灰色系统关联分析方法是对系统所包含的相互联系、 相互影响、相互制约的因素之间关联程度进行定量比较的 一种研究方法。其基本思想是根据序列曲线几何形状的 相似程度来判断其联系是否紧密。曲线越接近, 相应序列 之间的关联度就越大, 反之就越小[ 6~ 7] 。常用的关联度 计算方法有邓氏关联度、绝对关联度、相对速率关联度、斜 率关联度等, 本文采用邓氏关联度[ 6] 。 1. 2. 2 灰色数列 GM( 1, N) 模型
表 1 1978- 2000 年深圳市土地利用变化情况 T ab. 1 The land use change from 1978 to 2000 in Shenzhen
年份
耕地
园地
林地
水域
滩涂
建设用地
推平地
荒地
1978
604. 08
308. 02
848. 16
120. 66
53. 22
6. 35
3. 42
摘要 以深圳市土地利用变化的驱动力系统为例, 用灰色关联方法确定影响土地 利用变化的驱 动因子并判别其 最大驱动力, 结 果表
明: 深圳城市建设用地面积变化与外资利用额的关联系数最大, 达到 0. 8491, 其次为基础建设投资额、第三产业产值、工业总产值 及总
人口数量; 耕地、林地、荒地、水域面积变化则与城市化率的关联系数最大。以 1991- 1999 年间的 建设用地面积作 为灰色系统特 征数
0
1986
555. 8
236. 96
832. 88
155. 51
50. 43
59. 82
20. 5
32. 7
1990
385. 36
247. 05
827. 89
166. 92
41. 61
125. 21
68. 61
72. 46
1995
64. 82
287. 79
788. 01
151. 92
45. 54
311. 78
据序列, 选取与其关联系数最大的五个驱动因子序列 数据作为相关因素数据系列, 建立 GM ( 1, 6) 模型, 结果表明: 该模型的计算 值和
实际值的相对误差最大为 11. 11% , 最小为- 0. 25% , 平均相对误差也只有 3. 41% ; 检验结果表明, 2000- 2004 年的 模拟值与检验 值的
深圳市土地利用变化的外部驱动力主要包括: ¹ 深圳 特区特殊的政策; º 人口的快速增加; » 城市化与经济快 速增长; ¼乡村工业化; ½ 土地利用伦理观念的改变。在 外部驱动力的作用下, 土地利用类型的转化主要取决于交 通条件、地形条件和土地利用现状等内在因素对它的限 制。据研究, 转化为城镇用地的土地利用类型主要与距交 通干线的距离、距 CBD 距离、坡度以及距城镇 的距离有 关[ 3] 。本文认为深圳市驱动力系统基本的作用过程是: 以 特区特殊的政策及其优越的区位优势为主的驱动力首先 影响到土地利用的决策者; 不同的土地利用决策产生相应 的土地利用变化; 土地利用变化所导致的土地覆被变化又 通过各种途径反馈作用于驱动力( 图 1) 。由此完成了驱 动力- 土地利用决策者- 土地利用变化- 土地覆被变化 - 驱动力的循环作用过程。
中国人口#资源与环境 2006 年 第 16 卷 第 6 期 CHINA POPULATION, RESOURCES AND ENVIRONMENT Vol. 16 No. 6 2006
深圳市土地利用变化驱动力系统分析*
王兆礼1 陈晓宏1 曾乐春2 魏清泉3
( 1. 中山大学水资源与环境研究中心, 广东 广州 510275; 2. 广东省 征地服务中心, 广东 广州 510081; 3. 中山大学城市与区域研究中心, 广东 广州 510275)
2 深圳市土地利用变化及其驱动力系统分析
2. 1 深圳市土地利用变化特征 根据对 1978 年的MSS 影像和 1986、1990、1995、2000 年
的 TM 影像的解译结果( 见表 1) , 22 年来, 深圳市土地利用 发生了巨大的变化: 城镇建设用地及推平未建地迅速增 加, 农业用地, 特别是耕地持续减少了 89. 9% , 林地减少了 9. 4% , 荒地面积在 20 世纪 90 年代初期迅速增加, 后期开
244. 56
55. 1
2000
60. 87
256. 84
768. 66
142. 26
32. 22
467. 20
172. 15
52. 62
2. 2 深圳市土地利用变化的驱动力系统 深圳市土地利用变化的驱动力因子很多, 如果孤立地
分析个别驱动因子, 难以解释它们与土地利用变化之间的 复杂关系, 因而需要将它们看作一个完整的系统, 应用系 统论的观点和方法综合考察其整体与部分以及结构与功 能的关系。
