江苏省土地利用变化及其驱动机理研究
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for speci al ci ties in Jiangsu Province
新增 加 1 208 28 万 个 就 业岗 位 ( 包 括 人 口 增 长 741 39 万人, 第一产业转移的 466 89 万人) 。因此,
2. 3 土地利用社会子系统变化分析
区域土地利用变化所伴随的劳动力从业结构变化,
业之间的流向, 可从一个侧面洞察区域土地利用变
化的特征。1978 2001 年江苏省不同行业从业人员 结构分析表明, 第一产业所占比重逐步下降, 从 1978
年的 69 7% 降至 2001 年的 41 8% , 特别是 1980
1993 年下降非常快; 而第二产业从业人数在 1985 1997 年呈 S 型缓慢增长, 从 1978 年的 19 6% 增至
本文的土地利用解析方法包含了从分解到综合的过 程, 从现象到原因到机理再到模式的认识过程。
为满足从多层次、多尺度开展研究的需要, 从行 政区划角度将江 苏省分为 苏南地区 ( 苏州市、无锡 市、常州市) 、苏中地区( 南京市、镇江市、扬州市、泰
1999 年全省粮食产量达 3 559 0 万 t, 占全国总产量的 州市、南通市) 、苏北 地区( 徐州市、淮阴市、连云港
来源于江苏省历年统计年鉴) 。江苏省人口密度大,
土地利用自然子系统主要反映土地的自然产出
土地与社会经济发展间矛盾突出, 以该地区开展研究 能力, 可通过土地面积、土地利用类型结构、土地自
对全国同类地区具有一定的借鉴作用。
然产出水平等指数进行相关研究。
1 研究方法
半个世纪 以来江苏 省耕地 资源总 体呈递 减趋 势。在全省耕地 面积相对 变化率明 显减少的 背景
在差异, 特别是第一产业的增长幅度与速度明显低
于其他产业, 农业生产的基础地位日益受到冲击。
信息熵可用如下公式表示:
n
Hi= - Pijln Pij
( 1)
源自文库
j= 1
式中: H i 为江苏省第 i 个市的经济活动信息熵; Pij为
第 i 个市第 j 项经济活动的概率( j 分别代表第一产
业、第二产业、第三产业产值, 即 n= 3) , 即第 i 个市
2001 年的 30 4% ; 第三产业从业人数持续增长, 从
1978 年 的 10 7% 增 至 2001 年的 27 8% 。结 果显
示, 大量农村剩余劳动力转向相对收益高的第二与 第三产业, 1978 2001 年江苏省第二与第三产业共
图 2 江苏省典型城市信息熵 变化分异规律 Fig. 2 The heterogenei ty characteri stics of i nformation entropy
第5期
谭少华等: 江苏省土地利用变化及其驱动机理研究
第 51 页
且明显快于全省其他地区。 为进一步探讨江苏省土地利用结构变化的空间
差异性, 本文选取苏南的江阴市、苏中的江都市、苏 北的涟水县 3 个代表 性市( 县) 进 行研究。结果表 明, 江阴市的耕地、园地、水域与未利用地减少, 而林 地、建设用地增加; 涟水县的耕地、园地与未利用地 减少, 建设用地与水域增加, 但总的变化幅度比江阴 市小得多; 而江都市除耕地变化幅度不大外, 其他用 地变化幅度较大。总之, 土地利用类型总体变化趋 势表现为耕地、园地、林地面积的减少以及建设用地 的增加。从苏南、苏中到苏北, 耕地所占比重加大, 而城镇建设用地与交通用地比重减少。
高原[ 8] 以及典型城市[ 9- 11] 等。然而, 这类研究较注
分析原理, 以土地利用系统为研究对象, 把土地利用 系统分解成若干子系统( 自然子系统、经济子系统、 社会子系统) , 将定量分析与定性描述相结合, 分析 土地利用系统的属性特征及其效益。然后采用综合
重区域土地利用时空变化格局与过程的研究, 缺乏 研究方法研究土地利用系统的时空组合特征, 揭示 对土地利用变化深层次机理的探讨。随着土地资源 土地利用系统的运动图式。在此基础上, 开展土地
