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1、恩阳区城市用地结构分析与优化研究陈亚雄资源学院 资源环境与城乡规划管理（城乡规划设计方向） 指导教师：李云 副教授摘要：本研究根据恩阳区2008-2014年城市在用地上面的状况和我们国家具有特点的城市在用地上面的状况，对恩阳区在用地方面的构造和发展历程的研究以及他的特点；结合恩阳区2008-2014年城市的总收益和GDP数值，对恩阳区的土地的收益去研究，主要包含经济上面的收益和对不同土地进行相关分析和回归分析；在依据上述的研究数据去建立恩阳区在土地利用结构方面的最佳的利用模式；采用lingo软件去计算他的最佳模式；最终就会得到这个最佳模式的城市土地利用结构；去帮助城市土地规划，达到土地有很高的
2、利用率。关键词：恩阳区 土地利用结构 土地利用效益Structural Analysis & Optimization of Land Usein EnyangResources and College Resources Environment and the Management of Urban and Rural Planning Chen YaxiongSupervised by Professor Li YunAbstract:This study is based Enyang, 2008-2014, urban land use structure and the intern
3、al representation of the structure of urban land and to analyze the evolution of land use structure Enyang its current characteristics; Next, with Enyang 2000-2009 Urban Industrial output and GDP value, for Enyang-benefit analysis of land use, which includes some of the major economic benefits assoc
4、iated with various types of land analysis and regression analysis; and then based on the above analysis, build Enyang land use structure optimization model; use lingo software for solving optimization model; and finally get out the optimal urban land use structure; with a view to guide urban land-in
5、tensive and economical use.Key words: Enyang;The structure of land use;The benefit of land use土地在人类的生活中是不能缺少的部分，人类利用土地去获得生存的食物，是人类发展的基础。人类自从出现在地球上就开始和土地密不可分了，人类生活中的所有活动都是依靠土地进行和发展的，土地贯穿着人类整个的发展史。 然而土地是一种有限的不可再生资源。科技的快速发展和创新，经济水平不断的提升，首先人们对于土地的依赖也是越来越大，出现了土地的总量不能满足人类的需求了；其次是现在人们对土地的随意开发和肆意使用，出现了很多土地资
