聚类分析在城镇土地定级中的应用

李媛 郭晓瑜

摘 要：科学合理地确定城镇土地级别有利于摸清城市土地的资产价值，全面掌握城镇土地的质量和利用状况以及城市地价形成及演变规律，进而为科学管理和合理利用城镇土地服务。文章运用多因素综合评定法计算研究区的城镇土地作用分值，在此基础上利用聚类分析确定该区域土地级别，其结果与使用数轴法进行定级的结果基本一致，使用聚类分析确定的土地级别能更加客观、合理。

关键词：聚类分析；城镇用地；土地定级

城镇土地定级就是根据城镇内部土地区位条件和利用效益的差异，确定城镇土地不同级别区域的过程[1]，其反映了城市内土地的分布特征和开发利用状况，是科学制定城市规划方案的前提。从目前的成果来看，研究城镇土地定级方法很多，而针对级别划分探讨很少，主要有：数轴法、总分频率曲线判断法和等间距法、模糊聚类分析[2-3]等。在以上方法中，需要根据数轴上点分布的稀疏与集中程度或选择频率曲线突变处或根据经验确定间距，主观性性较强，降低了级别划分的准确性，而聚类分析能更加客观、定量的确定定级单元的相似程度。多因素综合评定法从影响城镇土地使用价值或土地质量的因素出发，系统综合地分析各类因素和因子对土地产生的影响强度，揭示城镇土地价值的空间差异[4]，因此文章将使用多因素综合评价法作為定级方法，并运用聚类分析对研究区土地定级数据进行级别划分。

1 各因素作用分值计算

城镇土地定级因素是指能体现土地区位差异的经济、社会、自然条件。文章选择商服繁华影响度、道路通达度、对外交通便利度、公用设施完备度、环境质量优劣度5个影响因素作为评价体系，并采用特尔菲法确定其权重。各定级分等单元的作用分值计算如下，计算公式见表1。

2 城镇土地级别划分

确定城镇土地级别应遵循城市土地质量变化规律。城镇中各项与土地质量有关的要素，其变化规律一般为连续、渐变的，很少情况下是不连续分布的。文章在得到各定级单元指数后，运用聚类分析划分城镇土地级别。聚类分析是根据变量属性或特性的相似性、亲疏程度，用数学的方法把它们逐步地分型划类，最后得到一个能反映个体或站点之间、群体之间亲疏关系的分类系统[5]。

2.1 样本的标准化

为了消除指标间的量纲、数量级或数据变化的差异带来的影响，需要对样本数据进行标准化处理，一般可按下式进行：

式中：j=1，2，3，…m；i=1，2，3，…n；n为样本总数；m为指标个数；xij为第i样本第j指标的指标标值。

2.2 样本相似度的选择

为了能将样本划分成不同的类别，通过计算样本之间的“距离”来衡量它们的相似关系，再按照相似关系来划分数据的组别。对象之间的“距离”为rij，文章运用欧氏平方距离进行城镇用地级别的划分，计算公式为：

2.3 城镇用地聚类过程

根据分类目的不同，聚类分析可分两类：一类是对地点、地区或样品进行分类，称为Q型聚类分析；另一类是对要素、指标或变量进行分类，称为R型聚类分析。在划分的定级单元中选取20个，应用统计软件SPSS 进行分析。

3 分析与结论

3.1 聚类结果与数轴法结果比较

级别划分的结果分别为表2，表3，经对比分析，应用聚类分析计算出的结果与使用数轴法进行定级的结果基本一致。一方面，不同定级单元的相邻地块理论上应无太大的差异，特别是各定级单元相邻时级别不能有差异；另一方面，在实际划分定级单元时采用的均质地域法，就同一种利用类型的土地而言，如果是聚集在一个不太大的地域上，可认为各定级因素对它们的影响在其内部的变化是很小的。但如果在这一单元内并非是单一土地利用类型，这样进行分析下来，就与实际情况有所偏差。再者，在进行数轴分析时，所依据的是各个单元作用分总值，人为因素作用比较大。

3.2 结论

把聚类分析方法引入城镇用地定级工作能够使工作更符合实际，更具备科学性和合理性，又能减少工作的人为操作过程，提高工作效率[6]。更值得注意的是聚类分析的引入不需要其他的调查数据，只要直接利用原项目的前期成果就可以完成项目的定级过程。因此，有助于帮助改善定级的方法，使其更客观，更具说服力。

参考文献

[1]谭滨松.基于ArcGIS的城镇土地定级技术探讨[D].重庆：西南大学，2011.

[2]范胜龙，黄炎和，林金石，等.农用地级别划分的常用方法比较[J].中国土地科学，2010，24（12）：38-44.

[3]高德山.基于模糊聚类分析方法的城镇土地定级研究[D].重庆：西南大学，2007.

[4]亓新政，赵嵩正，徐伟，等.基于对因素综合评价法的城市土地定级评价研究—以银川市为例[J].人文地理，2008：（6）：41-44.

[5]张超.计量地理学基础（第二版）[M].2004.

[6]曲庆国，姜玉春.聚类分析及其在土地利用分类中的应用[J].资源开发与市场，1999，15（4）：196-199.

作者简介：李媛（1990，10-），女，山西长治市，硕士研究生，研究方向：地图制图与数据库建设研究。