国内土地利用优化研究热点与趋势分析

文/章梦霞 胡敏宣

一、引言

土地利用优化作为土地学科的核心问题，是促进土地资源合理利用和区域土地资源可持续发展的重要技术手段，它指的是为了达到经济、社会以及生态效益的统一与最优化，根据区域内土地资源利用的特点，在数量上科学安排土地资源的利用，同时合理调整其空间布局。[1]土地利用优化研究最先是以经济效益最大化为导向的土地利用数量结构优化，随着研究的深入，以经济、社会与生态等多目标综合效益为目标的空间布局优化成为研究的重要内容。[2-3]当前计算机技术和3S技术不断成熟，学者们不再局限于单一数学模型，而是尝试将不同模型集成综合起来，还有学者耦合计算机算法以及GIS空间分析技术等来完善模型。[4-5]

当前，国内土地利用优化研究在优化内容、优化目标、优化模型、优化方案的推演与实现等方面已获得比较丰硕的研究成果，[6]但综述类文献较少，且多采用传统的文献分析法，缺乏可视化的文献归纳分析手段对研究现状和发展趋势进行总结。为此，本文借助CiteSpace信息可视化分析软件，以多元、分时、动态的视角，从文献计量角度对近二十年国内土地利用优化研究的发文量、核心作者、研究主题和前沿热点进行分析，探究该研究领域的发展趋势与热点，以期拓展后续研究思路。

二、数据与方法

（一）数据来源

本文文献数据采集自中国知网数据库，为了保证检索的精确有效及数据的高质量，将主题词设定为土地利用优化、土地布局优化、土地结构优化、国土空间优化，时间范围结束年选择2021年，来源类别设定为北大核心、CSCD以及CSSCI。检索后得到731篇文献，最早记录出现在1992年。为了保障数据的科学有效性，对与主题不相关的文献、重复数据以及征稿通知、会议、访谈等无效文献进行剔除，最后得到682条有效文献信息作为本次研究的基础数据。

（二）研究方法

随着当前社会信息化技术的成熟，学者们通过绘制科学知识图谱的可视化手段来挖掘文献信息，以此探究某个研究领域的演进历程和发展前沿。当前市面上已有大量的文献信息可视化分析软件，而CiteSpace因其图谱解读容易、可视化效果好等功能优势而得到学者们的推广使用。[7-9]本文以筛选后国内土地利用优化研究的有效文献作为研究对象，借助CiteSpace知识图谱绘制工具，通过研究文献数量变化情况、高频作者分布情况以及文献关键词共现分析、突现分析等，探究我国土地利用优化研究的主力军、发展演进脉络、研究热点与未来发展趋势，以期为后续深入研究提供参考。

三、土地利用优化基本特征分析

（一）文献数量变化

文献发表数量的时间分布变化是表征该领域研究进展与活跃程度的重要指标，反映了不同研究时期内土地利用优化研究的发展状况。[10]通过绘制作为本文研究对象的682条文献信息的数量时间分布图（图1），经过初步的年度分布统计分析，可对土地利用优化研究领域有一个初步的认识。

图1 土地利用优化文献数量时间分布图

1.1992-1999年，我国土地利用优化相关研究还处于起步探索阶段，年度文献发表数量虽然较少但较为平稳。

2.2000-2013年，随着土地利用总体规划编制工作的推进，土地利用优化发文数量开始小幅度增长，说明土地利用优化问题逐渐受到学者们的重视。2004年，中央明确提出把土地政策作为宏观调控的重要手段之一，并且颁布了《国务院关于深化改革严格土地管理的决定》，此后，中央下发了一系列土地可持续利用的相关政策性文件，如《国务院关于促进节约集约用地的通知》等，明确提出要严格控制城市用地规模并盘活存量产业用地，并将节约集约用地的要求落实在政府决策中。在土地相关政策法规的指导下，土地利用优化相关研究有了全新的发展动力和方向，该领域发文量在此阶段快速攀升。

3.2014-2021年，土地利用优化发文量稳定在每年40篇左右，表明土地利用优化研究步入稳定发展阶段，研究逐渐成熟。随着第三次全国国土调查、全国国土年度变更调查以及国土资源信息化平台建设等工作的深入推进，累积了全国范围内的海量国土资源、经济社会发展及相关行业的数据信息，这为土地利用优化研究提供了丰富的数据支撑。

（二）合作特征

当前土地利用优化研究涉及多学科领域，亟需不同领域学者交流协作。土地利用优化研究合著作者知识图谱可以反映该领域主要贡献者和他们之间的合作程度，研读他们的文献，有利于提高对该领域的整体认知水平，便于开展前期工作。

研究结果显示（图2），合著作者知识图谱共包含92个网络节点，合作网络密度为0.0237，表明该领域研究作者之间科研合作联通性并不强，呈现“整体分散、局部聚集”的特征。发文量最多且最为活跃的作者是刘彦随，并已形成一个规模较大的研究团队。他深入地研究了土地利用优化配置的层次模式和程序流程，提出将区域土地利用优化配置空间尺度划分为宏观、中观以及微观三个层次，并且实现了空间分区优化模型、结构优化模型和微观设计模型的组合，该组合模型可以有效弥补此前单一模型在土地利用优化配置与决策中的误差性。[11-13]其他对该领域贡献比较大的学者还有刘耀林、欧名豪等。

图2 合著作者知识谱图

四、土地利用优化研究热点分析

（一）关键词共现分析

关键词是学术论文主要研究内容和主题的提炼，其内在关联性可以表征学科领域中知识的内在联系。[14]中介中心性是表征文献重要性程度的指标，其紫色圈大小代表了重要程度以及活跃程度。本文通过CiteSpace信息可视化软件，生成关键词高频次及中介中心性表格（表1）、关键词时区视角知识图谱（图3），据此将土地利用优化研究的关键词演化分为低速起步阶段（1992-1999年）、快速发展阶段（2000-2013年）、深入研究阶段（2014-至今）等三个阶段。

