蘇 雷，朱京海，傅立群，胡遠(yuǎn)滿，劉 淼

（1.中國科學(xué)院 沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所 森林與土壤生態(tài)國家重點實驗室，沈陽110016；2.遼寧省葫蘆島市建委 遼寧 葫蘆島125001；3.遼寧省環(huán)保廳 沈陽110033）

聯(lián)合國糧農(nóng)組織（FAO）于1993年出版的《土地利用規(guī)劃指南》中指出，土地適宜性評價是土地利用規(guī)劃的重點，是土地合理利用的基礎(chǔ)工作［1］。我國現(xiàn)階段已進(jìn)入轉(zhuǎn)型發(fā)展時期，一方面，未來20 a我國城鎮(zhèn)化將繼續(xù)保持穩(wěn)健發(fā)展的態(tài)勢；另一方面，人地矛盾日益突出，水資源緊缺、生態(tài)環(huán)境污染等各類問題凸顯［2］。在此背景下，土地適宜性評價的應(yīng)用領(lǐng)域逐步拓展，目前主要包括以下五類：一是土地利用規(guī)劃［3］、區(qū)域規(guī)劃［4］及景觀規(guī)劃［5］，二是農(nóng)業(yè)用地的評價［6］，三是城市建設(shè)用地的評價［7－8］，四是自然保護(hù)區(qū)或旅游區(qū)用地的評價［9］，五是項目選址以及環(huán)境影響評價［10］。近年來，隨著3S技術(shù)的不斷發(fā)展，土地適宜性評價從單一的評價體系發(fā)展成多種新的評價體系，評價因子也呈現(xiàn)多樣化的趨勢，經(jīng)濟、社會、環(huán)境、行為等因素的引入使得評價所考慮的因素更為全面［11］。不斷完善的評價體系可以為城市規(guī)劃的用地發(fā)展策略、功能布局、生態(tài)功能分區(qū)、資源保護(hù)、景觀規(guī)劃等提供科學(xué)依據(jù)［12］?；趯Σ煌耐恋乩脙?nèi)涵與應(yīng)用方式的理解，土地適宜性評價形式不同。通過適宜性評價可解決位置選取和位置搜索兩方面問題。位置選取是指某種土地利用候選區(qū)域情況是確定的，目的在于確定最適合的特定位置，對各個候選區(qū)域進(jìn)行分級評估。如果沒有候選區(qū)域的范圍位置信息，需采取一定的方法確定評價單元，然后進(jìn)行評價，研究目的在于確定適合位置的邊界［13］。本文的適宜性評價主要是解決位置選取問題。

1 區(qū)域概況與數(shù)據(jù)處理

1.1 區(qū)域概況

錦州葫蘆島沿海地區(qū)包括錦州市區(qū)、葫蘆島市區(qū)、興城市和凌海市4個城市（以下簡稱“錦葫沿海地區(qū)”），行政范圍面積為7 847.6 k m2，沿海岸線呈帶狀分布，地 理 坐 標(biāo) 介 于 北 緯 39°59′—41°26′，東 經(jīng)119°12′—121°45′。該區(qū)域地處遼西走廊，瀕臨渤海遼東灣，是東北亞經(jīng)濟圈、京津冀經(jīng)濟圈和環(huán)渤海經(jīng)濟圈三圈的交匯處，是溝通關(guān)內(nèi)外、聯(lián)結(jié)東北與華北的黃金通道。錦葫沿海地區(qū)屬于溫帶季風(fēng)性氣候，地勢連綿起伏，地貌類型齊全，既是“城市熱點區(qū)域”，又是“生態(tài)敏感區(qū)域”［14］。

1.2 數(shù)據(jù)來源與處理

生態(tài)適宜性評價采用的數(shù)據(jù)資料及主要用途見表1，在對Landsat ET M遙感影像進(jìn)行校正、配準(zhǔn)以及目視解譯的基礎(chǔ)上，獲得了景觀類型圖、交通用地等影響因子數(shù)據(jù)。在對影像進(jìn)行多波段融合、校正、配準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，利用ERDAS獲得歸一化植被指數(shù)（NDVI）的柵格數(shù)據(jù)。