图 1 江苏省不同地区粮食生产时空变化趋势 Fi g. 1 Spatial- temporal change tendency of grain production in Jiangsu Provi nce
粮食产量明显下降, 而苏北地区粮食生产占据江苏 省主体地位。由此可见, 苏南、苏中、苏北的粮食生
南、苏中、苏北地区不同的变化趋势标志着经济结构
不同的分异特征与演变规律, 同时也揭示区域经济 发展的分层演变模式。
由此可见, 经济结构信息熵的变化趋势与规律
第 52 页
地理与地理信息 科学
第 22 卷
同样揭示了区域经济的发展与分异特征, 不同的熵 耕地面积的减少引发人们生存方面的深层次矛盾;
值变化规律反映了不同的土地利用行为与生产结构 另一方面, 伴随着耕地的减少, 产生了农村剩余劳动
土地利用系统是一个复杂 系统, 其研究必须借 下, 空间分布表现出较大的差异。通过对改革开放
助于复杂系统的研究方法。土地利用变化的直接动 以来经济快速发展时期的耕地变化数据进行分析,
力来源于不同土地利用主体的价值取向, 所产生的 发现经济发达的苏南地区耕地年变化率快速增加,
收稿日期: 2006- 04- 04; 修订日期: 2006- 05- 27 基金项目: 国家自然科学基金项目( 50578164) 作者简介: 谭少华( 1963- ) , 男, 博士后, 教授, 主要从事城市规划与人居环境研究。E- mail: t sh626@ 163. com
产表现出不同的发展趋势。
2. 2 土地利用经济子系统变化分析 目 前, 衡量 地区 经 济发 展的 主要 指标 之 一是
GDP 及信息熵, 本研究也采用这两个指数来分析土 地利用经济子系统特征。
GDP 指标的分析表明, 1952 年以来江苏省区域
经济呈明显增长趋势, 改革开放以来增长速度明显 加快, 远高于全国平均水平, 特别是 1992 年以来增 长趋势更加明显。但全省不同产业经济增长水平存
摘要 : 基于土地利用系统综合研究, 采用解析方法将土地 利用系 统分解 为自然 子系统、经济 子系统 和社会 子系统, 对江苏省土地利用变化过程与格局进行分析。研究表明, 耕地资源总量呈递减趋势, 但粮食生 产能力呈 递增趋势, 并表 现出明显的地区分异规律; 虽然经济总量也呈递增趋 势, 但信息熵指数表明区 域分异明显; 最后 提出区域土 地 利用变化的 多层推 拉驱动 模型。 关键词: 土地利用变化; 驱动机理; 模型; 解析方法; 江苏省 中图分类号: F301. 24 文献标识码: A 文章编号: 1672- 0504( 2006) 05- 0050- 05
供需矛盾日益突出, 开展土地利用变化机理研究显 利用系统的动力学研究, 探讨土地利用变化的驱动
得尤为重要。
力、驱动机制以及演变规律、演变模式。概括而言,
江苏省位于我国东部沿海地区。全省面积 10 26 万 km2, 占全国总面积的 1 06% , 其中平原面积 7 06 万 km2。2003 年末全省总人口 7 405 8 万人, 耕地面 积 485 8 万 hm2。江苏省是我国农业最发达的省( 区) 之一, 其主 体部分是 长江经 济带 的核心 区域之 一。
第 22 卷 第 5 期 2006 年 9 月
地理与地理信息科学 Geography and Geo- Information Science
V ol. 22 No. 5 September 2006
江苏省土地利用变化及其驱动机理研究
谭 少 华1, 2, 倪 绍 祥3, 赵 万 民1
( 1. 重庆大学建筑城规学院, 重庆 400045; 2. 西南科技大学土木工程与建筑学院, 四川 绵阳 621010; 3. 南京师范大学地理科学学院, 江苏 南京 210097)
特性。
力的转移。为揭示土地利用变化过程中社会子系统
变化特征, 本文采用粮食安全指数、耕地安全指数及
劳动力空间转移进行分析。
分析江苏省 1978 2001 年粮食安全指数, 苏南
