基于GIS的霍邱縣土地適宜性評價與利用對策研究

張 欣，孫賢斌，趙立輝，朱旺生

(1.皖西學(xué)院 環(huán)境與旅游學(xué)院，安徽 六安 237012；2.六安市城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計研究院，安徽 六安 237000)

土地適宜性評價是指評定土地對于某種用途是否適宜以及其適宜的程度，它是一個城市土地利用選擇和空間拓展的前提。隨著城市化進程快速發(fā)展，大規(guī)模的土地在城市建造過程中被利用，這造成我國土地資源緊缺的矛盾更加顯現(xiàn)出來[1]。所以，城市規(guī)劃者們應(yīng)探索出合理利用土地的方法。我國在過去一段時間對土地適宜性的評價，主要還是依據(jù)實際項目中的經(jīng)驗對地形圖進行主觀判斷[2-4]，這種定性分析的結(jié)果可說服性不強。因此，需要采取定性與定量相結(jié)合的方法來研究土地適宜性評價。本研究以霍邱縣為例，用定性的方法選取評價因子，用層次分析法定量確定不同因子的權(quán)重，并運用GIS空間分析技術(shù)把定性與定量方法相結(jié)合，并繪制霍邱縣土地適宜性綜合評價圖，引導(dǎo)霍邱縣土地合理利用，進而提高更具科學(xué)性與前瞻性的城市規(guī)劃。

1 研究區(qū)概況

霍邱縣位于安徽省西部，是六安市的轄縣之一，地理坐標位于東經(jīng)115°50′～116°32′和北緯31°44′～32°36′之間?；羟窨h地處大別山北麓，淮河中游南岸，東側(cè)與六安裕安區(qū)、淮南市壽縣接壤，西側(cè)臨近河南省信陽市固始縣，以北與阜陽隔淮而望，以南與金寨縣相靠?；羟窨h地勢南高北低，南部多是低崗丘陵，北部為平原?；羟駥賮啛峒撅L(fēng)氣候，位于中國東部季風(fēng)區(qū)，全年氣候溫暖，降雨量適中，光照充足，一年四季分明。霍邱素以魚米之鄉(xiāng)著稱,其資源非常豐富，不僅是國家商品糧以及優(yōu)質(zhì)油菜生產(chǎn)基地，同時還是畜牧水產(chǎn)品生產(chǎn)的重點縣，其中，有多類產(chǎn)品和資源獲得“國強省冠”的稱號[5]。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源與處理

根據(jù)霍邱縣的特點，本研究對霍邱縣土地利用適宜性評價主要收集兩類數(shù)據(jù)信息，一類是統(tǒng)計數(shù)據(jù)，主要來源于官方公布的統(tǒng)計數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)資料匯編和霍邱縣相關(guān)規(guī)劃文本，通過對數(shù)據(jù)資料的搜集、整理之后建立Excel庫，同時利用Excel對土地利用所包含的各項數(shù)據(jù)以文本、代碼或數(shù)值等形式進行匯總、計算與表達。另一類是非統(tǒng)計類的空間信息數(shù)據(jù)，主要有霍邱縣相關(guān)規(guī)劃圖紙、行政區(qū)劃圖以及地形圖等。這類可以直觀反映出霍邱縣的資源稟賦、城鎮(zhèn)特征的數(shù)據(jù)圖，主要從六安市規(guī)劃設(shè)計院獲得，并通過對研究區(qū)行政邊界裁剪，利用ArcGIS軟件矢量化霍邱縣及各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的行政區(qū)域邊界，導(dǎo)出各區(qū)域的空間信息等。

2.2 構(gòu)建評價指標體系

土地適宜性評價包含了自然、社會、經(jīng)濟、土地、環(huán)境等多個方面的要素。本文在研究霍邱縣土地適宜性評價的過程中，按照生態(tài)環(huán)境保護原則、綜合性原則、主導(dǎo)因素原則以及因地制宜原則[6-8]，再結(jié)合各要素對土地利用方式的影響程度，最終選取了地形地貌、水文地質(zhì)、道路交通環(huán)境、土地利用現(xiàn)狀、基礎(chǔ)設(shè)施環(huán)境和地質(zhì)災(zāi)害分布等六個影響要素作為霍邱縣土地適宜性評價分析的一級評價因子；為了使整個評價過程更加有可計量性，將此六項一級評價因子細劃為十五項二級評價因子。借鑒麥克哈格提出的適宜性評價原則，把霍邱縣土地劃為五個等級，即：最適宜、較適宜、基本適宜、不適宜和最不適宜。結(jié)合專業(yè)規(guī)范和實踐經(jīng)驗[9-10]，確定各因子的適宜性等級標準，形成符合霍邱縣的土地利用適宜性評價指標體系(表1)。

