系统动力学模型在土地资源研究中的应用——以大庆市地区为例
沿海城市土地集约利用程度的人工神经网络判定——以大连市为例
第26卷 第1期Vo l126,No11 2009年1月海洋开发与管理January2009沿海城市土地集约利用程度的人工神经网络判定———以大连市为例马占东(辽宁师范大学城市与环境学院 大连 116029)摘 要 在明确城市土地集约利用概念和内涵的基础上,建立了沿海城市土地集约利用评价指标体系,运用B P神经网络构建了一个定量评价模型,并应用其对大连市城市土地集约利用水平进行综合评价和分区判定。
评价结果表明,大连市城市土地集约利用处于适度水平,区域差异显著,其中西岗区集约水平最高,金州区最低;而土地投入产出偏低是影响大连市城市土地集约利用的主要原因。
关键词 城市土地;集约评价;BP神经网络;大连市 大连作为东北亚国际航运中心,在振兴东北老工业基地政策的推动下,经济社会发展迅速,土地投资强度逐步增强,地均G D P显著增加(图1),大连已经成为东北地区典型的快速城市化区域。
但是由于区位、政策、产业结构和发展历程的不同,大连城市内部不同区域土地利用效率和集约程度存在一定的差异。
文章按照大连市现有行政区划将整个城市划分为6个评价单元,通过人工神经网络分析大连市城市土地集约利用的整体水平和区域差异,探求导致差异的内在原因,为土地资源的合理利用、开发、保护和整治提供科学依据。
1 城市土地集约利用的概念和内涵城市土地集约利用的概念是从农业土地集约利用借鉴过来的,它是指在现期和可以预见的未来条件下,在满足城市发展适度规模、使城市获得最大规模效益和集聚效益的基础上,以城市合理布局、优化用地结构和可持续发展为前提,通过增加存量图1 1996—2006年大连市地均G DP与投资强度比较土地投入、改善经营管理等途径来不断提高城市土地的使用效率,取得更高的经济、社会和生态环境效益[1]。
换言之,城市土地集约利用的重点应放在建成区现有土地的再开发和挖潜改造上,走内涵发展的道路。
城市土地集约利用的内涵复杂多样,归纳国内城市土地集约利用的相关研究,大致有以下几种观点()将城市土地集约利用理解为通过增加对土地的投入,以获得更多产出的土地开发经营方:1第1期马占东:沿海城市土地集约利用程度的人工神经网络判定33式[3-4];(2)理解为土地利用率的提高[5];(3)理解为城市土地利用结构和布局的优化问题[6];(4)理解为通过充分挖掘城市土地资源经济供给潜力,使城市土地利用率和投入产出比最佳[7]。
LUCC的系统动力学模型评述
中， 在考虑影响变量的选取时 ， 注意到 了环境 、 经 济、 污染等产生生态影响的变量因子 ， 在制定模 拟预测方案时， 不是只考虑经济高速发展 ， 而是 为了找到最佳方案 ， 这种方案的实施不仅满足当 地经济发展 ， 土地资源的可持续发展还有利于环 境保护的问题 。 ２ 问题 的提 出 目前，尽管已有不少有价值的 Ｌ Ｃ模拟 ＵＣ 研究工作 ， 明确地针对 Ｌ Ｃ 机理构建的模型 但 ＵＣ 还很少， 系统动力学模拟模型的确在某种成度上 较其它模型有很多优势 ， 但是它是对系统进行远 期、 趋势性预测 ， 不适合解决现实的近期问题 ， 并
且预测过程中的有些参数难 以准确定量 ， 依据的 是专家估计等， 随意性大 ， 不能得到最优方案。 就 需要把 Ｓ 模型与其它数学方法结合起来解决 Ｄ
这一难题 。在“ 基于系统动力学和多目标规划整 合模 型的土地利用总体规划方案研究 ”一文 中， 作者在论文 中介绍 了应 用系统动力学 ｓ Ｄ解决 土地利用问题 的不足， 并提出了基于系统动力学 和多 目标规划整合模型 Ｓ — Ｄ的土地利用总 Ｄ ＭＯ 体规划方案 ， 探讨 了 Ｓ — Ｏ Ｄ Ｍ Ｄ整合模型的可行 性和优越性以及模型的整合过程和构建方法 ， 为 土地利用总体规划方案研究摸索 出了一套新的 方法。 ＬＣ 的 Ｓ ＵＣ Ｄ模型预测方案设计得到的都 是定量的数据分析结果 ，与空间分布相结合 ， 探 讨不同情景下 Ｌ Ｃ 的时空演变规律的动态模 ＵＣ 型更不多见。 这将是又一新的研究热点。 中国 在“ 北方土地利用， 覆盖变化的情 景模拟与预测” 一 文中， 作者以北方 ｌ ３省（ 为研究 区， 市） 借助系统 动力学（Ｄ 、 ｓ ）人工 神经 网络（Ｎ １ Ａ Ｎ 和元胞 自动机 （Ａ模型建立了“ Ｃ） 自上而下” 白下而上” 和“ 相结
系统动力学应用于环境保护中的
23随着经济的快速发展，其所带来的环境问题也越来越多，而这些环境问题也成为了国家与地方政府关注的焦点。
系统动力学（System Dynamics，SD）是1956年由美国麻省理工学院的Forrester教授所创立的，其是一门研究信息反馈的科学，也是一门认识系统问题与解决系统问题相互交叉的综合性科学。
系统动力学主要是将计算机模拟技术作为主要手段，通过功能分析，对复杂动态反馈性系统问题进行研究与解决的一种仿真方法。
系统动力学是一种适合进行动态预测与政策影响分析的方法，其可以有效地将系统内的各个因素组织起来，并对它们之间的关系进行全面的分析，从而为科学决策提供依据。
因此，将系统动力学应用于环境保护中对实现环境的可持续发展起着很重要的意义。
1 系统动力学的特点与优势系统动力学能够从宏观和微观两个方面入手对所研究的整个系统进行综合的分析，而其主要特点则是能够对系统的结构——功能进行模拟分析。
一般系统动力学所研究的对象是整个开放系统，而在进行该类系统的研究时，其主要是从微观结构入手，研究分析系统内部元素之间存在的因果关系以及反馈环的动态行为，然后利用分析结果将系统的基本结构构造出来，最后再应用计算机技术根据其基本结构构建一个相互作用的流图与仿真模型，采用该模型模拟不同因素可能对系统造成的影响，根据模拟结构制定不同的决策方案，最终达到有效地调控系统的目的。
