基于灰色线性规划的南召县土地利用结构优化研究.doc

文库下载 免费文档下载/本文档下载自文库下载网，内容可能不完整，您可以点击以下网址继续阅读或下载：/doc/aadc10dcce2f0066f53322e7.html基于灰色线性规划的南召县土地利用结构优化研究现代农业科技2010年第21期农村经济学基于灰色线性规划的南召县土地利用结构优化研究冀楠1王会昌2任祥源12李燕1登封市国土资源局）（1河南大学环境与规划学院，河南开封475002；摘要土地利用结构优化配置是土地利用规划的核心，以此作为切入点，尝试运用灰色线性规划模型进行土地资源优化配置的研究，并且在结合南召县经济发展和有关规划的控制指标的情况下设计了规划方案，找出适合南召县社会、经济和生态可持续发展的土地资源优化配置方案，以供参考。关键词灰色线性规划；土地利用；结构优化；河南南召中图分类号F301.24文献标识码A文章编号1007-5739（2010）21-0393-02土地资源是人类社会赖以生存和发展的物质基础，也是经济持续发展和环境保护的基础，因此科学保护与有效利用土地资源显得极为重要。土地利用规划是国家宏观调控土地利用的一个重要工具，主要通过土地利用结构的优化配置，达到合理配置有限的土地资源的目的，因而土地利用结构的设计和优化是土地利用规划的核心1-3。土地利用结构优化配置就是为了达到一定的社会、生态、经济效益最优目标，在一定的时空条件下，对土地进行最优分配、最佳使用和布局，合理组织土地的开发、利用、保护和整治，协调人地关系，实现土地资源的可持续利用4-6。从我国先后已经开展了2轮的土地利用规划修编工作中可以看出我国土地利用规划存在着明显的不足，主要是我国的土地利用规划在一种确定性的规划思想指导下，带有明显的计划经济色彩，约束过死，缺乏灵活性，难以保证规划方案的最优。在第三次土地利用规划编制的背景下，应该注意到前2轮土地利用规划中的“刚性有余，弹性不足”等问题，增强土地利用规划的适应性，制定弹性的、可操作的规划7-9。1线性规划、灰色理论及灰色线性规划1.1线性规划线性规划是运筹学中研究较早、发展较快、应用广泛、方法较成熟的一个重要分支，是辅助人们进行科/doc/aadc10dcce2f0066f53322e7.html学管理的一种数学方法。线性规划是指所讨论问题的目标函数是未知变量的线性函数，约束条件是关于未知变量的线性等式或不等式（即目标函数和约束条件中只含有变量的一次方）。线性规划就是寻找1组既满足约束条件又能使成本最小或收益最大的变量的取值。所建立的数学模型具有以下特点：每个模型都有若干个决策变量（x1，x2，x3，xn），其中n为决策变量个数。决策变量的一组值表示一种方案，同时决策变量一般是非负的；目标函数是决策变量的线性函数，根据具体问题可以是最大化（max）或最小化（min），二者统称为最优化（opt）；约束条件也是决策变量的线性函数。1.2灰色理论在控制理论中，人们常用颜色的深浅来形容信息的明确程度，把内部信息完全未知的系统称为黑原色系统，而把内部信息完全确知的系统称为白色系统，介于黑色系统和白色系统之间的系统称之为灰色系统1。传统的系统理论，大部研究信息比较充分的系统。对一些信息比较贫乏的系作者简介冀楠（1985-），女，河南南阳人，在读硕士。研究方向：土地资源管理。收稿日期2010-09-14统，利用黑箱的方法，也取得了较为成功的经验。但是，对一些内部信息部分确知、部分信息不确知系统的研究却很不充分。华中理工大学邓聚龙教授在20世纪80年代初创立的灰色系统理论的研究对象就是部分信息已知、部分信息未知的系统，也称灰色系统。1.3灰色线性规划目前已经提出的线性规划模型有很多，如线性规划模型、多目标线性规划模型、模糊线性规划模型、灰色线性规划模型等。在众多的模型实际应用中，灰色线性规划模型因其良好的解决非线性问题的能力和使用的易适性而受到众多行业的青睐。在一般线性规划模型中，至少有1个系数（价格系数、约束量或A中元素）是灰的或由灰色系统的理论和方法确定的，即为灰色线性规划问题。