周姣娣，楊小雄，林耀奔

（廣西師范學(xué)院，廣西 南寧 530221）

基于 PSR 模型的土地集約利用評(píng)價(jià)研究
——以廣西壯族自治區(qū)為例

周姣娣，楊小雄，林耀奔

（廣西師范學(xué)院，廣西 南寧 530221）

構(gòu)建“壓力—狀態(tài)—響應(yīng)”（PSR）模型，結(jié)合 SPSS 19.0 軟件，采用主成分分析法對(duì) 2005～2014 年廣西城市土地集約利用水平進(jìn)行評(píng)價(jià)，得出土地利用的協(xié)調(diào)度。結(jié)果表明：2005～2014 年廣西城市土地集約利用水平有顯著的提高，提高幅度約 110%，各準(zhǔn)則層間的協(xié)調(diào)度高，但是壓力（P）模型波動(dòng)較大，主要原因是人口和建設(shè)用地的增長(zhǎng)給土地利用帶來(lái)了很大的壓力。根據(jù)結(jié)果分析，對(duì)土地集約利用評(píng)價(jià)提供了對(duì)策建議。

PSR 模型；主成分分析；集約利用；廣西壯族自治區(qū)

隨著人口的快速增長(zhǎng)，城鎮(zhèn)化、工業(yè)化對(duì)土地的需求，造成大量土地非農(nóng)化。在最嚴(yán)格的土地管理制度框架及耕地占補(bǔ)平衡和土地用途管制制度約束下，土地管理面臨“一要吃飯、二要建設(shè)、三要生態(tài)環(huán)境”的挑戰(zhàn)[1]。因此，社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展亟需土地集約利用來(lái)緩解用地時(shí)序矛盾，以保障土地持續(xù)發(fā)展用地需求。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外土地利用方面的研究學(xué)者，從不同角度對(duì)城市土地集約利用展開(kāi)研究，并取得了一系列成果。國(guó)外早期城市土地集約理論主要有韋伯的工業(yè)區(qū)位論、廖什的市場(chǎng)區(qū)位論、英國(guó)學(xué)者的田園城市理論等。國(guó)內(nèi)學(xué)者的研究大多是在國(guó)外土地集約利用的理論基礎(chǔ)上，結(jié)合我國(guó)特殊國(guó)情及土地制度，研究?jī)?nèi)容主要集中在城市土地集約利用的內(nèi)在研究，評(píng)價(jià)研究和政策手段研究3個(gè)方面。評(píng)價(jià)研究方面主要是對(duì)評(píng)價(jià)方法和評(píng)價(jià)指標(biāo)的選擇，在評(píng)價(jià)方法上，主要有多因素綜合評(píng)價(jià)法、模糊綜合評(píng)價(jià)法、基于 RS、GIS的技術(shù)評(píng)價(jià)法和理想值修正模型法等。在評(píng)價(jià)指標(biāo)上，國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)的選擇從單指標(biāo)變化到多指標(biāo)最后形成指標(biāo)體系。盡管目前我國(guó)對(duì)土地集約利用評(píng)價(jià)的研究得較多，尚缺乏從全局角度對(duì)土地集約這一土地利用行為面對(duì)的壓力，形成的狀態(tài)及做出的響應(yīng)進(jìn)行綜合研究。筆者以廣西壯族自治區(qū)為例，通過(guò)主成分分析，構(gòu)建協(xié)調(diào)度模型，基于“壓力—狀態(tài)—響應(yīng)（PSR）”框架下進(jìn)行土地集約利用評(píng)價(jià)研究，以期為土地集約評(píng)價(jià)事業(yè)的健康發(fā)展，生態(tài)文明建設(shè)提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

1.1.1 地理區(qū)位 廣西壯族自治區(qū)土地總面積 23 667.8 km2，位于中國(guó)中南地區(qū)西部，中國(guó)華南沿海，介于東經(jīng) 104°26′～112°04′，北緯 20°54′～26°24′之間，北回歸線橫貫全區(qū)中部。廣西壯族自治區(qū)處于云貴高原的東南邊緣，兩廣丘陵的西部，南邊朝向北部灣，整個(gè)地勢(shì)為四周多山地與高原，而中部與南部多為平地，喀斯特地貌分布廣，占廣西總面積 37.8%，境內(nèi)屬中亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，光照充足，雨量充沛，水資源豐富，東南部和中部平原和低丘地區(qū)土壤肥沃。

