（土地资源管理专业论文）基于“两型社会”目标的武汉城市圈土地利用结构优化研究.pdf

华中农二大学耋砬论文独创性声明及使用授权书y 1 7 9 9 4 3 6 钎 学位论文 否如需保密，解密时间年月日 是否保密 ： 、 、 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华中农业大学或其他教育机构的学位或证书 而使用过的材料，指导教师对此进行了审定。与我一同工作的同志对本研究所做的任 何贡献均已在论文中做了明确的说明，并表示了谢意。 研究生签名：薄镌释 时间：历p 年月日 学位论文使用授权书 本人完全了解华中农业大学关于保存、使用学位论文的规定，即学生必须按照学 校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存提交论文的印刷版和电子版， 并提供目录检索和阅览服务，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位 论文。本人同意华中农业大学可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全 部或部分内容，同时本人保留在其他媒体发表论文的权力。 注：保密学位论文( 即涉及技术秘密、商业秘密或申请专利等潜在需要提交保密的论 文) 在解密后适用于本授权书。 学位论文储张诈鹭身 锄鲐俊他 签名日期：乃0 年月f 自签名日期：加( 口年易月沙日 注：请将本表直接装订住学何论文的扉页和目录之间 华中农业人学2 0 1 0 届硕上学位论文：基于“两型社会”目标的武汉城市圈十地利用结构优化研究 目录 摘要一i a b s t r a c t i i 1 绪论l 1 1 研究背景1 1 2 研究目的和意义2 1 3 国内外研究进展2 1 3 1 土地利用结构研究进展2 1 3 2 城市圈研究进展4 1 3 3 “两型社会”研究进展4 1 3 4 研究综述5 1 4 研究内容、技术路线及方法5 1 4 1 研究内容5 1 4 2 技术路线5 1 4 3 研究方法7 1 5 可能的创新之处7 本章参考文献”8 2 土地利用结构的理论基础及技术方法研究 2 1 土地利用相关概念及理论研究1 0 2 1 1 土地利用相关概念”1 0 2 1 2 相关理论研究”1 0 2 2 土地利用结构分析评价方法研究1 2 2 2 1 土地利用结构分析方法”1 2 2 2 2 土地利用结构评价方法“1 4 2 3 土地利用结构优化方法”1 6 2 3 1 土地利用结构优化方法概述1 6 2 3 2 模型法1 7 2 3 3 本文采用的优化方法”1 9 2 4 本章小结“2 0 本章参考文献2 0 目录 3 武汉城市圈社会经济及土地利用状况分析2 2 3 1 区域概况2 2 3 2 社会经济状况2 2 3 2 1 人口、经济状况“2 2 3 2 2 地理交通状况- 2 3 3 3 土地利用结构分析- 2 4 3 3 1 土地利用结构概况分析2 4 3 3 2 土地利用结构变化分析2 6 3 3 3 土地利用程度及其变化研究“2 7 3 3 4 土地利用结构区位特征分析2 7 3 4 本章小结31 本章参考文献“31 4 基于“两型社会，目标的武汉城市圈土地利用结构评价3 3 4 1 土地利用结构的内涵及测度体系研究3 3 4 1 1 土地利用结构优化的内涵研究3 3 4 1 2 土地利用结构的测度体系构建3 5 4 2 基于b p 神经网络的土地利用结构评价分析3 7 4 2 1b p 神经网络评价模型的建立“3 7 4 2 2 样本数据的采集及归一化3 8 4 2 3 样本数据的训练3 9 4 2 4b p 神经网络评价及结果分析4 0 4 3 本章小结4 2 本章参考文献4 3 5 “两型社会”目标下的武汉城市圈土地利用结构优化”4 4 5 1 土地利用结构优化的原则4 4 5 2 土地利用结构优化模型构建4 5 5 2 1 变量设置”4 5 5 2 2 约束条件建立”4 6 5 2 3 目标函数构建4 9 5 3 土地利用结构优化方案的决策5 l 5 3 1 满意方案的提出5 1 5 3 2 方案择优”5 2 华中农业人学2 0 1 0 届硕一i ：学位论文：基于“两型社会”目标的武汉城市豳土地利用结构优化研究 5 3 3 优化结果分析5 3 5 4 土地利用结构优化政策建议5 4 5 4 1 提高土地利用效率，促进土地资源可持续发展”5 4 5 4 2 加大生态建设和环境保护力度5 4 5 4 3 推进武汉城市圈产业升级，促进土地利用结构优化”5 