济南市土地低碳集约利用评价研究

　　摘要：根据济南市2010-2017年的土地低碳集约利用情况，建立土地低碳集约利用指标评价体系。针对指标之间存在大量交互作用，融合灰色关联度与模糊积分的各自优势，设计灰模糊积分多属性评价模型进行数据分析，提出了相应的土地低碳集约利用优化路径及其保障机制。

　　关键词：土地利用;低碳;集约;两型社会

　　中图分类号：F293

　　文献标识码：B

　　文章编号：1001-9138-(2019)12-0062-72

　　《中国土地》(月刊)创刊于1982年，由中国国土资源报社主办。土地管理专业刊物。宣传党和国家有关土地管理工作的方针、政策、法规，介绍有关土地管理的理论和科学技术成果，交流国内外土地管理的经验。

　　1 引言

　　2017年初，济南市成功申报成为全国低碳城市试点和首批气候适应型城市建设试点。结合《山东省低碳发展工作方案(2017-2020年)》提出的碳减排目标：济南市单位地区生产总值二氧化碳排放量到2020年比2015年下降20.5%，可见发展低碳经济的重要性和紧迫性。发展低碳经济、加快低碳城市建设，既是在济南市推动形成绿色发展方式和生活方式的必然要求，也是济南市发挥省会优势、率先建成环境友好型和资源节约型社会的重大举措，更是济南市作为副省级城市的一员积极响应中央政府的号召、应对全球气候变化的正确选择。

　　本文将“低碳”和“集约”相结合建立济南市土地低碳集约利用评价体系，结合灰色关联度与模糊积分的各自优势，采用灰模糊积分多属性评价模型进行数据分析，并以研究结果为基础，提出相应的济南市土地低碳集约利用优化路径及其保障机制。

　　2 构建评价指标体系

　　2.1指标体系描述

　　假设存在m个被评价对象，将被评价对象的特征和决策者的目的偏好作为参考依据，建立一套具有系统性、科学性和较强实用性的评价指标体系。该评价体系分为6个评价层面，每个评价层面下可以细分出一些二级指标，每个二级指标独立属于一个评价层面，同一层面下的每两个二级指标间只存在一种关系(重复性、互补性或者相互独立)，属性间交互度由专家打分获得。

　　2.2构建指标体系

　　基于低碳目标下的土地集约利用评价体系需要整合“集约”“低碳”和“生态”三个特征，将自然、经济、社会、能源、环境等多个方面有序统一。为了保证评价过程及结果的相对客观合理性，本研究在构建指标体系的过程中遵循系统性、科学性、一致性、灵活性和实用性的原则，参照《城市土地集约利用潜力评价规程》(试行)中的指标体系，并通过借鉴土地低碳集约利用方面的文献及低碳经济方面的研究，结合济南市的土地资源现状、区域环境和社会经济发展状况，充分考虑数据的可获取性以及专家咨询意见，从土地投入强度、土地利用程度、土地产出效益、土地低碳水平和土地可持续性五个方面筛选指标，并在此基础上建立包括目标层、准则层和指标因子层的土地低碳集约利用评价指标体系，其中指标层包含21项指标，如表1所示。指标释义或计算公式部分空白处表明该数据直接来自于统计资料。

　　(1)土地投入强度。土地集约利用的理想状态是土地利用要素投入的边际成本等于边际收益，土地利用效益达到最大理想值，而土地投入强度则反映了土地利用相关要素的投入水平。土地投入强度指标中，地均固定资产投资、地均从业人数、单位GDP能耗和人均交通用地面积分别对应指标选择的资本投入、人力劳动投入、能源投入和基础设施投入。现有相关研究中，多数采用地均能源消耗对应环境投入指标，因为地均能源消耗体现了用地过程中的能源投入，主要表现了城市的开发程度，而发达地区的地均能源消耗量比低度开发程度地区的地均能源消耗量更高。地均能源消耗量的计算方式是区域内各行业能源消耗总量与区域面积之比，能够反映城市土地投入过程中的碳排放程度。而单位GDP能耗不仅能够体现出用地过程中的能源投入，其本身与国民生产总值相关联，也增加了这一指标在低碳方面的约束功能，更有助于体现土地低碳集约利用的内涵(曾好、董利民，2014)，其计算方式是区域内各行业能源消耗总量与地区生产总值之比。

