李建春,張軍連,周 楊,李憲文,肖 霖,袁雪紅
(1.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院,北京 100193;2.中國土地勘測規(guī)劃院,北京 100035;3.銀川市國土資源局,寧夏 銀 川 750003)
土 地利用總體規(guī)劃由各級人民政府組織編制,對一定行政區(qū)域內(nèi)的土地利用起總體控制作用,是進(jìn)行土地管理的重要手段[1]。市(縣)級土地利用總體規(guī)劃,以指標(biāo)控制和土地用途分區(qū)管制為核心。由于地方政府存在著實現(xiàn)自身利益最大化的動機(jī)[2],試圖憑借修編土地利用總體規(guī)劃的契機(jī),擴(kuò)大城市用地規(guī)模[3]、減少耕地數(shù)量與降低耕地質(zhì)量[4],因而一些地區(qū)土地利用規(guī)劃成果,偏離了土地資源集約、節(jié)約與合理利用的目標(biāo)。在規(guī)劃編制與管理的實踐過程中,對 于規(guī)劃中土地利用結(jié)構(gòu)的調(diào)整可通過上級規(guī)劃下達(dá)的指標(biāo)進(jìn)行數(shù)量控制與約束,而對于土地利用總體規(guī)劃布局的 安排,則缺少評判的客觀標(biāo)準(zhǔn),從而導(dǎo)致規(guī)劃在編制、調(diào)整與執(zhí)行過程中,土地利用空間布局存在了較多不合理之處,如城鎮(zhèn)發(fā)展“貼邊建設(shè)”、基本農(nóng)田“上山下水”等現(xiàn)象。因此,為了及時發(fā)現(xiàn)土地利用規(guī)劃方案中存在的問題,進(jìn)一步完善規(guī)劃成果,亟待對土地利用規(guī)劃空間布局的合理性建立一套客觀可行的評價方法與指標(biāo)體系。
國內(nèi)外學(xué)者對土地利用總體規(guī)劃的相關(guān)評價研究,多集中于運用多種數(shù)理模型與方法來評價土地利用規(guī)模與結(jié)構(gòu)變化[5],而對于土地利用規(guī)劃空間布局評價研究,還處于探索階段。土地利用規(guī)劃布局的相關(guān)研究成果不僅可以應(yīng)用于多種布局方案的優(yōu)選,并且其方法體系也適用于規(guī)劃后期的相關(guān)評價[6]。有部分學(xué)者把土地適宜性評價、景觀生態(tài)學(xué)理論等方法應(yīng)用到土地利用布局研究中,取得了一定成果[7]。然而,目前相關(guān)研究報道大多仍然沿用了土地適宜性評價的思路與方法體系,即通過選取主要的土地利用類型,如耕地或建設(shè)用地布局作為研究對象,分析地類的變化及其相互之間的空間關(guān)系,從而得出相應(yīng)的結(jié)論。采用這種研究思路存在一定局限性,事實上,市(縣)級規(guī)劃主要強(qiáng)調(diào)預(yù)期安排,并且規(guī)劃確定的土地利用布局基于土地利用功能(用途)分區(qū)而不是某一地類,功能(用途)分區(qū)又是一個邊界模糊與不確定的概念。鑒于此,本文在已有研究基礎(chǔ)上,以土地利用規(guī)劃的直接成果——土地利用規(guī)劃功能分區(qū)作為研究的切入點,并在此基礎(chǔ)上結(jié)合多方面因素,從宏觀、符合土地利用規(guī)劃實際特點的層面分析和評價土地利用規(guī)劃 的空間布局。
2.1.1 土地利用功能分區(qū) 土地利用功能分區(qū)指為合理利用土地、控制和引導(dǎo)土地利用的主要功能,根據(jù)土地的自然、社會經(jīng)濟(jì)條件的差異性及土地分類與土地利用方向的相對一致性,在土地利用規(guī)劃中劃定的土地利用類型的空間區(qū)域[8]。規(guī)劃中確定的土地利用功能分區(qū)為有效落實用途管制制度,有針對性地制定管理政策,實行差別化管理提供了重要的基礎(chǔ)和依據(jù)[9]。