表1 數(shù)據(jù)來源及主要用途

2 評價方法

本文采用數(shù)學(xué)概念中的多準(zhǔn)則多目標(biāo)評價進(jìn)行生態(tài)適宜性分析，通俗的理解為多因子權(quán)重疊加。在適宜性分析中，影響因子的選擇、標(biāo)準(zhǔn)化、權(quán)重的確定以及如何將GIS和決策過程相結(jié)合，是評價方法得當(dāng)?shù)年P(guān)鍵［15］。評價過程具體分以下幾個步驟：影響因子選擇、因子評分、權(quán)重確定、綜合評價、構(gòu)建生態(tài)適宜性評價模型。

生態(tài)適宜性的基本表達(dá)式為：

式中：S——生態(tài)適宜性等級；xi（i＝1，2，3，…，n）——用于評價的一組變量。目前常用的基本模型是權(quán)重修正法：

式中：S——生態(tài)適宜性等級；Xi——變量值；Wi——權(quán)重，i＝1，2，3，…，n。

采用公式（2）進(jìn)行生態(tài)適宜性評價的最大缺點是每個變量對于生態(tài)適宜性的貢獻(xiàn)是十分復(fù)雜的，有些因素對某種土地利用構(gòu)成絕對限制，有些則構(gòu)成發(fā)展?jié)摿?，因此也可以把生態(tài)適宜性理解為生態(tài)潛力扣除生態(tài)限制性的剩余。

3 評價過程

3.1 影響因子選取

影響土地生態(tài)適宜性的因素眾多，本研究在進(jìn)行生態(tài)調(diào)研、相關(guān)圖件以及文本資料收集的基礎(chǔ)上，在有關(guān)專家的指導(dǎo)下選取了對土地的適宜性影響大、穩(wěn)定性強并且能夠確切地反映土地區(qū)域性的內(nèi)在差異特征的主導(dǎo)因子，它們主要包括地形因子、水域因子、交通因子、城鎮(zhèn)吸引力、海岸線距離和現(xiàn)狀因子。

（1）地形因子。高程：海拔高度對建設(shè)用地有限制作用。錦葫沿海地區(qū)包括低山丘陵、丘陵漫崗、沿海平原等基本地貌單元。進(jìn)行建設(shè)用地生態(tài)適宜性評價時，需要對地勢進(jìn)行分析，從高程出發(fā)選取適合城市建設(shè)的用地。與此同時，高程也是景觀價值評價需要考慮的因素之一。應(yīng)用DEM數(shù)據(jù)提取出研究區(qū)內(nèi)最高高程為875 m，最低高程為0 m，即海平面。坡度：一般坡度較大的區(qū)域穩(wěn)定性較差，容易造成各種地質(zhì)災(zāi)害，不適宜進(jìn)行建設(shè)，對工程技術(shù)性要求也越高，是影響建設(shè)投資、開發(fā)強度的重要控制指標(biāo)之一。錦葫沿海地區(qū)總體呈現(xiàn)西北高、東南低的地形，坡度在0%～62.32%之間。

（2）水域因子。城市的發(fā)展需要大量的水資源支撐，而錦葫沿海地區(qū)水資源分布不均勻，局部地區(qū)水資源比較匱乏，水源地的保護(hù)已成當(dāng)務(wù)之急。錦葫沿海地區(qū)的進(jìn)一步發(fā)展還急需新建水源地；河流是區(qū)域的血脈，在改善區(qū)域景觀質(zhì)量、維持正常水循環(huán)等方面發(fā)揮著重要作用。河流廊道不僅能維持生態(tài)系統(tǒng)的平衡，還是區(qū)域生態(tài)格局安全的重要廊道。因此，水域的合理利用與保護(hù)對錦葫沿海地區(qū)景觀生態(tài)格局的穩(wěn)定性與社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。本研究將水域因子劃分為一級河流緩沖區(qū)、二級河流緩沖區(qū)和水源地保護(hù)三個層面。