由于系统动力学的建模方法与模拟语言较为成熟，因此在应用过程中和其他的方法相比则具有很多优势：能够解决高阶次、非线性、多重反馈以及复杂时变等系统问题；能够明确地体现出系统内部与外部因素之间的关系；能对系统进行动态模拟以及战略性的研究，对系统的行为以及发展趋势进行分析；其使定性分析与定量分析实现了统一；其能进行长期性与周期性仿真，即使数据不多，仍能进行研究；其有专用的模拟软件，因此操作更方便、容易。
2 系统动力学应用于环境保护系统动力学作为一种系统分析和仿真的方法，目前其在国内外的环境中已经被广泛地应用，而且取得了一定的成绩。
系统动力学在区域分析与规划中的应用研究
系统动力学在区域分析与规划中的应用研究系统动力学作为研究信息反馈系统的学科，由于擅长处理高阶次、非线性、多重反馈的复杂时变系统而受到重视。
文章以系统动力学在区域分析与规划中的应用为重点，对其在区域旅游、环境、城镇规划方面应用研究进行了简单分析与总结。
标签系统动力学；区域分析；区域规划系统动力学（System Dynamics）是由美国麻省理工学院教授Forrester于1956年创立的。
现在系统动力学已形成了自己的学科体系。
系统动力学研究对象主要是复杂的社会经济系统和复杂的生态系统，其任务在于揭示这些系统的信息反馈特征，以显示组织结构、放大作用和延迟效应等影响系统行为模式的机制。
系统动力学模型具有优于回归预测模型、线性规划等模型的特点，它即可以进行时间上的动态分析，又可以进行部门之间的协调。
它能对系统内部、系统内外的因素的相互关系予以明确的认识和体现，通过对系统设定各种控制因素，以观测当输入的控制变量变化时系统的行为和发展，从而能对系统进行动态仿真试验。
1 系统动力学在区域分析与规划中的研究区域分析涉及到区域的发展条件分析、经济分析、发展分析、经济增长分析等，而区域规划涉及到区域旅游规划、环境规划、城镇规划等。
区域分析与规划中需要分析和研究的问题具有系统性、复杂性、动态性和长期性等，而系统动力学的特点决定了它能够在区域分析与规划中的很好应用，因此许多研究者在解决区域分析与规划问题时将其借鉴过来并取得了一定的成果。
1.1 系统动力学在旅游业发展分析与旅游规划中的研究随着人们对精神需求的提高，旅游业作为一种新兴产业逐渐发展起来并日益壮大，并且对区域经济的拉动作用愈加明显，区域分析与区域规划中对旅游的考虑逐渐多了起来，尤其对旅游资源丰富的地区。
对区域内旅游业发展现状分析和旅游规划制定考虑的因素具有综合性、交融性的特点。
许多研究将系统动力学引入并将其应用到旅游规划、生态旅游研究、旅游经济研究、城市旅游研究和旅行社研究等方面并取得了一定成果。
系统动力学在环境保护中的应用
系统动力学在环境保护中的应用孙烨;梁冬梅【摘要】简要介绍了系统动力学的发展历程、特点及优势.从水资源保护、固体废弃物管理、环境影响评价、土地资源利用与规划和生态环境保护五个方面综述了系统动力学方法在环境保护中应用的研究进展,提出系统动力学的发展前景.%The paper briefly introduced the development process, characteristics and advantages of system dynamics, then reviewed the research advances on the application of system dynamics in- environmental protection from five aspects of water resources protection, solid wastes management, environmental influence assessment, land resources utilization and planning, and eco-environmental protection, finally presented the development prospect of system dynamics.【期刊名称】《安徽农业科学》【年(卷),期】2012(000)007【总页数】3页(P4185-4187)【关键词】系统动力学;环境保护;应用;综述【作者】孙烨;梁冬梅【作者单位】吉林农业大学资源与环境学院,吉林长春130118;吉林省环境保护厅,吉林长春130051【正文语种】中文【中图分类】X22系统动力学是由美国麻省理工学院的Forrester教授于1956年创立的，以计算机模拟技术为主要手段，通过结构功能分析，研究和解决复杂动态反馈性系统问题的仿真方法。
基于DPSR模型的阿克苏地区土地资源承载力评价
安徽农学通报2023年17期资源·环境·植保作者简介王月娥（1999—），女，甘肃礼县人，硕士研究生，从事环境遥感监测方面的研究。
*通信作者收稿日期2023-04-30基于DPSR 模型的阿克苏地区土地资源承载力评价王月娥张晨基*（新疆大学地理与遥感科学学院，新疆大学绿洲生态教育部重点实验室，新疆乌鲁木齐830046）摘要目的：客观准确地分析评价阿克苏地区土地资源承载力状态，为阿克苏地区土地利用开发提供合理建议。
方法：基于2011—2020年的相关数据，本文通过DPSR 模型对阿克苏地区土地资源承载力进行评价，通过障碍度模型对土地承载力障碍因子进行诊断，并通过耦合协调度模型对土地资源承载力系统内部耦合协调性进行分析。
结果：2011—2020年阿克苏地区土地资源承载力总体呈上升趋势，但还有较大上升空间；2011—2013年土地资源承载力主要障碍因素集中在压力子系统和状态子系统，2015—2020年主要障碍因素集中在压力子系统和响应子系统；阿克苏地区土地资源承载力系统耦合协调度从初级协调发展至高级协调，呈现出健康发展的态势，但仍有提升空间。
关键词阿克苏地区；土地资源承载力；DPSR 模型；障碍度模型；耦合协调度模型中图分类号F301.2文献标识码A文章编号1007-7731（2023）17-0127-06土地作为基础的资源，在人类社会发展进程中发挥着独特作用。
近年来，随着城市化的快速推进，城镇建设用地总量以及城镇人口不断增长，人地矛盾逐渐突出。