地区粮食安全指数明显低于全省平均水平, 处于严 重警戒状态; 苏中地区也低于全省平均水平, 但变化
程度比苏南地区小, 处于警戒状态; 同期苏北地区粮
第 j 项经济活动占 全部经济活动产出之和 的比例。
由此可见, 地区经济活动的信息熵( H i) 反映了经济
活动的差异特征, 当 Hi= 0 时, 经济活动处于完全集
中的状况, 熵值愈大, 说明经济活动类型的区域分异
愈明显。为进一步探讨经济结构的区域分异, 选取
江苏省典型地级市的相关数据, 分别计算其经济结
土地利用将引发社会子系统的变化。一方面, 对地区经济发展与社会稳定是有利的。
表 1 江苏省粮食安全指数变 化 Table 1 The change of food security i ndex in Jiangsu Province
全省
苏州市
苏南 无锡市
常州市
苏中 南京市 镇江市 扬州市
南通市
徐州市
食安全指数明显高于全省平均水平。显示出苏南、
苏中、苏北三带分异格局( 表 1) 。
江苏省 1978 2001 年耕地压力指数分析表明,
苏南地区耕地压力指数明显高于全省平均水平, 且
同样显示出苏南、苏中、苏北三分格局( 表 2) 。 从社会学角度分析, 土地利用变化过程往往伴
随着人口和劳动力的转移, 因而分析人口在不同产
人类活动造成的土地利用与覆被变化是引起全 效益评价应包括自然、经 济、社会 3 方面。据此, 本 球变化的关键因素之一[ 1] 。随着研究的深入, 区域 研究采用解析分析方法[ 12] , 其基本思路是基于系统
土地利用变化越来越受关注。目前我国除开展全国 尺度的研究外[ 2- 4] , 地域性研究也有很多好的范例, 如陆地样带[ 5] 、环渤海地区[ 6] 、长江三角洲[ 7] 、黄土
在一个地区气候、自然灾害、政策和管理水平等 因素不变或变化不大的情况下, 可以自然状态下土 地产量来代替土地的质量状况( 生产能力) 。尽管江 苏省通过加大农业生产投入使粮食总体保持增长趋 势, 但也存在着土地利用变化导致的耕地安全与粮 食安全深层次问题。研究表明, 江苏省粮食生产水 平存在明显的时空变化规律( 图 1) , 具体特征如下: 1) 苏南地区粮食产量增长缓慢, 苏北地区增长速度 最快; 2) 苏南地区粮食产量呈波状起伏, 近年减产趋 势非常明显, 苏中地区呈缓慢增长趋势, 苏北地区则 呈快速增长趋势; 3) 20 世纪 50 年代初期苏南地区特 别是苏州市粮食生产在全省所占份额最大( 1970 年 苏州市粮食产量 超过200万t ) , 80年代后苏南地区
( 2) 苏南地区信息熵值的变化经历了从第一产
业相对集中分布转向第二及第三产业明显积聚; 苏 中地区与苏南地区变化趋势相同, 但变化强度明显 较低, 区域分异程度也相对较低; 苏北地区总体变化 趋势为向经济结构均一化方向发展。
( 3) 本研究还显示信息熵值从完全集中( H i= 0) 向完全均质分布状态( 此处为 ln 3) 变化, 数值愈大, 反映经 济结构性 质与类型 的均质 化程度愈 高。苏
苏北 连云港市 淮安市
盐城市
1. 0
- 2. 0
- 1. 8
- 0. 7 - 0. 7
0. 5
0. 1
1. 8
2. 2
3. 9
3. 8
3. 7
注: 由于行政区划调整, 泰州市与宿迁市数据未单独列出, 表 2 同。
构信息熵, 结果表明( 图 2) :
( 1) 苏南地区 3 个市的信息熵一直呈快速减少
趋势, 从 1 08 左右减 至 0 82 左 右; 苏 中地区 南京 市、扬州市、镇江市、南通市的信息熵也呈减少趋势, 但不同地区内部变化差异较大, 并且速度的降幅比 苏南地区小; 苏北地区的信息熵呈增加趋势, 但近年 来增长速度与幅度趋于平缓。
7 0% , GDP 占 全国的 9 4% ; 2003 年 全省 粮食产 量 市、盐城市、宿迁市) 。
2 471 9万 t, 占全国总产量的 5 7% , GDP 占全国的比 重增至 10 7% ; 单位面积的经济贡献率则从 1999 年
2
土地利用变化过程与分布格局
