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基于开发利用与产出视角的区域土地利用隐性形态综合研究——以黄淮海地区为例

本站小编 Free考研考试/2021-12-29
曲艺1,2,, 龙花楼1,2,
1. 中国科学院地理科学与资源研究所,北京 100101
2. 中国科学院大学,北京 100049

The integrated research on regional land use recessive morphology from the perspectives of exploitation and output:The case of the Huang-Huai-Hai Region

QUYi1,2,, LONGHualou1,2,
1. Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, CAS, Beijing 100101, China
2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
通讯作者:通讯作者：龙花楼（1971- ）,男,湖南醴陵人,博士,研究员,博士生导师,主要研究方向为城乡发展与土地利用转型。E-mail: longhl@igsnrr.ac.cn
收稿日期:2016-06-24
修回日期:2016-11-18
网络出版日期:2017-01-20
版权声明:2017《地理研究》编辑部《地理研究》编辑部
基金资助:国家科技支撑计划课题“平原农区空心村整治的关键技术集成示范”（2014BAL01B05）
作者简介:
-->作者简介：曲艺（1986- ）,女,山东青岛人,博士研究生,主要从事城乡发展与土地利用转型研究。E-mail: quy.13b@igsnrr.ac.cn



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摘要
从土地开发利用与产出视角出发,以黄淮海地区为研究区,开展区域土地利用隐性形态的综合研究。首先,从土地开发利用强度、土地经济发展水平和土地污染排放水平三个维度构建了区域土地利用隐性形态的三维表征模型。其次,引入基于遗传算法的K-means聚类方法（KGA）对研究区不同单元的综合土地利用隐性形态进行了类型划分,发现不同类型单元的综合土地利用隐性形态特征与其所处的区域发展水平紧密相关。第三,引入空间距离和空间自相关检验,提出了一种综合空间与非空间属性信息的空间聚类方法（SKGA）,用于研究区综合土地利用隐性形态的分区研究。结果表明：基于SKGA的分区方案既能保留各研究单元非空间属性的分异性,又能兼顾不同单元间的空间邻接性和空间关联性。研究结果可为差别化的土地管理决策提供参考。

关键词：土地利用转型;土地利用隐性形态;遗传算法;空间自相关;空间聚类;黄淮海地区
Abstract
Land use transition refers to the changes in land use morphology including dominant morphology and recessive morphology of a certain region over a certain period of time. If we take different land use morphologies as the points, then different land use transition processes might be the line connecting different points driven by regional socio-economic change and innovation. So, in-depth research on land use morphology may make great contribution to a better understanding of regional land use transition. This paper paid more attention to the recessive land use morphology, a multi-dimensional conception with multiple spatial and non-spatial properties. Taking the Huang-Huai-Hai region as a case study, this paper studies regional land use recessive morphology in a comprehensive way from the view point of exploitation and output. Firstly, a three-dimensional representative model for land use recessive morphology was built. This model consists of the attributes of land use intensity, land use economic condition and land use emission condition. It was subsequently used in recessive land use morphology analysis of the study area. Secondly, a K-means clustering method based on the Genetic Algorithm (KGA) was introduced into the classification for the units with different comprehensive land use recessive morphologies. This showed that the comprehensive land use recessive morphology types of the unit have close relationship to its economic development level. For example, Beijing may have the highest regional land use intensity, highest land use economic level, but lowest land use emission level for its advanced economic development level, while Zhumadian with the lowest regional land use intensity, land use economic level and land use emission level for its underdeveloped economy. Thirdly, by introducing the spatial distance and spatial autocorrelation into the KGA method, this paper proposed a new spatial clustering method combining spatial and non-spatial properties (spatial K-means clustering method based on the Genetic Algorithm, SKGA). As shown that this method performed well in the zoning analysis of comprehensive land use recessive morphologies, for it can maintain the heterogeneity in non-spatial properties, as well as take full account of spatial contiguity and spatial correlation. Finally, differentiated management measures were proposed based on the features of different comprehensive land use recessive morphology zones to support land use policy decision-making.

Keywords：land use transition;land use recessive morphology;the genetic algorithm;spatial autocorrelation;spatial clustering;Huang-Huai-Hai Region

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曲艺, 龙花楼. 基于开发利用与产出视角的区域土地利用隐性形态综合研究——以黄淮海地区为例[J]. , 2017, 36(1): 61-73 https://doi.org/10.11821/dlyj201701005
QU Yi, LONG Hualou. The integrated research on regional land use recessive morphology from the perspectives of exploitation and output:The case of the Huang-Huai-Hai Region[J]. 地理研究, 2017, 36(1): 61-73 https://doi.org/10.11821/dlyj201701005

1 引言

土地作为一种自然资源而为人类所利用,这一利用活动使土地在数量、质量、空间格局、利用程度上发生多种变化[1-5],同时也使土地具有多样化的产出。这些产出既有正面的,如能满足人类生存需求、推动经济发展、促进产业结构升级的各类产品[6-8];也有负面的,如造成环境污染、导致生态失衡、干扰生态系统服务的多项污染和破坏[9-13]。不同土地利用和土地产出状态的组合,呈现出多样化的土地利用综合形态。
在最初土地利用转型研究中,土地利用形态指的是某一区域在特定时期内由主要土地利用类型构成的结构[14,15]。随着研究的不断深入,这一概念被不断地发展和完善,表现为土地利用显性形态和土地利用隐性形态两种形式,而具备了空间和非空间层面的多重属性[16,17]。如果说土地利用转型是一种土地利用/覆被变化的综合研究途径[18],土地利用形态便是一种从整体视角上综合审视不同研究单元土地利用状态的重要手段。土地利用形态的概念表明,土地既具有综合自然和经济特点的非空间属性,又具有综合空间位置和空间关联的空间属性,同时,各种属性相互关联、相互作用,共同呈现出土地利用形态的多维特点。因此,对土地利用形态的完整认识需建立在多维度的、结合空间信息的综合视角上。
分区和分类研究可作为土地利用形态分析的重要手段。分类研究是依据不同研究单元的属性特征,将具有相似性的研究单元归为同一集合的过程。分区研究是结合不同研究单元的空间和非空间属性,将其组合为更高层次区域的过程。分区研究需建立在对研究单元非空间属性特征的深入认识基础上,同时还需兼顾不同单元间的空间邻接性和空间关联性。已有分类研究针对土地覆被、利用程度、集约水平等单一维度的类型划分研究较多[19,20],而在综合土地利用、经济产出、环境状态等多维信息的类型划分方面的研究尚不多见,且以定性为主,定量不足,主观判断对类型划分结果的影响较大。已有分区研究在分区过程中对研究单元的非空间信息考虑较多,对空间邻接性和空间关联性的考虑不充分[21,22];已有分区过程的政策管制导向性较强[23,24],对研究单元本身土地利用状态的区域分异性考虑不足。同时,借助地理信息系统软件,通过空间叠加方式进行分区的传统方法不能满足多维度、定量化的分区研究需求[25,26],急需改进和创新现有分区方法。
本文以黄淮海地区为例,基于土地开发利用与产出的视角,从土地开发利用强度、土地经济产出、土地污染排放三个方面,对这些土地利用隐性形态开展综合研究,拟解决三个方面的问题：① 结合土地利用形态概念和研究目的,构建土地利用隐性形态的三维表征方法,并运用于研究区土地利用的综合分析;② 借助基于遗传算法的聚类方法对研究区不同单元的综合土地利用隐性形态进行类型划分,并结合经济发展阶段分析不同类型间的联系与区别;③ 引入空间距离和空间自相关检验改进传统聚类方法,构建综合空间和非空间属性信息的定量空间聚类方法,并运用于研究区的综合土地利用隐性形态分区研究中,以期为不同区域差别化的土地管理决策提供参考。

2 研究方法与数据来源

2.1 研究方法

2.1.1 土地利用隐性形态的三维表征方法 根据土地利用形态的概念,土地利用隐性形态涵盖质量、产权、经营方式、投入、产出和功能等多重属性[16,17]。由此可见,土地利用隐性形态是一个多维的概念。从土地开发利用与产出角度看,随着经济建设活动在时间和空间上的延展,人类对土地资源的开发利用强度不断提高,这一利用活动的产出既有正面的,也有负面的。其中,正面产出包括国民生产总值的增加、居民生活水平的提升、产业结构的升级等,而负面产出则包括多项污染物的排放、环境质量的下降、环境灾害的频发等。以上土地开发利用行为和土地产出相互联系、共同作用,并在此基础上呈现出一种综合的土地利用形态。这一形态涉及土地在开发强度、经济发展和污染排放三个方面的相互关系,体现为三维的综合土地利用隐性形态信息。
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图1土地利用隐性形态的三维表征模型
-->Fig. 1The three-dimensional representative model for land use recessive morphology
-->

基于以上考虑,构造土地利用隐性形态的三维表征模型（图1）,以从土地开发利用强度、土地经济发展水平和土地污染排放水平三个维度综合审视研究单元的土地利用隐性形态。具体地,以研究单元的地均经济产出水平、居民生活水平、产业结构状态表征其土地经济发展水平（X轴）;以伴随各项经济活动的地均污染排放强度表征其土地污染排放水平（Y轴）;以建设用地面积占比表征其土地开发利用强度（Z轴）。如此,不同研究单元体现为三维空间的不同点,每一点的坐标反映了其对应研究单元在土地开发利用强度、土地经济发展水平和土地污染排放水平的属性信息,三种信息相互组合呈现出这一研究单元的综合土地利用隐性形态。
2.1.2 基于KGA的综合土地利用隐性形态分类方法 综合土地利用隐性形态分类需要同时处理多维信息,聚类分析法可较好地解决这一问题,其中K-means聚类法应用最为广泛[27, 28]。但K-means聚类法的分类结果可能只是局部最优解,且其对初始中心的选取较为敏感[29]。为克服以上缺点,有****提出了基于遗传算法的K-means聚类分析法（K-means Cluster Based on Genetic Algorithm,KGA）[30]。本文采用KGA对综合土地利用隐性形态进行类型划分的核心流程为：
（1）设置初始参数（最大迭代数、种群规模、交叉及变异概率、聚类数等）,随机选择k个研究单元作为初始聚类中心,依据聚类中心指标值,采用浮点数编码形式定义各染色体CM,生成包含n个个体的初始种群。CM表达式为：
CM=ec1,en1,l1,?,eck,enk,lk（1）
式中：eci、eni、和li分别表示第i类（i=1, 2 ,?,k）中心点对应的土地经济发展水平、土地污染排放水平和土地开发利用强度的指标值,各指标值均为归一化后的无量纲量。
（2）根据各单元到不同聚类中心的距离进行分类,并计算该种群中n个个体的适应度函数f(x)：
f(x)=1G=1∑i=1k∑j=1nixij-zi2（2）
式中：G为K-means聚类的准则函数,xij为第i类第j个对象,zi为第i类的聚类中心。
（3）通过选择、交叉、变异及K-means操作对上一代种群进行进化处理。其中,选择处理依据适应度值、采用“轮盘赌”方式[31]进行,并基于精英选择策略对上一代种群中的最优个体予以保留;K-means操作指依据变异后的聚类中心进行分类,并根据分类结果,调整得到新的聚类中心。
（4）重复步骤（2）和步骤（3）,直到最大适应度值对应个体不再变化或达到最大迭代次数T,以最大适应度值对应个体为聚类中心进行分类,输出分类结果。
2.1.3 基于SKGA的综合土地利用隐性形态分区方法 以上分类结果中,同类单元在空间上较为分散,不便于土地利用分区管理。这一分散性源于KGA仅考虑了不同研究单元非空间属性的相似性,忽视了空间邻近性。同时,已有研究表明,不同研究单元的非空间属性可能存在明显的空间关联性[32],分区过程应对这一关联予以充分考虑,以保证同一分区内各研究单元间的空间相关性。已有研究对空间聚类分析做了诸多有益探讨[33-35],但对综合考虑空间邻接性和空间关联性的空间聚类方法研究较为缺乏。为此,本文引入空间距离和空间自相关检验对KGA进行改进,提出一种综合考虑空间和非空间属性的空间聚类方法（Spatial K-means Cluster Based on Genetic Algorithm,SKGA）,用于解决综合土地利用隐性形态的分区问题。该方法的关键环节包括三个。
首先,将空间距离纳入准则函数。借鉴已有研究[34],将各研究单元的中心坐标（xi,yi）（i=1, 2, ?,m）引入准则函数Gs,并对非空间属性距离和空间距离分别赋予权重：
Gs=∑i=1mmin(Distij)（3）
Distij=wa×(ai-aj)2+wb×(bi-bj)2+wc×(ci-cj)2+wd×[(xi-xj)2+(yi-yj)2]（4）
式中：min(Distij)为第i个单元至各聚类中心的最小距离;Distij为第i个单元与聚类中心Cj的距离;a、b、c分别为土地经济发展水平、土地污染排放水平和土地开发利用强度三类指标归一化后的属性值;x、y分别为归一化后的横、纵坐标值;wa、wb、wc、wd为权重,本文中wa+wb+wc+wd=1,且wa=wb=wc。
其次,将空间自相关检验纳入适应度函数。空间自相关包括全局空间自相关和局部空间自相关[36]。综合土地利用隐性形态分区研究中重点关注的是相同分区内不同研究单元间整体空间关联性,因此本文采用全局空间自相关指数评估各分区的空间自相关程 度[37]。全局空间自相关一般采用标准化统计量Z来做显著性检验,其表达式为：
Z=I-E(I)Var(I)（5）
式中：I指全局Moran's I指数。当|Z|≥1.65时,代表在10%的显著性水平下该分区内不同单元间存在显著空间相关性。为将空间自相关性检验引入综合土地利用隐性形态分区过程,定义作用系数γ,并依据检验结果对其赋值：|Z|≥1.65时,γ=1.2;否则γ=1。这一操作将有助于筛选出相同条件下对既有空间自相关性给予了充分考虑的分区方案。基于此,对适应度函数fs (x)做如下定义：
fs(x)=γa×γb×γcGs（6）
式中：γa、γb和γc分别为既定分区方案下,不同分区土地经济发展水平指标、土地污染排放水平指标和土地开发利用强度指标的平均作用系数值。
最后,基于SKGA方法的综合土地利用隐性形态分区流程如图2所示。该迭代过程仍以适应度函数最大化为目标,其与KGA的区别为：① 各个体染色体的编码中增加了聚类中心的空间坐标,即CM=[ec1, en1, l1, x1, y1,…, eck, enk, lk, xk, yk];② 迭代过程中增加了空间邻接权值矩阵生成、全局空间自相关分析。基于SKGA的分区结果既能保留相同分区内研究单元在非空间属性上的相似性,又能反映这些属性的空间关联性及不同单元的空间邻接性。在此分区结果基础上,结合行政区划进行适当微调,即可得到最终的分区方案。
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图2综合土地利用隐性形态的分区流程
-->Fig. 2The technological progress for zoning on comprehensive land use recessive morphology
-->