与其他线性规划模型相比，其应用更为成熟，并且弥补了一般线性规划模型的不足。2实证分析2.1://doc/aadc10dcce2f0066f53322e7.htmlpar研究区域概况南召县位于河南省西南部，北靠伏牛山，南临宛襄平原，隶属南阳市，位于北纬33123343，东经1115511251。境域东西长约95km，南北长约62km，根据土地利用变更数据显示，2008年南召县土地总面积为2932.1726km2。其中农用地247739.25hm2，占84.49%；建设用地19204.63hm2，占6.55%，未利用土地26273.38hm2，占8.96%。2.2模型建立目标函数为：f（x）=CXmax（或min）约束条件：A（塥）X（或）B（塥），X0式中：f（x）为产值（元）；C为效益系数（元/hm2）；X为各种土地利用类型（hm2）。其中：C（塥）=C1，C2，Cn为效益系数向量；X=X1，X2，Xn下为决策变量向量；A（塥）为技术系数矩阵；B（塥）=b1，b2，bn，B（塥）为约束系数向量。2.3变量设置变量的设置见表1。2.4约束条件设置由于灰色线性模型中技术系数及约束系数是采用灰数，有一个弹性区间，实现土地利用规划的目标是保证区域社会、经济和环境可持续发展的要求。方案的设计是根据未393农村经济学表1土地利用变量设置类别土地利用类型变量2007年面积hm2农用地耕地X137549.68园地X24464.16林地X3198849.13其他农用地X46876.28建设用地城镇X51660.55农村居民点X67322.64工矿建设用地X71767.23交通水利用地X881/doc/aadc10dcce2f0066f53322e7.html89.45其他建设用地X9264.76未利用地-X1026273.38来13年南召县社会经济发展、环境保护和土地开发利用可能得到的发展水平、采取的方针和政策等要求下的土地利用数据结构进行优化。2.4.1土地总面积约束。南召县全县各类用地的总面积为293217.26hm2。因此，土地总面积约束条件为：10i=1Xi=293217.262.4.2人口总量约束。按照人均占地面积，以土地承载人口不应该超过规划目标年预测人口数的标准建立总人口灰色约束条件，即：4塥（a21）（i=1Xi X6） 塥（a22）X5塥（b2）（1）式（1）中，塥（a21）上限是农用地的平均预测密度，下限是农用地的密度现状值；塥（a22）下限是城镇用地的平均预测密度，上限是城镇用地的密度现状值；塥（b2）是南召县总人口在规划年的预测值。2007年南召县的农村人口为495200人，城镇人口为131300人，农用地总面积为247739.25hm2，城镇用地总面积为1660.55hm2，农村居民点总面积为7322.64hm2，则可以确定塥（a21）的下限为0.5151hm2/人，塥（a22）的上限为0.013hm2，预测到2020年南召县的总人口为671800人，其中农村人口418600人，城镇人口253200人，农村居民点和农用地总面积256505.83hm2，城镇用地面积2383.88hm2，则可以确定塥（a21）的上限为0.6128hm2/人，塥（a22）的下限为0.0094hm2/人。/doc/aadc10dcce2f0066f53322e7.html2020年：塥（a21）（0.5151，0.6128）；塥（a22）（0.0094，0.0130）；塥（b2）=671800。2.4.3粮食需求量约束。粮食需求量约束条件为：塥（a31）X1frf0S0P0（2）式（2）中，塥（a31）为粮食单产，上限是目标年的粮食单产值，下限是基期年的粮食单产值；fr为粮食系数（粮食作物面积占农作物总面积的比例）；f0为目标年规划的复种指数，指播种面积与耕地总面积的比值；S0为人均用粮标准，为437kg；P0为南召县总人口的目标值。南召县2007年的粮食平均产量为7248kg/hm2，粮食系数为0.62。根据南召县统计年鉴资料，南召县20002007年复种指数在138.00%145.58%之间浮动，大部分值在141%左右，整体有上升趋势。