- 城市土地
- 文章编号：1009-6000(2004)01-0053-04
- 中图分类号：F293.2 文献标识码：A
- 作者简介：王兰英，北京师范大学资源与环境科学系硕士，研究方向为遥感与GIS；
田艳霞，河北师范大学资源与环境科学学院人文地理专
- 中国城市土地利用结构优化研究述评
- Reviewing on Optimization Research of Urban Land Use Structure in China
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- 王兰英; 田艳霞
- WANG Lan-ying; TIAN yan-xia
- 摘要：
城市土地利用结构的确定和优化是城市总体规划的核心内容。从土地使用制度变迁、学科交叉、数理模型方法三方面回顾了中国城市土地利用结构优化研究的发展历程，分析了中国城市土地利用结构优化研究的新气象。在此基础上，指出当前研究工作的不足和问题，并提出未来研究的方向。 - 关键词：
城市土地利用结构优化；城市规划； - Abstract: Ascertainment and optimization of urban land use structure is the hard core of urban planning. This article reviews the research development of the optimization of urban land uses structure in China from three aspects of land use system evolution, science across, mathematical model, and analyses some new phenomena. On the base of the above, it points out the shortcomings and problems existing in the present research, and brings forward the directions for future research.
- Key words: optimization of urban land use structure; urban planning
-
城市土地利用结构是指城市内部各种功能的用地比例和空间结构及相互影响、作用的关系[3]。城市土地利用结构优化是指通过土地资源的规划配置，使土地在时间和空间上得到合理安排和集约利用，以实现城市土地系统的最佳经济、社会和生态综合效益。
1 研究回顾
1.1 城市土地使用制度的变迁
土地利用结构优化的目标可以表述为：1)以有限的投入产生最大的系统效益；2)取得最大的系统效益尽可能最少的投入[13]。不论何种表述，都要涉及到一个根本的问题，即成本—收益问题，这一关系并不是指经济投入与经济回报的对应关系，确切地说，是由经济投入引起的环境、经济、社会等各方面变化的综合效果[15]。但是土地作为一项重要的资源投入，其经济价值问题始终是城市土地利用结构是否能够实现合理、优化的关键之一。中国在土地价值问题上经历了从无偿使用到有偿使用的城市土地使用制度改革。
1.1.1 城市土地无偿使用（1954~1976年）
新中国建立初期，社会主义城市建设的理论和经验比较匮乏，在城市土地问题上受理论和认识局限的禁锢很深，对马克思关于价值的理论绝对化、片面化地理解，认为土地是没有凝结一般的人类劳动而又对人类有用的物品，因而只具有使用价值而不具有价值。而且，当时前苏联的学者也认为“在社会主义条件下，土地归人民所有。它不能买卖，因此就谈不上规定什么地价”。于是从1954年开始，实行取消向财政上交土地使用税，全民所有制单位无限期无偿使用国有土地。当时认为“保证土地合理使用的关键是，政府批准使用土地时，严格掌握使用原则，按照企业单位、机关、部队、学校的实际需要与发展情况，研究使用土地的面积”。从此将城市用地完全改为行政划拨，行政手段管理[9]。这种制度虽从根本上避免了有些国家城市土地被无数土地所有者过度分割而产生的种种问题，但也带来了在土地利用中对经济效益考虑不够的困扰[9]。
这一时期涉及城市土地利用结构优化的研究工作凤毛麟角，而且强调社会主义中国与资本主义国家的不同，学习和借鉴苏联等社会主义国家的研究成果较多，主要是提出一些参照性的标准和原则。对城市土地利用结构优化问题的研究中，不考虑土地作为一项重要投入的经济价值，成本—收益的目标失去了经济意义。
1.1.2 城市土地制度改革和城市土地有偿使用（1977年至今）