2.2 数据来源

本文用于表征土地利用隐性形态的指标数据来源于多种统计年鉴,时间节点为2013年。其中,土地经济发展水平指标包含地均国内生产总值、城镇居民人均可支配收入和第三产业占比;土地污染排放水平指标包含地均工业废水排放量、地均工业二氧化硫排放量和地均工业烟（粉）尘排放量;土地开发利用强度指标以各研究单元的建成区面积占比表示。各指标的具体计算方法和数据来源如表1所示。
Tab. 1
表1
表1土地利用隐性形态的三维表征指标
Tab. 1Three-dimensional representative variables for land use recessive morphology
指标类型指标名称单位计算方法数据来源
土地经济
发展水平		地均产值（万元/ km2）地区生产总值/土地总面积《中国城市统计年鉴》
城镇居民人均可
支配收入		（万元/人）从年鉴直接获取《中国统计年鉴》《河北省统计年鉴》《山东省统计年鉴》《江苏省统计年鉴》《安徽省统计年鉴》《河南省统计年鉴》
第三产业占比（%）从年鉴直接获取《中国城市统计年鉴》
土地污染
排放水平		地均废水排放（t/ km2）工业废水排放量/土地总面积《中国城市统计年鉴》
地均二氧化硫排放（t/ km2）工业二氧化硫排放量/土地总面积《中国城市统计年鉴》
地均烟（粉）尘
排放		（t/ km2）工业烟（粉）尘排放量/
土地总面积		《中国城市统计年鉴》
土地开发
利用强度		建成区面积占比（%）建成区面积/土地总面积《中国城市建设统计年鉴》


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3 黄淮海地区综合土地利用隐性形态的类型划分

黄淮海地区位于燕山以南,淮河以北,东临黄海、渤海,西靠太行山,由黄河、淮河、海河冲积平原及部分丘陵地区组成。区内地形平坦、自然灾害危险性低,且交通优势度高、区位优势明显。因此,相比全国其他区域,这一地区土地开发利用程度高、经济发展迅速。根据《全国主体功能区规划》[38],该区域土地开发利用强度远高于全国平均水平,地均地区生产总值均在500万元/km2以上。区内包含京津冀、山东半岛两个优化开发区域和冀中南、东陇海、中原经济区三个重点开发区域,共计51个地级行政单元。伴随未来长时期、持续性的建设用地开发和经济发展,区内基由土地利用活动产生的污染排放问题将获得持续关注。因此,选取黄淮海地区作为综合土地利用隐性形态研究的案例区,具有一定的代表性。
图3从土地经济发展水平、土地污染排放水平和土地开发利用强度三个维度展示黄淮海地区土地利用隐性形态的空间分布特征。图3中所示数据由对应类型指标经标准化和加权平均后获得,因此代表的是不同研究单元在研究区域所处的相对水平。借助自然断裂法（Natural Breaks or Jenks）对各类信息进行分级显示。在土地经济发展维度,北京、天津、济南、青岛、郑州、石家庄的数值相对高于周边其他城市;渤海沿岸、山东半岛城市的数值相对高于黄淮海地区北部、西部和西南部的城市。在土地污染排放维度,唐山、石家庄、淄博、郑州、徐州及其周边城市的数值相对高于其他城市。在土地开发利用维度,北京、天津、青岛、济南、淄博、郑州等城市的数值相对较高,河北中南部、安徽北部地区城市的数值相对较低。
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图3黄淮海地区土地利用隐性形态
-->Fig. 3The land use recessive morphology of Huang-Huai-Hai Region
-->

由于综合土地利用隐性形态具有多维度的属性信息,为降低分类过程的主观性,提高分类结果的准确性,本文采用KGA方法对不同研究单元的综合土地利用隐性形态进行类型划分。图4a是分类结果的三维散点图,其中,X表征土地经济发展水平,Y表征土地污染排放水平,Z表征土地开发利用强度;“+”号代表各研究单元在三维属性空间中的位置;“○”代表不同土地利用隐性形态类型的中心点位置。对三维散点图进行三个方向上的垂直投影,得到3个二维散点图,分别展示了分类结果在X-Y（土地经济发展水平—土地污染排放水平,图4b）、X-Z（土地经济发展水平—土地开发利用强度,图4c）和Y-Z（土地污染排放水平—土地开发利用强度,图4d）三个二维平面上的分布情况。图5表示综合土地利用隐性形态类型的空间分布状况。根据分类结果,研究区内共有7种综合土地利用隐性形态类型,分别以7种颜色表示,散点图和布局图中研究单元的数字和颜色标识一一对应。以下结合散点图和布局图,从非空间属性特征和空间布局特征两个方面,对分类结果进行综合分析。
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图4综合土地利用隐性形态类型的散点图
-->Fig. 4The scatter plots for different types of comprehensive land use recessive morphology
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图5综合土地利用隐性形态类型的空间布局图
-->Fig. 5The spatial pattern for different types of comprehensive land use recessive morphology
-->

类型一,仅包含北京市（32）（ 括号内数字为各城市单元在分类结果中的数字标识,下同。）一个城市,属国际性大都市。这类城市的土地利用以相对极高的经济发展水平、极低的污染排放水平、极高的土地开发利用强度为特点。类型二包含天津（33）、青岛（50）、济南（1）、郑州（7）4个城市,属省级或副省级城市。这类城市的土地利用以相对高的经济发展水平、低的污染排放水平和高的土地开发利用强度为标识。上述两类城市具有地域标示性特征,前者是全国性发展中心,经济高度发达,第三产业占比较高,经济活动中的技术要素投入较高,工业污染排放较少,建设用地扩张显著,区内土地开发利用强度较高。后者是区域性发展中心,虽在经济发展阶段上落后于前者,但远高于周边其他城市,是未来维持快速经济发展和土地开发的重点城市。
类型三、类型四和类型五所包含的城市在空间上相对分散。其中,类型三包括淄博（24）、莱芜（3）和淮南（31）3个城市,这类城市的土地利用以低经济发展水平、高土地开发利用强度和极高的地均污染排放水平为特点,易于区别于其他两种类型。类型四包括唐山（48）、石家庄（19）、邯郸（2）、安阳（15）、平顶山（14）和日照市（46）6个城市,类型五包括枣庄（27）、徐州（36）、淮北（40）、鹤壁（5）、焦作（6）和漯河市（44）5个城市。这两类城市的土地利用均以低经济发展水平、中等污染排放水平为特点,但前者的土地开发利用强度低于后者,处于研究区相对低的水平,而后者处于中等水平,间接表明类型四的土地使用效率高于类型五。
类型六和类型七所包含的城市在空间上相对集中。其中,类型六城市主要分布于山东省,并在河北、河南和江苏沿海有小规模分布,共包含18个城市。其土地利用以低经济发展水平、低污染排放水平和低土地开发利用强度为特点。类型七包含安徽省北部的9个城市和石家庄市周边的4个城市。其土地利用以极低的经济发展水平、极低的污染排放水平和极低的土地开发利用强度为特点。不同类型综合土地利用隐性形态的特点如表2所示。
Tab. 2
表2
表2综合土地利用隐性形态类型的三维特点矩阵
Tab. 2The three-dimensional characteristic matrix for different types of comprehensive land use recessive morphology
类型土地经济发展水平土地污染排放水平土地开发利用强度
类型一极高极低极高
类型二高低高
类型三低极高高
类型四低中等低
类型五低中等中等
类型六低低低
类型七极低极低极低

注：土地经济发展水平列,低值较多,这是因为数据在区域层面标准化后,代表的是相对水平,由于区内土地经济发展水平差距较大,致使大部分研究单元处于土地经济发展水平的低值区间。
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4 综合土地利用隐性形态的区域划分

本文采用SKGA方法,依据研究区不同单元的综合土地利用隐性形态特征进行区域划分,并分析各分区的主要土地利用问题。相比之前的类型划分结果,图6a所示的分区结果既保留了对不同研究单元在非空间属性上的区分度,又体现了相同分区内各研究单元在空间位置上的邻接性和非空间属性上的空间关联性。结合不同研究单元所处的经济发展区域,对模型运行的直接结果进行微调,得到最终的综合土地利用隐性形态分区方案（图6b）。研究区共包含5个综合土地利用隐性形态区,且各分区所包含的研究单元与全国主体功能区规划结果[38]具有较高的一致性,进一步证明了分区方案的合理性。
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图6研究区综合土地利用隐性形态分区
-->Fig. 6Zones of comprehensive land use recessive morphology
-->

