资源型城市土地利用变化及其综合效益评价
——以乌海市为例
李灵慧
(内蒙古师范大学 地理科学学院，内蒙古 呼和浩特 010000)
摘 要： 以乌海市为研究对象，利用乌海市2003年、2008年、2013年、2017年土地利用遥感影像解译数据，并查找相关年份统计年鉴及国民经济与社会发展统计公报数据，采用目视解译、主成分分析、土地利用动态度模型、土地利用转移矩阵、土地利用空间洛伦兹曲线等方法，根据15年间乌海市土地利用面积的变化，分析乌海市土地利用的转入转出方向及原因；通过绘制空间洛伦兹曲线查看每一种用地类型的分散程度；然后选取经济、社会和生态三个方面的地均类的效益指标，分析乌海市土地利用的综合效益；最后结合乌海市土地利用特点与综合效益的好坏进行比对分析。结果表明：乌海市土地利用变化表现为建设用地、工矿用地、林地及河流增多，耕地、草地及未利用地减少；在研究时段内土地利用与综合效益之间的联系是正向的，即土地利用的变化对城市的发展进步起到积极促进的作用。
关键词： 土地利用；综合效益；乌海市
1研究背景
当今社会新型城镇化、工业化快速发展，对城市的土地利用造成了压力，若城市不能合理利用土地，将会造成城市土地利用经济效益、社会效益以及生态效益的低下。[1]使城镇经济、社会以及生态效益达到最佳状态，是城镇土地利用效益的内涵。[2]我国长期以来土地利用的矛盾一直存在，现今土地利用无法满足我国高速增长的经济和不断加快的城镇化步伐需要。[3]管控好土地能更好地促进城市长久发展，尤其在我国资源短缺的情况下。[4]
2研究区概况
乌海市地处黄河流域上游，位于内蒙古自治区西南部，东经106°82′，北纬39°67′，面积1 754平方公里，地势南高、西北低，由东南向西北倾斜。黄河流经市区105公里，由南向北穿市而过，把全市分为东西两部分。乌海市作为内蒙古西部的一个典型性资源战略型城市，是内蒙古西部增长极的重要节点，是“宁蒙陕”经济区的结合部和沿黄经济带的中心，是内蒙古自治区西部的能源、建材、化工、特色冶金生产基地，是国家实施西部大开发重要组成部分。
3研究方法及数据来源
3.1 土地利用动态度模型
土地单一动态度
(1)
式中：K 为地类动态变化程度；Ua 为研究时段初期地类占研究区域总面积百分比； Ub为研究时段末期地类占研究区域总面积百分比；T 为研究时段间隔。
3.2 土地利用转移矩阵
利用Arcgis空间重置功能，通过制作土地利用转移矩阵来直观反映各用地类型之间的转化。方法原理是首先将研究期初和研究期末的2张shp图导入到Arcmap中，然后进行图像融合、叠置分析，最后利用Arcgis转换功能将dbf表导出到Excel中制作数据透视表，空值部分表示没有转移。
3.3 空间洛伦兹曲线
部分汉日语IT新词在表记方式上都出现了缩略化的特征，这也是上述构词经济、效率原则的体现，即“用最经济的手段达到交际的目的”。
4.1.2 土地利用转移矩阵
(2)
式中：Q 指某地类的区位熵，a 指某区某土地类型的面积，A 指乌海市该种土地类型面积总和，b 指某区土地总面积，B 指乌海市总面积。
式中：U ij 代表第i 个年份第j 项指标的标准化值，W j 为权重。
3.4 主成分分析及综合效益评价
本文建立的城市土地利用综合效益评价指标体系由经济、社会、生态效益三方面组成，用主成分分析法计算出20个评价指标的权重，首先将原始数据进行标准化：
根据单一土地动态度模型，计算出乌海市2003-2017年的单一土地动态度指数K值(表1)。结果表明：(1)从阶段上来看，2003-2008年工矿用地单一动态度值最高，为11.5%，表明在该时段内工矿用地变化最为活跃；2008-2013年湖泊单一动态度最高，为54.55%，表明该时段内城市的发展注重生态水源的建设，兴建湖泊；2013-2017年河流单一动态度最高，为22.62%，表明河流流经乌海市市区流量变大。(2)从整体上来看，2003-2017年的15年间，乌海市土地利用类型总体变化最为显著的为建设用地、河流和未利用地，说明海勃湾区在此期间迅速的发展，大量地开发未利用地，以供城市建设所需和资源开发。 如表1及图2所示。
［设计意图：根据文本特点，让学生先读文章的开头和结尾，再读文章中间部分，有利于激发学生的阅读期待，帮助学生用较短时间把握文章主要内容，理清文章脉胳；让学生根据板书练习概述课文主要内容，减缓了概述坡度，有利于将概述能力的培养与训练落到实处。］
(3)
对负指标(成本型指标)，即越小越优的指标，采用下限效果测度：
(4)
用此方法将原始数据进行标准化之后，再利用SPSS25软件对标准化后的数据进行降维、因子分析，得出成分矩阵以及3个主成分因子，计算得出权重。本文选择用指数和法计算城市土地利用综合效益值，指数和法是指以“和”的形式将每项指标乘以权重后直接相加，基本计算公式为：
