1.重庆交通大学 土木工程学院 重庆 400041
摘要：利用收集的统计年鉴数据，构建基于PSR模型的广元市土地集约评价指标体系，使用主成分分析方法确定指标权重，从而对广元市土地集约利用水平进行评价。结果表明：广元土地集约利用水平在2014 年至2015年间下降，2015-2018年间趋于稳定，总体差异不大。压力层2014年得分最高，而后趋于稳定，受压力层的影响，状态层变化趋于稳定，但响应系统的变化浮动较为复杂，经历了下降、上升、回落的过程，整体趋势变化不大；三个子系统协调状态一般，在一定程度上说明广元市土地集约利用还未达到理想状态。
引言
土地资源的有限性已成为制约经济社会发展的重要因素，缓解制约的根本是大力推进土地集约利用[1]。
在西方国家进入资本主义社会后，随着生产力水平的大幅度提高，科学技术大范围应用，土地集约的概念由李嘉图等古典政治经济学家在地租理论中提出，最早来源于对农业利用的研究中[1]。于是许多学者、研究人员开始对土地集约利用问题进行研究，并产生了丰硕的研究成果，这些研究从各个视角出发，建立在不同理论基础上，有定量和定性之分，且随着时间变迁有着不同的特点[2]。
我国的土地节约集约利用，经历了长达50多年的发展，对其内涵和重要性的认识逐步清晰。陶志红（2000）[3]借鉴前人的思想，认为城市布局和结构合理是城市土地集约利用的前提，并将其纳入城市土地集约利用的范畴中。以毕宝德[4]等为代表的国内学者从土地投入的角度来理解城市土地集约利用，认为“城市土地集约利用就是增加在土地上的投入，以获得更多产出的土地开发经营方式”。樊杰、王亚飞（2009）等人基于可持续发展理念、土地资源环境承载力的内涵构建资源环境与人类活动之间的PSR模型。鲁梁栋（2011）研究西安市高新技术开发区土地集约利用情况，认为开发区是城市重要组成部分，应当重视其经济效益和产业导向。魏菁华[5]（2012）研究基于PSR模型对江苏省 20个国家级开发区土地集约利用水平进行评价分析，从而得到开发区所在母城经济状况及区位条件也是影响土地集约利用的因素。
结合广元市的发展条件及基础，及相关规划与要求，以美丽、开放、活力、畅达、幸福为导向，与国家“两个一百年”奋斗目标和全省“一个愿景、两大跨越”战略目标相适应，提出广元发展目标是将广元建设成为川陕甘结合部的现代化中心城市。这都需要广元市土地集约利用水平发展起来，就要经济、社会、环境更加协调。
本文在参考国内外相关理论和研究成果的基础上，结合土地集约利用内涵和相关理论基础，选择PSR模型对广元市近五年来的土地集约利用情况进行现状评价，从而对广元市合理进行土地集约利用具有一定指导意义，从而有利于广元市经济、社会、生态的协调发展。
1研究区概况
广元市地处川东北部嘉陵江上游，是陕、甘、川三省结合部，素有"川北门户"之称。地理位置北纬31°31′至32°56′，东经104°36′至106°45′。属亚热带季风气候，年平均降水量800-1000毫米，年平均气温为17℃左右。
2018年末，全市户籍人口300.68万人。其中城镇人口73.9万人，乡村人口226.8万人，分别占总人口的24.6%和75.4%。
根据2018年统计年鉴结果显示，广元市市土地总面积为16319.00公顷，有耕地面积234.40万亩，其中有效灌面108.00万亩，保灌面积92.70万亩。现有25°以上坡耕地49.50万亩。广元森林面积1364.40万亩，宜林荒山113.00万亩，森林覆盖率43.2%。
2研究方法
本文采用PSR模型（压力-状态-响应模型）对广元市土地集约利用水平进行评价。
（1）PSR模型
PSR模型，即压力（Pressure），状态（State），响应（Response）。该模型运用于土地集约利用评价中，主要揭示土地利用开发的人地关系相互作用，土地资源、社会经济发展与生态环境之间的相互动态变化关系。人口增加、建设用地增多、土地供需等资源限制压力，使土地承受了高强度高密度的开发属于压力系统，在这种压力下反映当前土地集约利用状态。地均GDP、人均道路面积、人均公园绿地面积和地均消费品零售属于状态系统，反映土地使用状况；地均固定资产投资、地均房地产开发投资、生活垃圾无害化处理率为响应系统；经过这种“作用—反馈—再作用”的循环方式使土地集约利用向合理集约方向发展。
