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基于遥感数据的苏州市土地资源资产价值估算

2023-01-13 11:30:10

任哲成 邹心怡 何珂珂 章晴雯 顾逸伦

南京审计大学,江苏 南京 210000

近年来,生态环境保护逐渐成为社会发展进程中的关键议题,国家也在逐渐发展和完善生态环境相关政策和举措。党的十九大报告明确指出,要设立自然资源资产管理相关监督机构。可见,自然资源资产管理正逐渐成为生态文明建设与领导干部自然资源资产离任审计的重要载体。20世纪90年代初期,世界上对于环境资源资产价值的研究初步实现了从实物量核算到价值量核算的转变。对于自然资源资产价值量的评估有助于向外界更好地展示资源的状态,是自然资源资产管理体系的重要补充,从而能更好地将自然资源的重要性直观表示出来。土地资源作为人类赖以生存的重要载体,是自然资源的重要组成部分。土地资源管理在自然资源资产管理中起着关键作用。

通过对土地资源资产进行价值估算,以可视化的数据形式展示出来,可以更好地评估土地利用情况,提出自然资源管理的优化方案,改善区域环境治理,实现生态可持续发展。然而,由于土地类型的复杂性,很难建立起统一的指标体系来精确评估所有类型的土地。在土地资源资产价值估算体系上,目前已经形成了经济、社会、生态等方面的综合价值体系。目前,在土地资源资产价值估算中,多以宏观层面的国家战略应用为主,而针对具体的实践层面的土地资源资产价值估算以及遥感数据的跨学科交叉应用较少。将遥感数据运用到土地资源资产价值估算中,并结合现有数据库管理系统对数据进行初步筛选和分析,使得遥感数据得到更直观的显示,为土地资源价值估计研究提供强有力的数据保障和技术支持。遥感数据具有规模大、可实时监测、数据面广泛以及立体覆盖能力强等特点。通过对往年历史数据进行动态分析,可以使土地资源多方面地反映现实状况,从而使土地资源资产价值估算更精确。

本文以苏州市为研究区域,基于土地利用/覆被和遥感影像等数据资料,通过构建完整的土地资源资产价值估算体系,对苏州市的土地资源资产价值进行时空上多维度的估算,并对估算结果进行评价检验,以期为完善领导干部自然资源资产离任审计提供可靠的数据支撑,为实施自然资源有效管理提供参考依据,从而实现向生态文明建设迈进。

1.1 土地资源分类体系

进行土地资源研究,需要在前期对土地进行分类。对于不同的土地用地类型,选择不同的估算方法,以便于更精准、有效地衡量土地资产资源的价值。

因为不同地物在高分卫星遥感影像上的色彩、图形、位置布局、纹理样式等呈现出不同特征,可以对卫星遥感影像的特定区域进行目视解译。不同地物在遥感影像上所呈现出的特征如表1所示。

表1 土地利用分类

综合考虑各种分类方式,最终选用遥感数据监督分类方法对苏州市土地资源进行分类。

1.2 土地资源资产价值估算体系

本文将从经济、社会和生态价值角度,构建苏州市各种土地类型的资产价值估算体系;
以苏州市2010—2020年(包括2010年、2013年、2015年、2018年、2020年,下同)的土地、经济等数据资源为基础,估算苏州市土地资源资产价值,计算苏州市单元土地资源的经济价值、社会价值、生态价值和土地资源资产总值,同时对苏州市这5年间的土地资源资产总值的变化进行分析。

不同类型的土地资源有不同的估算方法。本文先对耕地、草地、林地、水地和建筑用地的价值水平进行价值量计算,最后估算土地资源资产总值。

1.2.1 经济价值

基于土地资源经济价值的估算准确性需要,本文将上文的5种土地类型分为农业用地和建设用地两类。其中,耕地、林地、草地、水地合并成农业用地进行计算;
建设用地包括交通运输用地、住宅区用地、公共管理与公共服务用地和工矿仓储用地。

收益还原法是用资产未来收益的现值衡量资产价值的一种估价方法,其使用范围最广,也是目前最适合用来评价农业用地经济价值的方法。其计算公式如下:

式中:

V

为土地资源的经济价值;

a

为土地资源的净收益,以土地资源资产总值减去总成本得到;

r

为土地还原率,本文采用以安全利率为基础进行风险调整后的利率。

1.2.2 社会价值

土地资源发挥的社会效益,在保障人民生活、就业稳定、维护社会发展方面起着重要的作用。以耕地为例,其具有保障农民基本生活的社会保障价值以及保障国家粮食生产安全的社会稳定价值。虽然全球经济基本保持稳定增长,但仍有不少地区被粮食短缺、粮食安全等基本生活问题所困扰,因而研究核算土地资源的社会价值对人民、社会有着至关重要的意义。