2.1.2 土地利用規(guī)劃空間布局合理性目標(biāo) 聯(lián)合國糧食與農(nóng)業(yè)組織(FAO)編制的土地利用規(guī)劃指南強(qiáng)調(diào)了土地利用適宜性的重要作用,作為最佳土地利用的選擇,土地利用規(guī)劃的核心內(nèi)容以土地評價為基礎(chǔ),不僅包括自然質(zhì)量的適宜性評價,也包括經(jīng)濟(jì)效益的評價和環(huán)境效應(yīng)適宜性的檢驗[10]。同時,根據(jù)系統(tǒng)論的觀點,土地利用的實質(zhì)為土地自然生態(tài)子系統(tǒng)和土地社會經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)耦合而成的土地生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)[11],因而在通過規(guī)劃調(diào)控實現(xiàn)系統(tǒng)最優(yōu)化的過程中,一個重要的指標(biāo)測度就是系統(tǒng)協(xié)調(diào)度。因此,土地利用規(guī)劃功能分區(qū)的空間布局合理性即包括了自然經(jīng)濟(jì)的適宜性和系統(tǒng)要素的協(xié)調(diào)性兩個方面,本文基于此理論構(gòu)建指標(biāo)體系。
評價指標(biāo)分為適宜性指標(biāo)[12]、協(xié)調(diào)性指標(biāo)[13]以及合理性指標(biāo)。在本文中,通過定義適宜性指數(shù)與協(xié)調(diào)性指數(shù)來分別反映土地利用功能分區(qū)的適宜度與協(xié)調(diào)度,而合理性指標(biāo)是結(jié)合適宜性指數(shù)與協(xié)調(diào)性指數(shù)對土地利用功能分區(qū)進(jìn)行綜合評判的總體性指標(biāo)。由于受到各個限制性因素的影響,規(guī)劃形成的方案實際是綜合取舍、博弈均衡的結(jié)果,需要綜合考慮得出結(jié)論。主要評價方法有:
(1)經(jīng)驗指數(shù)和法。在進(jìn)行綜合評價時,國內(nèi)外通常采用的方法有經(jīng)驗指數(shù)和法、經(jīng)驗指數(shù)乘積開方法、模糊聚類法以及動態(tài)模擬法等[14]。從實踐來看,參評指標(biāo)之間若沒有明顯的限制與相關(guān)性,經(jīng)驗指數(shù)和法的應(yīng)用較為成熟[15],本文基于經(jīng)驗指數(shù)和法完成了適宜性指數(shù)、協(xié)調(diào)性性指數(shù)以及布局合理性指數(shù)的定義。
式1—式3中,SP為土地利用功能分區(qū)的適宜性指數(shù);CP為協(xié)調(diào)性指數(shù);RP為合理性指數(shù);F為某一評價單元某項評價因子的量化分值;W為因子權(quán)重;i、j表示某項因子;m、n為參評因子個數(shù)。各項指標(biāo)權(quán)重采取熵權(quán)法[16]與特爾菲法相結(jié)合來確定。綜合上述指標(biāo)得到的適宜性指數(shù)、協(xié)調(diào)性指數(shù)與合理性指數(shù)的結(jié)果為一個相對值,分值在0—100之間,分值越高代表其布局越合理,可以選取經(jīng)驗分值低于50的區(qū)域,認(rèn)為布局中存在的不合理因素較多,并以此作為量化評判標(biāo)準(zhǔn)。
(2)GIS空間分析與建模。根據(jù)本文所選取的評價指標(biāo),對空間屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與整合時,需要借助相關(guān)軟件實現(xiàn)表面坡度計算(Surface Analysis)、疊加分析(Overlay)與距離分析(Proximity)等。ArcGis軟件平臺在空間分析與處理的過程中優(yōu)勢比較明顯。土地利用規(guī)劃布局合理性評價方法與技術(shù)路線如圖1所示。
圖1 研究技術(shù)路線圖Fig.1 Flowchart of the study
銀川市位于黃河上游寧夏平原中部,地域范圍在東經(jīng)105°45′—107°00′和北緯37°20′—39°00′之間,是中國的歷史文化名城,素有“塞上江南”的美稱。現(xiàn)轄5個區(qū)(縣),土地總面積3927 km2。2012年末,總?cè)丝?80.68萬人,其中城市人口141.68萬,地區(qū)生產(chǎn)總值達(dá)到889.73億元,占寧夏地區(qū)生產(chǎn)總值的38.24%,寧夏自治區(qū)的政治、經(jīng)濟(jì)與文化中心。銀川市作為西北地區(qū)重要城市之一,土地利用類型多樣,近10年來社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速,土地利用與覆被變化特征明顯,考慮到其規(guī)劃體系完備、研究資料充分,作為研究區(qū)域優(yōu)勢明顯。