为全国的 8 8 倍增至 2003 年的 10 0 倍( 注: 文中数据 2. 1 土地利用自然子系统变化分析
新增 加 1 208 28 万 个 就 业岗 位 ( 包 括 人 口 增 长 741 39 万人, 第一产业转移的 466 89 万人) 。因此,
2. 3 土地利用社会子系统变化分析
区域土地利用变化所伴随的劳动力从业结构变化,
业之间的流向, 可从一个侧面洞察区域土地利用变
化的特征。1978 2001 年江苏省不同行业从业人员 结构分析表明, 第一产业所占比重逐步下降, 从 1978
年的 69 7% 降至 2001 年的 41 8% , 特别是 1980
1993 年下降非常快; 而第二产业从业人数在 1985 1997 年呈 S 型缓慢增长, 从 1978 年的 19 6% 增至
本文的土地利用解析方法包含了从分解到综合的过 程, 从现象到原因到机理再到模式的认识过程。
为满足从多层次、多尺度开展研究的需要, 从行 政区划角度将江 苏省分为 苏南地区 ( 苏州市、无锡 市、常州市) 、苏中地区( 南京市、镇江市、扬州市、泰
1999 年全省粮食产量达 3 559 0 万 t, 占全国总产量的 州市、南通市) 、苏北 地区( 徐州市、淮阴市、连云港
来源于江苏省历年统计年鉴) 。江苏省人口密度大,
土地利用自然子系统主要反映土地的自然产出
土地与社会经济发展间矛盾突出, 以该地区开展研究 能力, 可通过土地面积、土地利用类型结构、土地自
对全国同类地区具有一定的借鉴作用。
然产出水平等指数进行相关研究。
1 研究方法
半个世纪 以来江苏 省耕地 资源总 体呈递 减趋 势。在全省耕地 面积相对 变化率明 显减少的 背景
在差异, 特别是第一产业的增长幅度与速度明显低
于其他产业, 农业生产的基础地位日益受到冲击。
信息熵可用如下公式表示:
n
Hi= - Pijln Pij
( 1)
源自文库
j= 1
式中: H i 为江苏省第 i 个市的经济活动信息熵; Pij为
第 i 个市第 j 项经济活动的概率( j 分别代表第一产
业、第二产业、第三产业产值, 即 n= 3) , 即第 i 个市
2001 年的 30 4% ; 第三产业从业人数持续增长, 从
1978 年 的 10 7% 增 至 2001 年的 27 8% 。结 果显
示, 大量农村剩余劳动力转向相对收益高的第二与 第三产业, 1978 2001 年江苏省第二与第三产业共
图 2 江苏省典型城市信息熵 变化分异规律 Fig. 2 The heterogenei ty characteri stics of i nformation entropy
第5期
谭少华等: 江苏省土地利用变化及其驱动机理研究
第 51 页
且明显快于全省其他地区。 为进一步探讨江苏省土地利用结构变化的空间
差异性, 本文选取苏南的江阴市、苏中的江都市、苏 北的涟水县 3 个代表 性市( 县) 进 行研究。结果表 明, 江阴市的耕地、园地、水域与未利用地减少, 而林 地、建设用地增加; 涟水县的耕地、园地与未利用地 减少, 建设用地与水域增加, 但总的变化幅度比江阴 市小得多; 而江都市除耕地变化幅度不大外, 其他用 地变化幅度较大。总之, 土地利用类型总体变化趋 势表现为耕地、园地、林地面积的减少以及建设用地 的增加。从苏南、苏中到苏北, 耕地所占比重加大, 而城镇建设用地与交通用地比重减少。
高原[ 8] 以及典型城市[ 9- 11] 等。然而, 这类研究较注
分析原理, 以土地利用系统为研究对象, 把土地利用 系统分解成若干子系统( 自然子系统、经济子系统、 社会子系统) , 将定量分析与定性描述相结合, 分析 土地利用系统的属性特征及其效益。然后采用综合
重区域土地利用时空变化格局与过程的研究, 缺乏 研究方法研究土地利用系统的时空组合特征, 揭示 对土地利用变化深层次机理的探讨。随着土地资源 土地利用系统的运动图式。在此基础上, 开展土地
图 1 江苏省不同地区粮食生产时空变化趋势 Fi g. 1 Spatial- temporal change tendency of grain production in Jiangsu Provi nce
