天津农业科学ＴｉａｎｊｉｎＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ ・农业区戋 ２０１１．１７（２）：３７－４１ 基于主成分分析法的武汉市生态用地变化驱动研究 郭玲霞，黄朝禧 （华中农业大学经济管理＿ＬＪｊ土地管理学院，湖北武汉４３００７０） 摘要：结合主成分分析法和定性分析法研究武汉市２００２－－２００８年生态用地面积变化的驱动因素。结果发现，研究中所选１０个 驱动 素均表现｝Ｈ与生态用地变化的显著相关性，并且均可归为一个主成分，即人类的需求。人类的需求决定着社会经济的发 展，社会绎济的发展又反过来制约着人类的需求，并共同导致生态用地面积和结构的变化。 关键词：主成分分析；生态用地；驱动因素 中图分类号：Ｆ３０１．２４ 文献标识码：Ａ ＤＯＩ编码：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６～６５００．２０１Ｉ．０２．０１２ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｔｈｅ Ｄｒｉｖｅｒ ｏｆ Ｗｕｈａｎ Ｃｉｔｙ Ｓ Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ Ｌａｎｄ Ｃｈａｎｇｅ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ Ｐｒｉｎｃｉｐａｌ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ａｎａｌｙｓｉｓ ＧＵ０ Ｌｉｎｇ－ｘｉａ，ＨＵＡＮＧ Ｃｈａｏ－ｘｉ （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｌａｎｄ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，Ｈｕａｚｈｏｎｇ Ａｇｒｉｅｕｈｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｈａｎ，Ｈｕｂｅｉ ４３００７０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅ ｄｒｉｖｅｒｓ ｏｆ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｌａｎｄ ａｒｅａ ｏｆ Ｗｕｈａｎ Ｃｉｔｙ ｆｒｏｍ ２００２ ｔｏ ２００８ ｂｙ ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐａｌ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｑｕａｌｉｔａ— ｔｉｖｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｗａｓ ｅｘｐｌｏｒｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ｔｅｎ ｄｒｉｖｅｒｓ ａｎｄ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｌａｎｄ ｃｈａｎｇｅｓ ｈａｄ ｓｈｏｗｎ ｓｉｇｎｉｆｉ— ｃａｎｔ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ，ａｎｄ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｇｒｏｕｐｅｄ ｉｎｔｏ ａ ｍａｉｎ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ，ｎａｍｅｌｙ，ｈｕｍａｎ ｎｅｅｄｓ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｓ ｔｈｅ ｓｏｃｉａｌ ａｎｄ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ， ｓｏｃｉａｌ ａｎｄ ｅｅｏｎｏｎｌｉｃ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｉｎ ｔｕｒｎ ｒｅｓｔｒｉｃｔｓ ｈｕｍａｎ ｎｅｅｄｓ，ａｎｄ ｃｏｍｍｏｎｌｙ ｌｅａｄ ｔｏ ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ａｒｅａｓ ａｎｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｌａｎｄ． Ｋｅｙ ｗ０ｒｄｓ：ｐｒｉｎｒｉｐａｌ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ；ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｌａｎｄ；ｄｒｉｖｅｒ ｆａｃｔｏｒ 以森林、草地、湿地等为代表的生态用地及其 生态支持系统具有涵养水源、保持水土、同定二 氧化碳、调节小气候、保护野生生物等良好的生 态功能，它们最能表征一个区域生态环境质量的 好坏，是一个地区生态环境的“晴雨表””】。但随 着人类对土地利用广度的扩展和深度的加大，土 地覆被发生了剧烈改变，生态用地的数量大幅减 少，质量也让人堪忧。武汉市作为中部最大的城 用地出现数量减少、质量恶化的趋势，研究武汉 市生态用地变化的动因，能为武汉市经济的可持 续发展带来一定的参考价值，也能为决策者制定 政策提供参考。 １ 生态用地研究概述 一般认为，“生态用地”一词最先由石元春院 市，经济发展位居全国前列，但是近些年来生态 收稿日期：２０１０—１０—２６：修订日期：２０１１－０２—１８ 士于２００１年考察宁夏回族自治区时提出，随后石 基金项目：湖北省衬：会科学基金项目（［２０１０］１０７）；武汉市礼会科学基金资助课题（ｗｈｓｋ１００１６） 作者简介：郭玲霞（１９８４一），女，山西长治人，在读博士生，主要从事土地资源评价及生态安全研究。 通讯作者简介：黄朝禧（１９５３一）．男．湖北竹溪人，教授，博士，主要从事湿地利用与保育、水资源利用卜ｊ管理等科研 作 ’－＿＿………－．．…一…－＿＿………＿Ｉｌ…………………………一…………………＿．．………………一………………＿．．…＿．．………＿．＿………＿．．…一…＿ｌｌ………＿．．………＿．．…＿ ［５］Ｈｉｚａｌ Ｊ，Ａｐａｋ Ｒ．Ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｏｆ ｃｏｐｐｅｒ（Ⅱ）ａｎｄ ｌｅａｄ（Ⅱ） 参考文献： ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｏｎ ｋａｏｌｉｎｉｔｅ ｂａｓｅｄ ｃｌａｙ ｍｉｎｅｒａｌｓ ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌｌｙ ａｎｄ ｉｎ 【１】何宏平，郭九皋，朱建喜，等．蒙脱石、高岭石、伊利石对重金 属离子吸附容量的实验研究【Ｊ】．岩石矿物学杂志，２００１，２０（４）： 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规划编制办法》第三十一条关于中心城区规划应 当包括的内容之一是“安排建设用地、农业用地、 生态用地和其它用地。”