基于GIS的烏魯木齊市城區(qū)建設(shè)用地 適宜性評(píng)價(jià)的應(yīng)用分析

李崇博 宋玉 郝應(yīng)龍

摘 ? 要：研究區(qū)為烏魯木齊市城區(qū)，面積2 000 km2，結(jié)合區(qū)內(nèi)基礎(chǔ)地質(zhì)、工程地質(zhì)、地質(zhì)災(zāi)害、環(huán)境等研究成果，篩選出科學(xué)合理的評(píng)價(jià)指標(biāo)，利用層次分析方法、數(shù)學(xué)模型和GIS空間數(shù)據(jù)處理方法進(jìn)行區(qū)內(nèi)建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)。結(jié)果顯示，研究區(qū)建設(shè)用地適宜性好，全區(qū)適宜或較適宜建設(shè)區(qū)占比約74%，中等適宜建設(shè)區(qū)占比約23%。研究區(qū)北部卵、礫石土體承載力普遍較高，承載力特征值為200～300 kPa;局部存在工程性質(zhì)較差的填土、濕陷性黃土，不宜作為建筑物天然地基。

關(guān)鍵詞：烏魯木齊;建設(shè)用地;影響因子;層次分析法;適宜性評(píng)價(jià)

烏魯木齊市三面環(huán)山，和世界、國(guó)內(nèi)其他城市一樣，地質(zhì)條件既支撐了城市的建設(shè)，但脆弱的地質(zhì)環(huán)境又制約著城市發(fā)展[1]。如何揚(yáng)長(zhǎng)避短、趨利避害，有效利用地球系統(tǒng)科學(xué)知識(shí)評(píng)價(jià)城市建設(shè)用地適宜性，對(duì)指導(dǎo)城市規(guī)劃、建設(shè)具重要社會(huì)經(jīng)濟(jì)價(jià)值[2]。

在中國(guó)專(zhuān)家學(xué)者的不懈努力下，城市建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)工作的研究成果取得了很多成果。林碧華、馬曉軒等人的研究成果展示了廣州城區(qū)場(chǎng)地工程地質(zhì)分類(lèi)和適宜性評(píng)價(jià)的成果[3]?！兜刭|(zhì)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)理論與應(yīng)用》一書(shū)對(duì)一些評(píng)價(jià)模型進(jìn)行了詳細(xì)講解，并針對(duì)少數(shù)評(píng)價(jià)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行創(chuàng)新性研究工作，具很強(qiáng)的實(shí)際操作性[4]。馮小銘等提出在GIS信息平臺(tái)上建立基礎(chǔ)地質(zhì)和環(huán)境地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)，為新一輪地質(zhì)調(diào)查工作增添新的動(dòng)力[5];郝愛(ài)兵等以雄安新區(qū)工程地質(zhì)勘察為基礎(chǔ)[6]，利用影響因子的分析、選擇，對(duì)區(qū)內(nèi)地上地下工程建設(shè)適宜性進(jìn)行一體化評(píng)價(jià)，取得較好效果。本次選區(qū)烏魯木齊市主要城區(qū)，根據(jù)建設(shè)用地性質(zhì)選取影響因子，利用GIS強(qiáng)大的空間處理分析能力結(jié)合層次分析法，劃分研究區(qū)建設(shè)用地適宜性等級(jí)。

1 ?研究區(qū)概況

研究區(qū)位于烏魯木齊城區(qū)，面積約2 000 km2 ? ? ? ? ?（圖1）。地形地貌復(fù)雜，呈北部平原開(kāi)闊，南、東部高，中、北部低的特征。地層多樣，地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育;工程巖體特性空間變化復(fù)雜，以第四紀(jì)松散粘性碎石土及碎屑巖為代表的軟弱巖土體分布廣泛。溫帶大陸性干旱氣候，降雨量小于蒸發(fā)量。區(qū)內(nèi)水系發(fā)育，河流均系內(nèi)陸河，分別屬于烏魯木齊河水系、頭屯河水系、柴窩堡湖水系、白楊河水系和阿拉溝水系[2]。