6、源浪费的现象。还有就是每一个地方的土地都是不一样的，因此在使用土地的时候要依据不同的土地去进行特殊的开发使用，这就出现了土地利用结构的最佳状态，这是在土地使用的时候一个非常重要的问题。什么才是土地利用结构的最佳状态呢？就是说采用一些特殊的方式和措施去规划使用土地，以此获得经济、生态、社会上的最佳的状态。合理规划的使用土地，可以在土地不变的情况下获得最高的收益产值，也可以这么说就是指想要得到的收益在尽可能上的土地上去实现1。1 研究区域概况及数据来源1.1研究区域概况1.1.1恩阳区自然及区位概况 恩阳区位于四川省东北部，地处东经1063741、北纬314739之间。东靠巴中巴州区，西连广元苍溪
7、县、南充阆中市，北接巴中南江县，南邻南充仪陇县。恩阳区的地形是属于低山、长梁高丘地形和平缓坡台状丘陵之间的丘陵地形，位于巴中境内。巴中地形主要是丘陵和低山地形，整个恩阳区的地形是西北面、东南面低的形状，这与区域整体地貌轮廓一致，最高山峰义阳山海拔680米。境内地质主要构造为恩阳向斜褶皱带，该向斜褶皱带受北西向构造影响较明显，轴部和两翼出露白垩系剑门关组地层。1.1.2恩阳区城市土地利用概况 恩阳区在土地利用上面，大部分是根据他的用途和性能分开的，依据我们国家颁布的有关城市建设用地上面的准则，把城市的土地大致划分成八个部分：住宅用地、公共服务用地、商业市场用地、工业建设用地、运输和库存用地、道路
8、交通用地、公用设施用地以及绿化和广场用地4。城市用地分类与规划建设用地标准为国家标准，编号为GB50137-2011。总的来说，住宅用地主要就是讲居民的工业用地，是指一些工厂在生产的时候用到的生产车间、仓库和一些其他相关的设施等用地，包含专用的码头、铁路和道路等用地；运输和仓库用地，是指仓储企业的库房、堆场和包装加工车间及其相关设施的用地；生活小区的用地；公共设施用地是指一些能够给大家提供一个公共场所去服务的单位，包括政府办公地带、医院用地、学校用地、文化古迹用地等等；商业服务用地就是说那些发生商业行为的用地，比如说一些商业娱乐用地、商业；公用服务设施用地，是指市、区级和居住区级的市政功用设施
9、用地，包括其构筑物、建筑物等设施的用地;绿地与广场，是指市级、区级和居住区级的公共绿地及生产防护绿地，不包括专用绿地、园地和林地4。道路交通用地，是指铁路、管道运输、公路、港口和机场等等可以便利居民出行的一些相关的设施用地； 本文研究范围为恩阳建城区，其拥有居住用地106.3公顷,占总用的的52.8%，公共管理与服务用地14.8公顷，商业服务13.2公顷，工业用地14.7公顷,道路与交通用地47.7公顷,公共设施用地1.1,绿地与广场3.4公顷。所占恩阳建成区建设用地面积的比例分别为7.3 %，6.6%，7.3%，23.7 %，0.5 %，1.8 %。地区国内的所有生产的总数值是39.34亿元
10、，这些主要是第一产业占总产值的32.72%，第二产业的生产总之占总产值的25.39%，第三产业生产总值占总产值的41.89%。和以前的比较，第二产业和第三产业所占的比值略有上升，但是上升的力度还不是很明显。依据这些变化的趋势，可以得出，在城市建设越来越快，城市里的一些相关的设施也在不断的完善和增加，这让城市在使用土地的时候要进行很好的调控，以此保证城市可以很好的在获得经济利益最大的时候，也能够保证土地的合理使用和社会以及生态的最佳状态。1.2数据来源 本研究主要搜集6个方面的资料：恩阳区2008-2014年根据城市在使用土地的时候具体的构成状况、国内城市在使用土地的时候比较有特色的城市状况、恩
11、阳区2008-2014年城市各个产业的产值和GDP、恩炀区经济的发展和社会的发展、恩阳区的整体规划和政府部门在土地使用上面的调控的有关标准。首先，根据恩阳区2008-2014年城市在使用土地的时候的结构状况和国内城市在使用土地的时候比较有特色的城市状况，对恩阳区在使用土地的具体状况和这些年的使用趋势；那么下一步就是根据恩阳区2008-2014年城市产业产值GDP数字，去研究恩阳区在使用土地上面的结构，这些分析的方法主要包含相关分析和回归分析；最终获得最佳的数值，进而希望可以更好的使用土地，获得最好的价值。2.研究方法2.1恩阳区土地利用结构现状分析通过查阅年中国城市建设统计年报，这篇论文主要是
