CN108009694A

CN108009694A - 空心村整治潜力分级评估系统

Info

Publication number: CN108009694A
Application number: CN201610922637.5A
Authority: CN
Inventors: 文美平; 张飞飞; 陈强; 袁超; 杨光; 尹锴
Original assignee: Institute of Remote Sensing and Digital Earth of CAS
Current assignee: Institute of Remote Sensing and Digital Earth of CAS
Priority date: 2016-10-27
Filing date: 2016-10-27
Publication date: 2018-05-08

Abstract

本发明提供一种空心村综合整治潜力评估系统，该系统主要包括理论整治潜力评估和现实整治潜力评估两个子系统。通过理论整治潜力和现实整治潜力评估两个子系统来测算空心村整治的理论潜力与现实潜力并揭示其时空分布规律，并对评估结果进行可视化表达。该系统将充分利用全国土地利用调查数据和人口普查数据，结合农村土地资源承载潜力研究分区、农用地分等标准耕作制度分区、土地开发整理工程类型区、农业资源分区系统及全国生态分区等已有成果，全面评价全国和各地区空心村综合整治后的土地整治潜力，重点研究空心村综合整治补充耕地的最大潜力及空间分布，为明确我国空心村治理、管理及其规划提供科学合理的依据。

Description

空心村整治潜力分级评估系统

技术领域

本发明涉及地理学、经济学、社会学、城乡规划、土地管理、遥感学科及新农村建设研究技术领域，尤其涉及一种空心村综合整治潜力评估系统。

背景技术

近年来，我国农村空心化现象呈现逐步加剧的态势，造成土地资源严重浪费、村庄人居环境恶化，以及“人走屋空”、“建新不拆旧”的现象普遍存在。在此背景下，2010年，《国务院关于严格规范城乡建设用地增减挂钩试点切实做好农村土地整治工作的通知》严禁盲目大拆大建和强迫农民住高楼。要与地方经济社会发展水平和农业产业发展相适应，与城镇化进程和农村人口转移相协调，遵循城镇发展规律，区分城镇规划区内、城乡接合部、空心村和闲置宅基地等不同情况，因地制宜，量力而行，循序渐进。2015年中央一号文件指出，富裕农民，必须充分挖掘农业内部增收潜力，开发农村二、三产业增收空间，拓宽农村外部增收渠道。从全国土地调查的数据来看，目前我国村镇居民占用宅基地面积已达1666.7万平方公里，大大超过了2000年1333.3万平方公顷的规划用地的控制指标。我国人地矛盾问题日渐突出，人均耕地面积不到世界平均水平的2/5。要用不到世界耕地面积的1/10的土地养活世界1/4的人口就亟需要对“空心村”造成的土地资源进行综合整治。据综合测算与分析，我国空心村造成的农村土地浪费达992.16万平方千米，约合1.49亿亩。土地资源的浪费将撼动18亿亩耕地红线，影响粮食安全，进而阻碍我国农村土地资源的可持续利用和农村经济社会的可持续发展。中国科学院一份调查报告显示，经综合测算与评估，通过退出与盘活机制，全国“空心村”土地综合整治潜力可达1.14亿亩。

鉴于此，如何提供一种空心村综合整治潜力评估系统是为全面落实党中央国务院关于大力推进土地整治的决策部署，以落实“两个最严格”的土地管理制度、促进城乡统筹发展和美丽乡村建设为根本目的，全面评价我国各市县的居住建设用地及工矿废弃地复垦和后备耕地资源开发等土地整治潜力，将为推进我国空心村整治和美丽乡村建设规划决策提供科学依据。

发明内容

为解决上述的技术问题，本发明提供一种空心村综合整治潜力评估系统，通过理论整治潜力和现实整治潜力评估两个子系统来测算空心村整治的理论潜力与现实潜力并揭示其时空分布规律，并对评估结果进行可视化表达，可为推进我国空心村整治和美丽乡村建设规划决策提供科学依据。

