基于主成分分析方法的城市土地可持续利用评价以杭州市为例
基于主成分分析方法的城市土地可持续利用评价以杭州市为例[20200501124706]
摘要：城市土地作为一个复合系统，对其可持续利用水平进行评价会涉及到很多的指标，城市土地利用系统也被看成为一个典型的“生态-经济-社会”系统。本文以杭州市为例，通过对该地的地理条件进行分析，结合城市土地可持续利用理论、土地可持续利用评价方法等，利用主成分分析方法对杭州市2006-2010年的农用地、非农业人口、人均绿地面积、废水排放量、固体废物生产量、废气排放量、 GDP等15相指标进行综合评价。研究结果表明研究期内该地城市土地资源配置日渐合理，经济发展和资源环境之间能更好的协调；未来应加大经济发展和资源环境之间的协调程度，使土地在承载更多的人口和经济活动的同时改善生态环境质量。
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关键字:城市土地土地可持续利用主成分分析方法杭州市
目录
引言 1
1研究区背景及生态建设基础分析 2
1.1杭州市区域概况 2
1.1.1 自然条件概况 2
1.1.2社会经济条件 2
1.2 近代杭州市的发展 2
2土地可持续利用理论的发展 3
3土地可持续利用评价方法综述 3
3.1土地可持续利用评价方法 4
3.1.1 生态足迹法 4
3.1.2系统动力学法 4
3.1.3景观生态学法 4
3.1.4灰色理论法 4
3.1.5神经网络法 5
3.2土地资源可持续利用评价过程 5
4主成分分析法原理及计算方法 5
4.1 主成分分析方法的原理 5
4.2主成分分析法的计算步骤 6
4.2.1计算协方差矩阵 6
4.2.2计算特征值和特征向量 6
4.2.3选择主成分 7
4.2.4计算主成分载荷 7
4.2.5计算主成分得分 7
5 以杭州市为例基于主成分分析方法的城市土地可持续利用评价 7
5.1 相关系数矩阵 8
5.2 求矩阵R的特征根和特征向量 8
5.3 求综合评价值 9
5.4 结论分析 10
5.5 展望 10
参考文献： 11
致谢 12
基于主成分分析方法的城市土地可持续利用评价
——以杭州市为例
引言
当前杭州市城市土地的关键是如何处理经济的发展和土地的保护的关系，目的是能够保证土地的可持续利用与经济的同步发展。由此可见，对杭州城市土地的评价与研究对于改成是的土地资源现状的分析、对土地资源利用的有效保护途径的探讨、对以后土地利用规划的编制以及对整个杭州市甚至浙江省经济的可持续健康发展都具有重要的战略意义和借鉴作用。
本文利用主成分分析方法对杭州市2006-2010年的城市土地可持续利用中农用地、非农业人口、人均绿地面积、废水排放量、固体废物生产量、废气排放量、GDP等若干指标进行评价，为实现经济与资源环境协调发展提供政策参考。
1研究区背景及生态建设基础分析
杭州市位于我国东南沿海,浙江省西北部, ,是长江三角洲重要中心城市和浙江省省会城市,浙江省政治、经济、文化中心。从其地理分布来看，其西部多为丘陵山地;东部多为平原,河网密布。土地面积约为16596平方公里其中陆域面积15460平方公里,占全市面积的91.7%,水域面396.26平方公里,占全市面积的8.%3,杭州市区面积3068平方公里。
近年来，随着人口的增长，经济水平的提高，杭州市城镇化进程发展迅猛，我们总的来说可以分成以下几个部分。首先，我们可以把从1945年到1970年这一时间段看为第一个阶段。这段时间内杭州市的经济是在计划经济条件下发展的。从1945年到1955年杭州城市获得了一定程度的发展，但是发展程度并不高。从1955年到1965年杭州市的发展依然缓慢，这要是由于基础设施不够完善，杭州市把更多的资金投向内地以及向县级农工倾斜。其次，我们可以把从1978年一直到现在的城市转型和小城镇的多维度多元化的发展时期。第二大阶段的发展阶段我们又可以分为三个阶段：由于农村人口的大量转移与流动很大程度的带动了杭州市的城市发展，这其中的工业发展同样起到了不可替代的作用，我们把1984～1989这一阶段称为第一阶段。在1991年以后的八年中杭州市的工业的发展起到了主动性的作用，各种公共设施和基础设施的完善促进了一大批的小城市发展同时为杭州市主城市的发展提供了基础。在2001年到现在的这段时间，杭州市的发育与扩张更加明显，我们称之为第三阶段[2][3]。