5 5 4 4 促进经济一体化，实现土地利用与产业结构共同优化”5 5 5 4 5 提升规划地位，科学编制规划并严格实施”5 5 5 5 本章小结5 5 本章参考文献5 6 6 研究结论与展望5 7 6 1 研究结论“5 7 6 2 展望5 8 至定谢”5 9 研究生期间发表的论文6 0 图表目录 图表目录 图1 1 研究技术路线6 图2 1 三层b p 神经网络拓扑结构1 5 图2 2b p 神经网络训练流程1 6 图3 1 武汉城市圈示意图2 2 图3 22 0 0 6 年武汉城市圈土地利用结构示意图2 5 图3 3 各市耕地区位指数2 8 图3 4 各市园地区位指数2 8 图3 5 各市林地区位指数2 9 图3 - 6 各市牧草地区位指数2 9 图3 7 其他农用地区位指数2 9 图3 8 城镇工矿用地区位指数2 9 图3 - 9 农村居民点区位指数3 0 图3 1 0 其他用地区位指数3 0 图3 1 1 交通用地区位指数3 0 图3 1 2 未利用地区位指数3 0 图4 1 土地利用结构评价思路3 3 图4 2 武汉城市圈土地利用结构基于“两型社会 目标的评价测度体系3 6 图4 3 武汉城市圈土地利用结构评价的b p 网络拓扑结构3 8 图4 4b p 神经网络训练误差收敛图”4 0 图4 5 武汉城市圈土地利用结构评价结果4 1 图5 1 土地利用结构优化思路4 4 图5 2 武汉城市圈土地利用结构优化供选方案比较结果5 2 表2 1 土地资源利用类型分级1 3 表3 12 0 0 6 年武汉城市圈、湖北省人口和g d p 统计2 3 表3 22 0 0 6 年武汉城市圈各个城市土地利用结构2 5 表3 31 9 9 7 、2 0 0 6 武汉城市圈土地利用结构对比2 6 表3 4 武汉城市圈1 9 9 7 、2 0 0 6 年间土地利用程度综合指数及变化2 7 表3 52 0 0 6 年武汉城市圈各市各用地类型的区位指数2 8 华中农业人学2 0 1 0 届硕士学位论文：基于“两型社会”目标的武汉城市圈十地利用结构优化研究 表4 1b p 神经网络的训练样本”3 9 表4 2 武汉城市圈土地利用结构的各项指标值4 1 表4 3 土地利用结构评价等级区间4 2 表4 4 武汉城市圈土地利用结构评价等级结果4 2 表5 1 武汉城市圈土地利用结构变量设置表4 6 表5 2 武汉城市圈土地利用结构优化供选方案5 l 表5 3 武汉城市圈土地利用结构现状和优化方案比较5 3 华中农业大学2 0 1 0 届硕十学位论文：基于“两型社会”目标的武汉城市圈土地利用结构优化研究 摘要 土地作为一种不可再生的自然资源，是人类生存和发展的基础。随着社会经济 的发展和人口的增加，人地矛盾日益突出，并由此引发了一系列资源环境问题。这 些问题的存在大多与土地利用结构不当有关。如何合理利用有限的土地资源，制定 科学的土地利用结构优化方案，解决人地矛盾，已成为土地可持续利用研究的热点 和区域可持续发展亟待解决的问题。 武汉城市圈是国务院批准的“两型社会”建设综合配套改革试验区，面临着发 展社会经济和保护生态环境的双重任务，土地利用结构不合理引发的一系列矛盾格 外突出，对土地利用结构优化的要求尤为迫切，因此可作为土地利用结构研究的典 型区域。同时，武汉城市圈获批在圈内进行用地指标和耕地占补平衡，这使得以武 汉城市圈为整体来进行土地利用结构的优化研究成为可能。鉴于此，本文以武汉城 市圈为研究对象，以“两型社会”为目标，进行土地利用结构优化研究，达到了指 导武汉城市圈土地利用和产业优化的目的，并为其他城市圈( 群、带、链) 相似问 题的探讨提供有益借鉴。 本文遵循“选题理论基础研究研究区域分析土地利用结构评价一 一土地利用结构优化结论 的研究思路，采用定性分析和定量分析相结合的方 法，主要借助多目标动态规划模型和人工神经网络方法，对武汉城市圈土地利用结 构优化进行研究，内容分为6 章。 第1 章介绍了本文的研究背景及意义，全面总结了相关领域国内外的研究进展， 并阐述了本文的研究思路、内容及所采用的研究方法。第2 章研究了本文涉及的相 关理论及技术方法：在理论上，界定了土地利用结构、土地利用结构优化等概念， 并阐述了可持续发展理论、区位论和系统论；在方法上，重点剖析了b p 神经网络 和灰色多目标动态规划模型。第3 章对武汉城市圈的概况、社会经济状况及土地利 用状况进行简要介绍，并着重利用结构变化指标、土地利用程度指数及区位指数分 别对土地利用结构变化、土地利用程度、区位特征进行分析，揭示土地利用的特点 及问题。