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1、地 理 学 报 ACTA GEOGRAPHICA SINICA第65卷 第11期2010年11月Vol.65, No.11Nov., 2010收稿日期：2010-05-05; 修订日期：2010-07-09基金项目：国家自然科学基金重点项目 (40635029); 中国博士后科学基金重点项目及面上项目 (200902132;20080440511); 广州市属高校科技计划项目 (08C027)Foundation:National Natural Science Foundation ofChina, No.40635029; National Science Foundation for P
2、ost-doctoral Scientists of China, No.200902132;No.20080440511; Science 否则具有负功效(3)式中： Uj为指标j的功效大小； aj、 bj、 xj0分别代表指标j的上限值、 下限值和最适值。 (2) 协调函数与潜力度 基于指标功效函数构建协调度函数。通常的方法有算术平均和 几何平均两种。其中， 算术平均方法涉及权重， 并且对个别极端值敏感； 几何平均的方法则 可消除这种影响。故此， 本文采用几何平均的方法构建如下式的协调度函数22： Ci=Ui=U1U2Ujm(4)C=C1C2Cin(i=1,2,n)(5) 相应地， 系统潜
3、力度计算式为： P = 1 - C(6) 式中： Ci为目标i的协调度， C为评价系统的协调度， P为系统的潜力度。C值介于01之间，表2 广州市土地利用约束条件、 系数及约束值 Tab. 2 Constraint condition, coefficient and related coefficient value of Landuse in Guangzhou约束条件 系数 ( 系数矩阵) ai j 序 号 名称 x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7 x8 约束值 ( 常数向 量) bi 1 人口总量约束 ( G M( 1 , 1 ) 预测 0 . 0 0 2 9 1 0 . 0 0
4、 2 9 1 0 . 0 0 2 9 1 0 . 0 0 2 9 1 0 . 6 7 8 7 4 0 0 0 9 2 2 . 6 1 3 耕地保有量 ( 不小于规划值) - 1 0 0 0 0 0 0 0 - 1 2 9 0 4 园地( 不小于现值) 0 - 1 0 0 0 0 0 0 - 5 4 1 . 2 2 5 林地覆盖率 ( 不低于现值) 0 0 - 1 0 0 0 0 0 - 2 7 7 0 . 9 5 6 牧草地 ( 不小于现值) 0 0 0 - 1 0 0 0 0 - 2 0 4 . 2 9 7 交通用地 ( 不小于现值) 0 0 0 0 0 - 1 0 0 - 2 4 3 .
5、1 6 8 河流水面 ( 不小于现值) 0 0 0 0 0 0 - 1 0 - 9 0 1 . 8 6 9 建设用地 ( 不大小 总规 值） 0 0 0 0 1 0 0 0 1 7 7 2 1 0 建设用地 ( 不小于现值） 0 0 0 0 - 1 0 0 0 - 1 2 8 8 . 6 7 1 1 人均自然生态效益 ( 不低于人均现值) - 7 . 9 2 9 - 1 1 9 . 5 4 6 - 1 7 2 . 9 8 3 - 1 9 . 9 9 6 0 0 - 7 3 2 . 4 4 3 - 1 9 . 9 9 6 - 1 4 1 . 0 6 注：表中系数为负值时，表示约束条件不小于约束条
6、件的常数数值，为正值时则为不大于常数值；人口、人均自然生态 效益约束条件中，约束值的单位分别为万人、亿元，其余约束值的单位都为平方公里。数值区域的空白处表示相应变 量的对应系数为 0 ；表头 x1 x8分别对应于表 1 土地利用类型，后文符号同此。 139411期龚建周 等：广州市土地利用结构优化配置及其潜力其值越大， 反映系统的整体协调性越好， 综合 效益越高。相应地， P值也介于01之间， 其 值越大， 表明系统状态混乱程度高， 系统存在 有很大的挖潜空间。3 结果与分析3.1 广州市土地利用现状 基于 总规 的城市空间战略规划 (1主6 副共7大片区) 及广州市2009年土地利用现 状，
7、 将土地利用类型归类(图2)。其中， 耕地、 园地、 林地和草地归入农用地， 交通运输用地 和河流水面归入其它类型(图3)。从这两图可 以看出， 广州市中心片区 (主城区) 的建设用 地面积达309.2 km2(为57.5%)， 占绝对优势。 番禺区与主城区接壤部分的建设用地聚 集。该片区建设用地总面积为213.4 km2， 达 27.15%； 区内农用地面积较大， 为 455.3 km2 (57.9 %)。未来土地利用数量结构配置仍有 一定空间。 东部片区内， 建设用地面积为229.8 km2 (32.3%)。农用地 (农、 园、 林、 草地) 面积为 399.6 km2(56.1%)， 并
8、主要分布在该片区东北部， 是未来城镇建设扩展的主要区位。 北部片区土地利用呈现出中心聚集的布局特征。片区内农用地面积相对较多， 为811.9 km2， 达总面积的57.2%。另外， 较大水域面积也是其土地利用现状的重要特点。从空间布 局来看， 其未来城镇化扩展将呈中心向四周发散的态势。 从化片区、 增城片区和南沙片区有较大的城镇化扩展空间。其中， 南沙片区包括较大水 域面积， 正因为此， 被 总规 确定为广州市国际枢纽港口以及宜居滨海新城。从化片区和增 城片区内农用地占较大比 例， 分别为89.5%、 81.5%， 其 中， 各有总面积 60%、 49.1% 的土地为林地。为此， 两片 区都被
