基于GIS的低丘緩坡建設(shè)用地適宜性評價(jià)

伍恒雨++劉勇++劉秀華

摘要：建設(shè)用地適宜性評價(jià)是進(jìn)行土地資源空間分析及優(yōu)化土地配置的基礎(chǔ)。根據(jù)四川省廣安區(qū)丘陵資源豐富和建設(shè)用地需求量大的實(shí)際情況，研究基于GIS平臺，綜合選取以“自然-社會-經(jīng)濟(jì)”為框架的10個評價(jià)指標(biāo)構(gòu)建評價(jià)指標(biāo)體系，對廣安區(qū)低丘緩坡土地資源進(jìn)行建設(shè)用地適宜性評價(jià)。結(jié)果表明，廣安區(qū)低丘緩坡土地資源豐富，以適宜進(jìn)行建設(shè)用地開發(fā)利用為主的占整個低丘緩坡資源的73.64%，其主要分布在區(qū)內(nèi)的東北部、中部和西南部。

關(guān)鍵詞：低丘緩坡；建設(shè)用地；GIS；土地評價(jià)

中圖分類號：F301.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2015）03-0555-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.03.012

Evaluating the Suitability of Construction Lands in

Low-slope Hilly Region Based on GIS

——Taking Guangan County of Sichuan Province as An Example

WU Heng-yu， LIU Yong， LIU Xiu-hua

（College of Resources and Environment， Southwest University， Chongqing 400715， China）

Abstract： Evaluating the suitability of construction lands is the basis of spatial analysis and optimization of the allocation of land resources. According to the riched hilly resources and the great demand on construction lands in Guangan county， three classes and ten indicators of nature， society and economy were selected to build the suitability evaluation index system for the study area based on the support of GIS. The suitability of construction lands in low-slope hilly region was evaluated. The results showed that the low-slope hilly resources were rich in Guangan county. The suitable lands accounting for 73.64% of all resources in low-slope hilly region were suitable for the development and utilization of construction land and mainly distributed in northeast， central and southwest areas.

Key words： low-slope hilly region； construction land； GIS； land evaluation

近年來，中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及城鎮(zhèn)化、工業(yè)化的不斷推進(jìn)使得土地資源日益緊張。城市擴(kuò)張導(dǎo)致建設(shè)用地需求大增，大量優(yōu)質(zhì)耕地被占用[1]，加劇了人地矛盾，并威脅到糧食安全。解決這一問題的出路除了節(jié)約集約利用現(xiàn)有平地資源外，還應(yīng)積極拓展新的用地空間。中國山地丘陵地帶中儲備著豐富且可被利用的新型后備土地資源——低丘緩坡土地資源。對其開發(fā)利用已成為增加有效土地供給、發(fā)展城鎮(zhèn)建設(shè)的一種必然選擇。但低丘緩坡資源的自然條件和地質(zhì)環(huán)境相較于平地資源更為復(fù)雜和脆弱[2]，如果不科學(xué)地進(jìn)行開發(fā)利用，可能會導(dǎo)致諸多社會問題和生態(tài)破壞。為了實(shí)現(xiàn)土地資源的可持續(xù)利用，合理規(guī)劃低丘緩坡資源需要以土地適宜性評價(jià)為前提。

早在20世紀(jì)80年代就有學(xué)者開始研究低丘緩坡這一特殊土地資源[3，4]。但國內(nèi)外對低丘緩坡土地資源的研究主要集中在農(nóng)業(yè)需求層面，以進(jìn)行宜農(nóng)適宜性評價(jià)、探討耕地補(bǔ)充為主，宜建適宜性研究相對較少[5-10]。例如朱曉蕓[5]以補(bǔ)充耕地為目標(biāo)對浙江省余姚市低丘緩坡資源開發(fā)利用潛力進(jìn)行評價(jià)；張秀英等[8]以地形、土壤及開發(fā)程度為基礎(chǔ)，對浙江省蘭溪市低丘紅壤區(qū)耕地開發(fā)潛力進(jìn)行了評價(jià)；徐萍等[9]通過評價(jià)浙江省低丘緩坡開發(fā)利用現(xiàn)狀，提出了低丘緩坡農(nóng)業(yè)資源高效集約利用基本思路。隨著研究的深入，一些學(xué)者逐漸重視以低丘緩坡開發(fā)為建設(shè)用地的研究，但大多數(shù)是將東部沿海丘陵城市作為研究區(qū)域，而針對西部地區(qū)山地丘陵城市的研究較少[10]，例如黃衫等[11]以浙江省開化縣城關(guān)工業(yè)區(qū)為研究區(qū)域進(jìn)行了低丘緩坡開發(fā)評價(jià)；鄧華燦[12]以福建省福州市為研究區(qū)域進(jìn)行了低丘緩坡建設(shè)用地開發(fā)研究；宋夢意等[13]以浙江省低丘緩坡為研究對象，從工業(yè)建設(shè)視角進(jìn)行開發(fā)利用研究。同時(shí)，隨著GIS技術(shù)的快速發(fā)展，其強(qiáng)大的空間數(shù)據(jù)處理能力和計(jì)算能力，為低丘緩坡建設(shè)用地適宜性評價(jià)提供了行之有效的研究工具。本研究利用GIS技術(shù)，在構(gòu)建“自然-社會-經(jīng)濟(jì)”框架的基礎(chǔ)上，探討了西部地區(qū)典型山地丘陵城市的低丘緩坡資源建設(shè)用地適宜性程度，并針對不同的適宜分區(qū)提出相應(yīng)的土地優(yōu)化利用方式，以期為合理開發(fā)利用山地丘陵城市的低丘緩坡資源提供科學(xué)參考依據(jù)。