第4 章构建了由1 1 个输入、6 个隐含层神经元和1 个输出构成的三层b p 神经网络评价模型，定量的评价结果显示，1 9 9 7 - - 2 0 0 6 年武汉城市圈土地利用结构 评价值虽然有递增的趋势，但评价值都不高。第5 章建立了灰色多目标动态规划模 型，在m a tl a b 和w i n q s b 软件的辅助下获得3 个供选方案，并应用b p 神经网络 评价模型确定“四增三减三稳定的最终优化方案。第6 章总结了全文，提出下一 步研究建议。 关键词：土地利用结构优化；灰色多目标动态规划；b p 神经网络；武汉城市圈 a b s t r a c t a b s t r a c t l a n di sak i n do fn o n r e n e w a b l er e s o u r c e s w h i c hi st h eb a s i so fh u m a ns u r v i v a la n d d e v e l o p m e n t w i t ht h e s o c i o e c o n o m i c d e v e l o p m e n ta n dp o p u l a t i o ng r o w t h ，t h e c o n t r a d i c t i o nb e t w e e np e o p l ea n dl a n dh a si n c r e a s i n g l yi n t e n s i f i e d m o s to ft h ep r o b l e m s a r er e l a t e dt o i n a p p r o p r i a t el a n du s es t r u c t u r e i tb e c o m e su r g e n tt om a k eu s eo ft h e l i m i t e dl a n dr e s o u r c ea n do p t i m i z et h el a n du s es t r u c t u r ei no r d e rt or e s o l v et h e c o n t r a d i c t i o nb e t w e e np e o p l ea n dl a n d t h i sh a sb e c o m ea h o t s p o ti ns u s t a i n a b l el a n du s e r e s e a r c ha n da ni m p o r t a n tp r o b l e mo fr e g i o n a ls u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t a sac o m p r e h e n s i v er e f o r me x p e r i m e n t a la r e ao f t w o - o r i e n t e ds o c i e t y ，w u h a n u r b a na g g l o m e r a t i o nf a c e st h ed u a lt a s ko fp r o t e c t i n gt h ee c o l o g i c a le n v i r o n m e n ta n d d e v e l o p i n gt h es o c i e t ya n de c o n o m y c o n f l i c t sc a u s e db yi r r a t i o n a ls t r u c t u r eo fl a n du s e a r ep a r t i c u l a r l yc o n s p i c u o u sa n dt h en e e dt oo p t i m i z et h el a n du s es t r u c t u r ei sp a r t i c u l a r l y u r g e n t s oi tc a nb er e g a r d e da sat y p i c a lr e g i o nt os t u d yt h es t r u c t u r eo fl a n du s e a tt h e s a m et i m e ，w u h a nu r b a na g g l o m e r a t i o ni sa p p r o v e dt ob a l a