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地理国情在武汉市土地资源承载力评价中的应用

罗名海 蒋子龙 程琦 秦思娴 杨娜娜 张歆越

罗名海, 蒋子龙, 程琦, 秦思娴, 杨娜娜, 张歆越. 地理国情在武汉市土地资源承载力评价中的应用[J]. 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2018, 43(12): 2317-2324. doi: 10.13203/j.whugis20180389
引用本文: 罗名海, 蒋子龙, 程琦, 秦思娴, 杨娜娜, 张歆越. 地理国情在武汉市土地资源承载力评价中的应用[J]. 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2018, 43(12): 2317-2324. doi: 10.13203/j.whugis20180389
LUO Minghai, JIANG Zilong, CHENG Qi, QIN Sixian, YANG Nana, ZHANG Xinyue. Carrying Capacity Evaluation of Land Resources in Wuhan Based on the Geographical Condition Monitoring[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2018, 43(12): 2317-2324. doi: 10.13203/j.whugis20180389
Citation: LUO Minghai, JIANG Zilong, CHENG Qi, QIN Sixian, YANG Nana, ZHANG Xinyue. Carrying Capacity Evaluation of Land Resources in Wuhan Based on the Geographical Condition Monitoring[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2018, 43(12): 2317-2324. doi: 10.13203/j.whugis20180389

地理国情在武汉市土地资源承载力评价中的应用

doi: 10.13203/j.whugis20180389
基金项目: 

国家自然科学基金 41471109

中央高校基本科研业务费专项资金 2042016kf0066

地理国情监测国家测绘地理信息局重点实验室开放基金 2016NGCM10

详细信息
    作者简介:

    罗名海, 博士, 正高职高级工程师, 主要从事地理国情监测方面研究。Luominghai@163.com

    通讯作者: 蒋子龙, 博士, 讲师。zljiang@mail.ccnu.edu.cn
  • 中图分类号: P208

Carrying Capacity Evaluation of Land Resources in Wuhan Based on the Geographical Condition Monitoring

Funds: 

The National Natural Science Foundation of China 41471109

the Fundamental Research Funds for the Central Universities 2042016kf0066

Geographical Condition Monitoring of State Key Laboratory of Surveying and Mapping of Geographic Information Council Foundation 2016NGCM10

More Information
    Author Bio:

    LUO Minghai, PhD, senior engineer, specializes in the theories and methods of geographical condition monitoring. E-mail: Luominghai@163.com

    Corresponding author: JIANG Zilong, PhD, lecturer. E-mail:zljiang@mail.ccnu.edu.cn
  • 摘要: 基于武汉市地理国情数据,围绕城市土地资源承载力问题,研究建立了一套城市土地资源承载力评价技术方法。首先,根据土地利用功能进行"三生用地空间"划分,将市、区有关经济统计指标按街道进行了尺度下推;其次,在分析评价适宜建设开发用地、已利用建设用地、可开发用地资源的基础上,开展了土地资源承载状态的综合评价;最后,利用地理加权回归分析方法,分析了人口、经济、交通因素对土地资源承载状态的影响。该方法将城市土地资源承载力评价由传统的人口承载力测算转换为开发建设状态评价,不仅为城市承载力评价提供了一种新的分析思路,也为制定精细化和差异化的城市建设用地资源配置和调控政策提供了科学依据。
  • 图  1  城市土地资源承载力评价技术流程

    Figure  1.  Technological Process of Evaluation of Capacity of City Land

    图  2  2016年武汉市适宜建设开发用地占比空间分布与密度分布

    Figure  2.  Spatial and Density Distributions of Construction Suitable Land of Wuhan in 2016

    图  3  2016年武汉市已利用建设用地占比空间分布与密度分布

    Figure  3.  Spatial and Density Distributions of Constructed Land of Wuhan in 2016

    图  4  2016年武汉市可开发土地资源占比空间分布与密度分布

    Figure  4.  Spatial and Density Distributions of Construction Available Land of Wuhan in 2016

    图  5  2016年武汉市土地资源承载状态格局

    Figure  5.  Spatial Pattern of Carrying Capacity State of Land Resources of Wuhan in 2016

