胡雁娟 段建南 袁哲偉 胡彩婷

摘要：運(yùn)用長(zhǎng)株潭城市群1999-2008年的土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)，采用洛倫茨曲線和基尼系數(shù)方法對(duì)土地利用結(jié)構(gòu)進(jìn)行了定量化研究。結(jié)果表明，在空間尺度上，耕地、園地、林地在各縣市（區(qū)）的分布較為均衡，居民點(diǎn)及工礦用地、水域次之，交通用地、未利用地分布集中；在時(shí)間尺度上，耕地變化存在區(qū)域差異，園地分布趨于平均，交通用地、未利用地的不均衡程度增加。

關(guān)鍵詞：土地利用結(jié)構(gòu)；長(zhǎng)株潭城市群；洛倫茨曲線；基尼系數(shù)

中圖分類號(hào)：F301.24 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2013）08-1792-04

土地利用結(jié)構(gòu)是土地利用類型在地域上的配置及對(duì)比關(guān)系的反映，土地利用結(jié)構(gòu)的合理性決定了土地功能的發(fā)揮和用地效益，研究土地利用空間結(jié)構(gòu)可以使人們更好地認(rèn)識(shí)土地利用與自然條件、資源和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的關(guān)系以及土地利用類型的空間分布規(guī)律，進(jìn)而分析土地利用布局的區(qū)域差異性與合理性[1]。目前，學(xué)術(shù)界對(duì)土地利用結(jié)構(gòu)的研究已經(jīng)形成了比較成熟的體系，許多研究方法被廣泛應(yīng)用，如信息熵和主成分分析法[2]、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法[3]、灰色線性規(guī)劃方法[4]、數(shù)學(xué)模型（重要度、多度、土地利用動(dòng)態(tài)度、墾殖系數(shù)）等[5，6]。這些研究方法應(yīng)用起來都比較繁瑣，工作量大且結(jié)果不夠直觀。經(jīng)濟(jì)學(xué)中的洛倫茨曲線和基尼系數(shù)方法的操作簡(jiǎn)單，并且能較準(zhǔn)確、直觀地揭示土地利用結(jié)果的變化規(guī)律，一些學(xué)者已經(jīng)在縣域、省域等尺度上應(yīng)用該方法對(duì)土地利用結(jié)構(gòu)變化進(jìn)行了研究，并取得了一定的效果[7，8]。為此，借鑒前人的研究成果，結(jié)合長(zhǎng)株潭城市群的土地利用現(xiàn)狀與特點(diǎn)，應(yīng)用洛倫茨曲線和基尼系數(shù)方法的基本原理，分析長(zhǎng)株潭城市群1999-2008年土地利用結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律，以期為長(zhǎng)株潭城市群“兩型”社會(huì)建設(shè)中的產(chǎn)業(yè)合理布局及土地集約節(jié)約利用提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

長(zhǎng)株潭城市群位于我國(guó)中南部、湘江下游、京廣鐵路和京珠高速公路沿線，呈“品”字形分布，是湖南省經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)的地區(qū)，包括長(zhǎng)沙、株洲、湘潭的11個(gè)市轄區(qū)、4個(gè)縣級(jí)市、8個(gè)縣。自1980年長(zhǎng)株潭推進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)一體化發(fā)展以來，取得了很大的成效，其綜合實(shí)力領(lǐng)先湖南。高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)、先進(jìn)制造業(yè)和農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)力全國(guó)突出，區(qū)域性交通樞紐的作用日益增強(qiáng)，科教文化資源在全國(guó)擁有一定優(yōu)勢(shì)[9]。2007年12月，國(guó)務(wù)院正式批準(zhǔn)長(zhǎng)株潭城市群為“全國(guó)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)建設(shè)綜合配套改革試驗(yàn)區(qū)”，這對(duì)長(zhǎng)株潭城市群土地資源的有效配置及合理利用提出了更高的要求，分析長(zhǎng)株潭城市群的土地利用空間結(jié)構(gòu)及變化規(guī)律，有助于促進(jìn)長(zhǎng)株潭城市群土地利用結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)土地的合理布局和資源的集約節(jié)約利用。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