2土地可持续利用理论的发展
20世纪20年代西方比较盛行的城市土地可持续利用原理是基于生态学延伸而来的[4]；然后，1955年到1978年西方学者通过结合政治经济、行为的分析学和空间经济学等学科将土地的利用理论进行多元化的扩充，形成了几大学派比如政治经济学、经济区位和社会行为学派等理论体系。随着越来越多的学派的产生，土地利用在理论方法上取得了突破型的成就[5]。
张凤荣在对黄土高原丘陵沟壑区土地利用系统、干旱区绿洲土地利用系统、珠江三角洲基塘土地利用系统等进行了典型分析评价 [6]。 陈百明从土地利用系统结构、功能特点以及土地利用各方面协调发展的状况构建了包括目标层、准则层、因素层和元素层等四个层次的土地可持续利用评价指标体系,并对各层的指标作了详细的解释,并说明了指标标准化转化方法 [7]。
土地可持续利用评价的核心在于评价指标体系的构建，但目前国内还缺少统一的、完整的、既具有普适性又具有区域性的指标体系 [8]。
谢俊奇提出每种土地利用方式所组成的土地利用系统的可持续性可用6个目标指标组来表示［9］；倪绍祥等通过对相关因素进行认识-观察-确定的步骤得到相应的评价指标［10］。谭永忠等将可持续利用的度理解为是土地的可持续利用水平、结构以及在对土地方面的管理等之间的相互作用关系，并在简历指标体系的基础上对土地特别是城市土地的利用做了相应的研究[11]。张波也对土地利用进行了研究，和郑新奇在以济南市为例的基础上进行研究[12]；梁湖清在关于城市土地可持续利用方面主要是进行了生态城市的研究[11] 城市土地持续利用评价的实践研究较早的是李植斌等运用功效函数和协调度模型对浙江省温州市的土地持续利用进行评价，并提出了促进城市土地合理利用的对策措施[15]。
3土地可持续利用评价方法综述
最近，不同的研究人员根据自己的需求，也建造了很多的模型对土地的利用情况进行研究，特别是在地理信息系统、遥感、全球定位系统技术的迅猛发展以及在土地方面的利用，是土地利用评价方面的模型范围更加宽泛。现在社会上的研究模型主要是以下两种[16]：一种是以社会、经济、自然为中心的模型，另一种是以大气、土壤、作物为中心的研究模型。其中第二种模型主要是对作物的发育生长进行测试和模拟，对植物的发育和生长情况进行观测，最后得出关于土地利用的相应结论。
土地可持续利用评价的核心在于评价指标体系的构建，但目前国内还缺少统一的、完整的、既具有普适性又具有区域性的指标体系［17］。谢俊奇提出每种土地利用方式所组成的土地利用系统的可持续性可用6个目标指标组来表示［18］；倪绍祥等通过对相关因素进行认识-观察-确定的步骤得到相应的评价指标［19］。
3.1土地可持续利用评价方法
3.1.1 生态足迹法
生态足迹理论是1992年由加拿大生态经济学家Wiliam提出并完善的一种定量测量可持续发展程度的评价方法。通过生态足迹需求与自然生态系统的承载力(亦称生态足迹供给) 进行比较即可以定量的判断某一国家或地区目前可持续发展的状态，以便对未来人类生存和社会经济发展做出科学规划和建议[20]。
该方法用需求方的生态占用面积(能够持续地提供维持一定人口生存必需的资源或用来消纳废物的、具有生物生产力的地域空间)与供给方的生态承载力大小进行比较,即生态足迹需求与生态足迹供给的比较,用以衡量研究对象的环境承载力和可持续发展状况,进而探讨如何促进和实现人类与自然的协调发展。
