基于聚类分析法的县域主体功能区划分

徐倩　李浩华　欧名豪

摘要：从资源环境承载力、现有开发强度和发展潜力3个方面构建评价指标体系，对江苏省新沂市各镇级地域单元进行综合评价，并运用K-means聚类分析法对各地域单元综合评价值进行归类分析，结合各乡镇实际情况及其他规划将新沂市划分为重点开发区、限制开发区和禁止开发区3种区划类型，为县域主体功能区划分、战略目标及政策制定提供借鉴及依据。

关键词：县域；主体功能区划；重点开发区；限制开发区；禁止开发区；熵值法；聚类分析法

中图分类号： F323.1 文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2015）03-0444-03

为有效解决我国目前人地矛盾突出、生态环境系统失衡、区域开发状况混乱等问题，国家“十一五”规划《纲要》明确提出，根据资源环境承载能力、现有开发密度和发展潜力，统筹考虑未来我国人口分布、经济布局、国土利用和城镇化格局，将国土空间划分为优化开发、重点开发、限制开发和禁止开发四类主体功能区[1]。在规范开发秩序，控制开发强度，形成高效、协调、可持续的国土空间开发格局的同时[2]，引发学术界对于主体功能区划分的广泛关注。相关研究中关于主体功能区划理论及政策研究较多见[1-6]，但关于主体功能区划分实践研究仍显不足。有学者认为，县域以其在行政体系中的独特性，决定了县域主体功能区划不仅有助于依据区域整体性、结构性、功能性规律开展各种开发活动，也有助于提升地理学研究的实践应用价值[7]，但怎样进行县域主体功能区划分仍缺乏相关依据。

因此，本研究从资源环境承载力、现有开发强度和发展潜力3个方面构建评价指标体系，对新沂市各镇级地域单元进行综合评价，并运用K-means聚类分析法对各镇域单元综合评价值进行归类分析，将新沂市划分为重点开发区、限制开发区和禁止开发区3种区划类型，为县域主体功能区划分、战略目标及政策制定提供借鉴及依据。

1 研究区域概况及数据来源

1.1 研究区域概况

新沂市位于江苏省西北部，属于温带季风气候区，地势低平，位于苏鲁交界，下辖新安镇等16个乡镇。2010年新沂土地总面积1 616.00 km2，2010年末总人口107.15万人，全年地区生产总值301.37亿元，按可比价格计算，同比增长144%，城镇居民人均可支配收入达到15 508.00元，农民人均纯收入8 634.00元，分别增长17.9%、19.4%。新沂是沿东陇海线产业带中心节点城市，同时也是全国百强县，交通发达，正处于工业化加速阶段。目前，新沂市建设用地需求旺盛，土地利用矛盾突出，区域土地合理利用面临巨大压力。对新沂市进行主体功能区划分，有利于形成人口、经济、资源环境相协调的国土空间开发格局。

1.2 数据来源

本研究的人口密度、人均GDP、地均GDP、人均固定资产投资、地均固定资产投资、二三产业值比重等社会、经济数据来自于《江苏省统计年鉴2011》《新沂市统计年鉴2011》；生态功能区面积数据来自《徐州市生态规划（2011—2015年）；林地、水域、城乡建设用地、道路等面积提取自新沂市 1 ∶5 000 土地利用变更矢量图。

2 新沂市主体功能区划分

2.1 指标体系的建立

参照国家“十一五”规划纲要对主体功能区规划的阐释，结合新沂市的实际情况，遵循指标选择的科学性、系统性、独立性、可比性、可量化性和数据可获取性等原则[8]，从资源环境承载力、现有开发强度和开发潜力3个方面建立指标体系测算各单元区域的综合评价值。指标体系共包括三级指标17个指标项：第1层为准则层，包括源环境承载力、现有开发强度、开发潜力3个准则；第2层为因子层，将准则层分为11个因子项；第3层为指标层，分为人均可利用土地面积、城乡建设用地比重、城镇化率等17个指标（表1）。

2.2 数据归一化处理及权重确定

2.2.1 数据归一化处理

由于各评价指标无统一量纲，须对各数据指标进行标准化处理。研究采用极差标准化法对所采集的原始数据进行[0，1]区间标准归一化处理。

2.4 基于聚类分析法划分主体功能区

聚类分析法是理想的多变量统计方法，在没有先验知识以及任何参考或依循的情况下，根据一批分类对象的多个观测指标，以能够度量各样品之间相似程度的统计量为依据，对大数量的对象进行合理分类。本研究采用K-means距离聚类分析法来进行新沂市主体功能区划分，在聚类过程中，2个指标的距离越接近，则其相似度就越大。为确保各类别间的区分度，本研究采用欧式距离作为相似度测度，则2个对象之间的欧氏距离d可表示为：