土地资源承载力指的是一定时期、一定区域和一定社会条件下，土地资源所能承载的人类各种活动的规模和强度的阈值[1]。
土地资源承载力不仅表征了该区域土地资源开发利用状态，同时也是区域经济发展的重要评价指标。
相关学者对土地资源承载力进行研究，王书华等[2]提出土地资源承载力是“在一定生产条件下土地资源生产力和一定生活水平下所承载的人口限度”。
随着研究的不断深入，对土地资源承载力的评价不再基于单一的因素，而是越来越多基于系统性考量，代磊等[3]从耕地承载力、生态承载力和社会经济承载力出发，运用熵权法对贵阳市1998—2018年的土地承载力进行评价。
211115692_宁夏移民安置区土地承载力评价与乡村振兴路径选择——以闽宁镇为例
第22 卷第 1 期2023 年3 月宁夏工程技术Vol.22 No.1Ningxia Engineering Technology Mar. 2023宁夏移民安置区土地承载力评价与乡村振兴路径选择——以闽宁镇为例杨蓉，刘亚楠，杨惠娟（宁夏大学地理科学与规划学院，宁夏银川 750021 ）摘要：人口的大量迁入和城镇化的快速推进导致移民安置区出现人地关系紧张、土地利用冲突严重等问题，评价土地承载力及探索特色化乡村振兴路径已成为促进移民安置区可持续发展的必然要求。
选取宁夏典型生态移民安置区——闽宁镇为研究区，对其土地承载力进行定量评价，并探索符合闽宁镇乡村振兴战略和生态文明建设的可持续发展模式和路径。
结果表明，闽宁镇人均土地承载力由大到小依次为耕地、建设用地、草地、林地、工矿用地、水域，且总土地承载力与人均土地承载力呈正比关系。
基于此结果，闽宁镇在确定乡村振兴路径时应选择生态农业和特色乡村旅游发展模式，尽量控制工矿业的发展，以减少工矿用地的承载压力，发挥耕地、建筑用地和草地等地类土地承载力较大的优势，主要发展生态农业和乡村特色旅游等产业，加强基础设施建设，使闽宁镇在土地、生态与环境可持续发展的前提下实现乡村振兴目标。
关键词：移民安置区；土地承载力；乡村振兴；闽宁镇中图分类号：X826 文献标志码：A土地作为人类赖以生存和发展的物质基础，是承担产业发展、城镇建设以及生态保护的重要载体和平台[1-2]。
生态移民能够缓解迁出区资源环境的承载压力，促进经济社会的协调发展，但是有大量移民迁入的安置区会在相当长的时间内处于资源环境优化配置和人地关系二次调适的阶段。
若不能科学动态地把握资源—环境—社会—经济系统的平衡关系，将导致安置区内资源、生态、环境、经济和社会等诸多要素发生重大变化，从而次生出很多问题，尤其是人地关系渐趋紧张和土地利用冲突加剧极易诱发安置区内出现二次致贫、重新返迁、资源争夺等问题，严重阻碍移民安置区的可持续发展。
理论地理学的土地利用模型分析
理论地理学的土地利用模型分析引言土地利用是指人类对土地资源的开发利用方式。
土地利用模型是研究土地利用规律和预测未来土地利用变化的重要工具。
理论地理学通过模型分析来揭示土地利用的动态过程和机制，为合理规划和管理土地资源提供科学依据。
本文将从理论地理学的角度出发，分析土地利用模型的原理、方法和应用，并探讨未来发展的趋势。
1. 土地利用模型的原理土地利用模型的建立基于理论地理学的基本原理，包括环境约束、经济行为和社会文化等方面的因素。
具体而言，土地利用模型包括以下几个方面的原理：1.1 环境约束原理环境约束原理认为土地利用行为受到自然环境条件的限制。
例如，山地地区适合发展林业和旅游业，而河谷地带适合发展农业和工业。
环境约束原理将自然环境因素与土地利用模型相结合，可以预测不同地区的土地利用类型和变化趋势。
1.2 经济行为原理经济行为原理认为土地利用是由经济活动驱动的。
经济因素包括土地价格、劳动力成本、市场需求等，都对土地利用决策产生影响。
经济行为原理将土地利用模型与经济理论相结合，可以预测不同经济条件下的土地利用决策和变化趋势。
1.3 社会文化原理社会文化原理认为土地利用受到社会文化因素的影响。
社会文化因素包括人口结构、教育水平、文化习惯等，都对土地利用决策产生影响。
社会文化原理将土地利用模型与社会科学相结合，可以预测不同社会文化背景下的土地利用决策和变化趋势。
2. 土地利用模型的方法土地利用模型的建立需要采用适当的方法和技术手段。
目前常用的土地利用模型方法主要包括以下几种：2.1 统计模型统计模型基于历史数据和统计技术，通过建立变量之间的关系模型，从而预测未来的土地利用情况。
常用的统计模型包括回归模型、时间序列模型等。
2.2 神经网络模型神经网络模型模拟人类大脑的学习和记忆能力，通过训练和调整网络参数，来模拟土地利用的演变过程。
神经网络模型可以识别非线性关系，适用于复杂的土地利用模型。
2.3 细胞自动机模型细胞自动机模型是基于元胞（cell）和临近关系的模型，将土地划分为规则的格网，模拟土地利用的演化过程。
大庆市城市环境地质问题研究
［工作研屯大庆市城市环境地质辺题硏究大庆是我国重要的石油及石化产品生产基地之一。
大庆油田经过几十年来的勘探、开发,为国家做出了巨大贡献，其价值更是不容忽视。
20世纪60年代初.大庆从勘探、开采石油起步,经过几十年的开发建设，在一片荒原上建成了全国最大的石油生产基地，为国家经济发展做出了巨大贡献。
20世纪80年代初，大庆建市，是全省十三个地级市之一。
经过发展，逐步建成一个人口超百万，以石油和石化工业为主体的资源型城市。
大庆市自然资源极为丰富，但资源的开发与环境密切相关。
随着社会经济的飞速发展，对自然资源的需求量日益增加。
由于人类盲目、大规模开发掠夺自然资源的后果就是以牺牲环境为代价，因而地质环境遭受到不同程度的破坏,存在诸多的环境地质问题。
主要有:区域环境污染、地面变形、土地沙化、盐渍化、水质污染与草原退化、湿地退化等。
一、区域环境污染随着工业和生活“三废”排放量及农业施用农药和化肥逐年增加，城市地表水、地下水、土壤、植被等在局部地段均受到不同程度的污染,导致局部地区地表水和地下水中三氮、氯、硫酸根、耗氧量等含量超标。
较突出的是大庆市城区水环境中含有大量有机物三氮、氟、硫酸、耗氧量等。
