基于GIS 的秦嶺山區(qū)聚落用地適宜性評(píng)價(jià)

齊增湘, 廖建軍, 徐衛(wèi)華, 倪永明

1 南華大學(xué)設(shè)計(jì)與藝術(shù)學(xué)院, 衡陽 421001 2 中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心城市與區(qū)域生態(tài)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100085 3 北京自然博物館，北京 100050

基于GIS 的秦嶺山區(qū)聚落用地適宜性評(píng)價(jià)

齊增湘1, 廖建軍1, 徐衛(wèi)華2,*, 倪永明3

1 南華大學(xué)設(shè)計(jì)與藝術(shù)學(xué)院, 衡陽 421001 2 中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心城市與區(qū)域生態(tài)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100085 3 北京自然博物館，北京 100050

利用自然地理、生態(tài)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)方面共14個(gè)因子構(gòu)建秦嶺山區(qū)聚落建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，采用AHP法確定各評(píng)價(jià)因子的權(quán)重，在地理信息系統(tǒng) (GIS)和遙感(RS)技術(shù)支持下，利用適宜性評(píng)價(jià)模型定量評(píng)價(jià)聚落建設(shè)用地適宜性，將聚落建設(shè)用地適宜性分為五個(gè)等級(jí)，并結(jié)合已建設(shè)區(qū)進(jìn)行空缺分析。結(jié)果表明：(1) 秦嶺山區(qū)最適宜聚落用地面積為3378.1 km2，占研究區(qū)總面積的5.87%，說明秦嶺山區(qū)適宜聚落開發(fā)的土地相對(duì)較少。(2) 最適宜聚落用地集中在秦嶺北、南坡山麓和東部的山間河谷地帶，山地型特征明顯。(3) 有9.15%已建成區(qū)分布在限制建設(shè)區(qū)內(nèi)，存在生態(tài)安全風(fēng)險(xiǎn)。(4) 可用適宜聚落建設(shè)用地為3192.27 km2，空間分布不平衡。研究結(jié)果可為該區(qū)域城鎮(zhèn)體系布局與用地規(guī)模的核算提供科學(xué)依據(jù)。

適宜性評(píng)價(jià); 層次分析法; 空白分析; 地理信息系統(tǒng); 秦嶺山區(qū)

聚落建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)是城鎮(zhèn)總體規(guī)劃和各項(xiàng)專題規(guī)劃的基礎(chǔ)，影響著城鎮(zhèn)的整體布局和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，有助于緩解人口增長和經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)有限土地資源的壓力。在我國陸域國土中，69%的面積是山區(qū)，2007年統(tǒng)計(jì)，在 2070 個(gè)縣市中大約43%屬于山區(qū)縣市[1]。山區(qū)受自然地理?xiàng)l件的制約，資源環(huán)境承載能力較弱，城鎮(zhèn)化面臨保護(hù)生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、生態(tài)移民等多種問題，開展山區(qū)聚落建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)研究已成為山區(qū)城鎮(zhèn)體系規(guī)劃和布局的關(guān)鍵課題。

國外自20世紀(jì)60年代以來對(duì)土地適宜性評(píng)價(jià)進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究。麥克哈格開發(fā)了適宜性分析的“千層餅”模型，并用于紐約斯塔騰島(Staten Island)的土地利用規(guī)劃中[2]，在大都市城市規(guī)劃[3]、城市綠地規(guī)劃[4]等方面也進(jìn)行了探討。國內(nèi)對(duì)聚落用地適宜性評(píng)價(jià)研究始于20世紀(jì) 90 年代，然而受技術(shù)和方法的限制，多采用定性分析的方法對(duì)各用地進(jìn)行分類定級(jí)[5]。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是地理信息系統(tǒng)(GIS)技術(shù)被引入城市規(guī)劃以后，基于GIS的聚落用地適宜性分析方法被廣泛應(yīng)用到城市擴(kuò)展用地[6- 7]、新農(nóng)村建設(shè)[8- 9]、工業(yè)園[10- 11]建設(shè)等領(lǐng)域，改進(jìn)和建立了多因子疊加分析法(MCE)[8]、層次分析法(AHP)和多因子綜合疊加相結(jié)合分析法[10]，生態(tài)位模型[12]、物質(zhì)元素模型[13]、情景分析法[11]、模糊綜合評(píng)價(jià)法[14]、K-means評(píng)價(jià)和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法[7]等數(shù)學(xué)模型和方法。然而現(xiàn)有的研究多集中于區(qū)域性大城市等快速城市化地區(qū)，對(duì)山區(qū)聚落適宜性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)的研究較少，遙感(RS)等現(xiàn)代信息技術(shù)利用不充分，對(duì)氣候因子、生物多樣性等因子的考慮和量化處理欠缺。

