邵麗亞，陳榮蓉，侯俊國，程 飛，付 凱

(西南大學資源環(huán)境學院，重慶北碚 400715)

我國進入高速城鎮(zhèn)化階段要求建設用地急劇擴展，而城鎮(zhèn)盲目擴張不僅浪費土地資源，還會造成生態(tài)環(huán)境破壞。如何協(xié)調好城鎮(zhèn)建設和資源節(jié)約以及環(huán)境保護之間的關系，成為土地利用總體規(guī)劃的重大課題［1］。促進城鎮(zhèn)化健康發(fā)展，就要堅持土地可持續(xù)發(fā)展和加強城鄉(xiāng)空間的規(guī)劃管理;而判斷土地資源是否合理規(guī)劃，可借助GIS手段研究區(qū)域景觀格局［2］。建設用地生態(tài)適宜性評價是土地利用規(guī)劃和資源管理的基礎性工作［3］，指的是從區(qū)域景觀分布及土地生態(tài)適宜性的視角來審視城鎮(zhèn)建設用地的格局分布問題，認識研究區(qū)域內建設用地的空間差異，對規(guī)劃期內可作為建設用地的土地進行分等定級，以確定建設用地合理的延展方向［4-5］。近年來，隨著城鎮(zhèn)化工業(yè)化進程的加快，城鎮(zhèn)建設用地的生態(tài)問題日益嚴重，城鎮(zhèn)建設用地的生態(tài)適宜性評價成為眾多學者關注的焦點和研究的熱點［6-10］。總體來說，關于城鎮(zhèn)建設用地生態(tài)適宜性評價的研究不多，且缺乏對西部城鄉(xiāng)結合部縣域城鎮(zhèn)建設用地生態(tài)適宜性評價研究。為更加深入地分析城鎮(zhèn)建設用地生態(tài)適宜性情況，從縣域尺度研究城鎮(zhèn)建設用地生態(tài)適宜性問題，選擇我國西部丘陵山區(qū)典型的生態(tài)脆弱區(qū)域榮昌縣作為研究區(qū)，旨在為更加合理利用有限的城鎮(zhèn)建設用地，更好地促進城鄉(xiāng)統(tǒng)籌，為科學合理指導縣域土地利用總體規(guī)劃提供一定的參考，同時還可豐富城鎮(zhèn)建設用地生態(tài)適宜性理論研究。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

榮昌縣地處四川盆地川中丘陵區(qū)和川東平行嶺谷區(qū)交界處，東經(jīng)105°17'～105°44'、北緯29°15'～29°41'之間，全縣總面積1 076.71km2。論文研究區(qū)域——榮昌縣中心城區(qū)轄區(qū)面積369.73km2，包括昌元街道、昌州街道、峰高街道、廣順街道、安富街道和雙河街道，海拔在257～646m之間，區(qū)內地勢較為平緩，地貌以丘陵低山為主，呈圓環(huán)狀從中間向四周逐漸升高。屬于四川、重慶結合部，與貴州、云南等省緊密相連，具有東西傳遞、雙向開發(fā)、全面輻射的區(qū)位優(yōu)勢。隨著“一小時經(jīng)濟圈”和成渝經(jīng)濟區(qū)兩大戰(zhàn)略的實施，榮昌縣作為“一小時經(jīng)濟圈”核心圈的外圍和成渝經(jīng)濟區(qū)的區(qū)位中心，榮昌縣的城鎮(zhèn)建設發(fā)展在新階段更為緊迫。因此，文中所選的榮昌縣中心城區(qū)作為研究區(qū)域，擬摸清榮昌縣城市建設用地的潛力和空間布局，對榮昌縣未來城鎮(zhèn)發(fā)展具有導向作用，為未來城區(qū)擴展提供量化依據(jù)。

1.2 數(shù)據(jù)來源

研究所需的土地利用基礎數(shù)據(jù)由重慶市榮昌縣國土資源和房屋管理局提供，其中榮昌縣2010年土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù) (比例尺1∶50 000)為原始數(shù)據(jù);30m分辨率的地形地貌分布圖、現(xiàn)狀道路網(wǎng)、現(xiàn)狀水系圖、基本農田分布圖等資料是從現(xiàn)狀數(shù)據(jù)中提取。

