都市農(nóng)業(yè)規(guī)劃用地的動(dòng)態(tài)模型研究——以荷蘭代爾夫特市為例

賀麗潔

(天津大學(xué) 建筑學(xué)院，天津 300072)

一、研究背景和意義

據(jù)估計(jì)，到2050年世界人口將達(dá)到92億，其中71%的人口居住在城市［1］。為了滿足糧食需求，將需要10億畝農(nóng)田;而目前全世界范圍內(nèi)，適宜耕種的土地80%已被使用，其中由于管理不當(dāng)，還存在著15%的嚴(yán)重浪費(fèi)。即使最保守的估計(jì)，糧食生產(chǎn)也要增加50%才能滿足人口增長(zhǎng)的需要［2］。不僅如此，城市化的高速發(fā)展，帶給城市一系列的社會(huì)問(wèn)題，對(duì)城市的生態(tài)環(huán)境也造成了前所未有的壓力。如何促進(jìn)城市經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展是各國(guó)城市政府最關(guān)心的問(wèn)題。事實(shí)證明，都市農(nóng)業(yè)有助于協(xié)調(diào)和解決現(xiàn)階段大多數(shù)城市發(fā)展中的各種問(wèn)題。

都市農(nóng)業(yè)是指在城市空間地域范圍內(nèi)含功能輻射區(qū)域，以可持續(xù)發(fā)展為核心，體現(xiàn)城鄉(xiāng)融合，緊密依托并服務(wù)于城市的具有多功能、高科技、高度產(chǎn)業(yè)化、市場(chǎng)化的生態(tài)農(nóng)業(yè)［3］。它具有以下功能:一是解決糧食緊缺，保障食品的安全、清潔和多樣性。二是具有生態(tài)保護(hù)功能。通過(guò)清除城市垃圾，回收利用廚房和城市廢棄物，把城市垃圾的利用與環(huán)境保護(hù)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程清潔化、無(wú)害化。三是具有增加就業(yè)和社會(huì)保障的功能。通過(guò)深度和廣度的開(kāi)發(fā)，吸納更多的勞動(dòng)力，創(chuàng)造出大量的就業(yè)機(jī)會(huì)。四是通過(guò)減少“食物里程”(food mile)，即農(nóng)村到城市之間的交通運(yùn)輸距離，可以節(jié)省大量人力物力和財(cái)力，同時(shí)也減少了交通污染。五是具有觀光休閑功能。通過(guò)發(fā)展園藝業(yè)、草業(yè)等特色農(nóng)業(yè)，使農(nóng)作物的觀賞栽培、設(shè)施栽培、庭園栽培得到普及。同時(shí)促進(jìn)觀光農(nóng)業(yè)、休閑農(nóng)業(yè)等新型農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展。六是具有文化教育功能。我國(guó)是個(gè)具有悠久歷史的農(nóng)耕古國(guó)，通過(guò)挖掘展示農(nóng)業(yè)發(fā)展的歷史，有助于加深國(guó)民對(duì)農(nóng)業(yè)的理解、對(duì)古代文化的理解，也可提高農(nóng)民的科技文化水平［4］。

綜上所述，我們應(yīng)該把都市農(nóng)業(yè)的發(fā)展作為城市系統(tǒng)的有機(jī)組成部分，納入到城市規(guī)劃中考慮。城市是個(gè)龐大復(fù)雜的系統(tǒng)。人口密度大、用地緊張、污染嚴(yán)重等一系列的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、文化、生態(tài)等方面的問(wèn)題，一直困擾著城市決策者和規(guī)劃者。如何權(quán)衡這些因素的關(guān)系，解決都市農(nóng)業(yè)與這些因素之間的聯(lián)系和矛盾，合理有效地利用土地去發(fā)展都市農(nóng)業(yè)，是城市規(guī)劃需要關(guān)注的問(wèn)題。本文通過(guò)運(yùn)用多標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估體系，建立發(fā)展都市農(nóng)業(yè)土地利用的動(dòng)態(tài)模型，整合地理信息系統(tǒng)(GIS)，產(chǎn)生一系列的數(shù)據(jù)圖像，可以為規(guī)劃者提供直觀快捷動(dòng)態(tài)的評(píng)測(cè)依據(jù)。