　　(2)土地利用程度。土地利用的程度能够体现出土地利用的现状情况。通常，用地区域内的人口密度越大，说明土地利用的集约度越高。人均建设用地反映了区域规模的合理程度。现有土地利用结构中，城镇村及工矿用地等碳源用地是经济和社会发展形成的必然结果，能在一定程度上反映土地得到有效利用的程度，对于城市土地利用的集约度有重要影响。

　　(3)土地产出效益。土地利用现状的总收益由土地产出效益体现，主要涉及土地利用过程中的经济效益、社会效益和生态效益。地均GDP，地均社会消费品零售额和地均财政收入对应了用地过程中的经济效益和社会效益，其中地方财政一般预算收入是衡量一个地方政府可支配财力的重要指标，所以财政收入采用一般公共预算收入额。生态效益指标则选择对主要污染源工业“三废”的排放情况进行考量：地均废气排放量、地均废水排放量和地均固廢排放量。然而，统计数据显示固体废弃物经过相应处理，例如综合利用、储存、处置之后，最终实现零排放，故不纳入指标体系。地均废气排放量则因研究期内的统计口径和统计种类有变化，无法统一而弃用。鉴于数据的连续性和可得性，本研究采用了地均废水排放量作为生态效益指标。

　　(4)土地低碳水平。土地低碳水平主要以碳汇相关的地均碳排放量和林草园地面积比率两个指标以及碳源方面的能源消费弹性系数、城市每万人拥有营运车辆、PM1O浓度年均值、单位耕地面积农药和化肥使用量四个指标来进行低碳角度的评价。其中能源消费弹性系数计算公式为：能源消费弹性系数=△能源消费量/△GDP。营运车辆包括公共汽车、无轨电车和出租汽车。使用化肥和农药不仅容易造成环境污染，也会恶化土壤的物理性质，使土壤胶体分散，土壤结构遭到破坏，造成土地板结，这不仅影响农作物的产量和质量，也破坏了土壤的碳蓄积能力，使土壤中的碳释放到大气中;此外，氮肥中有相当数量或者直接从土壤表面挥发成气体进入大气，或者在微生物作用下转化成氮和氮氧化合物进入大气。因此，将单位耕地面积化肥和农药使用量纳入土地低碳水平准则层。

　　(5)土地可持续性。城市土地利用结构布局对自然资源和生态环境的影响情况主要由土地可持续性来反映。由于耕地、水域及水利设施用地等用地对于交通拥堵、地面硬化和人群聚集能够起到一定的疏散缓解作用，降低环境污染，所以将人均耕地面积和水域及水利没施用地面积比率两个指标，协同建成区绿化覆盖率指标纳入体系，主要从碳减排方面体现土地利用的可持续性。污水集中处理率则反映了研究区域对污水的处理能力及效率，也在一定程度上体现了对环境的保护力度和研究区域内的环境可持續性。以上四个指标共同体现了土地利用过程对自然资源利用和生态环境保护的要求。

　　3 灰模糊积分多属性评价方法

　　传统灰色关联度方法是建立在指标之间相互独立的假设条件前提下，但是在实际应用中，指标之间通常存在一定程度的交互关系。为了解决这一问题，本文结合灰色关联度与模糊积分的各自优势，设计灰模糊积分多属性评价模型进行数据分析。在设计模型中，基于指标主客观权重和指标间交互度来确定默比乌兹变换系数，计算获得2可加模糊测度，然后融合灰色关联度与Choquet模糊积分评价土地低碳集约利用。灰模糊积分多属性评价方法具体步骤如下。

　　3.1初始评价数据的获取

　　本文准则层指标数据均是定量指标，定量指标的评分可以利用统计等手段获得精确的评价数据;本文的社会经济数据主要来源于《中国统计年鉴》(2011-2018)，《山东统计年鉴》(2011-2018)和《济南统计年鉴》(2011-2018);样本数据来源于相关研究领域的来自济南、青岛、武汉、重庆等地的10位专家人员。通过问卷调查的方式，请专家对指标体系中筛选出来的各项指标进行评分，并确定各个指标交互度的值。

