（土地资源管理专业论文）平原地区县域土地利用结构优化研究.pdf

摘要 随着社会、经济的发展，平原地区的人地矛盾日益突出。在一定区域内，为达到 土地利用系统最优的生态、经济和社会效益目标，对土地利用结构进行优化研究，成 为土地科学迫切需要解决的课题。土地利用结构优化研究，必须借助于系统优化方法。 在规划过程中，系统优化方法就是以数学模型为主要手段的定量分析过程。目前在规 划中大量采用模型优化方法是现代土地利用规划学科发展的趋势之一。 这篇论文以平原县域地区为研究对象，在系统分析平原地区的经济、社会情况、 土地利用特点和土地利用中存在问题的基础上，利用平原地区优越的研究条件针对平 原地区的土地利用特点，提出土地利用结构优化的新思路。这篇论文从系统角度出发 构建土地利用结构优化区域体系，对规划区域中不同子区域进行有针对性地分析；以 地域分工理论、土地利用规划弹性理论、多目标协调思想、城乡统筹战略、区位论和 持续发展思想等为指导，利用一系列指数结合定性方法进行研究，构建土地利用优化 模型系统。在此基础上，建立包含生态绿当量的综合相对资源承载力目标函数，运用 多目标规划模型，探寻土地利用的最优结构；应用聚类分析和g i s 空间分析相结合的 方法进行土地利用分区，并以文安县为研究区作了实证研究。主要得出以下结论： ( 1 ) 以非农化指数作为主要划分指标，结合定性研究，将文安县划分为南部和北 部两个子区域。对这两部分的土地利用现状、经济社会条件进行针对性分析，依据既 定的发展目标，因地制宜地确定发展途径，并体现在土地利用结构优化模型之中。 ( 2 ) 在对土地利用结构与布局优化的相关概念和基础理论探讨的基础上，应用系 统论思想，构建了土地利用优化模型系统，包括土地利用现状分析子系统、土地利用 问题诊断子系统、土地利用结构优化子系统和土地利用分区子系统，为土地利用结构 与布局优化提供科学、可行的工具与手段。 ( 3 ) 采用吉布斯一马丁多样化指数、罗伦兹曲线、集中化指数、威弗一托马斯组 合系数、土地利用集约度指数等一系列指数，从土地利用结构的数量、空间等几方面 进行深入分析。结果表明，土地利用经济效益偏低，交通用地比重小，建设用地尤其 是工矿用地布局分散，土地利用集约度不高，土地利用结构不合理。 ( 4 ) 依据文安县国民经济和社会发展的“十一五总体规划，按照土地利用结构 优化模型设计流程，设计了经济和相对资源承载力2 个目标函数，1 5 个决策变量和 1 7 个约束条件，建立了文安县多目标线性规划模型。在相对资源承载力目标函数的 构建中，引入了绿当量，提高了模型的科学性、合理性。优化后的土地利用结构最大 经济收益可以达到1 0 6 9 5 亿元，与2 0 0 3 年相比，增长了8 5 9 2 。相对资源承载人口 比预测人口多5 6 5 ，生态效果明显。 ( 5 ) 以文安县为研究区，在聚类分析的基础上，利用g i s 空间分析进行修正，并 结合实际适当调整，最后确定了四个土地利用区。在分析各区特点的基础上，确定了 土地利用的合理方向，以提高土地的利用率，保持土地利用的可持续性。 关键词：土地利用结构；多目标线性规划；聚类分析：系统思想；g i s 空间分析 s t u d yo no p t i m i z a t i o no f l a n du s e s t r u c t u r ea b o u tc o u r t t yi np l a i na r e a s n a m e ：w e i l i a n g s u p e r v i s o r ：a s s o c i a t ep r o f e s s o rz h uy o n g m i n g m a j o r ：l a n dr e s o u r c em a n a g e m e n t a b s t r a c t a l o n g 、析mt h ed e v e l o p m e n to ft h es o c i e t ya n de c o n o m y , t h ei n c o n s i s t e n c yb e t w e e n r e s i d e n ta n dl a n do fp l a i na r e a sb e c o m e so b v i o u si n c r e a s i n g l y i nc e r t a i na r e a s ，t or e a c h o p t i m u mg o a l so fe c o l o g i c a l ，e c o n o m ya n ds o c i a lb e n e f i to fl a n du s es y s t e m ，s t u d y i n go f t h el a n du s es t r u c t u r eo p t i m i z a t i o nb e c o m ea l lu r g e n ts u b j e c tt h a tt ob es o l v e di nl a n d s c i e n c e t op r o b ei n t or a t i o n a lc o l l o c a t i o no fl a n du s es t r u c t u