二、地面变形经调査,近年来大庆市存在地面变形问题。
采油区出现井管产生永久变形、断裂，导致油井报废等。
大庆油田由于高强度注水采油和超采地下水，致使在主油田区及大面积地下水位下降漏斗区产生了不同程度的地面变形。
主要特征为地面隆起变形和地面沉降变形。
三、土地沙化据调查资料，大庆市区沙化面积563.77km2o大庆沙地的沙漠化目前并不特别严重,大部分属于潜在沙漠化土地,部分为沙漠化正在发展的土地。
土地沙化是自然因素与人类工程活动作用的产物，该区地处松嫩盆地中央坳陷区，在下古生界地层上，覆盖着侏罗系、白垩系、第三系和第四系。
地表组成物质主要为上更新统黄土状粉土和全新统的沙土和粉土，疏松沙质沉积物为潜在沙漠化提供了丰富的沙源。
由于该区处于半干旱、多风的气候区，年平均气温3.7t,春季干燥多风，年降水量410mm左右，主要集中在6、7、8月份，年平均蒸发量是降水量的4倍多，为1739.8mm,干燥度为1.39。
基于PSR模型的城市土地集约利用评价研究——以苏州市为例
第43卷第4期西南大学学报(自然科学版)2021年4月V o l.43 N o.4J o u r n a l o f S o u t h w e s t U n i v e r s i t y(N a t u r a l S c i e n c e E d i t i o n)A p r. 2021D O I:10.13718/j.c n k i.x d z k.2021.04.013基于P S R模型的城市土地集约利用评价研究以苏州市为例孙小祥1,3,秦艺娟21.盐城师范学院城市与规划学院/苏北农业农村现代化研究院,江苏盐城224007;2.南昌大学公共管理学院,南昌330031;3.中国科学院流域地理学重点实验室,南京210008摘要:土地集约利用评价研究能够有效推进土地节约集约利用,为我国发达地区城市土地集约利用提供科学依据.以构建的基于压力状态响应模型(P S R)的城市土地集约利用评价指标体系为基础,运用熵权法计算权重,采用障碍度模型进行障碍因子诊断,对苏州市土地集约利用进行综合评价,结果表明:①2008-2017年,苏州市土地集约利用总体呈波动上升趋势,压力㊁状态㊁响应3个子系统得分不断上升,但三者增长率差异显著.②指标层第一障碍因子由地均社会消费品零售额向人均建设用地转变,苏州市土地集约利用的核心因素由经济发展因素向人口压力转换.③压力㊁状态系统的障碍度处于增长态势,土地状态系统是阻碍苏州市土地集约利用水平的重要因子.关键词:土地集约利用;P S R模型;熵权法;障碍度中图分类号:F301.2文献标志码:A文章编号:16739868(2021)04010009在城镇化建设快速发展的今天,如何优化土地资源利用结构㊁提高土地资源利用效益㊁提升城镇化发展内涵与质量,已成为新时期城市发展不可忽略的问题[1].在大规模的快速城镇化建设中,各类问题突显:①大量人口向城市聚集,城市建成区不断扩大㊁耕地逐渐减少,建设用地与农用地矛盾日益突出;②城市开发中规划欠合理,部分城市边界无序扩张蔓延,土地低效利用现象普遍存在[2-5].对城市土地集约利用水平进行科学㊁准确评价,有助于优化配置土地资源㊁落实新型城镇化建设[6].土地集约利用评价是土地集约利用研究的核心内容,同时也是提高城市土地集约利用水平的前提条件,加强对城市土地集约利用和障碍因素的研究,对促进城市可持续发展具有重要的现实意义.土地集约利用评价是土地科学研究的热点之一,国内外相关学者对此开展了大量研究[7-18],针对城市土地集约利用评价建立了一系列综合模型,如C L U E模型㊁C A模型㊁C E L L U L A R模型和G E OMO D模型等,并有学者采用不同模型与方法(P S R模型㊁S T I R P A T模型㊁G P C A方法㊁改进熵值模型㊁多边形图示法㊁R S与G I S相结合等)对不同尺度(城市群㊁城市㊁开发区等宏观尺度以及街区㊁宗地等微观尺度)土地集约利用进行评价,研究成果众多.然而,由于不同学者对土地集约利用的内涵和本质存在认知上的差异,在评价指标选用以及标准值和权重的确定上尚未形成统一的理论基础和方法体系[19].因此,本研究拟选取应用广泛的压力状态响应(P S R)模型,从压力㊁状态㊁响应3方面构建城市土地集约利用评价指标体系,并采用熵权法计算权重,对苏州市城市土地集约利用进行综合评价,同时引入障碍度模型进行障碍因子诊断,使评价结果更具有针对性和实践性,以期为进一步提升苏州市土地集约利用水平提供参考依据.收稿日期:20191212基金项目:国家自然科学基金项目(41601594,41771199);江苏省自然科学基金项目(B K20160445);中科院流域地理学重点实验室开放基金项目(W S G S2015007);江苏省博士后科研资助计划项目(1501080C).作者简介:孙小祥,博士,副教授,主要从事资源利用与生态保护的研究.1 研究对象与数据1.1 研究区概况苏州市位于北纬30ʎ47'-32ʎ02'㊁东经119ʎ55'-121ʎ20',地处江苏省东南部㊁长三角中部,东临上海,南接嘉兴,西抱太湖,北依长江,下辖市辖区有姑苏区㊁虎丘区㊁吴中区㊁相城区㊁高新区㊁工业园区和吴江区,以及常熟市㊁张家港市㊁昆山市㊁太仓市4个县级市.截至2017年末,苏州市常住人口1068.36万人,其中城镇人口809.82万人,占常住人口比重75.8%,土地总面积8657.32k m 2,地区生产总值达17319.51亿元,完成固定资产投资5629.59亿元.苏州市是我国最具经济活力的城市之一,是江苏省经济㊁对外贸易㊁工商业和物流中心,是江苏省人口最多㊁经济总量最大㊁现代化程度最高的城市,同时也是重要的交通中心[20].1.2 数据来源本研究所涉及的有关苏州市的社会经济发展㊁土地利用现状和城市建设现状等相关数据主要来源于2009-2018年‘苏州市统计年鉴“以及相应的统计公报.2 研究方法2.1 指标体系的确定P S R (P r e s s u r e -S t a t e -R e s p o n s e )模型最初由加拿大统计学家D a v i d J .R a p p o r t 和T o n y Fr i e n d 提出,20世纪80年代由经济合作和发展组织(O E C D )与联合国环境规划署(U N E P )以 可持续发展 为核心提出将P S R 模型作为研究环境问题的概念模型[21].