随农业生产水平的不断提高和南召县实力的不断提高，预测到2020年达到145%。利用模型预测南召县2020年的耕地面积为38139.676394现代农业科技2010年第21期hm2，总人口为671800人，粮食平均产量8562kg/hm2，可以确定塥（a31）的上限为8562kg/hm2，即：塥（a31）（7248，8562）2.4.4耕地资源保护目标约束。根据土地利用总体规划，到2020年南召县耕地保有量为37542.18hm2，则耕地保护约束方程为：X137542.18。2.4.5建设用地需求约束。城乡建设用地规模是新一轮土地利用总体规划新设置的约束性指标。南召县2020年城乡建设用地控制规模为19705hm2，则2020年城乡建设用地约束条件为：X5 X6 X719705南召县城镇人均用地126.47m2/人，根据城镇人均建设用地指标，同时考虑到随/doc/aadc10dcce2f0066f53322e7.html着对城镇建设用地的控制，人均城镇用地标准2020年为115m2/人。因此，X5（1650.55，2911.80）。农村居民点的建设发展要以内涵挖潜为主，因此农村居民点的建设规模要逐步缩小，而2020年南召县农村居民点的控制指标是6513.51hm2，即：X66513.51经济的发展离不开交通水利的发展，因此南召县交通水利条件约束：X88189.45在土地利用总体规划中，其他建设用地的控制指标为323.43hm2，即：X9（264.76，323.43）2.4.6生态环境约束。一般生态环境的约束主要是通过森林覆盖率表达的，2007年南召市林地面积198849.13hm2，森林覆盖率为67.81%；另外，根据南召县土地利用总体规划所定目标为67.67%，因此南召县的林地约束条件为：X3（198415.06，198849.13）2.4.7土地利用率约束。2007年南召县的土地利用率已达到91.04%，按照南召县历年土地利用情况，土地利用率年均增加0.078%，因此可以得出2020年土地利用率将达到91.90%，确定约束条件如下：2020年土地利用率将提高到91.90%以上，可以将约束条件转化为：X1023750.602.5构造目标函数2.5.1确定效益系数。应用GM（1.1）、层次分析法、专家打分法、综合平衡法或其他方法进行计算，确定各类用地的效益相对权益系数。用地类型的效益权重，构成效益权重集Wi（i=1，2，310），其中未利用地的用地效益可视为0，参与评判。Wi=（0.0487，0.0456，0.0321，0.0362，0.0231，0.2060，0.1926，0.3020，0.1137）://doc/aadc10dcce2f0066f53322e7.html选用单位土地面积上的收益预测值来确定常数，然后乘以各地的相对权数求得相应的单位面积上的产出效益，即价值向量Ci（i=1，2，39），其中未利用地的系数设定为1。通过GM（1.1）模型进行预测，到2020年，南召县土地产出效益为40192.32元/hm2。求得各类用地单位面积的产出效（下转第397页）闻金华：新农村建设存在的问题及对策要有以下途径：一是以优质稻米、生猪、家禽等主导产业为依托，发展特色农业，以绿色无公害大米、蔬菜等为带动，发展高效规模农业；二是发展农业产业化，延长产业链，增加农产品附加值，扶优扶强农产品加工龙头企业，大力发展农产品精深加工，增加农民的收入；三是培植农民专业合作组织，提高农业组织化水平，以合作经济组织搞好农业产前、产中、产后服务；四是大力实施品牌战略，积极推进标准化生产，整合品牌资源，打造一批拥用自主知识产权、技术含量高、市场占有率高的农产品知名品牌。益群众出一点，包扶单位帮一点，社会各界捐一点，政策优惠让一点”的融资模式。政府应发挥公共财政“四两拨千斤”的作用，落实一定的启动资金和补助资金。2.5发展农村社会事业，提高保障水平一是加快发展农村教育事业。重点巩固农村九年义务教育，抓好农村中小学危房改造和寄宿制学校建设，加强师资队伍建设；二是加强农村公共卫生和基本医疗服务体系建设。