所用的土地利用數(shù)據(jù)來源于長(zhǎng)沙、株洲、湘潭三市國(guó)土資源局1999-2008年土地利用變更調(diào)查資料，其他資料來自長(zhǎng)沙、株洲、湘潭三市的統(tǒng)計(jì)年鑒。采用經(jīng)濟(jì)學(xué)中反映國(guó)民收入分配差距的洛倫茨曲線和基尼系數(shù)的方法，對(duì)長(zhǎng)株潭城市群各市（縣）及市轄區(qū)1999-2008年各土地利用類型的空間變化規(guī)律進(jìn)行分析。為便于研究，根據(jù)長(zhǎng)株潭城市群土地利用現(xiàn)狀和特點(diǎn)，選取了耕地、園地、林地、居民及工礦用地、交通用地、水域和未利用地7個(gè)指標(biāo)。

2.1 洛倫茨曲線的基本原理

洛倫茨曲線（Lorenz curve）又稱實(shí)際分配曲線，最早由美國(guó)統(tǒng)計(jì)學(xué)家洛倫茨于1905年提出。他以收入獲得者在總?cè)丝谥械睦塾?jì)比例為橫軸，以各個(gè)比例人口所獲得的收入累計(jì)比例為縱軸，繪出一條曲線（即洛倫茨曲線），用來反映國(guó)民收入分配平均程度。洛倫茨曲線的彎曲程度代表了收入分配的不平等程度。彎曲程度越小，表示收入分配越平均；彎曲程度越大，表示收入分配越不均衡，貧富差距越大。將洛倫茨曲線引入到土地利用類型在區(qū)域的空間配置及對(duì)比關(guān)系研究中，可以直觀地反映土地利用類型在全區(qū)域的分配均勻程度及各區(qū)域土地利用特點(diǎn)。

2.2 洛倫茨曲線的繪制

首先，利用各縣（市、區(qū)）1999和2008年各地類土地利用原始數(shù)據(jù)，分別求出各縣（市、區(qū)）某地類的區(qū)位熵。區(qū)位熵又稱專門化率，是指某一地區(qū)該土地利用類型面積占區(qū)域該土地類型總面積的比值與該地區(qū)土地總面積占區(qū)域土地總面積之比[10]，公式為：

Q=（A1/A2）/（A3/A4） （1）

式（1）中，Q為區(qū)位熵；A1為長(zhǎng)株潭某縣（市、區(qū)）某種土地利用類型的面積，A2為長(zhǎng)株潭某土地類型總面積，A3為長(zhǎng)株潭某縣（市、區(qū)）土地總面積，A4為長(zhǎng)株潭土地總面積。然后，按區(qū)位熵大小從低到高進(jìn)行排序，計(jì)算出土地總面積的累計(jì)比例和各類土地面積的累計(jì)比例。這里僅以1999年耕地的區(qū)位熵為例（表1）。

最后，以總土地面積累計(jì)比例作為橫坐標(biāo)，耕地面積累計(jì)比例作為縱坐標(biāo)，繪出耕地洛倫茨曲線（圖1），得到的曲線至絕對(duì)均勻線的離差就是該地類實(shí)際分布與其在全區(qū)均勻分布的差異度。曲線越接近絕對(duì)均勻線，表明該地類在全區(qū)分布越均勻；反之，離絕對(duì)均勻線越遠(yuǎn)，表明該地類在全區(qū)中的分布越不均衡，即分布相對(duì)分散。

2.3 基尼系數(shù)