参考全国主体功能区规划结果,对不同分区进行命名。京津冀区包含北京、天津、唐山、秦皇岛4个城市,对应于京津冀主体功能区。鲁东南区包含山东省的大部分城市和江苏省的徐州、连云港,大体对应山东半岛主体功能区。冀中南区包含河北省中南部的大部分城市和山东省的滨州、德州、聊城,基本对应冀中南主体功能区。中原区包含河南省的大部分城市和河北省的邯郸市,基本对应中原经济区。淮北区包含安徽省的蚌埠、淮南、淮北、阜阳、宿州、亳州,河南省的商丘、周口、驻马店,江苏省的宿迁、淮安和山东省的菏泽市,这一区域没有既定的主体功能区与之对应,但在广义上对应于地理分区中的淮北地区。
从土地经济发展维度来看,不同分区按综合的土地经济发展水平由高到低可依次排序为,京津冀区>鲁东南区>冀中南区>中原区>淮北区（表3）。单从地均国内生产总值看,随土地经济发展水平降低,各分区土地产出效率呈依次降低趋势,但冀中南区低于中原区。这是因为冀中南区内各单元的行政区面积普遍较大（11938 km2）（ 括号内数字为对应区域内各研究单元的均值,下同。）,接近中原区的两倍（6119 km2）,但地区生产总值却并未表现出明显优势（2487亿元,1985亿元）,过大的行政区面积影响了土地效率。单从第三产业占比看,随土地经济发展水平降低,各分区第三产业占比呈依次降低趋势,但中原区却略低于淮北区。这是因为中原区土地利用以第二产业为主（第二产占比为60.35%）,远高于其他区域,较高的第二产业占比吸引了更多资源,影响了第三产业的发展。
Tab. 3
表3
表3综合土地利用隐性形态分区的三维信息统计表
Tab. 3The three-dimensional statistics in different zones of comprehensive land use recessive morphology
类型指标单位统计指标京津冀区鲁东南区冀中南区中原区淮北区
土地
经济
发展
水平		地均国内生产总值（万元/km2）最大值12058.547096.793068.948329.173171.01
最小值1498.021941.021212.731969.74944.70
均值7473.393976.242154.633348.421689.42
城镇居民人均可支配收入（万元/人）最大值4.033.562.842.662.31
最小值2.402.301.781.951.80
均值3.082.942.312.202.12
第三产业占比（%）最大值76.8555.3041.4441.6741.75
最小值32.2726.9131.5418.4625.13
均值51.0540.2035.6628.4532.36
土地
污染
排放
水平		地均工业废水排放（t/ km2）最大值15685.1629029.6717511.9926696.1441354.49
最小值5780.274735.576350.965905.512454.02
均值9629.1713060.0910171.4414091.289117.77
地均工业二氧化硫
排放		（t/ km2）最大值20.5834.6611.4518.5423.52
最小值3.175.710.195.631.44
均值12.6211.675.8811.625.73
地均工业烟（粉）尘排放（t/ km2）最大值34.8334.067.8917.738.79
最小值1.660.681.581.670.75
均值12.945.603.536.733.14
土地
开发利用强度		建成区面积占比（%）最大值7.965.341.375.144.10
最小值1.241.060.460.920.46
均值4.302.590.852.101.32


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从土地污染排放维度来看,地均工业废水排放水平最高的区域为中原区（14091 t/km2）,但地均二氧化硫和烟（粉）尘排放水平最高的区域为京津冀区,中原区、鲁东南区、冀中南、淮北区依次降低（表3）。首先,二氧化硫、烟（粉）尘颗粒是雾霾的重要组成部分,且流动性较强,北京市（1.66 t/km2）自身的排放水平很低,但其周边城市（唐山为34.83 t/km2）排放水平很高,这对北京市近年频发的雾霾现象具有重要影响[39,40]。其次,冀中南区虽包括石家庄、保定等高排放总量城市,但本文重点分析地均排放水平,由于冀中南区内单元的土地面积较大且包含较多低排放水平城市（如衡水、德州）,因此地均排放水平较低。
从土地开发维度来看,京津冀区的平均土地开发利用强度为最高,且区内各单元差距最大;冀中南区平均土地开发利用强度最低,且区内差距最小,这源于区内普遍较大的行政区面积,且区内包含的低开发强度单元较多（表3）。鲁东南、中原和淮北区的开发强度依次降低,与其土地经济发展水平依次降低的趋势相符。
不同的土地经济发展水平、土地污染排放水平和土地开发利用强度信息相互组合,构成了不同分区特有的综合土地利用隐性形态,也体现了其各自的主要土地利用问题。京津冀区的突出问题在于极高的地均工业二氧化硫和烟（粉）尘排放强度,因此未来北京市在向周边城市转移高污染排放企业时,应注重先升级后转移,以从整体层面提升区域空气质量。鲁东南区和中原区处于较为相似的发展阶段,但后者在较高的地均工业废水排放水平上表现更为突出,未来应注重提升生产工艺、严控排放总量。冀中南区未来的土地开发应结合内涵挖潜合理进行,以提升土地产出效率。淮北区包含了山东、河南、安徽、江苏四省较为落后的城市,在土地经济、污染排放、开发强度方面均位于区域最低水平,未来应在提升综合农业生产水平的同时合理扶持第二、第三产业发展,以整体提升当地经济发展和居民生活水平。

5 结论与讨论

本文从土地开发利用与产出角度,构建了土地利用隐性形态的三维表征模型,以黄淮海地区为例,分别运用KGA方法、提出SKGA方法对研究区不同研究单元的综合土地利用隐性形态进行了定量的分类和分区研究,得到如下结论和启示：
首先,土地利用隐性形态具有多重属性,不同属性信息相互组合,共同构成了多维度的综合土地利用隐性形态特征。研究综合土地开发利用及产出的多项指标,从土地经济发展水平、土地污染排放水平和土地开发利用强度三维度构建了土地利用隐性形态的三维表征模型。并据此分析了黄淮海地区不同研究单元土地利用,结果显示这一表征模型有助于更为全面地分析区域土地利用隐性形态特征。
其次,运用KGA方法将研究区不同单元的综合土地利用隐性形态划分成了7种类型,不同类型间的差异性体现出一种发展阶段上的过渡性。例如,类型一代表了极高土地经济发展、极高土地开发、极低污染排放的高级别综合土地利用隐性形态,以北京为例。类型二代表了高土地经济发展、高土地开发、低污染排放的次高级别综合土地利用隐性形态,以青岛为例。类型七代表了极低土地经济发展、极低土地开发、极低污染排放的低级别综合土地利用隐性形态,以菏泽和驻马店为例。类型三至类型六介于其间,属于中等级别综合土地利用隐性形态,并因其各自土地利用隐性形态组合特点不同而呈现出不同特征。
第三,综合土地利用隐性形态分区是实现差别化土地管理的基础,因此本文引入空间距离和空间自相关检验,提出一种综合考虑研究单元非空间与空间属性的空间聚类方法,SKGA方法,对研究区综合土地利用隐性形态进行了分区研究。分区方案可较好地衔接全国主体功能区划结果,同时,不同分区在综合土地利用隐性形态上的差异性反映了不同区域在发展阶段上的过渡性。
最后,SKGA空间聚类法因其以下两方面的特点而值得推广：① SKGA方法集成了研究单元的空间属性、非空间属性以及非空间属性的空间关联性,其分区结果能在不丢失非空间属性分异特征的基础上保证相同分区内各单元的集中连片,因此可以推广应用到其他相关分区研究中;② SKGA方法可以定量处理具备多维信息特点空间单元的聚类问题,聚类过程的定量化程度高,聚类结果对主观判断的依赖性弱且更为准确,因此可以推广至三维乃至更多维度的聚类分析研究中。
The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献 原文顺序
文献年度倒序
文中引用次数倒序
被引期刊影响因子

[1]Long Hualou.Land use policy in China: Introduction.
Land Use Policy, 2014, 40: 1-5.https://doi.org/10.1016/j.landusepol.2014.03.006URLMagsci [本文引用: 1]摘要
This themed issue of Land Use Policy builds mainly on papers presented at an international conference on 'Land Use Issues and Policy in China under Rapid Rural and Urban Transformation', convened by the Chinese Academy of Sciences in Beijing, China, in October 2012. The conference set out to share and promote new scientific findings from a range of disciplines that advance research on land use policy in China. The contributions to this themed issue provide conceptual-theoretical and empirical takes on the topic, around four main areas of interest to both researchers and policymakers: nation-wide land use issues, the Sloping Land Conversion Program, land engineering and land use, and land use transitions. Various land use issues have been associated with rapid urban-rural transformations in China, giving rise to formulation of new policies directly affecting land use. However, these have contributed to new land use problems due to the nature of the policies and the difficulties in policy implementation constrained by the special 'dual-track' structure of urban-rural development in China. In view of this, this themed edition makes a compelling call for more systematic research into the making and implementation of China's land use policy. It also emphasizes the challenges for further research on land use policy in China. (C) 2014 Elsevier Ltd. All rights reserved.
