基于多指标测度的土地利用结构分析

——以海口市为例

谷秀兰，黄朝明，栾乔林，韦仕川

（海南大学政治与公共管理学院，海口570228）

摘要：为科学分析区域土地利用结构与区域经济发展之间的协调程度，基于土地利用数量结构特征和区域实际建立定量测度指标体系，以海口市2011 年土地变更调查数据及相应时点社会经济数据为基础数据，对海口市土地开发利用程度、集约程度和综合效益、组合类型、多样化程度、集中化程度及区位指数等6 个指标进行测度。结果表明指标测度分析结果与区域实际一致，不同测度指标结果相互验证，说明基于区域土地利用特点建立的测度指标体系是合理的。研究发现，根据海口市各区经济发展实际情况及各区土地利用组合类型结果，海口市域可以根据土地利用相似情况划分建设用地集中及集约利用区、土地类型多样及适度发展区、土地类型集中区等3 个综合区。

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关键词：海口；土地利用结构；指标测度；分析；评价

中图分类号：U412.1+4 文献标志码：A 论文编号：cjas15040013

基金项目：国家自然科学基金项目“土地利用规划在地质灾害防治中的基础性作用研究”(G031202)；海南省自然科学基金项目“海南省耕地利用效益定量评价及耕地保护模式研究—以海口市为例”(20154186)；海南大学青年基金项目“海南省耕地利用效益定量评价及耕地保护模式研究”(qnjj1440)。

第一作者简介：谷秀兰，女，1978 年出生，山东兖州人，讲师，硕士，主要从事土地资源管理专业教学科研工作。通信地址：570228 海南省海口市人民大道58号海南大学政治与公共管理学院土管系，Tel：0898-66276763，E-mail：guxiulan2009@qq.com。

通讯作者：黄朝明，男，1973 年出生，广西百色人，副教授，硕士，主要从事土地规划与估价方面教学科研工作。通信地址：570228 海南省海口市人民大道58号海南大学政治与公共管理学院土管系，Tel：0898-66276763，E-mail：787560679@qq.com。

收稿日期：2015-04-17，修回日期：2015-05-21。

0 引言

土地是社会经济发展的重要物质基础，差异性的区域自然条件、社会经济条件和利用方式，便形成了不同的土地利用结构。区域土地利用变化反映了人类在一定时间范围和空间区域内对土地的利用与使用方式的改变[1]。土地利用结构是区域不同土地利用类型在质、量上所表现出来的差异和格局，进而影响到该区域土地利用功能和土地利用效率[2]。土地利用结构合理性的评价是土地利用结构的调整与优化的基础[3]，在对区域土地利用结构进行定量分析和评价的基础上，实现通过土地利用结构调整引导产业结构转移和协调区域土地与社会经济可持续发展的总体目标。国内外学者针对不同空间尺度的区域土地资源从静态和动态两个方面对其质和量进行多指标、多目标的研究[4-8]，或从研究方法[9-12]、驱动机制[13-16]等分别对土地利用结构变化、驱动机制、信息熵等方面进行研究。但是针对海南省各市县的研究文献较为少见，尤其是省会海口的相关研究更是少之又少，笔者以海口市2011 年土地利用变更调查数据为基础数据，从静态和动态两个方面对海口市土地利用结构建立测度指标体系，并基于测度结果对海口市土地利用结构进行空间聚类和区域土地利用的分析评价，对海口市土地利用数量结构进行分析评价，以期为区域土地利用结构调整和经济发展提供依据。

1 研究背景

1.1 自然地理条件

海口市作为省会城市，同时也是海南国际旅游岛琼北组团中心城市，其经济社会发展状况对于海南省具有重要意义，同时作为华南经济板块连接东南亚地区的重要节点，海口在区域经济发展中也具有举足轻重的作用。近年来，尤其是海南建设国际旅游岛以来，海口市社会经济实现了突破式发展。

从地理位置上看，海口市地处北纬19°32′—20°05′，东经110°10′—110°41′，属琼北地区，北临琼州海峡，东、南、西侧分别与文昌、定安、澄迈相邻。根据2008年第二次土地调查数据，海口市面积2284 km2，呈长心型；从东端的大致坡老村到西缘的西秀镇拨南村约60.6 km；最南端的大坡镇五车上村到北侧海岸线约62.5 km。