　　3.2确定指标单个权重

　　各指标的主观权重值可以通过专家打分法获得。有关专家综合考虑实际情况、决策者的目的偏好等后给出各指标的权重值，再将每位专家给的权重值取平均值。接下来把各指标权重值相加得出权重总和，然后，各指标权重值与权重总和的比值即为指标最后的权重值。指标主观权重打分标准，如表2所示。

　　计算各个指标的客观权重。按照指标属性的重要性从大到小重新排序，得到决策矩阵A1。计算样本矩阵A1的每列均值和标准差，得到标准化获得矩阵S。对标准化矩阵S进行施密特正交得到矩阵V，矩阵V规范化获得马氏距离矩阵D。根据马氏距离矩阵D计算信噪比，得到单个属性指标的客观权重，将主观属性指标和客观权重融合得到单个属性指标的综合权重。

　　3.3确定指标间交互度

　　现有的多属性决策方法都是假设各个影响因素或者指标间不存在相互作用关系，灰色综合评价法也不例外，但是这在现实生活中往往是不存在的，所以应该考虑到属性间的交互关系和交互度。可以根据专家经验对评价层面的指标中两两指标是否存在交互关系以及它们之间的交互度。倘若两个指标之间毫无交互关系，彼此完全独立，那么两个指标的交互度为0;倘若两个指标之间有一定的互补性，二者结合在一起能得到更准确的评判，那么交互度两个指标的交互度大于0，而且交互度的值越大，表示两个指标之间的互补性越强;倘若两个指标之间具有重复性，那么交互度小于0，而且交互度的值越小，表示两个指标间的重复性越强。两个指标间交互度的打分标准，如表3所示(李勇，等，2016)。

　　计算2可加模糊测度。2可加模糊测度可以解决精度和复杂性之间产生的矛盾，因为2可加模糊测度的参数值可以衡量交互作用的中交互因子和重要性因子两个重要坐标。2可加模糊测度是k可加模糊测度基于伪布尔函数和默比乌斯变换进一步定义的，所以利用计算所得的单一属性和两属性间的默比乌斯变换系数mn和mnj，根据公式(3)即可计算出属性的2可加模糊测度。

　　式中mn为xn单个属性的默比乌斯变换系数;mnj是xn和xj两个属性之间的交互程度，是两属性{xn，xj}的默比乌斯变换系数。

　　计算灰关联系数。计算最优指标和灰关联系数矩阵如下。

　　各决策方案的灰模糊积分关联度。基于模糊测度的理论，Choquet模糊积分表示着一种非线性函数。在Choquet模糊积分的基础上，对灰模糊积分关联度进行定义，这样就可以使用灰关联度进行决策，并充分考虑到属性间的交互作用。

　　假设评价矩阵C的某一行向量表达式为Ci={Ci(m)}，称它为系统的比较序列，指的是待评价对象m在b1评价层面i指标上的评价向量，Co={Co(m)}为参考序列，结合公式可得Cn和Co的灰模糊积分关联度：

　　根据最后灰模糊积分关联度值进行排序，即可确定最后的决策结果(常志朋，程龙生，2015)。

　　4 实例分析

　　由于受篇幅限制，本文给出准则层Bl“土地投入强度”技术性指标的详细数据、详细计算过程和技术性指标评价值。评价过程如下。

　　4.1数据获取

　　Bl准则层“土地投入强度”因子层包括“C11地均固定资产投资(y1)”、“C12地均从业人数(y2)”、“C13单位GDP能源消耗(y3)”和“C14人均交通运输用地面积(y4)”四个指标，2010-2017评价数据如表4所示。通过问卷调查的方式，请10名专家对“土地投入强度”因子层四个指标评分，计算得到四个指标主观权重vi(i=l，2…，n)分别为：