二、研究方法

多標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估體系(MCE)通過(guò)調(diào)研大量的待選指標(biāo)(即待選參數(shù))，根據(jù)多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)和目標(biāo)來(lái)判定各項(xiàng)指標(biāo)在體系中的權(quán)重和得分，建立一個(gè)評(píng)估模型，從而為決策者提供一個(gè)理論依據(jù)。

地理信息系統(tǒng)(GIS)是一個(gè)通過(guò)采集、存儲(chǔ)、處理、分析、管理以及呈現(xiàn)各種相關(guān)地理數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì)系統(tǒng)。簡(jiǎn)單地說(shuō)，GIS就是合成制圖學(xué)、統(tǒng)計(jì)分析學(xué)和數(shù)據(jù)庫(kù)的技術(shù)。GIS是一個(gè)在處理空間數(shù)據(jù)和制圖方面非常有效的工具。它可以在很短的時(shí)間內(nèi)，檢測(cè)大量數(shù)據(jù)，分析出空間因素。

整合MCE和GIS去分析影響城市用地的各種因素，可以為決策者提供更多功能［5］，推進(jìn)整個(gè)決策過(guò)程，尤其可以幫助解決個(gè)人或群體在空間使用和評(píng)測(cè)土地適宜性方面的困擾［6］。大量的研究人員已經(jīng)設(shè)計(jì)了類似的系統(tǒng)去研究土地的利用。例如，伊斯特曼頓(Eastmanton)通過(guò)整合GIS和AHP(Analytical Hierarchy Process即層次分析法)得到了一個(gè)加德滿都附近適用性的城市工業(yè)用地的分布圖［7］。佩雷拉(Pereira)和杜克詩(shī)戴(Duckstein)也使用整合MCE和GIS去分析瀕臨物種的棲息地的問(wèn)題［8］。近年來(lái)，這一方法在解決城市土地規(guī)劃中的地理位置選擇，土地適宜性評(píng)估以及合作決策支持體系［5］中也有所應(yīng)用。

代爾夫特都市農(nóng)業(yè)土地利用的動(dòng)態(tài)模型是在MCE和GIS的基礎(chǔ)上建立的動(dòng)態(tài)模型，它可以解決兩個(gè)方面的問(wèn)題:一是把影響都市農(nóng)業(yè)發(fā)展的各種因素納入到城市規(guī)劃中考慮，評(píng)測(cè)影響都市農(nóng)業(yè)發(fā)展和城市發(fā)展各個(gè)因素之間的關(guān)系和矛盾，建立合理的評(píng)價(jià)體系;二是通過(guò)建立動(dòng)態(tài)模型得出代爾夫特的哪個(gè)區(qū)域最適合都市農(nóng)業(yè)的發(fā)展。代爾夫特都市農(nóng)業(yè)土地利用的動(dòng)態(tài)模型是一個(gè)指導(dǎo)城市規(guī)劃概念性的復(fù)合工具。其建立過(guò)程，詳見(jiàn)圖1所示。

圖1 發(fā)展代爾夫特都市農(nóng)業(yè)土地利用動(dòng)態(tài)模型建立過(guò)程示意圖

三、代爾夫特都市農(nóng)業(yè)土地利用動(dòng)態(tài)模型的建立

(一)荷蘭代爾夫特的介紹

荷蘭是歐洲最具有現(xiàn)代都市農(nóng)業(yè)國(guó)際化、專業(yè)化、優(yōu)質(zhì)化和高新技術(shù)特征的國(guó)家。代爾夫特市處于荷蘭西部，是一個(gè)中等面積、具有悠久歷史的內(nèi)陸城市，擁有24平方公里的土地和96 761的人口。選擇代爾夫特市作為案例，是因?yàn)橄鄬?duì)于城市系統(tǒng)過(guò)于復(fù)雜的大城市而言，面積不大，人口密度適中，城市功能相對(duì)比較單一。既不是政治文化中心的首都阿姆斯特丹，也不是現(xiàn)代化商業(yè)港口大都市的鹿特丹，而是一個(gè)以研究機(jī)構(gòu)(主要以代爾夫特理工大學(xué)為主)和城市人口居住為主的小城市。這樣可以排除很多復(fù)雜的干擾因素，抓住一些主要因素，方便研究和分析，快速找到相對(duì)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)和方法。