本文以秦嶺山區(qū)為例，借助RS、GIS技術(shù)，從自然環(huán)境條件、生態(tài)限制條件、 社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件三方面構(gòu)建山區(qū)聚落用地適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，綜合評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi)聚落用地適宜性，將聚落建設(shè)適宜性分為5個(gè)等級(jí)，結(jié)合已建設(shè)區(qū)進(jìn)行空缺分析，以期為當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)部門確定城鎮(zhèn)體系總體規(guī)劃的用地規(guī)模、發(fā)展方向等提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況和數(shù)據(jù)來源

研究區(qū)位于陜西省內(nèi)的秦嶺山區(qū), 地理位置為105°30′—110°05′ E, 32°40′—34°35′ N。北以秦嶺北坡山腳線為界, 南至漢江北岸, 東到伏牛山, 西至岷山, 東西長400—500 km，南北寬150—200 km，具體行政范圍涉及西安、寶雞、渭南、漢中、安康、商洛7市(地區(qū))13個(gè)縣的全部和22個(gè)縣的部分區(qū)域，總面積約57620 km2。區(qū)內(nèi)山勢(shì)起伏，相對(duì)高差達(dá)3000 m以上，主峰太白山海拔3767 m。秦嶺山區(qū)地處我國東部暖溫帶和亞熱帶的過渡帶, 受大陸性氣候和季風(fēng)性氣候的雙重影響，氣候垂直分異顯著，年降水量650—1000 mm，主要集中在7—9月份，年均溫-2.1 ℃至13 ℃，南坡比北坡的年均溫高，加之受緯度地帶性的影響，植物垂直帶譜明顯，從下而上依次為山地常綠闊葉林、山地含常綠樹種的落葉闊葉林、山地暗針葉林帶與高山灌叢。

采用的主要數(shù)據(jù)是研究區(qū)數(shù)字高程地圖(DEM)，2007年的TM(Thematic mapper)影像，秦嶺及其周邊氣象基準(zhǔn)臺(tái)站點(diǎn)1955—2001年的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，野外調(diào)查物種痕跡點(diǎn)數(shù)據(jù)，自然保護(hù)區(qū)分布圖，其他基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)包括道路、居民點(diǎn)、土壤、水系、水位等空間信息。

2 研究方法

2.1 聚落建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)模型

本文采用多因子加權(quán)評(píng)價(jià)模型對(duì)秦嶺山區(qū)聚落建設(shè)用地適宜性進(jìn)行分析，其基本原理如下：首先篩選出影響山區(qū)聚落建設(shè)的主要因子，對(duì)每一因子的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析和統(tǒng)計(jì)量化處理，確定該因子限定性屬性值，借助ArcGIS對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行柵格化處理，生成各因子的柵格分布圖。然后通過專家打分方式對(duì)這些影響因子進(jìn)行賦值，采用層次分析法(AHP)來確定各因子權(quán)重值，利用ArcGIS 的圖層疊加分析功能，將各因子的柵格分布圖進(jìn)行加權(quán)疊加，得到聚落建設(shè)用地適宜性綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，并進(jìn)行等級(jí)劃分，確定聚落建設(shè)用地適宜性空間分布[15]。多因子加權(quán)評(píng)價(jià)模型計(jì)算公式為：

式中,Suit為某評(píng)價(jià)單元聚落用地適宜性綜合評(píng)價(jià)值，Wi為因子i的權(quán)重值；Pi為評(píng)價(jià)單元對(duì)應(yīng)的第i個(gè)單因子分值，n為因子總數(shù)。

2.2 秦嶺山區(qū)聚落建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)

2.2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)的確定及評(píng)分

聚落建設(shè)用地受自然、生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)環(huán)境的綜合影響。結(jié)合野外生態(tài)調(diào)查、圖件資料收集以及相關(guān)分析，依據(jù)對(duì)山區(qū)聚落用地影響的顯著性和資料的可利用性，選擇自然地理指標(biāo)(海拔、坡度、坡向、土地利用類型)、生態(tài)限制指標(biāo)(距河流距離、氣候適宜性、生物多樣性敏感性、視覺敏感性、水土流失敏感性、洪水敏感性)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)(居民點(diǎn)密度、距建成區(qū)距離、距國道和省道距離、距縣道距離)共14個(gè)因子作為山區(qū)聚落用地適宜性分析的主要影響因子。

