多視角縣級空間開發(fā)適宜性評價方法對比研究*

馬炅妤，李 炫，朱 磊，吳修月

(1.自然資源部第三地理信息制圖院，四川成都 610100；2.四川師范大學地理與資源科學學院,成都 610101)

0 引言

空間開發(fā)適宜性評價是縣域空間規(guī)劃的核心內(nèi)容，是應對建設用地無序擴展，實現(xiàn)國土空間資源合理利用的有效方法[1]?！笆糯蟆焙?，我國空間治理體系和空間治理能力將加快科學化、法制化、系統(tǒng)化、民主化的進程[2]，而空間開發(fā)適宜性評價作為重要的理論和方法論基礎，以綠色發(fā)展理念為指引，在總體開發(fā)格局中，讓開發(fā)成本低、資源環(huán)境容量大、發(fā)展需求旺盛的地區(qū)承擔高強度的社會經(jīng)濟活動，允許這些地區(qū)進行高強度的開發(fā)，而對于生態(tài)價值高、開發(fā)難度大的區(qū)域，優(yōu)先考慮降低其社會經(jīng)濟活動，使其主要承擔生態(tài)維護功能[3-4]。

在傳統(tǒng)的空間開發(fā)評價中，常以行政區(qū)作為評價單元。行政區(qū)單元一方面滿足了區(qū)域內(nèi)部均質(zhì)性發(fā)展的要求，另一方面與統(tǒng)計數(shù)據(jù)的統(tǒng)計口徑相同，有利于形成相對穩(wěn)定的區(qū)劃方案，將預定的地域功能落實到比較具體的地域范圍內(nèi)，這樣空間格局比較清晰，發(fā)展目標比較明確[5]。近年來，在GIS技術(shù)支持下，空間格網(wǎng)逐步應用到各類研究中，這為地域空間適宜性分區(qū)研究提供了思路與技術(shù)保障[6-8]。格網(wǎng)單元以一定大小的正方形格網(wǎng)形成具有穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的基本地域單元，賦予不同單元不同的功能和政策指向，一方面可充分表達要素的空間分布差異，另一方面能體現(xiàn)區(qū)劃穩(wěn)定而功能和政策的改變[9-12]。文章運用GIS空間技術(shù)，以成都市蒲江縣作為研究區(qū)域，在相同評價指標下，通過對比分析行政區(qū)單元和格網(wǎng)單元兩種視角下的空間開發(fā)適宜性評價結(jié)果差異，進而確定更適宜縣域范圍內(nèi)空間開發(fā)適宜性評價的尺度。

1 研究區(qū)概況

蒲江縣位于成都、眉山、雅安三市交匯處，毗鄰天府新區(qū)，屬成都“半小時經(jīng)濟圈”；現(xiàn)有主要運輸方式以公路運輸為主，縣域內(nèi)有4條主要公路、8條縣道、4個客運場站；截止2020年，規(guī)劃實現(xiàn)“三軌兩高五快”對外快速交通骨架網(wǎng)絡[13]。據(jù)《2016年蒲江縣國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》，蒲江縣2016年實現(xiàn)地區(qū)生產(chǎn)總值117.97億元，較2015年增長10.5%。人均地區(qū)生產(chǎn)總值4.64 63萬元，較2015年增長16.2%。三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)為15.7：49.8：34.5。2016年底全縣戶籍總戶數(shù)12.067 4萬戶，總?cè)丝?6.829 1萬人，其中城鎮(zhèn)人口7.905 8萬人，占29.5%，鄉(xiāng)村人口18.923 3萬人，占70.5%；年底全縣常住人口25.41萬人，城鎮(zhèn)化率達40.51%。

