基于GRA和TOPSIS模型的都市郊区乡村景观多功能定位

doi:10.11821/dlyj201802003

地理研究 ›› 2018, Vol. 37 ›› Issue (2): 263-280.doi: 10.11821/dlyj201802003

基于GRA和TOPSIS模型的都市郊区乡村景观多功能定位

任国平^1,²(), 刘黎明¹(), 孙锦¹, 袁承程¹, 卓东¹

1. 中国农业大学资源与环境学院,北京 100193
2. 湖南城市学院城市管理学院,益阳 413000

收稿日期:2017-08-08 修回日期:2017-11-11 出版日期:2018-02-20 发布日期:2018-02-20
作者简介:
作者简介：任国平（1982- ）,男,湖南益阳人,博士研究生,研究方向为土地利用和乡村景观规划。E-mail：renguoping82@163.com
基金资助:
国家自然科学基金项目（41471455）;湖南省自然科学基金项目（2015JJ2024）;湖南省社会科学评审课题（GLX132）

Multifunction orientation of rural landscape in metropolitan suburbs based on GRA and TOPSIS models

Guoping REN^1,²(), Liming LIU¹(), Jin SUN¹, Chengcheng YUAN¹, Dong ZHUO¹

1. College of Resources and Environment, China Agricultural University, Beijing 100193, China
2. College of Urban Management, Hunan City University, Yiyang 413000, Hunan, China

Received:2017-08-08 Revised:2017-11-11 Online:2018-02-20 Published:2018-02-20
About author:
Author: Shi Zhenqin (1988-), PhD, specialized in regional development and land space management in mountain areas. E-mail: kevinszq@163.com

^*Corresponding author: Deng Wei (1957-), Professor, specialized in mountain environment and regional development.

E-mail: dengwei@imde.ac.cn

摘要/Abstract

摘要：

乡村景观功能具有明显的时空异质性。随着中国城镇化、工业化和农业现代化的快速推进,乡村景观功能分异化和多样化不断增强,景观多功能发展趋势明显,对其科学定位成为新的学术热点。以上海市城郊青浦区为例,利用2004-2014年的基础数据,采用多维评价模型、灰色关联分析和逼近理想解的排序法,以“乡村景观多功能性定位—主副功能定位—障碍功能定位”的景观多功能综合定位方式,实现对该区乡村景观多功能科学定位。结果表明：① 乡村景观多功能定位作为区域功能确定的有限方案多目标最优决策,应遵循最优决策法则;② 景观多功能综合定位方法能对该区乡村景观多功能科学定位,适用性较好;③ 该区乡村景观多功能复合显著,乡村景观多功能性东西差异明显、极值区域凸显且呈现集聚状态,主副功能和主副障碍功能空间异质性强且功能间依存度高;其中,乡村景观多功能性最大值区域为赵巷镇和朱家角镇,其值分别为3.44和3.02,低值区域为金泽镇和徐泾镇,其值分别为1.48和1.45;11个乡镇的主导功能和副功能均差为0.007,主副障碍功能均差为0.005。该研究以期为将来开展乡村景观规划与景观管理研究提供科学依据。

关键词: 乡村景观, 多功能定位, GRA模型, TOPSIS模型, 青浦区

Abstract:

Rural landscape function exhibits significant spatial heterogeneity and temporal variability. With the rapid technological development, urbanization, industrialization, and agricultural modernization in China, diversity and differentiation of rural landscape functions are constantly enhanced, and multifunction of rural landscape development trend is considerable. Scientific orientation to multifunctional rural landscape has attracted considerable academic interest. Using the basic data from 2004 to 2014, multidimensional evaluation model, the TOPSIS (technique for order preference by similarity to ideal solution), GRA (grey correlation analysis), and the multifunctional integrated positioning method of "rural landscape multifunctionality orientation-leading and secondary function orientation-obstacle function orientation" are employed to evaluate the scientific orientation of the rural landscape function in Qingpu district in Shanghai Municipality. Results are showm as follows. (1) The multifunction orientation of the rural landscape is the regional function of the limited multi-objective decision making, which should follow the optimal decision rules. (2) The multifunction integrated positioning method can accurately orientate the multiple functions of rural landscape. (3) The multiple functions of rural landscape are more complex; multifunctionality of rural landscape is different from east to the west; regions with high values are highlighted, which present the state of aggregation; leading and secondary functions as well as leading and secondary obstacle functions of the spatial heterogeneity of the rural landscape are remarkable; and the dependence degree between functions is high. Zhaoxiang and Zhujiajiao exhibit the maximum values for areas of multifunctionality of the rural landscape (3.44 and 3.02, respectively), while Jinze and Xujing present the minimum values (1.48 and 1.45, respectively). In the 11 towns in Qingpu District, the deviation of the leading and secondary functions of rural landscape is 0.007, while that of the leading and secondary obstacle functions of rural landscape is 0.005. This study provides a scientific basis for rural landscape planning and landscape management.