表1 土地適宜性評價指標體系

2.3 評價指標權(quán)重的確定

合理地進行權(quán)重分配對科學(xué)量化評價是至關(guān)重要的。本研究運用層次分析法(AHP)構(gòu)建層次評價模型，AHP法是由多個目標、多項準則進行分析的評價方法，其原理是把相對復(fù)雜的問題化分為多個層次再逐步進行評價；即對同個層次的指標要素之間予以比較，求出比較客觀的權(quán)重；再對不同層次的指標要素逐層比較，求得不同層次的權(quán)重[11]。進而結(jié)合專家法，在多個專家的知識、經(jīng)驗基礎(chǔ)上對各因子加以分析、判斷并確定其權(quán)重值，如表2。

2.4 疊加分析

結(jié)合多因子加權(quán)疊加法，把霍邱縣土地適宜性各單因子的評價結(jié)果予以加權(quán)疊合。再通過層次分析法計算得到權(quán)重值后，按照公式予以疊加。

表2 土地適宜性評價因子權(quán)重系數(shù)

S=∑WiPi

其中，S即代表適宜性等級，Wi即代表指標權(quán)重；Pi代表各因子得分。

通過ArcGIS10.3緩沖區(qū)處理、疊加等對因子進行評價，就可以進行霍邱縣土地適宜性綜合評價分析、空間分布情況以及計算面積等多項工作[12]。在此過程中，多因子綜合評價的基礎(chǔ)分析等級值是依據(jù)ArcGIS自動斷點法，之后再運用人工修正斷點完成分析工作。

3 土地利用適宜性單因子評價分析

通過AutoCAD軟件中的【W(wǎng)BLOCK】命令生成各因子適宜性評價過程中需要的圖層。例如在分析高程、坡度時所需的高程點或等高線圖層以及在分析交通通達性時所需的交通體系圖層等，然后將圖層加載到ArcGIS10.3中[13]，以準備分析土地適宜性。

3.1 高程、坡度分析

運用DEM數(shù)字地面模型子系統(tǒng)對霍邱縣土地內(nèi)的高程和坡度因子進行分析。其步驟：第一步要把高程和坡度因子的等值線數(shù)據(jù)從當前霍邱縣地形圖中提取出來，并要代入等值線屬性中；第二步，通過DEM獲得等值線的高程、坡度等信息，同時還需導(dǎo)出三角剖分網(wǎng)；第三步，進行霍邱縣海拔高度和坡度因子平面等值線圖的繪制，并需將本次霍邱縣研究區(qū)域的邊界范圍作為裁取框[14]，剪切平面等值線圖后，即可導(dǎo)出霍邱縣海拔高程和坡度因子圖件(圖1、圖2)。

圖1 霍邱縣DEM高程等級

圖2 霍邱縣地形坡度等級

3.2 河流水域和土地利用現(xiàn)狀分析

運用KqTools系統(tǒng)分析霍邱縣河流水域布局和土地利用現(xiàn)狀情況，由其子系統(tǒng)進行區(qū)中的“緩沖區(qū)分析”即可導(dǎo)出河流水域圖和土地利用類型圖(圖3、圖4)。河流水域的分析過程中緩沖半徑是通過渠系影響程度的經(jīng)驗估測，設(shè)為125米，離河流距離不足125米的則視為更低等級，以此類推共分為五個等級標準，該方法用于土地利用和道路交通等因子分級圖件的繪制。

圖3 霍邱縣河流水域等級

圖4 霍邱縣用地類型等級

3.3 道路交通、基礎(chǔ)設(shè)施廊道等因子分析

基礎(chǔ)設(shè)施廊道因子分析也同樣采用KqTools的空間分析子系統(tǒng)進行區(qū)的“緩沖區(qū)分析”導(dǎo)出。其主要以高壓廊道為基礎(chǔ)，通過對100 kV、220 kV、500 kV三類高壓廊道進行緩沖區(qū)分析，最大距離設(shè)置為400 m，即離500 kV的距離在400 m以外的用地為最適宜建設(shè)用地，然后通過對不同等級的高壓廊道防護綠帶的范圍進行劃定，以此類推即可得出較適宜、基本適宜、不適宜和最不適宜的緩沖距離閾值。

在對霍邱縣交通通達度分析過程中，首先把具有交通通達度的主干路作為基礎(chǔ)緩沖，同樣利用KqTools系統(tǒng)完成，交通通達度分析圖由其子系統(tǒng)進行區(qū)中的“緩沖區(qū)分析”導(dǎo)出(圖5)，按照上述方法，依次劃為五級標準。

圖5 霍邱縣道路交通分析

3.4 洪水淹沒分析

霍邱縣是安徽省發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害較多的地區(qū)之一，災(zāi)害的主要表現(xiàn)類型包括崩塌、滑坡等，運用上述同樣方法即可繪制霍邱縣洪水淹沒分析圖(圖6)。

圖6 霍邱縣洪水淹沒分析

4 土地利用適宜性綜合評價和利用對策

土地是由多種要素共同構(gòu)成的復(fù)雜綜合體，并會具有多宜性的功能。因此就要對其多宜性加以分析評價，來探索它的最佳用途。在分析土地的多宜性過程中，要對每個單因子評價圖加以疊加分析，繪制出霍邱縣土地適宜性綜合評價圖(圖7)。該評價圖提供的信息既可以反映出適宜性范圍的分布情況，又可以很簡潔地讀取出適宜性的數(shù)值范圍[15](表3)。