1.1.2 社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件 《廣西統(tǒng)計(jì)年鑒 2015 年》顯示，2014 年全區(qū)年末總?cè)丝?5 475 萬(wàn)人，其中農(nóng)業(yè)人口 4 022萬(wàn)人。地區(qū)生產(chǎn)總值 15 672.89 億元，第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占地 區(qū) 生產(chǎn)總值 的比重由 2005 年的 40.89% 下降到2014 年的 15.4%，人均生產(chǎn)總值 33 090 億元，農(nóng)民人均純收入 8 683 元。

1.2 指標(biāo)體系

根據(jù)“壓力—狀態(tài)—響應(yīng)”模型的特征，并借鑒有關(guān)學(xué)者的研究成果，采用文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)綜合分析的方法，對(duì) CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)中 2005～2014 年 50 篇中文核心期 刊級(jí)別的土地集約利用評(píng)價(jià)相關(guān)研究文獻(xiàn)進(jìn)行匯總，統(tǒng)計(jì)出現(xiàn)頻數(shù)較高的指標(biāo)[2]，按照科學(xué)性和可操作性、全面性和代表性、前瞻性和可度量性原則考慮，最后確定構(gòu)建的廣西土地集約利用評(píng)價(jià)指標(biāo)體系共11個(gè)指標(biāo)（表 1）。

表1 基于 PSR 模型的土地集約評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

1.3 PSR 模型數(shù)據(jù)分析

1.3.1 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化 為消除 PSR 模型中各指標(biāo)不同單位和量綱對(duì)土地集約利用評(píng)價(jià)的影響，需對(duì)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。為衡量研究年份中PSR 模型各指標(biāo)相對(duì)水平的高低，筆者采用Z標(biāo)準(zhǔn)化方法進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，使各指標(biāo)的平均數(shù)為0，標(biāo)準(zhǔn)化后的指標(biāo)數(shù)值大于0即高于平均水平，反之則低。其計(jì)算公式為：

式中，ijX ′為標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)，Xij為指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)，X-j為 第 j個(gè)指標(biāo)的算 術(shù) 平均值，σj為指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)差。

1.3.2 計(jì)算主成分權(quán)重 主成分權(quán)重根據(jù)主成分的方差貢獻(xiàn)率與累計(jì)方差貢獻(xiàn)率的比值計(jì)算求得。

式中：Xk表示主成分權(quán)重；Pk表示主成分貢獻(xiàn)率。

1.3.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)的主成分分析 為消除 PSR 模型指標(biāo)間多重共線性的影響，筆者采用主成分分析法，在各指標(biāo)相關(guān)關(guān)系研究的基礎(chǔ)上，用較少的變量代替原來(lái)較多的變量，并盡量保留原變量反映的信息。其具體步驟如下：

（1）以 2005～2014 年 PSR 模型為 樣本， 將標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析，按照特征根大于1，累積貢獻(xiàn)率大于 85% 的原則提取主成分，利用“主成分特征值的平方根乘特征向量等于因子載荷量”的性質(zhì)計(jì)算出特征向量[3]，公式為 ：

式中，Yik為第 i個(gè)樣本 PSR 模型第 k 個(gè) 主 成 分的因子得分 ；Wj為第 j個(gè)指標(biāo)的特征向量。

（2）根據(jù)選取的各主成分因子得分及權(quán)重，將各主成分得分進(jìn)行累加綜合，得出每個(gè)樣本 PSR 模型綜合得分，公式如下：

式中，Si為第 i個(gè)樣本 PSR 模型的主成分綜合得分 ；Xk為主成分權(quán)重。為了更加直觀地表示 PSR 模型土地集約的大小，擬將 PSR 模型及其子模型得分轉(zhuǎn)換成百分制，公式如下：

式 中 ：Gi為 百 分 制 得 分 ；Smax、Smin分 別 為 綜 合得分最大值與最小值。

1.3.4 土地利用協(xié)調(diào)度 衡量土地集約利用評(píng)價(jià)的核心不僅在于 PSR 模型綜合得分的高低，還在于 P、S、R準(zhǔn)則層之間相互協(xié)調(diào)的程度。依照系統(tǒng)論的觀點(diǎn)，PSR 模型的協(xié)調(diào)度指各準(zhǔn)則層在區(qū)域土地集約利用中彼此和諧一致的程度。一般而言，準(zhǔn)則層變化的速率越均衡（準(zhǔn)則層評(píng)價(jià)值越接近），說(shuō)明土地集約利用過(guò)程越協(xié)調(diào)。因此，土地利用協(xié)調(diào)度 Ci為 ：