n c ea r a b l el a n da n dl a n du s e i n d e xa m o n ga l lt h ec i t i e s i nt h eu r b a na g g l o m e r a t i o n t h i sm a k e si tp o s s i b l et or e g a r d w u h a nu r b a na g g l o m e r a t i o na saw h o l et os t u d yt h eo p t i m i z a t i o no fl a n du s es t r u c t u r e s ot h i s p a p e rt a k e s w u h a nu r b a na g g l o m e r a t i o na st h e o b j e c ta n ds t u d i e s t h e o p t i m i z a t i o no fl a n d u s es t r u c t u r e t h er e s u l tw i l l p r o m o t et h ec o n s t r u c t i o n o f t w o - o r i e n t e ds o c i e t y a n dt op r o v i d eu s e f u le x p e r i e n c eo nl a n du s ea n di n d u s t r i a l s t r u c t u r ea d j u s t m e n tf o ro t h e ru r b a na g g l o m e r a t i o n s t h i sp a p e rs t u d i e st h eo p t i m i z a t i o no fl a n du s es t r u c t u r ei nw u h a nu r b a n a g g l o m e r a t i o na n df o l l o w st h ei d e ao f “s u b j e c tc h o o s i n g - 一b a s i ct h e o r ya n a l y s i s r e s e a r c h a r e aa n a l y s i s - - l a n du s es t r u c t u r ee v a l u a t i o n 一- l a n du s es t r u c t u r eo p t i m i z a t i o n - - c o n c l u s i o n t h em a i nm e t h o d so fg r e ym u l t i o b j e c t i v ed y n a m i cp r o g r a m m i n g ( g m d p ) m o d e la n db p n e u r a ln e t w o r ka r ea p p l i e dt ot h er e s e a r c h m a i nc o n t e n t si n c l u d es i xc h a p t e r s t h ef i r s tc h a p t e ri n t r o d u c e st h eb a c k g r o u n da n d s i g n i f i c a n c eo ft h i sp a p e r , s u m m a r i z e st h ep r o g r e s so fr e s e a r c hi nr e l a t e df i e l d sa th o m e a n da b r o a d ，a n dd e s c r i b e st h er e s e a r c hi d e a s ，c o n t e n t sa n dr e s e a r c hm e t h o d su s e d t h e s e c o n dc h a p t e ri n v o l v e st h er e l a t e dt h e o r ya n dt e c h n i c a lm e t h o d so ft h i sp a p e r i nt h e o r y , i td e f i n e st h ec o n c e p t so fl