城鎮(zhèn)建設(shè)用地生態(tài)適宜性評(píng)價(jià)研究*——以重慶市榮昌縣為例

邵麗亞，陳榮蓉，侯俊國(guó)，程 飛，付 凱

(西南大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，重慶北碚 400715)

我國(guó)進(jìn)入高速城鎮(zhèn)化階段要求建設(shè)用地急劇擴(kuò)展，而城鎮(zhèn)盲目擴(kuò)張不僅浪費(fèi)土地資源，還會(huì)造成生態(tài)環(huán)境破壞。如何協(xié)調(diào)好城鎮(zhèn)建設(shè)和資源節(jié)約以及環(huán)境保護(hù)之間的關(guān)系，成為土地利用總體規(guī)劃的重大課題［1］。促進(jìn)城鎮(zhèn)化健康發(fā)展，就要堅(jiān)持土地可持續(xù)發(fā)展和加強(qiáng)城鄉(xiāng)空間的規(guī)劃管理;而判斷土地資源是否合理規(guī)劃，可借助GIS手段研究區(qū)域景觀格局［2］。建設(shè)用地生態(tài)適宜性評(píng)價(jià)是土地利用規(guī)劃和資源管理的基礎(chǔ)性工作［3］，指的是從區(qū)域景觀分布及土地生態(tài)適宜性的視角來審視城鎮(zhèn)建設(shè)用地的格局分布問題，認(rèn)識(shí)研究區(qū)域內(nèi)建設(shè)用地的空間差異，對(duì)規(guī)劃期內(nèi)可作為建設(shè)用地的土地進(jìn)行分等定級(jí)，以確定建設(shè)用地合理的延展方向［4-5］。近年來，隨著城鎮(zhèn)化工業(yè)化進(jìn)程的加快，城鎮(zhèn)建設(shè)用地的生態(tài)問題日益嚴(yán)重，城鎮(zhèn)建設(shè)用地的生態(tài)適宜性評(píng)價(jià)成為眾多學(xué)者關(guān)注的焦點(diǎn)和研究的熱點(diǎn)［6-10］?？傮w來說，關(guān)于城鎮(zhèn)建設(shè)用地生態(tài)適宜性評(píng)價(jià)的研究不多，且缺乏對(duì)西部城鄉(xiāng)結(jié)合部縣域城鎮(zhèn)建設(shè)用地生態(tài)適宜性評(píng)價(jià)研究。為更加深入地分析城鎮(zhèn)建設(shè)用地生態(tài)適宜性情況，從縣域尺度研究城鎮(zhèn)建設(shè)用地生態(tài)適宜性問題，選擇我國(guó)西部丘陵山區(qū)典型的生態(tài)脆弱區(qū)域榮昌縣作為研究區(qū)，旨在為更加合理利用有限的城鎮(zhèn)建設(shè)用地，更好地促進(jìn)城鄉(xiāng)統(tǒng)籌，為科學(xué)合理指導(dǎo)縣域土地利用總體規(guī)劃提供一定的參考，同時(shí)還可豐富城鎮(zhèn)建設(shè)用地生態(tài)適宜性理論研究。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