PSR模型很好的弥补了评价体系不足，自身有一整套完整且成熟的评价体系，可以综合分析土地利用变化中土地资源变化的影响因素及应对措施的效果，以便更好整理人地关系相互作用及制约的关系。基于综合性和层次性原则、主导性原则和科学性和合理性原则，因此选择PSR（Pressure-State-Response）模型“压力—状态—响应”构建广元市土地集约利用评价体系。
（2）评价指标体系构建
在综合参考相关成果的基础上，遵照主导性、综合性和层次性、合理性和科学性等指标选取原则，建立反映广元市土地集约利用水平的“压力--状态--响应”指标体系（表1），分别为目标层、准则层和指标层，共计10个指标因子。
表1 基于 PSR 模型广元市土地集约利用评价体系
|
目标层
|
准则层
|
指标层
|
单位
|
|
广元市土地集约利用评价体系
|
压力指标B1
|
人口密度 C1
|
人/
|
|
第三产业比重 C2
|
%
|
|
市城区绿地覆盖率 C3
|
%
|
|
状态指标 B2
|
地均GDP C4
|
万/
|
|
人均道路面积 C5
|
 /人 |
|
人均公园绿地面积 C6
|
 /人 |
|
地均消费品零售 C7
|
万元
|
|
响应指标 B3
|
地均固定资产投资 C8
|
万/
|
本文在 PSR评价指标体系基础上，采用主成分分析法，由贡献率获取权重，通过各因子得分进行土地集约利用综合计算。
（3）土地集约水平计算
①评价指标数据标准化
研究区各指标准化处理就是将有量纲的表达式，经过处理为无量纲的表达式，将其转化成为一个纯量，便于不同单位的指标能够进行比较，然后使用各指标的权重值以及指标的标准化值来确定3个准则层的权重，以此来合理规划广元市土地集约利用影响。本文选用采用标准差和极差标准化法对数据进行无量纲处理。表达式如下：
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（3.1）
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（3.2）
其中，max（Xj）是所选各个指标数据中的最大值，max（Xj）是所选指各个指标数据中的最小值。
②评价指标的主成分分析
首先由式（3.1）、（3.2）的极差标准化公式对各个指标数据进行标准化处理，得到各指标标准化值yij组成的矩阵，然后再得出相应的方差贡献率和矩阵特征根，最后根据特征根的方差贡献率和累积方差贡献率选择所需的主成份并得到指标因子提取结果和指标因子回归系数，并计算出每个指标因子的得分，计算公式为：
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（3.3）
式中，Yik表示第i年的第k个主成分的因子得分；Mj表示第j个指标的因子回归系数。本文选择主成分的方差贡献率作为权重计算为主要依据，计算公式如下：
3结果与分析
3.1指标数据标准化
由极差标准化公式（3.1、3.2）将原始数据进行标准化，可得到数据范围都在[0，1]之间，方便下面指标权重的计算。
表2 广元市土地集约利用评价指标标准化
|
2014年
|
2015年
|
2016年
|
2017年
|
2018年
|
|
人口密度 C1
|
1.00
|
0.40
|
0.35
|
0.08
|
0.01
|
|
第三产业比重 C2
|
0.42
|
0.27
|
0.42
|
0.58
|
1.00
|
|
市城区绿地覆盖率 C3
|
0.01
|
0.44
|
0.75
|
1.00
|
1.00
|
|
地均GDP C4
|
0.01
|
0.22
|
0.41
|
0.67
|
1.00
|
|
人均道路面积 C5
|
0.01
|
0.39
|
0.71
|
0.96
|
1.00
|
|
人均公园绿地面积 C6
|
0.01
|
0.01
|
0.48
|
0.17
|
1.00
|
|
地均消费品零售 C7
|
0.01
|
0.29
|
0.51
|
0.73
|
1.00
|
|
地均固定资产投资 C8
|
0.01
|
0.12
|
0.24
|
0.44
|
1.00
|
|
地均房地产开发投资 C9
|
0.42
|
0.29
|
1.00
|
0.01
|
0.12
|
|
生活垃圾无害化处理率 C10
|
0.01
|
0.42
|
1.00
|