基尼系數(shù)是20世紀(jì)初意大利經(jīng)濟(jì)學(xué)家基尼根據(jù)洛倫茨曲線所計(jì)算出來的判斷收入分配公平程度的指標(biāo)[11]，又稱洛倫茨系數(shù)，它是一個(gè)絕對(duì)值為0～1的比例數(shù)值。洛倫茨曲線雖可以直觀地顯示某種土地利用類型在全區(qū)空間分布的差異性，但卻無法對(duì)差異（均勻或不均勻）的程度進(jìn)行定量描述。因此，這里需要引入基尼系數(shù)來進(jìn)一步對(duì)土地利用類型的分布情況進(jìn)行定量描述。在洛倫茨曲線圖上，基尼系數(shù)反映的幾何意義是曲線與絕對(duì)均勻線所組成的面積和絕對(duì)均勻線與橫軸所組成的面積之比。計(jì)算公式采用：

G=■（Mi+1Qi-MiQi+1） （2）

式（2）中，G為基尼系數(shù)；Mi為某縣（市、區(qū)）某一地類面積累計(jì)比例；Qi為某縣（市、區(qū)）土地面積占長(zhǎng)株潭城市群土地總面積的累計(jì)比例。選擇了長(zhǎng)株潭城市群23個(gè)縣（市、區(qū)），故i的取值范圍是0

一般認(rèn)為，基尼系數(shù)0.2以下表示絕對(duì)平均、0.2～0.3表示比較平均，0.3～0.4表示相對(duì)合理、0.4～0.5表示分布差異較大、0.6以上分布差異懸殊。

3 結(jié)果與分析

3.1 洛倫茨曲線分析結(jié)果

3.1.1 土地利用分布情況分析結(jié)果 依據(jù)洛倫茨曲線的原理及方法，分別繪制出長(zhǎng)株潭城市群1999年各地類的洛倫茨曲線（圖2）和2008年各地類的洛倫茨曲線（圖3）。

從圖2、圖3可以看出，1999、2008年耕地、林地洛倫茨曲線都離絕對(duì)均勻線相對(duì)較近，說明這兩種地類在各縣（市、區(qū)）的分布比較均衡；園地、居民點(diǎn)及工礦用地、水域次之；交通用地、未利用土地離絕對(duì)均勻線較遠(yuǎn)，說明這兩種地類的分布在各縣（市、區(qū)）的分布不均衡。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，1999年未利用地洛倫茨曲線斜率大于1的有荷塘區(qū)、天元區(qū)、湘鄉(xiāng)市、攸縣、茶陵縣，這5個(gè)地方的土地累計(jì)面積占全區(qū)域26.57%，而未利用地累計(jì)面積達(dá)58.29%。2008年該地類洛倫茨曲線斜率大于1的為炎陵縣、荷塘區(qū)、湘鄉(xiāng)市、攸縣和茶陵縣，其未利用地累計(jì)面積達(dá)66.34%。2008年長(zhǎng)株潭11個(gè)市轄區(qū)土地面積占全區(qū)的4.88%，分布了21.59%的交通用地，炎陵縣、茶陵縣、瀏陽市、攸縣、湘潭縣、寧鄉(xiāng)縣、醴陵市土地面積占全區(qū)土地總面積的70.36%，交通用地卻僅占了43.44%。

3.1.2 土地利用結(jié)構(gòu)變化分析結(jié)果 2008年洛倫茨曲線與1999年相比，耕地、林地、水域曲線的彎曲程度基本不變，園地向絕對(duì)均勻線靠近，表明林地、水域在各地面積分布較為穩(wěn)定，各縣（市、區(qū)）分布差異不大。而由于建設(shè)占用、農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整等原因，園地面積大量減少，其分布趨于均衡。交通用地、居民點(diǎn)及工礦用地、未利用地遠(yuǎn)離絕對(duì)均勻線，尤其是交通用地，區(qū)域差異明顯增大。表明隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人口的增加，導(dǎo)致對(duì)居民用地、基礎(chǔ)設(shè)施用地的需求增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)， 2008年長(zhǎng)株潭城市群人口總規(guī)模達(dá)到1 333.75萬人，較1999年增加了102.65萬人，工業(yè)總產(chǎn)值為4 777.36億元。工業(yè)的聚集效應(yīng)使得工業(yè)用地的布局由分散轉(zhuǎn)為集中。

