2OO8年9月 第23卷第3期 山东师范大学学报(自然科学版) Joumal of Shandong Normal University(Natural Science) S印.2OO8 V01.23 No.3 基于GIS的城市建设用地生态适宜性评价* 以福建省连城县为例 张 雷 宗跃光 杨 伟 (南京大学城市与区域规划系,210093,南京∥第一作者 岁,硕士生) 摘要在我国快速城市化进程中,城市建设用地盲目扩张,不仅造成土地资源的浪费,而且造成城市生态环境的破坏.本文 以GIS为技术支撑,采用“取大值”原则与“成对明智比较法”加权进行因子叠加分析,对连城县进行了城市建设用地生态适宜性评 价研究.以“生态优先”为原则,按照先安排非建设用地,再安排建设用地的顺序,分析确定其用地的建设适宜性等级,对研究区划 分“4区”.依据评价结果,提出了城市用地向中心城区西部扩展的建议. 关键词GIS;城市建设用地;生态适宜性评价;连城 中图分类号0189.13 我国进入快速城市化发展阶段以来,城市建设用地盲目扩张,不仅造成土地资源的浪费,而且造成城市及其周边区域的 生态环境破坏.生态环境问题已引起国家高度重视,在国家“十一五”规划和2006年建设部出台的最新的城市规划编制办法中 都有所体现.为了使城市建设用地的盲目扩张现象得到控制,生态环境得到有效保护,在城市规划中需对城市建设用地进行 生态适宜性评价.生态适宜性评价方法最早由被誉为生态规划奠基人的美国景观规划师麦克哈格提出I1-2],并应用于土地利 用规划.土地生态适宜性评价是融合了生态学、经济学、地学及其他相关学科的原理和方法的一种综合研究过程,主要根据土 地系统固有的生态条件分析并结合考虑社会经济因素,评价其对某类用途的适宜程度和限制性大小。划分其适宜程度等 级_3 ’ .以GIS作为技术支撑,生态适宜性评价逐步在生态敏感性分析、城市用地扩展分析、城镇土地评估、居住区评价、旅 游规划等方面得到了广泛应用_1 .但城市建设用地生态适宜性评价的相关研究较少,而且在技术方法上有待完善.. 1研究区概况 研究区是连城县县城所在的盆地区域,也是流经城区的文川河的主要汇水区域,范围覆盖了文川河流域的大部分地区. 主要包括莲峰镇大部分、文享乡、林坊乡、揭乐乡、隔川乡的部分地区,人口约8.92万,2(105年连城中心城区人口约5.5万.其 主要为盆地及缓丘地形,河湖众多,地势较为平坦,植被覆盖条件好,有一半以上的面积为农田,且基本农田占农田面积的 57.3%.中心城区南部建有冠豸山机场,目前为军民混用.近年,连城县社会经济和城市建设取得了快速发展,从而对科学确定 城市发展方向和划分建设用地适宜性提出了更高要求. 2研究方法和步骤 2.1城市建设用地影响因子影响城市建设用地选择的因子很多,在研究中要全部逐个分析有一定难度.城市建设用地生态 适宜性评价的目的是从保护生态的角度指导本地区的城市建设用地规划,为城市建设用地的扩展指明方向.根据这一目的以 及规划区本身环境特点,按照可计量性、主导性、超前性和因地适宜性原则进行因子选择.本研究选择的因子既有自然生态因 子,也有社会经济因子.按照对建设用地扩展作用性质的不同将因子分为两大类,一类是限制性因子包括:地形、农田、植被、 水域、特殊用地、洪水安全等;一类是潜力因子包括:建成区、增长极、道路等. 2.1.1限制性因子所谓限制性因子就是对城市建设用地扩展起到限制作用的因子.限制性因子不利于城市建设用地的选 择.一般地,这些因子值越大,对建设用地的不适宜度就越高. 地形因子:地形因子这里采用坡度和高程来反映:坡度的大小影响工程建设的投入、施工难度及工程建设日后的安全保 障程度;高程主要通过高程差影响城市供水.农田因子:农田兼具社会经济功能和生态功能,我国人均耕地资源紧张,大规模 的城市建设引起人均耕地下降,耕地保护成为一项重要的任务.植被因子:植被在整个生态系统中发挥着调节小气候、保护生 物多样性、改善生态环境质量、优化区域景观格局等重要作用 j.水域因子:水域因子包括线状的河流和面状的湖泊、人工湖 等,河湖生态系统既有生态功能又有社会经济功能.特殊用地:包括国家AAAA级冠豸山风景区和冠豸山军民混用机场.风景 *国家863计划(2007AA12Z235);国家自然科学基金项目(40471058) 收稿日期-'2008—04—06 94 维普资讯 http://www.cqvip.com 第3期 张雷,等:基于GIS的城市建设用地生态适宜性评价——以福建省连城县为例 第23卷 区优美的自然风光及良好的生态环境为人们提供优质的旅游服务环境.