目前，互联网企业不重视培训的评估工作，也缺乏完善的培训效果评估体系。由于其缺乏评价工作的反馈，公司自然也难以从员工培训中获得效益。因此，公司想在竞争激烈的国内外市场中占得一席之地，就要及时地对员工的培训效果进行反馈，以此保持其人力资源的优势。公司可以根据员工的表现，每月、每季度、每年评选出优秀员工和积极分子，给予相应的奖励。显而易见，员工都愿意得到别人赞许，适当地表扬能够使员工更加热情地投入工作，这也有助于公司业绩的大大提升。而对于那些消极对待培训工作，或是有严重抵触情绪的员工，公司应该及时地予以处罚，这样才能使培训工作有序地进行。
“辐照性能的优劣是关系到ATF材料能否实现工程应用的关键因素。”中物院核物理与化学研究所相关团队负责人表示，反应堆内服役环境极其恶劣，经受强中子辐照和冷却剂腐蚀后，材料性能会急剧下降，因此反应堆材料需经过中子辐照考核并满足性能要求后，才能开展工程应用。
本文研究数据主要有遥感影像数据及相应年份社会经济数据。TM遥感影像数据来源于landsat5和landsat8，下载于地理空间数据云 (http://www.gscloud.cn)，空间分辨率为30米×30米，其行列号为(129/33、129/32)；社会经济数据来源于2003-2017年《内蒙古统计年鉴》《乌海市统计年鉴》《乌海市国民经济与社会发展统计公报》。
S ij =W j ×U ij (j =1，2，…，n )
(5)
b)第i 个年份的综合效益值：
(6)
计算出乌海市2003-2017年的区位熵之后，再从小到大排列,利用各百分比绘制曲线。
因此可以看出，本区铀矿化产于主要受控于与断裂构造，区域性三级断裂与其次级断裂或破碎带发育部位，即为矿床的有利构造部位。
3.5 数据来源
a)单指标评价得分：
4乌海市土地利用特点及综合效益评价
4.1 土地利用现状
4.1.1 土地利用面积的变化
本文通过对2003年、2008年、2013年、2017年四期遥感影像的解译(如图1所示)，得出乌海市土地利用类型的面积，并通过土地利用动态度模型来分析土地利用的变化特点。
利用乌海市各区各地类土地利用数据,求取各区某地类的区位熵。区位熵又称专门化率,是指某地区某土地利用类型面积占区域该种土地类型总面积的比值与该地区土地总面积占区域土地总面积之比。
图 1乌海市各年土地利用图
对正指标(效益型指标)，即越大越优的指标，采用上限效果测度：
表1 2003-2017年乌海市土地利用总变化幅度和年变化幅度 单位：%
数据来源：动态度模型计算得出
图 2乌海市土地利用动态度变化图
公式为
各组大鼠给药42 d后，大鼠血清TGF-β1浓度依次为Nif+CsA组>CsA 组>Nif 组>对照组。与对照组相比，CsA 组、Nif+CsA组的血清TGF-β1水平均明显升高(P<0.05)；Nif组虽略有升高，但差异无统计学意义(P>0.05)。与Nif 组相比，Nif+CsA组的血清TGF-β1水平明显升高(P<0.05)，CsA 组虽略有升高，但差异无统计学意义(P>0.05)(表2)。
本文为了直观表明各土地利用类型之间的转化关系，利用ArcGIS空间重置功能，通过制作土地利用转移矩阵，来直观反映各用地类型之间的转化，空值部分表示没有转化。如表2所示。
表2乌海市 2003-2017年土地利用转移矩阵 单位：平方千米
数据来源：2003年、2008年、2013年、2017年四期TM遥感影像解译图
从耕地转出和转入的总量来看，转出大于转入，说明城市发展的同时会减少耕地的面积；从耕地的转出面积来看，主要转为建设用地；从耕地的转入面积来看，主要是由稀疏草地转来。从林地转出和转入的总量来看，转入大于转出，说明城市的发展阶段会经历退耕还林还草阶段；从林地的转出面积来看，主要转为河流；从林地的转入面积来看，主要是由草地转入。从草地转出和转入的总量来看，转出大于转入，说明城市大量开发稀疏草地用地作为他用；从草地的转出面积来看，主要转为工矿用地；从草地的转入面积来看，主要由工矿用地转入。从建设用地的转出和转入的总量来看，转入大于转出，说明城市快速的发展是市区建筑的兴起的原因；从建设用地的转出来看，主要转为工矿用地，从建设用地的转入面积来看，主要由草地转入。从工矿用地的转出和转入的总量来看，转入大于转出，说明城市大量开发工矿用地来进行工业生产，为城市的发展带来产值；从工矿用地的转出来看，主要转为建设用地；从工矿用地的转入来看，主要由草地转入。从河流的转出和转入的总量来看，转入大于转出，说明在研究阶段内，河流流量变大；从河流的转出来看，主要转为林地；从河流的转入来看，主要由耕地转入。从湖泊的转出和转入的总量来看，转入大于转出，并且转出为0，说明城市注重生态效益，打造多处人工湖；从湖泊的转入来看，主要由耕地转来。从未利用地的转出和转入的总量来看，转出大于转入，说明城市发展中在扩展自己的城市区域；从未利用地的转出来看，主要转为工矿用地；从转入来看，主要由草地转入。各用地类型转入转出面积如图3所示。