為了便于分析，需要把代爾夫特市的城市用地沿著城市道路、水系、鐵路、高速路等分成13個(gè)區(qū)域(如圖2所示)，進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和整理。

圖2 代爾夫特市的13個(gè)區(qū)域分布圖

(二)評(píng)價(jià)體系的建立

首先，把影響都市農(nóng)業(yè)和城市發(fā)展的眾多影響因子歸為三大主要的影響因素作為評(píng)估體系的標(biāo)準(zhǔn)層，分別是城市基礎(chǔ)設(shè)施因素(UI)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素(SE)、生態(tài)環(huán)境因素(EC)。

其次，在標(biāo)準(zhǔn)層中，從城市規(guī)劃的角度，在眾多影響代爾夫特都市農(nóng)業(yè)和城市發(fā)展的因子里，選取那些易于量化分析比較的影響因子作為標(biāo)準(zhǔn)層之下的評(píng)估層(即評(píng)價(jià)指標(biāo))去進(jìn)行評(píng)價(jià)分析。

城市基礎(chǔ)設(shè)施因素包括:①該區(qū)域交通樞紐的分布距離(簡(jiǎn)稱DR)，其代表農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)到城市交通核(高速公路、鐵路)的距離，即食物里程。DR值越大，交通運(yùn)輸費(fèi)用就越高，產(chǎn)生的污染也越多。反之，則越少。所以宜選擇DR值小的區(qū)域發(fā)展都市農(nóng)業(yè)。②該區(qū)域市場(chǎng)(農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)、超市等)的分布距離(簡(jiǎn)稱DM)，其代表農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)到消費(fèi)市場(chǎng)的距離，即離市場(chǎng)距離越遠(yuǎn)，運(yùn)輸?shù)绞袌?chǎng)的時(shí)間就越長(zhǎng)和費(fèi)用就越高，污染就越多。所以宜選擇DM值小的區(qū)域。③該區(qū)域的房屋密度(簡(jiǎn)稱DH)，其反映了該區(qū)域的可用于發(fā)展都市農(nóng)業(yè)的土地面積，即房屋密度越大，可用來(lái)發(fā)展農(nóng)業(yè)的土地就越少。故宜選擇DH值小的區(qū)域。

社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素包括:①該區(qū)域剩余勞動(dòng)力的數(shù)量(簡(jiǎn)稱LA)，即LA值越大，勞動(dòng)力越充足，越適合發(fā)展都市農(nóng)業(yè)。故宜選擇LA值大的區(qū)域。②該區(qū)域的人口密度(簡(jiǎn)稱DP)，其反映了該區(qū)域的居民數(shù)量，即人口密度越大，居民越多，對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的消耗就越多，對(duì)都市農(nóng)業(yè)的需求就越大。故宜選擇LA值大的區(qū)域。③該區(qū)域的地價(jià)(簡(jiǎn)稱PL)，反映農(nóng)業(yè)的投入成本和經(jīng)濟(jì)效益，即該區(qū)域地價(jià)越高，農(nóng)業(yè)的投入成本就越高，產(chǎn)出的經(jīng)濟(jì)效益就越低。故宜選擇PL值低的區(qū)域。

生態(tài)環(huán)境因素包括該區(qū)域可以轉(zhuǎn)化為農(nóng)業(yè)的可用綠地(AG)、空地(AE)和非法用地(AI)三個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)。生態(tài)環(huán)境因素中的可用綠地、空地、非法用地如果可以轉(zhuǎn)化為農(nóng)業(yè)用地，將會(huì)帶來(lái)巨大的生態(tài)效益，故用這些用地的面積作為評(píng)測(cè)生態(tài)效益的指標(biāo)。其值越大，生態(tài)效益就越高。

最后，把收集和整理得到的代爾夫特市13個(gè)區(qū)域的所有評(píng)估數(shù)據(jù)，依據(jù)發(fā)展都市農(nóng)業(yè)適宜性的原則評(píng)估分類，得到一個(gè)得分系統(tǒng)，來(lái)衡量都市農(nóng)業(yè)發(fā)展的適宜程度，用得分1～3來(lái)表示。得分為3的，表示非常適合;得分為2的，表示適合;得分為1的，表示不適合(具體打分的詳則見(jiàn)表1)。在這一過(guò)程中，決策者是把評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)整合到?jīng)Q策模型之中的。研究所需要的數(shù)據(jù)是通過(guò)社會(huì)調(diào)查、場(chǎng)地測(cè)量、代爾夫特市政廳的資料提供等方式收集得到的。