結(jié)合銀川市土地利用規(guī)劃編制中實地調(diào)研資料,分別選取銀川市《銀川市土地利用總體規(guī)劃(2006—2020)》 1∶10萬土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫成果中提取土地利用功能分區(qū),1∶5萬銀川市數(shù)字高程模型(ASTER DEM影像數(shù)據(jù))獲取坡度的柵格數(shù)據(jù),2009年第二次土地利用調(diào)查變更數(shù)據(jù)獲得現(xiàn)狀土地利用類型、道路、河流與溝渠等要素,2005年銀川市農(nóng)用地分等定級與估價成果中提取農(nóng)用地土壤質(zhì)地、鹽漬化程度等要素,并從城市規(guī)劃、寧夏自治區(qū)土地利用規(guī)劃提取相關(guān)的矢量圖層,從銀川市2006年統(tǒng)計年鑒、各個縣鄉(xiāng)國民經(jīng)濟(jì)規(guī)劃取得經(jīng)濟(jì)與背景資料。把各種矢量格式數(shù)據(jù)統(tǒng)一轉(zhuǎn)換成Shapefile文件格式,進(jìn)行統(tǒng)一的投影坐標(biāo)轉(zhuǎn)換,重構(gòu)矢量數(shù)據(jù)的空間拓?fù)潢P(guān)系,并把各個空間數(shù)據(jù)導(dǎo)入Arcinfo Desktop 9.3軟件平臺,通過Join命令連接非空間屬性字段,形成土地利用規(guī)劃布局綜合評價數(shù)據(jù)庫。
規(guī)劃一致性指數(shù)(POI)可以反映上下級土地利用規(guī)劃或相關(guān)規(guī)劃確定的功能相同或相似分區(qū)的空間布局的一致程度,計算方法如下:
式4中,So為規(guī)劃確定功能分區(qū)與相關(guān)規(guī)劃對應(yīng)的功能分區(qū)重疊部分的面積;Sf為本級規(guī)劃確定的土地利用功能分區(qū)的圖斑面積。
采取地類一致性指數(shù)(TCI),量化土地利用功能分區(qū)與相應(yīng)的土地利用類型之間空間的一致程度:
選擇指標(biāo)時,將土地利用功能分區(qū)劃分為農(nóng)業(yè)功能分區(qū)、建設(shè)用地功能分區(qū)和生態(tài)功能分區(qū)3大類[17]。
3.4.1 農(nóng)業(yè)功能區(qū)評價指標(biāo) 農(nóng)業(yè)功能分區(qū)包括基本農(nóng)田集中區(qū)、一般農(nóng)地區(qū)、林業(yè)用地區(qū)、牧業(yè)用地區(qū),這些分區(qū)主要為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù),對自然條件較為敏感。由于不同分區(qū)的敏感程度不同,所以設(shè)定權(quán)重取值有所不同。本文結(jié)合銀川市引黃灌溉區(qū)域特點,適宜性指標(biāo)分別選取了坡度、土壤質(zhì)地、土壤鹽漬化程度和河流、灌排設(shè)施距離4個指標(biāo);協(xié)調(diào)性指標(biāo)則分別選取了上級規(guī)劃一致性指數(shù)、分區(qū)圖斑面積、規(guī)劃城鎮(zhèn)工礦區(qū)距離、地類一致性指數(shù)4個指標(biāo)。指標(biāo)量化標(biāo)準(zhǔn)確定參考了農(nóng)用地分等定級標(biāo)準(zhǔn)、城市規(guī)劃及一些文獻(xiàn)研究成果[18],對于缺少相關(guān)研究的協(xié)調(diào)性指標(biāo)的權(quán)重的確定采用德爾菲法,進(jìn)行專家打分綜合取值。指標(biāo)量化標(biāo)準(zhǔn)及權(quán)重見表1。
3.4.2 建設(shè)功能分區(qū)評價指標(biāo) 建設(shè)功能分區(qū)包括城鎮(zhèn)村發(fā)展區(qū)和獨立工礦區(qū),這兩個分區(qū)都以城鎮(zhèn)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展為主,對于社會經(jīng)濟(jì)因素較為敏感,因此,主要選擇社會經(jīng)濟(jì)相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行布局評價。