粮食产量明显下降, 而苏北地区粮食生产占据江苏 省主体地位。由此可见, 苏南、苏中、苏北的粮食生
南、苏中、苏北地区不同的变化趋势标志着经济结构
不同的分异特征与演变规律, 同时也揭示区域经济 发展的分层演变模式。
由此可见, 经济结构信息熵的变化趋势与规律
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地理与地理信息 科学
第 22 卷
同样揭示了区域经济的发展与分异特征, 不同的熵 耕地面积的减少引发人们生存方面的深层次矛盾;
值变化规律反映了不同的土地利用行为与生产结构 另一方面, 伴随着耕地的减少, 产生了农村剩余劳动
土地利用系统是一个复杂 系统, 其研究必须借 下, 空间分布表现出较大的差异。通过对改革开放
助于复杂系统的研究方法。土地利用变化的直接动 以来经济快速发展时期的耕地变化数据进行分析,
力来源于不同土地利用主体的价值取向, 所产生的 发现经济发达的苏南地区耕地年变化率快速增加,
收稿日期: 2006- 04- 04; 修订日期: 2006- 05- 27 基金项目: 国家自然科学基金项目( 50578164) 作者简介: 谭少华( 1963- ) , 男, 博士后, 教授, 主要从事城市规划与人居环境研究。E- mail: t sh626@ 163. com
产表现出不同的发展趋势。
2. 2 土地利用经济子系统变化分析 目 前, 衡量 地区 经 济发 展的 主要 指标 之 一是
GDP 及信息熵, 本研究也采用这两个指数来分析土 地利用经济子系统特征。
GDP 指标的分析表明, 1952 年以来江苏省区域
经济呈明显增长趋势, 改革开放以来增长速度明显 加快, 远高于全国平均水平, 特别是 1992 年以来增 长趋势更加明显。但全省不同产业经济增长水平存
摘要 : 基于土地利用系统综合研究, 采用解析方法将土地 利用系 统分解 为自然 子系统、经济 子系统 和社会 子系统, 对江苏省土地利用变化过程与格局进行分析。研究表明, 耕地资源总量呈递减趋势, 但粮食生 产能力呈 递增趋势, 并表 现出明显的地区分异规律; 虽然经济总量也呈递增趋 势, 但信息熵指数表明区 域分异明显; 最后 提出区域土 地 利用变化的 多层推 拉驱动 模型。 关键词: 土地利用变化; 驱动机理; 模型; 解析方法; 江苏省 中图分类号: F301. 24 文献标识码: A 文章编号: 1672- 0504( 2006) 05- 0050- 05
供需矛盾日益突出, 开展土地利用变化机理研究显 利用系统的动力学研究, 探讨土地利用变化的驱动
得尤为重要。
力、驱动机制以及演变规律、演变模式。概括而言,
江苏省位于我国东部沿海地区。全省面积 10 26 万 km2, 占全国总面积的 1 06% , 其中平原面积 7 06 万 km2。2003 年末全省总人口 7 405 8 万人, 耕地面 积 485 8 万 hm2。江苏省是我国农业最发达的省( 区) 之一, 其主 体部分是 长江经 济带 的核心 区域之 一。
第 22 卷 第 5 期 2006 年 9 月
地理与地理信息科学 Geography and Geo- Information Science
V ol. 22 No. 5 September 2006
江苏省土地利用变化及其驱动机理研究
谭 少 华1, 2, 倪 绍 祥3, 赵 万 民1
( 1. 重庆大学建筑城规学院, 重庆 400045; 2. 西南科技大学土木工程与建筑学院, 四川 绵阳 621010; 3. 南京师范大学地理科学学院, 江苏 南京 210097)
特性。
力的转移。为揭示土地利用变化过程中社会子系统
变化特征, 本文采用粮食安全指数、耕地安全指数及
劳动力空间转移进行分析。
分析江苏省 1978 2001 年粮食安全指数, 苏南
地区粮食安全指数明显低于全省平均水平, 处于严 重警戒状态; 苏中地区也低于全省平均水平, 但变化