结合苏州市土地集约利用现状,本研究根据P S R 模型的原理和城市土地集约利用的内涵,将评价体系分为目标层(G )㊁系统层(S )㊁指标层(I )3个层次.目标层(G )表示城市土地集约利用水平;系统层(G )包含压力指标㊁状态指标和响应指标3个层次;指标层(I )包含人口密度㊁建成区绿地覆盖率等13项指标(表1).其中,压力指标描述人类对土地集约利用施加的直接压力或干扰,如人口密度㊁建成区绿地覆盖率等指标,用来衡量对土地集约利用造成的压力;状态指标描述由于人类活动而导致的土地集约利用变化,如地均工业总产值㊁地均财政收入等,用来衡量当前土地集约利用的状态和变化趋势;响应指标表征社会对提高土地集约利用而进行的努力,如地均固定资产投资㊁地均房地产开发投资额等,用来衡量土地集约利用改进措施的实施状况.表1 苏州市土地集约利用水平评价指标体系目标层(G )系统层(S )指标层(I )单位方向性压力指标(S 1)人口密度(I 1)人/k m2正向建成区绿地覆盖率(I 2)%正向第二㊁第三产业占地区生产总值比重(I 3)%正向建设用地增长率(I 4)%正向状态指标(S 2)地均工业总产值(I 5)万元/h m 2正向地均第二㊁第三产业G D P (I 6)万元/h m2正向城市土地集约利用程度地均财政收入(I 7)万元/h m2正向人均建设用地(I 8)h m 2/万人负向地均社会消费品零售额(I 9)万元/h m2正向人均公园绿地面积(I 10)m 2/人正向响应指标(S 3)地均固定资产投资(I 11)万元/h m 2正向地均房地产开发投资额(I 12)万元/h m2正向污水处理率(I 13)%正向101第4期 孙小祥,等:基于P S R 模型的城市土地集约利用评价研究以苏州市为例2.2 指标权重的确定将13个指标分为正向指标和负向指标,正向指标的数值越大代表城市土地集约利用程度越高,负向指标的数值越大代表城市的集约利用程度越小.为方便比较评价指标,消除指标间量纲差异,采用如下标准化公式:正向指标:X 'i j =X i j -mi n {X j }m a x {X j }-m i n {X j }(1) 负向指标:X 'i j =m a x {X j }-X i j m a x {X j }-mi n {X j }(2)式中:X 'i j 表示第i 个年份第j 项指标标准化后的数据;X i j 表示第i 个年份第j 项指标的初始数据;m i n {X j }表示所有年份中第j 项指标数据中的最小值;m a x {X j }表示所有年份中第j 项指标数据中的最大值.为尽量剔除主观因素,本研究采用熵权法来确定各个指标的权重,公式如下[22]:计算第i 年份第j 项各指标值的比重Y i j:Y i j =X 'i jðmi =1X'i j(3) 计算指标信息熵e j :e j =-k ðmi =1(Y i j ˑl n Y i j)(4) 计算信息熵冗余度d j d j =1-e j(5) 计算指标权重W i :W i =d jðnj =1dj(6)式中:m 为评价年数;n 为指标数;k =1/l n m .2.3 综合评价模型苏州市土地集约利用评价应该是压力㊁状态㊁响应3个子系统各个指标数据进行综合计算的结果,计算公式如下:W =S a ðj j =1I jX j +S b ðk k =1I k X k +S c ðmm =1I m X m (7)式中:S a ,S b ,S c 分别表示压力指标㊁状态指标㊁响应指标所代表的权重;I j ,Ik ,I m 分别表示各个系统层下13个指标的权重;X j ,X k ,X m 分别表示各个指标数据标准化后的数值;W 代表城市土地集约利用水平的综合数值.2.4 土地集约利用水平指标障碍因子为进一步提高苏州市土地集约利用水平,有必要从苏州市土地集约利用的各个指标中找出主要障碍因子.计算指标有4个:因子贡献度(C j )表示单项指标对评价结果的影响程度;指标偏离度(D i j )表示单项指标与土地集约利用评价结果之间的差距;单指标障碍度(h i )表示单项指标对土地集约利用程度的影响;子系统障碍度(H i )表示子系统对土地集约利用程度的影响[23-24].主要公式如下:因子贡献度(C j ):C j =W i ˑW i j(8)201西南大学学报(自然科学版) h t t p ://x b b jb .s w u .e d u .c n 第43卷指标偏离度(D i j ):D i j =1-X 'i j(9) 单指标障碍度(h i ):h i =D i j ˑC jð13j =1(D i j ˑC j )ˑ100%(10) 子系统障碍度(H i ):H i =ðh i(11)式中:W i 代表第i 个指标的权重;W i j 代表的是第i 个指标在第j 个年份的权重;X 'i j 代表第i 个指标在第j 个年份数据标准化后的数值.3 苏州市土地集约利用水平分析3.1 苏州市土地集约利用评价压力层分析由图1可知,苏州市土地压力状态总体呈缓慢起伏上升态势.2008-2014年苏州市土地压力状态处于稳定上升,其中,2011年受建设用地增长率㊁建成区绿地覆盖率下降影响,压力层状态有所下降;2014-2016年,苏州市土地压力层呈降低趋势,主要原因是城市建设用地增长率持续降低,2016年苏州市建设用地增长率达到-3.3%,为近10年最低值;2017年苏州市土地压力综合评价数值达到0.196,为近10年的高峰值,比2016年增长36.3%.这是因为第二㊁第三产业占地区生产总值比重㊁人口密度和建设用地增长率达到了近10年最高值.