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        濱江地區(qū)土地利用的生態(tài)適宜性評價方法
        ——以鎮(zhèn)江新民洲為例

        2012-11-07 05:46:06吳紹華周生路
        海洋開發(fā)與管理 2012年3期
        關(guān)鍵詞:新民土地利用用地

        徐 康,戴 靚,吳紹華,周生路

        (南京大學地理與海洋科學學院 南京 210093)

        濱江地區(qū)土地利用的生態(tài)適宜性評價方法
        ——以鎮(zhèn)江新民洲為例

        徐 康,戴 靚,吳紹華,周生路

        (南京大學地理與海洋科學學院 南京 210093)

        生態(tài)適宜性評價是城市開發(fā)建設(shè)的一項基礎(chǔ)性工作,而濱江城市的土地生態(tài)適宜性和開發(fā)利用合理性也日益成為關(guān)注的焦點。文章以江蘇省鎮(zhèn)江市新民洲港區(qū)總體規(guī)劃區(qū)土地為例,基于GIS空間數(shù)據(jù)分析和層次分析法(AHP法),對城市土地生態(tài)適宜性進行綜合評價。該方法首先依據(jù)選擇城市的區(qū)位、氣象、水文和地質(zhì)條件,以及主要土地利用類型,建立土地生態(tài)適宜性評價指標體系,再采用AHP法確定各評價因子權(quán)重值;然后對各種用地類型進行因子生態(tài)適宜度評價;最終通過地圖疊加,生成綜合的城市用地生態(tài)適宜度分布圖。新民洲的土地生態(tài)適宜性評價結(jié)果可為其優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu)、布局和生態(tài)保護提供依據(jù)。

        濱江;城市土地;生態(tài)適宜性評價;新民洲

        城市土地適宜性評價是城市總體規(guī)劃中的一項重要的基礎(chǔ)性工作,其核心就是合理分配利用有限的土地資源[1]。其作用是明確土地對每一種類型的適宜程度和適宜程度的數(shù)量、質(zhì)量及結(jié)構(gòu)特征,揭示影響確定利用類型的限制性因子及其限制程度[2]。利用評價指標得出的結(jié)論,可以指導(dǎo)規(guī)劃在保護和合理利用優(yōu)先土地資源的同時,兼顧生態(tài)效益,以達到城市規(guī)劃中人與自然和諧共存的目的。

        隨著科技的進步,通過軟件進行土地的適宜性評價已可實現(xiàn)。尤其是基于地理信息系統(tǒng)技術(shù)進行土地適應(yīng)性評價,可充分利用已有數(shù)據(jù)資源,實現(xiàn)土地評價過程的系統(tǒng)化和自動化,并為土地管理和規(guī)劃提供準確、可靠的依據(jù)[3]。國內(nèi)已有一些應(yīng)用GIS技術(shù)進行土地適宜性評價的系統(tǒng),這些系統(tǒng)利用GIS軟件來顯示空間數(shù)據(jù)和分析計算。梁濤等[4]以江西省萍鄉(xiāng)市總體規(guī)劃區(qū)土地生態(tài)適宜性評價為例,以工業(yè)用地、居住用地、農(nóng)業(yè)用地和林業(yè)用地為評價要素,生成綜合的城市用地生態(tài)適宜度分布圖,從而從空間上相對準確地表征了不同類型土地的生態(tài)適宜度,獲得很好的效果;鄭文武等[5]采用變異系數(shù)法確定了耕地、建設(shè)用地和林地的指標權(quán)重,并基于GIS技術(shù),應(yīng)用模糊綜合評價方法,建立了衡陽盆地的土地適宜性評價模型,對衡陽盆地的土地利用適宜性進行了評價。相對于傳統(tǒng)的純數(shù)值評價方法,基于GIS的土地適宜性評價方法是將數(shù)值計算與圖形處理有機地結(jié)合起來,具有簡潔、直觀、易操作和快速等特點[6]。