由于土地资源社会价值的特殊性,社会价值的估算可以分为3个部分:耕地的社会价值、林地的社会价值以及其他用地的社会价值。其中,耕地的社会价值由耕地的社会保障价值、稳定价值、发展权价值组成。

目前对于耕地的发展权价值还没有权威的核算方法,本文按以下公式计算:

式中:

V

表示耕地发展权价值(元/hm);

P

表示全国综合地价水平值(元/ hm);

r

表示收益还原率;

H

表示耕地收益值(元/ hm)。

林地的社会价值可以分为旅游观光娱乐价值与就业机会价值。旅游观光娱乐价值用舒适性价值替代,参考王舒曼等的研究成果得到林地提供的舒适性价值为2910元/ hm。林地的就业机会价值以单位面积林地提供就业机会的服务价值表示。

1.2.3 生态价值

参照谢高地等的研究结果,采用当量因子法对土地进行分类评估。

生态价值体现生态系统对生态服务贡献度相对大小的潜在能力,其计算公式如下:

式中:

D

表示1个标准当量因子的生态价值(元/hm);

S

S

S

S

分别表示研究期内稻谷、林业、畜牧业、渔业的面积占总面积的百分比;

F

F

F

F

分别表示研究内稻谷、林业、畜牧业、渔业的单位面积平均净利润(元/hm)。

经过指标修正后得到对应的当量因子,然后与对应的面积相乘得到生态价值。

式中:

V

为土地资源的生态价值;

S

为土地资源面积。

2.1 研究区域概况

苏州市位于华东地区,隶属于江苏省东南部以及长三角中部,是扬子江城市群重要组成部分,地处东经119°55′~121°20′,北纬30°47′~32°02′。全市地势低平,境内河流纵横、湖泊众多,总面积8657.32 km,其中平原占总面积的54.8%,湖泊、滩涂等占总面积的36.6%,丘陵占总面积的2.7%。苏州属亚热带季风海洋性气候,四季分明,雨量充沛,主要种植水稻、小麦、油菜等,主要出产棉花、蚕桑、莲藕等。

本文以苏州市下辖5个区、4个县级市为评价分析单元,根据土地利用特点将土地利用类型进行划分,基于土地资源资产价值估算体系,对苏州市2010—2020年土地资源资产进行价值估算。

2.2 数据来源与处理

土地利用类型数据源为美国NASA的Landsat(陆地卫星)所拍摄的遥感影像,基于影像中地物光谱特征的差异进行分类,再借助ArcGIS软件,对2010年、2013年、2015年、2018年、2020年5个 年 份30 m×30 m的空间分辨率进行解译,依据谢高地土地分类标准将数据涉及的土地重分类为耕地、林地、草地、水地4种类型。其他数据主要来源于《苏州统计年鉴》以及中国科学院资源环境科学与数据中心、中国银行等。

利用上述方法,将土地利用类型分为5种,并得到2010—2020年的各部分面积,如表2所示。

表2 2010—2020年各土地利用类型面积 单位:km2

3.1 经济价值

3.1.1 经济价值估算结果

(1)农业用地经济价值估算。根据式(1)的收益还原法计算,土地资源的净收益以农林牧渔业增加值作为该年的农业用地生产净利润,土地还原率以中国银行一年期人民币存款利率为基准,并综合考虑风险后进行调整。

(2)建设用地经济价值估算。通过《苏州统计年鉴》可知,建设用地中交通运输用地经济价值也可以用交通运输业总收益值来替代。以第二产业、第三产业的总产值为基础,住宅区用地、公共管理与公共服务用地、工矿仓储用地的经济价值可以通过扣除交通运输业的总收益得到。

由此计算得出2010—2020年各土地利用类型经济价值,如表3所示。

表3 2010—2020年各土地利用类型经济价值

3.1.2 土地总经济价值的时间变化

利用Prism 9软件,对各种土地利用类型经济价值与年份进行一元线性回归分析,并得到回归结果,如图1所示。

图1 各土地利用类型经济价值与年份的一元线性回归

根据回归结果显示,在5%的显著性水平下,农业用地经济价值的

R

= 0.8444,

P

= 0.0274<

α

,建设用地经济价值

R

=0.9964,

P

<0.0001<

α

,土地资源价值的

R

=0.9908,

P

=0.0004<

α

,拒绝原假设,表明建设用地经济价值与年份间存在显著的线性关系,并分别得到了一元线性回归方程

Y

=326.7

X

-654 140,

Y

=1091

X

-2 184 409,

Y

=1418

X

-2 838 548。

由图1可知,2010—2020各土地利用类型的经济价值和总经济价值呈现上涨趋势,并且随着时间的变化,呈现一种稳定的一元线性关系。

3.1.3 结果分析

由图1可知,农业用地的经济价值于2018年达到最高值5839.66亿元,随后呈下降趋势。事实上,土地资源的净收益从2015年241.22亿元开始就呈现出下降趋势,其背后与苏州市耕地逐年下降存在密切关系,但农业用地经济价值于2018年达到峰值与该年中国银行一年期人民币存款利率存在显著关系。2015年,我国一年期人民币存款利率多次进行向下调整。2018年、2020年的利率与2015年最低利率相同,故2015年全年一年期人民币存款利率高于2018年。

