土地综合承载力系统构建与评价研究
本文关键词：土地综合承载力系统构建与评价研究
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【摘要】：回顾人类社会发展的历史,可以看到经济社会的发展总是伴随着土地的大量消耗,经济高速增长的同时,资源短缺与环境污染也日益凸显,人地关系矛盾日益加剧。进入21世纪以来,资源和环境问题表现得更为突出,经济社会的可持续发展要求对区域国土资源的开发利用必须考虑区域资源环境的空间禀赋特征,选择适宜的开发利用方向,将开发强度控制在适度的范围内。因此,土地承载力成为目前国内外改善人地关系和探索可持续发展的核心问题之一。以往土地承载力研究通常以耕地承载力研究为主,通过测算人均消耗粮食数量而获得区域所能承载的最大人口数,这对特定时期和特定区域的粮食安全非常重要。但随着经济社会发展的要求,仅关注土地对粮食和人口的承载远远不够,难以客观描述土地的综合承载水平,单一的粮食问题不能完全满足人类对土地的需求,我们更应该考虑到人类活动与土地资源合理配置的协同发展问题,因此土地承载力研究的主体不应仅仅是耕地,还应包括城镇用地、农村居民点、交通水利及其他设施用地等其他地类；土地承载力研究的客体也不应仅仅是人口,还应包括各种人类综合活动的承载状况,如经济规模、资源环境、社会生活等。在传统的土地承载力研究中,通常情况下是将特定区域的土地承载力作为一个孤立和封闭的研究对象,随着新型工业化、信息化、城镇化、农业现代化的同步发展,各种问题层出不穷,耕地急速减少和建设用地无序扩张的矛盾、经济发展与环境保护的矛盾、水资源与土地资源耦合失调的矛盾不断增强,土地综合承载状况复杂性涌现,必须摸清区域土地综合承载状况,找出承载的短板,否则更会加速人地矛盾的恶化。与以往的研究相比,土地综合承载力研究更能体现出开放性,因此,深入研究土地综合承载力,对于国家制定国民经济发展计划与长远规划、协调人地关系、实现可持续发展,都具有重大的现实意义和深远的历史意义。以协调人地矛盾和可持续利用为目标,通过协调经济、社会、资源、环境、人口之间的关系,从而有效化解土地供需矛盾；如何评价土地综合承载力的耦合协调状况,为土地的多目标优化配置提供依据,从而实现系统的优化调控,成为土地综合承载力研究关注的焦点。对于土地综合承载力系统研究而言,其根本目的是为了探寻系统发展的规律,掌握系统的结构和功能,从而能更好的进行优化调控,达到土地综合利用效益最优化和人地关系协调化,最终实现可持续发展。土地综合承载力系统是在自组织和他组织综合作用下形成的,分析其引导系统演化的自组织机制,剖析人类活动等外部环境作为他组织的影响,才能针对性地对土地资源的优化配置提出保障措施。随着社会经济的迅速发展,经典的系统研究理论在日益复杂的人口、资源、环境和发展问题面前却显得越来越不适应。因此,用新理论、新方法和新技术改造传统的研究领域,已经成为众多学者关心的问题。由于土地综合承载力系统是一个由物质、经济、社会、资源环境等要素共同构成的复杂系统,因此,单从某一个学科领域来分析系统的演化发展的内在机制及其过程具有片面性和局限性,迫切需要新的与系统复杂性相适应的管理理念和方法的引入。复杂系统理论为研究土地综合承载力系统提供了新的范式,将复杂性科学与土地综合承载力系统管理研究相结合是研究区域土地可持续利用问题的有效途径。本研究基于复杂系统视角,以改善人地关系和可持续发展为引领,运用物理-事理-人理方法论(WSR)构建了土地综合承载力系统协同管理分析框架,从物理、事理、人理三个维度对土地综合承载力系统的构建与评价进行了系统的分析,具体研究内容如下：1.构建了土地综合承载力系统研究的分析框架。在对土地综合承载力系统相关研究进行梳理的基础上,依据物理一事理一人理方法论(WSR)构建了土地综合承载力系统研究的分析框架,对系统研究中的物理、事理、人理三个维度的内涵及具体内容分别进行了阐释。2.