基于GIS的兰州市土地利用结构信息熵的空间分异规律及驱动因素分析

（甘肃建筑职业技术学院，甘肃 兰州 730060）

0 引言

土地利用结构指区域内各种土地利用类型的构成和比重，从而体现出某个区域内土地利用的生产结构特点[1]。社会经济结构与土地利用的协调程度和土地利用结构能否合理配置密切相关，也关系着区域经济社会能否可持续健康发展[2]。探究土地利用结构空间分异规律，基于Shannon等人创立的Shannon熵理论[3]，分析兰州市各个区（县）信息熵值的空间分异规律，对土地利用效率的提高具有深远意义。

因此，本研究工作得出研究区土地利用系统的空间格局变化规律，找出了和土地利用结构信息熵值空间分异规律有关的因素，该结果可为兰州市土地利用结构与布局的优化调整提供借鉴。

1 技术路线

本文利用2018年兰州市土地利用类型数据，利用信息熵公式分别计算了兰州市各区（县）土地利用结构信息熵，以找到土地利用结构信息熵的空间演变规律及成因，并利用GIS软件来展现和分析土地利用结构信息熵在空间上的分异规律，技术流程如图1所示。

2 兰州市土地利用结构信息熵的空间分异规律研究

图1 技术路线图

为了探究兰州市土地利用结构信息熵的空间分异规律，我们选取2018年兰州市各区（县）的土地利用类型数据来分析。由表1可知兰州市土地利用结构信息熵从大到小依次为七里河区、城关区、安宁区、西固区、榆中县、永登县、皋兰县和红古区。对表2加以分析，我们可以发现，七里河区土地利用结构信息熵最大，即土地利用类型相对匀称；而城关区土地利用结构信息熵较大；红古区土地利用结构信息熵最小是由于该区牧草地所占比重高，而其他土地利用类型所占比重很小，土地利用系统结构性最好，系统稳定性最高。

在Arc GIS软件支持下，利用计算得出的各区（县）土地利用结构信息熵，得到兰州市土地利用结构信息熵空间分布图（图2）。图2表明，市区除红古区土地利用结构信息熵低于外围县外，其他区土地利用结构信息熵均高于外围县，土地利用结构信息熵在空间上表现为由城区向外围逐渐递减的趋势。可以发现，信息熵值高的四个区域即城关区、七里河区、安宁区、西固区的居民点及工矿用地、交通用地、水域用地所占的比重相对较高。同时这也符合城市用地结构演变的一般规律：城市规模越大，对应的信息熵值越大[4]，相应地，土地利用种类越多，土地组成区别越小；反之，城市规模越小，对应的信息熵值越低，土地利用种类越少，土地组成区别越大。

表1 兰州市2018年土地利用结构信息熵

对兰州市的信息熵研究表明，影响土地利用结构信息熵空间分异的主要因素是建设用地所占比重。一般土地利用结构信息熵高的区域，其居民点及工矿用地、交通用地和水域用地占比较高。

3 结论与讨论

通过对兰州市土地利用结构信息熵的空间分异规律及成因进行分析，可以初步总结出以下结论：

1)城市规模越大，对应的信息熵值越大，土地利用种类越多，土地组成区别越小；反之，城市规模越小，对应的信息熵值越低，土地利用种类越少，土地组成区别越大。这一规律有利于区域土地利用结构与布局的优化调整。

2)兰州市土地利用结构信息熵值在空间上表现为由城区向外围逐渐递减趋势，其中七里河区信息熵值最大，红古区信息熵值最小。对兰州市的考查表明，影响土地利用结构信息熵空间分异的主要因素是建设用地所占的比重。

图2 2018年兰州市各区（县）土地利用结构信息熵空间分布图

3)针对该研究区，土地利用如果处在可持续健康发展状态且利用效率最高，那么对应的土地利用信息熵值为多少才合适，尚需进一步研究论证。