式 中，S1、S2、S3分 別為 P、S、R 準(zhǔn)則 層 得分，當(dāng)準(zhǔn)則層越接近時(shí)，Ci值越接近3，表明 PSR 各準(zhǔn)則層間的協(xié)調(diào)度越高。

2 結(jié)果與分析

2.1 數(shù)據(jù)處理結(jié)果

以廣西 2005～2014 年 PSR 模型為樣本，以 11 個(gè)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)為變量進(jìn)行主成分分析，首先得出矩陣的特征根和方差貢獻(xiàn)率（見(jiàn)表2）；按照特征根大于 1，累積貢獻(xiàn)率大于 85% 的原則提取主成分，并得到主成分載荷矩陣，根據(jù)此矩陣及相應(yīng)的特征根，得到各成分得分系數(shù)矩陣（見(jiàn)表3）；最后根據(jù)各成分得分系數(shù)矩陣及對(duì)應(yīng)主成分貢獻(xiàn)率（權(quán)重）與標(biāo)準(zhǔn)化值進(jìn)行累加匯總，得到土地集約利用評(píng)價(jià)得分表（見(jiàn)表 4）。

根據(jù)主成分選取的原則，可選取前3個(gè)作為主成分，累計(jì)方差貢獻(xiàn)率高達(dá) 95.455%，說(shuō)明這 3 個(gè)主成分已經(jīng)包含原始變量中 95.455% 的信息。

表2 各主成分權(quán)重表

表3 旋轉(zhuǎn)后因子載荷矩陣

從表3可以看出，第一主成分對(duì)城市地均財(cái)政收入（X7）、地均工業(yè)產(chǎn)值（X5）指標(biāo)有較大的載荷系數(shù)，主要是反映土地產(chǎn)出及土地狀態(tài)水平；第二主成分對(duì)城市人均建設(shè)用地（X6）、單位土地二、三產(chǎn)業(yè)增加值（X4）2 個(gè)指標(biāo)有較大的載荷系數(shù)，主要是反映土地利用強(qiáng)度及土地投入水平；第三主成分對(duì)城市人口與用地增長(zhǎng)彈性系數(shù)有較大的載荷系數(shù)，反映土地利用效益。

根據(jù)表3中的因子載荷矩陣可計(jì)算出每個(gè)樣本的各主成分因子得分，然后與每個(gè)主成分的權(quán)重，與標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值累加匯總得到 2005～2014 年 P、S、R 準(zhǔn)則層得分、土地集約利用評(píng)價(jià)綜合得分、土地利用協(xié)調(diào)度得分（表 4）。

表4 2005～2014 年土地集約利用評(píng)價(jià)分值

2.2 基于 PSR 模型的土地集約利用評(píng)價(jià)分析

由圖1可以看出，土地集約壓力模型（P）基本呈曲線上升的趨勢(shì)，說(shuō)明廣西社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展態(tài)勢(shì)良好，2005～2014 年其得分由 42.884 8 上升到 65.398 6，變化幅度相對(duì)較大 ；2005、2006 和 2009 年壓力分值均低于60分，主要是建設(shè)用地面積和人口數(shù)量急劇上升，導(dǎo)致城市人口與用地增長(zhǎng)彈性系數(shù)突變；廣西土地集約狀態(tài)模型（S）水平呈波動(dòng)上升的趨勢(shì)，從 2005 年的 35.024 1 上 漲 到 2014 年 的 71.881 9， 其 城 市 地 均GDP 從 2005 年 的 32 747 萬(wàn) 元 /m2上 升 到 2014 年 的131 393 萬(wàn)元 /m2，地均工業(yè)產(chǎn)值從 56 028 萬(wàn)元 /m2上漲到 347 305 萬(wàn)元 /m2，說(shuō)明土地利用朝著更合理、更協(xié)調(diào)的方向發(fā)展，也體現(xiàn)出土地管理者對(duì)土地進(jìn)行管理和改造起到積極引導(dǎo)作用 ；2005～2014 年廣西土地集約響應(yīng)模型（R）呈波動(dòng)式上升，從 36.314 3 上升到 76.314 3，上漲了 110.15%，主要是地均固定資產(chǎn)投資、地均基礎(chǔ)設(shè)施完備情況、污水處理率指標(biāo)得到了提高，且廣西各政府機(jī)關(guān)、社會(huì)團(tuán)體等對(duì)土地集約利用給予了高度重視并采取了一定的措施，如加大對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的投入，特別是環(huán)保方面的投入，體現(xiàn)了人類通過(guò)管理決策的行為對(duì)土地利用和環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展做出的成果。