1.3 研究方法

1.3.1 景觀指數(shù)法

景觀指數(shù)法是研究區(qū)域景觀格局的基本方法。根據(jù)縣域城鎮(zhèn)景觀的特性［11］與研究區(qū)域的實際情況，結合2007年發(fā)布的《全國土地利用現(xiàn)狀分類》和國家建設部頒布的《城市用地分類與規(guī)劃建設用地標準》，通過對各種土地利用類型不斷合并，將榮昌縣中心城區(qū)2010年土地利用類型分成道路景觀、建設景觀、綠地景觀、農業(yè)景觀、水域景觀和其他共6種景觀類型。為進一步解析研究區(qū)域的土地利用結構，分析研究區(qū)域整體景觀格局和各景觀類型分布特點，選取斑塊面積 (CA)、斑塊面積比例 (PLAND)、斑塊個數(shù) (NP)、斑塊密度 (PD)、平均斑塊大小 (AREA-MN)、最大斑塊指數(shù) (LPI)、景觀形狀指數(shù)(LSI)、斑塊分維數(shù) (AWMPFD)、聚集度指數(shù) (CLUMPY)、蔓延度指數(shù) (CONTAG)、香農多樣性指數(shù)(SHDI)、香農均勻度指數(shù) (SHEI)等常用指標［12］。在Arcgis9.3軟件中同時將土地利用數(shù)據(jù)經(jīng)過矢量柵格轉換，然后將數(shù)據(jù)導入Fragstats3.3軟件中計算獲得縣域城鎮(zhèn)2010年景觀格局指數(shù)。

表1 縣域城鎮(zhèn)景觀生態(tài)分類

1.3.2 生態(tài)適宜性綜合評價

論文為實現(xiàn)從生態(tài)保護的角度指導縣域中心城區(qū)建設用地規(guī)劃，確定了建設用地的自然、社會經(jīng)濟和生態(tài)敏感等生態(tài)適宜性因子，采用層次分析法 (AHP)計算因子權重，基于Arcgis9.3軟件，選取若干生態(tài)適宜性因子，建立了一套縣域中心城區(qū)建設用地的生態(tài)適宜性評價模型體系和方法［13］，本文提出縣域中心城區(qū)建設用地適宜性評價模型如下:

式中:Si為生態(tài)適宜性綜合評價指數(shù);Pi為第i種評價因素的得分;Wi為第i種評價因素的權重;n為參與評價的因素數(shù)量。

2 結果與分析

2.1 生態(tài)景觀格局分析

不同景觀類型之間景觀格局指數(shù)差異較大。從表2可以看出，2010年榮昌縣中心城區(qū)面積為3.697 2萬hm2，共計斑塊1.824 1萬個，斑塊密度 (PD)為52.37，平均斑塊面積 (AREA_MN)為2.03。2010年榮昌縣中心城區(qū)農業(yè)景觀的面積及所占面積比例最高，道路基礎設施景觀面積和比例最低;建設景觀的斑塊數(shù)目最多，道路基礎設施景觀數(shù)目最少;農業(yè)景觀的最大斑塊指數(shù)值最大，其他用地的最大斑塊指數(shù)值最小;建設景觀的景觀形狀指數(shù)值最高，道路基礎設施景觀值最低;農業(yè)景觀的平均斑塊面積最大，其他用地的平均斑塊面積最小;水域的分維數(shù)值最高，其他用地的分維數(shù)值最低;道路景觀的聚合度最高，建設用地的聚合度最低，其中，建設景觀斑塊數(shù)量、密度和景觀形狀指數(shù)最大，平均斑塊面積較小和聚合度最小，說明建設景觀較其他景觀更破碎。

2010年榮昌中心城區(qū)景觀形狀指數(shù)為101.09，表明研究區(qū)域的景觀形狀較為不規(guī)則;景觀總體蔓延度指數(shù)為61.90，說明榮昌中心城區(qū)各景觀類型分布較為分散;景觀多樣性指數(shù)為1.12，均勻度指數(shù)為0.63，表明榮昌中心城區(qū)各種景觀類型分布比較均勻，各景觀類型所占的總體面積比例較為平衡，不存在個別景觀主導整個區(qū)域景觀格局的現(xiàn)象。

表2 2010年榮昌縣中心城區(qū)斑塊類型尺度景觀格局指數(shù)

表3 2010年榮昌縣中心城區(qū)景觀尺度景觀格局指數(shù)

由此可見，榮昌縣中心城區(qū)的土地利用結構與景觀格局分布已表現(xiàn)出若干問題，特別是建設景觀分布規(guī)模小、密度大、分布分散、破碎度高，建設用地利用粗放，造成土地資源浪費。因此，有必要對建設用地的生態(tài)適宜性開展分析評價，通過測算其分布及潛力，從而為中心城區(qū)土地資源合理利用提供依據(jù)。

2.2 建設用地生態(tài)適宜性評價

建設用地生態(tài)適宜性評價是把生態(tài)規(guī)劃的理念運用于建設用地適宜性評價，主要通過生態(tài)要素對建設用地的適宜性程度進行評價，明確建設用地適宜度分布的空間格局，為土地利用總體規(guī)劃編制提供依據(jù)。