2 ?技術(shù)手段與數(shù)據(jù)

為支撐烏魯木齊市建設(shè)規(guī)劃，新疆地質(zhì)調(diào)查院于2016年6月至2017年11月在烏魯木齊市城區(qū)開(kāi)展了城市地質(zhì)調(diào)查工作，收集了大量以往工作資料，完成工程地質(zhì)勘探鉆孔28個(gè)，總進(jìn)尺1 000 m，水文地質(zhì)鉆孔5個(gè)，總進(jìn)尺1 200 m，水土樣品采集測(cè)試1 220余件，綜合物探測(cè)井2 200 m，獲取土體物理力學(xué)參數(shù)、地面塌陷、地下水位及水質(zhì)等大量數(shù)據(jù)，為研究區(qū)建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)提供了堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。本次評(píng)價(jià)所使用的數(shù)據(jù)多為1∶5萬(wàn)比例尺調(diào)查資料，對(duì)局部評(píng)價(jià)精度造成一定的影響。

3 ?建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)方法

本次選擇的評(píng)價(jià)方法為層次分析法，結(jié)合建立的數(shù)學(xué)模型，將計(jì)算數(shù)值添加到之前編輯好的評(píng)價(jià)圖斑（500×500 m）屬性中，利用GIS軟件空間分析處理成圖。

3.1 ?城市建設(shè)用地的類(lèi)型

城市功能區(qū)劃分與城市的規(guī)劃建設(shè)聯(lián)系密切，是城市經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期發(fā)展形成的產(chǎn)物。這些功能區(qū)主要包括建材開(kāi)采用地區(qū)、農(nóng)業(yè)用地區(qū)、商業(yè)及生活居住用地區(qū)、風(fēng)景旅游區(qū)、工業(yè)用地區(qū)、公共設(shè)施用地區(qū)、倉(cāng)儲(chǔ)用地區(qū)、綠化用地區(qū)、垃圾填埋場(chǎng)用地區(qū)等多種類(lèi)型[7]。本次評(píng)價(jià)選擇的建設(shè)用地類(lèi)型為公共設(shè)施及住宅用地。

3.2 ?影響因子的選取

根據(jù)分析各個(gè)因子對(duì)研究區(qū)公共設(shè)施及住宅用地的影響，共確定10個(gè)影響因子，活動(dòng)斷裂、地形地貌、地下水位埋深、地下水腐蝕性、地質(zhì)災(zāi)害隱患、地基承載力、黃土濕陷性、工程活動(dòng)、道路通達(dá)、植被覆蓋，組成本次場(chǎng)地適宜性評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系。

3.3 ?影響因子的權(quán)重計(jì)算

本文采用1-9標(biāo)度構(gòu)建了公共設(shè)施及居民住宅用地類(lèi)要素指標(biāo)層判斷矩陣（表1），并全部通過(guò)了一致性檢驗(yàn)，權(quán)重計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。結(jié)果顯示：公共設(shè)施及居民住宅用地影響因子指標(biāo)層所占體系目標(biāo)層權(quán)重的一致性檢驗(yàn)結(jié)果為0.006 8，一致性比例小于0.1，說(shuō)明所建立的公共設(shè)施及居民住宅用地適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系、構(gòu)建的判斷矩陣及計(jì)算的各層次權(quán)重合理。

3.4 ?影響因子量化

由于指標(biāo)層中不同影響因子的表示單位及數(shù)值不統(tǒng)一，造成不能在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)里計(jì)算分析，但對(duì)其進(jìn)行無(wú)量綱化處理則有效的解決了這一問(wèn)題。處理方法如式（1）：

本次將選出的10個(gè)影響因子（斷裂、地形地貌、地下水埋深、地下水腐蝕性、地質(zhì)災(zāi)害隱患、地基承載力、黃土濕陷性、人類(lèi)工程活動(dòng)、道路通達(dá)和城市植被覆蓋率），根據(jù)計(jì)算結(jié)果做出無(wú)量綱化處理。利用數(shù)值1～5反映優(yōu)劣值，數(shù)值越高代表影響因子越具優(yōu)勢(shì)，各影響因子無(wú)量綱賦值見(jiàn)表3。