12、是抽选了上海、西部地区和成都、北京，还有一些国外的比较先进的国家作为研究的小样，去研究恩阳区在图里使用上面的结构状况5。这些具体的数值经过研究和分析后得到了表1.根据表1能够得出，恩阳区和我们国家其他城市自在运输库存、公用设施、绿地和广场、工业用地的比值比较小，居住用地比较高。表1 我国城市土地利用结构对比（单位：%）城市 居住 公共管理 工业 商业服 道路交 公共设 绿地与广 仓储物 用地 与服务用地 用地 务用地 通用地 施用地 场用地 流用地全国 31.61 6.9 21.79 5.58 9.71 3.42 9.28 3.87北京 29.19 14.72 15.69 4.40 13.58
13、 2.52 13.24 2.88上海 40.65 6.46 25.78 15.13 3.98 1.27 2.14 3.18成都 30.17 16.22 25.14 2.39 12.27 3.33 4.55 2.34恩阳 52.8 7.3 7.3 6.6 23.7 0.5 1.7 0.1资料来源：据建设部综合财务司中国城市建设统计年报（2014）有关数据计算而得综合恩阳区的实际情况可以发现各类用地空间布局不合理。工业用地比例过小，导致恩阳城市化发展滞后，且工业类型以加工工业等初级工业为主，很难体现土地的级差经济效益。但因恩阳工业区起步较晚，具有后发优势，用地布局相对合理，且分布紧凑有序。这样既节
14、约土地资源，又有利于配套设施的建设，公司拥有比较好的外界资源，这些都能够促使公司的发展、调整、转型等等。公路设施很少和绿化的面积很小，这些加在一起还不到总土地面积的2%，远远比不上国家的规定标准，这些对生态环境的影响是很大的。人们的生活水平、文化休养在不断的提升，人们休息的时间也在相应的增加，因此人们对居住的环境的要求也变得很高，他们不仅需要足够大的居住面积，还需要居住的周围有很有有关文化、运动、教育、医疗以及绿色植被的种植等等设施。一个居住环境的绿色植被的多少直接影响着居住周围空气的质量和噪音的污染等情况，所以大片的绿色植被的种植，不仅可以美化城市，还可以改善周围的环境等6。2.2恩阳区土地
15、利用的效益分析2.2.1土地利用效率分析方法经济收益包含的标准有很多种，以现在的了解水平来看，能够体现一个国家和一些地区一年获得的收益和服务价值的标准国民生产总值，国内农业产值、生产总值、二、三产业产值等都能变成一个认可的标准7。将那些数值去对比去总结最后得到的一系列数据可以得出，在恩阳区这个地方，第一产业产值与GDP的比值比较小，那么要选取一个比较有说服力的指标，第一产值还是不够完美的，这篇论文把第二产业产值（y2）、第三产业产值(y3)当作一个评价标准。这篇论文把恩阳区八种类别的土地分别设为生活居住用地(x1)、公共服务用地(x2)、工业用地(x3)、运输和库存用地(x4)、道路交通用地(
16、x5)、商业设施用地(x6)、公用设施用地(x7)、绿地和广场用地(x8)。本文运用SPSS统计软件，对恩阳区经济效益与城市把上面的八类土地类型去作比较研究。研究采用的方法叫做相关分析，那么相关分析的定义是，对已定的小样的数值去进行比较，从而得到一个比较规律的变化，利用他去计算各种类型的土地之间的关系程度的一种统计分析的方法，利用这个方法，能够知道城市的经济收益和各种类型的土地之间相互的联系程度。2.2.2第二产业产值(y2)与各类用地的相关分析利用第二产业产值和各个类型的土地之间的研究，获得了一些有联系的数据表2 第二产业产值与各类用地的相关系数居住 公共与服 工业 物流仓 商业服 道路交
17、公共设 绿地与广 用地 务用地 用地 储用地 务用地 通用地 施用地 场用地城市第二 产业产值 0.199 0.253 0.892 0.954 0.292 0.896 0.209 -0.115 综上所述，恩阳区第二产业产值和商业用地、居住用地、绿地和广场用地、公共服务用地、公共设施用地之间的关系不是很密切，和剩下的三种类型的土地之间是正比关系，恩阳区的工业用地和第二产业产值的密切度是最大的，因此可以得出影响第二产业产值的最大因素是工业用地和仓储用地。2. .2.3第三产业产值(y3)与各类用地的相关分析 利用第二产业产值和各个类型的土地之间的研究，获得了一些有联系的数据居住 公共与服 工业 仓
