基于主成分分析的襄阳市城市土地集约利用评价

摘要构建襄阳市建成区范围内城市土地集约利用评价指标体系，采用主成分分析方法，对襄阳市城市土地集约利用水平进行主成分分析。结果表明，在紧扣城市土地集约利用内涵的基础上，依据城市人地关系相关指标构建的城市土地集约利用评价指标体系是可行的，2009—2014年襄阳市城市土地集约利用度从36.07上升到76.07，并且是逐年上升，符合2009—2014年襄阳市城市经济发展状况以及城市土地利用实际情况，表明基于主成分分析的襄阳市城市土地集约利用SPSS统计分析总体上是可行的。

关键词土地集约利用；主成分分析；评价；襄阳市

中图分类号F301.24文献标识码A文章编号0517-6611（2017）33-0201-03

Evaluation on Urban Land Intensive Utilization of Xiangyang City Based on the Principal Component Analysis

ZHAN Haibin

（College of Administration，Hubei University of Arts and Science，Xiangyang，Hubei 441053 ）

AbstractThe urban land intensive use index appraisal system of Xiangyang City was established based on the principal component analysis . The results showed that the urban land intensive use index appraisal system of Xiangyang City was feasible according to the conception of urban land intensive use. The urban land intensive use degree of Xiangyang City has increased from 36.07 to 76.07， and it was increasing year by year.The research results have showed that the city's economic development and urban land use in Xiangyang City could be in good agreement with the actual situation in 2009-2014.The SPSS statistical analysis result of the intensive land use in Xiangyang City based on principal component analysis is overall feasible.

Key wordsLand intensive utilization； Principal component analysis；Evaluation；Xiangyang City

随着我国城市化的快速发展，城市建设用地需求呈现出快速增长的趋势，而我国人多地少的基本国情以及我国实行的耕地总量动态平衡的耕地保护政策对城市用地的供给造成了诸多限制。因此，改变城市土地利用方式，提高我国城市土地的利用效率和效益，走城市用地的集约化发展之路，是解决当前我国城市化快速发展进程中的土地供需矛盾，实现城市建设可持续发展的必然选择[1]。城市土地的集约利用评价是一项比较复杂的系统工程，国内外学者对此进行了许多研究。笔者以襄阳市作为研究对象，构建基于主成分分析的襄阳市城市土地集约利用评价指标体系，对襄阳市城市土地集约利用水平进行主成分分析，为促进襄阳市城市土地集约利用提供有益的参考。

1指标选取、数据来源与研究方法

1.1基于主成分分析的襄阳市城市土地集约利用评价体系构建根据城市土地集约利用的内涵，参考国土资源部《城市土地集约利用潜力评价技术方案》的具体要求，同时遵循指标选取的全面性、典型性、可量化性、可操作性的原则，参考相关研究成果[2-7]，构建襄阳市城市土地集约利用的评价指标体系，该指标体系共包含15个指标因子（表1）。

1.2数据来源

主要数据来源于《襄阳统计年鉴（2014年）》，整理的原始指标和数据见表2。该研究测算的襄阳市城市土地集约利用度是指襄阳市所有建成区范围内的城市土地集约利用程度，因此，所研究的城市土地范围包括襄阳主城区以及所辖的枣阳市、宜城市、南漳县、谷城县、保康县、老河口市的城市建成区范围内的总和。

由于指标数据的单位和量纲不一致，在SPSS统计分析

中为了使数据间具有可比性，就需要对指标数据进行原始数据的标准化处理。常见的标准化数据处理方法有总和标准化法、标准差标准化法、极大值标准化法和极差标准化法等。该研究统计分析中采用标准差标准化法进行原始数据的标准化处理（表3）。设有n个样本，每个样本包含有m个变量（X1，X2，…，Xm），则Xij为原始数据矩阵。在同一指标下，原始数据的标准化值公式为：

Pij=Xij-Xjσj（1）

式中，Pij为标准化后的数值；Xj为第j个指标的算术平均值；σj为样本标准差。

1.3研究方法

1.3.2主成分分析法。襄阳市城市土地集约利用采用主成

分分析方法提取公因子。通过坐标变换手段将原来含有m个變量的Xi作线性变化，然后转化为另一组不相关的变量Yi：

Y1=U11X1+U21X2+…Un1Xm

Y2=U11X1+ U22X2+…Un2Xm

Yn=U11X1+ U2nX2+…UnmXm（2）

式中，Y1，Y2，…，Yn是原有变量的第1，2，…，n个主成分，其中Y1在总方差中所占的比例最大，其综合原有变量能力也最强，其他主成分在总方差中占的比例将逐次减少，其综合原有变量的能力也逐次减弱，综合原有变量主成分则是选取前面n个方差最大的主成分。

