基于GIS的蘭州市土地利用結(jié)構(gòu)信息熵的空間分異規(guī)律及驅(qū)動因素分析

（甘肅建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州 730060）

0 引言

土地利用結(jié)構(gòu)指區(qū)域內(nèi)各種土地利用類型的構(gòu)成和比重，從而體現(xiàn)出某個(gè)區(qū)域內(nèi)土地利用的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)[1]。社會經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)與土地利用的協(xié)調(diào)程度和土地利用結(jié)構(gòu)能否合理配置密切相關(guān)，也關(guān)系著區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會能否可持續(xù)健康發(fā)展[2]。探究土地利用結(jié)構(gòu)空間分異規(guī)律，基于Shannon等人創(chuàng)立的Shannon熵理論[3]，分析蘭州市各個(gè)區(qū)（縣）信息熵值的空間分異規(guī)律，對土地利用效率的提高具有深遠(yuǎn)意義。

因此，本研究工作得出研究區(qū)土地利用系統(tǒng)的空間格局變化規(guī)律，找出了和土地利用結(jié)構(gòu)信息熵值空間分異規(guī)律有關(guān)的因素，該結(jié)果可為蘭州市土地利用結(jié)構(gòu)與布局的優(yōu)化調(diào)整提供借鑒。

1 技術(shù)路線

本文利用2018年蘭州市土地利用類型數(shù)據(jù)，利用信息熵公式分別計(jì)算了蘭州市各區(qū)（縣）土地利用結(jié)構(gòu)信息熵，以找到土地利用結(jié)構(gòu)信息熵的空間演變規(guī)律及成因，并利用GIS軟件來展現(xiàn)和分析土地利用結(jié)構(gòu)信息熵在空間上的分異規(guī)律，技術(shù)流程如圖1所示。

2 蘭州市土地利用結(jié)構(gòu)信息熵的空間分異規(guī)律研究

圖1 技術(shù)路線圖

為了探究蘭州市土地利用結(jié)構(gòu)信息熵的空間分異規(guī)律，我們選取2018年蘭州市各區(qū)（縣）的土地利用類型數(shù)據(jù)來分析。由表1可知蘭州市土地利用結(jié)構(gòu)信息熵從大到小依次為七里河區(qū)、城關(guān)區(qū)、安寧區(qū)、西固區(qū)、榆中縣、永登縣、皋蘭縣和紅古區(qū)。對表2加以分析，我們可以發(fā)現(xiàn)，七里河區(qū)土地利用結(jié)構(gòu)信息熵最大，即土地利用類型相對勻稱；而城關(guān)區(qū)土地利用結(jié)構(gòu)信息熵較大；紅古區(qū)土地利用結(jié)構(gòu)信息熵最小是由于該區(qū)牧草地所占比重高，而其他土地利用類型所占比重很小，土地利用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)性最好，系統(tǒng)穩(wěn)定性最高。

在Arc GIS軟件支持下，利用計(jì)算得出的各區(qū)（縣）土地利用結(jié)構(gòu)信息熵，得到蘭州市土地利用結(jié)構(gòu)信息熵空間分布圖（圖2）。圖2表明，市區(qū)除紅古區(qū)土地利用結(jié)構(gòu)信息熵低于外圍縣外，其他區(qū)土地利用結(jié)構(gòu)信息熵均高于外圍縣，土地利用結(jié)構(gòu)信息熵在空間上表現(xiàn)為由城區(qū)向外圍逐漸遞減的趨勢?？梢园l(fā)現(xiàn)，信息熵值高的四個(gè)區(qū)域即城關(guān)區(qū)、七里河區(qū)、安寧區(qū)、西固區(qū)的居民點(diǎn)及工礦用地、交通用地、水域用地所占的比重相對較高。同時(shí)這也符合城市用地結(jié)構(gòu)演變的一般規(guī)律：城市規(guī)模越大，對應(yīng)的信息熵值越大[4]，相應(yīng)地，土地利用種類越多，土地組成區(qū)別越小；反之，城市規(guī)模越小，對應(yīng)的信息熵值越低，土地利用種類越少，土地組成區(qū)別越大。

表1 蘭州市2018年土地利用結(jié)構(gòu)信息熵

對蘭州市的信息熵研究表明，影響土地利用結(jié)構(gòu)信息熵空間分異的主要因素是建設(shè)用地所占比重。一般土地利用結(jié)構(gòu)信息熵高的區(qū)域，其居民點(diǎn)及工礦用地、交通用地和水域用地占比較高。

3 結(jié)論與討論

通過對蘭州市土地利用結(jié)構(gòu)信息熵的空間分異規(guī)律及成因進(jìn)行分析，可以初步總結(jié)出以下結(jié)論：

1)城市規(guī)模越大，對應(yīng)的信息熵值越大，土地利用種類越多，土地組成區(qū)別越?。环粗?，城市規(guī)模越小，對應(yīng)的信息熵值越低，土地利用種類越少，土地組成區(qū)別越大。這一規(guī)律有利于區(qū)域土地利用結(jié)構(gòu)與布局的優(yōu)化調(diào)整。

2)蘭州市土地利用結(jié)構(gòu)信息熵值在空間上表現(xiàn)為由城區(qū)向外圍逐漸遞減趨勢，其中七里河區(qū)信息熵值最大，紅古區(qū)信息熵值最小。對蘭州市的考查表明，影響土地利用結(jié)構(gòu)信息熵空間分異的主要因素是建設(shè)用地所占的比重。

圖2 2018年蘭州市各區(qū)（縣）土地利用結(jié)構(gòu)信息熵空間分布圖

3)針對該研究區(qū)，土地利用如果處在可持續(xù)健康發(fā)展?fàn)顟B(tài)且利用效率最高，那么對應(yīng)的土地利用信息熵值為多少才合適，尚需進(jìn)一步研究論證。