a n du s es t r u c t u r ea n dl a n du s es t r u c t u r eo p t i m i z a t i o n ，a n d e l a b o r a t e st h et h e o r yo fs u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t ，l o c a t i o nt h e o r ya n ds y s t e mt h e o r y i n m e t h o d s ，i tm a i n l ya n a l y z e st h eb pn e u r a ln e t w o r ka n dg m d pm o d e l t h e l i r dc h a p t e r u 华中农业大学2 0 1 0 届硕上学位论文：基于“两型社会”目标的武汉城市圈土地利用结构优化研究 d e s c r i b e st h eo v e r v i e w ) s o c i o - e c o n o m i cs t a t u sa n dl a n du t i l i z a t i o ns t a t u so fw u h a nu r b a n a g g l o m e r a t i o nb r i e f l y i te s p e c i a l l ya n a l y z e st h el a n du s ec h a n g e ，l a n du s ed e g r e ea n d l o c a t i o nc h a r a c t e r i s t i c so fw u h a nu r b a na g g l o m e r a t i o n t h ef o u r t hc h a p t e rb u i l d sb p n e u r a ln e t w o r ko f3l a y e r se v a l u a t i o nm o d e lb a s e do nt h eg o a lo f “t w o o r i e n t e ds o c i e t y t oe v a l u a t et h el a n du s es t r u c t u r ei nw u h a nu r b a na g g l o m e r a t i o nq u a n t i t a t i v e l y a n di t s h o w st h ee v a l u a t i o nr e s u l t so fl a n du s es t r u c t u r ef r o m19 9 7t o2 0 0 6 t h ef i f t hc h a p t e r e s t a b l i s h e sg m d pm o d e lf o rl a n du s eo p t i m i z a t i o n t h r e ea l t e r n a t i v e sw e r eo b t a i n e db y u s i n gm a tl a ba n dw i n q s b t h e ni tg a i n st h ef i n a lo p t i m i z a t i o np l a no fw u h a nu r b a n a g g l o m e r a t i o nb ya p p l y i n gt h eb pn e u r a ln e t w o r km o d e l m e a n w h i l e ，t op r o t e c tt h e i m p l e m e n t a t i o no ft h eo p t i m a lp r o g r a m ，i tp u t sf o r w a r dt h ec o r r e s p o n d i n gp o l i c ya n d a d v i c e t h es i x t hc h a p t e rs u m m a r i z e st h ef u l lt e x ta n dr a i s e st h er e s e a r c hp r o p o s a l sa t n e x ts t a g e k e yw o r d s ：l a n du s es t r u c t u r eo p t i m i z a t i o n ；g r e ym u l t i g o a la n dd y n a m i c p r o g r a m m i n g ( g m d p ) ；b a c kp r o p a g a t i o nn e u r a ln e t w o r k ；w u h a nu r b a na g g l o m e r a t i o n i i i 华中农业大学2 0 1 0 届硕士学位论文：基于“两型社会”目标的武汉城市圈土地利用结构优化研究 1 绪论 1 1 研究背景 土地是一种不可替代的自然资源，是人类赖以生存和发展的生产资料和物质载 体。但是，随着城镇化进程的加快，经济的增长和人口的增加，土地需求大幅度增 加，土地资源形势日趋严峻。为了生存发展，人类在大肆开发土地资源的同时，滥 用技术支配和利用土地，在片面追求经济效益的过程中，忽视了对生态环境的保护。 因此，人类在利用土地资源创造大量物质财富的同时，也付出了惨重的环境代价： 一方面，粗放的土地利用方式造成了大量土地浪费，耕地面积不断减少，土地后备 资源严重不足；另一方面，由于对土地的使用不当，地力消耗过度，各地区水土流 失、土地沙化、盐碱化情况严重。全世界的土地生态环境都在不断恶化，人地矛盾 在不断加剧。当今人类面临着粮食、人口、环境、资源等重大问题，而这些问题几 乎都与土地利用结构不当有关。尤其是在我国，人多地少，耕地后备资源严重不足， 土地资源显得尤为宝贵。土地面积有限性及土地需求无限性的矛盾格外突出，已经 成为我国社会经济发展的瓶颈。正因如此，在工业化和城镇化进程不断加快的今天， 土地利用结构优化显得尤其重要。 2 0 0 7 年1 2 月1 4 日，国家正式批准武汉“1 + 8 ”( 武汉、鄂州、黄冈、黄石、 咸宁、仙桃、潜江、天门、孝感) 城市圈为“两型社会”( 资源节约型社会和环境友 好型社会) 建设综合改革配套试验区，要求武汉城市圈从资源节约型和环境友好型 社会建设的要求出发，全面推进各个领域的改革，切实走出一条有别于传统模式的 工业化、城市化发展新路。在“两型社会”城市圈建设这个崭新的历史命题前，武 汉城市圈面临着发展社会经济和保护生态环境的双重任务。因此，未来的十来年时 间既是武汉城市圈经济社会发展的“黄金发展期 ，也是以资源约束加剧为主要特征 的“矛盾凸显期 ( 杨庆朋，2 0 0 7 ) 。武汉城市圈要建设“两型社会 ，必须正确处理 经济发展和资源保护的关系，进一步加强土地利用的规划调控，通过优化城市圈内 部的土地利用结构，优化土地利用布局，从而协调各地区、各行业的用地需求，保 证城市圈社会经济的全面、协调和可持续发展。尤其在2 0 0 8 年，武汉城市圈被允许 在城市圈内进行用地指标和耕地占补平衡( 中共湖北省委办公厅，2 0 0 8 ) 。该政策的 出台，将有利于在城市圈范围内挖掘土地价值，使得在武汉城市圈范围内优化土地 利用结构以利于社会经济生态的健康有序发展成为可能。 本文正是针对土地利用结构优化的重要性和武汉城市圈的实际情况提出的，从 “两型社会 建设目标出发，通过对城市圈土地利用结构的评价，来探讨如何优化 城市圈的土地利用结构以达到节约土地资源、优化产业结构和产业布局的目的，具 1 绪论 有重大意义。 1 2 研究目的和意义 本文以武汉城市圈为研究对象，以资源节约和环境保护为目标，探讨土地利用 结构评价和优化的理论和方法，构建符合“两型社会”建设目标的武汉城市圈土地 利用结构优化方案，具有以下理论和实际意义： ( 1 ) 本文以“两型社会”建设为目标，以城市圈为研究尺度，对土地利用结构 进行评价和优化研究，同时采用b p 神经网络和灰色多目标动态规划模型相结合的 方法，丰富了土地利用结构评价和优化问题的理论和方法体系。 ( 2 ) 从土地利用的视角探讨武汉城市圈经济发展方式的问题，可为武汉城市圈 的产业结构优化提供一条新的思路，对形成符合“两型社会 目标的产业结构，实 现城市圈可持续发展具有一定指导意义。 ( 3 ) 我国城市化已进入快速发展阶段，土地扩张，各类用地比例不合理是这一 阶段的主要特征，该研究对于推进城市化有序合理发展有一定的实践意义，为其他 城市圈( 群、带、链) 土地利用问题的探讨提供有益借鉴。 。 1 3 国内外研究进展 1 3 1 土地利用结构研究进展 国外传统土地利用结构研究在竞租理论框架内进行，如德国经济学家冯杜能 ( 1 8 2 6 ) 在农业区位论中，构建了著名的以城市为中心，围绕城市呈同心圆状分布 的“杜能圈”，德国经济学家阿尔申尔德韦伯( 1 9 0 9 ) 的工业区位论通过对运输、 劳力及集聚因素相互作用的分析和计算，找出工业产品的生产成本最低点，作为配 置工业企业的理想区位，而德国城市地理学家克里斯塔勒( 1 9 3 3 ) 则在“中心地理 论”中分别构建了由市场原则、交通原则和行政原则支配下的中心地网络体系结构。 