[2]刘纪远, 匡文慧, 张增祥, 等. 20世纪80年代末以来中国土地利用变化的基本特征与空间格局
. 地理学报, 2014, 69(1): 3-14.https://doi.org/10.11821/dlxb201401001Magsci摘要
土地利用/土地覆被变化（LUCC）是人类活动与自然环境相互作用最直接的表现形式，本文采用相同空间分辨率的卫星遥感信息源和相同的技术方法，对中国1980 年代末到2010 年土地利用变化数据进行定期更新。在此基础上，提出并发展土地利用动态区划的方法，研究土地利用变化的空间格局与时空特征。我们发现：1990-2010 年的20 年间，中国土地利用变化表现出明显的时空差异。“南减北增，总量基本持衡，新增耕地的重心逐步由东北向西北移动”是耕地变化的基本特征；“扩展提速，东部为重心，向中西部蔓延”是城乡建设用地变化的基本特征；“林地前减后增，荒漠前增后减，草地持续减少”是非人工土地利用类型变化的主要特征。20 世纪末与21 世纪初两个10 年相比，中国土地利用变化空间格局出现了一些新特征，原有的13 个土地利用变化区划单元演变为15 个单元，且部分区划单元边界发生变化。主要变化格局特征为黄淮海地区、东南部沿海地区、长江中游地区和四川盆地城镇工矿用地呈现明显的加速扩张态势；北方地区耕地开垦重心由东北地区和内蒙古东部转向西北绿洲农业区；东北地区旱作耕地持续转变为水田；内蒙古农牧交错带南部、黄土高原和西南山地退耕还林还草效果初显。近20 年间，尽管气候变化对北方地区的耕地变化有一定的影响，但政策调控和经济驱动仍然是导致我国土地利用变化及其时空差异的主要原因。2000 年后的第一个10 年，土地利用格局变化的人为驱动因素已由单向国土开发为主，转变为开发与保护并重。在空间格局变化的分析方法方面，应用“动态区划法”开展世纪之交两个10 年中国LUCC空间格局变化的分析，有效揭示了20 年来中国LUCC“格局的变化过程”，即动态区划边界的推移、区划单元内部特征的变化与单元的消长等；以及“变化过程的格局”，即土地利用变化过程与特征的分阶段区域差异，清晰刻画了LUCC动态区划中区划单元的消长，单元边界的变动，以及前后10 年的变化强度特征，揭示了土地利用“格局”与“过程”之间的交替转化规律，以及不同类型和区域的变化原因，证明了该分析方法的有效性。
[Liu Jiyuan, Kuang Wenhui, Zhang Zengxiang, et al.Spatio-temporal characteristics, patterns and causes of land use changes in China since the late 1980s.
Acta Geographica Sinica, 2014, 69(1): 3-14.]https://doi.org/10.11821/dlxb201401001Magsci摘要
土地利用/土地覆被变化（LUCC）是人类活动与自然环境相互作用最直接的表现形式，本文采用相同空间分辨率的卫星遥感信息源和相同的技术方法，对中国1980 年代末到2010 年土地利用变化数据进行定期更新。在此基础上，提出并发展土地利用动态区划的方法，研究土地利用变化的空间格局与时空特征。我们发现：1990-2010 年的20 年间，中国土地利用变化表现出明显的时空差异。“南减北增，总量基本持衡，新增耕地的重心逐步由东北向西北移动”是耕地变化的基本特征；“扩展提速，东部为重心，向中西部蔓延”是城乡建设用地变化的基本特征；“林地前减后增，荒漠前增后减，草地持续减少”是非人工土地利用类型变化的主要特征。20 世纪末与21 世纪初两个10 年相比，中国土地利用变化空间格局出现了一些新特征，原有的13 个土地利用变化区划单元演变为15 个单元，且部分区划单元边界发生变化。主要变化格局特征为黄淮海地区、东南部沿海地区、长江中游地区和四川盆地城镇工矿用地呈现明显的加速扩张态势；北方地区耕地开垦重心由东北地区和内蒙古东部转向西北绿洲农业区；东北地区旱作耕地持续转变为水田；内蒙古农牧交错带南部、黄土高原和西南山地退耕还林还草效果初显。近20 年间，尽管气候变化对北方地区的耕地变化有一定的影响，但政策调控和经济驱动仍然是导致我国土地利用变化及其时空差异的主要原因。2000 年后的第一个10 年，土地利用格局变化的人为驱动因素已由单向国土开发为主，转变为开发与保护并重。在空间格局变化的分析方法方面，应用“动态区划法”开展世纪之交两个10 年中国LUCC空间格局变化的分析，有效揭示了20 年来中国LUCC“格局的变化过程”，即动态区划边界的推移、区划单元内部特征的变化与单元的消长等；以及“变化过程的格局”，即土地利用变化过程与特征的分阶段区域差异，清晰刻画了LUCC动态区划中区划单元的消长，单元边界的变动，以及前后10 年的变化强度特征，揭示了土地利用“格局”与“过程”之间的交替转化规律，以及不同类型和区域的变化原因，证明了该分析方法的有效性。
[3]宋小青, 吴志峰, 欧阳竹. 耕地转型的研究路径探讨
. 地理研究, 2014, 33(3): 403-413.https://doi.org/10.11821/dlyj201403001Magsci摘要
当前，土地利用转型研究总体上处于“描述—解释”阶段，高度集中在森林转型研究领域及空间形态研究路径。学术界亟须推动土地利用转型研究向科学调控阶段发展。对此，本文尝试提出耕地转型的研究路径，以期带动土地利用转型研究领域向半人工半自然复合土地系统乃至人工土地系统拓展、研究路径向非空间形态延伸。耕地转型诊断可以从空间形态转型与功能形态转型两条路径开展。其中，前一路径关注耕地的空间分布及其收缩与扩张，可以从耕地数量变化或格局变化视角开展研究；后一路径关注耕地功能的变化过程，可以从外部性或政策演进视角开展研究。由社会—生态负反馈驱动的耕地功能形态转型，主导着由社会—经济动态驱动的耕地空间形态转型进程。据此，作者构建了耕地转型调控框架及其层次分析体系。
[Song Xiaoqing, Wu Zhifeng, Ouyang Zhu.Route of cultivated land transition research.
Geographical Research, 2014, 33(3): 403-413.]https://doi.org/10.11821/dlyj201403001Magsci摘要
当前，土地利用转型研究总体上处于“描述—解释”阶段，高度集中在森林转型研究领域及空间形态研究路径。学术界亟须推动土地利用转型研究向科学调控阶段发展。对此，本文尝试提出耕地转型的研究路径，以期带动土地利用转型研究领域向半人工半自然复合土地系统乃至人工土地系统拓展、研究路径向非空间形态延伸。耕地转型诊断可以从空间形态转型与功能形态转型两条路径开展。其中，前一路径关注耕地的空间分布及其收缩与扩张，可以从耕地数量变化或格局变化视角开展研究；后一路径关注耕地功能的变化过程，可以从外部性或政策演进视角开展研究。由社会—生态负反馈驱动的耕地功能形态转型，主导着由社会—经济动态驱动的耕地空间形态转型进程。据此，作者构建了耕地转型调控框架及其层次分析体系。
[4]李志江, 马晓冬, 孙姗姗. 苏北乡村转型与土地利用转型的耦合分析: 以沛县为例
. 江苏师范大学学报: 自然科学版, 2015, 33(1): 36-39.https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-4298.2015.01.004URL摘要
以沛县为例,分析了以传统农业为主的苏北乡村转型发展与乡村土地利用转型的耦合特征.研究表明：2006～2012年间,沛县乡村土地利用变化以生产用地向生活用地转变为主,具体体现在耕地-农村居民点用地、耕地-城镇用地的转变.计算结果表明,沛县全县乡村性指数较高,为0.06～0.70,其中〉0.50的有8个乡镇,〈0.20的只有2个.Spearman等级相关分析表明,耕地-农村居民点用地变化耦合系数与乡村性之间存在显著的正等级相关.
[Li Zhijiang, Ma Xiaodong, Sun Shanshan.Coupling analysis of rural transformation and land use change in Northern Jiangsu: a case study of Peixian County.
Journal of Jiangsu Normal University: Natural Science Edition, 2015, 33(1): 36-39.]https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-4298.2015.01.004URL摘要
以沛县为例,分析了以传统农业为主的苏北乡村转型发展与乡村土地利用转型的耦合特征.研究表明：2006～2012年间,沛县乡村土地利用变化以生产用地向生活用地转变为主,具体体现在耕地-农村居民点用地、耕地-城镇用地的转变.计算结果表明,沛县全县乡村性指数较高,为0.06～0.70,其中〉0.50的有8个乡镇,〈0.20的只有2个.Spearman等级相关分析表明,耕地-农村居民点用地变化耦合系数与乡村性之间存在显著的正等级相关.
[5]吕晓, 黄贤金, 张全景. 城乡建设用地转型研究综述
. 城市规划, 2015, 39(4): 105-112.https://doi.org/10.11819/cpr20150417aURL [本文引用: 1]摘要
新型城镇化进程中的城乡建设用地可持续利用与管理是社会各界关注 的热点问题.从土地利用转型视角将城乡建设用地作为一个整体探索其综合研究途径,合理评判区域城乡建设用地利用形态的时空变化,探寻其与经济社会发展之间 的耦合关系、互馈机理与动力机制,成为亟待深入探索的重要科学问题.本文从土地利用转型的研究视角、城乡建设用地转型的主要研究内容与方法等方面系统总结 了近年来城乡建设用地转型的研究进展,认为已有研究呈现出了研究视角多元化、研究内容广泛化、研究方法实证化的基本特征.最后提出了进一步研究的建议:将 城乡建设用地作为一个整体开展多种分析尺度下的转型过程及其与经济社会发展耦合关系的综合性研究.
[Lv Xiao, Huang Xianjin, Zhang Quanjing.A literature review on urban-rural construction land transition.
City Planning Review, 2015, 39(4): 105-112.]https://doi.org/10.11819/cpr20150417aURL [本文引用: 1]摘要
新型城镇化进程中的城乡建设用地可持续利用与管理是社会各界关注 的热点问题.从土地利用转型视角将城乡建设用地作为一个整体探索其综合研究途径,合理评判区域城乡建设用地利用形态的时空变化,探寻其与经济社会发展之间 的耦合关系、互馈机理与动力机制,成为亟待深入探索的重要科学问题.本文从土地利用转型的研究视角、城乡建设用地转型的主要研究内容与方法等方面系统总结 了近年来城乡建设用地转型的研究进展,认为已有研究呈现出了研究视角多元化、研究内容广泛化、研究方法实证化的基本特征.最后提出了进一步研究的建议:将 城乡建设用地作为一个整体开展多种分析尺度下的转型过程及其与经济社会发展耦合关系的综合性研究.
[6]王建康, 谷国锋. .URL [本文引用: 1]