机场作为对外交通和军事用地对周围环境产生了较 大的噪音污染,军事功能要求对其周边区域进行军事控制区域管制.洪水安全:研究区地处山区性河流流域,洪水更易威胁到 城市安全,在城市建设过程中应充分考虑. 2.1.2潜力因子的引力作用. 建成区因子:主要指具有一定人口规模,并有一定的基础设施基础的城镇化区域.建成区基础设施相对完善,商业集中, 生活条件相对比较方便.增长极因子:指产业企业比较集中的空间实体,如工业区或高新技术开发区等.这些空间实体能够集 聚一定的人口,从而使土地转为建设性用地.道路因子:交通条件对城镇建设用地导向性很强,交通可达性强、便捷度高的区 位比其他地方更容易转化为城镇用地 J. 2.2城市建设用地生态适宜性评价的方法和步骤 所谓潜力性子,是指对城市建设用地扩展起到促进作用的因子,这些因子对城市建设用地的选择具有一定 2.2.1建设用地的生态适宜性评价方法生态适宜性评价是从优先考虑生态的角度去进行用地适宜性评价的重要方法.它 是将一组变量按照一定规则组合后形成的新的评价等级 .现在多数生态适宜性评价是以GIS为辅助手段进行定量化计 算.主要方法有等级组合法、因子加权法、复合标准法、潜力一限制性评价法等 .本研究主要是利用Arcgis 9.2为操作平台, 选取在城市建设用地选择时需要考虑的城市生态因子,按生态优先原则对这些因子分别按照对建设用地的生态适宜性程度 划分为5个不同等级,即高适宜性、较高适宜性、中适宜性、低适宜性、非适宜性,分别赋值为1、3、5、7、9,分值越高,生态敏感性 越强,就越不适宜做为城市建设用地.再利用限制性因子“取大值”叠加、潜力和限制性因子加权叠加评价方法进行建设用地 生态适宜性等级计算. 2.2.2建设用地评价的步骤 1)限制性单因子评价.结合因子对生态环境的影响和重要程度,对坡度、高程、农田、植被、水域、风景区、机场、洪水安全 等因子确定适宜性等级,并对适宜性等级按由高到低的顺序分别赋值. 2)限制性因子综合评价.按照“取大值”原则对限制性因子进行生态适宜性评价.得到的适宜性等级图体现了生态保护 及安全等要求,所以将最后的结果综合为一个因子,命名为生态安全因子. 3)生态安全因子和潜力因子综合评价.为了体现先安排非建设用地,再安排建设用地的规划思想,把第一步的评价结 果中非适宜区除外的其它区域进行再评价.对这部分区域选择生态安全因子、建成区、增长极及道路4个因子进行评价.评价 采用加权叠加的方法.利用“成对明智比较法”确定生态安全因子与其它3个潜力因子的权重,在Arcgis中按加法算法进行加 权叠加,得出最后的建设适宜性评价图. 4)对评价结果进行适宜性分析,划分适宜性等级,并进一步根据建设适宜性等级将研究区划分为“4区”,即,禁建区、限 建区、适建区和已建区.已建区包括县城已建区、工业开发区及村镇居民点建设用地,占15.48%;适建区包括一般农田和生态 敏感性低的区域,占26.53%;限建区主要包括大量的基本农田,机场外围控制区域以及生态敏感等级高的植被覆盖区和水域 保护区,占19.15%;禁建区主要包括生态环境的核心保护区域、文川河10年一遇洪灾易发区、景区核心保护区以及机场的严 格控制区域等,占30.29%. 3结果分析与讨论 接照上述方法和步骤对评价区域,利用Arcgis软件中的空间分析模块进行了操作计算,评价结果如下- 3.1限制性因子评价 3.1.1单因子评价分析在中心城区的用地适宜性评价范围内,地形以盆地和低缓的丘陵为主,其中81.63%的面积坡度小 于8。,坡度大于25。的仅占1.93%.从高程值来看,评价区域的高程范围为350~560 m,其中大于450 m的占1.51%.从地形角 度看盆地范围内绝大多数土地都适宜建设.评价区域内农田共有4 013.2 km2,占盆地总面积的53.15%,其中基本农田占农田 总面积的57.66%,基本农田主要分布在盆地西部和南部的林坊和文享,县城东北的揭乐和北部的隔川也有分布.一般农田占 42.34%,主要分布在县城周边.植被面积约为16.37 ,占评价区域面积的20.94%,其中繁茂的多年生长有成林占41.42%, 正在培育的未成林占28.89%,果园面积占16.01%,荒草地占13.68%.在水域因子评价中,河湖保护的核心区占评价区域总 面积的7.21%,与核心保护区紧邻的一级缓冲带占评价区域总面积的10.63%,外围的二级缓冲带占评价区域总面积的 11.56%,占评价区域总面积的10.16%.