r e ，w em u s ts e e kh e l pf r o m t h es y s t e m a t i c a lo p t i m i z a t i o nm e t h o d i nt h ec o u r s eo fp l a n n i n g ，t h es y s t e m a t i c a l o p t i m i z a t i o nm e t h o di sq u a n t i t a t i v ea n a l y s i sc o u r s ei nw h i c ht h em a t h e m a t i c sm o d e lw a s t a k e na sm a i nm e a n sa c t u a l l y 1 1 1 ed e v e l o p m e n to fd i s c i p l i n eo fm o d e ml a n du s ea n dp l a n t r e n dt oa p p l y i n gt h em o d e lo p t i m i z a t i o nm e t h o dl a r g e l ya m o n gp l a nm e a n sa tp r e s e n t t h i sp a p e rt o o kt h ep l a i na r e aa ss t u d yo b j e c t o nt h eb a s eo fs y s t e m i ca n a l y s i sa b o u t t h ee c o n o m i ca n ds o c i e t a lc o n d i t i o n ，c h a r a c t e r i s t i c so fl a n du s e ，a n dt h ep r o b l e m so fl a n d u s e ，t h i sp a p e rt o o ka d v a n t a g eo fa s c e n d a n tr e s e a r c hc o n d i t i o n sa n db r i n g e df o r w a r dan e w m e t h o do nt h el a n du s es t r u c t u r eo p t i m i z a t i o n f r o mt h ea n g l eo fs y s t e mt h e o r y , t h ep a p e r d e s i g n e dt h er e g i o ns y s t e mo fl a n du s es t r u c t u r eo p t i m i z a t i o nw h i c hw a sp r o p i t i o u st o s p e c i a la n a l y s i s o ne a c ha r e a so ft h e r e g i o ns y s t e m ；g u i d e db yt h e o r yo n t h e m u l t i o b j e c t i v ec o o r d i n a t e dt h i n k i n g ，t h e o r yo nt h er e g i o n a ld i v i s i o no fl a b o r , e l a s t i c i t yo f l a n du s ep l a n n i n g ，s t r a t e g yo fu r b a na n dr u r a lh a r m o n i o u s ，l o c a t i o nt h e o r ya n dt h o u g h t so n s u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t ，t h ep a p e ru t i l i z e das e r i e so fi n d e x e sw h i c hc o m b i n et h e q u a l i t a t i v em e t h o d ，a n dc o n s t r u c tt h em o d e ls y s t e mo ft h el a n du s es t r u c t u r eo p t i m i z a t i o n ， w h i c hb a s e do nt h es y s t e m i ca n a l y s i so ft h el a n dq u a n t i t ys t r u c t u r ea n ds p a c es t r u c t u r e t h e nd e v i s e dt h er e l a t i v ec a r r y i n gc a p a c i t yo fr e s o u r c e sa i mf u n c t i o ni n c l u d i n ge c o l o g i c a l g r e e na n dm a d eu s eo fm u l t i