1978年春召开了第三次城市工作会议，总结了30年来正反两方面的经验和教训，提出了恢复和加强城市规划工作问题。1979年以来，中国在各个领域逐步开始了一系列改革，城市化和城市发展迅速。新的城市经济制度最根本的特点就是社会主义的市场经济，这种经济制度要求地租规律在配置土地资源方面发挥其积极作用[18]。土地使用制度的改革迫在眉睫。深圳特区首先于1982年开始征收土地使用费，辽宁省抚顺市1984年进行了全面征收土地使用费的试点工作[5]。这样，从1980年全国城市规划会议上提出征收城市土地使用费的拟议开始，经过8~9年的反复酝酿和深圳等城市1987年的试点，终于在1988年通过宪法修改，城市土地使用权可以依照法律规定进行有偿出让、转让[18]。中国实行城市土地使用权的有偿转让，是建国以后土地使用制度的一项重大改革，为城市土地的合理配置提供了有效的经济管理手段。制度实行初期出让和转让金普遍较低，但由于城市地租具有巨大的级差效益，20世纪90年代初房地产狂飙接踵而来席卷全国，城市地价收益迅猛上升。形势迫切需要解决土地收益分配问题，必须进行城市土地定级估价[18]，以提高土地利用优化配置的科学性。中国近年来的城市土地分等定级工作即是在此意义上进行的。
这一时期，开始注重吸收和借鉴西方城市土地利用研究的理论与实践经验，例如，中国建筑出版社1980出版的《城市规划译文集》中囊括了西欧和日本等西方国家的研究成果。同时，城市土地利用结构优化研究的理论与实践逐渐增多，地理界的学者也积极参与到这项研究中来。最重要的是，土地价值论得到认可，城市级差地租为城市土地利用结构的优化提供了理论依据，从而真正地实现成本—收益的目标。
1.2 研究领域的学科交叉
由于城市土地利用学与城市经济学、土地经济学、城市规划学、房地产学、城市土地管理学等学科存在较多的交叉[9]，从事城市土地利用结构优化研究的学者也有各种不同的专业背景（见表）。
1.3 数理模型方法的应用
传统的城市与区域规划受地理学“经验归纳法”、建筑学“形象思维法”和经济学“理论演绎法”的影响较大，实际工作中比较注重定性分析，定量分析的应用不足。20世纪70年代末期以来，城市与区域规划模型逐步成熟和完善，除了概率论和数理统计建模方法外，非线性分析方法、模糊数学、数学物理方法、分维几何学方法等也被广泛用于模型的构建[17]。
1.3.1 基本模型
城市土地利用结构优化的最主要阶段是数学模型设计。严金明认为土地利用系统的数学模型虽然种类很多，但有其共同特点即由目标函数和约束条件两部分组成[13]。目标函数的形式为：
g=g（x1，x2，…，xn） （1）
其中，x1，x2，…，xn为待定变量（系统的土地利用类型）。
约束条件的形式为：
f1（x1，x2，…，xn）≤（=≥）b1
f2（x1 ，x2，…，xn）≤（=≥）b2
…
fn（x1，x2，…，xn）≤（=≥）bn （2）
xi应取非负值，成为非负条件：
xi≥0，i=1，2，…，n （3）
（1）、（2）、（3）三式一起构成土地利用规划系统的结构优化模型。其中，非负性也作为约束条件的一部分。
1.3.2 灰色线性规划模型
线性规划是一种优化资源配置的有效方法，是一种确定的静态模型，它要求目标函数中效益系数、约束条件中的技术系数及其他限制量都固定下来。但由于土地利用系统的多变性及系统因素之间的复杂性，所求出的解往往与实际不符，甚至无解。有鉴于此，一些学者（耿红、王泽民）探讨了基于灰色线性规划的土地利用结构的优化[4]。数学模型如下：
目标函数为：
f（x）=cx max（或min）
约束条件为：
（A）x≤b；x≥0
式中，x=[x1，x2，…，xm]T；c=[ c1，c2，…，cn]，其中，cj（j=1，2，3，…，n）可以是灰数；约束条件的系数矩阵（A）见公式1：
（A）的白化矩阵A见公式2：
约束量b=[ b1，b2，…，bn]T，它可以通过GM（1，1）模型求得。
约束条件式中，xj为土地利用类型；aij为约束系数；bj为约束常数。目标函数中，xj为各种土地利用类型；cj为利益系数；f（x）为产值。用单纯型法从模型中求得一组最优解{xj}即为最优的土地利用结构。用这种方法求得的结果，更为合理一些。
1.3.3 细胞自动机模型
国外分形理论的研究始于20世纪70年代后期，国内在此领域的研究工作于90年代初刚刚起步。细胞自动机模型（Cellular Automata model）简称CA模型成为该领域研究的一个优秀范例。叶俊、陈秉钊探讨了分形理论在城市研究中的应用，认为分形模型适合刻画城市的空间形态与空间过程，分形方法也许有助于寻找适合多准则优化的空间结构，这将弥补传统城市模型的不足，同时也指出，分形性质是检验此类城市增长模型有效性的一个必要而非充分条件[14]；贾华等人把细胞自动机和灰色局势决策结合起来对土地利用变化机制进行了模拟[6]。CA模型的应用研究促进了城市土地利用结构优化的动态模拟。
1.3.4 信息熵与分维几何学方法