榮昌縣地處四川盆地川中丘陵區(qū)和川東平行嶺谷區(qū)交界處，東經(jīng)105°17'～105°44'、北緯29°15'～29°41'之間，全縣總面積1 076.71km2。論文研究區(qū)域——榮昌縣中心城區(qū)轄區(qū)面積369.73km2，包括昌元街道、昌州街道、峰高街道、廣順街道、安富街道和雙河街道，海拔在257～646m之間，區(qū)內(nèi)地勢(shì)較為平緩，地貌以丘陵低山為主，呈圓環(huán)狀從中間向四周逐漸升高。屬于四川、重慶結(jié)合部，與貴州、云南等省緊密相連，具有東西傳遞、雙向開發(fā)、全面輻射的區(qū)位優(yōu)勢(shì)。隨著“一小時(shí)經(jīng)濟(jì)圈”和成渝經(jīng)濟(jì)區(qū)兩大戰(zhàn)略的實(shí)施，榮昌縣作為“一小時(shí)經(jīng)濟(jì)圈”核心圈的外圍和成渝經(jīng)濟(jì)區(qū)的區(qū)位中心，榮昌縣的城鎮(zhèn)建設(shè)發(fā)展在新階段更為緊迫。因此，文中所選的榮昌縣中心城區(qū)作為研究區(qū)域，擬摸清榮昌縣城市建設(shè)用地的潛力和空間布局，對(duì)榮昌縣未來城鎮(zhèn)發(fā)展具有導(dǎo)向作用，為未來城區(qū)擴(kuò)展提供量化依據(jù)。

1.2 數(shù)據(jù)來源

研究所需的土地利用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)由重慶市榮昌縣國(guó)土資源和房屋管理局提供，其中榮昌縣2010年土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù) (比例尺1∶50 000)為原始數(shù)據(jù);30m分辨率的地形地貌分布圖、現(xiàn)狀道路網(wǎng)、現(xiàn)狀水系圖、基本農(nóng)田分布圖等資料是從現(xiàn)狀數(shù)據(jù)中提取。

1.3 研究方法

1.3.1 景觀指數(shù)法

景觀指數(shù)法是研究區(qū)域景觀格局的基本方法。根據(jù)縣域城鎮(zhèn)景觀的特性［11］與研究區(qū)域的實(shí)際情況，結(jié)合2007年發(fā)布的《全國(guó)土地利用現(xiàn)狀分類》和國(guó)家建設(shè)部頒布的《城市用地分類與規(guī)劃建設(shè)用地標(biāo)準(zhǔn)》，通過對(duì)各種土地利用類型不斷合并，將榮昌縣中心城區(qū)2010年土地利用類型分成道路景觀、建設(shè)景觀、綠地景觀、農(nóng)業(yè)景觀、水域景觀和其他共6種景觀類型。為進(jìn)一步解析研究區(qū)域的土地利用結(jié)構(gòu)，分析研究區(qū)域整體景觀格局和各景觀類型分布特點(diǎn)，選取斑塊面積 (CA)、斑塊面積比例 (PLAND)、斑塊個(gè)數(shù) (NP)、斑塊密度 (PD)、平均斑塊大小 (AREA-MN)、最大斑塊指數(shù) (LPI)、景觀形狀指數(shù)(LSI)、斑塊分維數(shù) (AWMPFD)、聚集度指數(shù) (CLUMPY)、蔓延度指數(shù) (CONTAG)、香農(nóng)多樣性指數(shù)(SHDI)、香農(nóng)均勻度指數(shù) (SHEI)等常用指標(biāo)［12］。在Arcgis9.3軟件中同時(shí)將土地利用數(shù)據(jù)經(jīng)過矢量柵格轉(zhuǎn)換，然后將數(shù)據(jù)導(dǎo)入Fragstats3.3軟件中計(jì)算獲得縣域城鎮(zhèn)2010年景觀格局指數(shù)。

表1 縣域城鎮(zhèn)景觀生態(tài)分類

1.3.2 生態(tài)適宜性綜合評(píng)價(jià)

論文為實(shí)現(xiàn)從生態(tài)保護(hù)的角度指導(dǎo)縣域中心城區(qū)建設(shè)用地規(guī)劃，確定了建設(shè)用地的自然、社會(huì)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)敏感等生態(tài)適宜性因子，采用層次分析法 (AHP)計(jì)算因子權(quán)重，基于Arcgis9.3軟件，選取若干生態(tài)適宜性因子，建立了一套縣域中心城區(qū)建設(shè)用地的生態(tài)適宜性評(píng)價(jià)模型體系和方法［13］，本文提出縣域中心城區(qū)建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)模型如下:

式中:Si為生態(tài)適宜性綜合評(píng)價(jià)指數(shù);Pi為第i種評(píng)價(jià)因素的得分;Wi為第i種評(píng)價(jià)因素的權(quán)重;n為參與評(píng)價(jià)的因素?cái)?shù)量。

2 結(jié)果與分析

2.1 生態(tài)景觀格局分析

不同景觀類型之間景觀格局指數(shù)差異較大。從表2可以看出，2010年榮昌縣中心城區(qū)面積為3.697 2萬hm2，共計(jì)斑塊1.824 1萬個(gè)，斑塊密度 (PD)為52.37，平均斑塊面積 (AREA_MN)為2.03。2010年榮昌縣中心城區(qū)農(nóng)業(yè)景觀的面積及所占面積比例最高，道路基礎(chǔ)設(shè)施景觀面積和比例最低;建設(shè)景觀的斑塊數(shù)目最多，道路基礎(chǔ)設(shè)施景觀數(shù)目最少;農(nóng)業(yè)景觀的最大斑塊指數(shù)值最大，其他用地的最大斑塊指數(shù)值最小;建設(shè)景觀的景觀形狀指數(shù)值最高，道路基礎(chǔ)設(shè)施景觀值最低;農(nóng)業(yè)景觀的平均斑塊面積最大，其他用地的平均斑塊面積最小;水域的分維數(shù)值最高，其他用地的分維數(shù)值最低;道路景觀的聚合度最高，建設(shè)用地的聚合度最低，其中，建設(shè)景觀斑塊數(shù)量、密度和景觀形狀指數(shù)最大，平均斑塊面積較小和聚合度最小，說明建設(shè)景觀較其他景觀更破碎。

2010年榮昌中心城區(qū)景觀形狀指數(shù)為101.09，表明研究區(qū)域的景觀形狀較為不規(guī)則;景觀總體蔓延度指數(shù)為61.90，說明榮昌中心城區(qū)各景觀類型分布較為分散;景觀多樣性指數(shù)為1.12，均勻度指數(shù)為0.63，表明榮昌中心城區(qū)各種景觀類型分布比較均勻，各景觀類型所占的總體面積比例較為平衡，不存在個(gè)別景觀主導(dǎo)整個(gè)區(qū)域景觀格局的現(xiàn)象。

表2 2010年榮昌縣中心城區(qū)斑塊類型尺度景觀格局指數(shù)

表3 2010年榮昌縣中心城區(qū)景觀尺度景觀格局指數(shù)

由此可見，榮昌縣中心城區(qū)的土地利用結(jié)構(gòu)與景觀格局分布已表現(xiàn)出若干問題，特別是建設(shè)景觀分布規(guī)模小、密度大、分布分散、破碎度高，建設(shè)用地利用粗放，造成土地資源浪費(fèi)。因此，有必要對(duì)建設(shè)用地的生態(tài)適宜性開展分析評(píng)價(jià)，通過測(cè)算其分布及潛力，從而為中心城區(qū)土地資源合理利用提供依據(jù)。

2.2 建設(shè)用地生態(tài)適宜性評(píng)價(jià)

建設(shè)用地生態(tài)適宜性評(píng)價(jià)是把生態(tài)規(guī)劃的理念運(yùn)用于建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)，主要通過生態(tài)要素對(duì)建設(shè)用地的適宜性程度進(jìn)行評(píng)價(jià)，明確建設(shè)用地適宜度分布的空間格局，為土地利用總體規(guī)劃編制提供依據(jù)。