理论潜力评估子系统主要包括以下三个模块：

一、待整理区域规划期末的人口预测

本发明采用灰色GM(1.1)模型去发现和认识原始时间序列综合灰色量所包含的内在规律。灰色预测方法是根据过去及现在已知的或非确知的信息，建立一个从过去引申到将来的GM模型，从而确定系统在未来发展变化的趋势，可为空心村规划决策提供依据。GM(1，1)模型是灰色预测的核心，它是一个单个变量预测的一阶微分方程模型，其离散时间响应近似函数呈指数规律。

1、建立GM(1，1)模型

设X⁽⁰⁾＝{X⁽⁰⁾(1)，X⁽⁰⁾(2)，L，X⁽⁰⁾(n)}

为原始非负时间序列，X⁽¹⁾(t)为累加生成序列，即：

GM(1，1)模型的白化微分方程为：

式中，a为待辨识参数，亦称发展系数；u为待辨识内生变量，也称灰作用量。

设：

待辨识向量，按最小二乘法求得式中：

于是可得到灰色预测的离散时间响应函数为：

X⁽¹⁾(t+1)为所得的累加的预测值，将预测值还原为：

2、灰色模型检验

为确保所建灰色模型有较高的精度应用于预测，需要按下述步骤进行检验：求出x⁽⁰⁾(k)与之残差ε(k)、相对误差Δ_k和平均相对误差

(1)求出原始数据平均值残差平均值

(2)求出原始数据方差与残差方差的均方比值C和小误差概率P：

通常ε(k)、Δ_k、C值越小，p值越大，则模型精度越好。若且Δ_k＜0.01，C＜0.35，p＞0.95，则模型精度为一级。根据灰色系统理论，当发展系数a∈(-2，2)且a≥-0.3，则所建GM(1，1)模型可用于中长期预测。

二、人均宅基地利用标准确定

根据《土地开发整理规划编制规程》，农村人均宅基地理论上应小于150m²；而《中华人民共和国土地管理法实施条例》规定我国农村户均宅基地确定标准与人均耕地面积相关联。两套标准在不同空间尺度及不同条件下制定，这使得户均标准用地面积并非人均标准用地面积与农户人口数的乘积。因此，本发明将两套标准相结合，依据各地区国土部门实际确定的宅基地利用标准来计算人均宅基地利用标准。计算公式如下：

B＝K*R (2-2)

式中：K为人均宅基地利用标准；H为户均宅基地利用标准；N 为乡村户数；P为乡村人口；B为人均农村居民点用地标准。R为村镇规划中确定的居住建筑用地构成比例，通常为中心村居住建筑用地比例的下限或一般集镇居住建筑用地比例的上限。

三、人均建设用地标准法

采用人均建设用地标准法测算出空心村综合整治后能够新增的耕地面积：

S_L＝S₀-S_t (2-3)

式中：S_L为农村居民点整治理论潜力；S₀为现状农村居民点用地面积；S_t为规划期年的农村居民点用地面积。

使用人均居民点预测法来推算不同区域的空心村综合整治潜力，在很大程度上忽视了研究区内部自身存在的自然环境、社会、经济、人口等方面的差异性，这将无疑地影响空心村综合整治潜力测算的科学性与准确性。因此，本研究依据不同区域农村空心化程度的预警指数与由理论潜力转化为现实潜力的转化系数来对其进行修正，最终建立空心村综合整治潜力估算的修正模型：

S_修正＝(S_现状i-B·Q_t)×WHI_i×RTPI_i (2-4)

式中：S_修正为修正之后的农村居民点整治潜力；S_现状i为第i单元农村居民点的用地现状面积；B为人均农村居民点用地标准；Q_t为规划期年的农村人口总数；WHI_i为第i县(乡镇)的农村空心化预警指数，其数值越大，空心化程度越高；W_j为空心村预警评价指标层各评价指标的权重；S_ij为i县(乡镇)第j评价指标的归一化值；RTPI_i为第i单元空心村综合整治的现实潜力的转化系数；w_k为空心村综合整治现实潜力各评价指标的权重值；X_ik为为i县(乡镇)第k评价指标的归一化值。

