基于村庄规划的土地利用结构优化
——以湛江市群井村为例

朱淑娴，吴明发，李志娟

（1.云南财经大学城市与环境学院，昆明 650221；2.广东海洋大学，a.管理学院；b.广东沿海经济带发展研究院，广东 湛江 524088）

随着《乡村振兴战略规划（2018—2022年）》《关于统筹推进村庄规划工作的意见》等文件的颁发，明确在国土空间规划背景下，加强村庄规划，改善农村布局，提升人居环境，促进乡村振兴迫在眉睫［1-3］。村庄规划是在国土空间规划体系中属于乡村地区的详细规划，为开展乡村空间开发和保护活动、执行国土空间用途管制实施各类建设等的重要依据［1］。“多规合一”（Multiple Planning Integration）是为解决各种规划指标不一、内容冲突、缺乏衔接、自成体系的问题，把多个规划（土地利用总体规划、社会发展规划、城乡融合发展规划等）有机融合到一个区域上，实现“一本规划、一张蓝图”［3-5］。在综合考虑“多规合一”和国土空间规划对村庄规划的统筹背景下，合理优化土地利用结构是村庄规划是否合理的重要前提和保障。

总结国内外专家和学者对不同区域的土地利用结构优化的研究，土地利用结构优化从静态转向动态和信息化发展，因此各种定性与定量、灰色线性和多目标线性规划的方法也被运用在土地利用结构优化上［6，7］。通过多目标综合决策实现土地利用效益最大化是土地利用规划领域的研究热点［8］。相关学者围绕土地利用结构和布局优化从方法创新［9，10］、约束控制［11，12］、尺度调整［13，14］、目标耦合［15，16］等方面进行了大量研究。灰色多目标线性规划模型的优点在于它可以解决约束白化的多目标问题，并不是简单地算出某个满意解，而是为人们提出将来可能发生的多种情形，以及不同情形下的决策［17］。因此，基于村庄规划理论，利用灰色线性多目标模型，对广东省湛江市麻章区湖光镇群井村（行政村）进行土地利用结构优化的建模和研究，并通过不断调整约束条件，求出以经济、生态和社会效益最大化为目标下不同的3种优化方案，并确定一组最趋于合理的群井村土地利用结构优化方案，对群井村土地利用结构进行优化分析，以期为群井村村庄规划编制提供理论依据，为乡村振兴和村委会决策提供参考依据，为土地用途管制奠定基础。

1 数据来源与研究方法

1.1 数据来源

研究数据来源于湛江市麻章区自然资源局的麻章区群井村及周边影像数据（2018年）、麻章区土地利用总体规划矢量数据（2006—2020年）、麻章区土地利用现状矢量数据（2017年）、群井村及周边永久基本农田规划矢量数据（2006—2020年）、玉湛高速走向矢量数据（2019年）；群井村实地调查的自然、经济社会和生态环境等方面的数据；互联网的《湛江

市城市总体规划》（2011—2020年）；《湛江市麻章区土地利用总体规划》（2006—2020年）；《麻章区国民经济与社会发展第十三个五年规划纲要》；《湛江市麻章区湖光镇土地利用总体规划》（2010—2020年）等。

1.2 研究方法

1.2.1 数学模型 灰色线性多目标模型应用系统方法的多目标决策理论和灰色系统理论，优化具有灰色、多目标、多方案等特点的土地利用系统，决策者根据不同标准，使目标系统由灰变白，进而选择满意的规划方案，提高了规划和决策的科学性［18-20］。

1.2.2 决策变量的确定 本研究设置土地利用结构优化配置变量时，依据《村庄规划编制技术导则》和《土地利用现状分类》（GB/T21010—2007），以群井村土地利用现状为基础，结合土地利用规划目标，设置15个变量（表1）。

表1 决策变量

1.2.3 约束条件的确定

1）人口总数约束：用灰色系统方法的GM（1，1）模型（d(t)+az(1)(t)=b）对群井村总人口数进行预测，得到2025年总人口数为1 685人。

农用地和村庄用地承载人口控制在2025年规划人口之内，即：

2）全村总面积约束：群井村总面积与各土地利用类型的土地面积之和相等，即

3）各地类需求约束：各地类约束条件见表2。

表2 各地类约束条件

4）数学模型非负约束：Xi＞0,i=1,2,…15。

1.2.4 目标函数构造

1）经济效益目标函数

经济效益目标旨在使经济效益最大化［21］，经济效益目标函数如下：

式中，ci是各土地利用类型的经济效益的效益系数，由产出效益Ci与权重wi相乘，即ci=Ci×wi，xi是土地利用类型。

①确定各类用地的效益相对权重系数

利用专家打分法，依据不同土地利用类型对第一、二、三产业经济的贡献，确定群井村各类用地的效益权重，获得其效益权重集合：

其中，X4（草地）、X9（基础设施用地）、X10（景观与绿化用地）、X11（村内交通用地）、X15（自然保留地）不存在产出值，用地效益被赋予0［22］，不参与本次打分。因此，由式（2）得，