2 評價指標與研究方法

2.1 評價指標

空間開發(fā)適宜性評價是應用地域功能理論和主體功能區(qū)規(guī)劃理論，綜合考慮自然生態(tài)與環(huán)境條件、資源承載力與利用程度、經(jīng)濟效益與開發(fā)需求，并結(jié)合區(qū)域政策導向，定量化評估區(qū)域城鎮(zhèn)化發(fā)展?jié)摿?，以確定空間開發(fā)適宜程度[14]。因此該研究在指標選取上充分遵循科學性、生態(tài)性、綜合性、相對穩(wěn)定性、通用可比性、可操作性等原則，綜合考慮蒲江縣地域功能和主體功能區(qū)規(guī)劃，評價指標從空間開發(fā)適宜性和約束性兩個視角進行構(gòu)建(表1)。

表1 空間開發(fā)適宜性評價指標

2.2 研究方法

2.2.1 數(shù)據(jù)收集與處理

收集蒲江縣2016年統(tǒng)計年鑒資料和由發(fā)改、規(guī)劃、環(huán)保、國土、交管、水務等部門提供的生產(chǎn)總值、自然保護區(qū)、基本農(nóng)田保護區(qū)、生態(tài)保護紅線交通設施分布、水資源量(包括農(nóng)業(yè)用水量、工業(yè)用水量、生活用水量)等數(shù)據(jù)?？臻g數(shù)據(jù)主要包括2016年地理國情監(jiān)測成果和10m分辨率的數(shù)字高程模型(DEM)。

獲取的各類數(shù)據(jù)中，文字資料以表格或文字的方式進行整理和錄入，將所有空間數(shù)據(jù)坐標系統(tǒng)一定義為CGS2000坐標系，高斯—克呂格投影，對于非CGCS 2000坐標空間數(shù)據(jù)按照控制點進行坐標轉(zhuǎn)換，同時將國土局MapGIS格式數(shù)據(jù)以及規(guī)劃局CAD數(shù)據(jù)統(tǒng)一轉(zhuǎn)換成GDB數(shù)據(jù)格式存儲。

2.2.2 多指標綜合評價

根據(jù)評價指標體系，利用熵權(quán)法確定指標權(quán)重。在信息論中為度量信息在系統(tǒng)中的有序程度，多采用系統(tǒng)無序程度的熵。信息熵衡量指標的信息貢獻量，信息熵小，表示權(quán)重大[15-20]。熵權(quán)法中權(quán)重的計算步驟如下。

①數(shù)據(jù)標準化[17，20]。采用相應的標準化方法，如極值法等，進行指標標準化。

共有k個指標X1，X2，…，Xk，其中，Xi={X1，X2，…，Xn}。標準化后的指標值為Y1，Y2，…，Yk，那么：

Yij=(xij-min(xi))/(max(xi)-min(xi))

(1)

②信息熵求取[17，20]。標準化數(shù)據(jù)的信息熵，公式為：

(2)

③指標權(quán)重確定[17，20]。根據(jù)上述的計算公式，計算出各個標準化指標的信息熵E1，E2，…，Ek，得到各指標的權(quán)重。

(3)

在地理信息技術(shù)支持下，建立10m×10m的空間格網(wǎng)，分別提取地形地勢、交通干線影響、人口集聚度、經(jīng)濟發(fā)展水平、可利用土地資源、可利用水資源、自然災害影響、生態(tài)脆弱性，八個因子的取值，代入以上公式得到相應的權(quán)重值分別為：0.033 75、0.089 60、0.223 02、0.350 05、0.061 92、0.063 06、0.140 89、0.037 70。

將空間格網(wǎng)的取值結(jié)果進行加權(quán)綜合。計算公式為：

(4)

式(4)中，F(xiàn)疊加分析為多指標綜合評價值，i為各單項指標，fi為各單項指標評價值，λi為各單項指標權(quán)重值，n為單項指標數(shù)量。

當f取值中的地形地勢、自然災害影響評價、可利用土地資源評價、可利用水資源評價、環(huán)境容量、生態(tài)系統(tǒng)脆弱性中任意一項為0時，F(xiàn)疊加分析值為0，表明該區(qū)域土地不適宜開發(fā)。