2.2.1 評(píng)價(jià)體系的構(gòu)建和權(quán)重的確定

在分析榮昌縣自然條件、社會(huì)經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境等因素的基礎(chǔ)上，本著指標(biāo)選取的可計(jì)量性、主導(dǎo)性、動(dòng)態(tài)性和可操作性等原則，選取對(duì)城市建設(shè)用地利用方式影響顯著的地形、社會(huì)條件和生態(tài)安全等作為生態(tài)適宜性評(píng)價(jià)的主要影響因子［14］，為了在定量化的過程中更具有可計(jì)量性，又將這3個(gè)主要因子細(xì)分為8個(gè)子因子。地形條件指建設(shè)用地對(duì)土地質(zhì)量等因素的要求，地形因素直接影響土地利用，進(jìn)而影響土地生態(tài)適宜性，對(duì)建設(shè)用地潛力及空間布局作用也很大;在小尺度范圍內(nèi)研究建設(shè)用地生態(tài)適宜性影響因素，地貌差異表現(xiàn)不明顯，因此自然條件方面選擇坡度、高程等地形因素來研究建設(shè)用地生態(tài)適宜性。社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件指建設(shè)用地對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施等因素的綜合考慮，包括建成區(qū)因子、土地利用和道路因子;建成區(qū)是指實(shí)際已成片開發(fā)建設(shè)、基礎(chǔ)設(shè)施和人口初具規(guī)模基本具備的地區(qū)，建成區(qū)對(duì)建設(shè)用地的發(fā)展具有輻射效應(yīng);現(xiàn)有土地利用方式直接決定土地利用方式的轉(zhuǎn)換，決定了土地開發(fā)建設(shè)的生態(tài)適宜性;交通便捷度高的區(qū)域是建設(shè)用地?cái)U(kuò)展的優(yōu)勢(shì)區(qū)位，對(duì)建設(shè)用地的擴(kuò)展具有空間指向作用。生態(tài)環(huán)境條件指建設(shè)用地對(duì)于周圍生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的要求，以及生態(tài)敏感區(qū)域?qū)τ诮ㄔO(shè)用地分布的限制［15］，主要包括水域因子和生態(tài)敏感因子;水域因子主要考慮面狀的河流湖泊水庫(kù)，從生態(tài)學(xué)角度看，水域因子主要體現(xiàn)生態(tài)功能，因此，該研究把水域因子描述成生態(tài)敏感性;土地開發(fā)建設(shè)對(duì)附近的水域生態(tài)環(huán)境有很大影響，原則上建設(shè)用地布局應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離水域，以免破壞水域生態(tài)系統(tǒng)、污染水體;基本農(nóng)田是根據(jù)土地利用總體規(guī)劃而確定的長(zhǎng)期不得占用的耕地，是高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的耕地，不適合建設(shè)開發(fā);風(fēng)景名勝及特殊用地是研究區(qū)域特有的自然人文景觀，應(yīng)受到保護(hù);研究區(qū)域的西南角森林公園保護(hù)區(qū)屬重慶市級(jí)公園，應(yīng)禁止開發(fā)建設(shè)。

在生態(tài)適宜性評(píng)價(jià)中，權(quán)重決定了不同因子對(duì)適宜性的貢獻(xiàn)程度;在評(píng)價(jià)單因素的生態(tài)適宜性時(shí)，一般采用五級(jí)制［16］，分別用1、2、3、4、5表示5個(gè)等級(jí)，分值越高，適宜性越好。為確保各因子權(quán)重值的科學(xué)性和準(zhǔn)確性，文章運(yùn)用層次分析法對(duì)評(píng)價(jià)因子指標(biāo)的相對(duì)重要性兩兩對(duì)比、判斷;同時(shí)，CR=0.0038＜0.10，權(quán)重值通過一致性檢驗(yàn)［17］，保持了判斷矩陣的一致性，最后得出的各個(gè)指標(biāo)權(quán)重值。在生態(tài)適宜性評(píng)價(jià)體系中坡度、高程、土地利用、建成區(qū)、交通、河流、湖泊水庫(kù)及生態(tài)敏感指標(biāo)權(quán)重分別為0.139 4、0.123 1、0.095 8、0.100 7、0.103 3、0.143 0、0.162 0 和0.132 6，生態(tài)林保護(hù)區(qū)指標(biāo)為剛性指標(biāo)，權(quán)重值基本反映了評(píng)價(jià)因素在土地生態(tài)適宜性評(píng)價(jià)中的重要程度，符合研究區(qū)域?qū)嶋H情況。

