鄭禮鵬

(福建省林業(yè)勘察設(shè)計院福建福州350001)

平潭海島城市建設(shè)用地適宜性評價
——基于生態(tài)敏感性分析

鄭禮鵬

(福建省林業(yè)勘察設(shè)計院福建福州350001)

城市建設(shè)用地適宜與否對城市用地布局、經(jīng)濟發(fā)展、空間結(jié)構(gòu)具有較大的影響，合理確定適宜性建設(shè)用地是城市總體規(guī)劃的一項基礎(chǔ)工作，也是開展各專題規(guī)劃的重要前提。文章以平潭島為研究區(qū)，基于Landsat 8 OLI多光譜遙感影像和DEM數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用決策樹分類方法輔以目視解譯進行土地利用分類，選取生態(tài)敏感性因素、自然限定因素和社會經(jīng)濟限定因素作為建設(shè)用地適宜性的主要影響因素，共選取10個指標(biāo)構(gòu)建多因素綜合評價模型，運用層次分析法確定權(quán)重，定量評價該區(qū)域土地生態(tài)敏感性和建設(shè)用地適宜性。

生態(tài)敏感;建設(shè)用地適宜性;土地利用;平潭

0 引言

由于城市建設(shè)用地適宜性的分析評價涉及自然、經(jīng)濟、社會等多方面的因素，評價系統(tǒng)較為復(fù)雜，信息量巨大，而傳統(tǒng)的技術(shù)方法影響了建設(shè)用地適宜性分析的合理性和可實施性，GIS空間數(shù)據(jù)分析功能可以彌補傳統(tǒng)分析方法的不足［1］。在城市規(guī)劃工作中，地理信息系統(tǒng)是一種新興的技術(shù)手段，具有較強的空間數(shù)據(jù)處理、分析等功能，應(yīng)用極其廣泛。與其他分析評價方法相比，其具有快速分析、及時更新、動態(tài)管理等優(yōu)勢，能夠為規(guī)劃決策工作提供可靠的依據(jù)。通過對GIS方法和思想的合理應(yīng)用，從城市不同地域的社會、自然、經(jīng)濟特點出發(fā)，選擇適當(dāng)?shù)脑u價指標(biāo)，建立適宜的數(shù)學(xué)模型，將研究過程量化，進而使得建設(shè)用地宜性評價系統(tǒng)化、定量化、標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化，最終會成為用地適宜性評價領(lǐng)域的一個新的發(fā)展方向。

1 研究方法

1.1 研究區(qū)

平潭島位于福建省東部，與臺灣隔海相望，地理位置介于25°15'～25°45'N，119°32'～120°06'E之間。平潭島陸地面積為372 km2，現(xiàn)轄7個鎮(zhèn)和8個鄉(xiāng)。平潭島地勢低平，中部略高，主要的地貌類型為丘陵和海積平原。全區(qū)港灣眾多，海岸線蜿蜒曲折，海岸線長達408km，其具典型的海蝕地貌，被譽為“海蝕地貌博物館”。平潭島屬于亞熱帶海洋性季節(jié)氣候，溫?zé)釢駶?，冬暖夏涼。多年平均氣?9.6℃，雨熱同季，旱雨季節(jié)分明，年平均降水量1 172 mm。

平潭島目前的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)是遠洋捕撈業(yè)、海水養(yǎng)殖業(yè)、船舶修造業(yè)和以商貿(mào)、旅游為主體的現(xiàn)代服務(wù)業(yè);島外產(chǎn)業(yè)以隧道工程業(yè)、海洋運輸業(yè)為主。根據(jù)平潭島綜合實驗區(qū)2013年國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報數(shù)據(jù)顯示，2013年總?cè)丝诩s41.8萬。2013年平潭島全年實現(xiàn)生產(chǎn)總值155.39億元，比上年增長13.0％。

1.2 數(shù)據(jù)收集與影像預(yù)處理

收集的數(shù)據(jù)如下:2014年Landsat 8 OLI多光譜遙感影像(來源:USGS網(wǎng)站)，并對其進行大氣校正、幾何精校正、剪裁等處理;平潭島1∶10 000地形圖，用于影像的配準(zhǔn);行政區(qū)劃邊界圖，用于影像的裁剪; 2014年土地利用現(xiàn)狀圖，主要從Google Earth中獲取;平潭島DEM數(shù)據(jù)(來源:USGS網(wǎng)站)，進行坡度、坡向、水文地質(zhì)條件分析等。投影橢球體為Krasovsky，投影類型為Transverse Mercator，誤差控制在0.5個像元內(nèi)。

