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1、恩阳区城市用地结构分析与优化研究摘要：本研究根据恩阳区2008-2014年城市土地利用结构情况及国内代表性城市用地结构情况，分析恩阳区土地利用结构演变及其现状特征；结合恩阳区2008-2014年城市产业产值及GDP数值，进行恩阳区土地利用效益分析，这一部分主要包括经济效益与各类土地的相关分析和回归分析；然后根据以上分析，构建恩阳区土地利用结构优化模型；运用lingo软件求解优化模型；最后得出最优的城市土地利用结构；以期能指导城市土地集约节约利用关键词：恩阳区 土地利用结构 土地利用效益Structural Analysis & Optimization of Land Usein Enyang
2、Resources 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 internal representation of the structure of urban land and to analyze the evolution of
3、 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 associated with various types of land analysis and regression analysis; and then base
4、d 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-intensive and economical use.Key words: Enyang;The structure of land use;The benef
5、it of land use土地资源历来是人类赖以生存与发展的物质基础，是人类创造财富的基本源泉。土地利用是土地资源历人类最古老、最基本的生产活动，与人类生存与发展的许多社会及生态问题紧密相关。土地利用是随着人类的出现而产生的，其历史一直都伴随着整个人类文明发展史。 然而土地是一种有限的不可再生资源。随着科学技术的不断进步，社会经济的快速发展，一方面人类社会对于土地资源的需求总量在不断增大，使土地资源的稀缺性日益凸现；另一方面却存在着十分严重的土地滥用和乱用现象，低效用地和闲置土地大量存在。另外由于士地利用的区域性特征也千差万别，土地利用必须要考虑区域的发展特点，于是便产生了在一定区域土地资源
6、利用的核心问题土地利用结构的研究和优化，所谓土地利用结构优化是指通过一定方法使未来土地利用取得经济、社会、生态效益的最佳土地利用结构。土地利用结构调整和优化是土地利用规划的核心，合理的土地利用结构能够使有限的土地资源产出最大的效益，或者为取得预定的效益尽可能少的利用土地资源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，西连广元苍溪县、南充阆中市，北接巴中南江县，南邻南充仪陇县。恩阳区主要属米仓山南麓丘陵地貌，正好处于巴中境内低山、长梁高丘地貌向平缓坡台状丘陵地貌过渡地带，境内
7、多为丘陵、低山，平坝较少，全镇地势西北高、东南低，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 恩阳区建设用地，按其主要用途和功能分区的基本原则，参照建设部2011年颁布的城市用地分类与规划建设用地标准中“城市用地分类”体系，其城市土地分为八大类：居住用地、公共管理与服务用地、商业服务设施用地、工业用地、物流与仓储用地、道路交通用地、公用设施用地、绿地与广场用地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。具体来讲，居住
8、用地，是指居住小区、居住街坊、居住组团和单位生活区等各种类型的成片或零星的用地；公共设施用地，是指市政办公用地、文化设施用地、教育科研用地、体育用地、医疗卫生用地、社会福利设施用地、文物古迹用地、外事用地、宗教设施用地；商业服务设施用地是指商业设施用地、商务设施用地、娱乐康体用地、其他服务设施用地；工业用地，是指工矿企业的生产车间、库房及其附属设施等用地，包括专用的铁路、码头和道路等用地；物流与仓储用地，是指仓储企业的库房、堆场和包装加工车间及其附属设施用地；道路交通用地，是指铁路、公路、管道运输、 港口和机场等城市对外交通运输及其附属设施等用地；公用服务设施用地，是指市级、区级和居住区级的市
