土地系统.docx

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土地系统

土地利用总体规划的实施涉及到诸多因素。

把一个地区的土地利用总体规划的实施过程和结果看成是一个系统。

一个地区的土地利用总体规划实施系统是社会、经济、生态、环境、技术与政策等各要素藕合而成的信息不完备的开放、动态复杂系统。

要实现全面、合理科学地评价区域土地利用总体规划实施情况，就必须用系统的思想、观点和方法，站在高的角度，从整体来把握土地利用总体规划实施系统的特征。

系统分析就是根据系统的组成和边界范围，研究组成系统的各要素和子系统之间相互关系，系统与周围环境之间的联系。

土地利用总体规划实施评价系统分析就是将系统工程理论和方法与土地利用科学有机结合，应用系统分析的方法，分析评价土地利用总体规划实施评价系统的特点，以及各系统的结构和功能。

土地利用总体规划实施系统是一个动态系统，表现为系统元素的量随时间变化而变化;系统元素的相互关系随着时间变化而变化。

土地利用的结构和模式不是一成不变的，土地的用途、土地资源的分配、土地利用的效益，常随着自然条件、国民经济和社会的发展以及科学进步等因素的变化而变化。

土地利用总体规划从编制到实施过程是一个复杂的动态系统。

对于人类来说，其必然是一个信息不对称、不完备的灰色系统。

系统的复杂性和人类认识能力之间的矛盾使得我们很难获取到关于土地利用总体规划实施评价的完备信息。

因此，在规划实施评价模型的构建过程中，应用灰色系统理论处理系统的灰度是一种可行的解决方法。

土地利用总体规划实施评价系统构成图

（1）土地利用总体规划实施评价者

土地利用总体规划实施评价者自身素质的高低与评价工作态度及其敬业精神，对土地利用总体规划实施评价的优劣有直接关联。

至于什么样的单位或个人才能充当土地利用总体规划实施评价的主体，目前尚没有固定的模式。

就我国来说，只有单位如政府机关才能充当上地利用总体规划实施评价的主体。

而个人则不能或者说个人对土地利用总体规划实施评价并没有实际的意义。

土地利用总体规划实施评价主体一般分为内部评价者和外部评价者两种。

内部评价者主要是土地利用总体规划制定部门的评价者、规划执行部门和规划监督部门的评价者;外部评价者主要是立法部门、司法部门、投资部门、金融部门、研究机构、新闻媒介部门和社会团体部门的评价者以及非执政党部门的评价者。