扎实推进“一池四改”（沼气池、改厨、改水、改圈、改厕），大力整治村容村貌，彻底改变农村脏、乱、差现象；三是尽快完善农村社会保障制度。如尽快扩大新型农村合作医疗试点范围，完善农村大病医疗求助制度，农村最低生活保障、农村特困群众社会求助、农村社会养老保险等制度；四是加强农村文化和体育设施建设，加强村镇文化活动中心和村民健身休闲中心建设，积极开展健康有益的文体活动。2.3切实落实各项支农政策，让公共财政受益于农国家将通过各类项目逐步加大扶持新农村建设的力度，各相关部门和基层组织应将各项目如期保质地在农村落实。对帮助农村发展科教、文卫/doc/aadc10dcce2f0066f53322e7.html事业的项目，应保证全面落实；对农业各种直接经济、物质补贴和奖励，应及时发给相关受益人；对各种保障性福利，应及时搞好申报审批，使农民享有公共财政福利。3参考文献2.4积极创新投资机制，改变投资方式建设新农村，投入是关键，政府是主导，农民是主体。建设新农村从根本上说是亿万农民的伟大事业，农民应当在建设自己的家园中成为现代建设的优秀价值主体和创造主体。要积极探索建立“各级政府拨一点，涉农资金捆一点，受（上接第394页）益为：1张丽琴，牟增光.推进社会主义新农村建设的思考J.经济论坛，2010（3）：75-76.2秦正修.新农村建设中存在的环境问题及解决对策J.内蒙古煤炭经济，2008（2）：50-51.3宋建武.推进新农村建设的对策建议J.河北农业科学，2009，13（12）：114-116.4王光富.当前新农村建设中存在的问题及对策J.淮北职业技术学院学报，2009，8（6）：122-124.?表2土地利用类型耕地园地林地其他农用地城镇用地农村居民点工矿建设用地交通水利用地其他建设用地未利用地总产值元南召县土地利用结构优化调整方案方案1面积方案2方案3Cj=（1957.37，1832.77，1290.17，1454.96，4947.67，8279.62，3721.81，12138.08，4569.87）2.5.2构建目标函数。通过对南召县土地利用结构现状的分析，结合南召县的实际情况，南召县规划内应该在兼顾/doc/aadc10dcce2f0066f53322e7.html社会效益和生态效益的基础上，以大力发展经济、努力提高经效益为主，因此目标函数为经济效益目标函数，以求得经济效益的最大化。目标函数为：f（x）=1957.37X1 1832.77X2 1290.17X3 1454.96X4 4947.67X5 8279.62X6 3721.81X7 12138.08X8 4569.87X9 X102.6运算过程及结果在灰色线性规划模型中约束系数和约束常数是区间灰数，可按下限、上限及区间值进行规划，从而使规划更具灵活性和弹性，以更好地适应情况的发展变化。为了体现土地利用效益高、费用低、土地资源配置最佳的原则，结合南召县的实际情况和未来发展趋势，分别取约束参数的上限、下限及中间值，在lingo软件支持下，获得3个供选方案（表2）。通过对3个方案的综合比较，发现方案1以经济效益最优为目标，建设用地较多，适合于社会经济快速发展的局面，但城镇及基础设施建设力度大，占用了较多的农用地，总之，该方案注重经济增长，但对土地的负荷较重，实施中要注意引导；方案2的综合效益表现为经济、社会、生态效益的动态平衡，既保持较高济效益，同时又能兼顾社会效益和生态效益，未利用地的减少控制在适度的范围；方案3经济发展和耕地保护并重，在保证建设用地增加以拉动经济37549.684916.82198415.106507.312911.806513.514198.278189.45264.7623750.60293217.3037698.234917.20199327.346507.312497.546513.733139.168558.15323.4323735.22293217.3138140.514756.67198375.366689.272931.446373.7