人口密度指标除2015年有所下降外,总体处于上升状态,说明苏州市的人口在不断扩张.图1 2008-2017年苏州市压力层指标值与压力层总体变化趋势图3.2 苏州市土地集约利用评价状态层分析由图2可知,苏州市土地集约利用状态层数值从2008年的0.143到2017年的0.334,总体呈上升趋势.2015年苏州市的土地状态层评价数值比2014年有所下降,主要原因是人均建设用地每万人仅168h m 2,为近10年最低值,人均公园绿地面积也大幅下降.从具体指标来看,地均工业总产值㊁地均财政收入以及地均社会消费零售额不断上升,表明苏州市经济发展水平始终保持上升趋势;人均公园绿地面积在2011-2014年间比较平稳,之后苏州市人口数量的增速高于公园绿地面积增速,人均公园绿地面积指标显著下降,2017年仅为14.4m 2/人;人均建设用地总体呈波动变化趋势.总的来说,苏州市的土地状态层要保持上涨趋势,必须增加人均公园绿地面积,减少人均建设用地面积.301第4期 孙小祥,等:基于P S R 模型的城市土地集约利用评价研究以苏州市为例图2 2008-2017年苏州市土地集约利用状态层指标值与状态层总体变化趋势图3.3 苏州市土地集约利用评价响应层分析由图3可知,苏州市土地集约利用响应层评价数值始终保持上升趋势,从2008年的0增加到2017年的0.282.其中,2012-2013年苏州市土地响应层评价数值变化幅度最大,数值增加了0.073,主要原因是污水处理率指标数值增幅较大,其他指标也保持上升趋势;2014-2017年,苏州市土地响应层评价数值增幅较小,变化较为平稳,虽然地均固定资产投资不断下降,但地均房地产开发投资额和污水处理率一直保持上升趋势.总的来说,苏州市的土地响应评价数值一直在增加,接下来需要进一步增加对固定资产的投资.图3 2008-2017年苏州市土地集约利用响应层指标值与响应层总体变化趋势图3.4 苏州市土地集约利用综合评价2008-2017年苏州市土地集约利用水平综合评价数值总体呈上升趋势(图4),但是2015年比2014年降低了0.015,主要原因是状态层的数值有所下降.具体来看,2008-2011年,压力层数值高于响应层,表明苏州市前期土地集约利用压力较大;2011年以后,响应层和状态层的数值开始超过压力层的数值,表明政府开始采取措施应对土地粗放利用带来的压力,苏州市土地状态以及做出的响应有利于土地集约利用;2013年以后,响应层和状态层与压力层的数值差距开始拉大,这意味着苏州市一系列的土地利用规划实施对土地集约利用效果显著.401西南大学学报(自然科学版) h t t p ://x b b jb .s w u .e d u .c n 第43卷图42008-2017年苏州市土地集约利用水平综合评价以及系统层变化4苏州市土地集约利用水平障碍因子诊断4.1苏州市土地集约利用程度各指标障碍度分析根据土地集约利用障碍因子的计算方法,对苏州市土地集约利用程度指标层的各个指标进行障碍度计算(表2),并选取障碍度位于前5的障碍因素进行分析.表2苏州市土地集约利用程度障碍因素以及障碍度年份序列123452008年障碍因素I9I6I7I13I12障碍度/%14.5613.2312.5112.1811.65 2009年障碍因素I9I6I13I7I12障碍度/%14.8913.6413.0512.9012.86 2010年障碍因素I9I13I6I12I7障碍度/%14.8713.7712.8212.5011.67 2011年障碍因素I9I13I6I12I7障碍度/%14.7514.1011.9211.6210.18 2012年障碍因素I9I12I8I13I6障碍度/%14.5612.9012.2511.4011.03 2013年障碍因素I8I9I12I6I1障碍度/%23.0714.5012.6510.948.46 2014年障碍因素I8I9I7I6I12障碍度/%31.0612.0911.089.759.03 2015年障碍因素I8I10I1I9I6障碍度/%32.6218.128.478.347.27 2016年障碍因素I8I10I4I1I6障碍度/%26.8923.949.435.495.42 2017年障碍因素I8I10I2I11I4障碍度/%43.3735.3113.964.852.52501第4期孙小祥,等:基于P S R模型的城市土地集约利用评价研究 以苏州市为例研究发现,2008-2012年对苏州市土地集约利用程度影响最大的障碍因素是地均社会消费品零售额,其次是地均第二㊁第三产业G D P ㊁污水处理率㊁地均房地产开发投资额㊁地均财政收入,这些指标主要集中在土地状态系统和土地响应系统,说明苏州市的经济快速发展对土地的集约利用程度造成了较大的影响,并且污水处理率这一指标障碍度较高,表明苏州市需进一步增强环境保护力度;2013-2017年对苏州市土地集约利用程度影响最大的障碍因子是人均建设用地,其次是地均社会消费品零售额㊁人均公园绿地面积㊁地均房地产开发投资额㊁人口密度㊁地均第二㊁第三产业G D P ㊁建设用地增长率.自2013年开始障碍度较高的指标开始出现在土地压力系统内,人口密度指标在2013年㊁2015年和2016年障碍度较高,说明苏州市近年来人口的增长对土地产生了压力,影响了苏州市的土地集约利用水平;建设用地增长率在2016年和2017年障碍度排名较高,随着苏州市发展的需要,建设用地的增加对土地集约程度造成了一定的压力.此外,土地状态系统和土地响应系统的部分指标近5年对苏州市土地集约利用水平产生了较大的影响,但是相较于2008-2012年地均社会消费品零售额这一指标的障碍度有所降低,说明土地利用效益提升迅速,对土地集约利用程度具有较大贡献.人均建设用地在2008-2012年间障碍度较低,但在2013-2017年间障碍度却最高,尤其是2017年障碍度达到了43.37%,说明苏州市土地利用程度对土地绩效的影响在近5年较大.除此以外,2013-2017年地均财政收入㊁地均固定资产投资㊁建成区绿地覆盖率这3个指标的障碍度排名也较高.