0.38
|
0.17
|
3.2确定指标权重
通过PASS软件计算，利用公式（3.3、3.4），再根据特征根大于1的原则，选取前2个特征为主成分，累计贡献率达到了90%。
表3 总方差贡献率
|
初始特征值
|
旋转平方和载入
|
|
主成分
|
合计
|
方差的贡献率（%）
|
累积贡献率（%）
|
合计
|
方差的贡献率（%）
|
累积贡献率（%）
|
|
A1
|
7.1000
|
71.0020
|
71.00
|
7.10
|
69.69
|
69.692
|
|
A2
|
1.962
|
19.625
|
90.627
|
1.962
|
20.935
|
90.627
|
因为得到的各指标因子提取结果情况还不能充分反映提取的主成份所包含的指标信息，所以需要进行正交方差最大旋转。经过旋转后的指标因子提取结果和指标因子回归系数可得，然后通过公式（3.5）计算各子系统评价指标的权重（表4）。
表4 土地集约利用水平评价指标权重
|
指标层
|
因子提取结果
（旋转前）
|
因子回归系数
（旋转后）
|
权重
|
|
主成分A1
|
主成分A2
|
主成分A1
|
主成分A2
|
|
人口密度 C1
|
-0.916
|
-0.205
|
0.915
|
-0.348
|
0.0646
|
|
第三产业比重 C2
|
0.861
|
-0.354
|
0.839
|
-0.059
|
0.0607
|
|
市城区绿地覆盖率 C3
|
0.929
|
0.268
|
-0.937
|
-0.056
|
0.0822
|
|
地均GDP C4
|
0.999
|
-0.045
|
0.994
|
-0.102
|
0.0506
|
|
人均道路面积 C5
|
0.944
|
0.24
|
0.96
|
0.116
|
0.0467
|
|
人均公园绿地面积 C6
|
0.837
|
0.075
|
0.793
|
-0.487
|
0.1258
|
|
地均消费品零售 C7
|
0.997
|
0.058
|
0.979
|
-0.204
|
0.0725
|
|
地均固定资产投资 C8
|
0.959
|
-0.197
|
0.971
|
0.086
|
0.0849
|
|
地均房地产开发投资 C9
|
-0.386
|
0.79
|
-0.255
|
0.842
|
0.3072
|
|
生活垃圾无害化处理率 C10
|
0.059
|
0.996
|
0.217
|
0.973
|
0.1049
|
由表3总方差贡献率可知，A1主成分与人口密度、第三产业比重、地均GDP、人均道路面积、人均公园绿地面积、地均消费品零售、地均固定资产投资、生活垃圾无害化处理率呈正相关。A1与市城区绿地覆盖率、地均房地产开发投资呈负相关，较大荷载指标出现在压力系统层的人口密度
指标和状态系统层，地均GDP、人均道路面积指标；A2主成分与响应系统层中的地均固定资产投资、地均房地产开发投资、生活垃圾无害化处理率呈正相关，A2主成分与压力系统层、状态指标层呈负相关，较大的载荷指标出现在响应系统层中。
3.3土地集约度综合计算
根据各回归系数可以得到各指标因子得分，然后使用计算得到的2个主成分的方差贡献率为权重值，按公式（3.6）计算每一年的综合的指标因子得分，最后将计算结果进行百分制处理，按公式（3.8）计算各年份协调度，由计算结果（表5）可知，广元市土地集约利用综合得分虽然从2014年到2018年总体降低，但个别年份有不同程度的上升与下降；协调度受三个子系统变化影响，总体趋势降低上升十分多变，回落起伏不太明显。
表5 2014年-2018年广元市土地集约利用综合得分及协调度
|
年份
|
集约度综
合得分
|
压力系统层
|
状态系
统层
|
响应系
统层
|
协调度
|
|
2014
|
72.85
|
83.34
|
64.15
|
73.94
|
1.7287
|
|
2015
|
63.06
|
59.68
|
61.34
|
59.0845
|
1.7163
|
|
2016
|
65.15
|
59.0845
|
62.85
|
74.2759
|
1.6317
|
|
2017
|
62.79
|
58.4693
|
63.5112
|
66.8363
|
1.7109
|
|
2018
|
63.47
