基于熵值法的土地可持续利用动态评价——以江西地区为例

陈欣欣

（河海大学公共管理学院，江苏南京 211100）

基于熵值法的土地可持续利用动态评价
——以江西地区为例

陈欣欣

（河海大学公共管理学院，江苏南京 211100）

为评估江西省土地可持续利用情况，选取了江西省2006～2015年鉴数据，构建自然条件适宜性、资源环境可支撑性、社会经济可接受性3个方面25个指标，运用熵值法进行各指标权重计算，对江西省十年以来的土地可持续利用情况进行动态分析。结果表明：江西省土地可持续利用发展趋势表现为平直的上升趋势。

熵值法；可持续发展；动态评价；农业发展

土地是人类生存的基础，人类通过各类生产活动，从土地上获取物质产品和服务、自然资源和生产资料，以满足自身生存所需。土地的永续利用，利于构建自然、经济、社会、环境等多位一体的良性循环，对人类生存意义重大，影响深远。联合国粮农组织（FAO）将可持续土地利用定义为：如果预测到一种土地利用在未来相当长的一段时间内不会引起土地适宜性的退化，则可认为这样的土地利用是可持续的［1］。我国学术界对于土地可持续利用的评价主要涉及到评价指标体系和研究方法的选择。

丁浩，容蓉运用DEA方法的C2R经典模型，建立多个投入指标与产出指标，进行多层次多角度的运算分析，以此对山东省可持续发展能力进行评价［2］。

赵磊，刘洪彬，于国锋等运用熵权法对辽宁省葫芦岛市的土地资源的可持续利用情况进行综合评价与研究［3］。

王红丹等运用熵值法和主成分分析法进行贵阳市土地可持续利用评价，并将这两种方法予以对比，分析结果，得出论断［4］。

张立新，崔丽杰使用均方差赋权法和非整秩次WRSR，建立三级指标体系，将山东各地市的农业可持续发展进行分档处理［5］。

王旭熙等应用能值分析方法评估四川省五大经济区农业生态系统的发展趋势及可持续性［6］。

曹辉基于熵权灰色关联模型对陕西省可持续发展能力进行探讨［7］。

尽管研究学者所选取的指标体系和评价方法不尽相同，但都涵盖了自然、经济、社会、环境资源之间的内容，研究方法大多采用综合指数评价和多元统计方法。

本文根据江西省的实际情况，根据系统性、科学性、数据可获得性原则，进行指标体系的建立，并尝试运用客观赋值法——熵值法，对江西省的土地可持续利用状况进行动态评价。

1 研究方法

1.1 熵值法的基本原理

熵（Entropy）原是统计物理和热力学中的一个物理概念。1948年，香农（C.E.Shannon）将熵的概念引入信息论，生成“信息熵（Information Entropy）”理论，用来反映系统的无序程度，定量判断系统演化的方向，可用于所有统计过程的分析［8～10］。

熵值法是利用指定指标的信息熵值来判断该指标的有效性和价值［11］。设有m项指标，n个年份，形成原始数据矩阵X＝（xij）m×n，对于某项指标xj，若指标值xij差距越大则该指标在综合评价中所起的作用越大；如果某项指标的指标值全部相等则该指标在综合评价中不起作用［12］。一个系统的有序程度越高，则信息熵越大，反之，信息熵越小。根据熵值法进行各指标值的信息熵换算，由此推算各指标的权重大小，分析影响土地可持续发展的各子系统制约因子，因地制宜，为土地可持续发展服务，为规划调整服务。

1.2 指标体系构建

熵可用于所有统计过程中的分析，而研究学者选用的指标体系大多涵盖了自然、经济、社会、环境资源之间的内容。

土地可持续利用的5大基本原则分别是生产性原则，稳定性原则，保护性原则、可行性原则、可承受性原则。本文以土地可持续利用评价为目标，参考土地可持续利用的5大原则，结合原始数据统计情况，以自然条件适宜性，资源环境可支撑性，社会经济可接受性为准则层，建立3个一级指标，选用25个指标体系建立二级指标，18个正向指标，7个逆向指标。