2.2.1 評價體系的構建和權重的確定

在分析榮昌縣自然條件、社會經(jīng)濟、生態(tài)環(huán)境等因素的基礎上，本著指標選取的可計量性、主導性、動態(tài)性和可操作性等原則，選取對城市建設用地利用方式影響顯著的地形、社會條件和生態(tài)安全等作為生態(tài)適宜性評價的主要影響因子［14］，為了在定量化的過程中更具有可計量性，又將這3個主要因子細分為8個子因子。地形條件指建設用地對土地質量等因素的要求，地形因素直接影響土地利用，進而影響土地生態(tài)適宜性，對建設用地潛力及空間布局作用也很大;在小尺度范圍內研究建設用地生態(tài)適宜性影響因素，地貌差異表現(xiàn)不明顯，因此自然條件方面選擇坡度、高程等地形因素來研究建設用地生態(tài)適宜性。社會經(jīng)濟條件指建設用地對基礎設施等因素的綜合考慮，包括建成區(qū)因子、土地利用和道路因子;建成區(qū)是指實際已成片開發(fā)建設、基礎設施和人口初具規(guī)模基本具備的地區(qū)，建成區(qū)對建設用地的發(fā)展具有輻射效應;現(xiàn)有土地利用方式直接決定土地利用方式的轉換，決定了土地開發(fā)建設的生態(tài)適宜性;交通便捷度高的區(qū)域是建設用地擴展的優(yōu)勢區(qū)位，對建設用地的擴展具有空間指向作用。生態(tài)環(huán)境條件指建設用地對于周圍生態(tài)環(huán)境質量的要求，以及生態(tài)敏感區(qū)域對于建設用地分布的限制［15］，主要包括水域因子和生態(tài)敏感因子;水域因子主要考慮面狀的河流湖泊水庫，從生態(tài)學角度看，水域因子主要體現(xiàn)生態(tài)功能，因此，該研究把水域因子描述成生態(tài)敏感性;土地開發(fā)建設對附近的水域生態(tài)環(huán)境有很大影響，原則上建設用地布局應盡可能遠離水域，以免破壞水域生態(tài)系統(tǒng)、污染水體;基本農田是根據(jù)土地利用總體規(guī)劃而確定的長期不得占用的耕地，是高產優(yōu)質的耕地，不適合建設開發(fā);風景名勝及特殊用地是研究區(qū)域特有的自然人文景觀，應受到保護;研究區(qū)域的西南角森林公園保護區(qū)屬重慶市級公園，應禁止開發(fā)建設。

在生態(tài)適宜性評價中，權重決定了不同因子對適宜性的貢獻程度;在評價單因素的生態(tài)適宜性時，一般采用五級制［16］，分別用1、2、3、4、5表示5個等級，分值越高，適宜性越好。為確保各因子權重值的科學性和準確性，文章運用層次分析法對評價因子指標的相對重要性兩兩對比、判斷;同時，CR=0.0038＜0.10，權重值通過一致性檢驗［17］，保持了判斷矩陣的一致性，最后得出的各個指標權重值。在生態(tài)適宜性評價體系中坡度、高程、土地利用、建成區(qū)、交通、河流、湖泊水庫及生態(tài)敏感指標權重分別為0.139 4、0.123 1、0.095 8、0.100 7、0.103 3、0.143 0、0.162 0 和0.132 6，生態(tài)林保護區(qū)指標為剛性指標，權重值基本反映了評價因素在土地生態(tài)適宜性評價中的重要程度，符合研究區(qū)域實際情況。

表4 榮昌縣中心城區(qū)建設用地生態(tài)適宜性評價分值與權重

2.2.2 評價結果

采用1∶50 000數(shù)字高程模型 (DEM)數(shù)據(jù)作為研究區(qū)域高程的基礎數(shù)據(jù)，計算出高程和坡度分級數(shù)據(jù);收集榮昌縣中心城區(qū)土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)及圖件、公路鐵路交通規(guī)劃等資料，生成各評價因子圖層，進行數(shù)字化，并根據(jù)指標體系賦屬性值，計算并生成單因子適宜性分析圖。根據(jù)環(huán)境經(jīng)濟學的損益分析法，把影響因子分為生態(tài)潛力和生態(tài)限制兩大類。生態(tài)潛力因子包括交通、土地利用、建成區(qū)等社會經(jīng)濟條件要素，生態(tài)限制因子包括坡度、高程、水域以及生態(tài)敏感因素等生態(tài)和自然條件要素 (圖1、圖2)。

