地利用績(jī)效評(píng)價(jià)四維模型對(duì)湛江市土地利用可持續(xù)性進(jìn)行的時(shí)間序列評(píng)價(jià)[3]；從資源環(huán)境、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)和諧三個(gè)方面構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，對(duì)湖南省城市土地可持續(xù)利用水平進(jìn)行的綜合評(píng)價(jià)[4]；構(gòu)建基于細(xì)碎化視角下的土地資源可持續(xù)利用評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，對(duì)江西分宜縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)土地可持續(xù)利用進(jìn)行的綜合評(píng)價(jià)[5].從研究方法來(lái)看，主要運(yùn)用因子分析法、德?tīng)柗品?Delphi)、層次分析法(AHP)、改進(jìn)灰色關(guān)聯(lián)分析法、綜合指數(shù)法與模糊綜合評(píng)價(jià)法等.在研究尺度上，多數(shù)集中在省市等大尺度上，對(duì)縣域較小尺度研究則非常匱乏,在研究方法上主要借助熵值法.熵值法是一種客觀賦權(quán)法，避免了人為因素帶來(lái)的偏差.基于此，本文選取廣安市各區(qū)縣作為基本研究單元，從經(jīng)濟(jì)、社會(huì)與生態(tài)環(huán)境三個(gè)視角出發(fā)，構(gòu)建廣安市土地資源可持續(xù)利用綜合評(píng)價(jià)體系，借助熵值法，在SPSS23和Arcgis10.4軟件支持下，完成對(duì) 廣安市各縣(市、區(qū))2009-2018年土地資源可持續(xù)利用綜合評(píng)價(jià).

1 研究區(qū)概況

廣安市位于四川省東部，跨川東丘陵與川東平行嶺谷兩大地形區(qū)，海拔高度在185～1 704.1 m，地勢(shì)東高西低，中西部為丘陵區(qū)，主要河流屬長(zhǎng)江流域嘉陵江和渠江兩大支流，土壤以紫色土壤為主，森林覆蓋率達(dá)38.35%，年平均氣溫17.6℃、降水量1 418 mm、日照1 321.6 h、無(wú)霜期312 d，全市幅員面積6 339.22 km2，下轄2縣、3區(qū)與1市，2018年末戶籍總?cè)丝跒?62.2萬(wàn)人，全市實(shí)現(xiàn)地區(qū)生產(chǎn)總值1 250.2億元.

2 指標(biāo)體系構(gòu)建與研究方法

2.1 指標(biāo)體系構(gòu)建

本文在在遵循系統(tǒng)性、可操作性與可比性的基礎(chǔ)上，參考諸多土地資源可持續(xù)利用綜合評(píng)價(jià)的相關(guān)文獻(xiàn)，根據(jù)廣安市的實(shí)際情況，從經(jīng)濟(jì)、社會(huì)與生態(tài)環(huán)境出發(fā)，將土地資源可持續(xù)利用作為目標(biāo)層，以土地資源經(jīng)濟(jì)效益化、社會(huì)資源分配和諧化 、生態(tài)環(huán)境可持續(xù)化為準(zhǔn)則層.其中經(jīng)濟(jì)效益化層面主要從結(jié)構(gòu)、產(chǎn)出效率、規(guī)模三個(gè)方面來(lái)考慮構(gòu)建指標(biāo)；社會(huì)資源分配和諧化層面主要從人地關(guān)系和資源占有量方向出發(fā)來(lái)選取指標(biāo)；生態(tài)環(huán)境可持續(xù)性層面主要從土地利用現(xiàn)狀和人類的活動(dòng)對(duì)環(huán)境造成影響的角度來(lái)構(gòu)建指標(biāo)[6]，以期能更加全面的綜合評(píng)價(jià)土地資源可持續(xù)利用的發(fā)展水平(表1)

表1 廣安市土地資源可持續(xù)利用綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系Tab.1 Comprehensive evaluation index system of sustainable utilization of land resources in Guang'an City

2.2 數(shù)據(jù)來(lái)源及研究方法

2.2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源 本研究原始數(shù)據(jù)主要來(lái)源：一是歷年廣安市統(tǒng)計(jì)年鑒、廣安市國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)與官方網(wǎng)站數(shù)據(jù)；二是運(yùn)用BIGEMAP獲取兩縣、三區(qū)、一市行政邊界數(shù)據(jù).