9、规划为广州市特色生 态农业示范区、 生态旅游基 地。 3.2 土地利用动态特征 从广州市土地利用结构 与动态特征看(图4)。林地是 广州市主要的土地利用类 型。其次是园地。2004-2005 年， 耕地面积还仅次于园地， 位居第三， 之后， 耕地迅速减 少， 排列第四。建设用地面 积变化则相反， 面积逐年递图2 2009年广州市土地利用现状图 Fig. 2 Distribution of land use types in Guangzhou, 20093 7 4 . 3 1 3 9 . 4 3 2 2 . 6 2 5 6 . 9 4 1 1 . 1 1 1 8 9 . 2 6 7 8 . 2
10、 3 0 9 . 2 2 1 3 . 4 2 2 9 . 8 3 6 8 3 3 7 02 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 1 0 0 01 2 0 0主城区 番禺片区南沙片区 东部片区 北部片区从化片区 增城片区 片区 面积 ( k m2)x 1x 2 x 3 x 4x 5 x 6 x 7x 8 片 区图3 广州市七大规划片区土地利用结构曲线 Fig. 3 Land-use structure curve in seven planned areas of Guangzhou农业用地 建设用地 未利用地 河流水域图 例139565 卷地 理 学 报增， 上升为第三。广州市河 流水
11、面等水域面积也较大。 面积最少的是草地， 并且在 研究时段内其面积变化不 大。 从动态变化来看， 林地、 耕地呈先减少后稳定的变化 特点。园地则先增加后小幅 减少或趋于稳定。建设用地 面积表现出单调增加的动态 特征。可见， 城市化对土地 的占用是不可避免的， 但是 人为适度地控制土地资源的 利用力度以及改变土地利用 方式或组合是可行的。 未利用土地面积随时间 推移而波动变化， 但仍然以 稳定下降为主要趋势， 表明 区域土地资源利用程度的提 高， 其中包括将逐渐开发与 利用暂时还未利用的土地。 其余土地利用类型的面积动 态性不明显。 3.3 土地利用结构优化配置 解算结果 从土地利用现状和基于
12、多目标规划求解数据(表3)可以看出， 在不同效益主导的地区发展目标下， 通过配置土地利 用结构， 获得不同的GDP值以及不同的土地系统的自然生态效益。如以生态经济效益、 自 然生态效益单目标以及二者综合效益为主导目标时， 广州市 GDP 将分别达 22021.93、 21233.37、 21718.96亿元， 自然生态服务效益分别为121.892、 133.386、 129.277亿元。通过优 化配置现有土地利用结构， 可以获得生态经济效益、 自然生态效益的 “双赢” ， 如以上3种主 导目标对应的GDP、 自然生态服务效益都高于现状土地利用结构下的值 (21129.32、 119.888 亿
13、元)。 从表3可以看出， 在进行广州市土地利用现状结构调整配置时， 可望在规划目标年实现 生态经济效益和自然生态效益的 “双赢” 。其中， 在生态经济效益单目标下， 两种效益增幅分 别为892.74亿元、 2.01亿元； 即使在自然生态效益的单目标下， 也能使GDP增加104.05亿 元， 总值达21233.37亿元， 按 总规 中常住人口预测数 (1280万人) 计， 人均GDP达16.59万 元， 与2009年人均GDP (8.8834万元) 相比， 接近翻了一番。 多目标导向的模型优化结果都显示出耕地面积将减少， 园地、 林地和草地可基本维护现 状的数量。在自然生态效益主导的单目标下，
14、限制了建设用地和交通用地的扩张， 虽然获得 自然生态效益的增值， 但根据地区发展现状水平， 此方案仍然不可行。对应地， 兼顾两种效 益的综合目标的优化结果， GDP减少303.11亿元， 自然生态服务效益增加7.38亿元， 相对变 幅分别为1.38%、 6.06%。显然， 为维护地区经济、 生态和社会的可持续发展， 此方案为最优 方案。图4 广州市土地利用结构动态图 Fig. 4 Dynamics data of land use structure in Guangzhou from 2004 to 200805 0 01 0 0 01 5 0 02 0 0 02 5 0 03 0 0 0x
15、 1x 2x 3x 5x 6x 7x 8土地利用类型面积( k m2)2 0 0 42 0 0 52 0 0 62 0 0 72 0 0 8土地利用类型表3 广州市土地利用结构现状 (2009) 和优化结构 (2020) Tab. 3 Land use structure at present (2009) and in the future（2020） in Guangzhou预测值 现状数据 生态经济 效益单目标 自然生态 效益单目标 经济- 生态 综合目标 x1 1 4 9 7 . 9 7 1 2 9 0 . 0 1 2 9 0 . 0 1 2 9 0 . 0 x2 5 4 1 . 2 2 5 4 1 . 2 5 4 1 . 2 5 4 1 . 2 x3 2 6 3 5 . 9 6 2 7 7 1 . 0 2 7 7 1 . 0 2 7 7 1 . 0 x4 2 0 4 . 2 9 2 0 4 . 3 2 0 4 . 3 2 0 4 . 3 x5 1 2 8 8 . 6 7 1 3 3 8 . 7 1 2 8 8 . 7 1 3 3 8 . 7 x6 2 4 3 . 1 6 3 5 0 . 1 2 4 3 . 2 2 4 9 . 2 x7 9 0 1 . 8 6 9 0 1 . 9 1 0 5 8 . 8 1 0 0 2 . 7 土地利用结构 ( k m2) x8