耕地的洛倫茨曲線彎曲程度雖基本無變化，但結(jié)合區(qū)位熵的變化來看，長(zhǎng)株潭城市群耕地的變化存在較大的區(qū)域差異。2008年長(zhǎng)沙市5個(gè)區(qū)和株洲的岳塘區(qū)、天元區(qū)的耕地區(qū)位熵與1999年相比都有所減少，其中岳麓區(qū)、雨花區(qū)、芙蓉區(qū)的區(qū)位熵減少幅度較大，由于該區(qū)域是長(zhǎng)株潭城市群發(fā)展的中心區(qū)域，經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市擴(kuò)張迅速，建設(shè)用地對(duì)于耕地的占用居于該區(qū)域的首位[12]。

3.1.3 土地利用特色分析結(jié)果 根據(jù)區(qū)位熵及洛倫茨曲線分析長(zhǎng)株潭城市群各縣（市、區(qū)）的土地利用特色。1999年和2008年的兩個(gè)時(shí)間段的洛倫茨曲線在長(zhǎng)沙縣、湘潭縣、寧鄉(xiāng)縣、望城縣比較陡，這4個(gè)縣的耕地占整個(gè)長(zhǎng)株潭城市群耕地總面積的43%～44%，且耕地質(zhì)量高、生產(chǎn)條件好，是長(zhǎng)株潭城市群重要的糧食和蔬菜生產(chǎn)基地。

瀏陽市、茶陵縣、炎陵縣作為湖南山區(qū)縣（市），林地面積分別占區(qū)域總林地面積的23.68%、11.53%、10.81%，主要發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，包括生態(tài)型特色農(nóng)業(yè)（如無公害蔬菜）和休閑觀光型農(nóng)業(yè)等；對(duì)于具有人文資源特色的可以發(fā)展風(fēng)景旅游區(qū)，如茶陵革命紀(jì)念旅游區(qū)、炎帝陵文化旅游區(qū)等。

3.2 基尼系數(shù)分析結(jié)果

通過上述的基尼系數(shù)公式計(jì)算出長(zhǎng)株潭城市群1999年和2008年的基尼系數(shù)（表2），得到的結(jié)果與洛倫茨曲線的分析結(jié)果是一致的。

1999年耕地、林地的基尼系數(shù)在0.2以下，地區(qū)間分布均勻，園地、居民點(diǎn)及工礦用地、交通用地、水域的分布相對(duì)合理。2008年與1999年相比，耕地、林地、水域的基尼系數(shù)年際變化不大，園地的基尼系數(shù)變化為負(fù)值，分布趨于均勻；居民點(diǎn)及工礦用地、交通用地的基尼系數(shù)變化為較大的正值，表明這兩種土地利用類型的分布離散程度增大，交通用地的變化最大，2008年的基尼系數(shù)向0.4靠近；未利用地2008年的基尼系數(shù)已經(jīng)超過0.4，代表該地類的分布差異大，且有加大的趨勢(shì)。

4 結(jié)論與討論

1）長(zhǎng)株潭城市群的耕地、林地在各縣（市、區(qū)）的分布均衡，交通用地、未利用地分布集中，居民點(diǎn)及工礦用地、水域、園地分布相對(duì)合理。10年間林地和水域的變化不大，居民點(diǎn)及工礦用地、交通用地?cái)?shù)量的增加與耕地、園地?cái)?shù)量的減少形成對(duì)比。

2）從土地利用空間結(jié)構(gòu)變化上看，耕地變化區(qū)域差異大，作為長(zhǎng)株潭城市群經(jīng)濟(jì)發(fā)展的中心區(qū)域的岳麓區(qū)、雨花區(qū)、芙蓉區(qū)建設(shè)用地占用耕地的速度居于首位。長(zhǎng)株潭城市群11個(gè)市轄區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度遠(yuǎn)大于其他縣（市），2008年交通用地基尼系數(shù)趨近0.4的合理值上限。長(zhǎng)株潭一體化建設(shè)要求將縣（市），特別是縣（市）所在地融入中心城市，創(chuàng)造條件加快各地與中心城市在產(chǎn)業(yè)鏈上的對(duì)接、基礎(chǔ)設(shè)施共享、發(fā)展平臺(tái)共用。