圖1 生態(tài)潛力因子

多因子加權疊加所得的綜合適宜性評價值是通過單因子權重確定的，生態(tài)因子評價分值確定采用“取大原則”，例如交通因子等級評價，一個地塊可能同時屬于寬度＜20 m和寬度≥20 m的緩沖區(qū)輻射范圍時，該研究采用較高的評價分值。坡度因子評價按土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)的坡度分成5個等級，按權重和評價分值賦值;按照高程值大小對建設用地生態(tài)適宜度的影響程度，將區(qū)域的海拔分級，并計算其權重;確定不同寬度道路對交通便捷度的影響權重，進行空間疊加運算，依照取大原則獲得交通便捷度;土地利用因子和建成區(qū)因子分別按照土地利用方式轉換為建設用地的適宜與難易程度分級及賦值;河流、湖泊水庫分別按距離大小設定生態(tài)安全區(qū)，距離越遠的認定為適宜建設用地的發(fā)展;生態(tài)敏感性除基本農田保護區(qū)和生態(tài)環(huán)境安全控制區(qū)外，基本認為適宜開發(fā)建設用地;生態(tài)林保護區(qū)作為剛性指標，區(qū)域內不能規(guī)劃為建設用地。按權重賦值單因子適宜性后，借助GIS的相交分析將單因子矢量數(shù)據(jù)加權疊加，得到榮昌縣中心城區(qū)的土地利用生態(tài)適宜度分布圖。

圖2 生態(tài)限制因子圖

在單因子評價的基礎上 (圖1、圖2)，最終形成生態(tài)適宜性綜合評價結果 (圖3、表5)，Si在2.15～4.88之間，采用聚類法將其分為5類:最適宜用地、適宜用地、基本適宜用地、不適宜用地和不可用地。結果表明，可做建設用地高強度開發(fā)的最適宜用地以及適宜用地為1.288 6hm2，占總面積的34.85%;可在指導下進行適度開發(fā)利用的土地面積為1.059 9hm2，占中心城區(qū)面積的28.67%;而不宜作為建設用地的土地面積為9 595.75hm2，占中心城區(qū)面積的25.95%;也存在較大面積 (3 892.88hm2)的不可用地區(qū)域，占耕地總面積的10.53%。從建設用地生態(tài)適宜性的空間分布來看，研究區(qū)域南部因生態(tài)林保護區(qū)限制不可用于建設用地的開發(fā)建設;不宜作為建設用地的土地主要分布在河流水庫及其附近和地形起伏大的區(qū)域;縣域主城區(qū)基本上都可以作為建設用地 (最適宜、適宜和基本適宜區(qū))，以貫穿研究區(qū)域的成渝鐵路為發(fā)展軸，形成“一軸兩區(qū)”的總體空間結構，其中兩區(qū)指昌元—昌州城區(qū)、廣順—安富兩個主要的城區(qū)。

圖3 榮昌縣中心城區(qū)建設用地生態(tài)適宜度分布

3 結論

(1)從景觀類型的現(xiàn)狀格局來看，不同景觀類型之間生態(tài)景觀指數(shù)差異較大，但各種景觀類型分布比較均勻，不存在個別景觀類型主導整個區(qū)域景觀格局的現(xiàn)象。總體而言，建設用地較之其他5種用地破碎化程度高，圖斑數(shù)量多，分布較不合理。

表5 榮昌縣中心城區(qū)生態(tài)適宜性綜合評價結果

(2)不同類指標間差異較大，同一類中不同的指標因子之間權重值也存在差異。三類指標因子權重總體呈現(xiàn)為生態(tài)安全類因子＞地形類因子＞社會條件類因子;除生態(tài)林保護區(qū)指標為剛性指標外，其余8個指標權重值大小為:湖泊水庫＞河流＞坡度＞生態(tài)敏感＞高程＞交通＞建成區(qū)＞土地利用。

(3)榮昌縣中心城區(qū)城市建設用地適宜面積大，未來城市空間擴展?jié)摿^大。榮昌縣中心城區(qū)適宜分布建設用地的面積2.348 4hm2，現(xiàn)狀建設用地的面積6 503.58hm2，因此空間擴展?jié)摿?.698 1hm2，今后榮昌應在生態(tài)環(huán)境許可的條件下，合理有序地推進城鎮(zhèn)建設。

(4)采取科學合理的措施應對城市建設與生態(tài)保護之間的關系，差別化對待不同區(qū)域的土地保護與土地利用，實現(xiàn)更加充分合理利用每一寸建設用地。生態(tài)適宜度低的土地，應采取封禁保護和封育措施，實行自然修復;生態(tài)適宜度中等的土地，應提高利用程度和利用效益，地區(qū)鄰近需要進行生態(tài)保育的區(qū)域范圍，部分可作為城鎮(zhèn)發(fā)展用地，因而要對這一類用地進行合理引導，進行必要的生態(tài)建設。生態(tài)適宜度高的土地面積占全縣總面積的34.85%，集中在榮昌縣縣城和安富—廣順街道，未來榮昌縣城鎮(zhèn)發(fā)展可適當向安富-廣順街道傾斜，以此來減輕舊縣城的環(huán)境壓力，做到土地的可持續(xù)利用。

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