基于信息熵的貴安新區(qū)土地利用結(jié)構(gòu)時(shí)間演變分析

甘華軍,趙智,陳穎,江君琴

1.貴安新區(qū)自然資源局；2.重慶市委黨校,經(jīng)濟(jì)管理教研部；3.貴州財(cái)經(jīng)大學(xué)公共管理學(xué)院

土地作為重要的生產(chǎn)要素，對(duì)中國(guó)工業(yè)化、城市化、現(xiàn)代化的快速發(fā)展和整體經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定運(yùn)行具有重要的影響。土地利用結(jié)構(gòu)亦稱(chēng)土地結(jié)構(gòu)或土地構(gòu)成，指一個(gè)國(guó)家、地區(qū)或生產(chǎn)單位的土地面積中各種用地之間的比例關(guān)系或組成，可以用各類(lèi)生產(chǎn)建設(shè)用地和非生產(chǎn)建設(shè)用地分別占土地總面積的比例來(lái)表示，反映一個(gè)國(guó)家或地區(qū)土地資源的可利用和已利用的程度及開(kāi)發(fā)利用潛力。

一、研究區(qū)概況

貴安新區(qū)（規(guī)劃區(qū)）于2014年1月6日設(shè)立，是國(guó)務(wù)院批復(fù)設(shè)立的第八個(gè)國(guó)家級(jí)新區(qū)，國(guó)務(wù)院賦予貴安新區(qū)西部地區(qū)重要經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)極、內(nèi)陸開(kāi)放型經(jīng)濟(jì)新高地、生態(tài)文明示范區(qū)三大戰(zhàn)略定位。其位于貴州高原中部、貴陽(yáng)市和安順市中心地帶，規(guī)劃范圍涉及貴陽(yáng)市花溪區(qū)、清鎮(zhèn)市和安順市的平壩區(qū)、西秀區(qū)，共2市4縣(市、區(qū))20個(gè)鄉(xiāng)(鎮(zhèn))，規(guī)劃控制面積1795平方公里，現(xiàn)狀人口約100萬(wàn)人。其中，直管區(qū)所轄范圍為貴陽(yáng)市花溪區(qū)湖潮鄉(xiāng)、黨武鄉(xiāng)，清鎮(zhèn)市紅楓湖鎮(zhèn)平寨村、蘆貓?zhí)链?、中一村、中八村、蘭安村、池菇村、中八居委會(huì)，安順市平壩區(qū)的馬場(chǎng)鎮(zhèn)、高峰鎮(zhèn)，總面積約470平方公里（注：實(shí)際面積491平方公里），現(xiàn)狀人口約14.4萬(wàn)。截至2018年底，直管區(qū)GDP138.25億元，財(cái)政總收入40.35億元，城鎮(zhèn)居民人均可支配收入29300元，農(nóng)村居民人均可支配收入13700元。

二、數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

（一）數(shù)據(jù)來(lái)源

土地利用數(shù)據(jù)來(lái)源于自然資源部門(mén)第二次土地調(diào)查成果及其年度變更數(shù)據(jù)。為了方便研究，根據(jù)《土地利用現(xiàn)狀分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)》(GB-T21010-2007)將土地利用類(lèi)型劃分為耕地、園地、林地、草地、城鎮(zhèn)村及工礦用地、交通運(yùn)輸用地、水域及水利設(shè)施用地、其他土地等8類(lèi)。

（二）研究方法

（1）土地利用變化分析。單一土地利用類(lèi)型動(dòng)態(tài)度（K）可表達(dá)區(qū)域一定時(shí)間范圍內(nèi)某種土地利用類(lèi)型的數(shù)量變化情況，表達(dá)公式為：

式中，Ua、Ub、分別為研究初期、末期一種土地利用類(lèi)型的數(shù)量；T為研究時(shí)段長(zhǎng)，設(shè)定為年，本文為7年。

（2）土地利用結(jié)構(gòu)信息熵。信息熵是1948年美國(guó)數(shù)學(xué)家Shannon基于信息論提出的，被用來(lái)反映人們對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部組態(tài)信息的缺乏程度或一個(gè)隨機(jī)事件的不確定性的一個(gè)量度。該模型已廣泛運(yùn)用于土地利用結(jié)構(gòu)相關(guān)研究，能有效反映區(qū)域土地利用類(lèi)型多樣性程度與土地系統(tǒng)均衡狀況，且可在建設(shè)用地結(jié)構(gòu)研究中用來(lái)反映某區(qū)域系統(tǒng)宏觀尺度上的建設(shè)用地結(jié)構(gòu)特征?，F(xiàn)有研究表明：土地利用結(jié)構(gòu)信息熵值越大，土地利用系統(tǒng)的有序程度越低；反之，熵值越小，則土地利用穩(wěn)定性越強(qiáng)。公式如下：設(shè)一個(gè)區(qū)域的土地總面積S，區(qū)域內(nèi)土地利用類(lèi)型有n種。每種土地類(lèi)型面積為Si，占總面積的比例為Pi。