城市土地利用结构是应用信息熵分析的重要领域之一。陈彦光、刘明华[2]借助Shannon熵函数（下式），分析郑州和广州等城市土地利用结构的熵值特征，总结出几条基本“法则”作为城市土地规划的基本原则，进而提出关于城市空间结构的分维包容原理，指出该原理将与分维匹配原理一起成为城市结构分形优化的理论指南（见公式3）。
城市功能的变化是结构变化的先导，通常它决定结构的变异和重组。城市结构的调整必然促进城市功能的转变，两者相互促进，推动城市的发展[7]。以级差地租理论为基础，城市的产业结构的调整，势必需要城市土地利用结构做出相应的调整。一些学者从城市产业结构和土地利用结构的关系入手研究城市土地利用结构优化。例如，张秋娈、李景国运用系统聚类法对邯郸市域各区域土地利用类型结构和经济结构分别进行分区，分析两种类型结构之间的关系，并在此基础上提出了邯郸市土地利用结构调整的方向和对策[16]。然而有时候，城市用地结构的扭曲，与其产业结构的扭曲是互为表里、互相影响的[10]，在制定优化方案时应该注意。
2 新气象
2.1 可持续发展思想的渗透
1994年，中国政府通过了《中国21世纪议程——中国21世纪人口、环境与发展白皮书》，提出了人口、经济、社会和环境相互协调发展的战略、对策和行动方案，开始了中国可持续发展战略的实施。城市土地可持续利用的主要措施之一就是优化城市土地利用结构[8]。城市土地与其他资源一样，其分配和利用表现在时间和空间两方面。城市土地利用结构优化研究中的可持续发展理论促使城市在土地利用配置过程中兼顾局部利益和全局利益、眼前利益和长远利益，使社会、经济和生态环境得以协调发展。可持续发展突破了传统经济学上的级差地租的范畴，建立在新的成本—收益基础上[11]，因而也就改变了城市土地利用结构优化中的成本—收益分析和区位选择。
2.2 全球化、信息化和网络化的影响
20世纪90年代全球化、信息化和网络化齐头并进，深刻地影响到城市空间结构。资本和劳动力的全球性移动，全球化的跨国公司，全球性的经济活动使中心城市更加发展。城市中心区的结构、建筑的综合体的组织要求实现更高的效率。计算机、网络及通讯技术的快速发展，改变了人们的空间行为，扩大了城市空间的联系范围，改变了城市的产业结构和生产方式，进而反映到城市土地利用的空间构成上。
但目前国内这方面的研究尚不多见。综合来看核心观点是，全球化、信息化和网络化对于城市土地利用结构的影响主要表现在两个层面上。第一，宏观层次上，产生了两种截然相反的效应：集聚效应和离散效应。信息的富有和贫乏决定了经济的发展，对信息的追逐，使得城市特别是大城市再次成为经济集聚的中心[12]；而互联网络惊人发展，正在创造一种在空间上更离散的经济。第二，微观层次上，网络技术创造的虚拟空间替代或者强化了城市实体空间。原有的建筑在实体空间上的功能被大大削弱，家庭办公室的出现使都市区将不再以高层办公建筑为标志[1]。
3 问题与展望
3.1 需要由静态到动态、由刚性向弹性思想方法的转变
城市是一个不断发展中的大系统，其运行过程中的协调性和效益对于城市来说更为重要。国民经济的发展和城市产业化发展方向的调整，决定了城市土地利用结构是一个动态的结构，优化只是一个相对的概念。因此，需要重视优化方案运行过程的模拟和预测。
欲求唯一的最佳方案，这种思想很难适应城市这个错综复杂的社会团体发展的需要。城市社会意识和社会经济水平构成的多样性、发展时间上的非均衡性，再加上当今新技术、新产业、新观念的不断发展，决定了优化方案必须提供多种可能性和选择性，即弹性的优化方案，这也是城市持续发展所要求的。
3.2 定量化的研究与实践有待加强
20世纪末，在各地开展的2010年土地利用总体规划修编工作中，结构优化仍然较多地采用了传统的定性或部分定量的方法。城市土地系统的复杂性和影响土地利用结构因素的多样性与不确定性，数理模型不可能面面俱到，而过于简单的数理模型必将降低优化模型的效果。中国城市土地利用结构优化的数理模型研究及应用需要及时吸收国外相关领域的研究精华，完善和改造结构优化模型，探索新方法，并进一步在实践中推广。
3.3 要加强各学科的合作与交流
城市土地利用可以说是一个存在较多交叉的边缘学科，单一的学科背景不可能做好土地利用结构优化的研究工作，合作是既节约人力资源，又可以取长补短，收到良好效果的方法。因此，应该进一步寻求多学科的合作，以期完善城市土地利用结构优化研究。
3.4 要发展城市土地利用结构优化中的政治经济学
中国目前比较缺乏对于城市土地利用的政治经济学方面的研究。土地利用结构优化要靠规划和管理相互配合。发展城市土地利用结构优化中的政治经济学，有利于全面分析城市土地利用结构优化，有助于优化方案的顺利实施。在这方面，国外有许多优秀的研究成果值得我们借鉴和学习。
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