2.2.2 熵值賦權(quán)法 本研究采用熵值法，借助SPSS23對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，并運(yùn)用熵值法計(jì)算其權(quán)重，熵值法是一種客觀賦權(quán)法，避免了人為因素帶來(lái)的偏差，保證了分析的客觀性[7].具體分析如下：

(1)采用極值法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理[8-9]，其中Z為平移距離，在本文中選區(qū)0.01：

(1)

(2)

(2)計(jì)算i地的j項(xiàng)指標(biāo)比重：

(3)

(3)指標(biāo)信息熵Ej及其冗余度Dj的計(jì)算，其中Y=1/lnn，n為樣本數(shù)，冗余度Dj衡量各指標(biāo)的差異，其信息熵Ej越小，則Dj越大，說(shuō)明指標(biāo)作用越大，反之Ej越大，則Dj越小，則說(shuō)明指標(biāo)作用越?。?/p>

(4)

Dj=1-Ej

(5)

(4)指標(biāo)權(quán)重的計(jì)算：

(6)

(5)得出權(quán)重后，根據(jù)(7)式計(jì)算土地資源可持續(xù)利用綜合指數(shù)：

(7)

式中：Xij表示i地的j項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)值,min {Xj}是j項(xiàng)指標(biāo)在各地中的最小值,max {Xj}是j項(xiàng)指標(biāo)在各地的最大值，Sij值越大，代表土地資源可持續(xù)利用水平越高；其值越小，代表土地資源可持續(xù)利用水平越低.

2.2.3 障礙度模型診斷 障礙度模型有助于系統(tǒng)分析各項(xiàng)指標(biāo)[10]，識(shí)別出該地區(qū)土地資源可持續(xù)利用的主要障礙因子，以便采取有針對(duì)性措施提升土地資源可持續(xù)利用程度.因此，本文引入障礙度模型診斷，對(duì)廣安市土地資源可持續(xù)利用綜合指數(shù)的障礙因子進(jìn)行診斷.

Tj=Wj×Uij

(8)

Ij=1-Kj

(9)

(10)

其中:Tj表示單個(gè)指標(biāo)對(duì)總目標(biāo)的貢獻(xiàn)度,Wj表示第j個(gè)準(zhǔn)則層的權(quán)重,Uij表示第j個(gè)準(zhǔn)則層的第i個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重;Ij表示指標(biāo)的偏離度;Kj表示單項(xiàng)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)值;Oij表示單項(xiàng)指標(biāo)的障礙度,Oij值越大,代表障礙度越高,同時(shí)也說(shuō)明該指標(biāo)是主要的障礙因子；其值越小,代表障礙度越低.

3 土地資源可持續(xù)利用時(shí)空演變分析

3.1 土地資源可持續(xù)性利用時(shí)序演變

2009-2018年間，廣安市各縣(市、區(qū))土地資源可持續(xù)利用綜合指數(shù)均呈現(xiàn)出上升的趨勢(shì)，說(shuō)明廣安市土地資源利用的可持續(xù)性呈現(xiàn)出良好的發(fā)展態(tài)勢(shì)，各縣(市、區(qū))土地資源可持續(xù)利用綜合指數(shù)增長(zhǎng)在0.1～0.3之間.其中，廣安區(qū)增加0.255，岳池縣增加0.203，武勝縣增加0.201，鄰水縣增加0.185，華鎣市增加0.176；前鋒區(qū)增加最少，僅0.111(表2).

表2 2009-2018年廣安市土地資源可持續(xù)利用綜合評(píng)價(jià)指數(shù)Tab.2 The comprehensive evaluation index of land resources sustainable utilization in Guang'an City 2009-2018

從廣安市各縣(市、區(qū))土地資源可持續(xù)利用綜合指數(shù)變化趨勢(shì)來(lái)看，可以分為持續(xù)增長(zhǎng)性和波動(dòng)增長(zhǎng)性兩種類型.其中，屬于持續(xù)增長(zhǎng)型的是廣安區(qū)、岳池縣與武勝縣，10年來(lái)一直持續(xù)增加，無(wú)下降年份，2018年較2009年相比提高幅度分別達(dá)88.65%、62%、55.6%；前鋒區(qū)、鄰水縣和華鎣市則呈現(xiàn)出波動(dòng)上升的狀態(tài).