（3）交通因子。交通線路對城鎮(zhèn)建設(shè)的導(dǎo)向性很強，交通可達(dá)性強、便捷度高的區(qū)位比其他地方更容易轉(zhuǎn)化為城鎮(zhèn)。用地道路分布直接影響交通的便利性，離道路越近的地方，建設(shè)適宜性越高。本研究將交通區(qū)位分為公路交通和鐵路交通兩部分進(jìn)行分析。

（4）城鎮(zhèn)吸引力。由于集聚效應(yīng)的作用，已建成的區(qū)域更具有內(nèi)在的不斷拓展的動力機制，因而已有建成區(qū)周圍的土地具有優(yōu)先發(fā)展的優(yōu)勢和條件。該影響要素從城鎮(zhèn)建成區(qū)的距離和農(nóng)村居民點距離兩個層面考慮。

（5）海岸線距離。美麗的大海和優(yōu)美的海岸線是錦葫沿海地區(qū)的靈魂所在、優(yōu)勢所在，對其進(jìn)行科學(xué)保護(hù)、合理利用是關(guān)系區(qū)域長遠(yuǎn)發(fā)展的重大問題。沿海城市的發(fā)展與海洋的關(guān)系密不可分，建設(shè)用地應(yīng)該避免選在海陸交錯帶區(qū)位上。由于海陸交錯帶生物多樣性豐富，且屬于生態(tài)敏感區(qū)域，一旦破壞很難修復(fù)，因此，建設(shè)用地的適宜區(qū)位應(yīng)在海岸帶控制線以外。

（6）現(xiàn)狀因子。土地利用類型是建設(shè)用地開發(fā)的背景因素?，F(xiàn)有土地利用方式直接決定著土地開發(fā)的生態(tài)適宜性。國家對土地各類用地的相關(guān)規(guī)定、要求直接決定了是否適宜開發(fā)建設(shè)，因此現(xiàn)狀因子也是影響土地生態(tài)適宜性的主要因素。

3.2 評價體系的建立

采用特德爾菲法確定單因子敏感度的評價值，一般分3級，用5，3，1代表生態(tài)敏感性的高低，對于劃分等級較多的因子，可采用4、2作為中值確定基礎(chǔ)因子后，針對各個基礎(chǔ)因子的原始信息進(jìn)行等級化、數(shù)量化評價。通過土地生態(tài)調(diào)查，明確目前的土地狀況，采用專家打分法確定各影響因子的權(quán)重，建立評價指標(biāo)體系如表2所示。

4 結(jié)果與分析

4.1 單因子評價

以Arc GIS 9.0為平臺，建立GIS基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫后，進(jìn)行單因子評價，形成單因子適宜性評價圖（圖1）。在評價圖形成的過程中，數(shù)據(jù)是以柵格的形式表示的，各柵格有其單獨的屬性值，因此，評價結(jié)果既可以通過圖中顏色的深淺表示，也可以通過多個柵格數(shù)據(jù)屬性的綜合分布狀況，得到適宜性值的分布范圍。

4.2 綜合評價

對各單因子評價圖進(jìn)行加權(quán)疊加，生成多因素綜合評價圖，評價土地利用發(fā)展的生態(tài)適宜性，得出錦葫沿海地區(qū)土地利用發(fā)展用地綜合評價值S在2.14～4.86之間變化（圖1l）。

在圖1l的基礎(chǔ)上制作各適宜類評價單元加權(quán)綜合指數(shù)和出現(xiàn)頻數(shù)分布直方圖，根據(jù)各適宜類直方圖中的加權(quán)指數(shù)和在空間上的聚散和分布規(guī)律，確定各評價單元的土地生態(tài)適宜性，劃分不同類別適宜區(qū)范圍。本文以確?，F(xiàn)狀景觀基本在該景觀類型適宜區(qū)范圍內(nèi)為原則，將錦葫沿海地區(qū)的土地綜合生態(tài)適宜區(qū)劃分為五類，每類綜合指數(shù)S的數(shù)值范圍為：

4.14 ＜S≤4.86Ⅰ類適宜區(qū)：適宜發(fā)展建設(shè)用地

3.56 ＜S≤4.14Ⅱ類適宜區(qū)：適宜耕地建設(shè)

3.24 ＜S≤3.56Ⅲ類適宜區(qū)：適宜草地建設(shè)