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[7]夏方舟, 严金明, 徐一丹. 基于随机边界分析的土地要素对中国经济技术效率影响研究
. 中国土地科学, 2014, 28(7): 4-10.https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-8158.2014.07.001URL摘要
研究目的:应用随机边界模型对中国各省级区域在 2002-2012年间引入土地要素前后的技术效率进行估计,分析土地要素对中国经济的技术效率影响,为差别化土地调控政策提供依据.研究方法:文献研究 和随机边界相结合.研究结果:(1)土地要素对中国经济的技术效率影响是显著的,引入土地要素后技术效率有所提高(0.0835);(2)不同区域土地要 素对技术效率的影响不尽相同(从-0.0743到0.1930不等,呈阶梯状分布),经济落后越大的地区对技术效率影响也越大;(3)土地要素在对西部地 区的平均技术效率影响中体现出最大作用(0.1175),东部地区的平均技术效率较高(0.8558),但土地要素对其技术效率影响最小 (0.0454).研究结论:土地宏观调控对技术效率有促进作用且当前仍然是可持续的,应进一步明确土地政策参与宏观调控的目标,因时制宜地调整土地宏观 调控的主要政策工具,并针对不同区域因地制宜地依据土地要素对技术效率影响差异制定相应配套政策.
[Xia Fangzhou, Yan Jinming, Xu Yidan.Study on the effects of land elements on technical efficiency of economic growth in China based upon Stochastic Frontier Analysis.
China Land Science, 2014, 28(7): 4-10.]https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-8158.2014.07.001URL摘要
研究目的:应用随机边界模型对中国各省级区域在 2002-2012年间引入土地要素前后的技术效率进行估计,分析土地要素对中国经济的技术效率影响,为差别化土地调控政策提供依据.研究方法:文献研究 和随机边界相结合.研究结果:(1)土地要素对中国经济的技术效率影响是显著的,引入土地要素后技术效率有所提高(0.0835);(2)不同区域土地要 素对技术效率的影响不尽相同(从-0.0743到0.1930不等,呈阶梯状分布),经济落后越大的地区对技术效率影响也越大;(3)土地要素在对西部地 区的平均技术效率影响中体现出最大作用(0.1175),东部地区的平均技术效率较高(0.8558),但土地要素对其技术效率影响最小 (0.0454).研究结论:土地宏观调控对技术效率有促进作用且当前仍然是可持续的,应进一步明确土地政策参与宏观调控的目标,因时制宜地调整土地宏观 调控的主要政策工具,并针对不同区域因地制宜地依据土地要素对技术效率影响差异制定相应配套政策.
[8]Nichols D A.Land and economic growth.
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By Donald A Nichols; Land and Economic Growth
[9]刘永强, 廖柳文, 龙花楼, 等. 土地利用转型的生态系统服务价值效应分析: 以湖南省为例
. 地理研究, 2015, 34(4): 691-700.https://doi.org/10.11821/dlyj201504008URLMagsci [本文引用: 1]摘要
<p>以1995年、2000年、2005年和2010年四期Landsat TM影像解译数据和社会经济数据为基础,借助ArcGIS分析手段,探讨了期间湖南省的土地利用转型情况。借鉴全球生态系统服务价值的最新研究成果,结合中国实际情况对生态系统服务价值系数进行了修订,进而对湖南省土地利用转型导致的生态系统服务价值变化进行了测度和分析。结果表明：1995-2010年,湖南省土地利用发生明显变化,主要表现为城乡建设用地增加及耕地和草地面积的减少;1995-2000年,湖南省生态系统服务价值略有提升,由8807.8亿元变为8829.5亿元,增加0.25%。但自2000年以后,生态系统服务价值持续下降,由2000年的8829.5亿元降至2010年的8770.9亿元,下降0.66%。最后,提出保障湖南省生态系统服务功能的土地利用优化配置建议。</p>
[Liu Yongqiang, Liao Liuwen, Long Hualou, et al.Effects of land use transition on ecosystem services value: A case study of Hunan province.
Geographical Research, 2015, 34(4): 691-700.]https://doi.org/10.11821/dlyj201504008URLMagsci [本文引用: 1]摘要
<p>以1995年、2000年、2005年和2010年四期Landsat TM影像解译数据和社会经济数据为基础,借助ArcGIS分析手段,探讨了期间湖南省的土地利用转型情况。借鉴全球生态系统服务价值的最新研究成果,结合中国实际情况对生态系统服务价值系数进行了修订,进而对湖南省土地利用转型导致的生态系统服务价值变化进行了测度和分析。结果表明：1995-2010年,湖南省土地利用发生明显变化,主要表现为城乡建设用地增加及耕地和草地面积的减少;1995-2000年,湖南省生态系统服务价值略有提升,由8807.8亿元变为8829.5亿元,增加0.25%。但自2000年以后,生态系统服务价值持续下降,由2000年的8829.5亿元降至2010年的8770.9亿元,下降0.66%。最后,提出保障湖南省生态系统服务功能的土地利用优化配置建议。</p>
[10]Liu Yongqiang, Long Hualou, Li Tingting, et al.Land use transitions and their effects on water environment in Huang-Huai-Hai Plain, China.
Land Use Policy, 2015, 47: 293-301.https://doi.org/10.1016/j.landusepol.2015.04.023URL摘要
This paper analyzes the spatio-temporal dynamic patterns of land use in Huang-Huai-Hai Plain, one of the China's most important grain production bases experiencing rapid urban-rural transformation development, using high-resolution Landsat TM (Thematic Mapper) data and series data of water environmental quality monitoring in 2000 and 2010, and related socio-economic data from government departments. After assessing the change of water environmental quality of Huang-Huai-Hai Plain during 2000-2010, three spatial econometric regression models including Spatial Lag Model (SLM), Spatial Error Model (SEM) and ordinary least squares (OLS) are used to explore the correlationships between land use transitions and water environmental changes. The outcomes indicated that, during the research period, land use pattern changes in the study area were characterized by the loss of large quantities of farmland and the increase of construction land and water body. On the whole, the water environment in the study area was obviously improved, but there also existed partial deterioration as evidenced by the increase of monitoring sections with water environmental quality below Class V. In general, the increases of grassland, forested land and water body have positive effects on water environmental quality while farmland and construction land have negative effects on that. The authors argue that construction land use and farmland use have almost equal negative effects on water environmental quality, and managing agricultural non-point source pollution is pivotal to improve local water environmental quality. Finally, some of the major implications for managing the land and water resources in the plain areas of China as well as other developing countries undergoing rapid urban-rural transformation development are discussed in the aspects of ecological farming practices, rural construction land management, land use planning and urban planning. (C) 2015 Elsevier Ltd. All rights reserved.
[11]Long Hualou, Liu Yongqiang, Hou Xuegang, et al.Effects of land use transitions due to rapid urbanization on ecosystem services: Implications for urban planning in the new developing area of China.
Habitat International, 2014, 44: 536-544.https://doi.org/10.1016/j.habitatint.2014.10.011URLMagsci摘要
With the rapid development of Chinese economy, many negative effects of land use transitions under the pressure of rapid urbanization on local ecological system and environment have occurred. This paper examines the dynamic patterns of land use in Tianjin Binhai New Area experienced rapid urbanization, using high-resolution Landsat TM (Thematic Mapper) data in 1985, 1995, 2005 and 2010, and socioeconomic data from both research institutes and government departments, and assesses the changes of ecosystem services value (ESV) by drawing a connection between the observed land use dynamics and the evaluation of ESV, based on the latest research of Costanza et al. (2014) and some revisions adapted to the situation of China. The outcomes indicated that, during the period 1985-2010, ESV of the study area decreased by 25.9%, from 12,194 to 9037 billion RMBY, due to the losses of large quantities of ecological land (e.g., farmland and water body) to construction land. Then, some of the major implications for improving the urban planning of Tianjin Binhai New Area were discussed. The authors argue that it is fundamental to meet the demand of construction land for socio-economic development, meanwhile protect regional ecosystem services function and maintain its stability; only in this way can the new developing area of China realize the sustainable use of ecological resources in the process of rapid urbanization, as well as the integration of economic, social and ecological benefits. (C) 2014 Elsevier Ltd. All rights reserved.
[12]杨依天, 郑度, 张雪芹, 等. 1980-2010年和田绿洲土地利用变化空间耦合及其环境效应
. 地理学报, 2013, 68(6): 813-824.Magsci摘要
在气候变暖、西部大开发及2009 年以来实施的19 省市对口援疆建设背景下,和田绿洲面临着全方位经济发展所引发的水土资源需求的巨大挑战。为此,基于研究区3 期18 景TM/ETM+遥感影像目视解译,从空间耦合角度分析了和田绿洲1980-2010 年土地利用变化及其环境效应。研究表明:① 1980-2010 年,和田绿洲土地利用时空变化显著。耕地、城乡工矿居民地面积分别增加了32.32%、142.23%,灌丛与荒漠草地面积分别减少了23.12%、18.82%。新增耕地主要源于草地、未利用地开垦及毁林开荒。绿洲耕地向西北方向逆盛行风向扩张,其质心年平均偏移16.5 m。② 中游绿洲区与下游荒漠区的绿洲面积、土地利用程度综合指数、信息熵与均衡度等分别呈现上升与下降相反趋势。这种以耗水量为纽带的空间耦合源于中游耕地扩张导致的下游径流量逐年减少而造成的下游土地退化。③ 耕地扩张提高土地利用综合水平的同时,林地与草地遭受破坏,土地利用结构信息熵上升,过渡带植被受损严重,系统不稳定性增强,威胁到和田绿洲稳定,进而危及塔里木河下游生态安全。故建议进一步调整农业内部产业结构,缩减高耗水量作物种植面积,严禁以各种名义的开荒;制定塔里木河流域地表水分配法案,立法保障关于地表水分配、增加生态用水等规定严格实施,同时严禁地下水过量开采。
[Yang Yitian, Zheng Du, Zhang Xueqin, et al.The spatial coupling of land use changes and its environmental effects on Hotan oasis during 1980-2010.
Acta Geographica Sinica, 2013, 68(6): 813-824.]Magsci摘要
在气候变暖、西部大开发及2009 年以来实施的19 省市对口援疆建设背景下,和田绿洲面临着全方位经济发展所引发的水土资源需求的巨大挑战。为此,基于研究区3 期18 景TM/ETM+遥感影像目视解译,从空间耦合角度分析了和田绿洲1980-2010 年土地利用变化及其环境效应。研究表明:① 1980-2010 年,和田绿洲土地利用时空变化显著。耕地、城乡工矿居民地面积分别增加了32.32%、142.23%,灌丛与荒漠草地面积分别减少了23.12%、18.82%。新增耕地主要源于草地、未利用地开垦及毁林开荒。绿洲耕地向西北方向逆盛行风向扩张,其质心年平均偏移16.5 m。② 中游绿洲区与下游荒漠区的绿洲面积、土地利用程度综合指数、信息熵与均衡度等分别呈现上升与下降相反趋势。这种以耗水量为纽带的空间耦合源于中游耕地扩张导致的下游径流量逐年减少而造成的下游土地退化。③ 耕地扩张提高土地利用综合水平的同时,林地与草地遭受破坏,土地利用结构信息熵上升,过渡带植被受损严重,系统不稳定性增强,威胁到和田绿洲稳定,进而危及塔里木河下游生态安全。故建议进一步调整农业内部产业结构,缩减高耗水量作物种植面积,严禁以各种名义的开荒;制定塔里木河流域地表水分配法案,立法保障关于地表水分配、增加生态用水等规定严格实施,同时严禁地下水过量开采。
[13]傅伯杰, 陈利顶, 马克明. 黄土丘陵区小流域土地利用变化对生态环境的影响: 以延安市羊圈沟流域为例
. 地理学报, 1999, 54(3): 51-56.https://doi.org/10.3321/j.issn:0375-5444.1999.03.006URL [本文引用: 1]摘要