從土地資源可持續(xù)利用綜合指數(shù)增長(zhǎng)速度來(lái)看，2009-2018年間可以分為勻速增加、快速增加、增速緩慢與減速下降等四個(gè)階段.其中，2009-2011年間廣安區(qū)、岳池縣、武勝縣、鄰水縣和華鎣市均呈現(xiàn)出勻速增長(zhǎng)的趨勢(shì)，廣安區(qū)年均增加6.72個(gè)百分點(diǎn)，岳池縣年均增加5.49個(gè)百分點(diǎn)，鄰水縣年均增加4.1個(gè)百分點(diǎn)，華鎣市年均增加6.8個(gè)百分點(diǎn).2011-2012年廣安區(qū)、華鎣市與武勝縣呈現(xiàn)出快速增加特點(diǎn)，較上一年分別增加了14.57、13.89、11.39個(gè)百分點(diǎn).2012-2013年廣安區(qū)因分設(shè)前鋒區(qū)，土地資源可持續(xù)利用綜合指數(shù)受到一定影響，進(jìn)入增速緩慢階段，2013年后廣安區(qū)則呈現(xiàn)出勻速增加的特點(diǎn).前鋒區(qū)2013年后土地資源可持續(xù)利用綜合指數(shù)整體呈現(xiàn)出增速緩慢階段向勻速增加階段邁進(jìn)，但在2018年出現(xiàn)減速下降的態(tài)勢(shì)，較2017年相比下降0.015個(gè)百分點(diǎn).岳池縣2012年后一致保持勻速增加的態(tài)勢(shì)；武勝縣2012-2014年呈現(xiàn)增速緩慢的趨勢(shì)，2014年以后快速增加，其中2016-2017年呈現(xiàn)大幅度上升，綜合指數(shù)上升0.069.鄰水縣和華鎣市2012年后的變化趨勢(shì)存在一致性，2012-2013年先減速下降，2013年后均呈現(xiàn)勻速增加.廣安市土地資源可持續(xù)性綜合指數(shù)呈現(xiàn)出大幅度的增加，主要得益于各縣(市、區(qū))在經(jīng)濟(jì)效益化、社會(huì)資源分配和諧化、生態(tài)環(huán)境方面協(xié)調(diào)程度不斷提高(圖1).

圖1 2009-2018年廣安市各縣(市、區(qū))土地資源可持續(xù)利用綜合指數(shù)變化Fig.1 The comprehensive index change chart of land resources sustainable use in counties (cities, districts) of Guang'an 2009-2018

3.2 土地資源可持續(xù)性利用空間演變

本文利用土地資源可持續(xù)利用綜合指數(shù)，將廣安市土地資源可持續(xù)利用水平分為不可持續(xù)、弱可持續(xù)、較弱可持續(xù)、基本可持續(xù)較強(qiáng)可持續(xù)與強(qiáng)可持續(xù)6個(gè)等級(jí)[11](表3)，對(duì)2009-2018年廣安市各縣(市、區(qū))土地資源可持續(xù)利用綜合指數(shù)進(jìn)行分類，并利用arcgis10.4繪制空間分布演變圖(圖2).

表3 廣安市各縣(市、區(qū))土地資源可持續(xù)利用水平分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Tab.3 Classification table of the sustainable utilization level of land resources in counties (cities, districts) of Guang'an

2009-2018年，各縣(市、區(qū))土地資源可持續(xù)利用水平不斷提升，從以弱可持續(xù)為主逐漸演變到較強(qiáng)可持續(xù)和強(qiáng)可持續(xù)為主.2018年，前鋒區(qū)、武勝縣和鄰水縣呈現(xiàn)出強(qiáng)可持續(xù)的狀態(tài)，廣安區(qū)、岳池縣、華鎣市則呈現(xiàn)出較強(qiáng)可持續(xù)的狀態(tài).10年來(lái)各縣(市、區(qū))土地資源可持續(xù)發(fā)展水平和態(tài)勢(shì)不盡相同，土地資源可持續(xù)綜合指數(shù)在空間上表現(xiàn)出集中化和分散化并存的特征.其中，最為明顯的是由中部地區(qū)的不可持續(xù)和弱可持續(xù)逐步演化到較強(qiáng)可持續(xù)的態(tài)勢(shì)；東西兩側(cè)的前鋒區(qū)、鄰水縣和武勝縣逐步由弱可持續(xù)和基本可持續(xù)邁入到強(qiáng)可持續(xù)的狀態(tài).