式中，H為信息熵，其大小反映了土地供應(yīng)類(lèi)型的多少和各土地供應(yīng)類(lèi)型面積分布的均勻狀況。

（3）均衡度和優(yōu)勢(shì)度。為了反映土地供應(yīng)類(lèi)型之間的差異程度，引入均衡度J和優(yōu)勢(shì)度I來(lái)描述，表達(dá)式為：

式中，J為均衡度，是實(shí)際熵值與最大熵值之比，表示土地供應(yīng)類(lèi)型的均衡程度，其值域?yàn)?≤J≤1。當(dāng)J=0，表示處于最不均衡狀態(tài)；當(dāng)J=1，表示達(dá)到理想的平衡狀態(tài)。I為優(yōu)勢(shì)度，反映區(qū)域內(nèi)一種或者幾種類(lèi)型支配該區(qū)域土地供應(yīng)類(lèi)型的程度，與均衡度的含義相反。

三、結(jié)果與分析

（一）土地利用類(lèi)型面積動(dòng)態(tài)變化特征

由表1可知，2012-2018年間，研究區(qū)域內(nèi)各類(lèi)土地利用類(lèi)型面積均發(fā)生了較大變化。

表1 2012-2018年直管區(qū)土地利用類(lèi)型面積變化和動(dòng)態(tài)度

變化數(shù)量上，城鎮(zhèn)村及工礦用地、交通運(yùn)輸用地、水域及水利設(shè)施用地、其他土地的變化特征表現(xiàn)為增加，其中，城鎮(zhèn)村及工礦用地增加2537.37hm2、交通運(yùn)輸用地增加1983.05hm2、水域及水利設(shè)施用地增加76.69hm2、其他土地增加974.53hm2；耕地、園地、林地、草地的變化特征表現(xiàn)為減少，其中，耕地減少3921.31hm2、園地161.58hm2、林地587.38hm2、草地 901.38hm2。

變化幅度上，交通運(yùn)輸用地變化幅度最大，高達(dá)630.77%；其次，城鎮(zhèn)村及工礦用地，為87.94%，最后，最小的是水域及水利設(shè)施用地，為5.05%。同理，交通運(yùn)輸用地動(dòng)態(tài)度最大，為90.11%；其次是城鎮(zhèn)村及工礦用地，為12.56%；最小的是水域及水利設(shè)施用地，為0.72%。

（二）土地利用結(jié)構(gòu)信息熵分析

由表2可知，研究區(qū)域土地利用結(jié)果信息熵從2012年的1.4981Nat上升到2018年的1.7059Nat，上升了0.2078Nat，說(shuō)明7年間直管區(qū)土地利用結(jié)構(gòu)變化幅度較大，且信息熵總體上呈上升趨勢(shì)，前期上升幅度較大、后期上升幅度趨緩，具體表現(xiàn)為2012-2017年信息熵持續(xù)上升、2018年回落。這說(shuō)明研究區(qū)在2012-2018年間，土地利用結(jié)構(gòu)的有序程度逐年降低，建設(shè)用地持續(xù)增加，但2018年趨緩。

表2 2012-2018年直管區(qū)土地利用結(jié)構(gòu)比例及其信息熵

從均衡度和優(yōu)勢(shì)度上看，均衡度由2012年的0.7205上升到2018年的0.8204，說(shuō)明研究區(qū)域在2012-2018年間土地利用處于不平衡狀態(tài)，且持續(xù)向于最不平衡狀態(tài)靠近。

四、結(jié)論

（1）2012-2018年，研究區(qū)域內(nèi)各類(lèi)土地利用類(lèi)型面積均發(fā)生了較大變化。數(shù)量變化上，表現(xiàn)為城鎮(zhèn)村及工礦用地、交通運(yùn)輸用地、水域及水利設(shè)施用地、其他土地等4類(lèi)面積增加，且以城鎮(zhèn)村及工礦用地、交通運(yùn)輸用地為主。耕地、園地、林地、草地的變化等4類(lèi)面積減少，且以耕地、草地為主。變化幅度上，交通運(yùn)輸用地變化幅度最大，城鎮(zhèn)村及工礦用地，為87.94%，最小的是水域及水利設(shè)施用地。

（2）2012-2018年，研究區(qū)在土地利用結(jié)構(gòu)的有序程度逐年降低，土地利用處于不平衡狀態(tài)，且持續(xù)向最不平衡狀態(tài)靠近。

（3）經(jīng)濟(jì)發(fā)展、城市化進(jìn)程加快導(dǎo)致建設(shè)用地需求量不斷增加，是直管區(qū)土地利用結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的主要因素。直管區(qū)在新一輪的國(guó)土空間規(guī)劃中，應(yīng)合理安排各類(lèi)型土地利用面積，協(xié)調(diào)好土地利用與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的關(guān)系，從而保障土地利用系統(tǒng)能夠有序、均衡、可持續(xù)發(fā)展。