[区域合作] 河北省环首都经济圈土地利用综合分区研究

基金项目：河北省社科基金项目“环首都经济圈土地生态安全与经济协调发展研究”(HB15YJ020)；河北省社科基金项目“生态足迹时空变化视域下河北省城市用地结构调整研究”(HB15YJ025)；河北省教育厅项目“京津冀协同发展背景下基于BP-ANN的河北土地集约利用研究”(SQ151116)。

2010年河北省提出环首都经济圈发展战略，将首都北京周围的14个河北省所属的县区划入首都经济发展区域。2013年中央提出京津冀一体化发展战略，把环首都经济圈的发展作为重要的经济驱动力。如何对这14个县市的土地进行合理安排利用，使得区域经济同首都协调发展的同时又兼顾区域内生态环境安全，成为亟待解决的问题。本文在充分考虑环首都经济圈14个县市的自然地理条件、社会经济发展水平和生态安全情况的基础上，构建土地利用综合分区指标体系，运用层次聚类法进行定量分析，并统筹考虑分区原则进行定性分析，对环首都经济圈进行综合分区，明确各区土地利用和产业发展方向。

一、环首都经济圈概况

河北省环首都经济圈包括14县(市)，各县区之间地域差异较大。西部地区包括赤城县、怀来县、涿鹿县、涞水县，属于太行山东麓，地形多以山地、丘陵、沟壑为主；南部地区包括涿州市、固安县、安次区、广阳区，地势起伏小；东部地区包括香河县、大厂回族自治县和三河市，地形平坦，发展条件好；北部坝上地区包括兴隆县、丰宁满族自治县、滦平县，地理条件差，生态环境脆弱，山高谷深，河流众多，耕地较少，森林覆盖率较高。

环首都14县区与首都北京的差距逐年扩大，形成了明显的贫富沟壑，据相关调查，2011年，相比北京市67.9%的城镇化率，河北省环京区域7个市城镇化率仅为41.4%，差距很明显。河北省统计局数据显示，14县区经济总量可以分为三个梯度，总体来看呈“东贫西富”的格局。第一梯度：GDP总量大于200亿元——三河市、涿州市；第二梯度：GDP总量位于100亿元～200亿元之间——广阳区、香河县、滦平县、怀来县、安次区；第三梯度：GDP低于100亿元——固安县、兴隆县、丰宁满族自治县、涿鹿县、大厂回族自治县、赤城县、涞水县。河北省2012年的社会生产总值26 575.01万元，总人口7 288万人，人均GDP为36 466.52元，14县区人均平均GDP为32518.2元，低于河北省平均水平。

二、综合分区原则

土地利用区域特征及形成过程决定了土地资源开发利用需要进行分区。科学合理的分区可以为土地利用宏观调控、土地利用结构优化提供依据，并促进区域协调发展。土地利用分区即依据土地的自然、社会经济条件的差异性，土地类型与土地利用方向的相对一致性，划分土地利用类型区的过程[1]。对环首都14县区进行综合分区，旨在合理配置其资源、合理安排产业结构，使该区域既能充分发展本地特色产业，又能更好地承接首都经济的外延发展，充分合理地接收和利用首都的资金、技术和人才资源，明确各区定位，避免造成发展不明、产业重叠等浪费资源的情况。

(1)一致性原则。综合统筹区域土地的自然地理条件、经济发展水平、生态安全情况，对产业发展方向和土地利用结构类似地区划为同一区域。

(2)人地协调与可持续发展原则。分区除了要考虑产业经济的发展，还要因地制宜保护本地的特色与环境。

(3)以县级行政区为单位，遵循地域上相对集中连片的原则。环首都14县区分别隶属于不同地市，尽量将地域相邻的县区划分到同一个区内，以便形成产业规模优势和资源保护优势。

表1  土地利用分区指标体系表

三、分区方法

运用层次聚类分析法，根据各个地区的自然地理条件、经济发展水平和生态安全状况等特点，建立层析分析指标体系，对数据进行相应的分类与归纳，计算出土地利用分区相似性系数，运用SPASS统计分析软件实现计算过程并得出分类结果。在定量分类结果的基础上，加入其它不可量化的主观影响因素，依照分区基本原则，综合分析环首都14县区在自然地理、社会经济和生态方面的现状，对分类结果进行调整，得出最终分区结果。

(一)建立土地利用分区指标体系

指标体系的建立应在客观上综合考虑环首都圈的经济、社会和生态因素，并选取具有代表性的指标因子作为分类的基础依据[2]。本文的指标体系构建总体分三个部分，包括土地开发利用程度指标、土地利用效益水平指标和土地生态利用指标。