由于上述公式計算得到的函數(shù)F疊加分析取值在0～4之間存在多種情況且數(shù)據(jù)分散，因此，將F疊加分析的取值區(qū)間[0，4]進行4等分，并劃定相應等級，得到多指標綜合評價結(jié)果分級函數(shù)G疊加分級：

等級越高，說明該區(qū)域發(fā)展?jié)摿υ酱?，越適宜進行開發(fā)；級別越低，則發(fā)展受限程度越大，越傾向于保護。

2.2.3 不同視角下空間開發(fā)適宜性綜合評價

(1)行政區(qū)視角下的空間開發(fā)評價。蒲江縣現(xiàn)轄1街道7鎮(zhèn)4鄉(xiāng)的現(xiàn)有行政區(qū)，基于行政區(qū)的評價結(jié)果，主要用到的GIS空間方法為分區(qū)統(tǒng)計。分區(qū)統(tǒng)計是根據(jù)分區(qū)圖層中的形狀、值等來定義該圖層中的區(qū)域，以此區(qū)域為范圍來統(tǒng)計柵格值圖層中的柵格值(統(tǒng)計方法包括最大值、最小值、平均值等)，輸出一個新的柵格統(tǒng)計圖層。

(2)格網(wǎng)視角下的空間開發(fā)評價。使用10m×10m的格網(wǎng)單元，將蒲江縣全域劃分為580萬個格網(wǎng)空間，通過利用核密度分析方法，將人口、經(jīng)濟等統(tǒng)計要素按照屬性位置的匹配關系進行空間化。對相同的行政區(qū)單元，在地理國情監(jiān)測數(shù)據(jù)中，確定每類統(tǒng)計數(shù)據(jù)的空間載體，計算每類覆被數(shù)據(jù)的圖斑面積比上相應的行政區(qū)同類覆被類型的面積的總和，形成統(tǒng)計數(shù)據(jù)的空間化表達[21]。

3 評價結(jié)果對比分析

3.1 結(jié)果分析

空間開發(fā)適宜性評價結(jié)果是劃分城鎮(zhèn)、農(nóng)業(yè)、生態(tài)3類空間的基礎，其評價成果的科學性、精準性至關重要。按3.2中分級方法，將評價結(jié)果分為4個等級。

圖1 空間適宜性評價結(jié)果圖

從行政區(qū)視角評價結(jié)果(圖1a)可以看出，蒲江縣最適宜開發(fā)區(qū)主要分布在鶴山街道及壽安鎮(zhèn)，占蒲江縣總面積的34.03%；較適宜開發(fā)區(qū)主要是西來鎮(zhèn)、大塘鎮(zhèn)、甘溪鎮(zhèn)、成佳鎮(zhèn)、朝陽湖鎮(zhèn)，占蒲江縣總面積的35.83%；較不適宜開發(fā)區(qū)是大興鎮(zhèn)、復興鄉(xiāng)、光明鄉(xiāng)及白云鄉(xiāng)，占蒲江縣總面積的26.83%；最不適宜開發(fā)區(qū)主要是長秋鄉(xiāng)，占蒲江縣總面積的3.31%。

從格網(wǎng)視角評價結(jié)果(圖1b)可以看出，蒲江縣最適宜開發(fā)區(qū)主要分布在鶴山街道及壽安鎮(zhèn)，西來鎮(zhèn)、復興鄉(xiāng)、大塘鎮(zhèn)、甘溪鎮(zhèn)少量分布，共3 322.34hm2，占蒲江縣總面積的5.73%；較適宜開發(fā)區(qū)主要分布在鶴山街辦、壽安鎮(zhèn)、西來鎮(zhèn)、復興鄉(xiāng)、大塘鎮(zhèn)及甘溪鎮(zhèn)，形成了兩條帶狀發(fā)展區(qū)，其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)少量分布，共1.953 337萬hm2，占蒲江縣總面積的33.67%；較不適宜開發(fā)區(qū)主要集中分布于大興鎮(zhèn)、成佳鎮(zhèn)、朝陽湖鎮(zhèn)、白云鄉(xiāng)、光明鄉(xiāng)及甘溪鎮(zhèn)，共2.955 945萬hm2，占蒲江縣總面積的50.95%；最不適宜開發(fā)區(qū)主要位于蒲江縣南部，即白云鄉(xiāng)、光明鄉(xiāng)、長秋鄉(xiāng)及鶴山街道南部，共5 598.83hm2，占蒲江縣總面積的9.65%。