根据国家《主体功能区域划分技术规程》，主体功能区原则上划分为4类，但可根据实际情况允许缺失优化开发区。针对新沂市现有的经济发展情况，暂时不考虑优化开发区的划分；同时，禁止开发区即禁止开发的各类自然保護区、文化遗产保护区、重点风景区等，区域界限明确，不存在重新划分的问题。因此，根据新沂市主体功能区划实际需要，将聚类数K值设定为3，将该聚类数指定为3 类，即划分为重点开发区、限制开发区和禁止开发区。基于K-means聚类的划分结果如表3所示，从中可以看出，以新安镇作为中心点，距离最近的有港头镇、邵店镇、北沟镇、瓦窑镇、双塘镇、唐店镇、马陵山镇，其次为草桥镇、合沟镇、棋盘镇、高流镇、阿湖镇、时集镇、新店镇、窑湾镇。

由于定量分析方法缺乏灵活性，分区结果会有一定的偏差，所以需要综合考虑各评价单元内现实发展情况、其他规划成果、地区间相互关联等因素对划分结果进行修正。

新安镇作为新沂市的中心城镇，发展潜力最高，列为重点开发区，与其距离最近的港头镇、邵店镇、北沟镇、瓦窑镇、双塘镇、唐店镇与新安镇一起划分为重点开发区；草桥镇、合沟镇、棋盘镇、高流镇、阿湖镇、时集镇、新店镇划分为限制开发区；新沂市著名的风景区有国家AAAA级马陵山风景名胜区和文化遗产保护区、国家AAAA级古镇——窑湾古镇，按照国家主体功能区划分原则，各类自然保护区、文化遗产保护区、重点风景区等应被划为禁止开发区，所以在本研究中将马陵山镇和窑湾镇划分为禁止开发区。修正后的新沂市主体功能区划分情况见图1。

3 结论与讨论

本研究采用改进熵值法和综合评价法从资源环境承载力、现有开发强度和发展潜力3个方面对新沂市各镇级单位地域单元进行综合分析评价，经数据分析发现，评价结果与新沂市各镇级单元实际现状及发展差异情况基本吻合，具有一定的科学参考性。

聚类分析法是一种较好的多元分类方法，不同的资源环境承载力、开发强度以及发展潜力催生了不同的区划以及发展模式。根据各镇级地域单元综合评价值的差异，运用 K-means 距离聚类分析法对新沂市各乡镇进行聚类，并根据新沂市及其各乡镇实际发展情况、土地利用总体规划等其他规划情况对聚类结果进行修正，将新沂市划分为重点开发区、限制开发区和禁止开发区3个区划类型，并根据不同区划类型制定不同的战略及发展方针。

由于主体功能区划分的复杂性、各地域单元发展外部环境以及方向的差异性，本研究所使用的综合评价指标仍存在不够全面、存在缺陷等方面的问题，建立一个更为全面、客观、有效的评价体系仍有待进一步研究。

参考文献：

[1]朱传耿，仇方道，马晓冬，等. 地域主体功能区划理论与方法的初步研究[J]. 地理科学，2007，27（2）：136-141.

[2]孫久文，胡安俊. 主体功能区划解决的主要问题、实现途径与政策建议[J]. 河北学刊，2012，32（1）：158-162.

[3]王振波，徐建刚. 主体功能区划问题及解决思路探讨[J]. 中国人口·资源与环境，2010，20（8）：126-131.

[4]李宪坡，袁开国. 关于主体功能区划若干问题的思考[J]. 城市规划，2008（6）：65-69.

[5]樊 杰. 主体功能区战略与优化国土空间开发格局[J]. 中国科学院院刊，2013，28（2）：193-206.

[6]李 红，许露元. 主体功能区建设中的理论与实践困境[J]. 经济纵横，2013，09（9）：20-23.

[7]米文宝，杨茂胜，余晓霞.市域主体功能区划的理论与方法——以宁夏银川市为例[J]. 经济地理，2009，29（8）：1233-1238.

[8]吴 斌，郭 杰，殷 爽，等. 江苏省建设用地利用效益区域差异及分区管制[J]. 中国土地科学，2013，27（12）：25-31，45.