2 研究区概况

江西省地处长江中下游南岸，唐代属江南西道，因名“江西”；赣江是其境内主川，自南而北纵贯全省，故简称为“赣”［13］。江西的绝对地理位置南起北纬24°29′14″，北抵北纬30°04′41″，南北长620 km；西自东经113°34′36″，东迄东经118°28′58″，东西宽490 km。江西东临浙江、福建，南连广东，西接湖北，北毗湖北、安徽。

江西省属于典型的亚热带季风性湿润气候，光、热、水资源丰富，温度适宜，降水充足，无霜期长，地形以山地、丘陵为主，主要山脉分布在省境边缘，赣江、抚河、信江、饶河、修水，五河入湖，形成鄱阳湖向心水系，而鄱阳湖平原也是重要的农业生产活动中心。

江西省土地总面积16 689 434 hm2，占全国土地总面积的1.7%。56%的土壤属于红壤，全省的土壤肥力不高，有效灌溉面积事关耕地能否旱涝保收，但目前有效灌溉面积不足70%。土地资源利用以耕地、林地、牧草地为主要形式，全省耕地面积保有量为283万hm2，80%以上的耕地为水田，基本农田保护面积为243万hm2，林地面积1040万hm2，是中国森林覆盖率最高的省份，达63.1%，牧草地面积3 600 hm2。

3 数据处理及动态评价分析

3.1 数据来源

数据主要来源为《江西统计年鉴》（2006～2015），《中国统计年鉴》（2006～2015），江西省土地利用总体规划（2006～2020）。

3.2 综合评价步骤及结果

评价体系选用m个指标（m＝1，2，3，……，25），n个年份（n＝1，2，……，10），建立数学模型。

每一个样本由25个指标的数据表征组成，可以得到评价系统的原始数据矩阵X＝（xij）m×n，其中i代表年份（i＝2005，2006，2007，……，2014），j代表25项指标（j＝1，2，3，……，25）。

第一步：各指标值无量纲化。

第二步：无量纲化数据进行坐标平移和归一化。

坐标平移：Yij＝x′ij+A（A＝0.01）

得到标准化矩阵Pij＝（pij）m×n

第三步：计算各指标的信息熵ej和冗余度dj。

信息熵ej＝-K∑mi＝1PijlnPij，其中K＝1/ln（n），n＝10

冗余度dj＝1-ej

冗余度dj衡量了各指标之间的差异，信息熵ej数值越小，指标间差异系数dj就越大，指标就越重要。反之信息熵ej数值越大，指标间差异系数dj就越小，该指标的作用就越小。

第四步：各指标权重计算。

第五步：可持续发展综合评价得分。

根据熵值法计算方式，各指标无量纲化，各指标的不同单位进行同质化处理，正向指标和逆向指标不同公式计算，在不影响运算结果的情况下使得指标换算有意义，避免ln0无意义这种情况的发生，将无量纲化数据进行平移归一化，平移0.01个单位。然后计算出各指标的信息熵，冗余度，再进行各指标的权重计算，各子系统进行权重求和，可得到土地可持续利用系统、评价指标及权重结果（如表1所示）。

3.3 动态评价结果分析

3.3.1 土地可持续利用总体分析

自然条件适宜性、资源环境可支撑性、社会经济可接受性3个方面25个指标，权重计算之后，进行土地可持续利用综合评价，各子系统权重均有差异，自然条件适宜性系统权重略小，并且波动幅度略大；而环境资源系统权重次之，发展趋势平直且稳定，在0.03附近波动，最近三年略有上升。社会经济可支撑性系统权重最大，每年的增量比较平均，与土地可持续利用发展曲线得发展趋势基本吻合，稳步上升，对整个江西省土地可持续利用发展影响最大。

通过衡量3个系统的25个指标的各项权重大小，绘制出江西省可持续发展曲线图（如图1所示）和江西省各子系统可持续发展曲线图（如图2所示）。从绘制的两幅趋势图中可以明显看出江西省土地可持续利用发展能力的动态变化。

根据一元回归方程分两阶段进行斜率换算，如图1所见，2005～2011为稳步上升期，每年的土地可持续发展度的增量比较平均，保持稳步上升，斜率为0.001567；2011～2014为波动发展期，2014略有下降，但是总体上升，斜率为正数0.014111，可持续发展度居于0.14左右。