        近年來,生態(tài)環(huán)保日益成為人們的關(guān)注焦點,作為城市土地適宜性評價的一個重要分支,城市土地生態(tài)適宜性評價逐漸被各個地區(qū)重視,許多學者都利用地理信息系統(tǒng)工具等一系列手段,對適宜性評價中環(huán)境的影響做了大量研究[7]。城市土地生態(tài)適宜性的概念最早是由美國著名的景觀規(guī)劃大師麥克哈咯在《Design With Nature》一書中提出的,他認為“土地生態(tài)適宜性是指由土地具有的水文、地理、地形、地質(zhì)、生物和人文等特征所決定的,對特定、持續(xù)性用途的固有適宜性程度”[8]。筆者針對新民洲的社會、經(jīng)濟和人文發(fā)展狀況,根據(jù)經(jīng)濟發(fā)展和生態(tài)保護和諧共存的原則,并充分尊重新民洲目前土地利用現(xiàn)狀,對土地利用類型進行生態(tài)適宜性評價。利用生態(tài)適宜性評價方法可為新民洲城市布局選擇優(yōu)化方案,同時也為其他城市進行土地生態(tài)適宜性評價提供了一個可行的方法參考。

        1 研究區(qū)概況

        新民洲位于江蘇省鎮(zhèn)江市長江北岸,南臨長江、東西北三面與揚州市相接,距離江蘇省會南京市60km,距離上海市230km,毗鄰京杭大運河與長江“十字口”交匯處,交通便捷,區(qū)位優(yōu)勢明顯。新民洲氣候溫潤,四季分明。年平均氣溫15.2℃,境內(nèi)冬季多偏西北風、夏季多偏東南風。規(guī)劃區(qū)主要水體為長江,所轄江段屬感潮河段,規(guī)劃區(qū)內(nèi)地勢平坦,河流溝谷多為西—東向,屬長江水系。地下水資源豐富。新民洲地質(zhì)穩(wěn)定性較好,地貌分區(qū)屬于長江下游沖積平原區(qū),地貌類型屬長江三角洲平原中的新三角洲平原。

        2 研究方法

        2.1 主要評價內(nèi)容與技術(shù)路線

        根據(jù)鎮(zhèn)江新民洲規(guī)劃內(nèi)容、各類用地現(xiàn)狀、生態(tài)敏感性以及對文獻回顧分析所得用地類型的要求,將新民洲土地利用類型分為4類,分別為游憩用地、農(nóng)業(yè)用地、居住用地和產(chǎn)業(yè)用地,對4種用地類型分別進行適宜性評價。

        技術(shù)路線步驟:首先通過實地調(diào)查和資料收集,對研究區(qū)進行詳盡研究,選取符合研究區(qū)實際的評價要素和評價因子,并用AHP法確定各因子的權(quán)重,利用GIS技術(shù)對評價因子進行整合,最后在GIS系統(tǒng)中對評價因子進行疊加運算,得出研究區(qū)的生態(tài)適宜性分布圖,研究技術(shù)路線見圖1。

        圖1 土地利用生態(tài)適宜性評價技術(shù)路線

        2.2 評價指標體系

        2.2.1 評價體系確定

        建立評價體系包括兩方面:一是評價要素及其因子的選擇;二是權(quán)重的確定。目前,國內(nèi)外學者主要依據(jù)土地利用類型對生態(tài)適宜性的評價要素進行確定。根據(jù)主導(dǎo)性、系統(tǒng)性、可操作性、定量與定性相結(jié)合的原則,借鑒之前學者研究成果,結(jié)合研究區(qū)實際,從以下4種主要的用地類型確定土地的生態(tài)適宜性因子。

        農(nóng)業(yè)用地(這里指耕地)指供給糧食和蔬菜等農(nóng)產(chǎn)品及其為農(nóng)業(yè)作保障的用地,耕地適宜性評價用于評定土地進行農(nóng)作物種植的適宜性程度[9]。武強等[10]以河北省邱縣農(nóng)業(yè)土地適宜性評價為例,運用GIS技術(shù)和多源信息復(fù)合原理對農(nóng)業(yè)用地的自然、社會屬性進行綜合評價,應(yīng)用層次分析法確定因子對土地適宜性的貢獻率。