（2）土地利用总体规划实施评价对象

土地利用总体规划实施评价对象即指各级土地利用总体规划及规划所涉及的执行单位或用地单位。

（3）上地利用总体规划实施评价的目的

土地利用总体规划实施评价的目的指为了了解土地利用总体规划执行结果的基本估况，以便为现行土地利用总体规划的废、改、立提供指导。

土地利用总体规划实施评价的目的是土地利用总体规划实施评价活动的出发点与归宿，它主要是回答为什么要进行评价的问题。

实践中，土地利用总体规划实施评价的目的往往不是单一的，很多情况下是多种评价目的的有机集合。

这既是土地利用总体规划目标多样的结果，同时也是土地利用总体规划经济学的必然选择。

（4）土地利用总体规划实施评价指标体系

土地利用总体规划实施评价指标体系实际就是评价的标准，是衡量或检测一项土地利用总体规划质量高低优劣的尺度。

从本质看，土地利用总体规划实施评价实质上是判断与事实判断的有机结合。

是衡量或检测项土地利用总体规划质量高低优劣的种价值判断。

必须建立在客观事实的基础上，是价值判断与事实判断的有机结合。

（5）土地利用总体规划实施评价方法

上地利用总体规划实施评价方法也是土地利用总体规划评价系统的构成要素。

在整个土地利用总体规划中，各种指标并不都是一个模式的。

这就决定了土地利用总体规划实施评价的方法不止一种。

有定性的评价方法，有定量的评价方法或定性与定量方法的综合集成方法。

以上5个要素相辅相成，共同构成一个具体完整的土地利用总体规划实施评价系统。

土地利用总体规划实施评价指标体系

在设置指标体系时，除了要符合统计学的基本规范外，还必须遵循科学性、系统性、层次性、可比性、可操作性。

总的来说，可以把土地利用总体规划实

施评价的指标划分为两大类，一类是执行指标，另一类是效果指标。

执行指标是指在土地利用总体规划实施过程中，关键指标的落实完成情况以及反映违反规划事件的情况、违反规划事件的处置情况等指标。

效果指标指的是在土地利用总体规划实施后，所产生的社会、经济和生态效益，同时也包括社会公众对土地利用总体规划的认知程度。

（1）执行指标

执行指标可以细分为三类：

完成性指标，限制性指标、违反规划事件指标。

完成性指标指的是土地利用总体规划中的土地开发、土地整理、土地复垦、退耕还林、还草面积指标等等。

这类指标要求规划执行者在规划期限内完成一定数量的工作量。

限制性指标指的是土地利用总体规划中要求规划执行者不能超出某一限度的指标。

包括两种情况，一种是上限指标，如建设用地使用面积、建设占用耕地面积、城镇扩展规模;一种是下限指标，如基本农田保护率、基本农田保护面积、耕地保有量等。

违反事件指标是指规划实施过程中，反映违反规划事件的发生情况和对违反规划事件处置情况的指标，一般包括违反规划事件的发生频率和处置率。

（2）效果指标

效果指标可以从三个方面进行衡量：

土地利用效率、环境改善率、社会公众认知度。

土地利用效率，指土地利用程度、土地集约化水平以及规划实施后所产生的经济效益、社会效益等。

这类指标包括土地开发利用率、土地复垦率、土地垦殖率、主要地类实际利用率、牧草地载畜量，耕地复种指数、单位面积土地资金投入、单位面积土地产量、单位面积土地产值、城镇村人均用地和建筑密度、建筑容积率等。

环境改善率，通过水土流失面积、强度变化、森林覆盖率、水土污染情况等指标，可以知道规划实施后的环境改善情况。

社会公众认知度，通过随机抽样，问卷调查，可以得知社会公众对规划的了解程度，以及规划执行中的公众参与程度。

根据以上分析，得到由4个层次、对应多个指标组成的土地利用总体规划实施评价指标体系（图2-2）。

图2-2所示的评价指标体系可以作为土地利用总体规划实施评价指标选取的参考，实际应用时可以根据评价对象的实际情况，适当增加或减少若干指标。

图2-2是一个由多个评价目标按属性不同分组，每组作为一个层次，按总目标层Z，一级子目标层U（ui，i=l，2），二级子目标层V（vij，i=l，2；j=l，2，3）和指标层X（Xijmn）的形式排列起来的四个层次评价指标体系。

图2一2土地利用总体规划实施评价指标体系图

3.1土地利用总体规划实施评价方法

土地利用总体规划实施评价指标体系涉及多领域、多学科，这些评价指标有定量

指标，也有定性指标，种类较多，具有复杂性、多层次等特点。

采用这些指标评价土地利用总体规划实施结果的有效方法一般是专家评价，从表面的数字进行比较分析，通过指标两两对比后做出评价结论，但是得到的结果所反映的信息不全面。

灰色系统理论善于处理贫信息系统，它能在短资料、少信息条件下建模、预测、评估和决策。

因此，为了使描述各类灰程度的评价信息都发挥作用，结合土地利用总体规划实施评价指标选取的具体情况，我们拟采用灰色综合评价法对土地利用总体规划实施进行全面综合评价。

3.1.1灰色评价基本原理及概念

（l）基本概念

灰色评价（即灰色评估）是指基于灰色系统理论，对系统或因子，在某一时段所处状态，进行半定量的评估与描述，以便在更高的层次上，对系统的综合效果与整体水平，形成个可供比较的概念与类别，如高、中、低、好、差等。

