探讨天津市土地资源承载力评价中投影寻踪模型的应用

2020-05-29 292 上传者：管理员

摘要：为合理评价天津市土地资源承载力现状，本文通过建立投影寻踪模型，并从土地资源指标基本集中利用最佳投影方向识别出有效灌溉面积，水土流失治理面积，人均建设用地面积，城市容积率，建设区绿化覆盖率是对土地资源承载力影响较大的指标。并且将土地资源承载力评价结果利用于2007-2017年天津市土地资源综合评价中，结果表明，天津市土地资源呈稳定并且逐年优化的趋势。

关键词：
土地资源承载力
天津市
应用数学
投影寻踪模型
资源综合评价
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1、研究区概况

土，是人类的生存之本。土地资源是人类生存和发展的最基本条件，更是国家经济发展中的重要基础保障。其研究对于定制区域经济发展战略，人口发展，土地资源的利用和规划具有重要的意义。改革开放以来，随着经济的飞速发展，在给人们的日常生活和社会带来巨大变化的同时，日益增加的土地资源需求量使土地资源的供给量也日益紧张。在我国这一矛盾尤为突出。全球耕地，我国仅有7%。但我国却要靠7%的土地占有量支撑起全球22%的人口。总资源占有量本就不占优势，使得我国在人均占有量上面对的挑战更加艰难。随着我国工业化的不断前进，土地资源的供予与需求之间的矛盾不断加深。实现土地资源的科学化可持续利用已经成为我国可持续发展的重要战略。

根据国务院确定的“双城双港，相向拓展，一轴两带，南北生态”总体战略，天津市将作为北方的经济中心城市以及现代化港口城市。随着工业化以及城镇化的不断推进，天津市的经济会得到迅速的发展，各类工业的兴起，农作物的播种面积不断扩大，这将导致天津使格局的变化。一边是对土地的需求量不断增大，另一边是对土地的粗放型利用方式，造成土地的严重浪费。

指标体系的构建与等级的确立是评价模型的基础和前提，投影寻踪是用来分析和处理非线性，非正态高维数据的统计方法，通过将高维数据投影到低维子空间，从而寻找反映原本高维数据结构或者特征的投影，以达到分析高维数据的目的。以投影寻踪模型构建土地资源承载力评价指标体系，不仅能够反映社会，经济，人口的协调程度，也能反映生态，环境，资源等系统的协调程度。通过查阅文献资料，参考标准，听取专家意见，参考研究区的实际情况，最终选取2007-2017年5个指标。

2、投影寻踪模型

投影寻踪模型的建立分以下几步：

（1）将指标中的数据整齐划一。

将第i个评价分区第j个指标命名为（i=1…n;j=1…k），对不同的指标进行分类处理。

（2）构造线性投影指标函数。

将高维的数据为投影指标的一维投影值z(i）来综合表现出来，然后根据{Z(i)i=1,2,3…n}的一维散布图进行分类。

（3）优化投影指标函数。使用求解投影指标函数最大化的方法来估算最大投影方向。

（）分类。将α代入公式，得到各年投影值Z。

3、基于投影寻踪模型的土地资源评价

应用Matlab编程实现计算。投影寻踪部分采用Matlab自编性程序。将天津市的指标值代入模型，最佳投影方向为0.0622,0.5452,0.0926,0.5680,0.5742，最佳投影值为0.0233,0.0210,0.0826,0.0856,0.0898,0.0902,0.0963,0.152,0.163,0.188,0.206。

从数据可以看出，天津市人均建设用地面积、建成区绿化覆盖率、水土流失治理面积对土地资源投影值的影响较大。2007-2008年土地资源最佳投影值较小，在2007-2008年占用耕地的现象较严重，耕地面积的减少主要是由于建设占用、农业调整、生态退耕等方面的原因。2012-2015年天津市土地资源呈现优化状态，表明退耕还林政策的实施、人均居住条件的改善、农业用地结构的调整是天津市土地资源优化的主要影响因素。2015年评价结果达到最大，2015年天津市出台了《关于土地依法集约高效利用的实施办法》农村土地确权新政策，增大了水土流失治理面积，优化了人均建设用地面积。2008年天津市土地资源投影值最低，天津市从1999-2008年的10年时间里总人口由910.17万人增加到968.87万人，增加人数达58.7万人，而农业人口基本不变，导致耕地向建设用地转化，人均建设用地面积减小。在各个产业不断调整的同时，天津市必定朝着更合理的方向发展。天津市土地资源利用结构总体而言，天津市土地资源特征值较为稳定且呈逐年优化的状态。

4、结语

根据天津市土地资源特点构建了土地资源承载力评价指标体系，应用投影寻踪模型作评价。投影特征值显示，天津市各水土流失治理面积、绿化覆盖率、人均建设用地面积，对天津市土地资源投影值的影响较大。2007-2017年天津市土地资源投影值呈上升趋势，土地承载力呈逐年优化状态。

通过比较各指标，建议天津市加强治理水土流失，加大建成区绿化覆盖率，优化人均用地面积，以此缓解天津市的土地资源承载力方面的压力。同时建议使建设用地还林、还草、还耕，逐步向生态用地类型转化，提高天津市土地利用率，以优化天津市土地资源。

参考文献：

[1]张磊,王君一,李茜,等.韧性视角下的天津市土地生态安全评价[J].安全与环境学报,2018(5).

[2]肖琳,田光进.天津市土地利用生态风险评价[J].生态学杂志,2014(2).

[3]常青,何欢乐,季宏伟.基于DPSIR模型的市域土地空间配置优化:以天津市为例[J].中国土地科学2010(6).

[4]刘玉纲.天津市城市土地利用效率的DEA分析[J].中国集体经济,2009(15).

[5]赵义平,于向前,刘伟,等.基于投影寻踪模型的镶黄旗水资源承载力评价及其在水资源调配中的应用[J].水文,2018(6).

[6]姜秋香,付强,王子龙.基于粒子群优化投影寻踪模型的区域土地资源承载力综合评价[J].农业工程学报,2011(11).

[7]李欣欣.投影寻踪模型的研究与应用[D].乌鲁木齐:新疆大学,2017.

吴思玉,郭佳,王璐,刘子建,潘博,孙梦麒,陆鸿伟.基于投影寻踪模型的天津市土地资源承载力评价[J].建材与装饰,2020(13):214.