现实潜力评估子系统主要包括以下几个模块：

一、基础数据构建模块

基础数据构建模块是以全国土地利用调查数据、国土部门的土地利用数据及人口普查数据为基础数据，以土地利用现状图斑为基础数据图斑单元。(将表格数据为Excel格式，矢量数据为*shape格式)

在具体应用中，本发明所述三种尺度的空心村综合整治潜力评价指标体系中的评价指标，具体可包括：闲置废弃宅基地面积比、零散农村居民点个数比、人均居民点用地面积、人均耕地面积、人均粮食产量、常住人口比重、农村人口有效转移度、非农人口比重、村庄人口中心度、人均GDP、农民人均纯收入、人均财政收入、村庄户均年用电量、信息化建设水平程度、农村道路密度、文化素质程度、平均斑块面积、景观破碎度、景观多样性、地形条件。

其具体指标的计算方法如下：

(1)闲置废弃宅基地面积比

式中，为闲置废弃宅基地面积比；为第i行政单元废弃和空置的宅基地面积；A_Ri为第i行政单元农村居民点用地总面积。

(2)零散农村居民点个数比

式中，R_ni为零散农村居民点个数比；n_i为第i行政单元零散农村居民点个数；N_i为第i行政单元农村居民点总数。

(3)人均居民点用地面积

式中：A_Pi为人均居民点用地面积；A_Ri为第i行政单元农村居民点用地面积；P_Ti为第i行政单元户籍人口数。

(4)人均耕地面积

式中：A_pl为人均耕地面积；S_pl为第i行政单元耕地总面积；P_Ti为第i行政单元户籍人口数。

(5)人均粮食产量

式中：A_g0为人均粮食产量；T_g0为第i行政单元粮食总产量；P_Ti为第i行政单元户籍人口数。

(6)常住人口比重

式中：R_P为乡村常住人口比重；P_Ri为第i行政单元乡村常住人口数；P_Ti为第i行政单元户籍人口数。

(7)农村人口有效转移度

式中：R_UEi为农村人口有效转移度；U_Ri为第i行政单元城镇化率；E_NFEi为第i行政单元农民非农就业率。

(8)非农人口比重

式中：R_Nai为非农人口比重；P_Nai为第i行政单元非农业人口；P_Ti为第i行政单元户籍人口数。

(9)村庄人口中心度

式中：S_VCi为村庄人口中心度；P_Vi为第i行政单元乡村人口；N_i为第i行政单元的行政村个数。

(10)人均GDP

式中：A_GDP为人均GDP；T_GDP为第i行政单元生产总值；P_Ti为第i行政单元户籍人口数。

(11)农民人均纯收入

式中：PNI为农民人均纯收入；I_Ti为第i行政单元农村居民家庭纯总收入；P_Ti为第i行政单元户籍人口数。

(12)人均财政收入

式中，PCR_i为人均财政收入；R_i为第i行政单元生产总值；P_Ti为第i行政单元户籍人口数

(13)村庄户均年用电量

式中，E_Fi为户均年用电量；E_Ni为第i行政单元用电总量，F_Ni为第i行政单元的户数。

(14)信息化建设水平程度

式中，为农村信息化建设水平程度；U_Ni为第j行政单元接宽带的户数；F_Ni为第i行政单元的户数。

(15)农村道路密度

式中，D_Ri为农村道路密度；C_Ri为第i行政单元农村道路总长度，

S_Ni为第i行政单元的行政区域面积。

(16)文化素质程度

式中，Q_GPi为文化素质程度；P_Gi为第i行政单元高中及以上学历人口数；P_Ti为第i行政单元户籍人口数。

(17)平均斑块面积

式中：MPS为平均斑块面积；A为景观总面积；N为景观中斑块总数。

(18)景观破碎度