3）長(zhǎng)株潭城市群未利用地分布過于集中，主要分布在幾個(gè)縣（市、區(qū)），其他大部分縣（市、區(qū)）未利用地?cái)?shù)量少，土地后備資源嚴(yán)重匱乏，資源集約節(jié)約利用壓力大。提高土地利用效率，推動(dòng)土地利用由外延擴(kuò)展向內(nèi)涵挖潛轉(zhuǎn)變、由粗放低效型向集約高效型轉(zhuǎn)變是關(guān)鍵。

4）通過洛倫茨曲線可以直觀反映土地利用特色，明確土地利用目標(biāo)。對(duì)于耕地質(zhì)量高、生產(chǎn)條件好且分布集中的地區(qū)，實(shí)行最嚴(yán)格的耕地保護(hù)政策，大力發(fā)展糧食和蔬菜生產(chǎn)基地，推進(jìn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)帶建設(shè)。山區(qū)縣（市）主要發(fā)展無公害蔬菜和休閑觀光型農(nóng)業(yè)等現(xiàn)代農(nóng)業(yè)；對(duì)具有人文資源特色的地區(qū)建設(shè)風(fēng)景名勝區(qū)、生態(tài)旅游區(qū)等，形成生態(tài)環(huán)境建設(shè)促保護(hù)的局面。

參考文獻(xiàn)：

[1] 汪雪格，湯 潔，李昭陽，等.基于洛倫茨曲線的吉林西部土地利用結(jié)構(gòu)變化分析[J].農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究，2007，28（3）：310-313.

[2] 董翰蓉，石培基，楊雪梅，等.甘州區(qū)土地利用結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)演變研究[J].國(guó)土與自然資源研究，2012（1）：31-33.

[3] 戴 淼.基于遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的陜西省土地利用結(jié)構(gòu)模型研究[D].西安：長(zhǎng)安大學(xué)，2008.

[4] 喬小雨，陳龍乾，崔婷婷，等.土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化的灰色線性規(guī)劃方法研究——河南省三門峽市的實(shí)證分析[J].中國(guó)國(guó)土資源經(jīng)濟(jì)，2010，23（5）：35-38，50.

[5] 陶 金，付梅臣，田 迪，等.武安市土地利用結(jié)構(gòu)信息熵時(shí)空變化分析[J].資源開發(fā)與市場(chǎng)，2009，25（4）：298-300.

[6] 李艷芳，陶軍德，關(guān)國(guó)鋒，等.土地利用空間洛倫茨曲線與基尼系數(shù)分析——以哈爾濱市為例[J].中國(guó)國(guó)土資源經(jīng)濟(jì)，2009，22（6）：39-42.

[7] 黃裕鋒，徐昌明，黃裕婕，等.洛倫茨曲線在江西省土地利用分析中的應(yīng)用[J].江西師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2003，27（2）：177-180.

[8] 緱武龍，黎 誠(chéng)，胡月明，等.基于基尼系數(shù)和洛倫茨曲線的縣域土地利用結(jié)構(gòu)變化分析——以湖南省安化縣為例[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39（31）：19543-19544，19551.

[9] 蔡立力.建設(shè)“兩型社會(huì)”的長(zhǎng)株潭城市群區(qū)域規(guī)劃[J].城市規(guī)劃，2009（4）：27-30.

[10] 陳軍偉，孔祥斌，張鳳榮，等.基于空間洛倫茨曲線的北京山區(qū)土地利用結(jié)構(gòu)變化[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，11（4）：71-74.

[11] 費(fèi)傳寶.關(guān)于洛倫茨曲線與基尼系數(shù)的探析[J].工業(yè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)，2009，28（11）：108-112.

[12] 劉 慶，陳利根，何長(zhǎng)元，等.長(zhǎng)株潭城市群耕地動(dòng)態(tài)變化及驅(qū)動(dòng)力實(shí)證研究[J].地域研究與開發(fā)，2010，29（4）：122-126.