地均财政收入这一项指标近3年没有出现在前5位,相较于2008-2012年障碍度出现的频度是减少的,说明其对土地利用状态有改善的作用.建成区绿地覆盖率在2017年障碍度较高,但是2008-2016年这一指标的障碍度较低,说明苏州市应提高对土地利用的生态效益重视程度.图5 苏州市土地集约利用水平P S R 模型各系统层障碍度4.2 苏州市土地集约利用子系统障碍度分析研究表明,苏州市土地状态系统的障碍度相对较高(图5),总体呈上升趋势,土地压力系统障碍度相对稳定,而土地响应系统障碍度正在下降.2008-2013年,响应系统的障碍度高于压力系统,但2014-2017年压力系统的障碍度高于响应系统.土地压力系统的障碍度从2008年的14.79%增加到2017年的16.48%,年增长率为0.17%,土地状态系统的障碍度从2008年的53.81%增长率到2017年的78.68%,年增长率为2.49%,土地响应系统的障碍度从2008年的31.4%下降到2017年的4.85%,年均减少率为2.66%,表明苏州市在土地响应系统方面做出了一定的努力,并取得了一些成果.状态系统方面,2011-2015年障碍度呈现出持续增长的趋势,虽然2016年有所下降,但在2017年又表现出增长的趋势,长此以往,土地状态系统的问题会成为阻碍苏州市土地集约利用水平的主要原因之一.土地压力状况相较于土地状态系统其增长速度较慢,2016年障碍度达到最高,但在2017年数值又有下降的趋势,这是因为人口密度㊁第二㊁第三产业占地区生产总值比重㊁建设用地增长率这3项指标都出现了下降的趋势,虽然之后情况有所改善,但是仍需提高警惕,因为建成区绿地覆盖率的障碍度出现了增长的趋势,并且建设用地增长率在2017年障碍因素的障碍度中数值最高.可见,要提升苏州市土地集约利用水平,需要从土地状态系统和土地压力系统入手,同时注意土地的响应系统的状态.4.3 提升苏州市土地集约利用水平的对策建议①人口集聚能通过规模经济效应促进城市经济增长,从而提高单位面积土地投入产出水平,对城市土地集约利用具有积极影响;相关部门加快出台人才落户政策和人才引进政策,放宽落户门槛,吸引集聚人力资源,加快壮大产业㊁技能人才队伍.②精选优质项目,提高土地供地投资强度标准,加大改革创新力度,推动产业结构转型升级,把单位面积投入强度和产出效率作为衡量城市土地集约利用的重要指标.③科学制定发展规划,强调规划引领,严格控制苏州市建设用地规模,逐步实现建设用地减量化发展,601西南大学学报(自然科学版) h t t p ://x b b jb .s w u .e d u .c n 第43卷努力实现建设用地 零增长 甚至负增长;通过清理 僵尸企业 ㊁闲置土地㊁低效厂房等措施,加快存量建设用地盘活,盘活土地优先用于新产业㊁新业态项目,同时加快存量建设用地的开发改造,从而提升苏州市土地集约利用水平.5 结 论随着社会经济快速发展,如何寻求城市发展和土地合理利用之间的平衡一直是政府和学者关注的热点问题.本研究基于P S R 模型选取苏州市2008-2017年人口密度,建成区绿地覆盖率,第二㊁第三产业占地区生产总值比重等13项指标,构建城市土地集约利用评价系统.1)苏州市近10年的土地集约利用水平总体呈上升趋势.其中,土地压力系统㊁土地状态系统和土地响应系统的综合评价数值均呈上升的趋势.苏州市近10年的土地集约利用水平不断改善.2)通过建立障碍度模型,分析13个障碍因素对苏州市2008-2017年土地集约利用水平的障碍度.从系统层3个系统的障碍度来看,状态层的障碍度最高,2008-2013年响应层的障碍度高于压力层,2014年压力层的障碍度高于响应层.从各指标的障碍度来看,2008-2012年障碍度最高的是地均社会消费品零售额,2013-2017年障碍度最高的是人均建设用地.3)苏州市的土地集约利用水平呈不断改善的状态,这得益于苏州市在城市不断扩张的同时,对土地集约利用予以高度重视,但是人口的增长造成的人地关系紧张㊁建设用地的不断增加造成的生态绿地面积的减少等问题,依旧需要相关部门出台政策去改善.参考文献:[1]姚士谋,张平宇,余 成,等.中国新型城镇化理论与实践问题[J ].地理科学,2014,34(6):641-647.[2] 姚士谋,冯长春,王成新,等.中国城镇化及其资源环境基础[M ].北京:科学出版社,2010.[3] 王 静,郑振源,黄晓宇,等.对中国现行土地利用战略解决土地供需矛盾的反思[J ].中国土地科学,2011,25(4):9-12.[4] 孙宇杰,陈志刚.江苏省城市土地集约利用与城市化水平协调发展研究[J ].资源科学,2012,34(5):889-895.[5] 张乐勤,陈素平,陈宝平,等.城镇化与土地集约利用耦合协调度测度 以安徽省为例[J ].城市问题,2014(2):75-82.[6] 张 祚,周 敏,金 贵,等.湖北 两圈两带 格局下的新型城镇化与土地集约利用协调度分析[J ].世界地理研究,2018,27(2):65-75.[7] P R OM P E R C ,P U I S S 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t:I n o r d e r t o f u r t h e r p r o m o t e t h e e c o n o m i c a l a n d i n t e n s i v e u s e o f l a n d i n S u z h o u a n d t o p r o v i d e a s c i e n t i f i c b a s i s f o r t h e i n t e n s i v e u s e o f l a n d i n o t h e r d e v e l o p e d c i t i e s i n t h e e a s t o f C h i n a,a n e v a l u a t i o n i n-d e x s y s t