选择黄土丘陵沟壑区的羊圈沟流域,应用地理信息系统和野外采样分 析,从小流域、坡面和单一土地利用类型三个尺度层次研究土地利用变化对流域土壤侵蚀、土壤养分和土壤水分的影响.结果发现:1996年比1984年该流域 坡耕地减少了43%,林地增加了42%,草地增加了5%,土壤侵蚀量减少了24%.坡耕地-草地-林地土地利用结构具有较好的土壤养分保持能力,且前期土 壤含水量低,是黄土丘陵区梁峁坡地上较好的土地利用结构类型.该流域土壤养分含量林地＞草地＞坡耕地,土壤水分含量林地＜草地＜坡耕地.
[Fu Bojie, Chen Liding, Ma Keming.The effect of land use change on the regional environment in the Yangjuangou catchment in the Loess Plateau of China.
Acta Geographica Sinica, 1999, 54(3): 51-56.]https://doi.org/10.3321/j.issn:0375-5444.1999.03.006URL [本文引用: 1]摘要
选择黄土丘陵沟壑区的羊圈沟流域,应用地理信息系统和野外采样分 析,从小流域、坡面和单一土地利用类型三个尺度层次研究土地利用变化对流域土壤侵蚀、土壤养分和土壤水分的影响.结果发现:1996年比1984年该流域 坡耕地减少了43%,林地增加了42%,草地增加了5%,土壤侵蚀量减少了24%.坡耕地-草地-林地土地利用结构具有较好的土壤养分保持能力,且前期土 壤含水量低,是黄土丘陵区梁峁坡地上较好的土地利用结构类型.该流域土壤养分含量林地＞草地＞坡耕地,土壤水分含量林地＜草地＜坡耕地.
[14]龙花楼, 李秀彬. 区域土地利用转型分析: 以长江沿线样带为例
. 自然资源学报, 2002, 17(2): 144-149.https://doi.org/10.3321/j.issn:1000-3037.2002.02.003URLMagsci [本文引用: 1]摘要
区域土地利用形态与其经济和社会发展阶段相对应,它随着某个区域所处的经济和社会发展阶段的变化而变化。区域土地利用转型,即区域土地利用形态在时序上的变化,它通常与经济和社会发展阶段的转型相对应。论文在划分长江沿线样带土地利用变化的区域类型基础上,结合社会经济统计数据,分析了各区段耕地和建设用地的变化。研究表明,长江沿线样带区域农村建房用地的转型基本上能反映整个样带的区域土地利用转型,且各区段所处的农村建房用地转型阶段非常明显。此外,还发现样带各区段所处的农村建房用地转型阶段与整个样带的社会经济发展水平相吻合。
[Long Hualou, Li Xiubin.Analysis on regional land use transition: A case study in transect of the Yangtze River.
Journal of Natrual Resources, 2002, 17(2): 144-149.]https://doi.org/10.3321/j.issn:1000-3037.2002.02.003URLMagsci [本文引用: 1]摘要
区域土地利用形态与其经济和社会发展阶段相对应,它随着某个区域所处的经济和社会发展阶段的变化而变化。区域土地利用转型,即区域土地利用形态在时序上的变化,它通常与经济和社会发展阶段的转型相对应。论文在划分长江沿线样带土地利用变化的区域类型基础上,结合社会经济统计数据,分析了各区段耕地和建设用地的变化。研究表明,长江沿线样带区域农村建房用地的转型基本上能反映整个样带的区域土地利用转型,且各区段所处的农村建房用地转型阶段非常明显。此外,还发现样带各区段所处的农村建房用地转型阶段与整个样带的社会经济发展水平相吻合。
[15]Grainger Alan.National land use morphology: Patterns and possibilities.
Geography, 1995, 80(3): 235-245.https://doi.org/10.2307/215297URL [本文引用: 1]摘要
ABSTRACT National land use morphology, the overall pattern of actual land cover in a country at a given time, is proposed as a basic geographical concept and a key element in the emerging theory of human-environment relationships and the modelling of global environmental change. A discussion of its relationship with established geographical theory and practice is followed by a description of three applications: international static comparisons: modelling generic non-spatial and spatial trends over time; and modelling global environmental change. -Author
[16]龙花楼. 论土地利用转型与乡村转型发展
. 地理科学进展, 2012, 31(2): 131-138.https://doi.org/10.11821/xb201204012URLMagsci [本文引用: 2]摘要
土地利用转型这一研究方向引入中国后,结合中国社会经济特点的相关研究篷勃开展。土地利用形态是土地利用转型研究的核心内容,在社会经济变化和革新的影响下,随着研究的不断深入,土地利用形态的概念内涵被不断拓展。本文在分析土地利用形态概念内涵的发展演变基础上,提出将其分为显性形态与隐性形态两种形式,并以此诠释了土地利用转型的概念模式,进而探讨了土地利用转型与乡村转型发展之间的关系。研究指出:耕地和农村宅基地这两种地类乃乡村发展与土地利用转型之重要源头。随后探讨了乡村转型发展与耕地和农村宅基地利用转型之间的相互作用关系。最后提出未来土地利用转型与乡村转型发展的研究方向,涉及土地利用转型与乡村转型发展的格局与地域类型、互馈作用机理与动力机制、资源与环境效应、优化调控模式和途径等方面。
[Long Hualou.Land use transition and rural transformation development.
Progress in Geography, 2012, 31(2): 131-138.]https://doi.org/10.11821/xb201204012URLMagsci [本文引用: 2]摘要
土地利用转型这一研究方向引入中国后,结合中国社会经济特点的相关研究篷勃开展。土地利用形态是土地利用转型研究的核心内容,在社会经济变化和革新的影响下,随着研究的不断深入,土地利用形态的概念内涵被不断拓展。本文在分析土地利用形态概念内涵的发展演变基础上,提出将其分为显性形态与隐性形态两种形式,并以此诠释了土地利用转型的概念模式,进而探讨了土地利用转型与乡村转型发展之间的关系。研究指出:耕地和农村宅基地这两种地类乃乡村发展与土地利用转型之重要源头。随后探讨了乡村转型发展与耕地和农村宅基地利用转型之间的相互作用关系。最后提出未来土地利用转型与乡村转型发展的研究方向,涉及土地利用转型与乡村转型发展的格局与地域类型、互馈作用机理与动力机制、资源与环境效应、优化调控模式和途径等方面。
[17]龙花楼. 论土地利用转型与土地资源管理
. 地理研究, 2015, 34(9): 1607-1618.https://doi.org/10.11821/d1yj201509001URLMagsci [本文引用: 2]摘要
<p>自21世纪初土地利用转型这一研究方向引入中国后,土地利用转型已成为当今学术界和国家行政部门十分关注的重要课题。在拓展深化土地利用转型的概念内涵,阐述土地利用转型的理论模式基础上,探讨了土地利用转型与土地资源管理二者之间的互馈机制,进而分析了土地利用转型与土地资源管理二者之间的相互影响。研究指出：决策部门应根据土地利用形态的变化适时调整土地资源管理政策措施,充分考虑目标区域所处的土地利用转型阶段,以增强土地资源管理决策的科学性。在探讨未来土地利用转型与土地资源管理研究方向基础上,强调土地利用隐性形态及其变化应当成为今后土地利用转型与土地资源管理研究关注的焦点,通过管控土地利用隐性形态的变化来创新土地资源管理政策法规及制度,提升土地资源管理水平。</p>
[Long Hualou.Land use transition and land management.
Geographical Research, 2015, 34(9): 1607-1618.]https://doi.org/10.11821/d1yj201509001URLMagsci [本文引用: 2]摘要
<p>自21世纪初土地利用转型这一研究方向引入中国后,土地利用转型已成为当今学术界和国家行政部门十分关注的重要课题。在拓展深化土地利用转型的概念内涵,阐述土地利用转型的理论模式基础上,探讨了土地利用转型与土地资源管理二者之间的互馈机制,进而分析了土地利用转型与土地资源管理二者之间的相互影响。研究指出：决策部门应根据土地利用形态的变化适时调整土地资源管理政策措施,充分考虑目标区域所处的土地利用转型阶段,以增强土地资源管理决策的科学性。在探讨未来土地利用转型与土地资源管理研究方向基础上,强调土地利用隐性形态及其变化应当成为今后土地利用转型与土地资源管理研究关注的焦点,通过管控土地利用隐性形态的变化来创新土地资源管理政策法规及制度,提升土地资源管理水平。</p>
[18]龙花楼. 土地利用转型: 土地利用/覆被变化综合研究的新途径
. 地理与地理信息科学, 2003, 19(1): 87-90.https://doi.org/10.3969/j.issn.1672-0504.2003.01.022URL [本文引用: 1]摘要
该文简介了土地利用转型这一新的土地利用/覆被变化(LUCC)综合研究途径,借鉴国外土地利用转型研究成果,结合我国国情,分析了在中国开展土地利用转型研究的局限性,并选取主要由于区域社会经济发展程度的差异而导致在同一时段内含有不同土地利用转型阶段的长江沿线样带为研究区,来开展中国的土地利用转型研究.
[Long Hualou.Land use transition: A new integrated approach of land use/cover change study. Geography and
Geo-Information Science, 2003, 19(1): 87-90.]https://doi.org/10.3969/j.issn.1672-0504.2003.01.022URL [本文引用: 1]摘要
该文简介了土地利用转型这一新的土地利用/覆被变化(LUCC)综合研究途径,借鉴国外土地利用转型研究成果,结合我国国情,分析了在中国开展土地利用转型研究的局限性,并选取主要由于区域社会经济发展程度的差异而导致在同一时段内含有不同土地利用转型阶段的长江沿线样带为研究区,来开展中国的土地利用转型研究.
[19]张景华, 封志明, 姜鲁光. 土地利用/土地覆被分类系统研究进展
. 资源科学, 2011, 33(6): 1195-1203.URLMagsci [本文引用: 1]摘要
土地利用/土地覆被变化是全球变化研究中的一个重要内容，而土地利用/土地覆被分类又是研究土地覆被变化的重要前提，它既影响着分类结果的表达，也决定着分类数据的应用领域。本文简要回顾和评述了国内外土地利用/土地覆被分类系统的研究进展。研究认为，土地利用/土地覆被分类系统，1970年代之前以土地利用分类为主，着重于土地用途的差异，主要用于土地利用现状调查和土地利用制图；1970年代随着遥感和计算机技术的发展，以土地覆被为主的分类系统迅速发展起来，它着重于土地类型的差异，主要用于土地覆被变化研究。研究指出，目前的土地利用/土地覆被分类系统一般都适用于特定研究目的和研究尺度，没有统一标准，这种土地分类系统的不兼容性，给土地覆被数据的汇总、分析与共享带来了诸多不便。但一个“万能”的土地分类系统又是不存在的。鉴于此，研究认为一个标准土地分类系统应该是多级的、开放的系统，高级别的土地覆被类型可以直接基于遥感影像进行识别，以便于实现分类数据的比较和共享；低级别的土地覆被类型可以根据特定研究目的灵活制定，以满足特定的研究需要。
[Zhang Jinghua, Feng Zhiming, Jiang Luguang.Progress on studies of land use/ land cover classification system.
Resources Science, 2011, 33(6): 1195-1203.]URLMagsci [本文引用: 1]摘要
土地利用/土地覆被变化是全球变化研究中的一个重要内容，而土地利用/土地覆被分类又是研究土地覆被变化的重要前提，它既影响着分类结果的表达，也决定着分类数据的应用领域。本文简要回顾和评述了国内外土地利用/土地覆被分类系统的研究进展。研究认为，土地利用/土地覆被分类系统，1970年代之前以土地利用分类为主，着重于土地用途的差异，主要用于土地利用现状调查和土地利用制图；1970年代随着遥感和计算机技术的发展，以土地覆被为主的分类系统迅速发展起来，它着重于土地类型的差异，主要用于土地覆被变化研究。研究指出，目前的土地利用/土地覆被分类系统一般都适用于特定研究目的和研究尺度，没有统一标准，这种土地分类系统的不兼容性，给土地覆被数据的汇总、分析与共享带来了诸多不便。但一个“万能”的土地分类系统又是不存在的。鉴于此，研究认为一个标准土地分类系统应该是多级的、开放的系统，高级别的土地覆被类型可以直接基于遥感影像进行识别，以便于实现分类数据的比较和共享；低级别的土地覆被类型可以根据特定研究目的灵活制定，以满足特定的研究需要。
[20]郑新奇, 邓红蒂, 姚慧, 等.中国设区市土地集约利用类型区划分研究
. 中国人口?资源与环境, 2010, 20(2): 6-11.https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-2104.2010.02.002URL [本文引用: 1]摘要
中国的基本国情之一是地区差异明显.在进行城市集约利用评价或制定相关标准时,由于存在这种差异,导致很多政策执行不力.在人们高度重视城市土地集约利用研究时,如何进行差别对待,因地制宜,需要从类型区的角度进行研究.本文以设区城市为研究对象,在对进行统计分析的基础上,采用"统计分析+使用频率"方法,筛选出共4类24个指标,借助统计资料和GIS技术,划分了4个一级集约利用类型区以及各区中的17个亚区,并建立了亚区命名体系.结果显示:(1)城市土地集约利用程度大致为东高西低.东部城市多为Ⅰ、Ⅱ级,中部城市多为Ⅲ级,西部城市多为Ⅳ级.(2)城市土地集约程度和城市经济状况存在不完全吻合现象,表现在一些城市经济情况相对比较好,但是土地集约利用程度却不高.这在中部城市表现得十分明显.由此得出结论,采用本文的研究思路和方法可以较好地解决城市土地集约利用的差异管理问题,并可进行动态更新,使政策制定和管理更具操作性.
https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-2104.2010.02.002URL [本文引用: 1]摘要
中国的基本国情之一是地区差异明显.在进行城市集约利用评价或制定相关标准时,由于存在这种差异,导致很多政策执行不力.在人们高度重视城市土地集约利用研究时,如何进行差别对待,因地制宜,需要从类型区的角度进行研究.本文以设区城市为研究对象,在对进行统计分析的基础上,采用"统计分析+使用频率"方法,筛选出共4类24个指标,借助统计资料和GIS技术,划分了4个一级集约利用类型区以及各区中的17个亚区,并建立了亚区命名体系.结果显示:(1)城市土地集约利用程度大致为东高西低.东部城市多为Ⅰ、Ⅱ级,中部城市多为Ⅲ级,西部城市多为Ⅳ级.(2)城市土地集约程度和城市经济状况存在不完全吻合现象,表现在一些城市经济情况相对比较好,但是土地集约利用程度却不高.这在中部城市表现得十分明显.由此得出结论,采用本文的研究思路和方法可以较好地解决城市土地集约利用的差异管理问题,并可进行动态更新,使政策制定和管理更具操作性.
[21]赵荣钦, 黄贤金, 钟太洋, 等. 聚类分析在江苏沿海地区土地利用分区中的应用
. 农业工程学报, 2010, 26(6): 310-314.https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-6819.2010.06.054URL [本文引用: 1]摘要
土地利用分区是土地利用总体规划的核心内容之一,也是土地利用结构布局的体现和落实。为了对江苏沿海地区土地利用及未来发展方向提供理论指导,结合该区域土地利用的现状和特点,以国家主体功能区划分的评价指标为依据,选取了资源环境承载力、现有开发密度和发展潜力3个一级指标及12个二级指标,建立了土地利用分区的评价指标体系。借助SPSS软件,对江苏省沿海地区3个地市的20个行政单元进行了系统聚类分析。结合分区结果及沿海地区的实际情况,将该区域分为4类:优化发展区,包括南通、连云港和盐城3个市区;滨海潜力区,包括如东县、大丰市和东台市;重点发展区,包括海安县、启东县、如皋县、通州市、海门市;一般发展区,包括以上区域以外的9个县级单位。根据各区域的相似性和差异性,提出了各区域土地资源开发利用中存在的主要问题和未来发展方向。结果表明,基于主体功能区指标体系的土地利用分区对于指导区域土地开发和布局具有重要的实践意义。
[Zhao Rongqin, Huang Xianjin, Zhong Taiyang, et al.Application of clustering analysis to land use zoning of coastal region in Jiangsu Province.
Transactions of the CSAE, 2010, 26(6): 310-314.]https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-6819.2010.06.054URL [本文引用: 1]摘要
土地利用分区是土地利用总体规划的核心内容之一,也是土地利用结构布局的体现和落实。为了对江苏沿海地区土地利用及未来发展方向提供理论指导,结合该区域土地利用的现状和特点,以国家主体功能区划分的评价指标为依据,选取了资源环境承载力、现有开发密度和发展潜力3个一级指标及12个二级指标,建立了土地利用分区的评价指标体系。借助SPSS软件,对江苏省沿海地区3个地市的20个行政单元进行了系统聚类分析。结合分区结果及沿海地区的实际情况,将该区域分为4类:优化发展区,包括南通、连云港和盐城3个市区;滨海潜力区,包括如东县、大丰市和东台市;重点发展区,包括海安县、启东县、如皋县、通州市、海门市;一般发展区,包括以上区域以外的9个县级单位。根据各区域的相似性和差异性,提出了各区域土地资源开发利用中存在的主要问题和未来发展方向。结果表明,基于主体功能区指标体系的土地利用分区对于指导区域土地开发和布局具有重要的实践意义。