在商场设计时，很多空间是盲区，并不适合开设店面。这对这类区域，本着合理利用空间的原则，可将其设计成休息区，并加上相应的植物装饰。设置一定数量的座椅供行人休息，绿色植物能够有效缓解其疲劳。此时的商场已不再是单纯的购物场所，贴近自然的设计让客户易于接受[4]。
图 3各用地类型转出及转入面积
4.2 土地利用的特点
我们引用空间洛伦兹曲线来分析乌海市土地利用特点。空间洛伦兹曲线可以测度区域土地利用在空间上的集中与分散程度，直观地显示各用地类型的空间差异性。
空间洛伦兹曲线为向外凸的曲线，与横坐标成45°夹角时，称为绝对公平线。[8]2003年与绝对均匀线最接近的洛伦兹曲线为河流，表明河流这种资源的分布较为分散；耕地的空间洛伦兹曲线距绝对均匀线较近，表明这种地类的分布在乌海市内比较均衡；工矿用地及建设用地的空间洛伦兹曲线距绝对均匀线较远，表明该用地类型的分布在乌海市相对集中，主要集中于乌达区和海勃湾区；而未利用地的空间洛伦兹曲线距绝对均匀线最远，表明该用地类型在乌海市集中在部分区，如海南区。2017年与绝对均匀线最接近的洛伦兹曲线为耕地，表明耕地这种资源的分布较为分散；工矿用地的空间洛伦兹曲线比较接近，表明这种地类的分布在乌海市比较均衡；河流及草地的空间洛伦兹曲线距绝对均匀线较远，表明该用地类型的分布在乌海市相对集中，分别主要集中于乌达区和海南区；而未利用地的空间洛伦兹曲线距绝对均匀线最远，表明该用地类型在乌海市集中在部分区，如海南区。
由2015年间空间洛伦兹曲线的变化我们可以看出，原本分布最为分散的河流，由于2017年河流流量的变大，变为了据绝对均匀线较远分布较集中的用地；工矿用地由原本的集中于乌达区，2017年变得分散了，主要原因是海勃湾开设了千里山工业园区，海南也新建了许多工厂。原本集中于海勃湾区的建设用地，在2017年变为了比较接近绝对均匀线，说明建设用地在乌海市区分布变均衡了。2003年、2008年、2013年和2017年不同地类的洛伦兹曲线，如图4所示。
图 4土地利用空间洛伦兹曲线
4.3 综合效益评价
本文提出的综合效益评价是为了避免城市在过度地追求经济效益同时，对社会以及生态环境造成损伤。因此本文在选取指标的时候，分为3个准则层来计算效益。如表3所示。
表3乌海市土地利用效益评价指标体系
在2003-2008年间，社会效益大于经济效益和生态效益，说明在此研究阶段，城市的快速发展使得社会效益凸显；在2008-2013年间，先是社会效益好，后来经济效益及生态效益赶超，说明在此研究阶段，城市更注重经济的发展及环境质量的提升，同样，在保持经济快速发展的同时，乌海市也并没有忽视环境效益；在2013-2017年间，经济效益大于社会效益和生态效益，说明城市利用自身工业优势，大量创造工业产值，使乌海市的经济总量一直上升，又社会效益与生态效益斜率为正，即二者也处于缓慢上升阶段；从2003-2017年总体来看，经济效益、社会效益和生态效益都是逐年呈上升趋势，即综合效益一直处于快速上升期，说明城市的发展与效益相协调。由于本文之前所选取的指标很多都是地均类指标，因此可以看出乌海市土地利用的变化与城市的综合效益是协调的，且当土地利用类型变化时，乌海市的综合效益是一直稳步上升的，说明土地利用的变化方向是合理的，它会使城市一直进步。如图5所示。
这一环节是对几何图形进行分类，区分立体图形和平面图形．这一环节是学生对抽象出的几何图形的再次认识，通过学生自己的理解和表达，表述立体图形和平面图形的区别．这里的难点在于如何用准确的语言表达立体图形和平面图形的区别，学生的表达可能是含糊的，生活化的，教师可以帮助学生逐渐完善．这一环节，通过尽可能让学生自己表达自己的观点，培养学生用数学语言表达世界的素养．
图 5乌海市土地利用经济、社会、生态、综合效益走势图
5结语
本文通过对2003年、2008年、2013年、2017年四期TM遥感影像的解译，得到乌海市土地利用类型图，并通过对土地利用类型图的分析，得到各类型土地的利用现状、利用面积的变化，得知15年间，耕地面积减少了1.93%，林地增多了4.98%，草地减少了16.83%，建设用地增多了7.66%，工矿用地增多了7.89%，河流面积增多了2.08%，湖泊增多了0.46%，未利用地减少了4.41%。接下来本文引入空间洛伦兹曲线来直观表明各种用地分布是否分散或集中。然后通过查找乌海市相对应年份的经济统计数据，计算效益评价指标权重，做出综合效益走势图；最后结合土地利用现状以及城市综合效益走势图分析得出：土地利用变化在城市建设方向上是合理的，不仅注重经济的效益，还在关注环境与生态的效益；在工矿用地建设方向上应该合理开发工矿用地，多注重采矿与产出的协调，如遇到工业开发产值不高的土地，应及时作出调整，将其转为其他用地；在总体利用方面，可以看到城市的综合效益一直处于一个快速上升期。因此乌海市土地利用变化与其综合效益是相协调的，即没有因过分地追求经济利益而忽视环境产生的不可逆影响。