圖1 2005～2014 年廣西土地集約利用評(píng)價(jià)分值折線趨勢(shì)

2.3 土地利用協(xié)調(diào)度分析

從表4可以看出，廣西土地利用協(xié)調(diào)度呈曲折上升趨勢(shì)，2005 年到 2014 年的協(xié)調(diào) 度 均值為 1.720 6，說(shuō)明 P、S、R 三個(gè)準(zhǔn)則層的協(xié)調(diào)度非常高。但是 2009年土地利用協(xié)調(diào)度為 1.683 9，主要是因?yàn)椤皦毫Α獱顟B(tài)—響應(yīng)”模型準(zhǔn)側(cè)層分值分別為 33.091 4、54.204 9、61.080 0，在評(píng)價(jià)期內(nèi) 3 個(gè)值差異最大，所以 2009 年廣西土地利用協(xié)調(diào)度指數(shù)最低。

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié) 論

基于廣西土地集約利用評(píng)價(jià)，從 PSR 模型的角度出發(fā)，提出了在壓力模型（P）、狀態(tài)模型（S）及響應(yīng)模型（R）框架下進(jìn)行土地集約利用評(píng)價(jià)研究[4]，借助 SPSS 統(tǒng)計(jì)軟件、ArcGIS 和 MapGIS 軟件計(jì)算指標(biāo)數(shù)值，運(yùn)用主成分分析法計(jì)算 P、S、R 準(zhǔn)則層得分及 PSR 模型總得分，進(jìn)而通過(guò)計(jì)算 PSR 模型協(xié)調(diào)度衡量土地集約利用評(píng)價(jià)，得出如下結(jié)論：

（1）人類的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展對(duì)環(huán)境產(chǎn)生了一定的影響，資源的索取，物質(zhì)能源的消耗及產(chǎn)生的物質(zhì)排放對(duì)環(huán)境造成的破壞，形成土地集約的“壓力”；土地集約對(duì)生態(tài)環(huán)境施加“壓力”；在“壓力”的驅(qū)使下，生態(tài)景觀發(fā)生變化并呈現(xiàn)一定的“狀態(tài)”。在這樣的“狀態(tài)”下，社會(huì)和個(gè)人如何對(duì)已經(jīng)發(fā)生的不利于人類生存發(fā)展的生態(tài)環(huán)境變化進(jìn)行補(bǔ)救，并采取怎樣的方法來(lái)緩解和預(yù)防人類對(duì)環(huán)境的破壞而做出的“響應(yīng)”。這一交互聯(lián)動(dòng)過(guò)程存在“起因—事件—后果”的邏輯關(guān)系，它在土地利用中表現(xiàn)為“壓力—狀態(tài)—響應(yīng)（PSR）”聯(lián)動(dòng)模式。PSR 模型能較好地反映土地集約利用評(píng)價(jià)的內(nèi)涵，有助于從全局的角度把握土地集約模型運(yùn)行的動(dòng)因、過(guò)程及后果，從而對(duì)各子模型制定差別化的優(yōu)化調(diào)控策略。

（2）2005～2014 年期間，壓力模型（P）得分在2009 年出現(xiàn)了下降的拐點(diǎn)，其余都呈上升趨勢(shì)，從2005 年的 42.884 8 上升到 2014 年的 65.398 6 ；狀態(tài)模型（S）得分水平均呈現(xiàn)上升趨勢(shì) ；響應(yīng)模型（R）基本呈上升趨勢(shì)，從 2005 年的 36.314 3 上升到 2014 年的 76.314 3 ；土地集約利用評(píng)價(jià)得分值呈上升趨勢(shì)，從 2005 年的 34.801 0 持續(xù)上升到 2014 年的 73.262 1，說(shuō)明土地集約利用評(píng)價(jià)向良性方向發(fā)展。