        產(chǎn)業(yè)用地指工業(yè)用地及配套設(shè)施用地。近年來,我國城市化發(fā)展突飛猛進,區(qū)域發(fā)展規(guī)劃亟待完善,區(qū)域生態(tài)適宜性評價亟須開展。區(qū)域工業(yè)用地生態(tài)適宜性評價從保護城市生態(tài)環(huán)境的角度為城市的土地利用提出建議,是城市規(guī)劃方法的有益嘗試和補充[11]。

        游憩用地指與旅游活動有關(guān)的用地類型,包括當?shù)匚幕z址和不可開發(fā)的濕地生等態(tài)敏感性高的生態(tài)資源。隨著GIS應(yīng)用的不斷深入和擴展,GIS的空間分析功能也在旅游資源分布[12]和旅游區(qū)分析規(guī)劃[13]等方面的應(yīng)用也日趨廣泛。梁紅玲等[14]以長沙市為例,采用模糊層次分析法確定評價因子權(quán)重,并在GIS技術(shù)的支持下,從空間上對其旅游開發(fā)的生態(tài)適宜性進行了綜合評價。

        居住用地指居住用地及居住配套設(shè)施用地。鄭文發(fā)等[15]以上海市奉賢區(qū)為例,綜合考慮自然環(huán)境,土地利用和服務(wù)設(shè)施等因素,建立評價指標體系,對奉賢區(qū)的城鎮(zhèn)居住區(qū)進行適宜性評價。朱雪欣等[16]利用GIS的空間分析和統(tǒng)計功能,根據(jù)影響農(nóng)村居民點區(qū)位的自然、社會、經(jīng)濟和環(huán)境因素的適宜分值,利用最小限制因子方法,將佛岡縣農(nóng)村居民點劃分為城鎮(zhèn)轉(zhuǎn)化型、城鄉(xiāng)聯(lián)合型、發(fā)展型、限制發(fā)展型和遷棄型5種整理。為農(nóng)居整理活動提供科學依據(jù)。

        在選擇評價要素的基礎(chǔ)上,對評價因子進行了刪選,主要有:商服繁華度、特色防護林、環(huán)境質(zhì)量、旅游資源、可達性、地形起伏(包括坡度和高程)、灌溉保證度、土壤質(zhì)量、土地利用、配套設(shè)施、綠地、風向、物流運輸、港區(qū)和保護區(qū)等15個評價因子。對評價因子的選擇,原則上應(yīng)盡可能全面地反映對各類用地生態(tài)適應(yīng)性的影響因素,但在實際的操作中,有些具體因素常常會受到數(shù)據(jù)可獲取性的限制。

        2.2.2 指標權(quán)重的確定

        權(quán)重值把握的準確與否決定著評價結(jié)果的科學性與合理性,是土地生態(tài)適宜性評價的關(guān)鍵。對此,通過層次分析法(AHP)確定評價因子權(quán)重,對區(qū)域土地的生態(tài)適宜性進行評價。建立層次結(jié)構(gòu)模型,構(gòu)造土地生態(tài)適宜性因子兩兩判斷矩陣,以問卷的方式,邀請多位專家對評價體系中各指標用標度方法進行兩兩比較打分,并采用層次分析法求得判斷矩陣的特征向量和特征值,再計算各評價因子的權(quán)重。

        具體步驟為:首先將專家打分的判斷矩陣按列歸一化。

        再對按列歸一化的矩陣再按行求和。

        然后將向量歸一化,得到特征向量,也就是求得評價因子的權(quán)重。

        最后通過一致性檢驗來判斷所確定的權(quán)重值是否接近客觀實際。通過該種判,能夠在一定程度上緩解傳統(tǒng)的專家打分法確定權(quán)重值的主觀性。具體檢驗方法如下。