式中：C为景观破碎度；A为景观总面积；N_i为景观类型i的斑块总数；M为景观类型数目。

(19)景观多样性

式中：H为景观多样性指数；p_i为景观类型i所占总面积的比例；m为景观斑块类型的目。

(20)地形条件

山地丘陵赋1；平原、近郊赋2

二、标准化模块

标准化模块通过调查与分析，筛选影响空心村整治潜力的土地、人口、经济、社会以及基础设施因子作为评价指标，并对其量化分级，形成三种不同尺度的空心村综合整治潜力评价指标体系，并对其进行标准化，获得各评价指标的标准化值。三种尺度的空心村综合整治潜力评价指标体系中的评价指标的功效性，若为正用公式2-6，若为负指标，则通过公式2-7对该评价指标进行标准化。

其中，S_ij为第i个样本的第j评价指标的标准化值，i＝1，2，3，...，m，；m为样本数量；j＝1，2，3，...，n；n为评价指标个数；；为第i个样本的第j评价指标的原始值；k_max为第j评价指标的最大值；k_min为第j评价指标的最小值。

三、权重确定模块

权重确定模块是采用德尔菲法和熵值确定权重法的组合赋权法来确定所述三种尺度的空心村综合整治潜力评价体系中各评价指标的权重。具体确定过程如下：

1.德尔菲法

德尔菲法又称为专家法，其特点在于集中专家的知识和经验，确定各指标的权重，并在不断的反馈和修改中得到比较满意的结果。基本步骤如下：

(1)选择专家；

(2)将待定权重的各个指标和相关资料及打发的统一评价标准及相关要求发给专家，获得各指标权数的专家打分表；

(3)回收结果并计算各指标权数的均值和标准差。

(4)将计算的结果及补充资料返还给各位专家，要求所有的专家在新的基础上确定权数。

(5)重复第(3)和第(4)步，直至各指标权数与其均值的离差不超过预先给定的标准为止，也就是各专家的意见基本趋于一致，以此时各指标权数的均值作为该评价指标的主观权重值。

2.熵值确定权重法

熵值确定权重法是依据熵的概念和性质，以及各指标相对重要程度的不确定性来分析各指标的权重的。

X＝{x_ij}_m×n

设已获得m个样本的n个评价指标的初始数据矩阵为：

由于各指标的量纲、数量级及指标优劣的取向均有很大差异，故需对初始数据做无量纲化处理。处理方法根据样本的实际特点和性质选取合适的方法无量纲化处理后的标准化矩阵为：

Y＝{y_ij}_m×n

则j项指标的信息熵值为：

式中，常数k与系统的样本数m有关，对于一个信息完全无序的系统，有序度为零，其熵值最大，e＝1。m个样本处于完全无序分布状态时，y_ij＝1/m，则：

于是得到：

k＝(lnm)^-1 0≤e≤1

由于信息熵e_j可用来度量j项指标的信息(指标的数据)的效用价值，当完全无序时，e_j＝1。此时，e_j的信息(也就是j指标的数据)对综合评价的效用价值为零。因此，某项指标的信息效用价值取决于该指标的信息熵e_j与1的差值h_j：

h_j＝1-e_j (2-10)

可见，利用熵值法估算各指标的权重，其本质是利用该指标信息的价值系数来计算的，其价值系数越高，对评价的重要性就越大(或称对评价结果的贡献越大)，于是j指标的权重为：

3.组合赋权法

采用组合赋权法将主观赋权值和客观赋权值按一定组合成综合权重来确定所述三种尺度的空心村综合整治潜力评价指标体系中各评价指标的权重值，首先通过采取公式(2-12)计算得出一个组合权重值，再用公式(2-13)计算得出一个组合权重值，最后，采用公式(2-14)求取二者的均值作为最后的权重值。