    图  6  各因素地理加权回归参数估计结果

    Figure  6.  Spatial Pattern of Parameters of GWR Estimation

    表  1  三生用地空间相关数据构成

    Table  1.   Statistics of Three Space Type

    序号 图层名 数据描述
    1
    2
    生态用地 林草
    水域
    由国情普查地表覆盖中林草覆盖构成
    由国情普查地表覆盖中水域和用地现状调查水域构成
    3
    4
    5
    生产用地 农业生产用地
    工业生产用地
    商业生产用地
    由国情普查地表覆盖中种植土地构成
    由用地现状调查中工业用地和国情普查城镇功能单元中工矿企业构成
    商业服务业设施用地
    6 生活用地 全市除生态用地、水、农业生产用地、工业生产用地和商业生产用地以外的区域
    7 三产生产用地 由用地现状调查中公共管理与公共服务用地、物流仓储用地、商业服务业设施用地、公共设施用地和地理国情普查地表覆盖中房屋建筑工地构成
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    表  2  涉及到的指标尺度下推方法

    Table  2.   Methods for Scaling Down

    指标分类 指标名称 尺度下推方法 备注
    经济类指标 街道第一产业增加值 街道种植土地面积占行政区种植土地面积比例
    街道第二产业增加值 街道工业用地面积占行政区工业用地面积比例 用地现状调查的工业用地、地理国情城镇功能单元中的工矿企业
    街道第三产业增加值 街道公共管理与公共服务用地、商业与服务业设施用地、物流仓储用地、公用设施、房屋建筑工地面积占行政区上述用地面积比例 第三产业增加值包括教育医疗、交通运输仓储和邮政业、批发和零售业、住宿和餐饮业、金融业、房地产业、其他服务业
    街道GDP 街道第一产业增加值+街道第二产业增加值+街道第三产业增加值
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    表  3  土地资源承载状态指数分级标准

    Table  3.   Pressure Rank of Carrying Capacity of Land Resources

    类型区 状态分级 等级标准
    压力大 A≥40.60
    中心城区 压力中等 16.16≤A<40.60
    压力小 A<16.16
    压力大 A≥0.81
    功能区 压力中等 0.73≤A<0.81
    压力小 A<0.73
    压力大 A≥0.81
    新城区 压力中等 0.66≤A<0.81
    压力小 A<0.66
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    Li Deren, Ma Jun, Shao Zhenfeng. Innovation in the Census and Monitoring of Geographical National Conditions[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2018, 43(1):1-9 http://ch.whu.edu.cn/CN/abstract/abstract5939.shtml
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-10-22
  • 刊出日期:  2018-12-05

地理国情在武汉市土地资源承载力评价中的应用

doi: 10.13203/j.whugis20180389
    基金项目:

    国家自然科学基金 41471109

    中央高校基本科研业务费专项资金 2042016kf0066

    地理国情监测国家测绘地理信息局重点实验室开放基金 2016NGCM10

    作者简介:

    罗名海, 博士, 正高职高级工程师, 主要从事地理国情监测方面研究。Luominghai@163.com

    通讯作者: 蒋子龙, 博士, 讲师。zljiang@mail.ccnu.edu.cn
  • 中图分类号: P208

摘要: 基于武汉市地理国情数据,围绕城市土地资源承载力问题,研究建立了一套城市土地资源承载力评价技术方法。首先,根据土地利用功能进行"三生用地空间"划分,将市、区有关经济统计指标按街道进行了尺度下推;其次,在分析评价适宜建设开发用地、已利用建设用地、可开发用地资源的基础上,开展了土地资源承载状态的综合评价;最后,利用地理加权回归分析方法,分析了人口、经济、交通因素对土地资源承载状态的影响。该方法将城市土地资源承载力评价由传统的人口承载力测算转换为开发建设状态评价,不仅为城市承载力评价提供了一种新的分析思路,也为制定精细化和差异化的城市建设用地资源配置和调控政策提供了科学依据。