9、政功用设施用地，包括其建筑物、构筑物及管理维修设施等用地;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。 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 %。地区国内生产总值39.34亿元，其中第一产业生产总值12.87亿元，第二产业生产总值9.99亿元，第三产业生产总值1
10、6.48亿元。与之前相比，第二产业所占比重上升，但仍不足，第三产业的比重也显著上升，占有明显的优势。 根据产业演变规律，这种趋势将进一步强化，随着城市产业结构的升级，城市功能将不断完善，使城市用地出现新的需求类型，第三产业尤其是第三产业内部的信息服务业、旅游业等用地比例将不断增加，从而带动城市空间结构进行相应的调整。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年城市土地利用结构情况、国内代表性城市用地结构情况、恩阳区2008-2014年城市产业产值及GDP、恩阳区国民经济和社会发展规划、恩阳区总体规划文本和政府规划部门对城市用地结构调整的相关指标。首先，根据恩阳区20
11、08-2014年城市土地利用结构情况及国内外代表性城市用地结构情况，分析恩阳区土地利用结构演变及其现状特征；接下来，结合恩阳区20082014年城市产业产值及GDP数值，进行恩阳区土地利用效益分析，这一部分主要包括经济效益与各类土地的相关分析和回归分析；然后根据以上分析，构建恩阳区土地利用结构优化模型；运用lingo软件求解优化模型；最后得出最优的城市土地利用结构；以期能指导城市土地集约节约利用。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，本文选取东部地区的上海、西部地区的成都，及北京和全国，以及国外一些工业发达国家作为对比的样本，分析恩阳区城市土地利用结构现
12、状5。对所有相关数据整理分析以后，得出表1。由表1可以看出，恩阳区与我国其他一些城市相比，物流仓储、公用设施用地、绿地与广场、工业用地比例偏低，居住用地比例偏高。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 2.52 13.24 2.88上海 40.65 6.46 25.78 15.13 3.98 1.27 2.14 3
13、.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。这样既节约土地资源，又有利于配套设施的建设，企业发展的外部条件较好，对企业发展、嫁接、调整和利用外资都有有益影响。道路与绿地
14、分布不均，绿化率偏低，仅占总用地面积不到2%，与国家标准相比较还有较大差距，影响了城市生态环境的总体质量。随着物质和文化生活水平的提高和休息时间的增加，居民们越来越讲究生活环境质量，他们不但要求扩大居住面积，而且对文化、社会教育设施、绿地等提出了更高的要求。绿地可净化空气与水面、防止噪声以及调节气候，特别是对大量人口居住和大量工业和交通的城市更为重要。同时绿化的增加可美化城市，创造优美的城市环境，提高城市的整体形象，有利于吸引外资6。2.2恩阳区土地利用的效益分析2.2.1土地利用效率分析方法经济效益包括的指标很多，就目前的认识水平来说，反映一国或地区在一年内创的最终产品和服务价值的指标国民生
15、产总值（GNP），国内生产总值（GDP）和净产值、农业产值、二、三产业产值等，都可以成为可以接受的综合性指标7。通过对数据的比较分析可以看出，对于恩阳区来说，第一产业产值在GDP中所占比例不大，作为与城市土地密切相关的评价指标，本文选取第二产业产值(y2)、第三产业产值(y3)作为主要的经济效益指标。本文将恩阳区八大类土地城市土地分别设为居住用地(x1)、公共管理与服务用地(x2)、工业用地(x3)、物流与仓储用地(x4)、道路交通用地(x5)、商业服务业设施用地(x6)、公用设施用地(x7)、绿地与广场用地(x8)。本文运用SPSS统计软件，对恩阳区经济效益与城市各类土地之间进行相关分析。相
16、关分析，是利用给定的样本观测值，判断变量之间关联的密切程度的一种统计分析方法，通过相关分析，可以了解城市经济效益与城市各类土地之间关系的密切程度。2.2.2第二产业产值(y2)与各类用地的相关分析通过对第二产业产值与各类用地的相关关系分析，得出相关系数表表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 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 由以上分析可知，恩阳区第二产业产值与居住用地、公共与服务用地、绿地与