o b j e c t i v em o d e li no r d e rt os e a r c h t h el a n du s eo p t i m a l s t r u c t u r e ；i ns u c c e s s i o n ，t h ep a p e rs t u d i e dt h el a n du s ea r e ad i v i s i o nw h i c ha d o p t e dt h e c l u s t e ra n a l y s i sa n dt h eg i ss p a c ea n a l y s i s f i n a l l y , t h ep a p e rm a d ead e m o n s t r a t i o n r e s e a r c hw h i c ht o o kw e n a nc o u n t ya st h er e s e a r c ha r e a i tm a i n l yd r a w nf o l l o w i n g c o n c l u s i o n ： ( 1 ) t a k i n gn o n a g r i c u l t u r a l i z a t i o ni n d e xa st h em o s t l yp a r t i t i o ni n d e xw h i c hc o m b i n e s q u a l i t a t i v es t u d y , t h ep a p e rd i v i d e dt h ew r e n a ni n t ot w ol o w - g r a d ep a r t ：s o u t ha n dn o r t h ，n l ep a p e rc o n s t i t u t e dd e v e l o p m e n tp a t ha d j u s tm e a s u r e st ol o c a lc o n d i t i o n sa c c o r d i n ga s e s t a b l i s h e dd e v e l o p m e n tg o a l so nt h eb a s i co fs p e c i a la n a l y s i st ot h el a n du s ea c t u a l i t y , s o c i e t ya n de c o n o m yc o n d i t i o n so ft h et o wp a r t s t h e nt h el a n du s es t r u c t u r eo p t i m i z a t i o n m o d e l i n c a m a t e dt h e s ep a t h s ( 2 ) b a s i n go nt h ed i s c u s s i o ni nr e l a t e dc o n c e p ta n db a s i ct h e o r ya b o u tt h eo p t i m i z a t i o n o ft h el a n du s es t r u c t u r ea n dt h el a y o u t ，t h ep a p e rc o n s t r u c t e d1 a n du s eo p t i m i z e dm o d e l s y s t e mb yu s i n gs y s t e mt h e o r y , i n c l u d i n gl a n du s ep r e s e n ts i t u a t i o na n a l y s i ss u b s y s t e m ， l a n du s eq u e s t i o nd i a g n o s i ss u b - s y s t e m ，l a n du s es t r u c t u r eo p t i m i z a t i o ns u b s y s t e ma n d l a n du s ed i s t r i c ts u b s y s t e m i tp r o v i d e dt h es c i e n t i f i c ，f e a s i b l et o o la n dt h em e t h o df o rt h e l a n du s es t r u c t u r ea n dt h el a y o u to p t i m i z a t i o n ( 3 ) u s i n gi n d e xo fg i b b s - m a r i n ，l o r e n t zc u r v e ，c e n t r a l i z a t i o ni n d e x ，w e a v e r - t o m a s c o n s i s t e n c yf a c t o rm e t h o d ，l a n d - u s ei n t e n s i v i s mi n d e xa n ds oo n t h ep a p e