（3）協(xié)調(diào)度呈穩(wěn)定趨勢(shì)，基本保持在約 1.7，說(shuō)明各子模型間分值接近。具體來(lái)看，2005 年由于城市進(jìn)程相對(duì)發(fā)展較緩慢，土地集約利用的壓力在評(píng)價(jià)期內(nèi)最低，壓力的低下，影響了狀態(tài)（S）和響應(yīng)（R）的分值，2014 年由于政府加大對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施和生態(tài)環(huán)境的投入，且土地集約利用政策實(shí)施，各方人士對(duì)土地集約利用發(fā)展越來(lái)越重視，因此土地利用協(xié)調(diào)度呈穩(wěn)定趨勢(shì)。

3.2 建 議

在城市化快速發(fā)展的背景下，土地集約利用是土地利用的必然趨勢(shì)。在土地利用的過(guò)程中，各方都要積極行動(dòng)起來(lái)。比如國(guó)土部門應(yīng)制定相關(guān)的用地標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)化用地空間布局，提高土地利用效率；廣西一部分城市用地不合理的原因是工業(yè)產(chǎn)業(yè)集中分布在城區(qū)，在此后的發(fā)展中應(yīng)把工業(yè)從城區(qū)遷移出去，為都市產(chǎn)業(yè)、服務(wù)業(yè)等對(duì)區(qū)位因素要求較嚴(yán)格，同時(shí)能承擔(dān)高昂地租的產(chǎn)業(yè)騰出發(fā)展空間，降低城市用地中工業(yè)、倉(cāng)儲(chǔ)等用地比例，提高商業(yè)、金融業(yè)等第三產(chǎn)業(yè)用地比例[5]，同時(shí)注重城市用地環(huán)境的改善，提高城市綠地比重。加大生態(tài)環(huán)境治理力度，促進(jìn)城市可持續(xù)發(fā)展；根據(jù)廣西實(shí)際情況，確定合理的開(kāi)發(fā)水平，實(shí)現(xiàn)土地利用效益最大化。

[1]肖佳媚，楊圣云 . PSR 模型在海島生態(tài)系統(tǒng)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用 [J]. 廈門大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2007，46（1）：191-196.

[2]鄧秋實(shí) . 對(duì)自 2008 年金融危機(jī)以來(lái)我國(guó)貨幣政策效果的度量——基于 FAVAR 方法 [D]. 昆明 ：云南財(cái)經(jīng)大學(xué)，2014.

[3]王雪麗，錢慧慧，陳雨琪，等 . 基于 GIS 的廣西甘蔗生產(chǎn)潛力評(píng)價(jià) [J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，53（19）：4614-4618.

[4]劉 輝，謝天文 . 城市擴(kuò)展特征下的城市土地集約利用研究——以福州市為例 [J]. 福州大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2014，（2）：290-298.

[5]靳瑞萍 . 深圳市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與用地結(jié)構(gòu)的互動(dòng)關(guān)系研究 [J]. 內(nèi)蒙古師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)漢文版），2010，39（1）：59-65.

（責(zé)任編輯：肖彥資）

Evaluation of Land Intensive Use Based on PSR Model—Taking the Guangxi Zhuang Autonomous Region as an Example

ZHOU Jiao-di，YANG Xiao-xiong，LIN Yao-ben
（Guangxi Teachers Education University, Nanning 530221, PRC）

Constructing PSR (Pressure-State-Response) model, combined with the SPSS 19.0 to evaluate the intensive utilization of urban land in Guangxi from 2005 to 2014, using the principle component analysis, and obtained the land use coordination degree. The results showed that the land intensive use in Guangxi was signifi cantly improved during 2005 to 2014, the amplitude is about 110%, the coordination between the various standards is high, but the pressure model (P) fl uctuated greatly main because the growth of population and construction land has brought great pressure on land use. This paper gives countermeasure suggestions to the land intensive use according to the results.

PSR model; principal component analysis; intensive use; Guangxi Zhuang Autonomous Region

F293.2

A

1006-060X（2017）03-0054-04

DOI:10.16498/j.cnki.hnnykx.2017.003.016

2016-11-04

周姣娣（1989-），女，廣西南寧市人，碩士研究生，主要從事土地利用與評(píng)價(jià)研究。

楊小雄