        首先計算最大特征向量。

        *(Aω)i表示向量Aω的第i個分量

        通過查詢平均隨機一致性指標R.I.,并結(jié)合計算一致性指標C.I.,來演算進行檢驗其一致性檢驗C.R.(consistency ratio)

        當C.R.<0.1時,認為判斷矩陣的一致性是可以接受的。通過上述運算,最終得到的土地的生態(tài)適宜性評價量化指標與因子權(quán)重(表1)。

        表1 土地的生態(tài)適宜性評價量化體系

        續(xù)表

        從表1可以看出,全部的量化指標與因子權(quán)重檢驗結(jié)果小于0.1,全部通過檢驗。

        2.2.3 地圖疊加的評價方法

        對單一用地類型的生態(tài)適宜性評價時運用了GIS技術(shù)平臺。首先將各生態(tài)因子的統(tǒng)計數(shù)據(jù)用評價標準進行定量化處理,確定評價因子適宜度屬性值;再將各專題地圖,如土地利用現(xiàn)狀圖、城市污染區(qū)和工業(yè)區(qū)位置示意圖、儲備用地示意圖、高程圖、坡度圖、城市交通圖和城市水系分布圖等信息錄入,經(jīng)校準后使其成為具有地理坐標的底圖;然后將各個圖層進行數(shù)字化,并將評價因子屬性值輸入底圖屬性數(shù)據(jù)庫,生成矢量格式的適宜性評價的各因子圖;最后將適宜性評價因子圖經(jīng)過緩沖區(qū)處理、柵格化處理生成柵格格式的各用地類型適宜度分布圖。這里通常將用地類型適宜程度分為若干的等級,并分別賦值,綠色區(qū)域為適宜度強的地區(qū),紅色區(qū)域為基本不適宜地區(qū)。

        3 適宜性評價結(jié)果與分析

        3.1 游憩適宜性評價

        游憩適宜性最強的地區(qū)主要在北部新民河邊的特色防護林、青春河?xùn)|部的整塊綠地林地、興港路與長江間水系環(huán)繞的濕地緩沖區(qū);最弱的主要分布在西邊的工業(yè)和中心的商服設(shè)施等緩沖區(qū)內(nèi);中等適宜的區(qū)域集中在青春河、北京河、朝陽河和新民河包圍起來的耕地區(qū)和零散的農(nóng)場、樹林、大棚和有機稻田等緩沖區(qū)。因游憩用地其生態(tài)脆弱性的特點,故需加以保護。

        3.2 農(nóng)業(yè)適宜性評價

        最適宜農(nóng)業(yè)發(fā)展的地區(qū)主要分布在興港路以北和特色防護林以南地區(qū),主要分布在紅旗村周邊。農(nóng)業(yè)適宜性最強的地區(qū),基本與游憩適應(yīng)性中等的地區(qū)一致,其適宜性中等的地區(qū)也分布于游憩適宜性較好的區(qū)域,而最弱的地區(qū)除游憩適宜性較弱地區(qū),不僅有西南部的臨港工業(yè)區(qū),還有提防、道路和市政基礎(chǔ)設(shè)施等。

        3.3 居住適宜性評價

        居住適宜性最強的地區(qū)集中在新民洲青春河、朝陽河和北京河兩兩相交處,橫港路與通港路交叉的十字區(qū)內(nèi),這片區(qū)域,水系發(fā)達,道路便捷;其也是新民洲商業(yè)服務(wù)業(yè)最發(fā)達地區(qū),市政服務(wù)設(shè)施最為完備的地區(qū)。以此處為中心,居住適宜度向四周遞減,新民洲西部由于有臨港工業(yè)區(qū),故較不適宜居住。