ra n a l y z e d d e e p l yl a n du s eq u a n t i t ys t r u c t u r e t h es p a t i a ls t r u c t u r e t h ea n a l y s i si n d i c a t e dt h e e c o n o m i c a lb e n e f i to fl a n du s ew a sl o w e r , u n d u l yl o w e rp r o p o r t i o no fw o o d l a n da n d t r a n s p o r t a t i o nl a n d ，l o w e rl a n d u s ei n t e n s i v i s m ，u n r e a s o n a b l el a n du s es t r u c t u r e ( 4 ) a c c o r d i n gt o “t h e1 lt h - f i v e y e a rp l a n ”o fn a t i o n a le c o n o m ya n ds o c i a l d e v e l o p m e n ta n dt h ed e s i g np r o c e s so fl a n du s es t r u c t u r eo p t i m i z a t i o nm o d e l ，t h ep a p e r h a dd e s i g n e dt w oo b j e c t i v e f u n c t i o n s - e c o n o m ya n dr e l a t i v ec a r r y i n gc a p a c i t yo f r e s o u r c e s ，15d e c i s i o nv a r i a b l e sa n d16c o n s t r a i n e dc o n d i t i o n s e s t a b l i s h e dm u l t i o b j e c t i v e l i n e a rp r o g r a m m i n gm o d e l so fw e n a 1 1 i nt h ep r o c e s so fe s t a b l i s h i n gt h eo b j e c t i v e f u n c t i o no fr e l a t i v ec a r r y i n gc a p a c i t yo fr e s o u r c e s ，w h i c hc a nm a k et h em o d e ls c i e n t i f i c a n dr a t i o n a lb yi n t r o d u c i n gg r e e ne q u i v a l e n t t h es t r u c t u r eo fl a n du s ew h i c hh a db e e n o p t i m i z e dw i l lb r i n ge c o n o m i ci n c o m ea b o u t10b i l l i o n sa n d6 9 5h u n d r e dm i l l i o n s w h i c h i s0 8 5t i m e sm o r et h a nt h a to f2 0 0 3 e c o l o g i c a le n v i r o n m e n ti s o b v i o u s l yi m p r o v e d ；t h e r e l a t i v ec a r r y i n gc a p a c i t yo fr e s o u r c e si s5 6 5 m o r et h a nt h ep e o p l et h a ti sf o r e c a s t e di n 2 0 1 0 ，w h e nt h en u m b e ro f p e o p l ei s4 8 4 5 3 5 ( 5 ) t a k i n gw e n a nc o u n t ya sa ne x a m p l et h ep a p e rh a v ea p p l i e dc l u s t e ra n a l y s i s ，u s e d s p a t i a la n a l y s i si ng i st oa m e n d ，a d j u s t e dw i t hp r a c t i c ea p p r o p r i a t e l ya n dd e t e r m i n e d4 l a n du s er e g i o n s b ya n a l y z i n gc h a r a c t e r i s t i c so fe a c hr e g i o n ，i tc a ng e tt h el a n du s e r e a s o n a b l ed i r e c t i o nt oi m p r o v et h el a n du s er a t ea n d s u s t a i n a b i l i t y k e y w o r d s ：l a n du s es t r u c t u r e ；m u l t i o b j e c t i v el i n e a rp r o g r a m m i n g ；c l u s t e ra n a l y s i s ； s y s t e mt h o u g h t ；s p a t i a la n a l y s i si ng i s 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。