摘要：城市土地作为一个复合系统，对其可持续利用水平进行评价会涉及到很多的指标，城市土地利用系统也被看成为一个典型的“生态-经济-社会”系统。本文以杭州市为例，通过对该地的地理条件进行分析，结合城市土地可持续利用理论、土地可持续利用评价方法等，利用主成分分析方法对杭州市2006-2010年的农用地、非农业人口、人均绿地面积、废水排放量、固体废物生产量、废气排放量、 GDP等15相指标进行综合评价。研究结果表明研究期内该地城市土地资源配置日渐合理，经济发展和资源环境之间能更好的协调；未来应加大经济发展和资源环境之间的协调程度，使土地在承载更多的人口和经济活动的同时改善生态环境质量。
*查看完整论文请 +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
关键字:城市土地土地可持续利用主成分分析方法杭州市
目录
引言 1
1研究区背景及生态建设基础分析 2
1.1杭州市区域概况 2
1.1.1 自然条件概况 2
1.1.2社会经济条件 2
1.2 近代杭州市的发展 2
2土地可持续利用理论的发展 3
3土地可持续利用评价方法综述 3
3.1土地可持续利用评价方法 4
3.1.1 生态足迹法 4
3.1.2系统动力学法 4
3.1.3景观生态学法 4
3.1.4灰色理论法 4
3.1.5神经网络法 5
3.2土地资源可持续利用评价过程 5
4主成分分析法原理及计算方法 5
4.1 主成分分析方法的原理 5
4.2主成分分析法的计算步骤 6
4.2.1计算协方差矩阵 6
4.2.2计算特征值和特征向量 6
4.2.3选择主成分 7
4.2.4计算主成分载荷 7
4.2.5计算主成分得分 7
5 以杭州市为例基于主成分分析方法的城市土地可持续利用评价 7
5.1 相关系数矩阵 8
5.2 求矩阵R的特征根和特征向量 8
5.3 求综合评价值 9
5.4 结论分析 10
5.5 展望 10
参考文献： 11
致谢 12
基于主成分分析方法的城市土地可持续利用评价
——以杭州市为例
引言
当前杭州市城市土地的关键是如何处理经济的发展和土地的保护的关系，目的是能够保证土地的可持续利用与经济的同步发展。由此可见，对杭州城市土地的评价与研究对于改成是的土地资源现状的分析、对土地资源利用的有效保护途径的探讨、对以后土地利用规划的编制以及对整个杭州市甚至浙江省经济的可持续健康发展都具有重要的战略意义和借鉴作用。
本文利用主成分分析方法对杭州市2006-2010年的城市土地可持续利用中农用地、非农业人口、人均绿地面积、废水排放量、固体废物生产量、废气排放量、GDP等若干指标进行评价，为实现经济与资源环境协调发展提供政策参考。
1研究区背景及生态建设基础分析
杭州市位于我国东南沿海,浙江省西北部, ,是长江三角洲重要中心城市和浙江省省会城市,浙江省政治、经济、文化中心。从其地理分布来看，其西部多为丘陵山地;东部多为平原,河网密布。土地面积约为16596平方公里其中陆域面积15460平方公里,占全市面积的91.7%,水域面396.26平方公里,占全市面积的8.%3,杭州市区面积3068平方公里。
近年来，随着人口的增长，经济水平的提高，杭州市城镇化进程发展迅猛，我们总的来说可以分成以下几个部分。首先，我们可以把从1945年到1970年这一时间段看为第一个阶段。这段时间内杭州市的经济是在计划经济条件下发展的。从1945年到1955年杭州城市获得了一定程度的发展，但是发展程度并不高。从1955年到1965年杭州市的发展依然缓慢，这要是由于基础设施不够完善，杭州市把更多的资金投向内地以及向县级农工倾斜。其次，我们可以把从1978年一直到现在的城市转型和小城镇的多维度多元化的发展时期。第二大阶段的发展阶段我们又可以分为三个阶段：由于农村人口的大量转移与流动很大程度的带动了杭州市的城市发展，这其中的工业发展同样起到了不可替代的作用，我们把1984～1989这一阶段称为第一阶段。在1991年以后的八年中杭州市的工业的发展起到了主动性的作用，各种公共设施和基础设施的完善促进了一大批的小城市发展同时为杭州市主城市的发展提供了基础。在2001年到现在的这段时间，杭州市的发育与扩张更加明显，我们称之为第三阶段[2][3]。