對(duì)于海拔、坡度、坡向3個(gè)自然地理指標(biāo)，利用DEM進(jìn)行分析得到，而土地利用類型則利用ERDAS IMAGE 9.1對(duì)TM遙感影像進(jìn)行專家知識(shí)輔助決策分類得到7個(gè)景觀類型的地表覆蓋圖層。對(duì)于河流、建成區(qū)、國道、省道、縣道等因子采用直線距離量測(cè)每一單元到最近要素的歐氏距離，生成距離柵格圖層?；跍貪裰笖?shù)(THI)和風(fēng)效指數(shù)(K)模型，利用基準(zhǔn)臺(tái)站點(diǎn)多年(1955—2001年)的氣象數(shù)據(jù)分析得到秦嶺山區(qū)的氣候適宜性[16]。利用機(jī)理模型[17]對(duì)獨(dú)葉草(Kingdoniauniflora)、紅豆杉(Taxuschinensis)、華山新麥草(Psthyrostachyshuashanica)等15種重點(diǎn)保護(hù)植物制作分布圖，運(yùn)用MAXENT模型[18]對(duì)朱鹮(Nipponianippon)、大熊貓(Ailuropodamelanoleuca)、金絲猴(Rhinopithecusraxllana)、羚牛(Budorcastaxicolor)共16種動(dòng)物進(jìn)行生境評(píng)價(jià)，把各物種適宜生境疊加得到生物多樣性熱點(diǎn)區(qū)圖層。通過公眾調(diào)查、采用層次分析法與模糊數(shù)學(xué)理論相結(jié)合的方法對(duì)秦嶺山區(qū)視覺敏感度和視覺質(zhì)量進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，得到秦嶺山區(qū)景觀視覺資源敏感性分布圖[19]?；谕ㄓ猛寥狼治g方程[20]，選擇降水侵蝕力(R)、地形(坡度、起伏度)、溝谷密度、地表覆蓋及土壤類型共6個(gè)因子作為土壤侵蝕敏感性評(píng)價(jià)指標(biāo)，確定水土流失敏感性大小。對(duì)水文站點(diǎn)的歷史最高洪水水位(100年一遇)、50年一遇洪水水位、10年一遇洪水水位數(shù)據(jù)，則利用“種子蔓延算法”[21]，計(jì)算不同安全水平下的洪水敏感性。以秦嶺山區(qū)居民點(diǎn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用密度制圖得到秦嶺山區(qū)居民點(diǎn)密度柵格圖層。將上述評(píng)價(jià)因子劃分為高度適宜、中度適宜、低度適宜、臨界適宜和不適宜5個(gè)等級(jí)，并對(duì)各因子按等級(jí)以0—9進(jìn)行賦值，劃分各因子適宜性等級(jí)(表1)。

2.2.2 影響因子權(quán)重確定

本研究采用層次分析法將指標(biāo)體系分為目標(biāo)層、中間層、 指標(biāo)層三層，并采用專家打分法確定評(píng)價(jià)因子相對(duì)重要性，構(gòu)造目標(biāo)層與中間層的兩兩判斷矩陣，并計(jì)算判斷矩陣的特征根與特征向量，得到本層次因子對(duì)于上一層次某因子互相之間的權(quán)重(表1)，并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)得到CR=0.0019(CR≤0.1)，判斷矩陣具有滿意一致性。

表1 秦嶺山區(qū)建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)Table 1 Indicators of suitability assessment for construction land in Qinling mountians

3 研究結(jié)果

3.1 聚落建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)計(jì)算

根據(jù)多因子加權(quán)評(píng)價(jià)模型，結(jié)合表1中各單因子分級(jí)與權(quán)重，采用地圖代數(shù)方法計(jì)算出每個(gè)柵格單元的生態(tài)適宜性綜合評(píng)價(jià)表面(圖1)。

圖1 秦嶺山區(qū)聚落建設(shè)用地適宜性綜合評(píng)價(jià)值Fig.1 Comprehensive value of urbanization suitability analysis in Qinling mountains

3.2 分區(qū)閾值的確定

聚落建設(shè)用地綜合評(píng)價(jià)結(jié)果為連續(xù)的柵格表面，其值為1.37742—8.501。利用自然斷點(diǎn)法(Natural Breaks)將秦嶺山區(qū)劃分為最適宜建設(shè)用地、一般適宜建設(shè)用地、較不適宜建設(shè)用地、不適宜建設(shè)用地和禁止建設(shè)用地五類(表2)。