程度比苏南地区小, 处于警戒状态; 同期苏北地区粮
第 j 项经济活动占 全部经济活动产出之和 的比例。
由此可见, 地区经济活动的信息熵( H i) 反映了经济
活动的差异特征, 当 Hi= 0 时, 经济活动处于完全集
中的状况, 熵值愈大, 说明经济活动类型的区域分异
愈明显。为进一步探讨经济结构的区域分异, 选取
江苏省典型地级市的相关数据, 分别计算其经济结
土地利用将引发社会子系统的变化。一方面, 对地区经济发展与社会稳定是有利的。
表 1 江苏省粮食安全指数变 化 Table 1 The change of food security i ndex in Jiangsu Province
全省
苏州市
苏南 无锡市
常州市
苏中 南京市 镇江市 扬州市
南通市
徐州市
食安全指数明显高于全省平均水平。显示出苏南、
苏中、苏北三带分异格局( 表 1) 。
江苏省 1978 2001 年耕地压力指数分析表明,
苏南地区耕地压力指数明显高于全省平均水平, 且
同样显示出苏南、苏中、苏北三分格局( 表 2) 。 从社会学角度分析, 土地利用变化过程往往伴
随着人口和劳动力的转移, 因而分析人口在不同产
人类活动造成的土地利用与覆被变化是引起全 效益评价应包括自然、经 济、社会 3 方面。据此, 本 球变化的关键因素之一[ 1] 。随着研究的深入, 区域 研究采用解析分析方法[ 12] , 其基本思路是基于系统
土地利用变化越来越受关注。目前我国除开展全国 尺度的研究外[ 2- 4] , 地域性研究也有很多好的范例, 如陆地样带[ 5] 、环渤海地区[ 6] 、长江三角洲[ 7] 、黄土
在一个地区气候、自然灾害、政策和管理水平等 因素不变或变化不大的情况下, 可以自然状态下土 地产量来代替土地的质量状况( 生产能力) 。尽管江 苏省通过加大农业生产投入使粮食总体保持增长趋 势, 但也存在着土地利用变化导致的耕地安全与粮 食安全深层次问题。研究表明, 江苏省粮食生产水 平存在明显的时空变化规律( 图 1) , 具体特征如下: 1) 苏南地区粮食产量增长缓慢, 苏北地区增长速度 最快; 2) 苏南地区粮食产量呈波状起伏, 近年减产趋 势非常明显, 苏中地区呈缓慢增长趋势, 苏北地区则 呈快速增长趋势; 3) 20 世纪 50 年代初期苏南地区特 别是苏州市粮食生产在全省所占份额最大( 1970 年 苏州市粮食产量 超过200万t ) , 80年代后苏南地区
( 2) 苏南地区信息熵值的变化经历了从第一产
业相对集中分布转向第二及第三产业明显积聚; 苏 中地区与苏南地区变化趋势相同, 但变化强度明显 较低, 区域分异程度也相对较低; 苏北地区总体变化 趋势为向经济结构均一化方向发展。
( 3) 本研究还显示信息熵值从完全集中( H i= 0) 向完全均质分布状态( 此处为 ln 3) 变化, 数值愈大, 反映经 济结构性 质与类型 的均质 化程度愈 高。苏
苏北 连云港市 淮安市
盐城市
1. 0
- 2. 0
- 1. 8
- 0. 7 - 0. 7
0. 5
0. 1
1. 8
2. 2
3. 9
3. 8
3. 7
注: 由于行政区划调整, 泰州市与宿迁市数据未单独列出, 表 2 同。
构信息熵, 结果表明( 图 2) :
( 1) 苏南地区 3 个市的信息熵一直呈快速减少
趋势, 从 1 08 左右减 至 0 82 左 右; 苏 中地区 南京 市、扬州市、镇江市、南通市的信息熵也呈减少趋势, 但不同地区内部变化差异较大, 并且速度的降幅比 苏南地区小; 苏北地区的信息熵呈增加趋势, 但近年 来增长速度与幅度趋于平缓。
7 0% , GDP 占 全国的 9 4% ; 2003 年 全省 粮食产 量 市、盐城市、宿迁市) 。
2 471 9万 t, 占全国总产量的 5 7% , GDP 占全国的比 重增至 10 7% ; 单位面积的经济贡献率则从 1999 年
2
土地利用变化过程与分布格局
为全国的 8 8 倍增至 2003 年的 10 0 倍( 注: 文中数据 2. 1 土地利用自然子系统变化分析