《冠豸山风景名胜区总体规划》保护规划将冠豸山景区划分为5个等级:特级保护区、 一级保护区、二级保护区、三级保护区、外围保护区.其中有3个级别的保护区在评价区域内,包括:二级保护区0.44 区.经过空间分析,严格控制区面积为5.67 ,限制性控制区为4.95 ,三级 保护区4.89 ,外围保护区8.39 km2.根据噪声要求和军机控制界线将机场对用地控制分为两级:严格控制区和限制性控制 .连城县城区规划洪水为20年一遇,洪水安全等级 比较低.经过空间分析,评价区域内,文川河50年一遇洪水淹没区为1.92 水淹没区为3.89 km2. ,20年一遇洪水淹没区为3.21 km2,10年一遇洪 95 维普资讯 http://www.cqvip.com
第23卷 山东师范大学学报(自然科学版) 第3期 3.1.2限制性因子综合评价对限制性单因子进行生态适宜性评价后,按照“取大值”原则对6个因子进行叠加分析,得到限 制性因子综合评价图(图1).从结果可以看出,研究区域中高适宜区、较高适宜区、中适宜区共有18.5 km2,占研究区总面积的 23.6%,低适宜区约为28.8 km2,占36.8%,非适宜区约为19.0 km2,占24.2%.高适宜区和较高适宜区主要是一些生态敏感度 较低,地势平坦的地区,多分布于城区周围,低适宜区和非适宜区主要是河湖、基本农田,有成林等生态敏感性较高的地区,一 旦生态遭到破坏难以修复,就会给整个区域的生态环境带来不利影响 3.2生态安全因子与潜力因子综合评价分 表1采用成对明智比较法确定权重 析限制性因子主要是生态和自然要素,称 之为生恋安全因子.对建设用地的适宜性评 价除了考虑限制性要素外还应该考虑到社 会经济方面的要素对建设用地的影响,本研 究选取了建成区、交通、增长极3个因子.对 建成区、道路、增K极根据建设适宜程度进 行了单因子评价(图2),在 s 9 o2中分别对3个因子做缓冲区,建成区缓冲半径为500 m,道路为250 m,增长极为50o m,按 照建设适宜性由高到低对3个潜力因子的不同缓冲区域分别赋值为9、7、5、3、1,生态安全因子也根据限制性因子适宜性评价 结果按建设适宜性由高到低分为5等,分别赋值为9、7、5、3、l,再将3个潜力单因子与生态安全因子结合,采用“成对明智比较 法”对生态安全、建成区、道路、增长极4个因子进行权重分配(表1),最后利用 西s里的栅格计算进行叠加,得出最后结果. 建成区因子评价图 交通因子评价图 西 部 山 地 区 区 区 图1限制性因子综合评价 图2潜力因子评价 3.3综合评价结果分析与讨论通过在 gis中的空间分析 表2适宜性评价结果 模块进行栅格数据的叠加运算,栅格像元大小为1m×1m.对 建设用地进行适宜性综合评价,通过k—mean进行聚类,将叠 加值分为5类,以此将评价结果分为1~5 5个等级(表2、图 3).依照20o6年建设部出台的新的城市规划编制办法,将评价 区域按建设适宜性等级划分成“4区”,即:禁建区、限建区、适 建区和已建区(表2、图4). 适建区从综合评价结果看,评价区域内适宜建设的用地有20.69 ,主要分布在县城周边及以西地区,县城以jE部及 林坊南部也有一定分布.这其中包括一般农田和生态适宜性中等的区域,总体来说这部分地区是比较适合建设的,在建设过 程中注意对耕地数量平衡上的控制,在城市建设过程中也要注意进行生态建设. 限建区 限建区主要包括大量的基本农田,机场外围控制区域以及生态敏感等级较高的植被、水域保护区,约有 14.93 .这部分区域原则上要严格保护,不得占用.我国人均耕地资源紧张,大规模的城市建设耕地保护任务在山区县更为 艰巨,城市建设如确需占用基本农田,要严格按照有关农田的保护规定进行. 禁建区禁建区主要包括生态环境的核心保护区域、文川河1O年一遇洪灾易发区、景区核心保护区以及机场的严格控制 区域等,约3o.29 .主要分布在河流两岸、盆地内缓丘及盆地周边山地上茂密植被覆盖区域.这部分用地出于城市建设安全 及生态系统安全考虑要绝对禁止开发建设,应要求相关部门制定政策法规划予以严格保护. 维普资讯 http://www.cqvip.com 第3期 张雷,等:基于GIS的城市建设用地生态适宜性评价——以福建省连城县为例 第23卷 已建区 已建区包括县城已建区、工业开发区 及村镇居民点建设用地,约12.o7 .这部分地区 是已经开发作为建设用地区域,但是其中也有部分 建在不适宜建设的地区,这样的区域应在今后考虑 逐渐搬迁, 3.4用地扩展方向建议从分析结果看,城区西部 地区生态限制程度较低,并且土地连续性好,正在建 设的204省道穿过西部的工业开发区,它的建成对 城区向西部扩展也提供了条件.