在计划经济的长期影响下，我国对土地利用结构优化的研究起步较晚，但研究 范围广，我国学者对土地利用结构及其优化问题的研究是从众多角度展开的。王万 茂和韩桐魁( 2 0 0 2 ) 、严金明( 2 0 0 2 ) 等对土地利用结构优化的概念有较为完整的阐 述。严金明指出物流、能流、信息流、价值流的“汇合 循环和均衡规律是土地利 用结构形成的内在机制，经济体制、经济发展、利用战略和技术进步等是土地利用 结构形成的外在机制。而刘彦随( 1 9 9 9 ) 全面地论述了土地利用配置的概念、原则、 方法、配置结构以及区域性土地利用优化配置的模式和程序，并在浙江省乐清市进 行了成功的实证研究。 。 2 华中农业大学2 0 1 0 届硕上学位论文：基于“两型社会”目标的武汉城市罔十地利用结构优化研究 2 0 世纪9 0 年代以来，伴随着可持续发展理念被广泛接受，可持续发展的土地 利用结构优化研究成为学术界研究焦点。龙花楼和蔡运龙( 2 0 0 0 ) 以昆山经济技术 开发区为研究区域，提出开发区土地利用的可持续性涉及到土地利用单元自身的可 持续性和整个区域土地利用结构的可持续性两个方面，并运用景观生态学方法对开 发区土地进行分类评价；陈江龙和曲福田( 2 0 0 3 ) 提出优化土地利用结构是土地可 持续利用的关键，并运用马尔柯夫链的理论与方法，构建土地利用结构转移的概率 矩阵，以此对经济发达地区的土地利用结构变化规律进行研究；罗昀和黄贤金( 2 0 0 3 ) 则以原锡山市为例，在分析区域土地利用结构变化与土地可持续利用相互作用机理 的基础上，通过构建灰色系统动态模型，分析并预测了该区域土地利用结构的变化 趋势，以及变化对土地可持续利用的影响；但承龙和王万茂( 2 0 0 3 ) 从土地可持续 利用的角度，结合海门市的社会经济发展需求和有关规划控制指标，借助线性规划 模型，求解符合社会、经济和生态三效益的土地利用结构优化方案。 同时，随着l u c c 研究的深入，复杂性科学理论的发展，土地利用结构研究方 法不断革新( 张京祥，2 0 0 0 ) 。龙花楼和李秀彬( 2 0 0 2 ) 利用g t r 模型，对长江沿 线区域未来3 0 年土地利用变化情况进行模拟研究。何春阳等( 2 0 0 1 ) 利用1 9 7 5 、 1 9 8 4 、1 9 9 1 和1 9 9 7 的l a n d s a tt m m s s 数据，对北京地区改革开放以来2 2 年的土 地利用覆盖变化进行了研究。高向军和罗明( 2 0 0 1 ) 结合l u c c 方法和3 s 技术对 三江河流域2 0 年的土地利用土地覆被变化情况进行动态分析。m i l l e r ( 1 9 9 9 ) 建立 了s a m m l a m 模拟系统，对不同规划理念下的未来土地利用进行情景分析和政策 判断。p o a n o w s k i b c e t a l ( 2 0 0 2 ) 建立了l t m 模拟系统，对影响土地利用的多个驱 动因子进行集成分析。何春阳等( 2 0 0 5 ) 、刘小平等( 2 0 0 6 ) 分别运用基于系统动力 学的元胞自动机模型和基于多智能体的元胞自动机模型( c a m a s ) 对土地利用结 构进行了空间模拟。总之，单个城镇( 市) 的土地利用结构研究取得了丰硕成果( 郑 新奇，2 0 0 5 ) 。 进入新世纪以来，城市区域化和区域城市化成为区域发展的主导方向，单体城 市的演化已融入了城市群之中( 姚士谋和朱英明，2 0 0 1 ) 。因此，土地利用结构研究 的尺度，在继续研究单独城镇( 市) 的同时，正尝试对城市圈( 群、带、链) 的土 地利用结构研究。薛东前等( 2 0 0 2 ) 从城市群体结构、空间拓展和土地利用等方面 讨论了城市群空间演化过程、动力机制以及由此引起的城市群用地优化配置趋势， 同时指出城市群发展引起土地利用结构与格局变化，城市群演化方向与土地利用变 化趋势往往具有同一性。宋小青等( 2 0 0 7 ) 认为城市群发展有利于各城市在经济、 生态及文化上充分互补、交融，在系统上形成等级有序的效率体系，可作为土地利 用变化研究的典型区域。 