表2 秦嶺山區(qū)聚落建設(shè)用地綜合評(píng)價(jià)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Table 2 The grading standard for urbanization comprehensive analysis

3.3 聚落建設(shè)用地適宜性分區(qū)結(jié)果

根據(jù)表2中的分區(qū)閾值，對(duì)聚落建設(shè)用地綜合評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行重分類，得到秦嶺山區(qū)聚落建設(shè)用地適宜性分區(qū)結(jié)果(圖2)。利用秦嶺山區(qū)已建自然保護(hù)區(qū)作為參考，分析評(píng)價(jià)結(jié)果(表3)。

圖2 秦嶺山區(qū)聚落生態(tài)用地適宜性空間分布Fig.2 The spatial distribution of ecological suitability for settlement construction in Qinling mountians

表3 秦嶺山區(qū)聚落用地適宜性結(jié)果分析Table 3 Analysis of suitability evaluation results for settlement construction in Qinling mountains

最適宜聚落用地面積為3378.1 km2，占研究區(qū)總面積的5.87%，集中在秦嶺北、南坡山麓和東部的山間河谷地帶。一般適宜聚落用地面積10475.92 km2，占研究區(qū)總面積的18.19%。較不適宜用地類型面積最大，占總面積的36.22%，相互連接成條帶狀集中分布在東中部、南部、西南和西北部。不適宜用地13148.1 km2，占總用地的22.83%，呈零散狀分布在秦嶺中西部山區(qū)，為坡度較大、海拔較高地區(qū)。禁止建設(shè)用地9723.08 km2，占研究區(qū)面積的16.89%，相對(duì)集中成片狀分布在太白、佛坪、城固、寧陜、洋縣、周至、勉縣、眉縣等縣及交界的高海拔區(qū)，該區(qū)域植被良好，生態(tài)敏感性強(qiáng)，具有重要的生態(tài)服務(wù)功能，是秦嶺山區(qū)自然保護(hù)區(qū)集中分布區(qū)域，范圍涵蓋了78.33%的已建自然保護(hù)區(qū)。

3.4 聚落建設(shè)用地空缺分析

參考2006年建設(shè)部公布的《城市規(guī)劃編制辦法》，根據(jù)自然、生物、歷史文化及生態(tài)游憩過程與格局的連續(xù)性和完整性原則，將最適宜建設(shè)區(qū)劃為適宜建設(shè)區(qū)，不適宜和禁止建設(shè)區(qū)合并劃為禁止建設(shè)區(qū)，一般適宜和較不適宜建設(shè)區(qū)劃為限制建設(shè)區(qū)，與已建區(qū)一并將秦嶺山區(qū)建設(shè)用地適宜性分為禁止建設(shè)區(qū)、限制建設(shè)區(qū)和適宜建設(shè)區(qū)和已建成區(qū)，得到秦嶺山區(qū)建設(shè)用地空間管制規(guī)劃(圖3)。借用空白分析的方法[22]，將建成區(qū)與適宜建設(shè)區(qū)疊加，評(píng)價(jià)建成區(qū)的生態(tài)適宜性狀況以及未來各市縣可供作為城鎮(zhèn)建設(shè)用地的土地潛力(表4)。

圖3 秦嶺山系建設(shè)用地空間管制規(guī)劃Fig.3 Space control planning for construction land in Qinling mountains

表4 各市縣適宜建設(shè)用地分布Table 4 The statistics of suitable land for construction in counties

現(xiàn)有建成區(qū)有179.73 km2分布在適宜區(qū)內(nèi)，占建成區(qū)總面積的90.85%，尚有18.09 km2的建成區(qū)分布在限制建設(shè)區(qū)和禁止建設(shè)區(qū)內(nèi)。各市縣建成區(qū)分布在適宜區(qū)內(nèi)的情況差別較大，其中佛坪只有41.67%的建成區(qū)分布在適宜區(qū)內(nèi)，存在較高的生態(tài)安全風(fēng)險(xiǎn)。全區(qū)可用于聚落建設(shè)的適宜用地為3192.27 km2，空間分布差異顯著，主要集中分布在商洛、漢陰、山陽、略陽、柞水、旬陽、丹鳳、洛南、寶雞、商南、安康等地區(qū)，佛坪的可用聚落適宜用地最小，只有2 km2。