English Abstract

罗名海, 蒋子龙, 程琦, 秦思娴, 杨娜娜, 张歆越. 地理国情在武汉市土地资源承载力评价中的应用[J]. 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2018, 43(12): 2317-2324. doi: 10.13203/j.whugis20180389
引用本文: 罗名海, 蒋子龙, 程琦, 秦思娴, 杨娜娜, 张歆越. 地理国情在武汉市土地资源承载力评价中的应用[J]. 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2018, 43(12): 2317-2324. doi: 10.13203/j.whugis20180389
LUO Minghai, JIANG Zilong, CHENG Qi, QIN Sixian, YANG Nana, ZHANG Xinyue. Carrying Capacity Evaluation of Land Resources in Wuhan Based on the Geographical Condition Monitoring[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2018, 43(12): 2317-2324. doi: 10.13203/j.whugis20180389
Citation: LUO Minghai, JIANG Zilong, CHENG Qi, QIN Sixian, YANG Nana, ZHANG Xinyue. Carrying Capacity Evaluation of Land Resources in Wuhan Based on the Geographical Condition Monitoring[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2018, 43(12): 2317-2324. doi: 10.13203/j.whugis20180389
  • 随着工业化与城镇化的快速推进,我国经济社会发展与资源环境的矛盾日益突出[1]。建立资源环境承载能力监测预警机制,对水土资源、环境容量和海洋资源超载区域实行限制性措施势在必行。国家发改委等13部委联合下发了《资源环境承载能力监测预警技术方法(试行)》,对土地资源承载力评价的关键技术进行了阐释,并要求各省、自治区、直辖市等省级单位组织开展以县级行政区为单元的承载力评价工作。传统上,关于土地资源承载力研究多围绕“耕地—食物—人口”展开,旨在计算区域农业生产所提供的粮食能够养活的人口数[2]。随着全球化和信息化的快速发展,支撑人口发展的粮食、能源等资源流动性增强,制约区域特别是中小尺度区域人口容量的耕地因子越来越低[3]。随着城市化进程的不断推进,关于土地资源承载力的研究逐渐从关注农业生产的传统研究发展为城市土地资源承载力研究[4]

    针对城市土地资源承载力研究可分为对不同承载体的研究(如居住用地、工业用地、交通用地等)、对不同承载对象的研究(如人口、产业等)以及对不同影响因素的研究(如区位、地质条件、人类生产生活需求等)[5-7]。从评价方法来看,主要建立在土地利用功能适宜性评价基础上,采用综合指数法、生态足迹法、状态空间法、指数评价法、聚类分析法、主成分分析法、系统动力学方法等方法进行承载能力评价[8-15],多以指标定量为基础开展评价,在空间方面的精准分析评价上仍存在不足。

    地理国情普查是指对一个国家国土范围内的地表自然和人文地理要素进行普查,是一项重大的国情国力调查,是全面获取地理国情信息的重要手段,是掌握地表自然、生态以及人类活动基本情况的基础性工作。地理国情数据包括地形地貌、植被覆盖、水域、荒漠与裸露地、交通、居民地与设施等,具有精度高、信息量丰富的特点,为土地资源承载能力评价提供了重要基础[16-17]。本研究基于地理国情普查数据,围绕城市土地资源承载力问题,研究建立一套城市土地资源承载力评价技术方法。在此基础上,以武汉市为例,研究揭示其土地资源承载力空间格局与成因机理,为优化城市国土空间开发格局提供了相关决策依据。

    • 本文在借鉴13部委联合下发的《资源环境承载能力监测预警技术方法(试行)》关于土地资源承载力评价方法的基础上,将土地资源承载力界定为在一定资源环境约束条件下的区域土地资源所能支撑的最大开发规模和强度。将承载力评价对象由人口转换为开发利用强度和规模的评价更能直观地反映土地资源承载开发建设的能力,也可有效揭示国土空间开发利用状态及影响因素。为了客观反映土地资源承载力格局,采取基于空间位置的评价方法在街道尺度上对城市土地资源承载压力进行分析评价,可以有效分析土地资源承载力的空间差异性问题。运用分步式算法测算各街道适宜建设用地规模及分布,确定各街道土地开发程度,通过分析现状开发程度以及人口集聚因素,评价区域承载力状况,并探索造成承载力格局差异的因素机理。具体技术流程如图 1所示。

      图  1  城市土地资源承载力评价技术流程

      Figure 1.  Technological Process of Evaluation of Capacity of City Land

      首先,结合地理国情分类数据测算城市适宜建设用地规模与分布,并对适宜建设用地的后备存量、增量规模及分布状况分别进行测算。其中,存量建设用地是指城市已利用建设用地中可以盘整利用的部分,具体用划定的三旧改造范围面积表示。增量建设用地是指可被作为人口集聚、产业布局和城镇发展的后备适宜建设用地,具体可用适宜建设用地减去已利用建设用地来表示。