通过综合分析,建议 中心城区的建设用地向西部扩展比较适宜.城市扩 展过程中对于耕地既要坚持基本农田的保护法规, 又要方法灵活,减少农田保护与城市发展的矛盾.要 图3建设用地适宜性综合评价结果 图4建设用地四区划分 坚持贯彻生态城市建设理念将城市发展和生态保护 结合起来,把对自然生态系统破坏程度降到最低. 4结 语 连城位于一个具有较高生态敏感性的区域中,要处理好生态保护与城市发展的关系就要采用更为科学的城市建设用地 适宜性评价方法进行城市建设用地的选择.本研究以ArcGIS为支撑,通过选择较为全面的影响因子,并且充分考虑了生态环 境的重要性,在限制性因子的叠加分析以及综合评价中的叠加方法和权重分配上都遵循“生态优先”的原则,同时对建设用地 影响较大的建成区、增长极、交通因子也要合理体现其影响,通过综合评价以适宜性等级为基础,按新的城市规划编制办法中 的要求将评价区域划分为禁建区、限建区、适建区和已建区,为今后连城城市建设用地扩展方向做建议性指导.文中单因子适 宜性等级的划分及权重的确定都是需要进一步考虑的问题,以期找到更加合理的评价方法, 5参考文献 [1]McHargI L.Design with Natum[M],NewYork:NatLImlHistory Press,1969,15~40 [2]宗跃光.城市土地利用生态经济适宜性评价[J].城市环境与城市生态,1993,6(3):26~29 [3]刘康,李团胜.生态规划——理论、方法与应用[M].北京:化学工业出版社,2O04.5~16 [4]杨子生.论土地生态规划设计[J].云南大学学报(自然科学版),2OO2,24(2):114~124 [5]陈燕飞,杜鹏飞,郑筱津,等.基于GIS的南宁市建设用地生态适宜性评价[J].清华大学学报(自然科学版),2OO6,46(6):801~804 [6]尹海伟,徐建刚.基于GIS的吴江东部地区生态敏感性分析[J].地理科学,2006,26(1):64~69 [7]崔功豪,魏清泉,陈宗兴,等.区域分析与规划[M].北京:高等教育出版社,1999.83~90 [8]汪成刚,宗跃光.基于GIS的大连市建设用地生态适宜性评价[J].浙江师范大学学报(自然科学版),2OO7,30(1):112~116 [9]Malczewski J.Muhicriteria GIS and Decision Analysis[M].John Wiley and Sons,INC.,USA,1999,87~109 [10]Hopkings L D.Methods of generating lnad suitability maps:A comparative evaluation[J].J of American Institute of Harmers,1977,43(4):386~4OO [11]XinagW,WhideyD L.Weightingland suitabilityfactors bythePLUSMethod[J].Environment and PlanningB:PlanningandDesing,1994,(21):273 ~3o4. [12]Anderson L T.Seven methods for calculating lnad capabiliyt/suitability[M].Planning Advisory Service(PAS).Report,1987,402 [13]宗跃光,王蓉,汪成刚,等.城市建设用地生态适宜性的潜力一限制性分析[J].地理研究,2007,26(6):1 115~1 120 [14]王爱萍,闫弘文.城镇土地评估系统发展特点及展望[J].山东师范大学学报,2008,23(1):91~93 [15]杨树佳,郑新奇.基于土地适宜性评价的基本农田布局方法研究[J].