显然这些概念具有相对性、模糊性、和不确定性，统称灰色性。

如果系统的状态是有多项指标或一组数据来表述的，则这种方法又称为多维灰色评价方法，简称灰评估。

灰色评价包括评价目标、评价指标、评价类别与评价对象（即样点或因子）几个部分。

如果评价目标只有一个，可称为单层次灰评估；若评估目标不只一个，且对这些评估目标还要进行更高层次的综合，则称多层次灰评估。

灰评估实际上也是一种多目标综合决策方法。

（2）灰色评价的类型

按照评价的目的，灰评估常分为灰色统计与灰色聚类两种不同类型。

灰色统计是根据被评估样点的状态对评估指标进行归纳综合，确定其所属灰类。

灰色聚类贝Q是用评估指标对被评估样点进行的类型划分。

灰色聚类评估包括灰色关联聚类、灰色变权聚类、灰色定权聚类评估和基于三角白化权函数的灰色评估方法。

本文采用基于三角白化权函数的灰色评估方法。

3.1.2基于三角白化权函数的灰色评价基本原理

基于三角白化权函数的灰色评价是刘思峰同志在1999年首次提出的灰色评价新方法。

它是根据灰色评价法的数学原理，按照评估要求所需划分的评价等级数即灰类数，将各个指标的取值范围也相应地划分为若干个灰类，然后建立隶属于各个灰类的三角白化权函数，计算出其属于各个灰类的隶属度，再计算对象关于各个灰类的综合权系数，最后以取大原则判断某一评估对象隶属于某个灰类的程度。

3.2建立灰色评价模型

3.2.1确定各层评价指标的权重

土地利用总体规划实施评价指标体系是由4个层次、对应多个指标组成的，按上述的指标体系评价时，各层指标对上一层目标的重要程度是不相同的，即有不同的权重。

这些权重的确定，可以利用层次分析法（即AHP法），通过两两成对的重要性比较建立判断矩阵，然后用求解矩阵特征值的方法解出。

（l）构造判断矩阵

如对于目标层V1，ci（c∈Vl）表示第i个评价指标，cij表示ci对cj指标（cj∈V1）的相对重要性数值（i，j=l，2，…，n）。

因此判断矩阵P（i）。

（3-1）

（2）计算重要性排序

根据（3-1）式，求出最大特征根所对应的特征向量，所求的特征向量即为各目标的评价指标的重要性排序，即各个指标的权数值。

将判断矩阵（3-l）式每一列归一化，然后再按行相加并作归一化处理，得到构造矩阵的特征向量W（i），即各目标评价指标的权数值，其中i=l、2、…、n，但对判断矩阵（3-l）式的判断是否合理，需要对判断矩阵进行一致性检验。

3.2.2确定评价等级

灰色评价方法是以数学模型为基本手段，但不同于一般的数量评价方法，它包含了人的实践经验和专业知识的归纳，如某个指标数值在多大范围内可作为哪一级的概念，是需要实现约定的，这种约定总是含有先验信息成分的，灰色评价是一种属于智能性的评估方法。