2.66 ＜S≤3.24Ⅳ類適宜區(qū)；適宜林地、園地建設(shè)

2.14 ＜S≤2.66Ⅴ類適宜區(qū)：適宜水域及其他用地

依據(jù)以上分級標(biāo)準(zhǔn)，將生態(tài)適宜性綜合評價圖（圖1l）在GIS平臺下重新分類，得到各類適宜用地的分布圖（附圖7）。

表2 生態(tài)適宜性評價因子等級劃分標(biāo)準(zhǔn)

為保持錦葫沿海地區(qū)的土地生態(tài)環(huán)境平衡，建立區(qū)域景觀格局優(yōu)化模式，從生態(tài)學(xué)角度來分析錦葫沿海地區(qū)土地生態(tài)適宜性及最佳生態(tài)適宜性利用模式：

Ⅰ類適宜區(qū)，適宜發(fā)展城市建設(shè)用地，面積約為161 439.3 h m2，主要分布在海岸線邊緣地帶（陸地區(qū)域）、公路交通沿線及原有的建設(shè)用地周邊區(qū)域。將Ⅰ類適宜區(qū)的分布與2010年錦葫沿海地區(qū)建設(shè)用地進(jìn)行對比可以看出：錦州港與葫蘆島港區(qū)將是城市擴展的熱點，除此之外，興城市海岸線邊緣地帶也比較適宜發(fā)展為建設(shè)用地。

圖1 單因子適宜性評價及生態(tài)適應(yīng)性綜合評價結(jié)果

Ⅱ類適宜區(qū)，面積約為290 081.79 h m2，適宜耕地，主要集中在凌海市東北和西南的丘陵漫崗和中南部的平原地區(qū)、葫蘆島市連山區(qū)東南部的平原地區(qū)和興城市東南部的沿海平原地區(qū)。

Ⅲ類適宜區(qū)，面積約為52 438.68 h m2，集中分布在錦葫沿海地區(qū)西北方向的低山丘陵區(qū)，坡度主要在5%～20%之間，該適宜區(qū)多為土層淺薄、肥力低下的棕壤土，適宜恢復(fù)牧草地建設(shè)。

Ⅳ類適宜區(qū)，面積約為266 589.18 h m2，適宜發(fā)展園地和林地，主要分布在海岸線邊緣（靠近海洋一側(cè)）及西北方向的山地丘陵地區(qū)。錦州港與葫蘆島港以工業(yè)發(fā)展為主，工業(yè)污水超標(biāo)排放，對海洋環(huán)境已造成了一定的污染破壞；其他海岸帶地區(qū)主要發(fā)展海水養(yǎng)殖、特色濱海旅游和原生沙質(zhì)海岸保護(hù)區(qū)，因此構(gòu)建海岸帶防護(hù)林帶非常必要。

Ⅴ類適宜區(qū)，面積約為80 731.53 h m2，主要適宜水域及其他用地，該區(qū)域也是最不適宜城市開發(fā)建設(shè)的區(qū)域。

5 結(jié)論與討論

將適宜性評價結(jié)果與《遼寧省土地利用總體規(guī)劃（2006—2020）》中該區(qū)域的各類土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)該評價結(jié)果在建設(shè)用地、耕地、園地和林地的指標(biāo)上有較大富余，主要是由于進(jìn)行適宜性評價時考慮了海陸全域空間，因此土地總量上會有所增加，填海造地仍將是錦葫地區(qū)的發(fā)展趨勢；結(jié)合適宜用地分布圖（附圖7）可以看出，向海岸帶延伸的景觀類型主要包括建設(shè)用地和園地、林地，海岸帶地區(qū)適宜生態(tài)敏感帶林地的建設(shè)，構(gòu)建沿海生態(tài)綠色廊道，協(xié)調(diào)建設(shè)用地與生態(tài)保護(hù)林地的空間布局有助于構(gòu)建生態(tài)安全格局。