4 結(jié)論與分析

4.1 秦嶺山區(qū)聚落建設(shè)用地潛力大，仍需科學(xué)規(guī)劃

秦嶺山區(qū)是我國生物多樣性熱點(diǎn)地區(qū)，資源敏感且環(huán)境承載力弱，區(qū)內(nèi)聚落建設(shè)面臨著如何與生物多樣性保護(hù)協(xié)調(diào)的問題。本文以多因子評(píng)價(jià)模型為基礎(chǔ)，建立了聚落用地生態(tài)適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和分區(qū)模式。秦嶺山區(qū)適宜聚落開發(fā)的土地相對(duì)整個(gè)研究區(qū)來說面積較少，多集中在山間河谷地帶，具有典型的山地型特征，而且空間分布不平衡。但潛力巨大，為秦嶺山區(qū)城鎮(zhèn)化建設(shè)提供了機(jī)遇。部分已建成區(qū)分布在限制和禁止建設(shè)區(qū)內(nèi)，存在生態(tài)安全風(fēng)險(xiǎn)，聚落建設(shè)需要進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃。

4.2 多因子評(píng)價(jià)模型在山區(qū)聚落用地生態(tài)適宜性評(píng)價(jià)中優(yōu)勢(shì)明顯

聚落用地適宜性受多方面因素的影響，不同地區(qū)聚落適宜性限制因子不盡相同，特別在山區(qū)，生態(tài)環(huán)境脆弱，自然條件復(fù)雜多變，相對(duì)于平原地區(qū)的適宜性分析，影響的因素更多，需選擇合適的評(píng)價(jià)因子。以往由于各種因素的限制，評(píng)價(jià)指標(biāo)體系限于常用的地形、道路、城鎮(zhèn)等指標(biāo)，對(duì)動(dòng)植物分布、氣候、視覺等因素考慮較少。本文綜合了氣候適宜性、生物多樣性、視覺敏感性等14個(gè)因子構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，相對(duì)于其他研究[8,10]考慮的因素更全面，在一定程度提高了評(píng)價(jià)結(jié)果的科學(xué)性和合理性。同時(shí)，適宜性評(píng)價(jià)結(jié)果的劃分通過計(jì)算機(jī)完成，保持了數(shù)據(jù)的完整性，較好地保證了評(píng)價(jià)結(jié)果的客觀性。從秦嶺山區(qū)的分區(qū)結(jié)果可以看出，禁止開發(fā)區(qū)面積占到秦嶺山區(qū)總面積的39.72%，并且涵蓋了92.26%的已建自然保護(hù)區(qū)。該分區(qū)在確立了秦嶺山區(qū)聚落用地發(fā)展空間的同時(shí)，保護(hù)了秦嶺山區(qū)生物多樣性最集中的生態(tài)組分，符合秦嶺山區(qū)的實(shí)際情況。表明以多因子評(píng)價(jià)模型建立的山區(qū)聚落建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)方法是可行的。

5 問題與展望

5.1 適宜性評(píng)價(jià)因子選擇與賦值的主觀性

由于缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，本文中適宜性評(píng)價(jià)因子的選擇主要通過多個(gè)專家決策的方式確定，考慮了數(shù)據(jù)的可獲得性和因子的空間差異性，從自然環(huán)境條件、生態(tài)限制條件、社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件三方面構(gòu)建山區(qū)聚落用地適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，但評(píng)價(jià)因子難免有遺漏，因子間也可能存在重復(fù)，因此其選擇的科學(xué)性和客觀性值得商榷。

單因子評(píng)價(jià)采用5個(gè)等級(jí)來劃分，分別用0—9來表示，劃分標(biāo)準(zhǔn)和各因子的權(quán)重采用專家咨詢的方式產(chǎn)生。由于這種方式較為主觀，直接影響了評(píng)價(jià)結(jié)果的客觀性。雖然部分因子采用模糊數(shù)學(xué)及非線性數(shù)學(xué)的方法[19]來力求減少主觀性，但整個(gè)評(píng)價(jià)體系的客觀性有待深入研究。

