对熵值法的土地利用可持续性评价研讨

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文章标题：对熵值法的土地利用可持续性评价研讨

摘要：土地资源作为人类赖以生存的物质基础，是最能体现可持续发展战略理论的一种资源。土地具有可持续利用的特性，人类的生产活动只有适应这一特性，人类社会的可持续发展才有保障。本文运用熵值法和综合指数法对山东省昌乐县1995～2004年土地利用情况进行评价，探讨出土地利用可持续评

价方法，为相关工作提供参考。

关键词：土地质量综合指数熵值法持续评价

昌乐县位于山东半岛内陆，隶属著名的风筝之乡潍坊市，素有“蓝宝石之乡”和“木鱼石之乡”的美誉，现辖15个镇和1个开发区，总面积1100.6km2。昌乐属东部季风型暖温带大陆性气候，四季分明，平均气温12℃，年平均降水量650mm，无霜期190天，适宜各种动植物繁衍生长，是一个历史悠久的农业县，粮食作物主要盛产小麦、玉米、地瓜，经济作物主要种植黄烟、棉花、花生、西瓜、果品、蔬菜等。昌乐矿产资源、旅游资源丰富，地下水资源1.6亿m3。1土地利用可持续评价指标体系的构建

土地利用可持续性评价的综合指标不仅包括生产力、稳定性、保护性、经济可行性和社会可接受性五项指标，还应考虑到人地关系协调性，在这一理念指导下，本文构建了一种显示过程的土地可持续利用综合评价指标体系，通过生产力、稳定性、保护性、经济可行性、社会可接受性和协调性来综合评价土地利用持续性。

1.1评价指标含义

1.1.1土地生产力。从生态系统角度来看，土地利用可持续性系统的生产力是指为人类提供能源和物质的数量和质量。土地利用可持续性系统应当充分发挥其生产潜力，并实现生产力的持续上升。

1.1.2生产稳定性。土地利用可持续性系统稳定性是指系统生产和结构、功能的一致性和连贯性（蔡运龙1995a）。生产稳定性有利于降低生产风险水平，促进土地产出的稳定。持续的土地利用系统应当在一定时空尺度上使生产力保持在一定水平和在其上下波动。

1.1.3资源保护性。资源保护性有代内资源适宜开发和代际资源适宜分配两方面的含义，代内资源保护性是对开发利用的资源采取经济、社会、行政、法律、激励等措施使土地生态环境和土地资源保持良性化发展；代际资源适宜分配是根据土地开发的时间分配实现代际公平的享有资源利用能力。如果后代享有比当代更多的资源，或至少不能少于当代享有的资源，则实现了土地资源保护的代际公平。

1.1.4经济可行性。土地利用可持续性需要考虑的经济含义是综合效益（土地经济产出、选择价值和外部经济性的综合），并非土地产品的价值。如果某种土地利用方式（如乡村土地城镇化）具有绝对的经济效益但带来生态和社会的外部不经济性大于单纯的经济效益，则这样的土地利用系统依然是不持续的。

1.1.5社会接受性。社会接受性是指某种土地利用方式能否被社会所接受，如果不能被接受，则这种土地利用方式必然是失败的。影响社会接受能力的因素有政策法规、政策保障、个人接受能力、团体接受能力等（傅伯杰等1997），这些因素的难以量度使得社会接受能力的直接量度比较困难。其中一项重要的内容是收益分配的代内公平性和资源利用的代际公平性。土地利用可持续性需要实现代内和代际的公平和协同发展。

1.1.6协调性。土地利用可持续性协调性主要是指人类需求与土地生态环境容量相适应。随着人口数量的增长和消费水平的提高，人类的需求会逐渐增长。土地生态环境容量随经济的发展和科技水平的提高也会逐渐提高，结果表现为能够提供更多的土地产品、更高的人口承载能力和环境缓冲能力，但特定时空尺度土地生态环境容量总存在一定限度，如果人类需求超过土地生态环境容量，将会导致系统的崩溃，结果表现为系统的不持续性。

1.2评价指标标准化。为了便于计算指标综合值，在评价中应采用相同量纲的计算方法以增强指标区域对比和时间对比能力。本文对指标量化采用对比法的思想，即将研究区某项指标与上一级区域（自然区或行政区）对应指标的平均值进行对比，如果比值大于1，则说明研究区该指标优于背景区的平均水平，则该指标具有相对的持续性。采用这种方法可以消除不同评价指标量纲和数量级的差别，易于指标时空对比和聚合；并且特定区域任一指标的计算是与同时段的背景区进行对比，具有时空的同步性。本文以潍坊市为基础进行指标量化。

1.2.1土地生产力指数（Pik）：以土地产出GDP作为土地生产力的基本指标来计算，Gik为i地区k年GDP(k=1，2，3…m)；Gik为i地区上一级行政区或自然单元第k年的GDP平均值，则