1 研究區(qū)概況及低丘緩坡范圍的確定endprint

廣安區(qū)位于四川盆地東部，地處川中丘陵區(qū)東部邊緣和川東平行嶺谷區(qū)西側(cè)，東經(jīng)106°32′—107°03′，北緯30°18′—30°50′，南北長47 km，東西寬49 km。全區(qū)地勢西低東高，由西海拔208 m逐漸向東升高到海拔1 170 m，地形地貌復(fù)雜，山地、丘陵、平壩交錯分布，以丘陵為主，占36.68%，平壩僅占3.14%。全區(qū)屬中亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，年平均氣溫17.5 ℃，年降雨量1 043.7 mm。

廣安區(qū)是廣安市委、市政府駐地，是廣安市政治經(jīng)濟(jì)文化中心，轄6個街道辦事處、21個鎮(zhèn)、22個鄉(xiāng)?！秶倚滦统擎?zhèn)化規(guī)劃（2014-2020年）》中明確指出要加快培育成渝城市群，使之成為推動國土空間均衡開發(fā)，引領(lǐng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要增長極。廣安區(qū)作為成渝經(jīng)濟(jì)的四川惟一的示范區(qū)，2012年地區(qū)生產(chǎn)總值和工業(yè)生產(chǎn)總值分別達(dá)到219.6億元和117.1億元，比上年增長14.1%和18.6%，經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢突出，工業(yè)發(fā)展迅猛，建設(shè)用地需求量大。根據(jù)2011年廣安區(qū)土地利用現(xiàn)狀調(diào)查成果，全區(qū)153 335.80 hm2土地總面積中，農(nóng)用地125 576.07 hm2，占土地總面積的81.90%；建設(shè)用地22 420.43 hm2，僅占土地總面積的14.62%；未利用土地5 339.33 hm2，占土地總面積的3.48%。

低丘緩坡狹義上是指海拔低于300 m，并且坡度為6°～15°的丘陵地帶。但是結(jié)合廣安區(qū)地形多為山地丘陵，最低海拔在200 m以上的實(shí)際情況，本研究對低丘緩坡區(qū)的界定為：海拔在500 m以下，坡度為6°～25°的土地資源。

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)獲取

本研究的土地資源數(shù)據(jù)主要來源于廣安區(qū)數(shù)字高程模型（DEM）、廣安區(qū)2011年土地利用現(xiàn)狀變更調(diào)查成果、廣安區(qū)地質(zhì)災(zāi)害規(guī)劃（2011—2020年）成果、廣安區(qū)生態(tài)建設(shè)規(guī)劃（2008—2013年）成果；社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來源于廣安區(qū)2012年統(tǒng)計(jì)年鑒。

2.2 指標(biāo)體系選取

低丘緩坡土地資源是一個受多種因素影響的動態(tài)系統(tǒng)，因此選擇的評價(jià)指標(biāo)應(yīng)該具有綜合性、代表性、可行性等特征[14]。目前，關(guān)于低丘緩坡資源的建設(shè)適宜性研究多集中于地形地質(zhì)基礎(chǔ)上，強(qiáng)調(diào)施工的難易程度，而對建設(shè)區(qū)域的社會經(jīng)濟(jì)因素考慮較少。本研究在參考國內(nèi)學(xué)者對建設(shè)用地適宜性評價(jià)系統(tǒng)研究的基礎(chǔ)上[15-22]，通過廣泛收集資料、實(shí)地調(diào)查等方式，綜合考慮廣安區(qū)社會和經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，構(gòu)建了以“自然–社會–經(jīng)濟(jì)”為框架的指標(biāo)體系。參照FAO《土地評價(jià)綱要》里的土地適宜性級（Classes）及已有的研究成果，將評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)劃分為4個等級進(jìn)行賦值：非常適宜（8～10分）、比較適宜（6～8分）、勉強(qiáng)適宜（4～6分）、不適宜（0～4分），如表1所示。