表1 代爾夫特影響都市農(nóng)業(yè)發(fā)展的各種指標(biāo)的得分標(biāo)準(zhǔn)(N:數(shù)量)

(三)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重

各種因素的評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重可以利用層次分析法算出。層次分析法(AHP)，是20世紀(jì)70年代中期由美國(guó)運(yùn)籌學(xué)家托馬斯·塞蒂(T.L.Saaty)正式提出的［9］。它是一種定性和定量相結(jié)合的、系統(tǒng)化、層次化的分析方法。

首先，建立層次結(jié)構(gòu)模型(如圖1所示的目標(biāo)層、標(biāo)準(zhǔn)層和評(píng)估層)。其次，構(gòu)造成對(duì)比較矩陣。從標(biāo)準(zhǔn)層開(kāi)始，對(duì)于從屬于(或影響)上一層每個(gè)因素的同一層諸因素，用成對(duì)比較法和1～9比較尺度構(gòu)造成對(duì)比較矩陣，直到評(píng)估層。比較第i個(gè)元素與第j個(gè)元素相對(duì)上一層某個(gè)因素的重要性時(shí)，使用數(shù)量化的相對(duì)aij來(lái)描述。aij的取值可參考塞蒂的提議，按下述標(biāo)度進(jìn)行賦值(見(jiàn)表2)，aij在1～9及其倒數(shù)中間取值。根據(jù)圖1所構(gòu)建的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系層次圖，可分別構(gòu)造標(biāo)準(zhǔn)層和評(píng)估層兩層共4個(gè)判斷矩陣。然后，采用德?tīng)柗品ㄑ?qǐng)專家各填寫一份權(quán)重判定矩陣表，用幾何平均數(shù)求各位專家的打分表，得綜合判斷矩陣。對(duì)同一層次的各元素關(guān)于上一層次中某一指標(biāo)的相對(duì)重要性進(jìn)行兩兩比較，得到各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重(見(jiàn)表3)。最后，利用一致性比率CR作一致性檢驗(yàn)。當(dāng)CR＜0.1時(shí)，判定成對(duì)比較陣具有滿意的一致性，或其不一致程度是可以接受的;否則就調(diào)整成對(duì)比較矩陣，直到達(dá)到滿意的一致性為止。

表2 判斷矩陣標(biāo)度含義的說(shuō)明

表3 都市農(nóng)業(yè)影響因素相對(duì)重要性的成對(duì)比較矩陣

顯然，基于層次分析法得到的各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重值是具有主觀因素的，但是這些主觀因素是基于真實(shí)的數(shù)據(jù)和客觀分析的。事實(shí)上，為了減少一些主觀因素的影響，我們可以用以下三個(gè)分析步驟來(lái)驗(yàn)證權(quán)重值以及達(dá)到一致性檢測(cè)的目的:問(wèn)卷調(diào)查，小組討論，專家打分。由于以上步驟是互為補(bǔ)充的，我們可以結(jié)合在一起來(lái)運(yùn)用，得到各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，以增強(qiáng)其評(píng)估分析的客觀性。

(四)動(dòng)態(tài)模型的建立

動(dòng)態(tài)模型的建立是通過(guò)整合所有標(biāo)準(zhǔn)層和評(píng)估層的評(píng)價(jià)指標(biāo)并算出它們的權(quán)重，創(chuàng)建出一個(gè)整體(即目標(biāo)層)的評(píng)估體系;把這個(gè)評(píng)估體系整合到每個(gè)區(qū)域中來(lái)分別計(jì)算各評(píng)價(jià)指標(biāo)的評(píng)價(jià)值;再把該區(qū)域所有指標(biāo)的評(píng)價(jià)值求和，即可得到該區(qū)域發(fā)展都市農(nóng)業(yè)土地利用適宜性的綜合評(píng)價(jià)值。整個(gè)過(guò)程就是多標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估的決策過(guò)程?？捎靡韵鹿?1)來(lái)表示:

其中Wi:標(biāo)準(zhǔn)層中3個(gè)因素的權(quán)重值(城市基礎(chǔ)設(shè)施UI，社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素SE和生態(tài)環(huán)境因素EC);Wij:評(píng)估層中9個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重值，例如房屋密度DH，剩余勞動(dòng)力LA，可得到的綠地AG等;Sxj:13個(gè)區(qū)域中某個(gè)選定區(qū)域的9個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的得分;故Sx可以表示13個(gè)區(qū)域中某個(gè)選定區(qū)域的得分。

結(jié) 論

把收集得到的代爾夫特市13個(gè)區(qū)域的所有數(shù)據(jù)評(píng)估匯總成一個(gè)數(shù)據(jù)集合，根據(jù)公式(3)計(jì)算得出代爾夫特13個(gè)區(qū)域的都市農(nóng)業(yè)土地利用的綜合評(píng)價(jià)值。綜合評(píng)價(jià)值的數(shù)值越大，表示該區(qū)域越適合發(fā)展都市農(nóng)業(yè);反之亦然?？梢钥闯?代爾夫特市最適合發(fā)展都市農(nóng)業(yè)的區(qū)域是Delftse Hout;相反，最不適合的區(qū)域是Binnenstad。其他區(qū)域可以按照綜合評(píng)價(jià)值的高低排序得出。

把這些數(shù)據(jù)整合到GIS中，對(duì)于代爾夫特都市農(nóng)業(yè)土地利用動(dòng)態(tài)模型的空間分析，是一個(gè)非常重要的評(píng)估過(guò)程。但是由于篇幅和時(shí)間的問(wèn)題，本文只闡述了用多標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估體系(MCE)建立動(dòng)態(tài)模型的過(guò)程，整合GIS的工作將會(huì)在未來(lái)的研究中繼續(xù)完成，并逐步完善都市農(nóng)業(yè)土地利用的動(dòng)態(tài)模型。當(dāng)然，代爾夫特都市農(nóng)業(yè)土地利用的動(dòng)態(tài)模型相對(duì)是一個(gè)比較簡(jiǎn)單的土地利用分析模型，根據(jù)城市的不同，評(píng)價(jià)指標(biāo)也將不同。城市系統(tǒng)越復(fù)雜，評(píng)價(jià)體系也將越復(fù)雜。本文從代爾夫特土地利用的動(dòng)態(tài)模型入手，旨在找到適合于大多數(shù)城市發(fā)展的都市農(nóng)業(yè)土地利用的動(dòng)態(tài)模型，以便具有更廣泛的適用性。

都市農(nóng)業(yè)對(duì)于解決城市人口糧食短缺問(wèn)題，提供更多的就業(yè)機(jī)會(huì)，減少交通運(yùn)輸?shù)奈廴竞唾M(fèi)用，創(chuàng)造更好的生態(tài)環(huán)境，都有著積極的作用。在城市中發(fā)展農(nóng)業(yè)，最關(guān)鍵的問(wèn)題是如何解決城市農(nóng)業(yè)的土地利用和城市發(fā)展之間的矛盾。新技術(shù)例如GIS可以為城市規(guī)劃提供很大的幫助。但是對(duì)于規(guī)劃者來(lái)說(shuō)，處理和分析數(shù)據(jù)才是一個(gè)非常關(guān)鍵的問(wèn)題。有時(shí)候過(guò)分的關(guān)注數(shù)據(jù)分析，會(huì)使得決策變得困難。因此，代爾夫特都市農(nóng)業(yè)土地利用的動(dòng)態(tài)模型不僅需要準(zhǔn)確的原始數(shù)據(jù)，而且需要整體的信息。此模型是整合了多標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估體系和GIS的決策過(guò)程;它不僅滿足了土地規(guī)劃者分析和決策的需要，同時(shí)也滿足了規(guī)劃者數(shù)據(jù)整合的需要。GIS可以用來(lái)處理分析空間細(xì)節(jié)問(wèn)題，多標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估體系可以用來(lái)比較篩選數(shù)據(jù)信息。最終，分析的過(guò)程和結(jié)果都會(huì)為都市農(nóng)業(yè)土地利用的決策提高客觀性和民主性。

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