据我所知，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，也不包含为获得湮j 匕壅些太堂或其他教育机构的学 位或证书而使用过的材料。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 中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：委酞乳 签字日期： 2 一g 年月罗日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解逦j 匕壅些太堂有关保留、使用学位论文的规定， 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借 阅。本人授权通j 量壅些太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行 检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名： 魏丢尘 导师签名： 劳岬j i 游月夕日 蝴期：埽石月罗日 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 电话： 邮编： 平原地区县域土地利用结构优化研究 己i 吉 ji 口 土地资源是最基本的自然资源，利用的合理与否影响着社会的发展、经济的增长 和生态环境的质量。当今世界面临的几大问题人口、资源、环境和粮食，无一不 与土地有关。土地与人口，土地与环境，土地与粮食，土地合理利用与管理已为世界 各国所关注，成为科学界研究的重要课题。 在2 l 世纪初机遇与挑战并存的新时期，为了更好的发展社会经济，缓解人口增 长对土地需求的压力，我们不仅要保护现有的耕地数量和质量，更重要的是合理利用 现有的土地，做到地尽其用。因此，因地制宜地开发利用有限的土地资源，优化土地 利用结构，努力提高土地资源的利用率和综合生产能力，为国民经济和社会健康发展 提供良好的用地环境一直是土地工作者孜孜以求的目标。 土地资源优化配置是一种政府以管理和发展社会经济为目的的带有行政色彩的 管理手段，是一个对既定目标不断修正，对影响土地利用发展演变的各种因素和不同 利益集团不断进行协调的过程。土地利用总体规划工作在我国已开展多年，但真正得 到贯彻实施的规划并不多。其根本原因是规划的科学性和可操作性较差。如何制定既 科学又具可操作性的规划，是土地利用规划工作者在新时期面临的一大难题。本文将 在吸收各种规划的各种基础理论的基础上，以系统论的观点，将县级规划区域再细分 为若干低级规划区域，运用灰色多目标线性模型，着眼于土地利用系统中观和微观层 次，结合土地利用的具体目标，来进行土地资源优化配置模式的构建，为县级土地利 用总体规划提供理论依据。 平原地区在经济、社会发展过程具有极其重要的作用。首先，人类社会文明最早 的发源地就是河流两侧和大陆边缘的千里沃野，现代大多数的城市、人口和经济量也 大都分布在平原地区尤其是沿海平原区域。其次，平原地区的城市及其经济的发展又 需要大量的资源，对其他地区的土地利用有深刻影响。最后，由于平原地区土地利用 约束条件较少，是理想的研究样本，众多区位理论及区域经济发展理论都以平原地区 作为研究样本，为土地利用理论的创新作出了巨大贡献。因此，平原地区合理的土地 利用结构对当今世界的社会经济健康发展具有重要作用。 县级土地利用规划系统是相对独立而具有开放性的土地利用系统，是我国土地规 划系统的重要组成部分。它是区域性土地利用系统中承上启下的基本单元，是我国土 地利用系统中宏观管理和微观利用的一个结合点，既体现国家宏观的区域性土地利用 政策和区域分工指导，又协调和管理具体乡、村乃至地块的土地利用。本文即以县级 区域为研究对象，进行土地利用结构优化研究。 河北农业大学硕士学位( 毕业) 论文 1 1 研究的背景 1 课题评价 任何- - i - 学科的研究都离不开时代背景，脱离不了社会经济发展的需要，也离不 开人类科学文化发展的总趋势，土地利用结构优化研究也应该体现时代背景，顺应 时代要求。 1 1 1 经济全球化 经济全球化是当今世界经济发展的主流趋势。国际货币基金组织在1 9 9 7 年发表 的世界经济展望中，对经济全球化这样定义：全球化是指跨国商品与服务交易及 国际资本流动规模和形式的增加，以及技术的广泛迅速传播使世界各国经济的相互依 赖性增强。 经济全球化使得资源与环境问题在土地利用活动中凸显出来。经济全球化扩大了 国际市场的需求，提高了资源的消耗速度和开采能力。