|
59.1452
|
65.933
|
66.297
|
1.7098
|
3.4土地集约利用水平等级
由于评价区域的地域差异，评价等级并没有统一标准，要根据具体地区情况确定等级范围。本文参照其它城市结合广元市具体情况，划分三个等级来确定评价等级（表6）。：当T≥70时，高度集约；当30≤T<70时，中度集约；当T<30时，一般集约。
表6 西安市±地集约利用水平等级分类
|
T≥70
|
30≤T<70
|
T<30
|
|
土地集约利用水平等级
|
高度集约
|
中度集约
|
一般集约
|
从计算结果（表6、图2）广元市土地集约利用水平整体呈下落趋势。2014年综合分值为72.85分处于高度集约水平，得分最低的是 2017年为62.79分为中度集约水平。2014年-2015年土地集约利用综合分值下降较快，到2016年综合分值上升为65.15分，随后缓慢下降，在2018年趋近平稳。2015-2018年处于中度集约。
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图2 2014-2018年广元市土地集约利用水平趋势图
2014年-2015年这阶段土地集约分值从72.85分急速下降为63.06分，土地集约利用水平从高度集约到了中度集约。三个子系统发展趋势略有差异，但总体差别不大。2014年状态系统层分值为最低值的64.15分，压力系统层为最高值83.34分，响应系统层居中；到2018年响应系统层分值为最高66.297分，压力系统层为最低59.1452分，状态系统层居中为65.933分；表明各子系统不同的变化速率和反应的时间有出入，土地利用状态调整受各方面影响。
在研究时间内影响广元市压力系统变化的主要指标为人口密度、第三产业比重、地均GDP。2013末年广元市生产总值（GDP）566.19亿元，比上年增长9.2%，人口为 310.2万人，可知2017年末全年实现地区生产总值（GDP）801.85亿元，比上年增长8.4 %，人口为302.6万人。广元市人口密度从2014年 1577.92人/平方千米上升至2018年的1634.29人/平方千米，说明广元市城市用地规模增长速度明显慢与城市人口增长速度。受压力系统的影响，近几年广元市状态系统变化不大，得分由 2014 年的64.15下滑至 2015年61.34，然后又经历了一个起伏，在 2018 年达到 65.933。变化的主要原因是随着近几年广元市经济水平快速发展，建设用地需求逐年上升，城镇化的发展是城市用地扩张表现；另一方面在建设用地利用中过多追求经济效益，对广元市生态环境建设不太重视，人口密度过高，更容易产生环境问题，影响生活质量。
土地集约利用综合得分经历2014-2015年下滑后又稳步上升，然后又下降到2018年的63.47，说明在这期间土地利用在经济、社会、环境中没有得到很好的发展，说明该三者未能达到协调发展，政府应将采取积极地政策去调整经济、社会和环境的协调发展，这样才有利于广元市土地集约利用的发展。
3.5 PSR 子系统协调度分析
土地集约利用是一个动态变化的过程，压力系统、状态系统与响应系统，这3个系统反映了一定时期内，人类的生产行为和资源环境之间的影响与作用的循环变化的关系。每个压力到状态到响应系统循环过程的结束，土地利用压力情况都与之前的情况有所不同，并且持续的影响状态和响应的变化。土地集约利用是三个系统之间相互协调发展的过程，任何一个系统的变化都会对土地集约利用产生一定的影响。只有压力、状态、响应三系统相互协调才能提高土地集约利用水平，达到良性循环发展。
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图3 广元市土地集约利用协调度与各系统之间变化
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图4 广元市土地集约利用水平与PSR协调度关系