有关 LUCC 驱动力的研究是探索 LUCC 及其驱动机制 的核心问题[1~ 5] 。目前有关这方面的研究多数局限于定 性研究的层面[ 2] 。有学者用统计学理论定量研究了土地 利用变化及其驱动因子之间的关系[ 3, 5] , 但它们是建立在 大样本量基础上, 需要多年的连续序列土地利用数据才 能做出合理的预测。而对于土地利用数据缺乏的研究区 域来说, 采用多元回归分析等统计学理论建立的模型就很 难具有代表性。区域 LUCC 及其驱动力系统具有一定的 灰色特征, 特别当该区域没有较长系列的土地利用数据可 以利用时, 通过利用灰色系统模型进行预测, 就成为一种 较为有效的方法。虽有学者应用灰色关联方法对土地利 用变化的最大驱动力进行判别[ 5] , 但运用灰色系统理论进 行土地利用变化模拟与预测的研究尚不多见。本文以深 圳市土地利用变化的驱动力系统为例, 用灰色关联分析方 法确定建设用地与驱动力之间的定量关系和作用的相对 大小, 并在此基础上选择关联系数较大的因子建立 GM( 1, 6) 模型, 对未来的建设用地变化进行预测研究, 试图从新 的角度探索 LUCC 驱动力系统。
# 124 #
王兆礼等: 深圳市土地利用变化驱动力系统分析
序列动态模型, 而 GM( 1, N) 模型是描述多变量一阶线型动 态模型, 能较好地反映系统中各变量相互影响、相互制约 的关系, 主要用于系统的动态分析。实践证明, 灰色建模 所需的信息较少, 精度较高, 能较好地反映系统的实际状 况[ 7] 。上述方法具体计算步骤见参考文献[ 6] 、[ 7] 。
# 125 #
图 1 深圳市土地利用变化的驱动力系统简图 Fig. 1 Sketch of driving forces system of LUCC
in Shenzhen city
3. 2 结果分析 计算结果表明, 城市建设用地面积变化与外资利用额
( X11) 的关联系数最 大( 0. 849 1) , 其次为基 础建设 投资 ( X10) ( 0. 838 7) , 第三产业( X7) ( 0. 825 6) , 工业总产值( X8) ( 0. 824 2) , 总人口( X1) ( 0. 823 1) , 即外资的投入、基础建设 投资、第三产业及工业的发展和人口快速增长是深圳地区 城镇建设用地急速扩大的主要驱动力。特区优惠的政策 ( 主要表现为良好的工业投资环境) 对于深圳市城镇用地 的扩展发挥着积极的主导作用。首先进入深圳的主要是 工业投资, 特别是从香港转移过来的三资企业和以/ 三来 一补0业务为主的乡镇企业, 其中大多数属于劳动密集型 企业。这些工业企业的发展一方面使工业用地面积不断 扩大, 另一方面创造了大量的就业机会, 引发了人口的迁 移高潮。这导致深圳市的人口呈现了特殊的机械增长趋 势, 即大量廉价劳动力的涌入, 又促进了深圳劳动密集型 产业的发展, 而这些产业的快速发展则导致了城市化进程 的加快, 同时也促使乡村工业化的发展, 而这又促进了居 民收入水平的提高, 而收入水平的提高又驱动了居住用 地、交通用地及商业用地的扩大, 这又导致了大量农业用 地被蚕食和侵吞。可见, 工业投资通过推进工业化进程, 促进了深圳市的人口增长以及城市化水平、居民生活水平 的提高, 从而导致城镇用地和农业用地的快速变化。
始逐渐减少, 水域、滩涂面积略有波动。深圳市 20 世纪 90 年代以前的土地利用构成主要以林地、耕地、园地 为主, 1990 年三者的面积尚占总面积的 75% 以上。但是, 由于 20 世纪 90 年代初大规模土地开发活动的兴起( 如开发区 热、房地产热以及高速公路建设等) , 导致大面积的耕地、 园地、林地转化为推平未建地与城建用地。到 1995 年, 城 建用地和推平未建地总面积达到 25% 以上, 林地和城建用 地成为主要的土地利用结构类型。1995- 2000 年间, 城建 用地继续扩展, 推平未建用地面积虽有所减少, 但二者的 面积已占总面积的 32. 7% , 而农用地只占 16. 3% 。因此, 深圳市建设用地是主要靠蚕食、占用耕地和林地等生态用 地而得以迅速的增加, 并呈现出沿交通干线带状分布, 由 特区内向特区外扩展的变化过程。
1 研究区域与研究方法
1. 1 研究区域 深圳市位 于广 东省 东南部 沿 海, 陆 地范 围 为东 经
113b45c44d~ 114b37c21d, 北纬 22b26c59d~ 22b51c49d, 总面积 1 952. 82km2。自 1980 年设立经济特区以来, 特殊的政策及 其优越的区位条件吸引了大量的外资, 大大推进了工业化 和城市化进程。2000 年, 全市国内生产总值 1 665. 24 亿 元, 人均 GDP 4. 01 万元, 年均增长 11. 3% ; 外商投资企业 超过 11 000 家, 实际利用外资近五年累计 135 亿美元; 三 次产业结构由 1995 年的1. 6B52. 4B46. 0调整为 2000 年的 1. 1B52. 5B46. 4; 1980 年到 2000 年, 深圳市总人口从 35 万 人猛增至 741 万人, 20 年间增长了 706 万人。深圳市高速 度的城市化进程, 引起了快速的土地利用变化[ 3] 。 1. 2 研究方法 1. 2. 1 灰色关联分析方法