表1 土地利用优化研究关键词高频次及中介中心性表格

图3 土地利用优化研究关键词时区视角知识图谱

1992-1999年为低速起步阶段，高频关键词有土地利用、优化配置、线性规划。对该阶段研究文献进行梳理发现，早期的土地利用优化研究多停留在对土地进行定性分析以及对土地利用结构、优化配置与优化方法的基础理论研究。学者们多采用定性的方法进行研究，并根据区域自身土地资源特征开展有目标性的土地调查。线性规划是此阶段高频关键词之一，广泛用于解决区域各产业、部门之间合理分配有限的土地资源这类宏观问题，但具有一定的局限性。

2000-2013年为快速发展阶段，高频关键词有优化利用、结构优化、优化模型、遗传算法、GIS等。此阶段该领域在探究土地利用结构优化配置模式与原理的基础上，加入了产业结构、生态补偿、生态安全等多种优化目标，研究体系更为深入复杂，并且进行了大量的实证研究。优化模型是该领域研究重点之一，模型的构建结合了多种学科和方法，主要有数学建模、系统动态学、动态仿真模拟、城市地理学等。[15]起初优化模型多集中在数量结构优化上，常见的有线性规划模型、灰色线性规划模型、多目标线性规划模型、系统动力学模型等。[16]随着GIS技术和计算机技术的发展与应用，学者们将数学模型耦合GIS空间分析技术，并提出从数量结构优化到空间格局配置的土地利用完整优化过程，空间布局优化常见的模型有元胞自动机、灰色模型、多智能体模型等。[17]为了提高模型计算效率，学者们在不断改进模型的同时，还探索多种模型相融合，以及耦合遗传、蚁群、粒子群等智能算法的模型。根据关键词中介中心性，在此阶段遗传算法最受学者青睐。而基于GIS空间分析技术的人工智能计算机仿真和模拟——预测——优化模型将成为未来土地利用优化模型的研究热点。[18]

2014年至今为深入研究阶段，高频关键词有三生空间、碳排放、低碳、效率分析、农村地区等。该阶段土地利用优化研究领域的基础理论与方法已相对成熟，众多学者开始结合当前时事政策和社会热点开展研究，使得该领域研究更加与时俱进。为缓解自然生态的持续性萎缩，优化三生空间布局和实现三生功能协调发展的研究成果逐渐涌现，土地利用碳排放的时空格局与低碳优化也是当前的研究重点。而随着我国城镇化的快速发展，土地资源供需矛盾突出，在建设社会主义新农村等相关政策的指导下，众多学者转向研究农村土地利用空间布局优化问题。

（二）关键词突现分析

突现词反映的是在某一时期内出现频次变化率比较高的关键词，表明学者在某一时期发现了新的研究视角，该指标能够体现该时期的研究热点。本文借助CiteSpace软件的突现检测算法对样本文献进行分析，得到了18个突现词（图4），关键词突现强度排序前五的为：结构优化、优化利用、线性规划、布局优化和优化模型。总体来看，土地利用优化研究的对象从一开始以经济效益最大化为导向的数量结构优化，演变为以多目标效益最大化为导向的空间布局优化，研究范围从小尺度的城镇乡村到大尺度的省市、典型功能区均有涉及，研究内容主要为理论方法、模型构建、算法优化等角度。分时段来看，可以发现我国土地利用优化研究伴随我国政策导向和区域土地利用现实问题而有侧重点地演进，近几年来，在“生态优先、保护优先”的城市建设理念背景下，以三生空间视角以及以低碳为优化目标导向的土地利用空间布局优化正成为当前研究的热点。

图4 土地利用优化研究关键词突现视图

五、结论

本文通过CiteSpace知识图谱绘制工具对国内682条土地利用优化领域的文献数据进行可视化分析。首先通过描述不同时期文献数量变化状况、高频作者之间的合作关系来对土地利用优化研究形成整体的认知，然后通过绘制关键词时区视角知识图谱，识别不同时期的研究主题，最后通过分析关键词突现发掘该领域不同时期的研究热点，具体如下：

1.从文献发表数量看，我国土地利用优化研究发文量总体呈现上升趋势，研究成果日益成熟丰富，但作者之间合作特征较弱，缺乏学术交流。

2.从关键词共现时区分析看，研究呈现低速——快速——深化等三个发展阶段，土地利用优化相关研究已经形成了比较完整的研究网络，研究内容从最初的宏观共性理论研究发展为当前的区域特性实例研究，最为活跃的关键词有结构优化、优化模型、遗传算法等。

3.从关键词突现分析看，土地利用优化研究的演进与当前时事热点和土地相关政策制度密切相关，以三生空间视角以及以低碳为优化目标导向的土地利用空间布局优化是当前该领域的研究热点。

本文以CNKI数据库为主要检索文献来源，有一定程度的局限性，但研究成果大致能够反映土地利用优化领域的研究主题与内容体系。整体上，该领域研究伴随着社会发展中形成的土地资源利用问题而有针对性地演进，学者们结合当前社会热点进行了大量的研究，研究成果比较丰富，但仍存在一些不足。由于目前研究多数集中在实例验证分析上，导致在优化内容、优化模型和优化评价指标体系等方面存在一定的同质化现象，在不同区域土地现状的优化评价指标体系创建和优化模型适用性研究方面有所欠缺。此外，土地利用结构优化结果不能直接落实到实际的空间布局上，空间分析与传统数学模型的综合运用有待深入研究。