表4 榮昌縣中心城區(qū)建設(shè)用地生態(tài)適宜性評(píng)價(jià)分值與權(quán)重

2.2.2 評(píng)價(jià)結(jié)果

采用1∶50 000數(shù)字高程模型 (DEM)數(shù)據(jù)作為研究區(qū)域高程的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，計(jì)算出高程和坡度分級(jí)數(shù)據(jù);收集榮昌縣中心城區(qū)土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)及圖件、公路鐵路交通規(guī)劃等資料，生成各評(píng)價(jià)因子圖層，進(jìn)行數(shù)字化，并根據(jù)指標(biāo)體系賦屬性值，計(jì)算并生成單因子適宜性分析圖。根據(jù)環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)的損益分析法，把影響因子分為生態(tài)潛力和生態(tài)限制兩大類。生態(tài)潛力因子包括交通、土地利用、建成區(qū)等社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件要素，生態(tài)限制因子包括坡度、高程、水域以及生態(tài)敏感因素等生態(tài)和自然條件要素 (圖1、圖2)。

圖1 生態(tài)潛力因子

多因子加權(quán)疊加所得的綜合適宜性評(píng)價(jià)值是通過單因子權(quán)重確定的，生態(tài)因子評(píng)價(jià)分值確定采用“取大原則”，例如交通因子等級(jí)評(píng)價(jià)，一個(gè)地塊可能同時(shí)屬于寬度＜20 m和寬度≥20 m的緩沖區(qū)輻射范圍時(shí)，該研究采用較高的評(píng)價(jià)分值。坡度因子評(píng)價(jià)按土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)的坡度分成5個(gè)等級(jí)，按權(quán)重和評(píng)價(jià)分值賦值;按照高程值大小對(duì)建設(shè)用地生態(tài)適宜度的影響程度，將區(qū)域的海拔分級(jí)，并計(jì)算其權(quán)重;確定不同寬度道路對(duì)交通便捷度的影響權(quán)重，進(jìn)行空間疊加運(yùn)算，依照取大原則獲得交通便捷度;土地利用因子和建成區(qū)因子分別按照土地利用方式轉(zhuǎn)換為建設(shè)用地的適宜與難易程度分級(jí)及賦值;河流、湖泊水庫(kù)分別按距離大小設(shè)定生態(tài)安全區(qū)，距離越遠(yuǎn)的認(rèn)定為適宜建設(shè)用地的發(fā)展;生態(tài)敏感性除基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)和生態(tài)環(huán)境安全控制區(qū)外，基本認(rèn)為適宜開發(fā)建設(shè)用地;生態(tài)林保護(hù)區(qū)作為剛性指標(biāo)，區(qū)域內(nèi)不能規(guī)劃為建設(shè)用地。按權(quán)重賦值單因子適宜性后，借助GIS的相交分析將單因子矢量數(shù)據(jù)加權(quán)疊加，得到榮昌縣中心城區(qū)的土地利用生態(tài)適宜度分布圖。