5.2 應(yīng)用存在局限性

本文明確了秦嶺山區(qū)適宜聚落建設(shè)用地的面積和范圍，但不能確定這塊土地到底適合作哪種用地類型，對(duì)于土地的具體的用途則顯得比較模糊，同時(shí)，多因子評(píng)價(jià)模型強(qiáng)調(diào)評(píng)價(jià)單元垂直生態(tài)過程，使得離現(xiàn)有城鎮(zhèn)用地較遠(yuǎn)的區(qū)域容易誤被作為聚落建設(shè)優(yōu)先發(fā)展區(qū)，再者，由于山區(qū)自然環(huán)境的影響，適宜建設(shè)用地在空間上分布較為破碎，面積過小的適宜聚落用地沒有開發(fā)價(jià)值，這些不足決定了本研究成果應(yīng)用的局限性。未來需根據(jù)各個(gè)城鎮(zhèn)的實(shí)際情況，結(jié)合聚落用地適宜性評(píng)價(jià)結(jié)果確定城鎮(zhèn)化發(fā)展格局，使其在秦嶺山區(qū)城鎮(zhèn)體系規(guī)劃決策和生物多樣性保護(hù)中發(fā)揮更大的作用。

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Suitability analysis of mountain settlements in Qinling using a GIS system

QI Zengxiang1, LIAO Jianjun1, XU Weihua2,*, NI Yongming3

1DesignandArtsCollegeofUniversityofSouthChina,Hengyang421001,China2StateKeyLaboratoryofRegionalandUrbanEcology,ResearchCenterforEco-EnvironmentalSciences,ChineseAcademyofSciences,Beijing100085,China3BeijingMuseumofNaturalHistory,Beijing100050,China

Understanding the spatial characteristics of land suitable for settlement construction underlies urban master planning and subject planning and helps to alleviate the pressure of population growth and economic development in areas of limited land resources. The research community, however, has mainly focused on rapid urbanization areas such as regional metropolitan areas. This study used the multi-factors overlay comprehensive evaluation method to evaluate the spatial characteristics of land suitable for settlement construction. Specifically, we chose the Qinling mountains as a typical example, which are of vital importance in determining suitable land in mountainous areas where the carrying capacity of the environment is sensitive and weak. Using a geographic information system (GIS) and remote sensing technology, we revealed the spatial characteristics of settlement construction suitability, which utilized 14 indicators taken from natural geography, ecology and socio-economic data. We ascertained the weight of each indicator using an analytic hierarchy process method, and thereby determined the amount of land suitable for settlement construction in various counties. The main results were as follows: (1) Areas with different levels of suitability appeared to have significant differences. Most of the Qinling mountains are not suitable for settlement construction. The area of optimum land available for settlement construction in this region was 3378.1 km2, accounting for 5.87% of the study area—a relatively small proportion of suitable land. (2) Land suitable for settlement construction in the Qinling mountains showed an obviously spatial heterogeneity: The most appropriate land was concentrated in North and South Piedmont and East Valley, which showed obvious mountainous features. (3) Results of gap analysis in the built-up area showed that 9.15% of built-up settlements were distributed in restricted construction regions, especially in counties such as Foping, Zhouzhi, Huxian, Taibai as well as Yangxian, which presented ecological safety risks. (4) There were 3192.27 km2of land suitable for settlement construction, distributed unequally in spatial terms. Most of these areas were distributed in counties such as Shangluo, Hangyin, Shanyang and Lueyang, and some other counties. In Foping, there was only 2 km2available for settlement construction. (5) In order to more effectively apply the results to urban system planning and biodiversity conservation in the Qinling mountains, we proposed the following recommendation: Consider both the actual location of the various towns and the results of the suitability evaluation for settlement construction when determining the future pattern of urban development. This study provides an insight into a suitability evaluation for settlement construction in a mountainous area. These findings provide scientific support for urban planning and for estimating the area of suitable land, while the research methods and reasoning used can help to achieve a win-win scenario between urbanization and biodiversity conservation.

suitability analysis; analytic hierarchy process; gap analysis; geographic information system; Qinling mountains

國家自然科學(xué)基金(40901289, 31240047); 南華大學(xué)人才引進(jìn)科研啟動(dòng)項(xiàng)目，湖南省教育廳重點(diǎn)項(xiàng)目(13A086)

2013- 05- 02;

日期:2014- 04- 11

10.5846/stxb201305020899

*通訊作者Corresponding author.E-mail: xuweihua@rcees.ac.cn

齊增湘, 廖建軍, 徐衛(wèi)華, 倪永明.基于GIS 的秦嶺山區(qū)聚落用地適宜性評(píng)價(jià).生態(tài)學(xué)報(bào),2015,35(4):1274- 1283.

Qi Z X, Liao J J, Xu W H, Ni Y M.Suitability analysis of mountain settlements in Qinling using a GIS system.Acta Ecologica Sinica,2015,35(4):1274- 1283.