      其次,分区域开展土地资源承载力评价。鉴于中心城区、功能区以及新城区在空间区位、功能定位、发展基础以及发展导向上各不相同,不同区域对土地资源的需求程度是有区别的,在承载状态阈值参数设定时需分别进行考虑。

      最后,建构土地资源承载力成因解析框架,采用探索性分析和相关性分析的方法,对影响土地资源承载力的关键因素进行初步筛选。结合专家咨询打分,得出人口集聚程度、经济发展水平、交通发展水平等是城市土地资源承载状态的核心压力要素。因此,在此基础上,本文从人口、经济、交通等方面开展土地资源承载状态的机理解析。

    • 土地资源承载状态评价中土地用途数据来源于地理国情普查。其中,在测算适宜建设用地规模时,从保障粮食安全、生态安全的角度出发,综合考虑农业生产、生态用地、地形限制、水资源等因素对土地建设开发的影响,结合武汉市实际情况,筛选出地形高程、林草用地、水域、荒漠以及基本农田等关键约束因素。具体处理过程为,将地形高程低于500 m且坡度小于15°的地块视为可建设用地,在此基础上扣除林草用地、水域、荒漠以及基本农田等用地面积之后的土地为适宜建设用地。已利用建设用地用地理国情普查中的房屋建筑区、道路、构筑物、人工堆掘物等综合测算,存量建设用地用三旧改造范围表示。

      在土地资源承载状态成因解析中,分街道人口数据来源于武汉市各区统计年鉴,街道人口密度用街道人口数量与街道面积之比测算得出。街道交通数据来源于地理国情普查中道路要素,街道道路密度用街道道路总长度与街道面积之比测算得出。街道经济密度用街道国内生产总值(gross domestic product, GDP)与街道面积之比表示,由于街道尺度的GDP数据存在统计缺失,需要用分区GDP进行尺度下推。其中,分区GDP数据来源于武汉市各区统计年鉴。从功能的角度,土地可划分为生产用地、生活用地和生态用地三大类,即三生用地。生产用地是指进行农业、工业和商业活动获取产品和供给功能的用地,生活用地是提供承载和保障人居功能的用地,而生态用地则是以调节、维持和保障生态安全功能为主的用地。本文首次尝试构建了基于三生用地占比关系的GDP尺度下推方法。一般而言,某种功能用地占比越大,其相对应的经济指标占比也越高。因此,经济指标尺度下推过程可以按照功能空间的划分与提取,分别计算各街道功能用地占全区的比例,以此为依据计算街道尺度该功能用地对应的经济产出指标。

      结合地理国情普查及规划类城市用地现状调查数据进行三生用地空间的划分,为各类指标在街道尺度的下推服务。三生用地空间相关数据构成以及涉及到的尺度下推指标分别见表 1表 2

      表 1  三生用地空间相关数据构成

      Table 1.  Statistics of Three Space Type

      序号 图层名 数据描述
      1
      2
      生态用地 林草
      水域
      由国情普查地表覆盖中林草覆盖构成
      由国情普查地表覆盖中水域和用地现状调查水域构成
      3
      4
      5
      生产用地 农业生产用地
      工业生产用地
      商业生产用地
      由国情普查地表覆盖中种植土地构成
      由用地现状调查中工业用地和国情普查城镇功能单元中工矿企业构成
      商业服务业设施用地
      6 生活用地 全市除生态用地、水、农业生产用地、工业生产用地和商业生产用地以外的区域
      7 三产生产用地 由用地现状调查中公共管理与公共服务用地、物流仓储用地、商业服务业设施用地、公共设施用地和地理国情普查地表覆盖中房屋建筑工地构成

      表 2  涉及到的指标尺度下推方法

      Table 2.  Methods for Scaling Down

      指标分类 指标名称 尺度下推方法 备注
      经济类指标 街道第一产业增加值 街道种植土地面积占行政区种植土地面积比例
      街道第二产业增加值 街道工业用地面积占行政区工业用地面积比例 用地现状调查的工业用地、地理国情城镇功能单元中的工矿企业
      街道第三产业增加值 街道公共管理与公共服务用地、商业与服务业设施用地、物流仓储用地、公用设施、房屋建筑工地面积占行政区上述用地面积比例 第三产业增加值包括教育医疗、交通运输仓储和邮政业、批发和零售业、住宿和餐饮业、金融业、房地产业、其他服务业
      街道GDP 街道第一产业增加值+街道第二产业增加值+街道第三产业增加值