17、广场用地、公共设施用地、商业服务用地的相关性不强，与工业用地、仓储用地和道路交通用地呈正相关关系，其中工业用地与恩阳区第二产业产值的相关系数最大。说明工业用地、仓储用地和道路交通用地是恩阳区第二产业产值变化的主导因素。2.2.3第三产业产值(y3)与各类用地的相关分析通过对第三产业产值与各类用地的相关关系分析，得出相关系数表居住 公共与服 工业 仓储 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
18、由以上分析可知，恩阳区第三产业产值与居住用地、工业用地、仓储用地、道路交通用地、绿地与广场用地的相关性不强，与公共设施用地和公共与服务地呈正相关关系，其中公共与服务用地与恩阳区第三产业产值的相关系数最大。说明公共与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这是城市土地利用结构优化的最主要阶段。把影响城市土地利用系统有关因素用一定的参量表示出来，区分可控量（数值有待确定)和不可控量（数值己定）把可控量当作未知变量，按问题给定的相互关系，列出数学方程式或不等式或其他数学表达式，这就是城市土地利用系统的规划模
19、型。土地利用规划系统的数学模型有很多种类，但有其共同点即由目标函数和约束条件两部分组成，规划意味着寻求在给定的约束条件下达到最佳目标的途径8。用待定变量的函数表示土地利用规划系统的功能目标（即效益目标）称为目标函数。设x1,x2,x3,xn为待定变量（系统土地利用类型)运用多目标规划，目标函数可表示为：g1=g(x1,x2,xn)max(min)g2=g(x1,x2,xn)max(min)g3=g(x1,x2,xn)max(min)目标函数中的Maxf(x)是经济、社会、生态效益的最大化，并不是这三者总和的最大化。在多目标规划中，主导目标只有一个，本文主导目标是经济效益，即在求取经济效益目标最
20、大时，同时兼顾社会和生态效益9。约束条件是指结构优化存在的人力、物力、财力、时间和生态、经济、社会、技术以及土地现状、潜力、需求等多方面不可避免的限制，数量上表现为对待定变量作如下形式的约束条件：f(x1,x2, xn)(=,)bxi 是指构成土地利用结构的类型，取非负值，称为非负性条件:xi0 , i = 1 , 2 , n具体来说， 约束条件包括四个方面。 一是土地及其它资源约束; 二是社会、经济条件约束;三是生态平衡条件约束;四是宏观控制条件的约束。约束条件的确定，是土地利用结构优化中至关重要的过程，土地利用结构优化求解的过程中，约束条件作为主要的限制因素，起着平衡各类用地的作用。合理地
21、选择和确定约束条件，是求得最优的土地利用结构的先决条件10。本研究追求的是经济效益最大化，同时兼顾社会和生态效益，即可将目标函数表示为：Max（经济、社会、生态效益）=g(x1,x2,xn)其中x1,x2, xn分别表示用地类型，并受若干约束条件的制约。2.3.2确定目标函数目标函数的选择，要根据具体地区的具体情况而定。在进行土地利用结构优化时，应以追求经济效益最大化为主导目标，同时兼顾社会效益和生态效益。根据多元回归分析结果11，建立多元一次方程组：lny2=-4.160938+0.971804lnx3+1.318671lnx4+1.297213x5lny3=1.213016lnx2+1.1
22、62238lnx7运用加权手段解决多目标问题，则目标函数为：f(x)=-4.16+0.9718lnx3+1.319lnx4+1.297lnx5+1.213lnx2+1.162lnx72.4约束条件的设定根据我国政府规划部门对城市用地结构调整的现行规划指标及城市土地的实际情况和发展规律等，可分别从以下几个方面选取相关指标作为约束条件：2.4.1宏观计划约束：根据我国政府规划部门对城市用地结构调整的现行规划指标，工业用地的规划比例为15%30%，因此52.5x387.5。根据我国政府规划部门对城市用地结构调整的现行规划指标，居住用地的规划比例为25%40%, 因此70x1112。根据恩阳区城市总体
23、规划要求，城市土地要增加第三产业尤其是金融、商业服务用地的比例，适当增加第二产业用地的比例，同时还要求城市绿地、广场、公共设施用地比例大幅上升，以适应现代化城市建设这一战略目标。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