这说明“生态用地”已经 被认为是与建设用地、农业用地同等重要性的地 类，《全国土地利用总体规划（２００６－－２０２０年）》 中，共出现“生态用地”９次，不仅全国性的文件将 生态用地赋予重要意义，很多地方性文件也赋予 生态用地重要的地位。在《北京市土地利用总体 规划（２００６－－２０２０年）》和《上海市土地利用总体 规划（２００６－－２０２０年）》等地方性总体规划里均提 到对生态用地的保护和安排。 除了宏观层面国家和地方政府对生态用地的 重视外，由于人们生活水平的提高和由之带来的 对环境需求也在提高，所以公众比任何时候都更 关心生态用地，生态用地的保护作为环境保护的 一个途径正如环境保护问题一样在日益受到全 社会的高度重视，研究生态用地有巨大的需求， 也有巨大的社会价值。 由于生态用地提出的时间较短，对生态用地并 无很深入的研究，目前对生态用地的研究集中在生 态用地概念的研究、生态用地现状及评价研究以及 生态用地预测及规划研究三个方面，对生态用地变 化的驱动因素进行定量分析的还很少见。 ２研究区概况及数据来源 ２．１ 研究区概况 武汉是湖北省省会，中国ｌ５个副省级城市之一， 也是中部六省唯一的副省级城市，华中地区最大都市 和汉江、东荆河、滠水河、界河、府河、朱家河、沙 河、倒水河和举水河等长江支流。武汉有“百湖 之城”的美誉，现有大小湖泊１７０个。 ２．２数据来源 社会经济数据来源于《武汉市统计年鉴》，生 态用地面积是通过土地利用数据计算而来，土地 原始数据来源于相应年份的《武汉市房地产年 鉴》、《武汉市规划国土年鉴》。 ３主成分分析的实证研究 ３．１ 指标的选取 影响生态用地的因素有很多，但是最重要的 莫过于能反映社会经济发展的因素，本研究结合 数据可得性和武汉市实际情况，选取武汉市 ２００２－－２００８年的人口（ｘ１）、城市化率（ｘ２）、ＧＤＰ （ｘ３）、人均ＧＤＰ（ｘ４）、第一产业产值（ｘ５）、第二产 业产值（ｘ６）、第三产业产值（ｘ７）、固定资产投资额 （ｘ８）、城镇居民人均可支配收入（ｘ９）、农民人均纯 收入（ｘｌＯ）等１０个社会经济指标进行分析，笔者认 为生态用地可以分为纯生态用地和泛生态用地， 而泛生态用地是指更广泛意义上的生态用地，包 括耕地、园地、林地、牧草地、水域及湿地，社会经 济原始数据及泛生态用地面积数据见表１。 ３．２驱动力分析 运用Ｅｖｉｅｗｓ６分析历年生态用地面积（Ｙ）与 这些指标的相关关系，发现武汉市历年生态用 地面积与这些变量的相关关系都十分密切，并 均呈负相关关系，详见表２。接着对影响生态 用地的这１０个社会经济因素进行主成分分 析，为消除量纲不同的影响，首先要进行指标 数据标准化处理，此处运用ＳＰＳＳ软件进行ｚ标 准化处理，标准化结果见表３，主成分分析的 结果见表４。 也 娼 Ｙ 第２期 郭玲霞等：基于主成分分析法的武汉市生态用地变化驱动研究 ．３９． ２００２ ７６８．０９ ５９．８０ ｌ ４９２．７４ １９ ４３４．４４ ２０ｏ３ ７８１．１９ ６０．８０ １ ６６２．１８ ２ｌ ２７７．５４ ８９．５３ ９５．１３ 】Ｏ２．２３ １０９．５７ ｌ１５．９ｌ ｌ２９．１５ ６６０．４６ ７４１．８０ ８２５．７８ ７４２．７５ ８２５．４７ ５７０．４３０ ６４５．０６０ ７ ８２０．２８ ８ ５２４．５６ ３ ２９５ ３ ４９７ ６９３ ８２９．３８ ６９２ ０３ １．７１ ８８２．２４ ２３ ９５０．０７ ２００４ ７８５．９０ ６１．６７ １２３ ２７ ９３０．３５ ２００５ ８０１．３６ ６２．７８ ２ ２３８．７５ ３１ ６３９．１５ ２００６ ８１８．８４ ６３３９ ２ ５９０．８３ ３ ｌ４１．９０ ３７ ９３５．８６ ２００７ ８２８．２ｌ ６３．９５４．２３ １ １０９．４０ ８２２．２００ １ ０５５．１８０ ９ ５６４．０５ １０ ８４９．７２ ３ ９５５ ４ ３４１ ６８７ ６４０．