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Land Use Change and Comprehensive Benefit Evaluation of Resource -based Cities ——Take Wuhai City as an Example
LI Ling-hui
(Inner Mongolia Normal University, Hohhot 010000, China)
Abstract :Take Wuhai City as the research object, and use the remote sensing images of land use in Wuhai City in 2003, 2008, 2013 and 2017 to interpret the data, and find the statistical yearbook of relevant years and the statistical bulletin of national economic and social development. Based on the interpretation, principal component analysis, land use dynamics model, land use transfer matrix, land use space Lorenz curve and other methods, from the change of land use area in Wuhai City in 15 years, analyze the transfer of land use in Wuhai City. The direction and reason of the transfer; the spatial Lorentz curve is used to see the degree of dispersion of each type of land use; then the economic, social and ecological indicators of the land use are selected to analyze the land use in Wuhai City. The comprehensive benefits; finally, the characteristics of land use in Wuhai City and the comprehensive benefits are compared and analyzed. The results show that the land use change in Wuhai City is the increase of construction land, industrial and mining land, forest land and rivers, and the reduction of cultivated land, grassland and unused land. The relationship between land use and comprehensive benefits is positive during the study period. That is, changes in land use play a positive role in promoting the development of the city.
Key words :Land use; Overall benefit; Wuhai City
中图分类号： K902
文献标识码： A
文章编号： 1674-6341(2019)06-0011-05
doi: 10.3969/j.issn.1674-6341.2019.06.004
收稿日期： 2019- 07- 30
作者简介： 李灵慧(1993—)，女，内蒙古乌海人，在读硕士研究生。研究方向：经济地理与区域发展。
责任编辑：富春凯
标签：土地利用论文; 综合效益论文; 乌海市论文; 内蒙古师范大学地理科学学院论文;