从物理维度分析,在总结以往研究的基础上,明晰了土地综合承载力的概念和内涵；并运用复杂系统理论切入,揭示了土地综合承载力系统的综合性、层次性、开放性、非线性性、动态性等特性；从分析土地综合承载力系统的实体结构出发,立足于基本构成要素、要素集合、子系统、子空间四个层面,确定其由物质子系统、生物子系统、人类子系统组成,并分析了各子系统的要素集合、要素构成。3.从事理维度分析,分析了土地综合承载力系统的组织结构特征,明确了其自组织与他组织的复合性。进而,定性与定量相结合地揭示土地综合承载力系统的演化发展,一方面通过系统演化轨迹及分叉类型、演化动力机制等方面对土地综合承载力系统演化进行宏观分析；另一方面通过建立协同学方程对土地综合承载力系统的演化进行模拟,建立土地综合承载力系统耦合协调度评价模型。通过理论模型对土地综合承载力系统演化状态及协调演化类型进行逻辑判断,进而,通过构建耦合协调度评价模型,对土地综合承载力系统的耦合协调度进行了综合判定,划分了不同的耦合协调类型。4.从人理维度分析,运用CATWOE软系统分析方法进行不同利益的群体的相关分析,并从要素的选择、要素原始值的确定方面两方面进行具体的阐述,最后从系统预警、动态跟踪和公众参与方面探讨人理在系统调控管理中的应用和方法改进。5.对郑州市土地综合承载力系统进行了实证研究。通过分析土地综合承载力系统的发展演化,在对系统耦合协调度进行判定的基础上,确定未来郑州市土地综合承载力系统调控管理的方案,并提出了政策建议和保障措施。研究得出以下结论：1.把系统理论方法引入土地综合承载力研究中是可行的。基于物理-事理-人理(WSR)方法论的逻辑分析框架能够为土地综合承载力系统的研究提供整体性的分析思路。2.土地综合承载力系统是一个复杂巨系统,研究中要重点关注要素及子系统间的耦合协调。要素是土地综合承载力系统协调发展的主宰者,确定子系统之间的耦合协调状态有助于通过实施相应的管理手段和方法、把握系统的发展方向；要注意弥补系统组织中的“短板”,因为任一序参量或子系统发展的滞后都会造成系统耦合协调度的降低。3.对土地综合承载力系统的调控管理要真正做到“通物理、明事理、谙人理”。调控管理包含土地综合承载力系统内部各子系统之间的协调、土地综合承载力系统自组织演化与他组织规划的协调、土地综合承载力实施管理过程中的多方利益协调等多个层面。在达到系统自身协调发展的同时,要兼顾管理过程中预警、动态跟踪和公众参与,以提出合理、及时的调控措施,通过子系统演化过程中的自组织与调控管理过程中的他组织耦合实现土地综合承载力系统的协调、可持续发展。研究的创新点主要表现在以下两个方面：1.从复杂系统理论的视角,明晰了土地综合承载力的概念,构建了土地综合承载力系统,使得土地承载力研究从过去静态的单一研究目标模式发展到动态的系统整体分析模式,很大程度上丰富了土地承载力理论体系,完善了土地承载力工作的科学内涵和技术支撑,能够从系统工程的思维角度对实际土地资源优化配置工作提供指导。2.以物理-事理-人理(WSR)为方法论,对土地综合承载力系统的复杂性问题分别为从物理维、事理维、人理维进行数学阐释、解析和求解,拓展了WSR方法的应用范围,也促进了多学科交融的综合性研究。
【关键词】：土地综合承载力 系统 复杂系统理论 物理-事理-人理(WSR) 评价
【学位授予单位】：中国地质大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：F301.2
【目录】：
- 作者简介7-8
- 摘要8-11
- ABSTRACT11-18
- 第一章 绪论18-23
- §1.1 研究的背景、目的和意义18-19
- 1.1.1 研究背景18-19
- 1.1.2 研究目的19
- 1.1.3 研究意义19
- §1.2 研究方案设计19-22
- 1.2.1 研究内容19-20
- 1.2.2 研究方法20
- 1.2.3 技术路线20-22
- 1.2.4 拟解决的关键问题22
- §1.3 主要创新点22-23
- 第二章 文献综述23-30