從總體看蒲江縣國土空間開發(fā)適宜等級有較強的時序特征，圍繞現(xiàn)狀建成區(qū)逐漸向外，并且其開發(fā)潛力呈現(xiàn)逐漸降低趨勢。最適宜開發(fā)區(qū)域、較適宜開發(fā)區(qū)域呈現(xiàn)階梯分布特征，此兩類區(qū)域主要分布鶴山街道—壽安鎮(zhèn)一線，西來鎮(zhèn)、復興鎮(zhèn)、大塘鎮(zhèn)等呈現(xiàn)組團式分布，是城鎮(zhèn)建設的集中區(qū)域和發(fā)展較快地區(qū)；朝陽湖風景名勝區(qū)和基本農(nóng)田保護區(qū)等為不適宜開發(fā)區(qū)域，占蒲江縣開發(fā)適宜性主導地位，應以保護為主，嚴格控制開發(fā)；較不適宜開發(fā)區(qū)是較適宜開發(fā)區(qū)與不適宜開發(fā)區(qū)之間的過渡區(qū)域，應實施適度開發(fā)與保護并重。

3.2 方法對比

研究采用點對點匹配度分析，對比上述評價使用空間視角與行政區(qū)視角兩種評價視角的評價結(jié)果。

點對點匹配度分析是采用格網(wǎng)單元劃分技術(shù)，形成覆蓋研究區(qū)的、統(tǒng)一的格網(wǎng)空間，在此基礎上，使用格網(wǎng)空間提取參與分析的要素，按照“一定條件”逐個格網(wǎng)進行比較，若滿足則為真，否則為假，最終對于所有真值區(qū)進行統(tǒng)計，返回滿足“一定條件”格網(wǎng)百分比。點對點匹配度分析實現(xiàn)了不同要素的空間和屬性雙重比較，點對點匹配度越高，表明參與比較的要素空間和屬性具有越高的一致性。

在該次空間開發(fā)評價結(jié)果選取過程中，假設基于空間視角和基于行政區(qū)視角評價的開發(fā)適宜等級一致，則滿足條件，返回真值。在此條件下，提取兩種評價視角下的開發(fā)適宜等級進行比較(表2)，并使用空間分布示意圖(圖2)，展示兩種視角下，每一類開發(fā)適宜等級中，點對點匹配分析的一致區(qū)和不一致區(qū)(獨有區(qū))，進一步歸納得到兩類方法的特征：

表2 開發(fā)適宜性點對點匹配度分析 hm2

圖2 兩種視角下開發(fā)適宜性對比結(jié)果空間分布示意圖

行政區(qū)視角下，各類開發(fā)適宜性等級區(qū)域差異明顯，但街道、鄉(xiāng)(鎮(zhèn))行政區(qū)內(nèi)部具有均質(zhì)性。具體來說，各類開發(fā)適宜性等級區(qū)有按行政區(qū)集聚的趨勢，并且其集聚趨勢與多指標評價結(jié)果關系密切。如最適宜開發(fā)等級區(qū)域全部集中于鶴山街道和壽安鎮(zhèn)，屬于適宜等級一級區(qū)；成佳鎮(zhèn)、朝陽湖鎮(zhèn)、甘溪鎮(zhèn)、大塘鎮(zhèn)和西來鎮(zhèn)，集中分布了77%的較適宜開發(fā)區(qū)，此5鎮(zhèn)為適宜等級二級區(qū)；復興鄉(xiāng)、大興鎮(zhèn)、白云鄉(xiāng)、光明鄉(xiāng)，集中分布了69%的較不適宜開發(fā)區(qū)。