圖7 土地適宜性綜合評價

4.1 綜合評價結(jié)果分析

從霍邱縣土地適宜性綜合評價結(jié)果來分析，霍邱縣最適宜建設(shè)區(qū)面積為45426公頃，較適宜建設(shè)區(qū)面積為170061公頃，最適宜與較適宜建設(shè)區(qū)的面積和為215488公頃，占霍邱縣國土面積的66.51%，主要集中在城鎮(zhèn)集中建設(shè)區(qū)；基本適宜建設(shè)區(qū)面積為63639公頃，占霍邱縣國土面積的19.64%，在霍邱縣域內(nèi)主要分布西、北部；而不適宜和最不適宜建設(shè)區(qū)的面積為44839公頃，占霍邱縣國土面積的13.84%，主要集中在河流水系及其他重要生態(tài)保護區(qū)域等地區(qū)。

4.2 土地利用對策

城市土地資源的可持續(xù)利用，是對土地資源現(xiàn)狀功能進行繼續(xù)維持或者加以提高。為了使霍邱縣土地資源能夠可持續(xù)發(fā)展，針對上述適宜性等級結(jié)果，對霍邱縣土地利用提出以下對策。

4.2.1 最適宜和較適宜建設(shè)區(qū)

最適宜與較適宜建設(shè)區(qū)，主要集中在霍邱縣各城鎮(zhèn)集中建設(shè)區(qū)。該區(qū)自然資源豐富，地形平坦、交通便捷，居民生活點集中，生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定?？傮w而言，該區(qū)土地自然屬性不會限制建設(shè)用地的開發(fā)。從生態(tài)和環(huán)境保護的角度分析，最適宜和較適宜建設(shè)區(qū)適合霍邱縣的發(fā)展，但在開發(fā)過程中應(yīng)該注意對生態(tài)環(huán)境和基本農(nóng)田等的保護。

4.2.2 基本適宜建設(shè)區(qū)

基本適宜用地主要分布在基礎(chǔ)設(shè)施、水域保護等緩沖區(qū)范圍的邊緣上。該區(qū)地形相對比較平坦，現(xiàn)狀已有一定的開發(fā)基礎(chǔ)。若開發(fā)該區(qū)對生態(tài)環(huán)境的影響較小，因此可進行有條件的開發(fā)，適時適度的對土地利用方式加以調(diào)整。另外該區(qū)主要位于霍邱縣的西部和北部，開發(fā)過程還應(yīng)對用地進行整合，充分挖掘土地資源的利用潛力，實現(xiàn)城市的社會、經(jīng)濟和生態(tài)效益的統(tǒng)一。

4.2.3 不適宜和最不適宜建設(shè)區(qū)

不適宜和最不適宜用地主要分布在河流水系、重要生態(tài)保護區(qū)域一定緩沖區(qū)范圍內(nèi)的區(qū)域。若對該區(qū)土地進行開發(fā)會對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不同程度的負面作用，從原則上而言不宜進行開發(fā)。同時這類區(qū)域的土地交通條件差、地形起伏較大，難以滿足開發(fā)建設(shè)的要求。因此需注意采取防護措施，相關(guān)部門還需加強對土地的保護和管理力度，禁止在該區(qū)進行損壞生態(tài)環(huán)境的開發(fā)建設(shè)行為。

5 討論

評價方法的選擇對有效開發(fā)城市土地具有很大的啟示意義。但是，在實際應(yīng)用中會存在一定程度的局限性。從評價結(jié)果分析，用地的適宜性不是一成不變的，實際項目中的資金來源問題、土地的供給情況、項目實施的技術(shù)條件以及當?shù)鼐用竦囊庾R水平和政府部門的發(fā)展政策等都將會影響土地的適宜性。所以，有必要定期開展土地適宜性評價。另外，本研究對于霍邱縣域的交通通達度、河流水域等因子的影響輻射范圍是通過做緩沖區(qū)來確定的，而當前相關(guān)文獻中針對此方法的案例介紹不多，因此對于所確定的基礎(chǔ)距離的合理性仍值得深入研究。

表3 霍邱縣土地適宜性分區(qū)統(tǒng)計(萬公頃)

從技術(shù)角度分析，本研究主要是依托GIS平臺，根據(jù)層次分析法的原理進行評價。在構(gòu)建本次指標體系，篩選評價因子過程中，主要遵循的是生態(tài)環(huán)境保護原則、綜合性原則、主導(dǎo)因素原則以及因地制宜原則。雖然可以比較全面地反映本次評價的目的，但是關(guān)于選取社會經(jīng)濟方面的影響指標仍略顯單薄，在因子的選取上仍有非常大的探索空間。因此有必要在未來的適宜性評價過程中收集盡可能多的代表性要素；同時還需對其影響程度加以科學(xué)的分析，從而能夠更準確地反映出土地適宜性的特點。