2005～2014年江西省土地可持续利用发展曲线（图1）表明：江西省十年以来的土地资源可持续利用情况的曲线幅度，表现为总体的上升趋势。

3.3.2 土地可持续利用协调度分析

根据协调度Cj分析公式进行换算，绘制土地可持续利用协调度变化曲线（如图3所示），协调度曲线的波动幅度与自然条件适宜性这一系统的曲线幅度基本吻合，说明协调度与自然条件适宜性息息相关。

3.3.3 各子系统的可持续发展分析

3.3.3.1 自然条件适宜性子系统分析

2005～2014年，平均气温，降水量，日照时数波动幅度各不相同，光热水等自然条件对土地可持续利用协调度影响力十足，在土地垦殖率、土地利用率不断上升的状况下，人均土地面积占有量连年下降，应严格落实耕地占补平衡制度，为可持续土地利用建设长久有效的运行机制［15～16］。相关专业人员应该根据当地实际，因地制宜，制定科学合理的土地规划方案，引导土地利用向可持续化发展。

3.3.3.2 资源环境可支撑性子系统分析

2005～2014年，资源环境可支撑性系统在缓慢上升，江西虽然保持着全国最高的森林覆盖率，但工业废水和工业废气的排放量也在不断上升，环境治理压力依然很大，粮食生产效率、人均粮食产量和人均肉类产量稳步上升，可以暂时缓解人口压力带来的粮食危机，有限的土地面积所能承载的人口可以适当增长，尽量减少开荒种地，精耕细作，保证后备资源。各个系统之间关系密切，全面协调各个子系统，土地利用的的可持续化依然任重道远。

3.3.3.3 社会经济可接受性子系统分析

2005～2014年，地均GDP、人均农业生产总值和农村住户可支配性收入增长迅速，十年翻番，农村居民与城市居民收入比数值从0.379上升到0.416，在生活水平，农村百户居民移动电话十年增长3.5倍，在生活水平日益提高的同时城乡差距依旧显著。城镇化水平虽然趋于平衡，但城市化必须是内生型的，由市场主导的穷尽集聚效应的过程才是可持续的［17］。科技、医疗、卫生、教育，适度向农村倾斜，是综合协调可持续发展的必然选择。

表1 土地可持续利用系统、评价指标及权重

图1 2005～2014年江西省土地可持续利用发展曲线Figure 1 2005～2014 years of sustainable land use in Jiangxi province development curve

图2 2005～2014年江西省各子系统可持续发展曲线Figure 2 2005～2014 years of Jiangxi province sustainable development of each subsystem graph

图3 2005～2014年江西省土地可持续利用协调度变化曲线Figure 3 2005～2014 years of sustainable land use in Jiangxi province coordination curve

4 结论与讨论

4.1 结论

经过分析论证，江西省土地可持续发展能力，总体趋势是不断上升的，是可持续的发展。

4.1.1 2005～2011为稳步上升期，每年的土地可持续发展度的增量比较平均，保持稳步上升，斜率为0.001567；

4.1.2 2011～2014为波动发展期，2014略有下降，但是总体上升，斜率为正数0.014111，可持续发展度居于0.14左右。

4.1.3 协调度曲线的波动幅度与自然条件适宜性这一系统的曲线幅度基本吻合，协调度与自然条件适宜性息息相关。

4.1.4 并且各个子系统权重求和均有影响：自然条件适宜性系统息息相关，资源环境可支撑性系统任重道远，社会经济可接受性系统影响显著。

4.2 不足与展望

4.2.1 方法单一，研究结果有待对比

采用的是客观赋值法—熵值法，研究结果没有与主观赋值法进行对比，研究结果有待考证，如有可能，可以继续利用主观赋值法予以对比分析，可采用SWOT分析法，DEA方法的C2R经典模型，主成分分析法，或者建立熵权灰色关联模型等统计方法，进行分析验证［18，2，4，7〛。

4.2.2 数据来源，精准确切有待验证

选用指标的数据来源主要是年鉴数据，年鉴数据主要是从宏观上进行统计，缺乏细节性微观数据，精准性不强，在有条件的情况下，可以亲身调研进行数据搜集、整理、换算、从而可以分析测算出某一地区的可持续发展能力，并因地制宜，提出可行性计划并予以实施。