(二)聚类因子指标值

根据所建立的聚类指标体系中选择的指标，对环首都14县区的各类数据进行汇总，得到聚类因子指标汇总结果(表2)。

表2  各县聚类因子指标值

(三)聚类因子标准化

由表2可以看出，不同指标的数据具有不同量纲和数值幅度范围，在进行聚类分析的时候可能会忽略和减弱数量级较小的因子的作用，因此需要对原始数据进行标准化处理，利用SPSS软件求出标准化Z分数并对其进行线性转换。

Y(ij)即Z分数的值，公式表示从平均数X(j)，标准差为S(j)的总体事，抽出一个变量值X(ij)，用Z分数表示此变量大于或小于平均数几个标准差。

但是在将原始数据转换成Z分数时会出现负值和小数位数过多的情况，需要通过线性方程对其进行转换，即：

Z′=10Z+50    (2)

通过运行(1)、(2)两步，得到标准化的因子指标值，见表3。

表3  聚类因子指标标准化值

(四)分类原理与过程

层次聚类分析方法的基本理论和实质是建立一种分类方法，它能够将一批样本数据按照他们在性质上的亲密程度在没有先验知识的情况下自动进行分类[3]。文中14个县区作为14个样本，通过相似性计算可以得到他们之间的相似性系数，并以此进行分类。层次聚类分析法有两种形式，其中一种为Q型聚类，它是通过对样本(个案)进行分类，使具有共同特点的样本聚在一起，由此可以很容易地对不同类的样本进行分析[4]。

具体步骤如下：

(1)计算研究地区某两个县区之间土地利用的相似性系数，设定一阀值作为标准，以相似性最大化为原则进行分类，相似性计算方法：

Q(ij)是i县区和j县区土地利用相似性系数，X(ik)为i区的第k项土地利用分区指标值，X(jk)为j区第k项土地利用分区指标值，n为分区指标个数。

(2)将土地利用最相似的某两个县区归为一类之后，运用“类平均法(组间连接法)”计算出与(1)中其他尚未归类的地区的土地利用相似性系数，用同样的方法进行归类，原理是将两类之间的距离由分别属于这两类的各样本间距离的平均值来表示。例如(1)中Qa和Qb县区的相似性最大，归为Qd类型区，则Qd与其他县区Qm的相似性系数Q(dm)计算方法如下：

Q(am)为Qa和Qm类型区土地利用相似性系数，Q(bm)为Qb和Qm类型区土地利用相似性系数；n1、n2、n3为Qa、Qb、Qm中所含的县区个数。

(3)按照(2)中的思路和步骤继续进行分区，直到将所有的县区最终分为一个大的区域。对于(3)和(4)的计算计算过程，可以通过SPSS统计分析软件实现，对已经标准化的数据进行聚类分析，得到树形分布图(图1)。

                                  图1  聚类结果树状图

四、分区结果与土地利用

由于层次聚类分区是完全根据量化的数据指标进行的数学运算，并没有考虑分区时地域相连和因地制宜发展等原则，为了使分区结果更加合理化，必须综合各县区的自然经济和生态特点，进行定性分析，对聚类分析结果作适当调整和改进[5]。分区结果如下：

Ⅰ类型区：包括赤城县、怀来县、涿鹿县。本区属于太行山东麓，地形复杂，整体经济水平靠后。本区处于北京生态保护的重要区位，不宜发展工业产业，应以保持水土为重，建议重点发展产业化、规模化的农业园区，以首都作为其农副产品的销售市场，发展旅游农业，带动本区的服务业发展。

Ⅱ类型区：包括涞水县、涿州市、固安县。本区地形平坦，大部分属于平原地带，农业发达，交通便利，但是经济发展水平不均衡。建议在保证基本农田的基础上发展现代工业产业，依靠便利的交通，承接北京重要工业的转移，以工促农，工农互惠。

Ⅲ类型区：包括安次区、广阳区、香河县、大厂回族自治县、三河市。本区地形平坦，交通网十分发达，作为京津两地的重要交流通道，应以高新技术产业为主，利用两地的高科技资源发展高科技产业园区；同时利用高科技产业带动本区现代服务业的发展，大力发展第三产业。

Ⅳ类型区：包括丰宁满族自治县、滦平县和兴隆县。本区属于地形海拔较高的坝上地区，山高谷深，生态脆弱。本区森林覆盖率居整个经济圈之首，经济发展水平不高，不适宜发展工业，应以保护生态为主。