８７ ６８５ ５２９．９９ ｌ ０ｌ９．２６ １ １９５．７４ １ ４４０．００ １ ２７９．１０ １ ５７２．７５ １ ９８７．７３ １ ３２５．２９０ １ ７３２．７９０ ２ ２５２．０５９ １２ ３５９．９８ １４ ３５７．６４ １６ ７１２．４４ ４ ７４８ ５ ３７ｌ ７ １ １２ ６８ｌ ８９６．３７ ６７６ ８５５．０３ ６７３ １ １５．２９ ２００８ ８３３．２４ ６４．４８ ３ ９６０．０８ ４７ ５２６．１４ １４４．７０ ｌ ８２７．６５ ｌ ０．９８３ ５２２ １ ０．９４５ ６４４ ０．９２７ ０５３ １ ０．９４ ｌ ９７８ ０．９２４ ９５８ ０．９９９ ９００ ｌ ０．９５７ ７９９ ０．９４７ ８５３ ０．９９６ ９７９ Ｏ．９９６ ８ｌ３ ｌ ０．９４９ ２４４ ０．９２９ ２３４ ０．９９９ ７０５ ０．９９９ ３９４ ０．９９６ １０７ ｌ ０．９４１ ０８５ ０．９２３ ４６１ ０．９９９ ７５５ ０．９９９ ８５６ ０．９９７ ０１５ ０，９９８ ９２７ １ ｌ １ ０．９４８ ２１４ ０．９２６ ４９５ ０．９９９ ４ｌ４ ０．９９９ ０５７ ０．９９６ ４４５ ０，９９９ １２２ ０．９９９ １５９ ０．９６６ ２７４ ０．９４８ ７３４ ０．９９６ ９６０ ０．９９６ ｌ１ ｌ ０．９９８ ２５９ ０．９９７ ０５７ ０．９９６ １５３ ０．９９７ ７３ ｌ ０．９０４ ４３８ ０．８９６ ９０２ ０．９９ｌ ２３７ ０．９９２ ７６４ ０．９８４ ９５１ ０．９８９ ６６８ ０．９９２ ３４５ ０．９８７ ７１２ ０．９８０ ３ｌＯ ｌ 一０．９７６ ８８２—０．９６８ ３９３—０．９８２ ５５０—０．９８ １ ３２８—０．９９ ｌ ９２４—０．９８ １ ８４６—０．９８２ １ ４７—０．９８４ ８３２～０．９９３ ２７５—０．９５９ ５０ ｌ １ 表３数据标准化结果 表４驱动因子主成分计算结果 从表４可以看出，第一主成分累积方差贡献 率达到０．９７７ １，也即９７．７ｌ％，表明这个主成分的 数值变化基本上可以代表ｌ０个驱动因子的变化， 也就是武汉市２００２－－２００８年历年生态用地变化 的驱动因素基本上可以有这个主成分综合反映， 第一主成分的载荷矩阵见表５。 表５可以看出，第一主成分中，各变量的载荷 都比较大，说明第一主成分几乎保留了各变量所 有的信息，而在所有变量中，载荷最大的是ｘ５、ｘ９ 以及ｘ６，也就是第一产业产值、城镇居民人均可支 配收入以及第二产业产值。这些变量均导致生态 用地总量的减少，但是结合生态用地结构来分析， 结构升级和消费热点变化较快。 会发现这些变量对生态用地子地类面积的影响是 武汉市目前正处于工业化中期阶段，人类的 不同的，生态用地各地类历年的面积变化见表６。 需求层次不断提升，人们的消费结构由衣食逐渐 经济社会的发展，究其本质均是人类征服自 转为住和行，于是大量良田被占继而转为建设用 然的表现，人类社会在发展过程中，征服自然的 地，加之人们比以往更加注重营养膳食，食物消 能力不断提高，人类由敬畏自然到征服自然，由 费结构也在升级，人们更倾向于更具营养价值的 衣不蔽体食不果腹到衣食无忧，而与此同时，大 蔬菜和肉类食物，于是导致了园地、水域及湿地 自然的面貌也发生了巨大的变化，由秀美山川郁 的面积增加。 郁森林清澈河流到荒山秃岭森林破坏河流污染， 人口数量的增多以及人均ＧＤＰ提高均是导致 人类在享受到物质丰富的同时也陷入了生态窘 生态用地减少的最直接的因素。人口数量的增 境中。武汉市生态用地的不断减少也印证了人 多，增大了消费总量，从而对生态用地转为他用 类面对的生态窘境，生态用地不断减少的驱动因 施加巨大的压力，而人均ＧＤＰ的不断提高，则使 素可以最终归结为人类的需求。 