海口市地处南渡江下游河口地带和琼北火山口地带，地形地貌在西、中、东部分别以熔岩台地、沿江阶地及滨海平原为主，最高海拔为马鞍岭222.2 m，东北部海拔高度在10 m以下，区域内部地势无明显起伏。从纬度位置来看，海口地处北热带，气候属于季风性热带海洋气候，年均温23.8℃，年均降水量1664 mm，年均日照时数2000 h以上，终年无霜，因属季风区，有明显干湿季。地表地下水资源较为丰富，境内有南渡江、五源河、美舍河、那博溪、那甲河等，并有地下热矿泉水分布。土壤类型主要是砖红壤、水稻土、菜园土、滨海盐土等，植被以灌木草丛为主，鸟类和海洋鱼类等野生动植物种类繁多，自然资源条件十分优越。

1.2 社会经济条件

近年来，海口市经济发展迅速，《2014 年海口市国民经济和社会发展统计公报》数据表明，2014 年末海口市常住人口220.07 万人，户籍人口165.31 万人，其中农业人口66.51 万人，非农业人口98.8 万人；全市地区生产总值1005.51 亿元，比上年增长9.2%，3 次产业比例为5.5:21.4:73.1，人均GDP 46000 元。

建设国际旅游岛以来，为适应新型的社会经济发展目标要求，海口市不断调整产业结构，作为重点发展领域，海口市旅游业转型升级，获得全国旅游标准化示范城市，2014 年接待国内外过夜游客1130.68 万人次，旅游总收入142.02 亿元，相较2013 年的增幅分别为8.3%和18.2%。房地产业受市场大环境影响出现调整，全年完成投资298.97 亿元，增幅为16.6%。会展经济快速发展，连续三年获得中国品牌会展城市奖。

1.3 土地利用结构基本格局

1.3.1 尚处城市化进程加速期，土地利用结构以农用地为主根据2011 年土地利用变更调查数据，海口市域土地总面积2284.27 km2，农用地、建设用地和未利用地的面积分别为1622.69、485.88、175.70 km2，分别占全市土地总面积的71.04%、21.27%和7.69%。其中耕地面积为697.22 km2，占全市土地总面积的30.52%，是二级地类中占比最大的用地，其次是园地(19.87%)、林地(18.21%)和城镇村及工矿用地(16.85%)，耕地、园地和林地三类用地面积总计1567.10 km2，占海口市土地总面积的68.60%。

1.3.2 市辖四区土地面积相差大，土地利用结构差异较大虽然耕地在市辖四区土地利用结构同样是主要用地类型，但在其他地类比重统计中表现出较大差异。其中龙华区、秀英区用地结构较为相似，以耕地、林地、城镇村及工矿用地为主，其中耕地所占比重均超过30%，林地比重均超过23%，城镇村及工矿用地占比也在20%以上，两者的差异主要在园地方面，龙华区园地占比只有2.42%，而秀英区园地则近10%。市辖四区中园地比重最高的是琼山区，占到全区土地的35.43%，明显高于其他三区，相应的其城镇村及工矿用地所占比例则只有10.88%，是比重最低的区。水域用地则是以美兰区最为突出，占其土地总面积的比例达到17.21%，而其他三区的比例均不到5%。

1.3.3 土地利用结构与所处区位、社会经济发展及规划定位密切相关土地利用结构与各区所处区位、发展定位有着密切的关系，《海口市土地利用总体规划（2006—2020 年）》确定了海口市“城镇村集聚，田林水和谐”的南北分异土地利用格局，促进建设用地和农用地集聚高效发展。从各区城镇村及工矿用地结构中可以看出，秀英区、龙华区以城市用地为主，其中龙华区城市用地占比近50%，而琼山区则主要以村庄用地为主，占全区土地的比例为38.97%，美兰区在四区用地结构中较为平衡，城市、建制镇和村庄用地比例大致相同（表3）。从4 个区的各项社会经济指标（表4）来看，龙华区是海口市的经济重心，琼山区则经济基础相对薄弱，相对于其人口数量来讲各项经济占比相对较低。