Pik=(Gik/Gik)×100

1.2.2生产稳定性指数（Sik）：以土地产出GDP变差系数作为衡量土地生产稳定性基本指标来计算，为了消除个别年份出现的极端值，计算系数时首先对GDP做三年滑动平均处理，G'ik表12全文查看示i地区第k-1，k，k 1年GDP的滑动平均结果，G'k表示i地区上一级行政或自然单元第k-1，k,k 1年的滑动平均结果，SVk表示i地区上一级行政或自然单元第k年的SVik平均值，则Sik=(SVik/SVk)×100

SVik=1-(VG/G'k)

1.2.3耕地资源保护指数（CLPik）：以耕地资源数量作为计

算耕地资源保护的基本计算指标，LMik、LMik-1分别表示i地区第k年、k-1年耕地资源面积，CVk表示i地区上一级行政或自然单元第k-1年到第k年耕地资源面积变化的平均值。则

CLPik=(CVik/CVk)×100CVik=LMik/LMik-1

1.2.4经济可行性指数（EBik）：以土地投入产出比作为经济可行性计算的基本指标，EOik、EIik分别表示i地区第k年土地经济产出和经济投入，EBVk表示i地区上一级行政或自然单元第k年土地投入产出比的平均值，则

EBik=(EBVik/EBVk)×100EBVik=EOik/EIik

1.2.5公平性指数（Eik）：从代内公平和代际公平两个方面来计算。代内公平性用基尼系数来计算（方创琳2000），代际公平性用GDP增长年变化率与贴现率的对比值来计算，贴现率可取一年流动资金贷款利率。PGik、dik、rik分别表示i地区第k年人均GDP、GDP增长年变化率、一年流动资金贷款利率年变化率，EVk表示i地区上一级行政或自然单元第k年公平性的平均值，则Eik=(EVik/EVk)×100

EVik=1-[1.067-10.22×(1/pGik)-0.089×LnPGik] dik/rik

1.2.6协调性指数（Hik）：据研究（冯玉广等1997），区域持续发展协调性与资源保护程度和地均GDP增长成正比，与人口增长、污染物排放呈直属正、负相关关系，为此构建如下人地关系协调性计算方法，其中PCLMik、PCLMik-1表示i地区第k、k-1年人均耕地资源面积，DGik、DGik-1表示地区第k、k-1年地均GDP，pGik、pGik-1表示i地区第k、k-1年人均GDP，HVk表示i地区上一级或自然单元第k年HVik的平均值Hik=(HVik/HVk)×100

HVik=（PCLMik/PCLMik-1）×（DGik/DGik-1）×e（pGik/pGik-1）

1.3评价指标权重的确定。熵值法是一种客观赋权方法，它通过计算指标的信息熵，根据指标的相对变化程度对系统整体的影响来决定指标的权重，相对变化程度大的指标具有较大的权重，这种思想与土地利用可持续作用机理非常相似，影响土地持续作用的主要因素也是其中变化程度大的因素。因此采用熵值法确定土地利用可持续性评价综合指标对整体持续性影响的权重比较适宜。并且应用客观赋权方法可以减少评价者的主观成份，具有更大的客观性和科学性。应用熵值法确定指标权重的步骤如下：

①对上述土地利用可持续性评价指标rij构建判断矩阵，按公式

作归一化处理，得到标准矩阵，则指标输出的熵Ej为可推知

0≤Ej≤1，j=1，2，3…，n。

②求指标rij的偏差度dj，dj=1-Ej

③求指标rij的权重μj，2综合评价值的计算

根据土地利用可持续性单项评价指标矩阵和指标权重矩阵，采用线型加权法计算土地利用可持续性综合评价指数，式中μij为权重。（结果如图1）

3结果分析

由图1可以看出，土地可持续利用度从1995~2004年逐渐上升，说明尽管协调性指数略有下降，但昌乐县土地利用可持续的总体趋势处于上升阶段，土地的总体质量在不断提高。

土地可持续利用综合评价结果是否合理，能否反映昌乐县土地利用的可持续性，这里用昌乐县农业总产值进行验证。统计结果表明：综合指数分别与10个年度的农业总产值（表2）之间达到极度相关水平（P=0.01），相关系数为0.8763（n=10）。IQI与农业总产值之间良好的相关性，表明综合评价的结果能较好地反映昌乐县土地可持续利用状况，也说明了综合评价结果的合理性和实用价值，即可以用简单的数量指标来表达复杂的土地可持续利用情况。参考文献：