從空間整體來(lái)看，廣安市各縣(市、區(qū))土地資源可持續(xù)性利用綜合指數(shù)差距不斷縮小，區(qū)域協(xié)調(diào)性逐步加強(qiáng).目前鄰水縣土地資源可持續(xù)利用綜合指數(shù)最高，但綜合指數(shù)比最低的華鎣市僅高0.052，呈現(xiàn)縮小的趨勢(shì).鄰水縣東南與重慶毗鄰，受空間近鄰效應(yīng)影響，經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，社會(huì)和諧程度日益上升，生態(tài)環(huán)境逐步優(yōu)化.岳-廣-華一體化的逐步形成，鄰水武勝與重慶的聯(lián)系日益密切，在未來(lái)各區(qū)縣的差距會(huì)繼續(xù)縮小，各區(qū)縣均可以邁入到強(qiáng)可持續(xù)的狀態(tài).

圖2 2009-2018年廣安市各縣(市、區(qū))土地資源可持續(xù)利用綜合指數(shù)空間演變Fig.2 Spatial evolution of the comprehensive index of land resources sustainable use in counties (cities, districts) of Guang'an 2009-2018

4 障礙度因素分析

4.1 障礙度時(shí)間序列分析

2009-2018年廣安市土地資源可持續(xù)利用排在前5的障礙因子和障礙度.從時(shí)間序列來(lái)看，指標(biāo)障礙度波動(dòng)幅度小，但主要障礙因子變化大.主要障礙因子障礙度差值最小的是2012年，僅0.004個(gè)百分點(diǎn)，差值最大的是2018年，也只有0.06個(gè)百分點(diǎn).整體來(lái)看，各年份各因子的障礙度差距不大. 2009年主要障礙因子是人均地區(qū)生產(chǎn)總值(C1)、土地生產(chǎn)力(C2)、人均林地面積(C8)、人均濕地面積(C11)、單位耕地面積農(nóng)業(yè)產(chǎn)值(C3)，多屬于土地資源經(jīng)濟(jì)效益化(B1)準(zhǔn)則層.到2018年，主要障礙因子是人均糧食占有量(C10)、單位耕地面積農(nóng)業(yè)產(chǎn)值(C3)、工業(yè)增加值占GDP比重(C5)、森林覆蓋率(C12)單位耕地面積農(nóng)藥施肥量(C15)，與2009年差異較大(表4).

表4 2009-2018年廣安市土地資源可持續(xù)利用主要障礙因子和障礙度Tab.4 The main obstacle factors and degree of land resources sustainable utilization in Guang'an 2009-2018

4.2 障礙度空間序列分析

2018年，廣安市各縣(市、區(qū))土地資源可持續(xù)利用綜合指數(shù)的主要障礙指標(biāo)因子差別較大，各不相同，但各區(qū)縣的指標(biāo)障礙度差距小.廣安區(qū)的主要指標(biāo)障礙因子是工業(yè)增加值占GDP比重(C5)、單位耕地面積農(nóng)業(yè)產(chǎn)值(C3)、人口密度(C13)、單位耕地面積農(nóng)藥施肥量(C15)、人均林地面積(C8)等，廣安區(qū)作為廣安市主城區(qū)，經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展與生態(tài)環(huán)境的矛盾日益突出，并成為其土地資源可持續(xù)利用綜合指數(shù)的主要障礙；前鋒區(qū)作為廣安市主要工業(yè)發(fā)展園區(qū)，第二產(chǎn)業(yè)一直在全市名列前茅，但是隨著時(shí)間的推移，目前制約前鋒區(qū)土地資源可持續(xù)利用綜合指數(shù)的障礙因子是人均糧食占有量(C10)單位耕地面積農(nóng)藥施肥量(C15)、第三產(chǎn)業(yè)增加值占GDP比重(C4)、城鎮(zhèn)化率(C6)與單位耕地面積農(nóng)業(yè)產(chǎn)值(C3)；岳池縣作為廣安市農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大縣，人口大縣，阻礙土地資源可持續(xù)利用綜合指數(shù)的是單位耕地面積農(nóng)業(yè)產(chǎn)值(C3)與人均林地面積(C8)、人均濕地面積(C11)；目前制約武勝縣土地資源可持續(xù)利用綜合指數(shù)的是人均林地面積(C8)、人口密度(C13)與森林覆蓋率(C12)等.隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人與資源之間的矛盾日益突顯；鄰水縣與重慶毗鄰，工業(yè)發(fā)展迅速，綜合指數(shù)高居全市第一，目前制約綜合指數(shù)的主要障礙因子是森林覆蓋率(C12)、單位耕地面積農(nóng)業(yè)產(chǎn)值(C3)、人均濕地面積(C11)，人與生態(tài)環(huán)境的矛盾日益顯現(xiàn)；華鎣市主要障礙因子均在生態(tài)環(huán)境可持續(xù)性準(zhǔn)則層，后續(xù)加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境的管理是當(dāng)務(wù)之急(表5).