2 海口市土地利用结构的测度指标分析

2.1 研究方法及数据来源

区域土地利用结构与社会经济发展阶段密切相关，通过分析相应时点不同地类之间的数量关系，基于指标测度结构对区域用地状况进行定量分析和定性评价是国内很多学者在分析土地利用数量结构时较多采用的方法。测度指标可以从静态和动态两个方面选择，笔者结合海口市土地利用现状，选择了土地开发利用程度、集约程度和综合效益、组合类型、多样化程度、集中化程度及区位指数等6 个指标进行测度，以海口市2011 年土地利用变更调查数据及2011、2012 年《海口市统计年鉴》[17]统计数据为基础数据，对其土地利用状况进行分析评价。

2.2 指标体系及测度方法

2.2.1 开发利用程度土地利用程度是指土地利用的广度和深度，即土地利用强度，可以从土地利用率、土地垦殖率、土地农业利用率、土地建设利用率、森林覆盖率等进行分析，各指标计算方法见表5。

2.2.2 集约程度和综合效益土地集约利用程度是从经济的角度衡量土地利用综合效益的，通过单位土地的投入产出情况判断区域土地是否满足集约利用土地的要求和综合效益是否合理。结合土地利用方式分别从人口、投入和产出3 个方面进行指标选择，人口方面选择了人口密度指标，投入方面选择了地均固定资产投资和地均房地产开发投资2 项指标，产出方面选择了地均GDP和地均规模以上工业产值2 个指标。

2.2.3 多样化程度分析分析区域土地利用地类的齐全程度或是多样化程度可以通过计算该区域内的土地利用结构多样化指数作为衡量指标。计算多样化指数的方法较多采用吉布斯-马丁多样化指数公式[3]，见公式(1)。

式中，GM为区域土地利用多样化指数，mi是区域内第i 种地类面积。指数越小，说明区域内土地利用类型齐全性程度越低，反之则说明土地利用类型齐全性程度越高。

2.2.4 组合类型区域土地利用类型组合反映了区域土地利用方向和区域功能，通过对土地利用现状中不同土地利用类型数量关系进行统计分析，研究区域土地组合类型特征和主要类型。通常采用威弗-托马斯组合系数公式来对土地利用空间结构进行分析[18]。基本步骤为：（1）将区域土地类型按面积相对比例由大到小排列；（2）构建地类假设面积比例矩阵，即按照将全部土地面积分别平均分配给1、2……，7 种类型；（3）计算组合系数即计算每种分配方案的假设分布与实际分布之差的平方再加和；（4）确定区域土地组合类型即找到区域最小组合系数所对应的组合类型。

威弗-托马斯组合系数公式见式(2)。

式中：N表示组合系数，Tij为假设分布百分比，tij为实际土地分布百分比。

2.2.5 集中化程度集中化程度反映了区域土地利用集中化水平，通常采用集中化指数作为衡量指标，指数越小，说明区域土地利用集中化程度越高，反之亦然。集中化指数的计算见公式(3)[19]。

式中：I 为区域土地集中化指数，A 为区域各种土地类型累计百分比之和，M为土地集中分布时累计百分比之和，R 为上一级区域各种土地类型的累计百分比之和，以R为衡量集中化程度的标准。

2.2.6 区位意义本层次区域相对于高层次区域的土地利用聚集程度可以通过计算区位指数进行比较分析，对土地的区位意义进行研究。计算区位指数时，通常采用区域地类面积数据进行统计，一般采用的公式[20]见式(4)。

式中，Qi表示某区域区位指数，mi表示第i 种地类面积，Mi表示高层次区域内第i 种地类面积。Qi>1，则表示该种地类具有区位意义，Qi<1，则表示该种地类不具有区位意义。

2.3 指标测度结果及分析

对海口市土地利用结构的定量测度基础数据为2011 年土地变更调查数据及相应时点社会经济指标统计数据，数据来源海口市国土环境资源局与海口市统计局。根据基础数据及测度指标计算得到相应指标数据。

2.3.1 土地开发利用程度分析从表6 中数据来看，海口市土地利用率为92.31%，属于较高水平，4 个区中最高值为琼山区(96.11%)，最低的为美兰区(81.62%)，这是因为琼山区农业用地分布较多，而海口所处地理位置及气候条件也为农业生产提供较好的条件，因此其土地农业利用率也最高(81.15%)，未利用地所占比例较低，而美兰区因水域用地所占比例为17.21%，为海口市主要的水域用地区。土地垦殖率、森林覆盖率最高的是龙华区，分别为37.60%和27.47%。秀英区、龙华区和美兰区三区的土地建设利用率相近，而琼山的土地建设利用率只有14.97%，这与琼山区81.15%的土地农业利用率是相对应的，琼山区是海口市重要的农业区。