　　对指标“地均同定资产投资(y1)”、“地均从业人数(y2)”、“单位GDP能源消耗(y3)”和“人均交通运输用地面积(y4)”之间存在交互关系进行分析，采用德尔菲法请专家反复讨论，获得两两指标之间的交互关系和交互度如表5所示。当交互程度小于零，则表示两指标在同一决策问题中发挥的识别作用具有重复性，而当交互程度大于零时，则表示两指标在同一决策问题中发挥的识别作用具有互补性。交互程度绝对值的大小则反映了两两指标之间重复性与互补性的程度深浅，绝对值越大，重复性或互补性越强。

　　4.2数据处理

　　4.2.1计算单个指标的客观权重

　　按照指标属性的重要性从大到小(y3，y1，y4，y2)对表4进行重新排序，获得决策矩阵Al如下。

　　计算样本矩阵A1的每列均值和标准差，对A1进行标准化获得矩阵S如下。

　　对标准化矩阵S进行施密特正交化，得到矩阵V;利用矩阵V获得规范化马氏距离矩阵D。

　　根据马氏距离矩阵D计算信噪比，信噪比越小，异常程度越低。计算单个属性指标的客观权重O'i(i=1，…，n)如下，得到原序列顺序的客观

　　将主观属性指标vi和客觀权重Oi融合得到单个属性指标的综合权重如下。

　　4.2.2计算2可加模糊测度

　　根据得到单个属性指标和两两属性指标的交互度，根据公式(1)和(2)计算默比乌斯变换系数的数值如表6所示。根据公式(3)计算2可加模糊测度，得到2可加模糊测度的值如表7所示。

　　4.2.3计算灰模糊Choquet积分

　　对准则层B1土地投入强度数据表4标准化得到矩阵Y，确定参考序列Y0=[1，1，1，1，1]，计算得到灰关联矩阵ξ如下。根据公式(5)计算Choquet模糊积分得到每年低碳集约的综合评价值如表8所示。

　　2010-2017年准则层B2、B3、B4、B5和评价体系整体的2可加模糊积分综合评价值，如表9所示，目标层济南市土地低碳集约利用评价综合值，如表10所示。

　　4.3评价结果分析

　　4.3.1准则层指标评价结果分析

　　根据表1建立的土地低碳集约利用评价指标体系，五个准则层(B1-5)的评价值，如表8、9所示，以及济南市土地低碳集约利用综合评价值，如表10所示，得到B1土地投入强度变化趋势图，如图1所示、B2土地利用程度变化趋势图，如图2所示、B3土地产出效益变化趋势图，如图3所示、B4土地低碳水平变化趋势图，如图4所示、B5土地可持续性变化趋势图，如图5所示，以及济南市土地低碳集约利用综合评价变化趋势图，如图6所示。

　　由图l可知，准则层中土地投入强度在2010-2017年间经历了一个缓慢的先降后升的过程，可分为两个阶段：一是2010-2015年的下降阶段，其中2012-2013年的下降程度最明显，2013-2015年的评价值总体偏低，最低值出现于2015年;二是2015-2017年的较快提升阶段。就研究期间整体而言，2017年的评价值仅仅比2010年的评价值高0.0226，整体增长率约3.72%。但在2015-2017两年之间的提升阶段，土地投入强度提高了35.34%，年均增长率为17.67%，较快提升的趋势明显。结果表明，研究期内济南市土地投入强度在经历下降以及缓慢增加的惫怠期之后，逐渐呈现相对积极的增加态势。

　　由图2可知，准则层中土地利用程度在2010-2017年期间处于整体上升阶段，以2015年为转折点分为两个阶段：一是2010-2015年的缓慢上升阶段;二是2015-2017年的较快提升阶段。就研究期间整体而言，2017年相对2010年的评价值年平均增长率约28.57%;仅在2015-2017两年之间的提升阶段，土地利用程度能够反映城市土地的集约利用程度，其评价值的年平均增长率即为44.06%，快速提升的趋势明显，说明研究期内济南市的土地集约利用程度越来越高。