1 绪论 1 3 2 城市圈研究进展 城市圈研究最早可以追溯到英国学者霍华德( e h o w a r d ，1 8 9 8 ) ，他在1 8 9 8 年 出版的明日：一条通往真正改革的和平道路中，提出由多个田园城市组成，围 绕一个中心城市布置的从城市群体( t o w n ) 。现代意义上的城市群研究开拓者当属 法国地理学者戈德曼( j e a n g o t t m a n n ，1 9 5 7 ) ，他在考察北美城市化后发表大都 市带：东北海岸的城市化，提出了影响深远的“都市圈”( m e g a l o p o l i s ) 理论。 在国内，2 0 世纪8 0 年代初，丁洪俊和宁越敏( 1 9 8 3 ) 以“巨大都市带 的观 点引入戈德曼大都市带理论后，国内对于城市圈( 群) 的理论与实证研究渐渐丌展 起来。周一星( 1 9 8 8 ) 提出了具有中国特色的城市空间结构都市连绵区概念。 崔功豪( 1 9 9 2 ) 以长江三角洲为例，对城市群进行实证研究，将城市群体分为3 种 类型。顾朝林( 1 9 9 9 ) 对世界城市化新趋势、国际性大都市、大都市带等方面展开 深入研究。 进入2 1 世纪，张京祥和崔功豪( 2 0 0 0 ) 结合中西方各个学派的研究成果，以具 体的原理，从结构增长、空间组织和增长过程三个方面，探讨了城市群体空间结构 增长模式。中国城市年度报告2 0 0 5 ) ) 指出，以区域经济的概念制定城市群、城市 圈、城市带发展战略是城市中长期规划的三个战略着眼点。俞正声( 2 0 0 2 ) 在中共 湖北省八大会议上提出了建设武汉城市圈的构想，从而在学术界掀起研究热潮( 秦 尊文，2 0 0 5 ；苗长虹和王海江，2 0 0 6 ) 。 1 3 3 “两型社会”研究进展 中共十六届五中全会胡锦涛同志首次提出：“建设资源节约型和环境友好型社 会”，并正式将其确定为国民经济与社会发展中长期规划的一项战略任务。中共中 央关于制定国民经济与社会发展第十一个五年规划的建议中，将“建设资源节约 型、环境友好型社会”作为基本国策，提到前所未有的高度。2 0 0 5 年5 月，国土资 源部关于做好土地利用总体规划修编前期工作意见明确提出了规划修编中需要 深入研究如何协调土地利用与生态环境建设问题，重点提出环境友好型土地利用模 式及有利于环境保护和生态建设的土地利用调控指标和空间管制措施。在学术界， 众多学者从其内涵、意义、建设途径、与资源节约型社会的关系等方面进行了理论 探讨与分析( 陈德敏，2 0 0 5 ) 。王毅( 2 0 0 7 ) 指出发展“紧凑型、组团式的城市群， 提高资源的规模效益和效率，构建可持续的城市发展模式，是构建环境友好型社会 的重要组成部分。毛德华等( 2 0 0 7 ) 则探讨了环境友好型土地利用模式的概念与内 涵、设计原理与方法、运行机制等基本问题。 4 华中农业大学2 0 1 0 届硕上学位论文：基于“两型社会”目标的武汉城市圈土地利用结构优化研究 1 3 4 研究综述 综上所述，国内外学者对城市圈土地利用结构研究有如下特点：( 1 ) 土地利用 结构调整优化的研究涉及内容宽广，交叉学科研究成为趋势；新理论和新技术的发 展，有力地推动了土地利用结构的研究，研究方法不断创新。( 2 ) 单个城镇( 市) 土地利用结构研究取得了丰富成果，对城市圈研究则主要侧重于城市圈内部功能结 构的研究，而对城市圈( 群、带、链) 土地利用结构评价和优化的研究较少见。( 3 ) 对“两型社会 目标下的土地利用结构研究更多侧重于理论研究，而具有可操作性 的符合“两型社会 目标的土地利用结构优化的研究较少。 1 4 研究内容、技术路线及方法 根据相关研究的特点，确定了本文的研究内容、研究技术路线及主要的研究方 法。 1 4 1 研究内容 在前人成果的基础上，本文从武汉城市圈“两型社会 建设的目标出发，结合 武汉城市圈土地利用、经济发展、自然经济等基本状况，利用b p 神经网络对武汉 城市圈基于“两型社会”目标的土地利用结构进行评价研究，并在此基础上，构建 灰色多目标动态规划模型，探索武汉城市圈土地利用结构优化的模型，最终得到土 地利用结构优化方案。研究的主要内容包括： ( 1 ) 土地利用结构的相关理论及技术方法的研究； ( 2 ) 基于b p 神经网络的土地利用结构评价模型构建、研究； ( 3 ) 基于灰色多目标动态规划的土地利用结构优化模型的建立、实施。 1 4 2 技术路线 本文共分为6 章( 如图1 - 1 所示) 。 1 绪论 图1 - 1 研究技术路线 f i g 1 - 1t e c h n i c a lr o u t e 第1 章，绪论。阐述本文的研究背景及意义、国内外相关理论的研究进展，并 在此基础上，提出了