煤、石油、铜等重要的不可再 生资源迅速枯竭，生物物种、淡水、森林、草场等可再生资源的消耗加速，自然环境 遭到破坏，并助长了污染产业转移，加剧全球资源环境矛盾。土地利用和生态环境之 间的关系是双向、互为反馈的。一方面，土地不合理利用助长了各种资源与环境问题 的恶化，造成生态环境破坏与平衡失调，加剧了环境污染，加速了资源衰退与缩减。 另一方面，良好环境和自然资源是土地实现合理利用的前提和基础。严重的环境污染 和资源短缺，反过来也会制约土地利用活动合理展- 丌【2 。 经济全球化对土地利用活动的另一个影响就是区域经济一体化。近年来，欧盟、 东盟等地区一体化组织发展迅速；国内的珠三角和长三角等城市群的经济发展也是越 来越迅猛。这种区域经济一体化促进了区域产业结构调整使跨区域的产业转移加快。 这要求我们在进行土地资源配置的时候，要充分注意区域发展的影响，正确定位区域 在区域体系内的地位。正确处理建设用地、经济发展与土地合理利用的关系，提高土 地节约集约利用程度，减少污染排放与资源消耗，有效协调土地资源、其他资源、环 境与经济发展的关系，实现区域经济可持续发展，保证我国经济的持续稳定发展，解 决环境问题。 1 1 2 工业化 工业化是我国建设现代化国家极其重要的组成部分，是我们民族梦寐以求的目 标，工业化在我国的社会、经济发展中起到了无可替代的作用。我国著名发展经济学 家张培刚教授对工业化下的定义是：国民经济中一系列重要的生产函数( 或生产要素 组合方式) 连续发生由低级到高级的突破性变化的过程1 3 1 。也就是说，社会在这一发 展阶段以工业发展为核心，主要体现在工业在三次产业中的比重变化以及工业内部结 2 平原地区县域土地利用结构优化研究 构变化，工业发展在社会变革中起到了核心领导的作用 4 1 。 根据库兹涅茨、钱纳里、西姆斯等人的研究成果，当第一产业高于2 0 0 5 ，第二产 业比重相对较低时，工业化处于初期；当第一产业低于2 0 0 5 ，第二产业比重超过第三 产业，工业化进入中期；当第一产业低于1 0 0 5 ，第二产业比重上升到最高水平，第三 产业比重不断提高，说明工业化进入后期【5 6 j 。 我国地域广阔，各个地区所处工业化阶段不同，但是我国总体上尚处于工业化中 期阶段，正在实现由传统的农业国向现代化工业国的过渡，产业结构必然会发生很大 的变化。工业化的发展、产业结构的质态转变首先通过相应的土地利用变化得到反映， 具体体现在土地资源及其它资源在各产业、部门间的重新分配和组合，这也构成了土 地资源变化的重要内容1 7 j 。世界主要发达国家的发展经历证明，工业化加速的过程就 是农地面积大量减少，二、三产业用地比例提高的过程，同时，工业化的高速度发展 必然伴随着农地高速度消耗的现象，这是一个不容忽视的客观规律【8 j 。因此在制定土 地资源利用政策和农地保护政策时，必须在j 下视这一规律的基础上，集约利用各种土 地资源，统筹安排建设用地规模与布局，对土地利用结构进行科学的优化配置。 1 1 3 城镇化 我国正处于城镇化加速阶段，这是所有研究者都认同的现状。美国学者斯蒂格利 茨认为2 1 世纪有两件事足以影响世界的发展，其中之一就是中国的城市化进程【9 】。 城镇化是人类生产和生活方式由乡村型向城镇型转化的历史过程，也是乡村人口向城 镇人口转化以及乡村和城镇不断发展和完善的过程n0 1 。加速城镇化进程有助于我国现 阶段二元结构和“三农”问题的破解，促进工业化的发展，为经济发展提供动力。我 国政府历来就非常重视良性城镇化进程的发展，如中共中央总书记胡锦涛强调，坚持 走中国特色的城镇化道路，推动我国城镇化健康有序发展。按照循序渐进、节约土地、 集约发展、合理布局的原则，努力形成资源节约、环境友好、经济高效、社会和谐的 城镇发展新格局【l 。 但是在以往城镇化进程中存在一些问题，这些问题带来得负面效应部分抵消了城 镇化所带来的效益，如用地粗放与浪费并存、耕地减少过度、用地结构不合理、建筑 布局凌乱，影响生态环境、城镇化目标与实际情况不符合等i l 引。这些问题的根源就是 土地资源配置不合理。因此，要以规划来引导城镇化，优化配置土地资源，坚持集约、 可持续利用土地资源；统筹考虑经济布局、就业岗位、人口居住、资源环境，逐步形 成布局合理的城镇化空间格局。从根本上解决城镇土地配置不合理、土地利用效率不 高的问题。 1 2 研究的目的和意义 我国平原地区人口多，耕地少，耕地后备资源和人均耕地严重不足，人地矛盾十 分尖锐；与此同时，由于工业化和城镇化的发展，土地生态系统的污染和退化的问题 3 河北农业人学硕士学位( 毕业) 论文 也日益突出。如何在上述背景情况下，在国民经济各部门间合理分配有限的土地资源， 促进土地资源利用集约化与可持续发展，成为土地科学迫切需要解决的课题。另外由 于土地利用的区域性特征不同，土地利用必须要考虑区域的特点。因此，土地利用结 构优化问题就成了一定区域土地资源利用和规划的核心问题【l 玉1 4 j 。 土地利用总体规划是在一定规划区域内，根据当地的自然和社会经济条件以及国 民经济发展的要求，在国民经济各部门之间和农业生产各业之间合理的分配土地，确 定或调整土地利用结构，在时间和空间上配置各种用地，合理组织土地利用的综合规 划措施体系i l 5 l 。 由定义可见土地利用总体规划的核心任务就是确定合理的土地利用结构。