4.2.3 模型构建，指标选用不够全面

选用3个系统的25个指标，指标体系不够全面，容易导致换算结果的部分偏差，在指标体系中仅有7个逆向指标，正向指标高达72%，这是指标选用的不足之处，希望参考本篇的笔者在指标选用时采用更丰富的指标体系，全方位多角度的进行指标的选用，模型的构建。

4.2.4 仅在时间上延伸，未在空间上拓展

江西省十年的年鉴数据，就纵向时间而言，本文的结论具有一定参考性；就横向空间而言，本文没有对江西省各区市进行分析，没有在空间上进行拓展，时间空间纵横交错，所分析的结果才能更加切合实际，予以落实。

［1］刘黎明.土地资源学［M］.第五版.北京：中国农业大学出版社，2010.

［2］丁浩，容蓉.基于DEA方法的山东省农业可持续发展能力评价［J］.河南科学，2013，31（8）：1284～1287.

［3］赵磊，刘洪彬，于国锋，等.基于熵权法土地资源可持续利用综合评价研究——以辽宁省葫芦岛市为例［J］.资源与产业，2012（4）：63～69.

［4］王红丹，彭漫莉，李文彦，等.熵值法和主成分分析法在贵阳市土地可持续利用评价中的应用比较［J］.贵州农业科学，2015，43（9）：251～255.

［5］张立新，崔丽杰.山东省农业可持续发展能力评价研究——基于非整秩次WPSR［J］.华东经济，2015，2015，29（7）：14～19.

［6］王旭熙，彭立，苏春江.四川省农业生态系统能值分析与可持续性评估——基于五大经济区差异分析，2015，34（5）：128～132.

［7］曹辉.基于熵权灰色关联模型的陕西省可持续发展能力探讨［J］.科技进步与对策，2014（5）：51～55.

［8］林珍铭，夏斌.熵视角下的广州城市生态系统可持续发展能力分析［J］.地理学报，2013，68（1）：45～57.

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［10］张启仁.热力学第二定律的一个普遍的信息论证明［J］.中国科学：G辑，2008，38（6）：781～784.

［11］李建磊，徐晓明，金浩.层次分析法在河北省可持续发展的水平评价中的应用［J］.河北工业大学学报，2005，34（5）：31～36.

［12］任桂镇，赵先贵，郝鸿忠.基于熵值法的陕西省可持续发展能力动态研究［J］.地域研究与开发，2008，27（2）：34～37.

［13］江西省计划委员会，江西省农业区划委员会编，江西省综合农业区划［M］.南昌：江西科学技术出版社，1990.

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［15］王万茂，韩桐魁.土地利用规划学［M］.第八版.北京：中国农业出版社，2013.

［16］陈利根.土地法学［M］.第三版.北京：中国农业出版社，2015.

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［18］申彧.SWOT分析在区域可持续发展定位中的应用［D］.厦门大学，2009.

Dynamic Evaluation of Sustainable Land Use Based on Entropy Method——A Case Study of Jiangxi Area

CHEN Xin-xin
（College of Public Administration，Hohai University，Nanjing，Jiangsu 211100）

To assess the sustainable land utilization in Jiangxi Province，the paper uses a“Entropy Method”to calculate the index of weight and objectively make a dynamic analysis in the situation of sustainable land utilization for decades in Jiangxi Province.This paper selectes the almanac data from 2006 to 2015 in Jiangxi Province，constructs three aspects of 25 indicators in natural conditions with suitability，resources and environment with supportability，society and economy with acceptability，making a weight calculation and sustainable land utilization comprehensive evaluation score Sj shows：the development of sustainable land utilization in Jiangxi Province is on the straight up trend.

Entropy method；Sustainable land utilization；Dynamic analysis

F301.24

B

1002-1728（2017）01-0037-06

10.3969/j.issn.1002-1728.2017.01.009

2016-12-08

国家社科基金项目（15BRK008）

陈欣欣（1994-），女，江西南昌人，在读硕士，研究方向：土地资源管理。E-mail：1099759835@qq.com