自然系統(tǒng)包括地形地貌、地質(zhì)條件兩個方面，包含坡度、坡向、高程、地質(zhì)災(zāi)害共4個指標(biāo)。在山地丘陵地區(qū)，地面坡度和高程的大小往往影響著建筑物布置情況和開發(fā)建設(shè)難易程度，坡度和高程越大，建設(shè)難度越大。坡向決定了建筑物采光好壞，一般來講，南向、東南向、西南向采光較好，更適宜建筑物布局。地質(zhì)災(zāi)害是影響建設(shè)用地穩(wěn)定性的重要因素，廣安區(qū)主要地質(zhì)災(zāi)害有滑坡、崩塌以及地面塌陷，高易發(fā)區(qū)不適宜進(jìn)行建設(shè)。

社會系統(tǒng)包括區(qū)位條件、社會結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)條件3個方面，包含交通便捷度、城鎮(zhèn)影響度、土地利用類型、人口密度、非農(nóng)業(yè)人口比例、人均GDP共6個指標(biāo)。山地丘陵城市交通道路建設(shè)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)成本較平原地區(qū)更高，道路通達(dá)性越強(qiáng)、距離城鎮(zhèn)越近的地區(qū)更容易轉(zhuǎn)化為城市建設(shè)用地。土地利用類型從某種程度上反映出該地區(qū)基礎(chǔ)條件情況，現(xiàn)有建設(shè)用地、園地等基礎(chǔ)良好，更適宜直接進(jìn)行開發(fā)建設(shè)。人口密度、非農(nóng)業(yè)人口比例從社會結(jié)構(gòu)上探討人口與用地的關(guān)系，現(xiàn)有非農(nóng)居民越多的地區(qū)越適宜作為以后城鎮(zhèn)發(fā)展方向。經(jīng)濟(jì)條件則決定了建設(shè)開發(fā)的投資強(qiáng)度，人均GDP越高，建設(shè)用地適宜性越強(qiáng)。

2.3 評價(jià)指標(biāo)權(quán)重

權(quán)重是指該指標(biāo)在整體評價(jià)中的相對重要性，代表了各項(xiàng)指標(biāo)不同的影響程度。由于山地丘陵城市用地系統(tǒng)的復(fù)雜性和不確定性，如果用精確的數(shù)學(xué)模型來確定指標(biāo)權(quán)重則難度較大，而且不能反映當(dāng)?shù)貙?shí)際情況。層次分析法是一種定性與定量相結(jié)合的分析方法，能較好地處理多目標(biāo)多層次的系統(tǒng)問題。因此，本研究采用層次分析法（APH）確定各項(xiàng)評價(jià)指標(biāo)的權(quán)重。

首先，由已建立的指標(biāo)體系層次結(jié)構(gòu)模型（表1）構(gòu)造判斷矩陣，包括因素層判斷矩陣（表2）和指標(biāo)層判斷矩陣。通過咨詢土地方面的相關(guān)專家，對評價(jià)指標(biāo)體系內(nèi)的評價(jià)因素之間采用1～9標(biāo)度或其倒數(shù)進(jìn)行兩兩比較打分，“1”表示行元素和列元素同樣重要，“3”表示行元素比列元素稍微重要，“5”表示行元素比列元素明顯重要，“7”表示行元素比列元素重要得多，“9”表示行元素比列元素絕對重要，而2、4、6、8是上述判斷的折中值，1～9的倒數(shù)表示反比較。

然后，利用常用的“方根法”求出評價(jià)因素層的權(quán)重，計(jì)算步驟如下：

計(jì)算該判斷矩陣每一行元素的積：

Mi=■Rij（i=1，2……，n）

再計(jì)算Mi的n次方根：

Wi=■（i=1，2……，n）

對向量W進(jìn)行歸一化得到權(quán)重值：

W=■

最后，對得到的結(jié)果進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，公式為CR=CI/RI。其中CR為判斷矩陣的一次性比率，CI為判斷矩陣的一般一致性指標(biāo)。當(dāng)CR<0.1時(shí)，通過檢驗(yàn)，得到相應(yīng)的權(quán)重。