1.3.3

综合得分计算方法。根据因子回归系数计算出2009—2014年襄阳市城市土地集约利用的各个主成分因子得分，然后以每个主成分的方差贡献率作为权数，得出襄阳市建成区范围内2009—2014年城市土地集约利用的综合因子得分，公式如下：

Si=AikBk（3）

式中，Si表示第i年的襄阳市城市土地集约利用的主成分综合因子得分；Aik表示襄阳市第i年第k个城市土地集约利用的主成分因子得分；Bk表示所选用主成分的方差贡献率。为了更加直观地表示襄阳市城市土地集约利用程度，对以上测算出的襄阳各年份城市土地集约利用的综合因子得分进行百分制转换，转换公式如下：

Fi=SiSmax-Smin×40+60（4）

式中，Fi表示襄阳市第i个年份的城市土地集约利用的主成分百制分得分值；Si表示襄阳市第i个年份城市土地集约利用的主成分综合因子得分；Smax表示襄阳市城市土地集约利用的主成分综合得分最大值；Smin表示襄阳市城市土地集约利用的主成分综合得分最小值。

2结果与分析

2.1根据方差累计贡献率选择主成分

应用SPSS统计分析软件进行运算，得到襄阳市城市土地集约利用的全部因子数的因子特征根值，并且按照特征根大于1的原则进行选取主成分，根据SPSS统计分析结果，可以选取前2个特征根为主成分，累计方差贡献率为94.022%，说明这2个变量（主成分）已经包含了原始变量中94.022%的信息（表4）。

2.2因子提取结果与因子回归系数

根据SPSS软件统计得到的襄阳市城市土地集约利用的因子提取初始结果，由于其还不能较明显地反映主成分所包含的指标信息，因此需要对因子提取初始结果进行正交方差最大旋转，然后得到旋转后的因子提取结果和因子回归系数（表5）。

从表5可以看出，第一主成分对人口密度（X1）、人均道路面积（X4）、地均二、三产业的GDP（X5）、地均工业总产值（X7）、地均二、三产业从业人数（X8）、地均社会消费品零售额（X9）、地均财政收入（X10）、人均公园绿地面积（X11）、人均建设用地面积（X12）、地均固定资产投资（X13）、地均房地产开发投资（X14）、地均财政投入（X15）等有绝对值较大的负荷系数，第二主成分对二、三产业占GDP的比重（X2）、建成区绿化覆盖率（X3）、地均工业利税总额（X6）有绝对值较大的负荷系数，以上2个主成分累积方差贡献率为94.022%。

2.32009—2014年襄阳市城市土地集约利用综合得分

根据SPSS 17.0统计分析软件测算结果，利用公式（3）、（4），计算得到2009—2014年襄阳市城市土地集约利用综合得分（表6）。

从表6可以看出，2009—2014年，襄阳市城市土地集约利用度从2009年的36.07上升到2014年的76.07，并且是逐年上升，符合2009—2014年襄阳市城市经济发展状况以及城市土地利用实际情况，表明基于主成分分析的襄阳市城市土地集约利用SPSS统计分析总体是可行的，能较好地反映襄阳市城市土地利用实际情况。近年来，随着襄阳市城市建设的快速发展，特别是2013年以来，随着襄阳市城市棚户区改造的大力推行，尤其是在基础设施配套成熟的城区，由于城区地价和房价的不断上涨，大量的低矮建筑拆迁后改建成了高层的商业住宅建筑，大大提高了城市建成区存量用地的集约利用程度，导致襄阳市建成区范围内城市土地集约利用程度大幅提高。因此，这也为今后提高襄阳市城市土地集约利用水平指明了方向，即襄阳市在以后的经济发展过程中要尽量利用城市建成区的存量土地，挖掘城市内部存量土地的利用潜力，实现襄阳市城市规模有序扩张和城市土地的可持续利用。

3结语

襄阳市城市土地集约利用是一项相当复杂的系统工程，包含的影响因子比较多，这就需要重视系统反馈能力建设，大幅提高相应子系统各影响因子对土地集约利用目标的贡献值。在提高襄阳市社会经济发展水平的同时尽可能降低对襄阳市城市土地利用的负面压力，保持并提高襄阳市城市土地资源的集约利用。

影响襄阳城市土地集约利用的因素比较多，数据的采集也会有一定的困难，因此如何选择襄阳市城市土地集约利用指标体系是最重要的环节，同时数据的准确性对测算结果的影响也较大。该研究只选取了襄阳市土地利用集约利用的部分重要指标，未能详尽了解城市土地集约利用的各方面情况，有待今后更进一步系统地收集襄阳市城市土地集约利用方面的数据，更好地对襄阳市城市土地集约利用指标体系进行完善。

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