其中，λ_k为这些权重的权系数。

四、获取模块

获取模块是根据所述各评价指标的标准化值和所述各评价指标的权重进行加权求和计算得出各评价单元分值，其计算公式2-9如下：

式中：F(w)为空心村综合整治潜力分值；w_i为第i项评价指标权重；C_i为各评价指标的标准化值；n为评价指标的数量。

五、区划模块

区划模块是根据所确定的潜力评价等级划分标准及评价单元分值，划分评价单元潜力等级，并进行相邻同潜力评价等级的评价单元合并，形成潜力评价等级图层。最终确定区域土地整治级别与标准，基于潜力评价等级图层，统计分析不同行政区域的各潜力等级规模，确定潜力等级区域分布与重点整治区域分布。

其区划的具体方法是基于地理信息系统的Arcgis10.2平台的分区功能，将面转为点，对所述待测区域空心村综合整治的分值进行空间克里金Kriging内插，在克里金插值栅格数据的基础上进行重分类reclassify处理，按照自然聚类的分级方法将不同行政区域划分成为各潜力评价等级的图层。

由上述技术方案可知，本发明的空心村综合整治潜力评价系统，可以全面评价我国各地区空心村综合整治后的土地整治潜力，分析得到空心村综合整治补充耕地的最大潜力及空间分布状况进行可视化表达，这将为推动我国空心村治理、管理及其合理规划提供科学的依据。

补充说明

空心村综合整治潜力是指一定生产力水平下，规划期年内采用一系列措施对现有农村居民点用地进行拆村并点，内部挖潜和加以改造再利用，可能增加的有效耕地面积。按整治潜力的可实现程度，可分为理论整治潜力和现实整治潜力。理论潜力是在一定的假设条件下，采用既定人均农村居民点用地标准，在理论上通过农村居民点整治可以增减的耕地面积；现实潜力是指在目前的自然环境、经济和技术发展水平、制度供给等约束条件下，在一定时期内可以实现的新增耕地面积的潜力，它代表了农村居民点整理的可能性和农村居民点在整治过程中投资需求的强度等。

本研究在考虑空心村综合整治的理论潜力时，实际上是侧重考虑农村居民点整治潜力，其增地潜力主要是通过对现在分散的农村居民点改造、迁村并点、生态移民，可增加的有效耕地及其他宜耕后备的土地进行整理获得。

对空心村进行整治，是当前新农村建设的一项重要内容。从建设社会主义新农村的二十字方针看，新农村建设既包括生产、生活等硬建设，也包括乡风、民主等软建设。实现新农村硬建设目标的重点是搞好农村土地整治，以土地整治作为促进社会主义新农村建设的重要手段。实践证明，通过村庄合并，进行生态搬迁、合并等，使农村居民点用地逐步向规范化、城镇化、集约化的合理节约用地态势正在不断发展，以扩大耕地面积。村庄建设走旧村改造的路子，充分挖掘村内空闲地，整治规划转为耕地、园地、其他及工矿用地，提高土地利用率，增加耕地面积。通过农村居民点整治除满足建设用地外，还可整治出大量耕地。

附图说明

图1空心村整治潜力分级评估系统。

Claims

1.一种空心村整治潜力评估系统，其特征在于，包括两个子系统。

理论整治潜力评估子系统包括以下几个模块：

待测区域的详细人口数据输入模块；待测区规划目标年人口的预测模块；待测区人均宅基地利用标准确定模块；待测区理论潜力的计算模块、待测区整治理论潜力分级显示模块。

现实整治潜力评估子系统包括以下模块：

基础数据构建模块，对区域最新统计年鉴数据和待测区域的详细人口数据和加载的区域土地利用现状*.shape格式矢量数据、高分卫星遥感影像分类*.shape格式矢量数据进行录入和存储；标准化处理模块，对构建的“省(市/县域)-县(乡镇)-镇(村域)”三级不同尺度的空心村综合整治潜力评价指标体系进行标准化，获得各评价指标标准化值；权重确定模块，采用基于层次分析法和熵权法的组合赋权法确定各评价指标权重；获取模块，根据各评价指标标准化值和权重，获取待测区域空心村综合整治潜力系数；划分模块，根据待测区域空心村综合整治潜力系数进行等级和地域划分。