圖2 生態(tài)限制因子圖

在單因子評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上 (圖1、圖2)，最終形成生態(tài)適宜性綜合評(píng)價(jià)結(jié)果 (圖3、表5)，Si在2.15～4.88之間，采用聚類法將其分為5類:最適宜用地、適宜用地、基本適宜用地、不適宜用地和不可用地。結(jié)果表明，可做建設(shè)用地高強(qiáng)度開發(fā)的最適宜用地以及適宜用地為1.288 6hm2，占總面積的34.85%;可在指導(dǎo)下進(jìn)行適度開發(fā)利用的土地面積為1.059 9hm2，占中心城區(qū)面積的28.67%;而不宜作為建設(shè)用地的土地面積為9 595.75hm2，占中心城區(qū)面積的25.95%;也存在較大面積 (3 892.88hm2)的不可用地區(qū)域，占耕地總面積的10.53%。從建設(shè)用地生態(tài)適宜性的空間分布來看，研究區(qū)域南部因生態(tài)林保護(hù)區(qū)限制不可用于建設(shè)用地的開發(fā)建設(shè);不宜作為建設(shè)用地的土地主要分布在河流水庫(kù)及其附近和地形起伏大的區(qū)域;縣域主城區(qū)基本上都可以作為建設(shè)用地 (最適宜、適宜和基本適宜區(qū))，以貫穿研究區(qū)域的成渝鐵路為發(fā)展軸，形成“一軸兩區(qū)”的總體空間結(jié)構(gòu)，其中兩區(qū)指昌元—昌州城區(qū)、廣順—安富兩個(gè)主要的城區(qū)。

圖3 榮昌縣中心城區(qū)建設(shè)用地生態(tài)適宜度分布

3 結(jié)論

(1)從景觀類型的現(xiàn)狀格局來看，不同景觀類型之間生態(tài)景觀指數(shù)差異較大，但各種景觀類型分布比較均勻，不存在個(gè)別景觀類型主導(dǎo)整個(gè)區(qū)域景觀格局的現(xiàn)象。總體而言，建設(shè)用地較之其他5種用地破碎化程度高，圖斑數(shù)量多，分布較不合理。

表5 榮昌縣中心城區(qū)生態(tài)適宜性綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

(2)不同類指標(biāo)間差異較大，同一類中不同的指標(biāo)因子之間權(quán)重值也存在差異。三類指標(biāo)因子權(quán)重總體呈現(xiàn)為生態(tài)安全類因子＞地形類因子＞社會(huì)條件類因子;除生態(tài)林保護(hù)區(qū)指標(biāo)為剛性指標(biāo)外，其余8個(gè)指標(biāo)權(quán)重值大小為:湖泊水庫(kù)＞河流＞坡度＞生態(tài)敏感＞高程＞交通＞建成區(qū)＞土地利用。

(3)榮昌縣中心城區(qū)城市建設(shè)用地適宜面積大，未來城市空間擴(kuò)展?jié)摿^大。榮昌縣中心城區(qū)適宜分布建設(shè)用地的面積2.348 4hm2，現(xiàn)狀建設(shè)用地的面積6 503.58hm2，因此空間擴(kuò)展?jié)摿?.698 1hm2，今后榮昌應(yīng)在生態(tài)環(huán)境許可的條件下，合理有序地推進(jìn)城鎮(zhèn)建設(shè)。

(4)采取科學(xué)合理的措施應(yīng)對(duì)城市建設(shè)與生態(tài)保護(hù)之間的關(guān)系，差別化對(duì)待不同區(qū)域的土地保護(hù)與土地利用，實(shí)現(xiàn)更加充分合理利用每一寸建設(shè)用地。生態(tài)適宜度低的土地，應(yīng)采取封禁保護(hù)和封育措施，實(shí)行自然修復(fù);生態(tài)適宜度中等的土地，應(yīng)提高利用程度和利用效益，地區(qū)鄰近需要進(jìn)行生態(tài)保育的區(qū)域范圍，部分可作為城鎮(zhèn)發(fā)展用地，因而要對(duì)這一類用地進(jìn)行合理引導(dǎo)，進(jìn)行必要的生態(tài)建設(shè)。生態(tài)適宜度高的土地面積占全縣總面積的34.85%，集中在榮昌縣縣城和安富—廣順街道，未來榮昌縣城鎮(zhèn)發(fā)展可適當(dāng)向安富-廣順街道傾斜，以此來減輕舊縣城的環(huán)境壓力，做到土地的可持續(xù)利用。

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