3.5 ?GIS軟件繪制影響因子圖件

將無(wú)量綱化處理的分級(jí)數(shù)據(jù)，通過(guò)GIS軟件賦值到之前生成的評(píng)價(jià)圖斑屬性之中，利用計(jì)算機(jī)自動(dòng)成圖功能，生成各影響因子的分級(jí)圖（圖2，3）。

4 ?建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)

4.1 ?評(píng)價(jià)模型

本次評(píng)價(jià)所選用的模型為加權(quán)平均綜合指數(shù)模型，進(jìn)行研究區(qū)建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)。根據(jù)無(wú)量綱化處理結(jié)果為賦值評(píng)分Pi，按適宜性等級(jí)由好到差分別賦值為5、4、3、2、1，結(jié)合權(quán)值Wi，計(jì)算綜合評(píng)分PI：

4.2 ?評(píng)價(jià)結(jié)果

在對(duì)研究區(qū)運(yùn)用層次分析法后，根據(jù)數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)模型定量劃定公共設(shè)施及居住用地等級(jí)分級(jí)指標(biāo)閾值，劃分為5類(lèi)。在GIS軟件中，結(jié)合反距離權(quán)重（IDW）插值法繪制建設(shè)用地適宜性分區(qū)圖（圖4）[8]。

5 ?結(jié)論

本文以烏魯木齊市城區(qū)為例，探索了多影響因子下的建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)方法，針對(duì)公共設(shè)施及居民住宅類(lèi)城市功能用地適宜性的評(píng)價(jià)方法，并利用該方法對(duì)研究區(qū)進(jìn)行了評(píng)價(jià)，得出以下結(jié)論：

（1） 在選定公共設(shè)施及居民住宅城市功能用地為建設(shè)用地基礎(chǔ)上，選定地形地貌、斷層、地下水、地基承載力等10個(gè)因子，利用層次分析法、數(shù)學(xué)模型和GIS軟件對(duì)研究區(qū)進(jìn)行建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)。

（2） 研究區(qū)建設(shè)用地適宜性好，全區(qū)適宜或較適

宜建設(shè)區(qū)占比74%，中等適宜建設(shè)區(qū)占比約23%。研究區(qū)北部卵、礫石土體承載力較高，承載力特征 ? 值為200～300 kPa;局部存在工程性質(zhì)較差的填土、濕陷性黃土，不宜作為建筑物天然地基。

（3） 該區(qū)局部存在活動(dòng)斷層、采空塌陷區(qū)、地裂縫等不良工程地質(zhì)問(wèn)題，在城市建設(shè)詳細(xì)規(guī)劃和巖土工程勘察中應(yīng)加以重視。

參考文獻(xiàn)

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Application Analysis of Suitability Evaluation of Construction Land in Urumqi City Based on GIS

Li Chongbo，Song Yu，Hao Yinglong

（Geological Research academy of Xinjiang，Urumqi，Xinjiang，830011，China）

Abstract：The research area is the urban area of Urumqi，covering an area of 2 000 square kilometers.Scientific and reasonable evaluation indexes are selected based on the research results of basic geology，engineering geology，geological disasters and environment.AHP，mathematical model and GIS spatial data processing method are used to evaluate the suitability of construction land in the area.The results showed that the suitability of construction land in the study area is good.The proportion of suitable or more suitable construction areas in the whole area is about 74%，and the proportion of medium suitable construction areas is about 23%.In the north of the study area，the bearing capacity of gravel soil is generally high，and the characteristic value of bearing capacity is between 200～300 kPa;there are some fill and collapsible loess with poor engineering properties in some parts，which are not suitable for natural foundation of buildings.

Key words： Urumqi;Land used for building;Influence factor;Analytic hierarchy process;Suitability evaluation