由图3、图4可得，广元市城市土地集约利用系统的压力、状态和响应系统的协调度在 2017年和2018年协调度与子系统之间相对均衡平稳；2015年、2016年和2017年之间波动起伏较大；2015年到2016年协调度由 1.7163回落到 1.6317，随后到2017年迅速上升至1.7109。表明在广元市土地利用中必须贯彻节约集约用地的原则，以人为本的原则；广元市政府部门提出“发展低碳经济、倡导低碳生活、建设低碳城市”的战略目标是合理的调整土地利用结构、优化土地利用的结构、优化土地利用的布局、实现土地的可持续利用提供了良好政策支持。响应系统的呈逐渐上升趋势，而压力子系统2014年得分为83.34分，为几年来最高；而后在2015年-2018年的总体趋势差别不大；状态子系统在2014-2018年中发展都趋于稳定；在响应子系统中最高得分在2016年为74.2759分，最低得分在2015年为59.0845分，而后在2017年、2018年得分都趋于稳定，差别不大。说明广元市土地集约利用系统在近几年发展情况复杂，集约利用综合指数前期涨幅达，研究时间内都趋于稳定，虽然在研究时间内广元市土地集约利用处于较高水平，但还不是最佳状态，若要长期维持广元市的土地集约利用程度在较高水平，需要压力系统层、状态系统层和响应系统层3个系统协调发展，这样才有利于广元市土地利用的良性发展。
4结语
从上述系列分析中可以得到以下结论：
（1）从2014-2018年土地集约利用水平分析来看：近五年来，广元市土地集约利用水平整体呈下落趋势。其中2014年综合分值为72.85分处于高度集约水平，得分最低的是 2017年为62.79分为中度集约水平，2014年-2015年土地集约利用综合分值下降较快，到2016年综合分值上升为65.15分，随后缓慢下降，在2018年趋近平稳。说明广元市土地集约利用水平总体处于中度集约水平，还需提高土地效益，转变土地利用方式；其中建设用地扩张速度十分迅速，在一地程度上破坏了生态环境，应合理控制城乡建设用地规模和扩展边界，优化允许建设区和有条件建设区内用地布局。
（2）从PSR 子系统协调度分析来看：广元市城市土地集约利用系统的压力、状态和响应系统的协调度在 2017年和2018年协调度与子系统之间相对均衡平稳；2015年、2016年和2017年之间波动起伏较大；2015年到2016年协调度由 1.7163回落到 1.6317，随后到2017年迅速上升至1.7109。总体系统协调度一般，表明广元市在土地利用中应贯彻节约集约用地的原则，以人为本的原则；并且贯彻政府部门提出“发展低碳经济、倡导低碳生活、建设低碳城市”的战略目标，积极合理调整土地利用结构、优化土地利用结构、优化土地利用布局，从而实现土地可持续利用提供良好机遇，为广元市土地集约利用提供良好的发展条件。
参考文献：
[1]李文丽.西安市土地集约利用评价[D].长安大学，2017.
[2]于尚云.东北地区城市土地利用集约度测定及差异分析[D].辽宁师范大学，2016.
[3]陶志红.城市土地集约利用几个基本问题的探讨[J].中国土地科学，2000（05）：1-5.
[4]毕宝德.土地经济学的对象、任务与研究方法[J].中国土地科学，1992，6（01）：17-2045.
[5]魏菁华，许皞，邓红蒂，左玉强，苏航.基于PSR模型的江苏省国家级开发区土地集约利用评价分析[J].安徽农业科学，2012，40（23）：11848-11851.
[6]贾秋容.遂宁市区域建设用地节约集约利用评价研究[D].成都理工大学，2016.
[7]唐慧权.黑龙江省城市土地集约利用综合评价[D].辽宁师范大学，2010.
[8]詹海斌.基于主成分分析的襄阳市城市土地集约利用评价[J].安徽农业科学，2017，45（33）：201-203.
[9]杜佳琦.泉州市城市土地集约利用评价研究[J].农村经济与科技，2018，29（11）：40-42.
[10]向为民，甘蕾.重庆市城镇化进程中城市土地集约利用研究[J].重庆理工大学学报（社会科学），2018，32（11）：65-73.
[11]周少铭，汤江龙.江西吉州工业园区土地集约利用评价研究[J].珠江水运，2019（02）：113-114.
[12]李云，申浩正，刘蒙罢，陈明军.历史文化名城土地集约利用评价研究——以凤凰古城为例[J].湖南师范大学自然科学学报，2019，42（01）：27-32.
[13]孙雁.区域土地集约利用评价研究与对策[J].智能城市，2016，2（11）：340.
[14]李超.土地节约集约利用与区域经济可持续发展研究[D].山西财经大学，2015.
[15]任静.四川省城市土地集约利用研究与影响因素分析[D].四川师范大学，2015.