空間視角下，各類開發(fā)適宜性等級跨行政區(qū)，街道、鄉(xiāng)(鎮(zhèn))行政區(qū)內(nèi)部具有異質(zhì)性。一方面，各類開發(fā)適宜性等級不受行政區(qū)影響，局部精準性更高。如臨溪河谷沿線鄉(xiāng)鎮(zhèn)的開發(fā)適宜等級，在空間視角下開發(fā)等級高于行政區(qū)視角，這與該區(qū)域的實際情況相符，即在當前區(qū)域發(fā)展中臨溪河谷沿線鄉(xiāng)鎮(zhèn)的開發(fā)等級是高值區(qū)間，空間視角評價結(jié)果更為準確。另一方面，按照最適宜、較適宜、較不適宜和最不適宜的開發(fā)適宜性等級區(qū)分，能形成跨行政區(qū)的開發(fā)時序判讀，并且這種開發(fā)時序多呈現(xiàn)“中心—外圍”結(jié)構(gòu)，便于具體指導區(qū)域分步開發(fā)。如鶴山街道和壽安鎮(zhèn)最適宜、較適宜、較不適宜3類區(qū)域，較完整地展現(xiàn)了鶴壽一體化發(fā)展的空間時序安排，結(jié)合單指標評價結(jié)果，能進一步明確在鶴壽一體化發(fā)展過程中，需要解決的關鍵問題。

綜上所述，兩種視角的開發(fā)適宜性評價相比較，空間視角打破了行政區(qū)的限制，能更好地支撐空間布局優(yōu)化，進行空間開發(fā)的時序安排，制定差異化的管控政策。

4 結(jié)論與建議

通過空間開發(fā)適宜性分區(qū)可以合理地引導盡可能多的經(jīng)濟社會活動配置在低成本、高需求的地區(qū)，以地區(qū)優(yōu)勢換取區(qū)域競爭力。同時，約束和控制生態(tài)價值高、開發(fā)難度大區(qū)域的社會經(jīng)濟活動強度，從總體上促進區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展，平衡經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)保護的關系。

蒲江縣城鄉(xiāng)格局可按“鶴壽一體、成佳示范、臨溪組團”進行打造，產(chǎn)業(yè)格局在“聚力農(nóng)業(yè)提升、工業(yè)突破、三產(chǎn)融合”的基礎上，打造成都輻射帶動周邊區(qū)縣的西南門戶，生態(tài)格局應“堅持生態(tài)立縣，筑牢生態(tài)屏障，實施梯度管控”，深入推進全省丘陵地區(qū)首個生態(tài)保護紅線劃定試點。

該文研究分析了在地理國情數(shù)據(jù)支持下，通過構(gòu)建適宜性評價指標體系，采用基于行政區(qū)和格網(wǎng)兩種空間視角對蒲江縣國土空間開發(fā)布局的地形地勢、人口聚集度、經(jīng)濟發(fā)展水平、交通干線影響、可利用土地資源、可利用水資源、自然災害易發(fā)性、生態(tài)脆弱性等八類指標進行適宜性綜合評價?？傮w來說，基于格網(wǎng)的空間視角評價方法，打破了行政區(qū)的限制，突出行政區(qū)內(nèi)部的異質(zhì)性，便于綜合地、更精確地把握區(qū)域差異。同時，以格網(wǎng)作為最小單元，能更好地與國土規(guī)劃、城市規(guī)劃成果相結(jié)合，且分析結(jié)果有突出的時序特征，能更好地支撐空間布局優(yōu)化，制定差異化管控政策。相比與行政區(qū)視角，更適宜結(jié)合地方實際，完成空間發(fā)展分區(qū)的劃定。