本研究對錦葫沿海地區(qū)的自然環(huán)境特征、土地資源開發(fā)利用現(xiàn)狀、環(huán)境保護(hù)總體規(guī)劃、生態(tài)保護(hù)與建設(shè)需求等一系列因素進(jìn)行系統(tǒng)地分析，篩選一定的生態(tài)因子對土地進(jìn)行生態(tài)適宜性評價，考慮到區(qū)域內(nèi)各種自然生態(tài)景觀資源和各生態(tài)要素之間的關(guān)系、區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定和發(fā)展，來劃定土地生態(tài)適宜性分區(qū)，并確定各類型區(qū)域的土地用途。生態(tài)適宜性評價有利于從開發(fā)建設(shè)的根源上控制和減少人類活動對生態(tài)系統(tǒng)的不利影響，促進(jìn)城市建設(shè)和生態(tài)建設(shè)的協(xié)調(diào)發(fā)展。該評價結(jié)果可為土地利用規(guī)劃、區(qū)域規(guī)劃等提供決策輔助，同時需進(jìn)一步融合城市規(guī)劃、景觀生態(tài)學(xué)、城市生態(tài)學(xué)等相關(guān)知識，為景觀格局空間優(yōu)化奠定基礎(chǔ)，如在此基礎(chǔ)上可以開展城鎮(zhèn)空間發(fā)展布局、構(gòu)建區(qū)域生態(tài)安全格局、綠色空間規(guī)劃等工作。

［1］ 蔡玉梅，董祚繼，鄧紅蒂，等.FAO土地利用規(guī)劃研究進(jìn)展評述［J］.地理科學(xué)進(jìn)展，2005，24（1）：70-78.

［2］ 姚士謀，陸大道，王聰，等.中國城鎮(zhèn)化需要綜合性的科學(xué)思維［J］.地理研究，2011，30（11）：1947-1955.

［3］ 陳穎，吳柏清.基于GIS的土地適宜性評價：以四川省馬爾康縣為例［J］.水土保持研究，2010，17（4）：100-103.

［4］ 劉忠秀，謝愛良.區(qū)域多目標(biāo)土地適宜性評價研究：以臨沂市為例［J］.水土保持研究，2008，15（1）：176-178.

［5］ 劉搖岳.基于適宜性分析與GIS的長沙市大河西先導(dǎo)區(qū)城市綠道網(wǎng)絡(luò)設(shè)計［J］.生態(tài)學(xué)雜志，2012，31（2）：426-432.

［6］ 張力小.中國北方農(nóng)牧交錯帶農(nóng)牧業(yè)選擇適宜性分析：以科爾沁沙地為例［J］.水土保持研究，2007，14（5）：44-47.

［7］ 霍震，李亞光.基于GIS的滇池流域人居環(huán)境適宜性評價研究［J］.水土保持研究，2010，17（1）：159-162.

［8］ 張浩，趙智杰.基于GIS的城市用地生態(tài)適宜性評價研究：綜合生態(tài)足跡分析與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)［J］.北京大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2011，47（3）：531-538.

［9］ 林杰，徐文軒，楊維康，等.卡拉麥里山有蹄類自然保護(hù)區(qū)蒙古野驢生境適宜性評價［J］.生物多樣性，2012，20（4）：411-419.

［10］ 蘇寧征.福建省東北部沿海土地生態(tài)適宜性分析［J］.海峽科學(xué)，2010（6）：20-23.

［11］ 史同廣，鄭國強，王智勇，等.中國土地適宜性評價研究進(jìn)展［J］.地理科學(xué)進(jìn)展，2007，26（2）：106-115.

［12］ Svoray T，Bannet T.Urban land-use allocation in a Mediterranean ecotone：habitatheterogeneity Model incor porated in a GIS using a multi-criteria mechanis m［J］.Landscape and ur ban planning，2005，72（4）：337-351.

［13］ 邱炳文，池天河，王欽敏，等.GIS在土地適宜性評價中的應(yīng)用與展望［J］.地理與地理信息科學(xué)，2004，20（5）：20-23.

［14］ 蘇雷，朱京海，胡克梅，等.基于CA模型的城市空間擴展模擬預(yù)測：以錦葫沿海地區(qū)為例［J］.國土資源遙感，2012，24（3）：129-134.

［15］ 張東明，呂翠華.GIS支持下的城市建設(shè)用地適宜性評價［J］.測繪通報，2010（8）：62-64.