研究土 地资源配置问题，是针对土地资源经济供给的稀缺性以及士地利用过程中的不合理性 而提出来的。“优化”是一种相对于不合理的土地利用问题而存在的人类期望和目标。 在土地资源有限供给的前提下，如何在时空上有效地把土地资源分配于不同的用途， 并与其他经济资源，如人力、资金、技术达到合理组合，以使这些资源生产出更多的 为社会所需要的产品和服务，而又不会导致生态环境质量下斛1 6 】。这些任务和目标， 只有通过土地利用优化配置的途径和手段，才能够实现。 我国大部分的人口、城市和经济都分布在平原地区，在新世纪全球化浪潮中，针 对平原地区的特点，制定科学的、操作性强的土地利用总体规划是平原地区城乡统筹、 健康发展的必要条件，是国家调控经济社会协调发展的重要手段，是保障粮食安全的 根本措施。平原地区的土地利用结构优化研究对我国的城镇化、工业化和社会主义市 场经济建设具有基础性的重要作用。 1 3 国内外研究现状 1 3 1 国外研究动态 在资本主义经济发展过程中，有关经济活动空间优化的理论得到了较快地发展， 其中就包含了土地利用布局理论，这些理论以平原为研究对象，组成了土地资源优化 配置的理论基础。其中以德国的区位布局理论最具影响力，自1 9 世纪起，逐渐形成 了杜能的农业区位论、韦伯的工业区位论和克里斯勒的中心地理论等。 然而在2 0 世纪上半叶，土地利用规划只是传统的蓝图规划，土地利用结构优化 研究没有得到重视。其研究的方法也大多是采用定性的经验规划方法，它是根据专业 人员和领导的实践经验与主观愿望来确定发展方向和农林牧副渔用地的配置比例【i7 1 。 2 0 世纪7 0 年代以来，随着世界范围内土地资源调查、评价研究的广泛开展，以 及遥感技术、计算机技术在地理学领域的应用，地理资源信息得以不断丰富和积累， 形成一定规模的地理资源信息库【l 引。这一时期，由于工业化、城市化的发展，迫切需 要新的土地利用结构优化模式，这促使各国广泛开展土地利用规划。此后，如何在较 长的时间和较大的范围内，根据土地适应性以及国民经济建设发展需要，在国民经济 各部门之间合理分配和布局土地，就成为土地利用规划需要解决的中心任务。从其目 4 平原地区县域土地利用结构优化研究 标和任务来看，这一时期的土地资源配置研究才真正进入了实质性阶段。 进入2 0 世纪8 0 年代以后，在发达国家，系统优化方法在土地利用规划中已得到 了非常广泛的应用，取得了显著的成果。近年来，土地规划中广泛引入遥感、计算机 和数学方法极大地提高了规划的科学性、工作效率和精确度。如x i n g 等应用g i s 和 多目标规划来预测土地利用中引起的争地矛盾的原因，由此得出解决的策略l l9 】； v e r f u r a 等在美国威斯康星州d a n e 县的土地信息系统建立过程中，将多用途规划用于 农村土地规划，为决策者提供信息【2 0 】；s h a r i f i 等运用生物生长模型和线性规划模型以 及g i s 工具构建了农场土地利用的决策支持系统【2 l j ；x u a n z h u 等运用s d s s 构建了 土地利用的空间决策支持系统【2 2 】；c h u r i e c c 应用线性规划作为g i s 分析工具，对空间 属性进行优化和变量组合，并在西班牙进行土地规划实验【2 3 j ；h u i z i n gh 等将混合多 目标整数规划应用于土地利用规划【2 4 】；d o k m e c i 等进行了多目标土地利用规划【2 5 j ； r a ok 等用遥感手段进行土地利用规划【2 引，等等。 1 3 2 国内研究动态 我国对土地利用的研究历史悠久。奴隶社会殷商时代实行的井田制，是我国最早 的耕地规划雏形。我国古代地理文献禹贡，对我国的土壤进行了科学分类，并提 出了土地评价的精辟思想。此后，我国对土地利用的研究有了进一步的发展。到2 0 世纪，由于受西方近代地理学思想的影响，我国学者开始用近代的科学理论和方法来 研究我国的土地利用问题。 2 0 世纪后半叶，尤其是7 0 年代以后，随着人口与资源、环境等问题的矛盾日益 突出，人们认识到规划最重要的特征就是对未来的导向性作用1 2 ”，土地利用规划逐渐 从传统的蓝图规划，发展到以控制土地利用变化和可持续发展为目的且具有广泛民众 基础的以现代控制论为理念的规划。尤其是进入9 0 年代以来，土地利用规划的内容 已经具体包括了以可持续发展为导向的土地资源分配与再分配，各类用地结构的合理 调整和优化布局等内容，土地利用结构与布局优化成为了土地利用规划的核心内容。 土地资源优化配置研究受到重视，尤其是对于土地利用结构优化的研究日趋活 跃，在这方面许多学者进行了大量的研究。如刘彦随从系统论角度，在分析区域土地 利用系统的组成要素、层次结构及作用机理的基础上，对土地利用系统优化原理与目 标进行了系统研究，并提出区域土地利用系统优化调控的效益主导型、持续协调型、 主体互动型和适宜匹配等类型模式1 2 8 j ；严金明认为土地利用结构优化模型设计是一项 系统工程，必须运用系统工程的理论和方法，并对设计流程中的土地系统界定、土地 利用分析、结构优化的模型选择、优化方案评价以及结构优化模型应用中的辨证思维 进行了系统理论总结1 2 9 1 ；李超等提出在土地适宜性评价的基础上，对土地利用方式进 行类别划分，并以此来设计优化模型的思路与方法，认为优化的土地利用结构是随土 地利用管理方式的变化而改变的，在土地利用结构优化模式的建立过程中，应该注重 对土地利用管理方式的分析【3 0 j ；宇振荣等应用系统科学和生态学原理，提出了土地_ 粮食人e l 耦合系统为核心的农业土地配置模式框架1 3 。 