3.2 社会价值

3.2.1 社会价值估算结果

2010年、2013年、2015年、2018年及2020年的收益还原率分别为0.0575、0.045、0.045、0.045、0.045,由此可以得出每年的耕地发展权价值,如表4所示。

表4 耕地的发展权价值

根据《苏州统计年鉴》,2010年、2013年、2015年、2018年、2020年苏州市林业在岗职工年平均收入依次为43 523人/元、44 326元/人、49 517元/人、69 418元/人、89 960元/人。参考李景刚的研究成果,中国林地单位面积提供0.0277个就业机会。将旅游观光娱乐价值与就业机会价值叠加得到苏州市这5年林地社会价值依次为0.40万元/hm、0.41万元/hm、0.41万元/hm、0.48万元/hm、0.54万元/hm。

其他用地类型大多无直接经济产出,或者无法直接提供就业或其他社会价值,故估算中认为其他土地的社会价值较小,记为0。

3.2.2 结果分析

随着社会保障的完善和农民生活水平的提升,耕地的社会保障价值、社会稳定价值的总体态势是增加的。由表4可知耕地的发展权价值基本呈上涨趋势,因此,2010—2020年苏州市耕地社会价值也是逐年增长的。虽然城市扩张导致耕地面积逐年减少,但得益于社会生产力和人民基本生活水平的稳步提高,苏州市给予的农民最低生活保障标准、医疗保险金等保障金额增势迅猛。同时,响应国家政策,苏州市财政局在“三农”的问题上投入了大量财力,提高了补贴政策的指向性、精准性和实效性,鼓励农民主动保护耕地地力,从而增加了耕地在社会稳定方面发挥的价值。

同时,2010年、2013年、2015年林地社会价值都保持平稳增长,而2018年以及2020年表现出较明显的增长趋势,涨幅从之前的2.3%增至17%左右。原因主要为苏州市自然资源和规划局在2018—2020年进行了多次投入高、覆盖广的开发项目,使苏州市旅游资源建设更为完善,项目开发也为林地提供了更多的就业机会价值,使得林地的总体社会价值迅速增长。

3.3 生态价值

3.3.1 生态价值估算结果

分析生态价值主要针对耕地、林地、草地、水地这些农业用地,建设用地不涉及生态价值。根据当量因子法并通过各土地利用类型面积可以计算出一个标准当量因子的生态价值。根据《苏州统计年鉴》获取的2010年、2013年、2015年、2018年、2020年农业增加值等,计算出2010—2020年各土地类型的单位面积生态价值(表5)。

表5 2010—2020年各土地类型的单位面积生态价值 单位:万元/hm2

3.3.2 各土地利用类型生态价值的时间变化

根据图2,在5%的显著性水平下,耕地生态价值的

R

=0.8768,

P

=0.0191<

α

,拒绝原假设,表明耕地生态价值与年份存在显著的线性关系,并得到了一元线性回归方程

Y

=50 408

X

-100 531 874。其余用地类型的

P

α

,不拒绝原假设,表明无显著的线性关系。

由图2可知,2010—2020年,耕地生态价值基本呈上涨趋势,其中2010—2015年增加最快。林地价值先上升后下降,在2015年达到最高点。草地生态价值逐年下降,而水地基本呈现上升趋势,但是在2020年下降较多。

图2 各土地利用类型生态价值与年份的一元线性回归

3.3.3 各土地利用类型单位面积生态价值的时间变化

根据图3,在5%的显著性水平下,耕地单位面积生态价值的

R

= 0.8806,

P

= 0.0182<

α

,拒绝原假设,表明耕地单位面积生态价值与年份存在显著的线性关系,并得到了一元线性回归方程

Y

=0.2285

X

-457。其余用地类型的

P

α

,不拒绝原假设,表明无显著的线性关系。

图3 各土地利用类型单位面积生态价值与年份的一元线性回归

草地单位面积生态价值随时间变化幅度较大,而耕地、林地、水地单位面积生态价值与时间变化关系较小。草地在2010—2020年,从59.9万元/hm降至7.2万元/hm,有较显著的变化。