適宜性評價分別選取社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度,距主要交通路線距離,距生態(tài)敏感區(qū)距離3個指標(biāo);協(xié)調(diào)性指標(biāo)則選取了區(qū)域功能定位、上級規(guī)劃一致性指數(shù)、相關(guān)規(guī)劃一致性指數(shù),新增建設(shè)用地占耕比例4個指標(biāo)。其中,社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為單元進(jìn)行分級,從統(tǒng)計年鑒中獲取各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的GDP、人口、固定資產(chǎn)投資主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)后,通過SPSS軟件K-means聚類算法得出不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)的5種發(fā)展類型;區(qū)域功能定位是通過城市規(guī)劃中確定的城鎮(zhèn)主導(dǎo)功能與發(fā)展方向進(jìn)行量化與分級。指標(biāo)量化標(biāo)準(zhǔn)及權(quán)重見表2。
表1 農(nóng)業(yè)功能區(qū)布局評價指標(biāo)表Tab.1 The evaluation table of agriculture function zoning
表2 建設(shè)功能區(qū)布局評價指標(biāo)表Tab.2 The evaluation table of constructing function zoning
3.4.3 生態(tài)功能分區(qū)評價指標(biāo) 生態(tài)功能分區(qū)包括生態(tài)環(huán)境安全控制區(qū)和自然與文化遺產(chǎn)保護(hù)區(qū)。這兩個分區(qū)對于保護(hù)自然環(huán)境,改善土地生態(tài)具有重要意義。適宜性指標(biāo)選分別取了生態(tài)敏感區(qū)距離、重大生態(tài)工程距離、自然保護(hù)區(qū)距離3個指標(biāo);協(xié)調(diào)性指標(biāo)則選取了上級規(guī)劃一致性指數(shù)、生態(tài)規(guī)劃一致性指數(shù)、生態(tài)地類一致性指數(shù)3個指標(biāo)。其中,生態(tài)性地類指的是土地利用現(xiàn)狀中具有重要生態(tài)功能的用地類型(林地、灘涂、水域),同時結(jié)合銀川市賀蘭山國家自然保護(hù)區(qū)規(guī)劃確定的自然保護(hù)區(qū)的范圍。指標(biāo)量化標(biāo)準(zhǔn)及權(quán)重見表3。
由于評價過程中選擇的指標(biāo)較為復(fù)雜,為簡化實際操作過程中的復(fù)雜性與重復(fù)性,本文選取了Arcgis集成的Model Builder[19]工具來實現(xiàn)綜合分析與計算,最終評價結(jié)果如表4和圖2所示。
3.5.1 土地利用規(guī)劃空間適宜性評價 銀川市土地利用規(guī)劃的適宜性指數(shù)在0—50之間,按面積比例權(quán)重確定全市的平均適宜性指數(shù)為36.11,其中基本農(nóng)田集中區(qū)的適宜性指數(shù)最高,達(dá)45.53,生態(tài)環(huán)境安全控制區(qū)的適宜性指數(shù)最低,僅為9.87。土地適宜性指數(shù)分為5級,結(jié)合可視分析:適宜性指數(shù)分布較高的區(qū)域位于銀川市北部平原區(qū)的基本農(nóng)田和一般農(nóng)地區(qū)域;適宜性指數(shù)較低的區(qū)域則分布在銀川市西北部的生態(tài)環(huán)境安全控制區(qū)與中心城區(qū)南部的城鎮(zhèn)村發(fā)展區(qū)與獨立工礦區(qū),生態(tài)環(huán)境安全控制區(qū)主要規(guī)劃在了遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)發(fā)展區(qū)的裸地與山地上,距離生態(tài)工程的距離較遠(yuǎn),因而適宜性較低;銀川市中心城區(qū)北部和與南部的建設(shè)功能分區(qū),受到水源保護(hù)地和閱海湖濕地森林公園距離的影響,適宜性較低。