根据统计到的指标数据和规划目标简单比较是不能全面反映该指标实施情况的，因此在进行灰色评价前，需要先确定评价标准。

在土地利用总体规划实施评价中，可按实际情况，以满足评价要求为前提。

由于土地利用总体规划指标有的是刚性指标，有的不是刚性指标，对各类指标设定评价等级的方法也不同。

在设置评价等级时一般以规划基期年指标值、规划目标值为基本参照，设定评价时点各个评价等级对应的各个指标值范围。

设置方法是：

由规划基期年指标值、规划目标值，计算出评价时点的目标值，然后以评价时点目标值为标准，设置各个评估等级的取值区间。

（1）计算各类指标评价时点的目标值

由于评价时间是处于规划期内的某一个时点，因此，本文根据规划基期年和目标年的数据，确定评价时间点的目标数，以便作为参照计算评价时点的评价指标量化值。

各类规划指标评价时点的目标值计算公式如下：

1）完成性指标这类指标要求规划执行者在规划期限内完成一定数量的工作量。

如式（3-2）：

S=A*t/T（3-2）

式子中S为评价时点的目标数，A为规划目标，t为规划实施时间。

2）限制性指标限制性指标指的是土地利用总体规划中要求规划执行者不能超出某一限度的指标。

包括两种情况，一种是下限指标，包括基本农田保护面积、耕地保有量等;一种是上限指标，包括建设用地使用面积、耕地占用面积、城镇扩展规模等。

对于下限指标的基本农田保护面积，它要求规划期内基本农田的保护不能低于下限值。

而耕地保有量指标，是规划期内耕地的减少不能超出规划目标值。

因此在设定评价点参照目标时应采用不同的方法。

对于基本农田保护面积，评价时点参照目标应该和原来规划目标一致;对于耕地保有量，应该先计算规划期内每年减少的耕地量，然后确定评价时间点的规划目标。

对于下限指标：

基本农田保护面积评价时点目标值计算如式（3-3）

S=A（3-3）

耕地保有量评价时点目标值计算如式（3-4）

S=B-（B-A）*t/T（3-4）

S为评价时点目标值，A为规划目标，B为基期年数值，（B-A）T/为规划每年耕地减少量，t为规划实施时间。

对于上限指标：

可以采用先计算规划平均增加的数量，然后乘上实施年时间数就可以计算出评价时点的控制目标值。

如式（3-5）

S=A*t/T（3-5）

3）土地利用效率对于这类指标，评价时点目标S的计算如下：

S=B+（A-B）*t/T（3-6）

4）环境改善率对于这类指标，其中对于森林覆盖率、木材蓄积量指标的评价时点目标值的计算，采用（3-6）方法处理;水土流失面积指标采用（3-4）计算。

对于违反事件和公众认知这两类指标，由于规划时一般没有作出具体的数量要求。

所以不需要计算其评价时点目标值。

（2）确定评价等级

在设置评价等级时以规划基期年指标值、规划目标值为基本参照，设定评价时点各个评价等级对应的各个指标值范围。

由规划基期年指标值、规划目标值，计算出评价时点的目标值，然后以评价时点目标值为参照，结合咨询专家意见的方式，设置各个评估等级的取值区间。

在此基础上，将评价等级定为“好”、“较好”，“一般”，“较差”、“差”等若干个等级。

3.2.3基于三角白化权函数的灰色评价模型

在确定各层指标的权重和评价等级后，采用基于三角白化权函数的灰色评价模型进行评价。

基于三角白化权函数的灰色评价的步骤如下：

设有n个对象，m个评估指标，S个不同的灰类，对象i关于指标j的观测值为Xji，i=1，2，…，n;j=l，2，…，m。

根据xji的取值对应的i进行评估诊断。

具体步骤如下：

第一步：

按照评估要求所需划分的评价等级数即灰类数s，将各个指标的取值范围也相应地划分为s个灰类，例如将指标j的取值范围[a，as+1]，划分为s个区间。

[al，a2]，…，[ak-1，ak]，…，[as-l，as]，[as，as+1]

其中，ak（k=1，2，…，s，s+1）的值一般可根据实际情况的要求或定性研究结果确定。

第二步：

令λk=（ak+ak+1）/2属于第k个灰类的白化权函数值为1，连接（λk，1）与第k-1个灰类的起点ka-1，和第k+1个灰类的终点ka+2，得到j指标关于k灰类的三角白化权函数fjk（x），j=1，2，…，m；k=1，2，…，s。

对于fjk（x）和fjs（x），可分别将j指标取数域向左、右延拓至a0，as+2如图3-1：

图3-1三角白化权函数示图

对于指标j的一个观测值x，可由公式（3-7）：

（3-7）

计算出其属于灰类k（k=1，2，…，s）的隶属度fjk（x）。

第三步：

计算对象i关于灰类k的综合权系数式（3-8）计算：

（3-8）

其中fjk（xij）为j指标可k子类白化权函数；ηj为指标j在综合聚类中的权重。

第四步：

由（3-9）计算：

（3-9）

判断对象i属于灰类k*；当有多个对象同属于灰类k*时，还可以进一步根据综合聚类系数的大小确定同属于灰类k*的各个对象的优劣或位次。

评价过程把各个二级子目标当作一个对象，计算出其关于灰类的综合权系数，然后乘上各自权重并累加，即可得到上一级目标的综合权系数。

在编程计算时，把由a0，…，as+1，as+2这些值作为确定指标所属灰类的阀值，计算的过程如图3-2表示：

图3-2基于三角白化权函数的灰色评价计算框图

3.3土地利用总体规划实施评价支持系统

根据评价的数学模型和具体过程，形成的一个具有一定通用性的解决土地利用总体规划实施评价问题的评价支持软件系统。

土地利用总体规划实施评价支持系统以数据的前计算为前提，然后在系统上进行评价，系统为用户提供可选式菜单方便用户进行各种视图操作和信息处理。

系统具有友好的人机界面，操作简捷，能够简洁、快速得到计算结果，使评价工作者从烦琐的计算中解脱出来，为评价决策提供很好的辅助和支持。

3.3.1系统建立的总体设计

（1）系统的目标与任务

土地利用总体规划实施评价支持系统是以土地利用总体规划实施过程及结果为研究对象，充分利用获取的数据资源，进行综合定性与定量分析，运用计算机技术，实现评价过程的系统化和自动化，提供一种方便、友好的应用数学模型软件包，为土地规划与管理提供准确、可靠的量化依据。