Key words: landscape, multifunction orientation, GRA model, TOPSIS model, Qingpu district

任国平, 刘黎明, 孙锦, 袁承程, 卓东. 基于GRA和TOPSIS模型的都市郊区乡村景观多功能定位[J]. 地理研究, 2018, 37(2): 263-280.

Guoping REN, Liming LIU, Jin SUN, Chengcheng YUAN, Dong ZHUO. Multifunction orientation of rural landscape in metropolitan suburbs based on GRA and TOPSIS models[J]. GEOGRAPHICAL RESEARCH, 2018, 37(2): 263-280.

图/表 13

图1

表1

青浦区乡村景观功能评价指标体系及权重"

准则层	指标层	计算方法或指标意义	方向	权重
农业生产功能APF	食物供给年价值（亿元）	粮食作物播种面积×年产量×当年市场价格	+	0.030
	纤维供给年价值（亿元）	纤维作物播种面积×年产量×当年市场价格	+	0.027
	人均耕地面积（hm²/人）	镇域耕地面积÷区域农业人口	+	0.024
	人均粮食保证率（%）	人均粮食产量÷400×100%^①	+	0.018
非农供给功能NASF	地均非农产业增加值（万元/hm²）	第二三产业增加值总量÷建设用地面积	+	0.024
	新增聚落景观用地指标（hm²）	年度内农业景观用地转为聚落景观用地的总量	+	0.022
	二三产业比例（%）	第二三产业总产值÷地区生产总值	+	0.029
	非农原材料供给年价值（亿元）	木材供给年价值^②+装饰资源供给年价值^③	+	0.032
经济发展功能EDF	农业景观用地面积（hm²）	耕地面积+园地面积+林地面积+牧草地面积	-	0.040
	区位条件（km）	镇域中心距离区城镇中心距离	-	0.026
	城镇化率（%）	镇域常住人口÷镇域总人口	+	0.030
	农业财政贡献率（%）	农业财政收入÷地方一般预算财政收入	-	0.014
空间承载功能SCF	人口密度（人/km²）	镇域常住人口数÷区域总面积	+	0.031
	聚落景观用地面积（hm²）	居民点及工商用地面积	+	0.033
	人均公路里程（m/人）	镇域交通总里程÷区域人口总数	+	0.019
	区域人口承载量（万人）	镇域常住人口总数	+	0.028
社会支持功能SSF	农业人口规模（万人）	镇域农业总人口	+	0.041
	地均从业人数（人/km²）	镇域就业总量/镇域总面积	+	0.032
	农村居民可支配收入（万元）	总收入-交纳所得税-个人交纳的社会保障支出	+	0.043
	城乡收入比（%）	城镇居民可支配收入÷农村居民纯收入	-	0.023
文化传承功能CIF	非物质文化遗产数（项）	镇域省级、市级和县级非物质文化遗产总数	+	0.015
	旅游区面积（km²）	镇域划定旅游区总面积	+	0.021
	旅游收入比例（%）	镇域旅游收入÷区域旅游总收入	+	0.034
	旅游环境总容量（万人）	镇域旅游环境空间接纳的旅游者总数量	+	0.030
生态调节功能ERF	植被覆盖指数	农业景观用地面积÷镇域总面积	+	0.022
	水网密度指数	镇域水域面积÷镇域总面积	+	0.015
	土地退化指数	反映被评价区域内土地退化程度	-	0.018
	氧气释放物质量（t）	1.2×NPP（净初级生产力）×造林成本^④	+	0.023
生境保育功能HCF	森林覆盖率（%）	林地面积÷镇域总面积	+	0.027
	现存动植物地方品种数（种）	中国作物种质信息网中的种质资源数据库中数量	+	0.029
	生物丰度指数	区域内生物多样性的丰贫程度^⑤	+	0.025
	区生态服务价值量（亿元）	反映镇域生态服务价值总量的大小^⑥	+	0.035
环境维衡功能EMF	年化肥施用量（t）	反映农业生态系统对环境的负面影响	-	0.039
	生态环境质量指数	反映区域环境质量的数值	+	0.021
	污染负荷指数（t）	反映区域或某环境要素对污染物的负载量^⑦	-	0.011
	景观生态用地环境年容量（t）	反映生态环境在保持自身平衡下允许调节的范围^⑧	+	0.021
	工业三废排放量（万t)	反映区域生态环境状况	-	0.040

表1

图2

表2

图3

表3

表4

青浦区农业生产功能贴近度的评价结果"