      获得GDP尺度下推结果后,采取随机抽样方法对部分街道进行了走访调研,具体对宝丰街、荣华街、一元街、车站街、民族街、粮道街等街道办进行了调研,将尺度下推结果与街道真实GDP数据进行检验对比,结果显示尺度下推结果与真实GDP之间误差在20%以内。本尺度下推结果仅用于辅助解析土地资源承载状态的影响因素,对土地资源承载状态指数计算不存在影响。因此,在对分析结果不造成重大影响的基础上,本文尝试建构的经济数据尺度下推方法可以为相关分析缺失数据时提供一种数据获取支持。

    • 对地理国情普查数据按功能用途进行类型划分,采用分步式方法分别测算适宜建设开发用地规模与分布、已利用建设用地规模与分布、后备适宜建设用地规模与分布等,综合考虑可盘整的存量建设用地规模与分布,确定现有开发格局及分布区域。通过分析各街道现状开发强度,并以街道人口密度与全市人口密度的比值作为人口因子修正系数,综合测算得出各街道土地资源承载状态情况。其中,涉及的适宜建设用地、已利用建设用地、后备适宜建设用地、存量建设用地、可开发土地资源、现状开发程度以及土地资源承载状态指数等指标计算方法如下:

      适宜建设开发用地=(地形坡度∩海拔高度)-水域-林草-荒漠与裸露地表-基本农田

      已利用建设用地=房屋建筑区+道路+构筑物+人工堆掘物

      后备适宜建设用地=适宜建设开发用地-已利用建设用地

      存量建设用地=三旧改造范围

      可开发土地资源=后备适宜建设用地+存量建设用地

      现状开发程度=(已利用建设用地-三旧改造范围)/适宜建设开发用地

      人口因子=街道人口密度/市人口密度

      土地资源承载状态指数=人口因子×现状开发程度

      其中,土地资源承载状态指数值越大,表示土地资源压力越大;其值越小,则表示土地资源压力越小。

    • 地理加权回归(geographic weighted regression,GWR)主要用于建立具有空间异质性的现象与影响因子之间的定量关系模型。依据相关资料及选取一系列影响土地资源承载力的指标因子,通过地理加权回归分析建立模型,可以定量估计土地资源承载力与影响因子之间的定量关系,并进一步探索其空间异质性。基础GWR模型一般可表达为:

      $$ {y_i} = {\beta _0}({u_i}, {v_i}) + \sum\limits_{k = 1}^m {{\beta _k}({u_i}, {v_i}){x_{ik}} + {\varepsilon _i}} $$ (1)

      式中,yi为位置i处的因变量值;xik(k=1…m)为位置i处的自变量值;(ui, vi)为位置i的点坐标;β0(ui, vi)为截距项;βk(ui, vi)(k=1…m)为回归分析系数。

      针对上述GWR模型,在指定空间位置i处采用加权线性最小二乘方法对模型进行求解,其公式为:

      $$ \mathit{\boldsymbol{\hat \beta }}({u_t}, {v_t}) = {({\mathit{\boldsymbol{X}}^{\rm{T}}}\mathit{\boldsymbol{W}}({u_t}, {v_t})\mathit{\boldsymbol{X}})^{ - 1}}{\mathit{\boldsymbol{X}}^{\rm{T}}}\mathit{\boldsymbol{W}}({u_t}, {v_t})\mathit{\boldsymbol{y}} $$ (2)

      式中,X为自变量抽样矩阵,其中第1列全为1(用以估计截距项); y为因变量抽样值向量; $ \mathit{\boldsymbol{\hat \beta }}({u_i}, {v_i}) = {[{\beta _0}({u_i}, {v_i}) \cdots {\beta _m}({u_i}, {v_i})]^{\rm{T}}} $为在位置点(ui, vi)处的回归分析系数向量; W(ui, vi)为权重对角矩阵,其中对角线上的值代表每个数据点到回归分析点(ui, vi)的空间权重值,可通过关于两个位置之间的空间邻近度量的核函数计算得到。这里将人口、经济、交通等因素作为自变量,将土地资源承载状态指数作为因变量,建立承载力指标同人口、经济、交通等因素的地理加权回归模型,求解得到随空间变化的回归分析系数。系数的绝对值表征自变量变化一个单位随之引起的因变量变化的大小,系数的符号表征自变量对因变量所起到的作用为“正向”或是“负向”。以此来定量化表达人口、经济、交通等因素同城市土地资源承载力之间的关系。