　　由图3可知，准则层中土地产出效益在2010-2017年期间处于整体上升阶段，仅在2015-2016年期间稍微下降，2016年之后快速提升，增长率为25.80%。就研究期间整体而言，2017年相对2010年的评价值年平均增长率约24.35%。结果表明，研究期内济南市土地产出效益呈现的整体态势良好。

　　由图4可知，准则层中土地低碳水平在2010-2017年期间处于整体下降阶段：在2010-2011年的增长之后，即进入2011-2012年期间的明显下降阶段;在2012-2013年期间的不显著提升之后，即进入2013-2017年期间的逐年平缓下降阶段。就研究期间整体而言，2017年相对2010年的评价值年平均下降率约4.19%。虽然土地低碳水平评价值的年均下降率较小，但整体降低的趋势非常明显。这表明济南市土地低碳利用的形势仍然比较严峻。

　　由图5可知，准则层巾土地可持续性在2010-2017年期间处于整体上升阶段：仅在2015-2016年间处于下降期。就研究期问整体而言，2017年相对2010年的评价值年平均增长率约22.22%。虽然土地可持续性评价值的整体上升趋势明显，但是处于研究近期的2015-2017年之问的数值波动也很明显。考虑到图4准则层B4土地低碳水平在研究近期一直处于明显下降趋势，而且B4、85两个准则层指标具有重复性，表明济南市土地利用可持续性的形势尚不稳定，仍然需要密切关注。

　　综上所述，在研究期内济南市的土地低碳利用水平一直处于下降状态，土地低碳利用的形势严峻;虽然土地投入强度的变化趋势波动稍明显，但土地投入强度、土地利用程度、土地产出效益和土地可持续性整体上均呈现状态良好的上升趋势。

　　4.3.2土地低碳集约利用综合评价结果分析

　　由图6可知，济南市土地低碳集约利用综合评价结果在2010-2017年期间处于整体波动状态：经历了2010-2011年期间的上升阶段之后，2011-2012年期间又急速下降，其评价值甚至低于研究起始年;继2012-2013年期间的不显著下降趋势之后，以2013年为转折点进入2013-2016年期间的缓慢上升阶段;在2016-2017年的研究期末呈现急速上升趋势。就研究期间整体而言，2017年相对2010年的评价值年平均增长率约7.52%。但是研究期间的数值波动非常明显，表明济南市土地低碳集约利用虽然有较好的发展趋势，但状态并不稳定。

　　此外，土地低碳集约利用综合评价变化趋势图与土地投入强度变化趋势图较为接近，也印证了济南市土地投入强度对于土地低碳集约利用方式产生的主要影响。

　　总而言之，经历了单纯追求经济效益的粗放型发展时期，国家的“十二五”规划和“十三五”规划期间都承诺了对碳排放的限制条件，一直强调深入贯彻落实科学发展观，加快建设“资源节约型、环境友好型”社会。济南市在快速城市化的过程中，积极响应中央政府的号召并制定了相应的产业低碳化升级、能源低碳化转型等配套降碳的制度和措施。“高消耗、高排放”的粗放型土地利用模式到“低消耗、低排放、高效益”的低碳集约型土地利用模式的转换并不会一蹴而就，必然是一个动态的博弈过程。这也体现在土地低碳集约利用各个准则层和整个指标体系的评价结果之巾。济南市的土地低碳集约利用方式仍然需要受到足够关注，本文将针对济南市的土地低碳集约利用路径及其保障机制提出建议，以利于推动土地利用的可持续健康发展。

　　5 优化路径及保障机制

　　综合以上分析评价结果，本文针对济南市的用地类型划分提出了相应的土地低碳集约利用优化路径：

　　其一，严格保护耕地。在一定时期内，人口总量不断增加，对耕地的需求也会相应增加：另一方面，随着工业化和城镇化水平的不断提高，对建设用地的需求也不断增大，耕地面积的减少趋势难以逆转。因而，严格保护耕地包括多方面的要求：既要严格保护耕地数量，又要注重提高耕地质量，同时还要推进传统农业向现代农业转变，提高耕地集约利用水平。