運(yùn)用相同的方法構(gòu)造評價(jià)指標(biāo)層判斷矩陣，求出相應(yīng)的權(quán)重，進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。最后得到廣安區(qū)建設(shè)用地適宜性評價(jià)指標(biāo)權(quán)重（表3）。

2.4 評價(jià)模型構(gòu)建

單指標(biāo)及其權(quán)重只能反映低丘緩坡土地資源建設(shè)用地適宜性的某一方面，要了解整體情況，必須將單項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行綜合。研究采用綜合評價(jià)法中最為常用的指數(shù)和法。每一個土地評價(jià)單元的綜合分值均由各指標(biāo)的權(quán)重乘上得分后的和得到?；居?jì)算公式為：endprint

W=■ai×pi

式中，W為綜合評價(jià)分值，ai為評價(jià)指標(biāo)權(quán)重值，pi為評價(jià)指標(biāo)作用分值（0≤ai≤1，i=1，2，3…，■ai=1）。

3 評價(jià)結(jié)果與分析

利用GIS的空間分析、空間疊置、柵格計(jì)算等功能[23]，以30 m×30 m柵格為評價(jià)單元，運(yùn)用綜合指數(shù)評價(jià)法計(jì)算，最終得出廣安區(qū)低丘緩坡土地資源總面積為30 437.74 hm2，占整個研究區(qū)域的19.85%（表4），主要分布在鄭山鄉(xiāng)、石筍鎮(zhèn)、花橋鎮(zhèn)、井河鎮(zhèn)、觀塘鎮(zhèn)、虎城鄉(xiāng)、肖溪鎮(zhèn)、協(xié)興鎮(zhèn)等區(qū)內(nèi)西北部、中部和西南部地區(qū)（圖1）。

在廣安區(qū)低丘緩坡建設(shè)用地適宜性評價(jià)結(jié)果中，非常適宜區(qū)面積為4 525.57 hm2，占全區(qū)低丘緩坡土地總面積的14.87%；比較適宜區(qū)面積為8 283.79 hm2，占全區(qū)低丘緩坡土地總面積的27.22%；勉強(qiáng)適宜區(qū)面積為9 604.95 hm2，占全區(qū)低丘緩坡土地總面積的31.56%；不適宜區(qū)面積為8 023.43 hm2，占全區(qū)低丘緩坡土地總面積的26.36%。總的來看，適宜區(qū)（包括非常適宜、比較適宜和勉強(qiáng)適宜）的面積達(dá)到整個低丘緩坡資源總量的73.65%，表明廣安區(qū)低丘緩坡資源具有很大的開發(fā)建設(shè)潛力。

非常適宜這一類型的低丘緩坡資源主要分布在廣安區(qū)的北部、中部和西南部。其中，北部資源量較多的鄉(xiāng)鎮(zhèn)有花橋鎮(zhèn)、龍臺鎮(zhèn)和恒升鎮(zhèn)，這部分低丘緩坡的優(yōu)勢在于基本上全部位于地質(zhì)災(zāi)害低易發(fā)區(qū)，地質(zhì)條件穩(wěn)定；國道“318”線、川鄂公路等公路干線穿鎮(zhèn)而過，交通通達(dá)情況優(yōu)良。中部和西南部資源量較多的鄉(xiāng)鎮(zhèn)有大安鎮(zhèn)、廣門鄉(xiāng)、棗山鎮(zhèn)、廣羅鄉(xiāng)，該部分低丘緩坡的優(yōu)勢在于距離已建成的中心城鎮(zhèn)與城市較近，區(qū)位條件優(yōu)越；人口相對集中，社會經(jīng)濟(jì)條件也較好；土地利用現(xiàn)狀多為建設(shè)用地，有一定的基礎(chǔ)設(shè)施配套建設(shè)；滬蓉高速和蘭渝鐵路在此區(qū)域內(nèi)經(jīng)過，開發(fā)建設(shè)所需成本較低。根據(jù)廣安區(qū)經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的實(shí)際情況，建議此區(qū)可結(jié)合城市總體規(guī)劃的安排，優(yōu)先考慮開發(fā)為建設(shè)用地，重點(diǎn)可進(jìn)行集中連片的工業(yè)園區(qū)建設(shè)，使建設(shè)用地的規(guī)模效益達(dá)到最大化。