    • 根据适宜建设开发用地的计算公式,采用GIS空间叠置分析法对武汉市适宜建设开发用地规模与分布进行测算与分析。其中,分级阈值的选取依据《省级主体功能区划技术规程》关于适宜建设用地的分级标准,并结合武汉市实际情况以及数据的自然分级特征综合划定,结果如图 2所示。从图 2(a)可以看出,适宜建设开发用地的空间分异性明显。对于江汉区、江岸区、硚口区的部分街道,适宜建设开发用地占比达到90%以上;对于黄陂区的木兰山风景区,适宜建设开发用地占比仅占7.83%。从适宜建设开发用地占比的密度分布图 2(b)中可以看出,大部分街道适宜建设用地占比在40%~70%之间,约占全部街道的61.88%。从空间分布来看,“北山南泽、西野东岗”的自然空间格局对适宜建设开发用地的约束作用较强。适宜建设开发用地多分布在地势平缓、水域占比较小的区域,主要包括中心城区大部分街道、新城区的城关镇及周围街道。

      图  2  2016年武汉市适宜建设开发用地占比空间分布与密度分布

      Figure 2.  Spatial and Density Distributions of Construction Suitable Land of Wuhan in 2016

    • 根据已利用建设用地的计算公式,测算武汉市已利用建设用地的规模与分布情况。其中,分级阈值的选取依据《湖北省主体功能区规划》关于武汉市各区县开发强度的要求以及数据的自然分级特征综合划定,结果如图 3所示。通过对已利用建设用地的统计分析图 3(a)可以看出, 中心城区已利用建设用地占比明显高于周围的功能区和新城区。已利用建设用地占比最大的街道为江汉区的前进街,其值为99.06%;占比最小的街道为江夏区的梁子湖风景区办事处,其值为1.16%。根据已利用建设用地占比的密度分布统计图 3(b)可以看出,其值在0~20%,以及40%~50%阶段分布最为集中,约占全部街道的44.75%。

      图  3  2016年武汉市已利用建设用地占比空间分布与密度分布

      Figure 3.  Spatial and Density Distributions of Constructed Land of Wuhan in 2016

    • 根据可开发土地资源的计算公式,测算武汉市可开发土地资源的规模与分布情况。其中,分级阈值的选取依据《省级主体功能区规划技术规程》中关于后备土地资源分级阈值以及武汉市的实际情况综合划定。通过对可开发土地资源的统计分析(见图 4),可以看出武汉市可开发土地资源丰富的区域多集中在中心城区外环的新城区和三旧改造面积占比较大的少部分中心城区。从图 4(a)可以看出,可开发土地资源占比最大的街道为硚口区的易家街,可开发土地资源为3 612 406.14 m2,占整个街道面积的44.55%;而对于中心城区其他不包含三旧改造范围的街道,可开发土地资源基本为0,可以看出三旧改造是影响中心城区的可开发土地资源占比的重要因素。特别是中心城区的部分乡镇,虽然可用的后备建设用地部分为零,但可盘整的存量建设用地很多,通过对三旧改造的存量挖潜,同样可以增加可开发土地资源储备规模,从而降低土地资源承载压力。根据可开发土地资源占比的密度分布统计,图 4(b)可以看出武汉市各街道可开发土地资源占比多集中在0~10%之间,约占全部街道的60.22%。

      图  4  2016年武汉市可开发土地资源占比空间分布与密度分布

      Figure 4.  Spatial and Density Distributions of Construction Available Land of Wuhan in 2016

    • 通过对土地资源承载状态指数值的统计分析,得出武汉市土地资源承载状态指数的平均值为8.12,中心城区土地资源承载状态指数平均值为16.16,功能区土地资源承载状态指数平均值为0.73,新城区土地资源承载状态指数平均值为0.66,结合全市三大类型区中各街道土地资源承载状态指数值分布情况划定不同的阈值,用于评价各街道土地资源承载状态等级。阈值的选取根据数据的自然分级、数据标准差分布以及数据量分布百分比,并结合专家经验划定全市土地资源承载状态分级标准,分级标准如表 3所示。