3.5.2 土地利用規(guī)劃空間協(xié)調(diào)性評價 銀川市土地利用規(guī)劃的協(xié)調(diào)性指數(shù)在0—57之間,平均協(xié)調(diào)性指數(shù)為34.12,其中牧業(yè)用地區(qū)的協(xié)調(diào)性指數(shù)最高,為46.58,生態(tài)環(huán)境安全控制區(qū)的協(xié)調(diào)性指數(shù)最低,為19.43。協(xié)調(diào)性指數(shù)分為5級,協(xié)調(diào)性指數(shù)較高的區(qū)域集中分布在中心城區(qū)外圍的農(nóng)業(yè)用地區(qū),這些區(qū)域既和上級規(guī)劃相一致,同時又和現(xiàn)狀地類相協(xié)調(diào),受城鎮(zhèn)擴(kuò)展的影響較小,因而協(xié)調(diào)性指數(shù)較高。協(xié)調(diào)性低的功能分區(qū)集中分布在兩個區(qū)域,一是中心城區(qū)外圍的西夏工業(yè)園,永寧工業(yè)園與賀蘭工業(yè)園,另一個位于興慶區(qū)北部的一般農(nóng)地區(qū),該區(qū)域是規(guī)劃確定的土地開發(fā)的重點區(qū)域,與現(xiàn)狀的土地利用類型(牧草地)不協(xié)調(diào)。
表3 生態(tài)功能區(qū)布局評價指標(biāo)表Tab.3 The evaluation table of ecological function zoning
表4 土地利用規(guī)劃布局合理性評價結(jié)果表Tab.4 The result table of evaluating land-use function zoning
圖2 土地利用規(guī)劃空間布局合理性評價圖Fig.2 Rationality evaluation map of space layout in overall land use planning
3.5.3 土地利用規(guī)劃空間布局合理性評價 銀川市土地利用規(guī)劃的合理性指數(shù)在0—95之間,平均合理性指數(shù)為70.23,其中基本農(nóng)田集中區(qū)的合理性指數(shù)最高,達(dá)77.20,生態(tài)環(huán)境安全控制區(qū)的合理性指數(shù)最低,為29.30。按照等間距分為5級,合理性指數(shù)較高的區(qū)域分布在中心城區(qū)外圍的農(nóng)業(yè)利用土地,銀北平原引黃灌溉農(nóng)業(yè)歷史悠久,北部賀蘭縣是國家重要的商品糧基地,有大面積的優(yōu)質(zhì)基本農(nóng)田,評價結(jié)果實際情況相符;分布在城鎮(zhèn)周邊的城鎮(zhèn)村發(fā)展區(qū)和獨立工礦區(qū)的合理性指數(shù)較低,說明銀川市規(guī)劃也部分存在著城鎮(zhèn)及工業(yè)園區(qū)“貼邊”發(fā)展的現(xiàn)象,以此來突破相關(guān)規(guī)劃對于中心城區(qū)的規(guī)??刂?。同時位于西北部的生態(tài)環(huán)境安全控制區(qū),合理性指數(shù)也不高,說明規(guī)劃中還應(yīng)平衡經(jīng)濟(jì)發(fā)展與土地生態(tài)環(huán)境的保護(hù)這兩個目標(biāo)。
本文試圖從土地利用功能分區(qū)這個角度來定量描述土地利用規(guī)劃空間布局的合理性,主要的研究成果有:(1)針對土地利用功能分區(qū)的相似性,把土地利用功能分區(qū)分為農(nóng)業(yè)功能、建設(shè)功能、生態(tài)功能三種類型,選擇評價指標(biāo),同時根據(jù)不同功能分區(qū)的特點確定指標(biāo)權(quán)重,建立了指標(biāo)和方法體系。(2)結(jié)合GIS技術(shù)實現(xiàn)空間的計量與分析,并通過建立標(biāo)準(zhǔn)評價流程,應(yīng)用了Arcgis中的建模工具完成了多指標(biāo)、多類型評價單元的空間分析評價。(3)選取銀川市土地利用規(guī)劃,進(jìn)行實例研究,通過結(jié)合當(dāng)?shù)氐奶攸c進(jìn)行綜合評價,指出了銀川市級規(guī)劃中存在的城鎮(zhèn)與獨立建設(shè)用地“貼邊”發(fā)展以及對土地生態(tài)保護(hù)不夠重視等規(guī)劃布局中普遍存在的問題。
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