18、储 商业服 道路交 公共设 绿地与广 用地 务用地 用地 用地 务用地 通用地 施用地 场用地城市第三 产业产值 0.276 0.901 0.291 0.276 0.315 0.382 0.847 -0.026 表3 第三产业产值与各类用地的相关系数 综上所述可以知道，恩阳区的第三产业产值和绿地与广场用地、居住用地、仓储用地、道路交通用地、工业用地的联系不是很密切，和其他的公共设施与公共服务之间的关系成正比，而公共服务和第三产业产值的亲密度是最大的。这就表示公共服务用地和公共设施用地是恩阳区第三产业产值变化的主导因素。2.3恩阳区城市土地利用结构优化研究2.3.1土地利用结构优化决策模型的建立
19、 这是城市土地在使用的时候获得最佳状态的最主要阶段。把这些所有的可以影响城市土地结构的因素用一些特定的符号去显示出来，设定变量和不变量，假设不变量数值一定，变量数值还未定，通过上述分析出来的关系去摆出一个公式，那么这个就可以当作是城市土地利用体系的基本模式。得到出的模式有很多，不过从中可以找到一些公共的地方，就是目标函数和约束条件这两个地方，我们都在努力的去找到一个可以更好的使用土地资源去创造更多的利益8。f(x1,x2, xn)(=,)bxi0 , i = 1 , 2 , n这一战略目标。因此x256.32，x646.1。2.4.2生态平衡约束：根据恩阳区城市总体规划要求，2020年恩阳区建
20、成区人均绿地面积不少于10平方米，因此x842。2.4.3土地总面积约束：根据恩阳区城市总体规划要求，2020年恩阳区中心城区建设用地面积为476.39公顷，x1+x2+x3+x4+x5+x6+x7+x8=476.39。2.4.4变量非负约束：x10，x20，x30，x40，x50，x60，x70，x80。2.4.5其他条件约束:设定一个变量的函数去很好的解释土地利用规划体系的最终目标的目标函数。把x1,x2,x3,xn设为变量，那么目标函数及可以写成：g1=g(x1,x2,xn)max(min)g2=g(x1,x2,xn)max(min)g3=g(x1,x2,xn)max(min)其中函数里
21、面的Maxf(x)代表着经济、生态、社会分别获得的最大收益。而这三个最终目标中，其中经济的目标最为重要，这篇论文就是在保证经济收益最大的时候，还要保证社会和生态的收益9。主要的条件限制是人力、物力、财力以及时间和社会、经济、生态等等方面之间的限制，我们在函数中把这些约束条件变成变量即f(x1,x2, xn)(=,)bxi 代表的是构成土地利用结构的种类，取非负值，又被叫做非负性条件：xi0 , i = 1 , 2 , n 大致的可以看作限制条件的四个组成部分。第一个是土地资源的限制；第二个是社会、经济水平的限制；第三个是生态问题的限制；第四个是宏观上的影响因素的限制。找到限制的条件，可以很好的
22、解决土地在使用的时候合理的规划并取得最大收益的过程中是十分重要的，在这个函数的解答过程中，限制条件是整个解答的关键，他能很好的去把这些土地进行规划。因此在找限制条件的时候要很慎重，他是整个函数的关键条件10。这篇论文的主要目的是土地利用结构的最大收益，那这个函数可以写成：Max（经济、社会、生态收益）=g(x1,x2,xn)其中x1,x2, xn分别表示用地种类，并受若干限制条件的制约。 2.3.2确定目标函数在用目标函数的时候，要注意依据当地的具体状态去选择合适的函数。对更好的去利用土地的时候，要以最大的经济的收益为主要的目标，同事保证社会和生态最佳的时候去求解：根据多元回归得到的结果11，