e m o f u r b a n l a n d i n t e n s i v e u t i l i z a t i o n b a s e d o n P S R m o d e l w a s c o n s t r u c t e d.T h e w e i g h t w a s c a l c u-l a t e d w i t h t h e e n t r o p y w e i g h t m e t h o d,a n d t h e o b s t a c l e f a c t o r d i a g n o s i s w a s c a r r i e d o u t,u s i n g t h e o b s t a c l e d e g r e e m o d e l t o c o m p r e h e n s i v e l y e v a l u a t e t h e i n t e n s i v e u t i l i z a t i o n o f l a n d i n S u z h o u.T h e r e s u l t s s h o w e d t h a t f r o m2008t o2017,t h e o v e r a l l t r e n d o f l a n d i n t e n s i v e u s e i n S u z h o u r o s e i n a f l u c t u a t i n g w a y,a n d t h e s c o r e s o f p r e s s u r e,s t a t e a n d r e s p o n s e w e r e c o n s t a n t l y r i s i n g,b u t t h e g r o w t h r a t e s o f t h e t h r e e s u b s y s t e m s w e r e s i g n i f i c a n t l y d i f f e r e n t;t h a t t h e f i r s t o b s t a c l e f a c t o r o f t h e i n d e x l a y e r c h a n g e d f r o m t h e a v e r a g e r e t a i l s a l e s o f c o n s u m e r g o o d s t o t h e p e r-c a p i t a c o n s t r u c t i o n l a n d,a n d t h e c o r e f a c t o r o f i n t e n s i v e l a n d u s e i n S u z h o u s h i f t e d f r o m e c o n o m i c d e v e l o p m e n t t o p o p u l a t i o n p r e s s u r e;a n d t h a t t h e o b s t a c l e d e g r e e o f p r e s-s u r e a n d s t a t e s y s t e m w a s g r o w i n g,a n d t h e l a n d s t a t e s y s t e m w a s a n i m p o r t a n t f a c t o r t h a t h i n d e r e d t h e i n-t e n s i v e u t i l i z a t i o n o f l a n d i n S u z h o u.K e y w o r d s:i n t e n s i v e u t i l i z a t i o n o f l a n d;P S R m o d e l;e n t r o p y m e t h o d;o b s t a c l e f a c t o r责任编辑胡杨。
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化 ；针 对上 述 情 况应 用 系统 动 力 学模 型根 据 该 地 区的 土 地 演 变数 据 和 经 济发 展 影 响 土 地 变 化 的 数 据 作 为 主 导 驱动 力 来研 究 该地 区土 地 利 用 变化 情 况 ， 映 出 当地 经 济 发 展 与 土 地 变化 之 问 的 因果 关 系 ， 出 大庆 地 区 的 土地 利 用 中存 在 的 问题 以及 解 决的 方 法 ， 大庆 反 提 为 市 土地 资源 可持 续发展 提 供 科 学 的理 论 支持 。 关 键词 ：系统动 力 学 ； 地 资 源 ；系统 模 型 ； 动 力 土 驱
中图分类号 ： ３ ３２ １ Ｆ ２ ．１
文献 标 识 码 ： Ａ
系统动力学模型在土地资源研究 中的应 用
— —
以大庆 市地 区 为例
周 玉刚 ， 淑 英 （尔 师 大 地 信 系 实 室 黑 江 哈 滨 １０ ） 臧 哈滨 范 学 理 息 统验 ，龙 尔 ５２ ０５
摘要 ： 系统动 力学最大的特点是能够处理高阶次、 非线性、 多重反馈 、 复杂时变的 系统问题 ， 土地利用是一个非线性的动 态过程 ， 而 这其 中涉及 到很 多经济社会的、环境 生态的因素相互作用。大庆市由于几十年 来石油工业的发展 导致 了土地资源的减 少和 生态环境 的退
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２ ０ ． ０ ８ Ｎ０ ２ ＴＥ ＲＲＩ ＯＲＹ ＆ ＮＡＴ ＡＬ ＲＥ ＯＵＲ Ｓ Ｓ Ｔ ＵＲ Ｓ ＣＥ ＴＵＤ Ｙ ・３ ・ ５
文章编号 ：０ ３ ７５ （０ ８０ — ０ ５ ０ １０ — ８３２ ０）２ ０ ３— ３