APF系数	JZ	LT	ZJJ	XHQ	YP	XY	BH	ZX	CG	HX	XJ
$F +$	0.87	0.80	0.73	0.44	0.35	0.30	0.83	0.62	0.57	0.35	0.15
$F -$	0.73	0.75	0.56	0.22	0.15	0.13	0.65	0.49	0.33	0.22	0.08
$D APF +$	0.27	0.15	0.36	0.18	0.05	0.07	0.30	0.25	0.10	0.15	0.11
$D APF -$	0.35	0.28	0.17	0.07	0.05	0.03	0.25	0.15	0.08	0.07	0.02
$R APF +$	0.47	0.49	0.65	0.56	0.70	0.63	0.50	0.74	0.67	0.50	0.47
$R APF -$	0.38	0.42	0.45	0.42	0.69	0.53	0.25	0.61	0.57	0.58	0.34
$d APF +$	0.82	0.85	0.77	0.48	0.36	0.83	0.91	0.73	0.57	0.62	0.89
$d APF -$	0.62	0.62	0.58	0.32	0.25	0.52	0.75	0.53	0.35	0.43	0.35
$r APF +$	0.82	0.87	0.75	0.61	0.44	0.87	0.91	0.71	0.66	0.68	0.53
$r APF -$	0.54	0.51	0.58	0.62	0.41	0.82	0.48	0.53	0.61	0.62	0.27
$E APF +$	0.70	0.75	0.67	0.45	0.34	0.71	0.83	0.64	0.53	0.56	0.44
$E APF -$	0.68	0.67	0.66	0.53	0.42	0.82	0.73	0.62	0.57	0.63	0.57
$C APF$	0.511	0.523	0.503	0.464	0.462	0.455	0.530	0.493	0.465	0.474	0.431
排名	3	2	4	8	9	10	1	5	7	6	11

表4

表5

表6

表7

表8

表9

表10

参考文献 37

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V_APF/R_APF	0.74/1	0.71/2	0.68/4	0.53/7	0.33/9	0.22/10	0.62/5	0.72/3	0.58/6	0.37/8	0.11/11
V_NASF/R_NASF	0.40/7	0.27/10	0.36/8	0.51/5	0.22/11	0.30/9	0.66/2	0.65/1	0.54/4	0.52/6	0.60/3
V_EDF/R_EDF	0.09/11	0.28/10	0.32/9	0.57/5	0.60/4	0.74/2	0.46/8	0.64/3	0.52/6	0.50/7	0.81/1
V_SCF/R_SCF	0.22/10	0.27/11	0.40/8	0.52/5	0.57/4	0.68/1	0.37/9	0.61/3	0.42/7	0.53/6	0.62/2
V_SSF/R_SSF	0.37/9	0.30/10	0.39/8	0.71/1	0.53/6	0.54/5	0.65/2	0.63/4	0.27/11	0.41/7	0.63/3
V_CIF/R_CIF	0.44/4	0.64/2	0.67/1	0.17/9	0.35/6	0.47/3	0.34/7	0.40/5	0.22/8	0.14/10	0.08/11
V_ERF/R_ERF	0.79/1	0.74/2	0.73/3	0.50/6	0.31/8	0.18/11	0.62/4	0.60/5	0.48/7	0.32/9	0.27/10
V_HCF/R_HCF	0.69/1	0.59/3	0.62/2	0.44/7	0.38/9	0.28/10	0.55/5	0.57/4	0.37/8	0.47/6	0.15/11
V_EMF/R_EMF	0.70/3	0.75/2	0.78/1	0.54/7	0.53/7	0.35/9	0.60/5	0.65/4	0.30/10	0.42/8	0.18/11

乡村景观多功能性类型	划分标准	乡镇及街道个数	乡镇及街道
多功能性强	[4.50,3.00]	2	赵巷镇、朱家角镇
多功能性适中	(3.00,1.50]	7	练塘镇、香花桥街道、盈浦街道、夏阳街道、白鹤镇、重固镇、华新镇
多功能性弱	(1.50,0.00]	2	金泽镇、徐泾镇

功能贴近度	NASF	EDF	SCF	SSF	CIF	ERF	HCF	EMF
JZ	0.383/9	0.503/11	0.508/9	0.382/10	0.412/5	0.523/3	0.575/1	0.582/2
LT	0.432/6	0.541/10	0.513/8	0.372/11	0.420/4	0.540/1	0.552/4	0.572/3
ZJJ	0.375/10	0.561/8	0.441/11	0.386/9	0.436/3	0.516/4	0.563/3	0.547/6
XHQ	0.537/1	0.633/2	0.542/6	0.474/4	0.402/7	0.478/8	0.536/6	0.518/10
YP	0.528/2	0.611/4	0.637/1	0.460/5	0.406/6	0.470/9	0.485/11	0.542/7
XY	0.416/7	0.573/7	0.613/3	0.522/1	0.445/2	0.451/11	0.516/8	0.531/8
BH	0.402/8	0.552/9	0.456/10	0.406/8	0.393/8	0.533/2	0.527/7	0.554/5
ZX	0.311/11	0.621/3	0.600/4	0.506/3	0.377/11	0.507/5	0.545/5	0.566/4
CG	0.512/3	0.613/5	0.591/5	0.513/2	0.456/1	0.486/7	0.504/9	0.525/9
HX	0.496/4	0.598/6	0.521/7	0.428/7	0.388/9	0.501/6	0.572/2	0.593/1
XJ	0.450/5	0.640/1	0.622/2	0.448/6	0.382/10	0.461/10	0.498/10	0.507/11