23、成立一个多元一次方程组：lny2=-4.160938+0.971804lnx3+1.318671lnx4+1.297213x5lny3=1.213016lnx2+1.162238lnx7运用加权手段解决多个目标问题，则目标函数为：f(x)=-4.16+0.9718lnx3+1.319lnx4+1.297lnx5+1.213lnx2+1.162lnx72.4约束条件的设定依据我们国家在城市用地结构的调控上面的各个标准以及城市在用地的实际状况和发展的趋势等等，可以从下面的几个层面上去找寻有关的标准去当作限制条件：2.4.1宏观计划约束：依据我们国家在城市用地方面的规定标准去调控现在的状况，工业的使
24、用土地的比值是15%30%，所以，52.5x387.5。依据我们国家在城市用地方面的规定标准去调控现在的状况，居住的使用土地的比值是25%40%, 所以，70x1112。根据恩阳区城市的全面计划规定，第三产业在城市中对土地的使用量要不断的增加，对于第二产业在土地占有量上面的要求要略次于第三产业，与此同时在城市绿化和一些广场、公园等这些设施要继续的增加，只有这样才能更好的去符合现代城市的建设和发展这一战略目标。因此x256.32，x646.1。2.4.2生态平衡约束：根据恩阳区城市总体规划要求，2020年恩阳区建成区人均绿地面积不少于10平方米，因此x842。2.4.3土地总面积约束：根据恩阳区
25、城市总体规划要求，2020年恩阳区中心城区建设用地面积为476.39公顷，x1+x2+x3+x4+x5+x6+x7+x8=476.39。2.4.4变量非负约束：x10，x20，x30，x40，x50，x60，x70，x80。2.4.5其他条件约束:其中公路这些交通使用土地的量基本上都是比现在的占地面积大，即：x516.1。2.5城市土地利用结构优化模型求解美国的大学教授LINGO在1980年的时候研究了一个可以专门的去解决规划上面的问题的一个软件，在不断的使用过程中，通过修整和完善，最后在求解最佳值的时候可以很快很准的找到最佳点，进而去解决问题。LINGO的软件主要是通过一些标准的线性和非线性
26、以及一些其他标准的方程式结合在一起，最后求出最佳的值，就可以达到对用地使用最佳状态的数值。用LINGO在解决土地使用上面的问题的时候，可以把多个最终目的变量分别进行展开，最后得到一个线性的方式12。利用lingo软件去求解，就可以得到恩阳区城市土地利用结构最佳的结果。方程式如下：max=-4.16+0.9718*log(x3)+1.319*log(x4)+1.297*log(x5)+1.213*log(x2)+1.162*log(x7)； 12.254+18.35*log(x7)=80；x1=4.76.；x11.38；x3=1.74；x31.25；x6=3.89；x8=4；x1+x2+x3+x
27、4+x5+x6+x7+x8=17.57；x10；x20；x30；x40；x50；x60；x70；x80；最后得到的最佳数值是：公共管理与服务用地1.38平方公里，商业服务与服务业设施用地1.75平方公里，居住用地4.76平方公里，工业用地1.25平方公里，物流与仓储用地0.32平方公里，公用设施用地0.199平方公里，绿地与广场用地4平方公里，道路交通用地3.89平方公里。各类用地面积所占城市建设用地总面积百分比分别为：7.87%，9.9%，27.11%，7.12%，1.84%，1.13%，22.17%，22.16%。表4 恩阳区土地利用结构现状与优化结果对比变量 代表地类 现状面积 占建设用
28、地 优化后面积 占建设用地 （公顷） 面积的比重 （公顷） 面积的比重X1 居住用地 106.3 52.8% 476.39 27.11%X2 公共管理与 服务用地 14.8 7.3% 138.35 7.87%X3 工业用地 14.7 6.6% 175.62 9.9%X4 物流仓与 储用地 0.1 0 32.33 1.84%X5 道路交通用地 47.8 23.7% 389.36 22.16%X6 商业服务业用地 13.2 6.6% 175.62 9.9%X7 市政公共设施用地 1.46 3.65% 6.88 11.46%X8 绿地与广场用地 3.4 1.8% 400.22 22.17% 3恩阳区