②确定产出效益ci

本研究所提及的效益系数C是常数，是依据群井村的耕地每公顷均产效益值得出。因此，耕地平均产效益发展预期值=效益系数C×各类用地的效益相对权重系数。预测到2025年，耕地平均产效益为50 002.5元/hm2。由于运算需要，把不存在产出值的土地利用类型的ci赋予为0.000 1，由ci=Ciwi得：

③确定经济效益目标函数

经济效益目标函数为：

2）生态效益目标函数为：

式中，xi是土地利用类型，di是单位生态系统服务价值［23-25］，di等于标准当量生态系统服务价值乘以单位面积生态服务价值当量。

通过实地调研结合群井村土地实际情况，确定1个标准当量生态系统服务价值面积价值当量为3 302.71元/hm2。确定各土地利用类型对应的单位面积生态服务价值当量和服务价值，代入函数可得：

3）社会效益目标函数为：

运用Matllab软件求解出一组经济效益、生态效益和社会效益在数量上最大化的较优土地利用结构。

2 结果与分析

依据灰色多目标线性规划模型，对研究中确定的15个变量的土地利用类型的面积进行优化，得到2025年土地利用规划期的面积（表3）。

表3 群井村土地利用结构优化方案

2.1 基于经济效益最大化的土地利用结构优化方案

在经济效益最大化的方案下，建设用地增加了33.72%，达到3种方案中的最高值。增加的建设用地主要为经营性建设用地、水利设施用地，共增加3.75 hm2。经济效益方案以经济效益为优先目标，在优化过程中占用了75.00%的自然保留地田，面积减少0.97 hm2，农业用地面积减少1.64%，一定程度上破坏了生态环境。随着乡村振兴的推进，群井村建设用地扩张最为明显，土地得到了高效利用并一定程度上带动了农业空间发展，一定程度上制约了生态空间的发展。

2.2 基于生态效益最大化的土地利用结构优化方案

在生态效益最大化的方案下，群井村生态用地变化最明显，面积增加了5.69 hm2，较现状生态用地总面积增加了108.59%，增加的面积主要来自于坑塘水面，起到了涵养水源和保持水土的作用。建设用地比重降低17.45%，面积减少了1.94 hm2。由此可见该方案受政策影响较大，起到了建设美丽生态乡村的作用，符合国家“十四五”规划要求。

2.3 基于社会效益最大化的土地利用结构优化方案

在社会效益最大化的方案下，农业用地的比重增加了3.29%，面积增加1.94 hm2，如林地的增加有利于生态环境保护。随着城镇化进程的加快和社会经济水平的不断提高，村内交通用地、公共服务设施用地、经营性建设用地和基础设施用地面积不断增加。经过优化后，公共服务设施用地和基础设施用地增加较大，面积分别为0.35 hm2和0.37 hm2，改善了村庄人居环境，同时解决了公共服务短缺问题。生态用地面积为5.85 hm2，比经济效益最大化方案下的面积减少了2.18 hm2，生态用地缩减趋势较为缓和。总体来看，与经济效益和生态效益最大化方案相比，该方案下3类用地发展较为均衡，趋于较优的群井村土地利用结构优化方案，可以用“较优化”的土地利用数量结构指导空间布局，为土地用途管制奠定基础。

3 小结

在土地利用结构优化过程中，应用灰色多目标线性规划模型优化的土地利用结构，比上级规划下达的硬性指标更科学合理，更符合指导区域实际规划。群井村土地利用结构优化结果的各项约束性指标更有利于推动美丽生态乡村建设，如村庄建设用地总面积小于规划目标，园地和林地等面积大于规划目标。

通过基于经济、生态和社会效益最大化的模型优化结果表明，为了实现“多规合一”目标，群井村通过调整土地利用结构合理优化农业用地结构，优先保护耕地，适当增加园地和草地面积，满足特色农业特色发展需求；群井村通过调整土地利用结构合理优化建设用地结构，主要包括加大土地整治力度，促进村庄建设用地节约集约化，推进农村“一户一宅”建设和改善农村基础设施和公共服务设施短缺问题；群井村通过调整土地利用结构合理优化生态用地，加强坑塘水面的修复，保护生态脆弱的土地，推动美丽生态乡村建设。

在“多规合一”背景下，探索村庄规划的土地利用结构优化方法，可以解决各种规划指标不一、内容冲突、缺乏衔接、自成体系的问题，实现“一本规划、一张蓝图”，有力推动乡村振兴。进行土地利用结构优化是落实土地用途管制的基础，而村土地利用结构优化具有实施性和操作性，是振兴乡村的好抓手，也可以为国土空间规划工作提供参考。

虽然本研究基于“多规合一”理论背景下，进行土地利用结构优化并且研究的规划尺度是自然村，但存在一些不足之处。随着规划尺度的推移和缩小，本研究运用灰色多目标线性规划模型进行土地利用结构优化，由于是小尺度，在求较优解过程中受限比较大，加上经济效益目标函数和生态效益目标函数设置引用的是定性与定量研究成果，不具备普遍意义。在土地利用空间布局优化中，由于技术和数据支撑有限，没有具体落实到地块，目前研究只是提出各类用地的数量优化调整方向的意见和建议，在指导实际应用的过程中，应结合实际情况予以相应调整。