人们的消费能力不断提高，从而不仅从总量上加 人的需求引导着社会经济的发展，同时又受 大消费量，还通过消费结构的改变影响到生态用 社会经济发展阶段的制约。按照中国社会科学 地的结构。 院科研局副局长黄群慧表示，如果将整个工业化 而城市化率和产业结构的变化则加剧了生态 进程按照工业化初期、中期和后期３个阶段划分， 用地的减少，城市化率使城市不断的扩张，一方 并将每个时期划分为前半阶段和后半阶段，根据 面城市扩张本身就是通过占用大量农用地来实 工业化水平综合指数，从人均国民生产总值、三 现的，另一方面城市化率的提高使更多人变成城 次产业产值比例、制造业增加值占总商品增加值 市人，这部分新增城市人又有了新的消费结构和 比重、三次产业就业比例、人口城市化率５个指标 生活方式，从而加剧了生态用地总量的减少；目 评价，中国整体上已进人工业化中期的后半阶 前，武汉市产业结构的变化主要表现为第一产业 段。根据相关研究，中国整体上已进人工业化中 比重的减少和二三产业比重的提高，而二三产业 期的后半阶段 。 也需要占用大量的土地。 经济学家钱纳里的工业化发展阶段理论认 综上所述，生态用地数量的减少和结构的变 为，在工业化进程中期阶段，经济发展会呈现如 化是由人类所处的特定的社会经济发展阶段而 下一些特点：首先，生产力水平比较高，供给约束 决定的。邓仁湘［５１认为，人类的消费需求可以划 变为需求约束（经济发展的主要矛盾从投资约束 分为４个层次：第一层次是物质需求，即满足基本 转向消费约束、经济增长的主要支持因素从投资 的衣食温饱问题；第二层次是享受需求，即主要 扩张转向消费拉动），需求（消费）对经济增长的 是吃住行条件的改善；第三层次是人文需求，即 影响越来越明显。其次，人们的收入及生活水平 对艺术、教育等非物质产品的精神需求以及对个 不断提高，消费愿望和消费能力不断增强，消费 人社会地位、集体利益等的社会需求；第四层次 第２期 郭玲霞等：基于主成分分析法的武汉市生态用地变化驱动研究 是生态需求，指人对良好的环境质量和健全的生 态结构的需求。这种需求同生态学要求，即生态 规律的客观要求是一致的 生态需求是在人类 需求发展的高级阶段出现的。它反映人的生理、 物质和精神文化需要的统一趋势。 随着人类社会的进一步发展，人类的需求更 进一步提升，到时候生态需求会成为人类的终极 需求，生态用地的保护或许会变得更好 无论如 何，当今生态用地数量和质量的状况令人担忧， 人类应早一点为了实现社会可持续发展而及 行 动，提倡低碳环保，倡导生态文明，共建秀美山川Ｉ。 ４结论 武汉市生态用地面积在不断减少，研究表明， 生态用地而积的减少与人类的需求有密切关系， 而人类的需求又受到社会经济发展阶段的制约， 现阶段由于武汉市社会的发展正处于１一业化中 期阶段，人类的消费结构等正处于升级阶段，导 致生态用地不断减少，而随着社会经济的发展， 当人类的需求上升为生态需求时，生态用地的保 护会得到加强。当然，在这之前，人类应该尽早 倡导生态历年，实现人类可持续发展： 参考文献： ｆ１１张红旗，王立新，贾宝全．两北干旱区生态用地概念及其功 能分类研究ｌＪｌ＿中国生态农业学报，２００４，１２（２）：５—８． Ｉ２Ｊ唐双娥．法学视角下生态用地的内涵与外延ｆＪ１．生态经济， ２００９（７）：１８９—１９３． 『３１俞孔坚，乔青，李迪华，等．基于景观安全格局分析的生态 ＪＥ｝ｉ地研究ｉＪｆ＿应用生态学报，２００９，２０（８）：１９３２一Ｉ９３８． 【４］黄群慧．我圉整体进入丁 业化新阶段ｆＥＢ／（ＩＬ１． 『２０１０—０３一ｏ２１．中圉质量新闻网．ｈｔｔｐ：／／ｕｒ¨¨・ｑｎ ｆ｝『ｎ１．（！ｆｌ／ｌ＇ｌＰｗｓ／ ｚｇｚｌｈ／ｆ｛ｉ ｒ／２９９６９９．ｈｔｍ１． 【５１邓ｆ＿＝湘．生态需求是人类最高需求叭中罔林业，２００９（１ ９）：４０．