基于灰色多目标的土地利用结构优化研究 ——以南京市为例

论文摘要

土地是人类生产生活不可或缺的基本资料,是大自然赋予的资源。随着人口的日益增长和社会经济的发展,土地需求与日俱增,人地矛盾日益突出。后备土地资源迅速减少,土地的生态环境日益恶化,人口与土地的矛盾日益突出,形成了全球性土地危机。无限的土地需求与有限的土地面积之间的不可协调性,已经制约了世界各国的社会经济发展。因此,如何合理利用土地和优化土地利用结构就显得非常重要。本文通过对土地利用结构现状及其存在问题进行分析和土地利用结构优化模型的构建和应用以探讨土地利用结构研究的一般方法和途径,并以南京市为例在对其土地利用现状及其存在问题的分析的基础上,构建灰色多目标土地利用结构优化模型解决南京市经济社会发展中的土地瓶颈问题,为未来时期南京市土地利用决策和土地利用管理提供参考。文章以相关理论基础为支撑和应用相应方法,从系统论的角度主要从以下三个方面进行研究：(1)土地利用现状分析研究。通过土地利用现状及其存在问题的分析,揭示规划区域的土地资源的整体优势与劣势,明确未来土地利用的方向和重点,为土地利用结构研究提供基础和参考；(2)土地利用结构优化模型的构建与设计。应用系统工程优化原理、灰系统理论和多目标规划建模原理构建灰色多目标土地利用结构模型,并运用Win QSB软件的GP (Goal Programming)程序实现系统模型的优化并对供选方案进行灰关联择优；(3)土地利用结构优化实证研究。利用上述灰色多目标土地利用结构模型以南京市为例开展土地利用结构优化的实证研究,并通过评价选择规划方案和提出土地利用结构优化实施保障措施。在实证分析中,文章依据南京市国民经济和社会发展及到2020年远景目标展望,结合其2005年土地利用的现实情况,按照土地利用结构优化模型设计流程,设计了3个目标函数,13个变量和17个约束条件,建立了南京市土地利用结构优化的灰色多目标规划模型。采用所建模型对该市土地利用结构进行优化,利用灰色系统理论的方法对其进行白化,运用Win QSB软件的Goal Programming程序对模型反复调试分析、优化求解,得到了9个供选方案。根据综合效益最大化的原则,选用了10个综合效益评价指标,采用灰色关联分析法对各个供选方案进行择优,最后为该市土地利用结构优化选出了一套既科学合理又现实可行的方案(7)。同时,为有效地实施该方案而提出了相应的保障措施。经实证检验分析,所建模型的科学性、可行性和实用性程度较高,这种系统分析与模型是优化区域土地利用结构这类复杂系统的一种行之有效的方法,使规划方案在规划期内能很好地协调人口、资源和环境三者的关系,取得最大综合效益。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究目的与意义
• 1.3 研究内容
• 1.4 研究方法
• 1.5 技术路线
• 1.6 可能的创新和不足
• 第2章 国内外研究进展
• 2.1 国外研究进展
• 2.2 国内研究进展
• 第3章 基本概念与理论基础
• 3.1 基本概念
• 3.1.1 土地利用系统
• 3.1.2 土地利用规划
• 3.1.3 灰色系统
• 3.1.4 多目标规划
• 3.1.5 土地利用结构
• 3.1.6 土地利用结构优化
• 3.2 土地利用结构优化的理论基础
• 3.2.1 可持续发展理论
• 3.2.2 协同学理论
• 3.2.3 系统工程理论
• 3.2.4 区位理论
• 3.2.5 有限理性理论
• 第4章 土地利用现状分析方法
• 4.1 地开发利用程度分析
• 4.2 土地利用数量结构分析
• 4.2.1 土地利用数量结构多样化分析
• 4.2.2 土地利用数量结构集中化分析
• 4.2.3 土地利用数量结构组合类型分析
• 4.2.4 土地利用数量结构区位指数分析
• 4.3 土地利用空间格局分析
• 4.3.1 土地利用有序度指数
• 4.3.2 土地利用优势度指数
• 4.3.3 土地利用均匀度指数
• 4.3.4 土地利用破碎度指数
• 第5章 土地利用结构优化的基本问题
• 5.1 系统特性
• 5.1.1 整体性
• 5.1.2 层次性
• 5.1.3 功能结构性
• 5.1.4 最优化
• 5.2 优化目标
• 5.2.1 经济效益
• 5.2.2 社会效益
• 5.2.3 生态效益
• 5.2.4 综合效益
• 5.3 优化原则
• 5.3.1 整体性原则
• 5.3.2 协调性原则
• 5.3.3 持续性原则
• 5.3.4 动态平衡原则
• 5.3.5 因地制宜原则
• 5.3.6 综合效益原则
• 5.3.7 多尺度相结合原则
• 5.4 优化方法
• 5.4.1 基于土地适宜性的土宜法
• 5.4.2 基于面积均衡性的综合法
• 5.4.3 基于系统思维性的模型法
• 5.4.4 基于计划与市场兼容型的弹性规划法
• 5.4.5 基于生态优先型泛目标生态规划法
• 5.5 模型构建
• 5.5.1 建模要突出实用性
• 5.5.2 建模要有数据支持
• 5.5.3 建模要反映不确定性
• 5.5.4 建模要逐步精确
• 第6章 灰色多目标土地利用结构优化模型的构建
• 6.1 灰色多目标规划的涵义与设计思想
• 6.2 灰色多目标规划的方法选取与数学模型建立
• 6.2.1 灰色多目标规划的方法选取
• 6.2.2 灰色多目标规划的数学模型建立
• 6.3 灰色多目标土地利用结构优化模型建模程序
• 6.3.1 土地利用系统的确定
• 6.3.2 资料收集、整理与分析
• 6.3.3 灰色多目标规划的模型设计
• 6.3.4 供选方案的评价与完善
• 第7章 实证研究——以南京市为例
• 7.1 研究区概况
• 7.1.1 自然条件概况
• 7.1.2 社会经济概况
• 7.2 南京市土地利用现状分析及存在的问题
• 7.2.1 南京市土地利用现状
• 7.2.2 南京市土地开发利用程度分析
• 7.2.3 南京市土地利用数量结构分析
• 7.2.4 南京市土地利用空间格局分析
• 7.2.5 土地利用现状特点及其存在的问题
• 7.3 南京市土地利用结构优化模型的构建
• 7.3.1 决策变量的设置
• 7.3.2 约束条件的建立
• 7.3.3 目标函数的设置
• 7.4 南京市土地利用结构供选方案评价
• 7.4.1 供选方案生成
• 7.4.2 满意方案的灰色关联择优
• 7.5 南京市土地利用结构优化结果分析
• 7.5.1 土地利用结构
• 7.5.2 经济社会发展趋势
• 7.6 实施土地利用结构优化方案的保障措施
• 7.6.1 充分发挥土地利用调控经济机制
• 7.6.2 建立规划实施考评和问责机制
• 7.6.3 制定规范可操作的规划用途管制规则
• 7.6.4 严格控制建设用地规模
• 7.6.5 完善规划公众决策机制
• 7.6.6 加强规划实施的技术监管
• 第8章 结论与展望
• 8.1 研究结论
• 8.2 研究展望
• 参考文献
• 附录1
• 附录2
• 致谢