2.3.2 集约程度和综合效益分析海口市人口密度为918 人/km2，四区中人口密度最高的为龙华区，是海口市人口最为密集的区，最小的为琼山区，前者约为后者的4 倍，市区内人口分布差异明显（表7）。

从经济指标上来看，投资方面的2 个指标即地均固定资产投资和地均房地产开发投资最高的为龙华区和秀英区，2 个指标最低的均为琼山区。龙华区是海口市重要的商业区，地均固定资产投资指标值最高，秀英区是近年来海口房地产开发和投资最为集中的区域，地均房地产开发投资指标值最高；而琼山区作为较为靠近城市边缘的农业区，2 个指标明显低于其他三区，尤其是地均固定资产投资指标只相当于龙华区的1/12，差距很大。产出方面的2 个指标即地均GDP和地均规模以上工业产值最高的均是龙华区，最低的则依旧是琼山区，同样与两者的区域发展地位与发展现状有着密切的关系，反映出来的就是地均GDP琼山区只有不到龙华区的1/16，地均工业产值更是只有龙华区的1/31，区域差异表现的尤其明显。

2.3.3 组合类型分析根据基础数据和组合系数公式，计算得到海口市各区土地利用结构组合系数及组合类型，见表8。

根据计算结果，可以看到海口市区土地利用类型组合为5 种组合，秀英区和龙华区为3 种组合类型，各区均有的为耕地和建设用地，美兰区是海口市水域分布最多的区，因此其土地利用类型中水域占较为重要的位置，琼山区是海口市重要的蔬菜种植基地，因此园地是其重要的组合类型。从各区的土地利用组合类型可以看出，区域土地利用与区域发展定位、经济发展等有着较为紧密的联系，但总体来说海口市乃至更上层的海南省依然是农业发展区，经济发展水平和产业结构还需进一步调整转型。

2.3.4 多样化程度分析按照计算公式及2011 年海口市土地利用数据，计算出各区土地利用多样化指数，根据海口市指数计算结果及其他地域研究成果，将海口市多样化指数划分3 个等级，0.74~0.77 为多样化程度低，0.78~0.81 为多样化程度中，0.82 以上表示多样性程度高。

计算结果及等级划分如表9。

计算结果表明，海口市土地利用多样化程度为中级水平，多样化程度一般，其中位于市中心的龙华区和位于郊区的琼山区多样化程度较低，而美兰区土地利用多样化程度最高，高于全市平均水平，说明该区内土地利用类型最为齐全，这与美兰区所处的地理位置及功能定位有一定关系。

2.3.5 集中化程度分析根据研究区域土地利用现状数据，计算海口市各区集中化指数时，M取值700，海口市土地利用类型累计百分比为540.19，即为R 值。根据集中化指数计算公式，海口市各区土地利用集中化指数见表10。

表中数据表明，海口市集中化指数范围为-0.08~0.25 之间，指数最小的为美兰区，最大的为龙华区，这个结果与2.3.4 所计算的多样化指数正好是对应，两者计算结果是负相关，即土地利用多样化程度高的区，其集中化程度就越低，反之亦然。集中化指数前两位的龙华区和琼山区是多样性等级里面最低等级。从中可以看出多样性指数和集中化指数可以相互验证的关系在海口市四区相应指标中表现出高度的一致性。

2.3.6 区位意义分析根据区位指数计算公式和研究区域基础数据，计算得出海口市各区的土地利用结构的区位指数结果，如表11所示。

从计算出的各区相应地类的区位指数结果可以看出，秀英区、龙华区和美兰区的建设用地具有区位意义，3 个区内建设用地占区土地总面积的比重分别是26.54%、23.44%和25.91%；耕地则是在秀英区、龙华区和琼山区具有意义，所占比重均在30%以上；秀英区和龙华区的林地所占比重在23%以上，计算出的区位指数也大于1，说明在这两个区中林地具有区位意义；园地只有琼山区指数大于1，且远大于其他3 个区，说明该地类在琼山区具有明显区位意义，最低的龙华区指数只有0.12，园地在区内的比重也只有2.42%，区位意义较低；草地在秀英区和龙华区具有区位意义，与其地理位置有很大关系；因南渡江等河流主要流经美兰区，因此该区水域所占比重高达17.21%，区位指数也高达2.43，水域用地在美兰区具有极高的区位意义，而在其他三区区位意义则相对较低，区位指数只有0.60 左右，其他土地在龙华区和美兰区具有区位意义，其中美兰区的区位指数为1.91，具有进一步开发的空间。