29、土地利用结构分析结论与优化结构分析结论3.1土地利用结构分析结论通过上述的方程式可以很容易得出恩阳区第二产业与工业用地、仓储用地和道路交通用地呈正比关系，其中工业用地与恩阳区第二产业产值的亲密度最大。可以看出工业用地、仓储用地和道路交通用地是影响恩阳区第二产业产值变化的最主要的因素。第三产业与公共设施用地和公共与服务地呈正比关系，其中公共与服务用地与恩阳区第三产业产值的联系是最密切的。可以得到公共与服务用地和公告设施用地是影响恩阳区第三产业产值变化的最主要的因素。3.2土地利用结构优化结论 从恩阳区城市土地利用结构现状与优化结果对比（表4）可以看出：恩阳区，截止到2020年，预测这八大类土地类
30、别的用地都会在很大程度上呈现上升的趋势。这些都是恩阳区政府部门对土地使用的构造进行有规划的调控，加大第三产业特别是旅游等用地的面积，减少一些第二产业的使用面积，还要对城市的绿化带、公园、广场等公共设施的土地不断的增加，拉动整个城市综合效益的迅猛提高。4 土地利用结构优化的重要性和对策4.1城市土地利用结构优化的重要性 对城市要进行土地使用集中的措施去进行调控，从而达到在不影响各个效果的同时又能做到节约用地的最佳状态，这是在我们国家都是首次出现的事情，为我们国家以后在城市建设中使用土地的时候进行很好的规划提供一个特别好的模型，防止出现随意开发和使用造成的土地资源的浪费和污染等问题，从根本上去保护
31、土地的利益15。 4.2优化对策4.2.1调整用地比例 依据上述的研究数据，恩阳区要对居住地的使用面积进行限制，尽可能的去减少一些用地；对于那些公共服务用地要继续的维持现状；要提高绿地的占有面积和一些公共用地设备上的土地占有量。总得来说就是适当的减少城市的居住人口，尽可能的去减少用地面积，推进第三产业的发展，加大使用土地量。建设一些新的住宅群，把过去分散的住宅区集中到一起，节约用地。4.2.2 优化城市土地结构 对带现在已经存在的居住小区，主要就是要保持现在的状况，进行一些细小的改变，加上一点植被、公共运动器材和市政公共设施。要本着先公路、绿化、公共服务等等“配套”设施的用地。那些把工厂和仓库
32、变成住宅区的地方，在“配套”设施上面的用地要按照国家标准的最高值去建设；而那些已经存在的小区，在“配套”设施上面的用地只能按照国家规定的最低值去建设，条件允许的情况下可适当提高，但不能超过最高值。参考文献：1王利兴，小城镇城镇功能分区与土地合理布局J辽宁行政学院学报,2003,5:（1）19-20.2陈慧宇.再议古镇保护与旅游管理关系之协调措施J.山西建筑,2008,34(24)50-51I3欧阳芳辉，湘乡市土地利用空间格局分析J，国土与自然资源研究,2009,30-324城市用地分类与规划建设用地标准.GB50137-20115建设部综合财务司，中国城市建设统计年报,2005.6汪树玉，刘国
33、华，包志仁结构优化设计的现状与进展(续)J.基建优化,1999, 20(5):3-77西北农业大学，南京农业大学主编.土地规划学M 北京:农业出版社,1988.58严金明，中国土地利用规划理论方法战略M北京：经济管理出版社,2001,138-1469尹君，张于增土地利用规划的多目标规划模式探讨地理学与国土研究,1997,41-45.10许刚，吴豪土地承载量研究中多目标规划模型的设计与应用J农业系统科学与综合研究,1993,285-288.11Hubacek KSun LA scenario an alysis of Chinas land use and land cover change：Incorporating biophysical inform ation into inputontput modelingStructural Change and Economic Dynam ics,2001,12367-397.12刘璟忠，基于LONGO语言求解组合优化问题J.现代计算机,2005.6.13恩阳区城市总体规划,2004.