- §2.1 承载力的起源和内涵的演变23-25
- §2.2 土地承载力研究现状25-27
- 2.2.1 国外土地承载力研究现状25-26
- 2.2.2 国内土地承载力研究现状26-27
- §2.3 土地综合承载力研究现状27-29
- 2.3.1 内涵研究27-28
- 2.3.2 内容研究28
- 2.3.3 主要问题28-29
- §2.4 本章小结29-30
- 第三章 理论基础30-36
- §3.1 人地关系理论30-31
- §3.2 可持续发展理论31-32
- §3.3 复杂系统理论32-33
- §3.4 协同学理论33-34
- §3.5 控制论34
- §3.6 本章小结34-36
- 第四章 土地综合承载力系统框架构建36-46
- §4.1 物理-事理-人理(WSR)系统方法论36-42
- 4.1.1 系统工程方法论的演变36-38
- 4.1.2 WSR方法论38-42
- §4.2 基于WSR的土地综合承载力系统构建及评价思路42-45
- 4.2.1 土地综合承载力系统的复杂性42-43
- 4.2.2 基于WSR的土地综合承载力系统适用性分析43-44
- 4.2.3 基于WSR的土地综合承载力系统三维架构44-45
- §4.3 本章小结45-46
- 第五章 物理维——土地综合承载力系统要素46-63
- §5.1 土地综合承载力内涵及属性界定46-49
- §5.2 系统整体构建49-51
- §5.3 子系统构建51-62
- 5.3.1 子系统一：物质承载子系统51-55
- 5.3.2 子系统二：生物承载子系统55-58
- 5.3.3 子系统三：人类承载子系统58-62
- §5.4 本章小结62-63
- 第六章 事理维——土地综合承载力系统结构63-79
- §6.1 组织特征63-69
- §6.1.1 自组织与他组织的概念63-65
- §6.1.2 土地综合承载力系统的组织特征65-69
- §6.2 演化发展69-75
- 6.2.1 演化条件69-70
- 6.2.2 演化动力机制70-72
- 6.2.3 演化轨迹72-74
- 6.2.4 演化类型74-75
- §6.3 子系统耦合协调评价75-78
- 6.3.1 土地综合承载力耦合协调的概念76
- 6.3.2 土地综合承载力耦合协调的机理76-77
- 6.3.3 土地综合承载力耦合协调模型77-78
- §6.4 本章小结78-79
- 第七章 人理维——土地综合承载力系统优化79-84
- §7.1 基于多目标的土地综合承载力系统协同发展79-80
- §7.2 土地综合承载力系统利益协调——CATWOE分析80-82
- §7.3 土地综合承载力系统调控管理82-83
- 7.3.1 实施预警82
- 7.3.2 动态跟踪82
- 7.3.3 公众参与82-83
- §7.4 本章小结83-84
- 第八章 实证研究——郑州市土地综合承载力系统构建与评价84-102
- §8.1 研究区域概况84-87
- 8.1.1 自然地理环境84
- 8.1.2 社会经济发展84-85
- 8.1.3 发展机遇及面临的问题85-87
- §8.2 郑州市土地综合承载力系统构建87-92
- §8.3 郑州市土地综合承载力子系统耦合协调评价92-98
- 8.3.1 原始数据的获取92
- 8.3.2 评价指标权重的确定92-97
- 8.3.3 耦合协调度的计算97-98
- §8.4 郑州市土地综合承载力演化类型98-99
- §8.5 郑州市土地综合承载力系统调控建议99-101
- §8.6 本章小结101-102
- 第九章 结论与展望102-104
- §9.1 结论102-103
- §9.2 讨论与展望103-104
- 致谢104-105
- 参考文献105-110
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