      表 3  土地资源承载状态指数分级标准

      Table 3.  Pressure Rank of Carrying Capacity of Land Resources

      类型区 状态分级 等级标准
      压力大 A≥40.60
      中心城区 压力中等 16.16≤A<40.60
      压力小 A<16.16
      压力大 A≥0.81
      功能区 压力中等 0.73≤A<0.81
      压力小 A<0.73
      压力大 A≥0.81
      新城区 压力中等 0.66≤A<0.81
      压力小 A<0.66

      根据上述定义的土地资源承载状态指数标准,测算武汉市土地资源承载状态指数与格局特征,结果如图 5所示。结果显示,武汉市土地资源承载状态呈自中心向外围递减的圈层式分布格局,中心城区街道土地资源承载状态压力明显高于功能区和新城区。中心城区土地资源承载状态压力大的街道主要集中在江汉区和江岸区(图 5(a)),新城区土地资源承载状态压力大的街道主要集中在东西湖区靠近中心城区的街道以及蔡甸区、新洲区的城关镇(图 5(c)),功能区土地资源承载状态压力大的街道主要集中在武汉东湖新技术开发区、武汉经济技术开发区(汉南区)靠近中心城区的街道图 5(b)

      图  5  2016年武汉市土地资源承载状态格局

      Figure 5.  Spatial Pattern of Carrying Capacity State of Land Resources of Wuhan in 2016

    • 在对土地资源承载力分析的基础上,进一步定量分析土地资源承载状态与人口、经济、交通等数据之间的关系,对土地资源承载状态的成因进行解析。构建土地资源承载状态的全局回归模型与各街道地理加权回归模型。

      全局回归分析结果如下:

      $$ \begin{array}{l} y = 0.271\;004 + 0.000\;655{x_1} - 0.006\;365{x_2} - \\ \;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;0.005\;071{x_3} - 0.052\;282{x_4} \end{array} $$

      式中,y代表土地资源承载状态指数;x1代表人口密度(人/km2); x2代表地均GDP(亿元/km2); x3代表城市道路密度(km/km2); x4代表可开发土地资源占比(%)。

      从全局回归结果可以看出,土地资源承载状态指数与人口密度正相关,表明街道人口密度越大,其土地资源承载状态压力也会越大;与地均GDP、城市道路密度、可开发土地资源占比等变量负相关,表明随着街道地均GDP、道路密度、可开发土地资源等指标的提高,其相应的土地资源承载状态压力会随之降低。

      利用地理加权回归分析模型对土地资源承载状态指数与人口密度、经济密度以及道路密度等要素之间的回归参数进行估计,进一步分析人口、经济和交通因素对土地资源承载状态的影响程度,结果如图 6所示。

      图  6  各因素地理加权回归参数估计结果

      Figure 6.  Spatial Pattern of Parameters of GWR Estimation

    • 本文以武汉市为案例,开展了基于三生用地空间的GDP数据尺度下推,基于空间位置运用分步式算法测算了各街道适宜建设、已利用、可开发用地规模及分布,评价了区域承载力状况,探索了造成承载力格局差异的因素机理。其中,在开发程度等相关参数阈值确定过程中,在综合考虑城市功能定位和适宜建设用地聚集程度上,根据数据的自然分级、数据标准差分布以及数据量分布百分比,并结合专家经验划定武汉市土地资源承载压力分级标准,用于评价武汉市中心城区、功能区以及新城区各街道土地资源承载压力等级。该参数阈值划定方法不仅考虑了评价单元的发展定位和自然本底情况,还考虑了各评价单元所处的发展阶段。中心城区、功能区和新城区分别处于不同的发展阶段,其人口集聚程度、土地开发程度以及土地资源开发需求均呈不同的发展态势,在分析过程中不仅划定了不同的评价阈值,还对存量建设用地和后备建设用地进行了区分,从而更真实客观反映武汉市不同类型区域的土地资源承载力状况。

      本文基于地理国情普查成果构建了城市土地资源承载能力评价技术方法,提出将土地资源承载力表示为在一定资源环境约束条件下的区域土地资源所能支撑的最大开发规模和强度,将城市土地资源承载力评价由传统的人口承载力测算转换为开发建设状态评价。采用基于空间位置的评价分析思路,不仅为城市承载力评价提供了一种新的分析思路,也为城市进一步制定精细化和差异化的建设用地资源配置和空间调控政策提供了科学依据。

参考文献 (17)

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