基于物理理论信息熵的扶余市土地利用结构分析

作者:刘亚男;李淑杰;方雪;郭敏;余娜;马晓葳 刊名:山西农经 上传者:陈维红

【摘要】运用信息熵物理方法对扶余市2010-2014年的土地利用数据进行分析,信息熵值的大小反映了扶余市土地利用结构的有序性,信息熵值越小,那么土地利用结构越有序,反之,则土地利用结构趋于无序。通过结构的信息熵定量计算分析可以得出扶余市最近五年的土地利用类型动态变化,2010年信息熵值最小,其后四年信息熵值逐渐增加,表现为土地利用结构无序化倾向,研究结果可为扶余市土地利用结构调整和后期规划起指导作用。

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土地利用结构也可称为土地结构或土地构成,是指一个国家、地区或生产单位的土地面积中各种土地利用类型之间的比例关系。在空间形态上,土地利用结构表现出土地类型的空间结构布局和组成关系,土地利用结构决定土地效用功能,分析研究区域内各种土地利用类型数量占比及空间分布特征,可为政府部门及相关学者研究土地利用情况提供参考,使得土地资源高效利用,达到可持续发展的目标。土地利用结构对一个地区而言,在一定程度上可谓之一个结构系统,目前我国学者在宏观层面上利用信息熵物理理论对土地利用结构进行了相关研究,如周子英等采用信息熵分析了长沙市土地利用结构的时空变化,得出了长沙市土地利用结构信息熵的空间差异;陈彦光等对郑州、广州等城市的土地结构进行了分析,总结出关于城市土地利用的信息熵值规律:大城市用地结构的信息熵一般大于小城市,综合性城市的信息熵严格大于专业化城市,城市化地区的信息熵必须大于各功能区的信息熵;并基于信息论思想提出反映城市土地利用结构特征的均衡度概念。学者们研究最多的是省、大城市或者区域,对小城市的土地利用结构研究并不多。扶余市于2013年1月24日,经国务院批准,撤销扶余县设立扶余市(县级),由吉林省直辖、松原市代管,通过对扶余市土地利用结构分析,使得扶余市更好的配置土地资源,促进城市的快速发展。1研究区概况扶余市地处松嫩平原东北部边缘,位于吉林省西北部,松原市东部。西与松原市宁江区接壤,南隔第二松花江与前郭县、长春市农安县、长春市德惠市为邻,北与黑龙江省大庆市肇源县、黑龙江省哈尔滨市双城区相望,东与长春市榆树市接壤。(扶余市在吉林省的位置见图1-1)位于东经12556~12611,北纬4445~4530之间。地势东高西低中间洼,地貌类型差异明显,海拔135~240m,地面起伏较大,相对高差10~50m。全县南北两面被松花江、拉林河环绕,流域内有会塘沟、加津沟等较大的水沟和泡沼。扶余市下辖5个乡、12个镇,其中包括7个居委会、383个行政村;1025个自然屯,下设173个居民小组、1810个村民小组。截至2014年年末,扶余市常住人口总数为671576人,占全国总人口的0.048%;2014年地区生产总值为340.73亿元,占国内生产总值的0.054%。2014年截止到2014年12月31日,扶余市土地总面积为464705.3hm2,其中,耕地340034.06hm2,园地239.18hm2,林地41241.44hm2,草地25470.27hm2,城镇村及工矿用地25187.16hm2,交通运输用地10017.79hm2,水域及水利设施用地19928.84hm2,其他土地2586.56hm2,分别占土地总面积的73.17%、0.05%、8.87%、5.48%、5.42%、2.16%、4.29%、0.56%。耕地及林地面积占扶余市土地总面积的82.04%,耕地比重较大,占到了全市土地总面积的73.17%,相比于吉林省内其他县市,扶余市耕地面积占土地总面积比例较大。2数据来源本文数据来源于《扶余市统计年鉴》和扶余市图1-1扶余市位置示意图2010-2014年扶余市土地利用变更数据。3方法综述及数据处理3.1信息熵美国信息创始人香农发现了信息的冗余,在此基础上得出了信息熵物理模型,可以用于测定系统的稳定性和均衡性。信息熵结果可以辅助判定扶余市土地利用类型的配置情况,进而优化当前土地利用方式,对于未来土地利用也有一定的指导作用,为后期土地利用规划做准备。假设扶余市区域土地总面积为M,土地利用类型的个数为m,每个土地利用类型的面积为M(mi),那么各个土地利用类型在扶余

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