2土地可持续利用理论的发展
20世纪20年代西方比较盛行的城市土地可持续利用原理是基于生态学延伸而来的[4]；然后，1955年到1978年西方学者通过结合政治经济、行为的分析学和空间经济学等学科将土地的利用理论进行多元化的扩充，形成了几大学派比如政治经济学、经济区位和社会行为学派等理论体系。随着越来越多的学派的产生，土地利用在理论方法上取得了突破型的成就[5]。
张凤荣在对黄土高原丘陵沟壑区土地利用系统、干旱区绿洲土地利用系统、珠江三角洲基塘土地利用系统等进行了典型分析评价 [6]。 陈百明从土地利用系统结构、功能特点以及土地利用各方面协调发展的状况构建了包括目标层、准则层、因素层和元素层等四个层次的土地可持续利用评价指标体系,并对各层的指标作了详细的解释,并说明了指标标准化转化方法 [7]。
土地可持续利用评价的核心在于评价指标体系的构建，但目前国内还缺少统一的、完整的、既具有普适性又具有区域性的指标体系 [8]。
谢俊奇提出每种土地利用方式所组成的土地利用系统的可持续性可用6个目标指标组来表示［9］；倪绍祥等通过对相关因素进行认识-观察-确定的步骤得到相应的评价指标［10］。谭永忠等将可持续利用的度理解为是土地的可持续利用水平、结构以及在对土地方面的管理等之间的相互作用关系，并在简历指标体系的基础上对土地特别是城市土地的利用做了相应的研究[11]。张波也对土地利用进行了研究，和郑新奇在以济南市为例的基础上进行研究[12]；梁湖清在关于城市土地可持续利用方面主要是进行了生态城市的研究[11] 城市土地持续利用评价的实践研究较早的是李植斌等运用功效函数和协调度模型对浙江省温州市的土地持续利用进行评价，并提出了促进城市土地合理利用的对策措施[15]。
3土地可持续利用评价方法综述
最近，不同的研究人员根据自己的需求，也建造了很多的模型对土地的利用情况进行研究，特别是在地理信息系统、遥感、全球定位系统技术的迅猛发展以及在土地方面的利用，是土地利用评价方面的模型范围更加宽泛。现在社会上的研究模型主要是以下两种[16]：一种是以社会、经济、自然为中心的模型，另一种是以大气、土壤、作物为中心的研究模型。其中第二种模型主要是对作物的发育生长进行测试和模拟，对植物的发育和生长情况进行观测，最后得出关于土地利用的相应结论。
土地可持续利用评价的核心在于评价指标体系的构建，但目前国内还缺少统一的、完整的、既具有普适性又具有区域性的指标体系［17］。谢俊奇提出每种土地利用方式所组成的土地利用系统的可持续性可用6个目标指标组来表示［18］；倪绍祥等通过对相关因素进行认识-观察-确定的步骤得到相应的评价指标［19］。
3.1土地可持续利用评价方法
3.1.1 生态足迹法
生态足迹理论是1992年由加拿大生态经济学家Wiliam提出并完善的一种定量测量可持续发展程度的评价方法。通过生态足迹需求与自然生态系统的承载力(亦称生态足迹供给) 进行比较即可以定量的判断某一国家或地区目前可持续发展的状态，以便对未来人类生存和社会经济发展做出科学规划和建议[20]。
该方法用需求方的生态占用面积(能够持续地提供维持一定人口生存必需的资源或用来消纳废物的、具有生物生产力的地域空间)与供给方的生态承载力大小进行比较,即生态足迹需求与生态足迹供给的比较,用以衡量研究对象的环境承载力和可持续发展状况,进而探讨如何促进和实现人类与自然的协调发展。
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