        3.4 產(chǎn)業(yè)適宜性評價

        新民洲臨長江,水系較為發(fā)達,產(chǎn)業(yè)定位以臨港產(chǎn)業(yè)為主,在產(chǎn)業(yè)適宜性評價要素及因子權(quán)重充分考慮風向、交通通達性以及保護區(qū)范圍,而且要充分尊重土地利用現(xiàn)狀和之前總體規(guī)劃,因此,產(chǎn)業(yè)用地適宜區(qū)主要集中于下風向的臨江岸線的西部;且產(chǎn)業(yè)適宜性最強的地區(qū)是游憩、農(nóng)業(yè)、居住適宜性都較差的地區(qū);產(chǎn)業(yè)適宜性最弱的地區(qū)主要是濕地、農(nóng)用地和居住區(qū)適宜性最好的地區(qū)。

        最后利用“Raster calculator”功能,并增加以上4類用地的適宜度特征,對評價要素柵格進行疊加分析,對新民洲的土地開發(fā)利用進行綜合評判。

        新民洲北部與揚州交接處分布有特色防護林,東南部地區(qū)水域相間,是具有生物多樣性特征的濕地,臨近國家重點保護的豚類保護區(qū),不適合人為高強度開發(fā),適宜游憩用地進行規(guī)劃。在青春河以西,農(nóng)業(yè)適宜性相對較好,可進行生態(tài)高效農(nóng)業(yè)生產(chǎn),可以主要以大棚菜地和有機稻田等其他形式開展生產(chǎn)經(jīng)營,北京河以東是整片基本農(nóng)田,也可劃定為農(nóng)業(yè)用地片區(qū)。另外,為促進節(jié)約集約用地,居民點應(yīng)在公共基礎(chǔ)設(shè)施周圍集聚,故劃定新民洲青春河、朝陽河和北京河兩兩相交處,劃定為居住用地片區(qū)。長江與興港路西側(cè)是產(chǎn)業(yè)適宜性較強,主要依靠長江在新民洲段的港口,適宜發(fā)展臨港工業(yè),以江濱港口產(chǎn)業(yè)為導(dǎo)向的工業(yè)片區(qū)在此發(fā)展不僅得天獨厚,于生態(tài)角度出發(fā)的適宜性也最好。

        4 結(jié)論與討論

        對城市建設(shè)用地的生態(tài)適宜性評價是科學合理用地的前提,應(yīng)用GIS技術(shù)和土地適宜性評價方法,對鎮(zhèn)江市新民洲的游憩用地、農(nóng)業(yè)用地、居住用地和產(chǎn)業(yè)用地4種用地類型,從一個較為客觀的角度,進行了規(guī)劃區(qū)的土地利用適宜性評價,可以減少決策失誤,造成城市生態(tài)環(huán)境的破壞。本研究中所提出的采用多因子綜合評價方法,綜合考慮商服繁華度、環(huán)境質(zhì)量、旅游資源、可達性、灌溉保證度、土地利用、配套設(shè)施、風向、物流運輸和港區(qū)等因子,使評價結(jié)果更加可靠,運用系統(tǒng)復(fù)雜性的多層次權(quán)重分析法,提高了評價的效率,并將評價結(jié)果以圖形方式直觀的表現(xiàn)出來,為今后新民洲的土地利用規(guī)劃的制定和實施提供了決策依據(jù)。

        在實際操作中,雖然一致性檢驗在一定程度上緩解了專家賦值打分的主觀性,但也不能完全避免,這是人為干擾因素之一;基于GIS技術(shù)的土地生態(tài)適宜性評價方法在資料獲取上,還可能做到更為詳盡。如獲取的資料越翔實,則可增加的評價要素和評價因子就越多,所得出的結(jié)論就越接近實際;在適宜性分區(qū)整合方面,需和目前規(guī)劃相一致,適宜性分區(qū)圖只是在大的框架上對各用地類型進行劃分,在操作中還要結(jié)合實際;關(guān)于城市生態(tài)規(guī)劃的指標,缺乏一個統(tǒng)一標準,很難提出一套完整的評價要素和評價因子標準,來對城市土地的生態(tài)適宜性進行評價。

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