[22]李小军, 方斌. 基于突变理论的经济发达地区市域城镇化质量分区研究: 以江苏省13市为例
. 经济地理, 2014, 34(3): 65-71.URL [本文引用: 1]摘要
文章选择位于我国长江三角洲经济发达的江苏省13个地级市为研究区,以突变理论为基础,采用突变级数法与系统聚类分析方法相结合,构建市域城镇化质量分区的理论框架,并运用该理论对江苏省13个地级市城镇化质量进行了评价,认为江苏省的市域城镇化质量格局存在明显的空间分异现象。同时,根据江苏省各市城镇化特点,将其划分为4个城镇化质量等级区,并对各等级的形成机制作了深入分析,找出了各分区的特点,提出了各分区合理调整城镇化发展路径的对策措施。
[Li Xiaojun, Fang Bin.Urbanization quality zoning research of economically developed city based on Catastrophe Theory: A case of 13 perfecture-level cities of Jiangsu province.
Economic Geography, 2014, 34(3): 65-71.]URL [本文引用: 1]摘要
文章选择位于我国长江三角洲经济发达的江苏省13个地级市为研究区,以突变理论为基础,采用突变级数法与系统聚类分析方法相结合,构建市域城镇化质量分区的理论框架,并运用该理论对江苏省13个地级市城镇化质量进行了评价,认为江苏省的市域城镇化质量格局存在明显的空间分异现象。同时,根据江苏省各市城镇化特点,将其划分为4个城镇化质量等级区,并对各等级的形成机制作了深入分析,找出了各分区的特点,提出了各分区合理调整城镇化发展路径的对策措施。
[23]曹卫东, 曹玉红. 生态、经济协同发展的滨湖区空间管制分区研究: 以巢湖东段为例
. 长江流域资源与环境, 2012, 21(4): 426-432.Magsci [本文引用: 1]摘要
<p>生态敏感性极高的滨湖区正面临着人类开发带来的环境威胁。旨在通过滨湖区空间管制，处理好保护与开发的关系，避免和减少开发过程中可能带来的负面环境问题，实现滨湖区持续、健康发展。应用模糊评价与GIS空间分析方法，首先从生态环境敏感性、经济发展潜力两大方面出发，构建了包括2项I 级指标、9项Ⅱ级指标和32项Ⅲ级指标的滨湖区空间管制分区评价指标体系；应用GIS空间分析模块，以500 m网格为基本评价单元,分别进行滨湖区的生态敏感性、经济发展潜力以及二者的叠加评价。结果显示：滨湖区从单元上可确定4类开发功能取向（适宜、较适宜、限制、禁止建设），从区域生态、经济协同发展要求下，从满足生产、生活和生态的需要，宜将滨湖区划定不同功能的空间管制区</p>
[Cao Weidong, Cao Yuhong.Research on spatial management regionalization about lakes under ecological-economic synergy.
Resources and Environment in the Yangtze Basin, 2012, 21(4): 426-432.]Magsci [本文引用: 1]摘要
<p>生态敏感性极高的滨湖区正面临着人类开发带来的环境威胁。旨在通过滨湖区空间管制，处理好保护与开发的关系，避免和减少开发过程中可能带来的负面环境问题，实现滨湖区持续、健康发展。应用模糊评价与GIS空间分析方法，首先从生态环境敏感性、经济发展潜力两大方面出发，构建了包括2项I 级指标、9项Ⅱ级指标和32项Ⅲ级指标的滨湖区空间管制分区评价指标体系；应用GIS空间分析模块，以500 m网格为基本评价单元,分别进行滨湖区的生态敏感性、经济发展潜力以及二者的叠加评价。结果显示：滨湖区从单元上可确定4类开发功能取向（适宜、较适宜、限制、禁止建设），从区域生态、经济协同发展要求下，从满足生产、生活和生态的需要，宜将滨湖区划定不同功能的空间管制区</p>
[24]欧维新, 连鹏, 逄谦. 基于水污染总量控制的土地利用管控分区: 以无锡市为例
. 自然资源学报, 2014, 29(1): 1-12.https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2014.01.001Magsci [本文引用: 1]摘要
分区管控研究是水污染控制研究的热点，基于水污染控制的土地利用管控分区，是实现水污染“源头控制”的有效途径之一。论文从土地利用变化的水环境效应出发，立足区域水污染总量控制目标，综合考虑污染负荷允许排放量、水质净化功能和排污地段的敏感性程度等约束条件，探讨了以水污染总量控制为目的的土地利用管控分区方法，尝试将区域水污染分配任务量控制要求，转化为其对社会经济、土地利用等的约束与调整。研究以无锡市为例，采用目标函数熵值法对水污染物总量进行公平分配，通过各评价单元所需控制污染减排量、水质净化功能价值以及环太湖不同地段保护需要的三维等级解析，将无锡市划分为不同污染控制程度的6 个土地利用管控区，并根据不同管控区土地利用-水污染输出特征，提出相应的管控措施。
[Ou Weixin, Lian Peng, Fang Qian.Land use regulation zoning for controlling the total amount of water pollutants: A case study of Wuxi city.
Journal of Natural Resources, 2014, 29(1): 1-12.]https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2014.01.001Magsci [本文引用: 1]摘要
分区管控研究是水污染控制研究的热点，基于水污染控制的土地利用管控分区，是实现水污染“源头控制”的有效途径之一。论文从土地利用变化的水环境效应出发，立足区域水污染总量控制目标，综合考虑污染负荷允许排放量、水质净化功能和排污地段的敏感性程度等约束条件，探讨了以水污染总量控制为目的的土地利用管控分区方法，尝试将区域水污染分配任务量控制要求，转化为其对社会经济、土地利用等的约束与调整。研究以无锡市为例，采用目标函数熵值法对水污染物总量进行公平分配，通过各评价单元所需控制污染减排量、水质净化功能价值以及环太湖不同地段保护需要的三维等级解析，将无锡市划分为不同污染控制程度的6 个土地利用管控区，并根据不同管控区土地利用-水污染输出特征，提出相应的管控措施。
[25]蒙莉娜, 郑新奇, 赵璐, 等. 基于生态位适宜度模型的土地利用功能分区
. 农业工程学报, 2011, 27(3): 282-287.Magsci [本文引用: 1]摘要
土地利用功能分区是土地利用总体规划中的重要内容。该研究以生态位理论为基础，从生态角度进行土地利用功能分区定量研究。该研究提出了土地利用生态位的概念，并从土地利用需求生态位和现实生态位的耦合关系，构建土地利用生态位适宜度模型，建立土地利用生态位适宜度评价因子体系，并以土地利用生态位适宜度评价结果为表征量，借助GIS技术对土地利用功能进行分区。通过对山东省济南市的案例研究，运用该技术方法进行的土地利用功能分区，结果更加优化和合理，验证了该模型的实用性。该研究从生态适宜角度为土地利用分区的定量化研究提供了新的技术方法。
[Meng Lina, Zheng Xinqi, Zhao Lu, et al.Land-use functional regionalization based on niche-fitness model.
Transactions of the CSAE, 2011, 27(3): 282-287.]Magsci [本文引用: 1]摘要
土地利用功能分区是土地利用总体规划中的重要内容。该研究以生态位理论为基础，从生态角度进行土地利用功能分区定量研究。该研究提出了土地利用生态位的概念，并从土地利用需求生态位和现实生态位的耦合关系，构建土地利用生态位适宜度模型，建立土地利用生态位适宜度评价因子体系，并以土地利用生态位适宜度评价结果为表征量，借助GIS技术对土地利用功能进行分区。通过对山东省济南市的案例研究，运用该技术方法进行的土地利用功能分区，结果更加优化和合理，验证了该模型的实用性。该研究从生态适宜角度为土地利用分区的定量化研究提供了新的技术方法。
[26]赵海霞, 崔建鑫, 董雅文, 等. 基于生态—经济协调发展的乡镇空间功能分区
. 长江流域资源与环境, 2016, 25(3): 375-386.https://doi.org/10.11870/cjlyzyyhj201603003Magsci [本文引用: 1]摘要
按提供产品的类别,乡镇尺度空间由生态空间、农业空间和建设空间组成,这3部分空间共同承载着乡镇社会经济发展的重任。坚持生态保护对发展的约束与支撑功能并存的理念,建立以生态约束为前提,并与开发建设协同推进的分区指标体系、技术方法及应用模式,是生态文明战略下空间功能分区的有益探讨。以南京市六合区雄州街道为案例,借助ArcGIS空间分析工具,采用互斥性矩阵分类法,通过对生态约束、农业发展、工业发展与人居环境等建设开发适宜性的单项与综合评价的集成,构建生态、农业和建设空间布局的总体架构,实现了街镇空间功能的整合与科学定位;划分禁止建设区、限制建设区、适宜建设区和已建设区等四大类功能区,并提出各功能区的生态环境保护措施与产业发展导向,为实施区域发展与生态保护的协同推进提供了依据。
[Zhao Haixia, Cui Jianxin, Dong Yawen, et al.Spatial function zoning at township scale based on ecological and economic coordinated development.
Resources and Environment in the Yangtze Basin, 2016, 25(3): 375-386.]https://doi.org/10.11870/cjlyzyyhj201603003Magsci [本文引用: 1]摘要
按提供产品的类别,乡镇尺度空间由生态空间、农业空间和建设空间组成,这3部分空间共同承载着乡镇社会经济发展的重任。坚持生态保护对发展的约束与支撑功能并存的理念,建立以生态约束为前提,并与开发建设协同推进的分区指标体系、技术方法及应用模式,是生态文明战略下空间功能分区的有益探讨。以南京市六合区雄州街道为案例,借助ArcGIS空间分析工具,采用互斥性矩阵分类法,通过对生态约束、农业发展、工业发展与人居环境等建设开发适宜性的单项与综合评价的集成,构建生态、农业和建设空间布局的总体架构,实现了街镇空间功能的整合与科学定位;划分禁止建设区、限制建设区、适宜建设区和已建设区等四大类功能区,并提出各功能区的生态环境保护措施与产业发展导向,为实施区域发展与生态保护的协同推进提供了依据。
[27]Likas A, Vlassis N, Verbeek J J.The global k-means clustering algorithm
. Pattern Recognition. 2003, 36(2): 451-461. [本文引用: 1]
[28]Carslaw D C, Beevers S D.Characterising and understanding emission sources using bivariate polar plots and K-means clustering.
Environmental Modelling & Software, 2013, 40: 325-329.https://doi.org/10.1016/j.envsoft.2012.09.005URL [本文引用: 1]摘要
Abstract This paper develops the idea of bivariate polar plots as a method for source detection and characterisation. Bivariate polar plots provide a graphical method for showing the joint wind speed, wind direction dependence of air pollutant concentrations. Bivariate polar plots provide an effective graphical means of discriminating different source types and characteristics. In the current work we apply k-means clustering techniques directly to bivariate polar plots to identify and group similar features. The technique is analogous to clustering applied to back trajectories at the regional scale. When applied to data from a monitoring site with high source complexity it is shown that the technique is able to identify important clusters in ambient monitoring data that additional analysis shows to exhibit different source characteristics. Importantly, this paper links identified clusters to known emission characteristics to confirm the inferences made in the analysis. The approaches developed should have wide application to the analysis of air pollution monitoring data and have been made freely available as part of the openair R package.
[29]Maulik Ujjwal, Bandyopadhyay Sanghamitra.Genetic algorithm-based clustering technique.
Pattern Recognition, 2000, 33(9): 1455-1465.https://doi.org/10.1016/S0031-3203(99)00137-5URL [本文引用: 1]摘要
A genetic algorithm-based clustering technique, called GA-clustering, is proposed in this article. The searching capability of genetic algorithms is exploited in order to search for appropriate cluster centres in the feature space such that a similarity metric of the resulting clusters is optimized. The chromosomes, which are represented as strings of real numbers, encode the centres of a fixed number of clusters. The superiority of the GA-clustering algorithm over the commonly used K-means algorithm is extensively demonstrated for four artificial and three real-life data sets.
[30]Krishna K, Murty M N.Genetic K-means algorithm. IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics,
Part B (Cybernetics), 1999, 29(3): 433-439. [本文引用: 1]
[31]Mitchell M.An Introduction to Genetic Algorithms. Cambridge, MA: MIT Press, 1998.URL [本文引用: 1]
[32]靳诚, 陆玉麒. 基于县域单元的江苏省经济空间格局演化
. 地理学报, 2009, 64(6): 713-724.https://doi.org/10.3321/j.issn:0375-5444.2009.06.008URLMagsci [本文引用: 1]摘要
<p>通过ESDA相关分析，描述了20世纪90年代以来江苏省县域经济格局在空间上的变化状况。在经济总体空间格局上，江苏省县域经济发展水平表现出很强的空间自相关性，相似的地区在空间上集聚分布，热点区的空间结构多表现为以苏州、无锡为核心的圈状空间结构，且不断的向东南方向集聚。经济增长空间格局在空间分布上表现出更多的随机性和结构的不稳定性，热点区域切换频繁，没有明显的地理集中现象。江苏经济空间格局连续性和自组织性越来越强，空间分异格局中的随机成份在不断降低，而由空间自相关引起的结构化分异越来越显著，东北&mdash;西南方向经济发展的空间差异较小，而东南&mdash;西北方向经济发展空间差异最大。最后，将江苏省经济格局演化的驱动力归结为3个方面：历史发展基础、经济区位和区域发展政策。</p>
[Jin Cheng, Lu Yuqi.Evolvement of spatial pattern of economy in Jiangsu province at county level.
Acta Geographica Sinica, 2009, 64(6): 713-724.]https://doi.org/10.3321/j.issn:0375-5444.2009.06.008URLMagsci [本文引用: 1]摘要
<p>通过ESDA相关分析，描述了20世纪90年代以来江苏省县域经济格局在空间上的变化状况。在经济总体空间格局上，江苏省县域经济发展水平表现出很强的空间自相关性，相似的地区在空间上集聚分布，热点区的空间结构多表现为以苏州、无锡为核心的圈状空间结构，且不断的向东南方向集聚。经济增长空间格局在空间分布上表现出更多的随机性和结构的不稳定性，热点区域切换频繁，没有明显的地理集中现象。江苏经济空间格局连续性和自组织性越来越强，空间分异格局中的随机成份在不断降低，而由空间自相关引起的结构化分异越来越显著，东北&mdash;西南方向经济发展的空间差异较小，而东南&mdash;西北方向经济发展空间差异最大。最后，将江苏省经济格局演化的驱动力归结为3个方面：历史发展基础、经济区位和区域发展政策。</p>
[33]骆剑承, 周成虎, 梁怡, 等. 多尺度空间单元区域划分方法
. 地理学报, 2002, 57(2): 167-173.Magsci [本文引用: 1]摘要