比較適宜這一類型的低丘緩坡資源主要分布在廣安區(qū)的東北部和西部，并且位于非常適宜區(qū)的周邊。其中，資源量較多的鄉(xiāng)鎮(zhèn)有石筍鎮(zhèn)、蒲蓮鄉(xiāng)、悅來鎮(zhèn)、肖溪鎮(zhèn)、濃溪鎮(zhèn)。這部分低丘緩坡資源雖然距離廣安區(qū)中心城鎮(zhèn)相對較遠(yuǎn)，但是其坡度值介于7°～20°之間，地勢比較平緩，優(yōu)勢突出?？勺鳛榻ㄔO(shè)用地開發(fā)的備選資源，建議進(jìn)行低強(qiáng)度、低密度的開發(fā)建設(shè)，例如可零星地安排一些重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目、修建交通基礎(chǔ)設(shè)施等。

勉強(qiáng)適宜這一類型低丘緩坡資源分散地分布在廣安區(qū)的各個方向。資源量較多的鄉(xiāng)鎮(zhèn)有協(xié)興鎮(zhèn)、井河鎮(zhèn)、化龍鄉(xiāng)、前鋒鎮(zhèn)、東岳鄉(xiāng)、護(hù)安鎮(zhèn)。其中，分布在井河鎮(zhèn)、東岳鄉(xiāng)的低丘緩坡資源海拔較高，距離區(qū)內(nèi)的主要交通干線較遠(yuǎn)，開發(fā)建設(shè)用地較為不易。分布在協(xié)興鎮(zhèn)、護(hù)安鎮(zhèn)和化龍鄉(xiāng)的低丘緩坡資源雖然距離廣安區(qū)中心城鎮(zhèn)較近，交通條件也比較通達(dá)，但是這部分區(qū)域大都處在地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)上，土質(zhì)穩(wěn)定性較差，進(jìn)行開發(fā)建設(shè)存在潛在危險(xiǎn)。因此，此部分區(qū)域作為建設(shè)用地開發(fā)利用的次備選資源，建議在利用前期采取一定的工程措施進(jìn)行適當(dāng)整理，加強(qiáng)地質(zhì)災(zāi)害防范以及生態(tài)環(huán)境保護(hù)。尤其是協(xié)興鎮(zhèn)及其周圍地區(qū)，由于有鄧小平故居這一紅色旅游景點(diǎn)，可重點(diǎn)進(jìn)行休閑度假的旅游用地開發(fā)，但應(yīng)注意規(guī)劃配套的自然景觀。

不適宜這一類型低丘緩坡資源主要分布在廣安區(qū)的周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)，例如鄭山鄉(xiāng)、虎城鄉(xiāng)、觀塘鎮(zhèn)、彭家鄉(xiāng)、龍灘鄉(xiāng)、小井鄉(xiāng)等。這些區(qū)域內(nèi)的低丘緩坡資源坡度較大，距離廣安區(qū)中心城鎮(zhèn)都比較遠(yuǎn)，交通條件不發(fā)達(dá)，經(jīng)濟(jì)水平不高，并且多數(shù)在地質(zhì)災(zāi)害的高易發(fā)區(qū)上，開發(fā)利用時(shí)的限制因素較多，開發(fā)投資成本巨大，并且容易造成地質(zhì)和生態(tài)環(huán)境破壞。因此，建議禁止在這部分區(qū)域上進(jìn)行開發(fā)建設(shè)，保留目前土地利用現(xiàn)狀，并加強(qiáng)土地綜合整治，有效提高該區(qū)域內(nèi)的土地質(zhì)量水平。

4 結(jié)論

隨著經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展，要解決城鎮(zhèn)發(fā)展建設(shè)問題，除了節(jié)約集約利用平地資源外，開發(fā)低丘緩坡成為一種必然趨勢。研究以典型山地丘陵城市——廣安區(qū)為例，構(gòu)建“自然-社會-經(jīng)濟(jì)”框架，利用GIS技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了研究區(qū)內(nèi)低丘緩坡資源的建設(shè)用地適宜性評價(jià)。研究在傳統(tǒng)土地適宜性評價(jià)強(qiáng)調(diào)土地本身性質(zhì)及周圍自然環(huán)境的基礎(chǔ)上，融入社會和經(jīng)濟(jì)因素，多角度綜合反映低丘緩坡資源作為建設(shè)用地的可利用程度，優(yōu)化了土地評價(jià)過程，為科學(xué)規(guī)劃城市建設(shè)用地布局提供了依據(jù)。

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