　　其二，调整改造园地，经营管护林地和草地。济南市应以维持生态平衡和可持续发展为指导原则，同时顺应市场需求，优化农业产业结构，调整改造园地，经营管护林地和草地;可以根据用地适宜性等实际情况，针对部分劣质耕地，实施退耕还林和退耕还草等。

　　其三，管控调整城镇村及工矿用地，推广低碳生产生活模式;从各类用地的碳排放强度和碳排放量来看，城镇村及工矿用地是碳排放的主要来源之一。因此，管控调整城镇村及工矿用地的规模有利于实现土地低碳集约利用。管控调整城镇村及工矿用地的规模，不仅需要严控新增建设用地，警惕因为城镇村及工矿用地的规模持续扩张而过度侵蚀林地、草地等碳汇功能用地，更需要制定相应的法律法规和政策措施引导和鼓励存量建设用地的开发利用，提高现存及规划开发的城镇村及工矿用地的建筑密度和容积率。此外，合理安排城镇村及工矿用地的内部布局，促进工业生产及生活方式中的低碳经济模式，也有利于此类用地的低碳集约利用。

　　其四，优化协调交通用地;交通用地作为主要碳源用地之一，其规模控制、体系协调和车辆低碳化等都对土地低碳集约利用起着重要作用。优化协调交通用地，需要以合理的城市综合交通规划作为依据，其基本原则包括以建设集约化城市和节约型社会为目标，满足城市防灾减灾和应急交通需要，与重大交通基础设施规划等衔接等。

　　其五，建设维护水域及水利设施用地;水域和湿地具有改善生态环境和增加碳蓄积的功能。然而，济南市的水域及水利设施用地面积在研究期間由短期增加之后呈现急剧减少趋势，所以，建设并维护水域及水利设施用地，改善湿地的建设条件，维护湿地生态系统的生物多样性，增加湖泊、河流等水域对碳排放的调节和蓄积能力，提高水域和水利设施用地的生态承载力也是土地低碳利用的重要环节。

　　最后，本论文以现代城市发展的动力机制和城市空间环境演进的主要影响因素为基础，主要从五个角度提出济南市土地低碳集约利用的保障机制：

　　一是，政策制度角度。我国的土地利用控制模式是偏于规划主导型的综合性土地使用控制模式，具有直接指导和依据作用的就是土地利用规划和城乡规划。济南市需要在进行土地低碳集约利用评价的基础上，编制城乡一体的土地利用规划，并且保证城乡规划与土地利用规划的协调统一。

　　二是，科学技术角度。一方面，科技革命与创新可以产生新的技术产业，也可以加速传统产业升级，从而优化整个社会的产业结构，促进社会发展;另一方面加快碳排放权交易体系建设也会依靠市场化手段促进企业积极提高产业技术水平，通过加快科技创新而使企业完成节能、减排、降碳的目标。

　　三是，社会文化角度。树立“绿色低碳发展”理念，转变“先污染后治理”的环保模式：正确引导人们的消费结构，提倡适度消费，杜绝奢侈浪费;控制污染物排放，减少农药和化肥的使用量;推动使用绿色能源等，形成可持续发展的社会文化氛围，对于济南市的土地低碳集约利用具有一定程度的保障和促进作用。

　　四是，资源环境角度。在可持续发展理念的指导下，从观念、意识、措施等各方面把自然资源开发和保护并存、追求保护自然环境等可持续发展模式放在优先位置，必然有助于为济南市的土地低碳集约利用提供有力的保障。

　　五是，区域一体化角度。济南市在迎接区域化发展挑战的同时，也应该发现随之而来的机遇：一是利用核心城市的地位，加强与周边区域在经济、交通、生态等各方面的联系，在实现资源共享的同时，进行优势互补;进行各区域内集约、协调、群组发展的城镇化，积极进行科学技术创新，优化土地利用结构布局，改造污染严重、技术落后的企业，根据各级城市特色因地制宜发展高新技术产业;既与周边区域紧密联系，协同发展，同时也增强济南市在区域内的带动能力，在更宽广的地域范围内积极引导并推行土地的低碳集约利用方式。

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文章名称：济南市土地低碳集约利用评价研究

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