5 河北农业火学硕士学位( 毕业) 论文 随着最优化技术的出现和应用，各种线性和非线性规划、动态规划及多目标规划 方法开始应用于土地利用规划过程中。线性规划是一种优化资源配置的有效方法，是 一种确定的静态模型。如陈国良等运用线性规划方法研究了宁夏固原县黄土丘陵区农 林牧合理生态经济结构模式【3 列；邹锐等应用不确定性线性规划方法进行了洱海流域环 境经济协调的农林土地利用规划1 3 3 j ；杨晓勇等在以往土地利用线性规划方法基础上， 提出了采用混合整数线性规划方法的思想，互相配合，联合运用【3 4 1 。 一般线性规划要求目标函数中效益系数、约束条件中的技术系数及其它限制量都 固定下来，但现实情况是复杂多变的，人们不可能精确预测环境的变化，因此，需要 运用灰色理论来应对不确定的未来。1 9 9 2 年，李兰海等应用灰色系统的微分拟合法 建立资源配置的动态模型，研究南京市郊北城农场的土地利用规划，得到资源配置的 优化控制模型开始，线性规划中引入了灰色系统理谢3 5 】。灰色线性规划是在技术系数 为可变的灰数、约束值为发展的情况下进行的，是一种动态的线性规划，它弥补了一 般线性规划的不足。王万茂、但承龙、姚华荣等学者都对其进行了研究【3 d 5 1 】。土地利 用结构优化，其目标不仅是要经济效益最大，而是要注重经济、生态、社会的综合效 益，多目标规划正是为适应这种复杂的多目标最优决策需要而发展起来的。周宗丽等 将多目标线性规划模型和系统动力学模型相结合，应用l p s d 方法，把秭归县土地 资源分为全县土地资源、农业土地资源和耕地资源3 个层次，分别进行优化配置【5 2 1 。 胡振琪等以受华丰矿开采影响的小河西村为例，在s p s s 软件的支持下，利用复垦前 后不同土地利用类型的生态足迹、景观多样性、产值等指标，运用多目标规划法对我 国东部丘陵矿区复垦土地利用结构进行了优化分析【5 3 1 。近年来，多目标规划方法已广 泛应用于土地利用结构优化中【5 4 舶】。 综上所述，目前我国的土地利用结构优化研究多采用传统的模型方法，将县级区 域作为单一整体进行研究，但却很少在更微观的层次研究土地资源的空间结构，而且 对资源承载力和生态效益重视不够，生态效益定量化研究较少；土地资源空间配置大 多采用土地利用分区方法，但往往只重视对土地利用结构的地域差异现象研究。本文 以区域经济发展理论为指导，着眼于微观层次，进行土地利用分析，并利用相对资源 承载力函数构建新的土地利用结构优化模型，并体现出生态方面的要求。在空间结构 优化过程中，更加注重土地用途的优化。 1 4 研究内容、技术路线 1 4 1 研究内容 ( 1 ) 土地利用结构优化区域子系统。根据区域经济学理论，一个县级区域可以 根据经济和社会等条件分为若干区域。本文据此提出土地利用结构优化区域系统的概 念，依据区域经济、社会、行政和空间关系的特点，将一个县级区域划分为若干子区 域，各区域都有各自的土地利用特点和土地资源配置要求，在县级土地利用结构优化 过程中应采取与之对应的方法。 6 平原地区县域土地利用结构优化研究 ( 2 ) 土地利用现状分析子系统。着眼于土地利用数量结构、空间结构和时间动 态结构，采用一系列指数模型进行定量分析，找出土地利用活动存在的问题，为土地 利用结构与布局优化提供依据。 ( 3 ) 土地利用结构优化模型子系统。利用土地利用现状分析子系统对研究区域 进行土地利用分析，针对土地利用系统存在的问题，引入包含生态因素的相对资源承 载力目标，构建多目标规划模型，求取最优土地利用结构，得出结构优化配置方案。 ( 4 ) 土地利用空间优化模型子系统。采用聚类分析与g i s 空间分析相结合的方 法进行土地利用的功能分区，指出分区土地利用调整方向。 1 4 2 技术路线 本文以新一轮土地利用总体规划修编为背景，从系统的角度出发，确定平原地区 县级土地利用优化区域系统。以区位论、地域分工理论、弹性规划理论和可持续发展 思想等为指导，构建土地利用优化模型系统，着眼于区域土地利用数量结构、空间结 构和时间动态结构系统预测，采用模型结合定性方法进行土地利用结构优化研究。在 此基础上，将生态绿当量引入相对资源承载力目标函数，运用多目标规划模型，探寻 土地利用系统的最优结构。最后，应用聚类分析和g i s 空间分析相结合的方法进行土 地利用分区，为土地利用结构与布局优化提供科学的、可行的工具与手段。具体技术 路线见图l 。 7 河北农业大学硕士学位( 毕业) 论文 8 图1 技术路线图 f i g1t e c h n o l o g yr o u t e 平原地区县域土地利用结构优化研究 2 土地利用结构优化的理论依据 2 1 土地利用结构优化的相关概念 2 1 1 土地利用 土地利用是人类通过与土地结合获得物质产品和服务的经济活动过程，这一过程 是人类与土地进行的物质、能量、价值和信息的交流、转换的过程【6 1 1 。 土地利用首先是个技术问题，土地是多种自然因素的综合体，土地利用实际上就 是对这些因素的利用。土地利用同时又是个经济问题，土地作为