24、其他条件约束:按城市发展的一般规律，其道路交通用地一般都大于现状面积，即：x516.1。2.5城市土地利用结构优化模型求解LINGO是美国Chikago大学教授Linus Schrage在1980年开发的一种专门用于求解数学规划问题的软件包， 经过商业的运作和不断的发展完善， 在最优化市场上取得了极大的应用。LINGO软件执行速度快，可以方便地输入、求解和分析数学规划问题，因此在教学、科研和工业界得到广泛应用。LINGO软件主要用于求解线性规划、非线性规划、二次规划和整数规划等问题，也可以用于一些线性和非线性方程组的求解以及代数方程求根。用LINGO求解多目标规划，可按多目标优先级逐级展开，将
25、多目标转化为线性规划12。运用lingo软件求解，即可得出恩阳区城市土地利用结构优化结果。编程如下：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+x4+x5+x6+x7+x8=17.57；x10；x20；x30；x40；x50；x60；x70；x80；得出优化后的恩阳区城市土地各地类面积分别为：居住用地4.76平方公里，公共管
26、理与服务用地1.38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，道路交通用地3.89平方公里，商业服务与服务业设施用地1.75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。各类用地面积所占城市建设用地总面积百分比分别为：27.11%，7.87%，7.12%，1.84%，22.16%，9.9%，1.13%，22.17%。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
27、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研究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相关关系，其中工业用地与恩阳区第二
28、产业产值的相关系数最大。说明工业用地、仓储用地和道路交通用地是恩阳区第二产业产值变化的主导因素。第三产业与公共设施用地和公共与服务地呈正相关关系，其中公共与服务用地与恩阳区第三产业产值的相关系数最大。说明公共与服务用地和公告设施用地是恩阳区第三产业产值变化的主导因素。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：恩阳区到2020年，居住用地、公共管理与服务用地、商业与服务业用地、工业用地、物流与仓储用地、道路交通用地、公用设施用地、绿地与广场用地面积都大幅增加。但所占总城市土地面积的比例，居住用地大幅下降，商业与服务业用地、物流仓储用地、公用设施用地、
29、绿地与广场用地，在城市土地总面积中所占比例则大幅上升。 这和恩阳区总体规划和政府的宏观控制都有着密切的关系。增加第三产业尤其是旅游、商业服务用地的比例，适当减少第二产业用地的比例，同时还要求城市绿地、广场、公共设施用地比例大幅上升，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 城市土地集约利用评价是一项大的系统工程，特别是城市土地集约利用潜力评价工作在我国尚是首次开展。通过开展城市土地集约利用潜力评价，可以摸清我国城市土地利用状况，提出我国城镇土地集约的模式和评价系统，制定切实可行的城市土地集约利用政策，遏制粗放利用土地，切实保护耕地15
30、。4.2优化对策4.2.1调整用地比例 根据以上的分析结果，恩阳区需要适当减少居住用地在总城市用地中的比重；维持公共管理与服务用地、工业用地、道路交通用地在城市土地总面积中所占比例；大幅增加公用设施用地及绿地广场面积在城市土地总面积中所占比例。具体来讲，恩阳区应疏散旧城区人口，减少居住用地比重，增加第三产业用地。加快住宅建设，集中开发新的居住区。4.2.2 优化城市土地结构 现已较为成形的的居住区，以保持现状为主，局部改建，补充绿地、公共服务设施和市政公用设施。优先满足道路交通、绿地、商业服务设施、公共设施等“ 配套”用地要求。对于规划由工厂、仓储等改建的居住区，“ 配套”用地要达到有关标准的
31、上限要求;对于已建成区以及旧民居区，“ 配套”用争取基本上达到有关标准的下限要求，有条件的争取达上限要求。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
32、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.