山东师范大学学报,2OO7,22(1):99~102 维普资讯 http://www.cqvip.com 第23卷 山东师范大学学报(自然科学版) 第3期 ECoLoGICAL SUITABⅡ Ir】[TY ASSESSI E NT oF URBAN CoNSTRUCTlON LAND USE BASED oN GIS —— nlE CASE STUDY OF IIIANC王Ⅱ G COUNTY OF FUlJIAN PROVINCE Zhang Lei Zong Yueguang Yang Wei (Department of Urban and R 0nal Planning,Nanjing University,210093,Nanjing,China) Abstract In the rapid urbanization process of our country,the bhnd expansions of urban construction land USe not only waste the land resources,but also damage the ecological environment of cities.Appl ̄ng the factors—oveday analysiswith the principle of“taking the most value’’and the method weighted with“pair—wise comparisons”.this papermllkes the ecological suitability assessment of the urban construction lnad use based on GIS.Wiht the“Eco— priority”principle,the construction suitabiliyt of lnad use was made in accordance iwth the order which arranges for the non—constructing land first.then arranges for the constructing land and the study area Was divided into“four districts,,. According to the evaluation results,we ifnally suggest that the urban lnad should expand to the west of ht e centre urban aI℃a. Key words GIS; urban construction lnad use; ecological suitabiliyt assessment;Liancheng (上接第93页) [63]邵骁梅,刘庆,张衍毓.土地集约利用的研究进展及展望[J].地理科学进展,20O6,25(2):85~95 [64]渠丽萍,韩润仙.城市土地集约利用系统分析及调控研究[J].生态经济,200'7,(3):71~74 REVⅡ W oN THE RESEARCH 0lF URBAN I AND D 口ENSIVE USE ASSESSI 哪IN CHINA Zheng Zeqing Huang Xi in Zhong Taiyang Wang Guanghong (Department of Land Resources&Tourism Sciences,Nanjing Universiyt,210093,Nanjing,China) Abstract,I1le article summarizes the research and appraisement work from the connotation,assessment scale, index system construction, assessment methods of urban land intensive use,and points that urban land intensive use sasessment work has the features of many understanding of connotation,extensive assessment scale,di珩cult to choose the nidexes.To use new methods new technology in appraisement,and the appraisement results are the key point in the future. Key words land intensive Use; assessment method; review on the research; urban land
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