3 基于指标测度结果的海口市土地利用空间聚类与分区评价

3.1 聚类分析方法及指标选择

上述测度指标从不同角度反映了区域土地利用结构的特征，为了更好的说明海口市土地利用的总体特征及各区土地利用结构差异性、相似性，这里选择了基于spss 19.0 的聚类分析法来对海口市土地利用分区进行研究。结合研究区域土地利用的特征，选取了多样化指数、集中化指数、地均GDP、区位指数等作为海口市土地利用空间聚类分析的基础。相关指标数据见表12。

3.2 计算结果和分析

从计算结果可以看出，海口市四区可以初步合并成3 个大的土地利用类似区，第一类为琼山区，第二类为龙华区，第三类为秀英区和美兰区（表13，图1）。根据海口市各区经济发展实际情况及各区土地利用组合类型结果，海口市域可以根据土地利用相似情况划分3 个综合区，其类型特征见表14。

4 结论与讨论

通过建立测度指标体系对海口市土地利用结构进行定量分析，结论如下。

（1）基于测度指标体系所得的海口市土地利用结构测度结果表明，区内各区在各个指标表现出差异性，单区不同测度指标结果也相互验证，显示出了各区差异性的土地利用结构特征；目前市域土地利用组合类型为耕地+建设用地+园地+林地+水域，土地利用结构还是以农用地为主，显示出区域经济结构和产业结构还需要进一步调整；区域内各区用地结构差异较大，区域经济发展不平衡也较为明显，今后还需从发挥各区优势出发，协调区域发展是今后海口在土地利用结构调整中需要关注的问题。一方面，海口市国民经济发展已经进入稳步上升发展阶段，相对于省内及环北部湾其他城市，海口呈现出更快的经济发展态势；另一方面，作为省内中心城市，还承担着引导其他市县发展的区域责任，基于其功能定位，海口土地利用结构还会进行内部结构和空间布局重新调整。研究成果为海口市社会经济发展过程中的土地利用结构调整、产业结构调整提供政策依据。

（2）国内学术界普遍认为区域土地利用结构与经济社会发展水平关系密切，土地利用结构的调整对区域经济社会发展具有明显的促进作用。本文针对海口市域四区的分析结果充分说明了土地利用结构与社会经济发展之间的关联性，经济发展水平较高的区域同时也是建设用地占比和经济指标较高的，同样指标在经济发展水平较低的区域则明显较低，且差异明显。对于快速城市化进程中的海口来说，在今后的社会经济发展中如何通过土地利用结构的调整使之成为经济发展的动力而非阻力。在区域发展过程中，要确保在城乡统筹的大背景下，既要实现通过土地利用方式的转变来满足经济发展的需求，同时还要保证农业发展对土地资源需求量的要求，避免因过多的农转用而导致农业发展瓶颈，影响农业的可持续发展。

（3）土地利用结构研究重点在于测度指标的选择，与已有的研究成果相比，本文选择的研究区域是省份城市及国际旅游岛建设中心城市之一，因此在测度指标体系的构建上充分考虑了区域差异型，通过选取与土地利用和经济发展相关的指标建立测度指标体系，并选择相应的测度方法，尝试通过土地利用空间结构、数量结构及社会经济指标等相互关联性出发，对海口市土地利用结构进行定量分析和相互验证，充分证明了定量分析的可行性。通过定量分析方法较为全面的揭示了研究区域内土地利用结构的基本特征，在此基础上进行了聚类分析和分区评价，对于研究区域具有一定的实践指导价值。

（4）土地利用结构的内涵具有多重性和复杂性，研究角度和研究方法多变，导致不同研究成果无法比较。考虑到定量研究的需要和数据的可得性，本文选择的指标都是可以量化的，对指标也进行了筛选。但在影响土地利用结构的因素中还存在着大量难以量化的指标，如政策因素、环境因素等，这也是本研究所没有涉及的。在后续研究中，将会在此基础上，增加政策类等非量化指标进行更加深入的分析，以期更为完整的反映土地利用结构与社会经济发展之间的关联性。