<p>传统空间单元的区域划分通常仅以属性数据作为划分依据,而对单元之间空间依赖关系考虑不周。在尺度空间理论基础上,提出多尺度空间单元区域划分方法,在考虑空间单元属性信息的同时,增加了空间单元的相互依赖关系,使得在空间尺度在由小变大过程中,具有高度空间相互依赖关系的空间单元相互融合,得到不同空间尺度下的区域划分。以江苏省从1978年到1995年的18年社会经济发展数据为基础,进行了全省社会经济发展水平的区域划分的试验,结果表明与实际发展水平的分布情况相吻合。</p>
[Luo Jiancheng, Zhou Chenghu, Liang Yi, et al.Scale-space theory based regionalization for spatial cells.
Acta Geographica Sinica, 2002, 57(2): 167-173.]Magsci [本文引用: 1]摘要
<p>传统空间单元的区域划分通常仅以属性数据作为划分依据,而对单元之间空间依赖关系考虑不周。在尺度空间理论基础上,提出多尺度空间单元区域划分方法,在考虑空间单元属性信息的同时,增加了空间单元的相互依赖关系,使得在空间尺度在由小变大过程中,具有高度空间相互依赖关系的空间单元相互融合,得到不同空间尺度下的区域划分。以江苏省从1978年到1995年的18年社会经济发展数据为基础,进行了全省社会经济发展水平的区域划分的试验,结果表明与实际发展水平的分布情况相吻合。</p>
[34]Jiao Limin, Liu Yaolin, Zou Bin.Self-organizing dual clustering considering spatial analysis and hybrid distance measures.
Science China Earth Sciences, 2011, 54(8): 1268-1278.https://doi.org/10.1007/s11430-011-4222-1URL [本文引用: 1]摘要
Abstract Dual clustering performs object clustering in both spatial and non-spatial domains that cannot be dealt with well by traditional clustering methods. However, recent dual clustering research has often omitted spatial outliers, subjectively determined the weights of hybrid distance measures, and produced diverse clustering results. In this study, we first redefined the dual clustering problem and related concepts to highlight the clustering criteria. We then presented a self-organizing dual clustering algorithm (SDC) based on the self-organizing feature map and certain spatial analysis operations, including the Voronoi diagram and polygon aggregation and amalgamation. The algorithm employs a hybrid distance measure that combines geometric distance and non-spatial similarity, while the clustering spectrum analysis helps to determine the weight of non-spatial similarity in the measure. A case study was conducted on a spatial database of urban land price samples in Wuhan, China. SDC detected spatial outliers and clustered the points into spatially connective and attributively homogenous sub-groups. In particular, SDC revealed zonal areas that describe the actual distribution of land prices but were not demonstrated by other methods. SDC reduced the subjectivity in dual clustering.
[35]林锦耀, 黎夏. 基于空间自相关的东莞市主体功能区划分
. 地理研究, 2014, 33(2): 349-357.https://doi.org/10.11821/dlyj201402013Magsci [本文引用: 1]摘要
中国&ldquo;十一五&rdquo;规划纲要明确提出，根据资源环境承载能力、现有开发密度和发展潜力，统筹考虑未来中国人口分布、经济布局、国土利用和城镇化格局，将国土空间划分为优化开发、重点开发、限制开发和禁止开发四类主体功能区。至今已有不少****开展主体功能区划分研究，但所用方法工作量大，或带有一定的主观性，且未考虑同类功能区集聚或分散程度。因此提出利用遗传算法改进传统聚类方法，自动划分主体功能区，在划分过程中考虑区域的全局空间自相关特性，使同类功能区在空间上呈集聚分布的格局。以近年来城市快速扩张的东莞市为例，验证了此方法的可行性，能简单有效地进行主体功能区划分。与常用的K-means聚类方法相比，新方法划分结果更符合实际情况，能进一步推广应用到其它地区的主体功能区划分。
[Lin Jinyao, Li Xia.MFOZ planning of Dongguan based on spatial autocorrelation by using genetic algorithms.
Geographical Research, 2014, 33(2): 349-357.]https://doi.org/10.11821/dlyj201402013Magsci [本文引用: 1]摘要
中国&ldquo;十一五&rdquo;规划纲要明确提出，根据资源环境承载能力、现有开发密度和发展潜力，统筹考虑未来中国人口分布、经济布局、国土利用和城镇化格局，将国土空间划分为优化开发、重点开发、限制开发和禁止开发四类主体功能区。至今已有不少****开展主体功能区划分研究，但所用方法工作量大，或带有一定的主观性，且未考虑同类功能区集聚或分散程度。因此提出利用遗传算法改进传统聚类方法，自动划分主体功能区，在划分过程中考虑区域的全局空间自相关特性，使同类功能区在空间上呈集聚分布的格局。以近年来城市快速扩张的东莞市为例，验证了此方法的可行性，能简单有效地进行主体功能区划分。与常用的K-means聚类方法相比，新方法划分结果更符合实际情况，能进一步推广应用到其它地区的主体功能区划分。
[36]Anselin L, Sridharan S, Gholston S.Using exploratory spatial data analysis to leverage social indicator databases: The discovery of interesting patterns.
Social Indicators Research, 2007, 82(2): 287-309.https://doi.org/10.1007/s11205-006-9034-xMagsci [本文引用: 1]摘要
<a name="Abs1"></a>With the proliferation of social indicator databases, the need for powerful techniques to study patterns of change has grown. In this paper, the utility of spatial data analytical methods such as exploratory spatial data analysis (ESDA) is suggested as a means to leverage the information contained in social indicator databases. The principles underlying ESDA are illustrated using a study of clusters and outliers based on data for a child risk scale computed for countries in the state of Virginia. Evidence of spatial clusters of high child risks is obtained along the Southern region of Virginia. The utility of spatial methods for state agencies in monitoring social indicators at various localities is discussed. A six-step framework that integrates spatial analysis of key indicators within a monitoring framework is presented; we argue that such a framework could be useful in enhancing communication between State and local planners.
[37]Moran P A.Notes on continuous stochastic phenomena.
Biometrika, 1950, 37(1/2): 17-23. [本文引用: 1]
[38]樊杰. 中国主体功能区划方案
. 地理学报, 2015, 70(2): 186-201.https://doi.org/10.11821/dlxb201502002URLMagsci [本文引用: 2]摘要
<p>中国主体功能区划方案是刻画未来中国国土空间开发与保护格局的规划蓝图,主体功能区规划已上升为主体功能区战略和主体功能区制度。2004-2014年,笔者组织系列研究项目,配合国家编制主体功能区规划,研究地域功能基础理论和功能区划技术流程,提出国家和省区尺度进行空间管制的地域功能区域类型为城市化区域、粮食安全区域、生态安全区域、文化和自然遗产区域等4类,在此基础上转化为以县级行政区划为单元的优化开发、重点开发、限制开发和禁止开发4类主体功能区。研制了由水资源、土地资源,生态重要性、生态脆弱性、环境容量、灾害危险性、经济发展水平、人口集聚度和交通优势度等9类可定量指标及战略选择为1项定性指标构成的地域功能识别指标体系,进行了单项指标评价,开发并运用地域功能适宜程度综合评价指数进行了综合评价,测算了各省区保护类区域下限、开发类区域上限以及开发强度等关键参数;研讨了以规划为应用指向的主体功能区划分方法,形成中国首部主体功能区划方案,按照全国主体功能区规划口径,2020年与2010年相比,全国国土空间开发强度从3.48%增加到3.91%;按照省区集成的主体功能区规划口径,优化、重点、限制开发区域的土地面积比重分别为1.48%、13.60%、84.92%,城市化、粮食安全、生态安全区域的土地面积比重分别为15.08%、26.11%、58.81%。结合区域发展水平、资源环境承载状态、民生质量等相关分析,给出了主体功能区的主要特征。通过区划方案校验,国家和省区分两级采用笔者主持制定的《主体功能区划技术规程》互动完成的全国主体功能区划方案,同预判的吻合程度多为80%以上。</p>
[Fan Jie.Draft of major function oriented zoning of China.
Acta Geographica Sinica, 2015, 70(2): 186-201.]https://doi.org/10.11821/dlxb201502002URLMagsci [本文引用: 2]摘要
<p>中国主体功能区划方案是刻画未来中国国土空间开发与保护格局的规划蓝图,主体功能区规划已上升为主体功能区战略和主体功能区制度。2004-2014年,笔者组织系列研究项目,配合国家编制主体功能区规划,研究地域功能基础理论和功能区划技术流程,提出国家和省区尺度进行空间管制的地域功能区域类型为城市化区域、粮食安全区域、生态安全区域、文化和自然遗产区域等4类,在此基础上转化为以县级行政区划为单元的优化开发、重点开发、限制开发和禁止开发4类主体功能区。研制了由水资源、土地资源,生态重要性、生态脆弱性、环境容量、灾害危险性、经济发展水平、人口集聚度和交通优势度等9类可定量指标及战略选择为1项定性指标构成的地域功能识别指标体系,进行了单项指标评价,开发并运用地域功能适宜程度综合评价指数进行了综合评价,测算了各省区保护类区域下限、开发类区域上限以及开发强度等关键参数;研讨了以规划为应用指向的主体功能区划分方法,形成中国首部主体功能区划方案,按照全国主体功能区规划口径,2020年与2010年相比,全国国土空间开发强度从3.48%增加到3.91%;按照省区集成的主体功能区规划口径,优化、重点、限制开发区域的土地面积比重分别为1.48%、13.60%、84.92%,城市化、粮食安全、生态安全区域的土地面积比重分别为15.08%、26.11%、58.81%。结合区域发展水平、资源环境承载状态、民生质量等相关分析,给出了主体功能区的主要特征。通过区划方案校验,国家和省区分两级采用笔者主持制定的《主体功能区划技术规程》互动完成的全国主体功能区划方案,同预判的吻合程度多为80%以上。</p>
[39]周峤. 雾霾天气的成因
. 中国人口?资源与环境,2015, 25(5): 211-212.URL [本文引用: 1]摘要
本文从几个方面分析了我国雾霾的成因。我国大范围雾霾的形成有气候方面的"天灾"因素,尤其是2013年的雾霾受静稳天气的影响,但是从本质上源自于"人祸"。粗放的经济发展模式是雾霾产生的根本原因,工业排放污染物是雾霾形成的直接原因、机动车尾气对雾霾的形成起到推波助澜的作用。
URL [本文引用: 1]摘要
本文从几个方面分析了我国雾霾的成因。我国大范围雾霾的形成有气候方面的"天灾"因素,尤其是2013年的雾霾受静稳天气的影响,但是从本质上源自于"人祸"。粗放的经济发展模式是雾霾产生的根本原因,工业排放污染物是雾霾形成的直接原因、机动车尾气对雾霾的形成起到推波助澜的作用。
[40]Yu Lingda, Wang Guangfu, Zhang Renjian, et al.Characterization and source apportionment of PM2.5 in an urban environment in Beijing.
Aerosol and Air Quality Research, 2013, 13(2): 574-583.https://doi.org/10.4209/aaqr.2012.07.0192URL [本文引用: 1]摘要
Daily 24-hour PM2.5 samples were collected continuously from January 1 to December 31, 2010. Elemental concentrations from Al to Pb were obtained using particle induced X-ray emission (PIXE) method. This was the first full year continuous daily PM2.5 elemental composition dataset in Beijing. Source apportionment analysis was conducted on this dataset using the positive matrix factorization method. Seven sources and their contributions to the total PM2.5 mass were identified and quantified. These include secondary sulphur- 13.8 μg/m^3, 26.5%; vehicle exhaust- 8.9 μg/m^3, 17.1%; fossil fuel combustion- 8.3 μg/m^3, 16%; road dust- 6.6 μg/m^3, 12.7%; biomass burning- 5.8 μg/m^3, 11.2%; soil dust- 5.4 μg/m^3, 10.4%; and metal processing- 3.1 μg/m^3, 6.0%. Fugitive dusts (including soil dust and road dust) showed the highest contribution of 20.7 μg/m^3 in the spring, doubling those in other seasons. On the contrary, contributions of the combustion source types (including biomass burning and fossil fuel combustion) were significantly higher in the fall (14.2 μg/m^3) and in the winter (24.5 μg/m^3) compared to those in the spring and summer (9.6 and 8.0 μg/m^3, respectively). Secondary sulphur contributed the most in the summer while vehicle exhaust and metal processing sources did not show any clear seasonal pattern. The different seasonal highs and lows from different sources compensated each other. This explains the very small seasonal variations (＜ 20%) in the total PM2.5.
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