2.理论整治潜力评估子系统

理论整治潜力评估子系统，其特征在于，依据人口预测GM(1.1)模型，来推测待整理区域规划期年末的人口，该预测方法是根据过去及现在已知的或非确知的信息，建立一个从过去引申到未来的GM模型，从而确定待整理区域人口在未来发展变化中的趋势。之后，根据人均农村居民点用地标准与待整理区域规划期年末的人口乘积来计算得出待整理区域农村居民点用地面积。最后，采用人均建设用地标准法测算出空心村综合整治后能够新增的耕地面积并进行分级可视化显示。

3.现实整治潜力评估子系统

现实整治潜力评估子系统，其特征在于，构建三种不同尺度的空心村综合整治潜力评价指标体系，包括：评价指标、评价指标所属系统、评价指标的功效性；

其中，所述评价指标所属系统包括：区位环境、土地、人口、经济、社会以及基础设施等各方面。

所述功效性为正指标或者负指标；

所述评价指标为：闲置废弃宅基地面积比、零散农村居民点个数比、人均居民点用地面积、人均耕地面积、人均粮食产量、常住人口比重、农村人口有效转移度、非农人口比重、村庄人口中心度、人均GDP、农民人均纯收入、人均财政收入、村庄户均年用电量、信息化建设水平程度、农村道路密度、文化素质程度、平均斑块面积、景观破碎度、景观多样性、地形条件。

3.1标准化模块

采用极差标准化方法对所述三种尺度的空心村综合整治潜力评价指标体系中的评价指标进行标准化，获得各评价指标的标准化值。

若所述三种尺度的空心村综合整治潜力评价指标体系中的评价指标的功效性为正指标，则通过第一公式对该评价指标进行标准化；

若所述三种尺度的空心村综合整治潜力评价指标体系中的评价指标的功效性为负指标，则通过第二公式对该评价指标进行标准化；

其中，所述第一公式为：

其中，S_ij为第i个样本的第j评价指标的标准化值，i＝1，2，3，...，m，；m为样本容量；j＝1，2，3，...，n；n为评价指标个数；；为第i个样本的第j评价指标的原始值；k_max为第j评价指标的最大值；k_min为第j评价指标的最小值；

所述第二公式为：

3.2权重确定模块

该系统所述权重确定模块，包括以下几个单元：

主观权重确定，采用德尔菲法确定所述三种尺度的空心村综合整治潜力评价指标体系中各评价指标的主观权重；

客观权重确定，采用熵值确定权重法来确定所述三种尺度的空心村综合整治潜力评价指标体系中各评价指标的客观权重；

最终权重确定，采用组合赋权法将主观赋权值和客观赋权值按一定组合成综合权重来确定所述三种尺度的空心村综合整治潜力评价指标体系中各评价指标的权重值，首先通过采取公式三，计算得出一个组合权重值，再用公式四，计算得出一个组合权重值，最后，采用公式五求取二者的均值作为最后的权重值。

所述第三公式为：

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所述第四公式为：

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其中，λ_k为这些权重的权系数，由该方法的特点是各种权重之间有线性补偿作用。

所述第五公式为：

3.4获取模块

根据所述各评价指标的标准化值和所述各评价指标的权重，计算公式四得出各评价单元分值。

所述第四公式为：

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3.4划分模块

划分模块，确定潜力评价等级划分标准，根据评价单元分值，划分评价单元潜力等级，并进行相邻同潜力评价等级的评价单元合并，形成潜力评价等级图层。最终确定区域土地整治级别与标准，基于潜力评价等级图层，统计分析不同行政区域的各潜力等级规模，确定潜力等级区域分布与重点整治区域分布。