表5 2018年廣安市各縣(市、區(qū))障礙因子和障礙度Tab.5 The obstacle factors and degree of the Counties (City, District) of Guang'an in 2018

5 結(jié)論與建議

5.1 結(jié)論

從廣安市各縣(市、區(qū))土地資源可持續(xù)利用綜合指數(shù)的時(shí)空演變與障礙因子的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)：

(1)2009-2018年，廣安市土地資源可持續(xù)利用綜合指數(shù)均呈現(xiàn)出上升的趨勢(shì)，說(shuō)明廣安市土地資源利用的可持續(xù)性呈現(xiàn)出良好的發(fā)展態(tài)勢(shì)，但歷年來(lái)各區(qū)縣的變化趨勢(shì)和增長(zhǎng)速度不盡相同；

(2)2009-2018年，廣安市土地資源可持續(xù)利用綜合指數(shù)呈現(xiàn)出集中化與兩極化并存的特征.其中，最為明顯的是由中部地區(qū)的不可持續(xù)和弱可持續(xù)逐步演化到較強(qiáng)可持續(xù)的態(tài)勢(shì)；東西兩側(cè)的前鋒區(qū)、鄰水縣和武勝縣逐步由弱可持續(xù)和基本可持續(xù)邁入到強(qiáng)可持續(xù)的狀態(tài)，且各區(qū)縣之間的土地資源可持續(xù)利用綜合指數(shù)差距呈現(xiàn)縮小的趨勢(shì)；

(3)從時(shí)間序列來(lái)看，2009-2018年障礙度波動(dòng)幅度小，但主要障礙因子變化大；從空間序列來(lái)看，廣安市各縣(市、區(qū))土地資源可持續(xù)利用綜合指數(shù)的主要障礙指標(biāo)因子差別較大，各不相同，指標(biāo)障礙度差距小.

5.2 建議

為了進(jìn)一步提高廣安市土地資源可持續(xù)利用水平，結(jié)合障礙度模型診斷后得出的障礙因子，提出如下建議：

5.2.1 加強(qiáng)土地資源管控，鞏固土地資源可持續(xù)利用發(fā)展水平 加強(qiáng)對(duì)土地資源現(xiàn)狀的調(diào)查與規(guī)劃管理，依照土地利用總體規(guī)劃、生態(tài)紅線、城鎮(zhèn)開(kāi)發(fā)邊界與永久基本農(nóng)田范圍線，合理開(kāi)發(fā)和利用土地資源，充分協(xié)調(diào)好土地資源與耕地保護(hù)和生態(tài)環(huán)境之間的關(guān)系，繼續(xù)鞏固提升土地資源可持續(xù)利用水平.

5.2.2 節(jié)約集約利用土地資源，優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu) 嚴(yán)格控制土地資源的無(wú)序擴(kuò)張，著力內(nèi)涵挖掘，提高單位面積的土地資源利用的投入強(qiáng)度，提高產(chǎn)出效率，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)健康快速有序的發(fā)展，優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu)，協(xié)調(diào)各項(xiàng)土地資源，促進(jìn)土地資源可持續(xù)利用水平向良好的趨勢(shì)和方向發(fā)展.