障碍度贴近度	APF	NASF	EDF	SCF	SSF	CIF	ERF	HCF	EMF
JZ	0.326/11	0.464/3	0.342/3	0.305/7	0.305/11	0.386/5	0.303/10	0.345/11	0.317/10
LT	0.361/8	0.462/4	0.344/2	0.328/3	0.413/1	0.358/8	0.247/11	0.405/8	0.324/9
ZJJ	0.356/9	0.477/2	0.305/7	0.336/1	0.376/5	0.318/11	0.325/8	0.377/9	0.354/6
XHQ	0.415/6	0.377/9	0.276/9	0.319/5	0.365/6	0.336/10	0.372/2	0.429/6	0.405/1
YP	0.424/5	0.402/8	0.265/10	0.302/8	0.392/4	0.377/6	0.357/4	0.463/1	0.395/2
XY	0.445/2	0.405/7	0.288/8	0.268/9	0.322/10	0.403/4	0.379/1	0.352/10	0.369/5
BH	0.344/10	0.445/5	0.348/1	0.332/2	0.345/8	0.351/9	0.315/9	0.432/5	0.375/4
ZX	0.377/7	0.503/1	0.316/6	0.227/11	0.336/9	0.418/2	0.334/7	0.419/7	0.348/7
CG	0.453/1	0.422/6	0.335/4	0.323/4	0.355/7	0.409/3	0.352/5	0.455/2	0.342/8
HX	0.432/4	0.367/10	0.331/5	0.312/6	0.407/2	0.422/1	0.345/6	0.447/3	0.303/11
XJ	0.440/3	0.359/11	0.254/11	0.255/10	0.401/3	0.365/7	0.366/3	0.401/4	0.387/3

基于GRA和TOPSIS模型的都市郊区乡村景观多功能定位

Multifunction orientation of rural landscape in metropolitan suburbs based on GRA and TOPSIS models

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主副功能定位	JZ	LT	ZJJ	XHQ	YP	XY	BH	ZX	CG	HX	XJ
主导功能	HCF	ERF	-	NASF	SCF	SSF	APF	-	CIF	EMF	EDF
副功能	APF	EMF	-	EDF	NASF	CIF	ERF	-	SSF	HCF	SCF

主副障碍功能定位	JZ	LT	ZJJ	XHQ	YP	XY	BH	ZX	CG	HX	XJ
主障碍功能	-	SSF	SCF	EMF	HCF	ERF	EDF	NASF	APF	CIF	-
副障碍功能	-	EDF	NASF	ERF	EMF	APF	SCF	CIF	HCF	SSF	-

景观功能定位	多功能性	主导功能	副功能	主障碍功能	副障碍功能
金泽镇	多功能性弱	生境保育功能	环境维衡功能	-	-
练塘镇	多功能性适中	生态调节功能	农业生产功能	社会支持功能	经济发展功能
朱家角镇	多功能性强	-	-	空间承载功能	非农供给功能
香花桥街道	多功能性适中	非农供给功能	经济发展功能	环境维衡功能	生态调节功能
盈浦街道	多功能性适中	空间承载功能	非农供给功能	生境保育功能	环境维衡功能
夏阳街道	多功能性适中	社会支持功能	文化传承功能	生态调节功能	农业生产功能
白鹤镇	多功能性适中	农业生产功能	生态调节功能	经济发展功能	空间承载功能
赵巷镇	多功能性强	-	-	非农供给功能	文化传承功能
重固镇	多功能性适中	文化传承功能	社会支持功能	农业生产功能	生境保育功能
华新镇	多功能性适中	环境维衡功能	生境保育功能	文化传承功能	社会支持功能
徐泾镇	多功能性弱	经济发展功能	空间承载功能	-	-

功能对比	JZ	LT	ZJJ	XHQ	YP	XY	BH	ZX	CG	HX	XJ
功能最大值	ERF	EMF	EMF	SSF	EDF	EDF	SSF	APF	APF	SCF	EDF
功能贴近度	HCF	ERF	-	NASF	SCF	SSF	APF	-	CIF	EMF	EDF