[1]傅伯杰，陈利顶等.环渤海地区土地利用变化及可持续利用研究[M].北京：科学出版社2004年12月P212~216

[2]张忠根，应风其.农业可持续发展评估：理论、方法与应用[M].北京:中国农业出版社，2003年11月P28~32

[3]戴尔阜，蔡运龙，傅泽强.土地可持续利用的系统特征与评价[J].北京大学学报（自然版），2002（2）P12~16

[4]许学强，张俊军.广州城市可持续发展的综合评价[J]地理学报，2001（1）P22~27

《对熵值法的土地利用可持续性评价研讨》12全文查看文章标题：对熵值法的土地利用可持续性评价研讨

价方法，为相关工作提供参考。

关键词：土地质量综合指数熵值法持续评价

1.1评价指标含义

1.1.2生产稳定性。土地利用可持续性系统稳定性是指系统生产和结构、功能的一致性和连贯性（蔡运龙1995）。生产稳定性有利于降低生产风险水平，促进土地产出的稳定。持续的土地利用系统应当在一定时空尺度上使生产力保持在一定水平和在其上下波动。

1.2.1土地生产力指数（ik）：以土地产出GD作为土地生产力的基本指标来计算，Gik为i地区k年GD(k=1，2，3…m)；Gik为i地区上一级行政区或自然单元第k年的GD平均值，则

ik=(Gik/Gik)×100

1.2.2生产稳定性指数（Sik）：以土地产出GD变差系数作为衡量土地生产稳定性基本指标来计算，为了消除个别年份出现的极端值，计算系数时首先对GD做三年滑动平均处理，G'ik表[]示i地区第k-1，k，k 1年GD的滑动平均结果，G'k表示i地区上一级行政或自然单元第k-1，k,k 1年的滑动平均结果，SVk表示i地区上一级行政或自然单元第k年的SVik平均值，则Sik=(SVik/SVk)×100

SVik=1-(VG/G'k)

1.2.3耕地资源保护指数（CLik）：以耕地资源数量作为计

CLik=(CVik/CVk)×100CVik=LMik/LMik-1

EBik=(EBVik/EBVk)×100EBVik=EOik/EIik

1.2.5公平性指数（Eik）：从代内公平和代际公平两个方面来计算。代内公平性用基尼系数来计算（方创琳2000），代际公平性用GD增长年变化率与贴现率的对比值来计算，贴现率可取一年流动资金贷款利率。Gik、dik、rik分别表示i地区第k年人均GD、GD增长年变化率、一年流动资金贷款利率年变化率，EVk表示i地区上一级行政或自然单元第k年公平性的平均值，则Eik=(EVik/EVk)×100

EVik=1-[1.067-10.22×(1/pGik)-0.089×LnGik] dik/rik

1.2.6协调性指数（Hik）：据研究（冯玉广等1997），区域持续发展协调性与资源保护程度和地均GD增长成正比，与人口增长、污染物排放呈直属正、负相关关系，为此构建如下人地关系协调性计算方法，其中CLMik、CLMik-1表示i地区第k、k-1年人均耕地资源面积，DGik、DGik-1表示地区第k、k-1年地均GD，pGik、pGik-1表示i地区第k、k-1年人均GD，HVk表示i地区上一级或自然单元第k年HVik的平均值Hik=(HVik/HVk)×100

HVik=（CLMik/CLMik-1）×（DGik/DGik-1）×（pGik/pGik-1）

①对上述土地利用可持续性评价指标rij构建判断矩阵，按公式

作归一化处理，得到标准矩阵，则指标输出的熵Ej为可推知

0≤Ej≤1，j=1，2，3…，n。

②求指标rij的偏差度dj，dj=1-Ej

③求指标rij的权重μj，2综合评价值的计算

根据土地利用可持续性单项评价指标矩阵和指标权重矩阵，采用线型加权法计算土地利用可持续性综合评价指数，式中μij为权重。（结果如图1）

3结果分析

土地可持续利用综合评价结果是否合理，能否反映昌乐县土地利用的可持续性，这里用昌乐县农业总产值进行验证。统计结果表明：综合指数分别与10个年度的农业总产值（表2）之间达到极度相关水平（=0.01），相关系数为0.8763（n=10）。IQI与农业总产值之间良好的相关性，表明综合评价的结果能较好地反映昌乐县土地可持续利用状况，也说明了综合评价结果的合理性和实用价值，即可以用简单的数量指标来表达复杂的土地可持续利用情况。参考文献：

[1]傅伯杰，陈利顶等.环渤海地区土地利用变化及可持续利用研究[M].北京：科学出版社2004年12月212~216

[2]张忠根，应风其.农业可持续发展评估：理论、方法与应用[M].北京:中国农业出版社，2003年11月28~32

[3]戴尔阜，蔡运龙，傅泽强.土地可持续利用的系统特征与评价[J].北京大学学报（自然版），2002（2）12~16

[4]许学强，张俊军.广州城市可持续发展的综合评价[J]地理学报，2001（1）22~27

《对熵值法的土地利用可持续性评价研讨》