根据实际情况，针对研究区域土地利用总体规划实施评价的需要，确定系统的目标如下：

1）包含评价定量分析模型。

2）提供友好用户界面，提供评价结果。

3）考虑到数学模型的普遍性，尽量加强其通用性，使之成为一个小型的通用软件。

为了实现上述目标，系统开发的任务主要有以下几方面：

1）收集、整理各种土地利用总体规划实施评价需要的指标数据和信息。

数据是系统最重要的也是最基本的组成部分，收集和整理科学、完成的数据是建立数据库的前提条件，所需数据包括各类统计报表、文本资料等关系型属性数据，模型评价涉及指标及其计算方法等。

对于这些不同形式和结构的数据，须经过调研，收集。

2）系统的分析，软件开发。

这是关键的部分，在收集数据和分析的基础上，通过完成系统的开发，为土地利用总体规划实施评价提供计算机软件工具。

这要求要便于不同层次用户的操作运用，系统需要开发简单、友好的界面。

3）进行系统的实证应用分析。

（2）系统设计的原则

根据系统的目标与任务，按以下原则进行设计：

1）可行性原则。

应在全面调查的基础上，确保系统的建立在技术、资金、人员等个方面可行。

2）系统性原则。

在本系统中，系统应考虑到其他相近评价领域的应用。

3）有效性原则。

系统设计注重评价结果的“有效性”也就是评价结果的“客观性”。

系统建立的最终目的是为管理评价实践，因此以满足实际需要为原则，不以信息量大或功能强等为追求目标。

4）良好的用户界面。

系统的设计面向普通工作人员，考虑到他们的实际需要，界面应简单易懂，可操作性强。

（3）系统结构

系统结构决定系统功能，土地利用总体规划实施评价支持系统结构与功能图如图3-3所示

图3-3土地利用总体规划实施评价支持系统结构与功能图

3.3.2系统的建立

（1）系统的软硬件环境

系统运行要求选用P3或塞扬500MHz以上微机，内存64M以上且备有容量大于5G的硬盘。

系统以VB6.0编程软件作为开发工具，系统运行环境为微软的Windows2000或WindowsXP平台下。

（2）人机接口的创建（软件界面）

人——机接口是整个系统与用户交互的界面，可以理解用户以菜单选择形式表达的提问，并将提问转换为系统可以理解的形式。

还可以将系统运行结果以决策者所需要的形式（加表格、文字说明等）显示出来。

由输入和输出响应两部分组成，输出都分主要包括土地利用总体规划实施评价结果显示;输入部分主要包括用户对系统控制。

系统主界面如下图：

图3-5土地利用总体规划实施评价支持系统主界面

3.3.3系统功能简介

系统的功能主要是用灰色评价模型进行评价的过程，以确定评价对象所属的灰类。

评价方法是上一节讨论的基于三角白化权函数的灰色评价模型。

点击相应的菜单，

即弹出窗口，评价界面如图3-6：

图3-6灰色评价界面

样本值的输入：

可以直接键盘输入，也可以选择预先处理好的样本数据文本，文件格式为每个评价对象样本数据占用一行，数据之间用逗号隔开。

灰类阀值的输入：

可以直接键盘输入，也可以选择预先处理的样本数据文本，对于评价等级划分3个，则每一个指标由对应有五个数值确定指标的灰类阀值。

权重值的输入：

每一个指标对应一个权重值，权重值的输入可以直接键盘输入，也可以选择样本的文件，文件格式和样本的数据格式相同。

评价结果输出：

评价结果输出每一个评价对象的灰色聚类矩阵（向量）。

评价结论输出：

根据评价结果最后判断评价对象所属的灰类等级。

输出有三种情况：

评价对象所属的灰类为第一灰类，第二灰类，第三灰类。

图3-7灰色评价结果