3.3.4 土地总生态价值的时间变化

根据图4,在5%的显著性水平下,土地总生态价值的

R

= 0.9978,非常接近1,表示曲线拟合程度非常好,但是由于常数趋于无穷大,所以无法得到确切的二次表达式。

土地总生态价值是将耕地、林地、草地、水地的生态价值相加,由图4可知,总生态价值先增加后减少,呈抛物线状。2010—2015年上涨较快,而后开始不断下降,因为草地、水地、林地的生态价值在2018—2020年一直下降。

图4 各土地利用类型总生态价值与年份的一元线性回归

3.3.5 结果分析

2010—2013年单位总生态价值有大幅上涨,上涨了23.56万元/hm,主要是由于耕地、林地、草地有显著的价值增长。2010—2013年,耕地的总产值有了显著的增加,得力于苏州市政府加速农业技术的改进、农村基本设施建设等,但其耕地面积从3617 hm减少至2841 hm造成了耕地价值没有更高的增长。同时,苏州市一直致力于森林抚育,增加森林资源,故林地生态价值有较大的提高。草地的生态价值来自于畜牧业,苏州市大力推动畜牧业的产业化,通过发展生猪、奶牛、优质肉禽,提高总产值。2013—2015年草地生态价值出现大幅下降,由表5中可以看出,除草地外,其他土地类型均有增长,而草地生态价值下降了56.05万元/hm。因为苏州近年来大力推进城市化与工业化,畜牧业的发展受限,饲料等资源的短缺导致苏州市畜牧业生产成本极高,并且畜牧业的技术没有得到优化,所以草地的生态系统服务价值自2013年之后连年下降。2015—2018年同样主要是由于草地生态价值的下降,导致总生态价值下降。2018—2020年单位面积生态价值下降29%,林地、草地、水地的单位面积生态价值均有减少,而耕地稳步增加。下降主要是受苏州市城镇化与工业化的继续发展以及新冠肺炎疫情的影响。

从4种土地类型的生态价值极值与平均值来分析,发现耕地极小值与极大值分别在2010年和2020年,属于稳定增长,说明苏州市政府对农业的大力投入和农业技术的应用对农业发展有可观的促进效果。耕地生态价值的平均值为3.46,2010年、2013年和2015年这3年均小于平均值,2018年与2020年大于平均值,表明2018—2020年发展速度较快,基数大。林地生态价值极大值在2015年,极小值在2010年。2011年印发了《苏州市“十二五”林业发展规划》,苏州全市的树木覆盖率达到19%,陆地森林覆盖率达到27%以上。到2015年,苏州全市林业总产值达到258 763万元,故林业有了极大的发展。2013年草地的单位面积生态价值达到最大,2013年之后由于畜牧业发展受限而下降。草地生态价值平均值为36.45万元/hm,2015—2020年远低于平均值,这需要苏州市大力重视,改善林牧渔业的发展。2018年水地生态价值达到极大值,而后大幅下降,平均值为2。因为2018年苏州市大力整治太湖渔业,改善太湖环境,并且因为工业化的发展,渔业从业人员也大幅下降,对渔业发展产生了较大的影响。

基于Landsat遥感影像,借助ArcGIS,按照谢高地土地利用类型分类原则,从土地资源的经济、社会、生态3个维度对苏州市2010年、2013年、2015年、2018年以及2020年的土地资源进行价值估算,并通过回归分析探究各种类型土地利用类型生态价值、经济价值与年份之间的线性关系及其演变特征。主要研究结论如下。

(1)2010—2020年,除生态价值因城市化与工业化的推进下降以外,其余价值维度均略有增长,而生态价值中草地的下降幅度远超其他3种土地类型,2013年草地的单位面积生态价值达到最大,2013年之后因畜牧业发展受限而连年下降。

(2)2010—2020年苏州市土地资源的综合价值中生态价值居第一位,生态价值中又以草地生态价值最高,林地的生态价值次之。土地资源的社会价值是从价值量的角度对其潜在价值的体现。

(3)通过经济价值、社会价值、生态价值3种属性视角进行土地资源资产价值估算,能够弥补传统土地资源资产价值估算方法的不足,给价值量的核算增加一条新的路径,从而使得土地资源的多方面价值得以准确体现。

(4)通过土地资源资产价值估算,为保护自然资源提供了基础信息,将涉及土地资源的生态保护措施落到实处,使其具体化、数字化,推动形成绿色发展方式和生活方式,从而深层次推动生态系统和自然资源的保护。

(5)本文采用的研究方法可为促进领导干部自然资源离任审计的发展、完善生态文明绩效评价考核和责任追究制度、进一步贯彻落实党中央关于加快推进生态文明建设要求提供借鉴。

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