1.3 決策樹分類

決策樹分類是按照一定規(guī)則把遙感數(shù)據(jù)集逐級細分以得到具有不同屬性的各個子類別。將歸一化差值植被指數(shù)(NDVI)與預(yù)處理后的原始影像波段進行組合，結(jié)合Google Earth，進行一定數(shù)量的訓(xùn)練區(qū)樣本選取。利用訓(xùn)練區(qū)樣本獲取專家知識規(guī)則，然后進行RuleGen決策樹分類。對分類后的遙感影像輔以目視解譯，結(jié)合Google Earth，對錯誤的分類進行糾正，提高分類精度。

1.4 建設(shè)用地適宜性指標(biāo)體系建立

1.4.1 生態(tài)敏感性因素

(1)森林覆蓋率

森林覆蓋率體現(xiàn)區(qū)域內(nèi)森林資源豐富程度。森林有著調(diào)節(jié)氣候、水土保持、維持生物多樣性等作用，區(qū)域內(nèi)森林覆蓋率的變化決定著生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。森林覆蓋率越高，其遭受破壞的生態(tài)影響程度越大，生態(tài)越敏感。

(2)耕地墾殖指數(shù)

耕地是保障區(qū)域人類生存和發(fā)展的基礎(chǔ)條件。耕地墾殖指數(shù)越高，生態(tài)越敏感。其計算公式為:

式中:K是耕地墾殖指數(shù)，F(xiàn)為耕地面積，L為土地總面積。

(3)河流水域

由于河流易受到水質(zhì)污染、河流改道、生物資源

式中:B是生物豐度指數(shù)，S1、S2、S3、S4、S5、S6分別表示區(qū)域內(nèi)林地、耕地、灘涂、水域、建設(shè)用地、未利用地的面積，S為土地總面積。

1.4.2 自然限定因子

(1)坡度

平潭島地貌類型為丘陵和海積平原，地形總體起伏較小，最大坡度達到51.47°，但局部坡度較大的區(qū)域存在較嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害，易形成滑坡或泥石流。在建設(shè)用地評價時，根據(jù)坡度的大小可將用地分為4種類型:①坡度小于5°的用地，對建筑和道路布置不影響或影響較小;②坡度在5°～15°范圍的用地，影響用地組織、建筑的布置和道路的選線，可稍加處理;③坡度在15°～25°范圍內(nèi)的用地，需要經(jīng)過特殊處理，才能進行規(guī)劃布局;④大于25°的用地，為不適合建設(shè)的用地。

根據(jù)影響因素的特點和對海島城市建設(shè)的影響程度，賦予不同的分值，坡度越大越不適合作建設(shè)用地。根據(jù)坡度的大小，結(jié)合不同坡度對建設(shè)用地影響程度統(tǒng)計表以及坡度評價標(biāo)準(zhǔn)來賦值，分成1、3、5、7這4個坡度等級，對應(yīng)從陡坡到緩坡，坡度越大，則分級指標(biāo)越小，代表屬于非建設(shè)用地的屬性越強。

(2)坡向

前蘇聯(lián)學(xué)者研究，北緯45°～60°地區(qū)南北坡日照條件差異:坡度變化2％，相當(dāng)于平地緯度變化1°，孤峰和高聳山嶺在不同坡向產(chǎn)生的陰影區(qū)，差異較大。過度利用、植被破壞等人為干擾以及洪水、干旱等自然災(zāi)害，河流生態(tài)系統(tǒng)遭受嚴(yán)重的退化。河流保護作為世界環(huán)境保護的重點，對于河流周圍的用地開發(fā)建設(shè)應(yīng)該進行嚴(yán)格控制和規(guī)劃。根據(jù)影響因素的特點和城市建設(shè)造成的影響程度，賦予不同的分值，距離河流越近越不適合作建設(shè)用地。根據(jù)距離河流水域不同距離范圍對建設(shè)用地影響程度來賦值，分成1、3、5、7這4個評價等級，距離河流越近，則分級指標(biāo)越小，代表越不適宜作為建設(shè)用地。

(4)生物豐度指數(shù)

生物豐度指數(shù)是指通過不同生態(tài)系統(tǒng)類型在單位面積生物物種數(shù)量上的差異。生物豐度指數(shù)越高，反映區(qū)域內(nèi)遭受自然或人為災(zāi)害的損失越大，生態(tài)敏感程度越高。取自《生態(tài)環(huán)境狀況評價國家技術(shù)規(guī)范(試行)》中關(guān)于生物豐度指數(shù)的指標(biāo)，并根據(jù)《規(guī)范》生物豐度指數(shù)的各指標(biāo)權(quán)重值，結(jié)合平潭島各種景觀類型對生物多樣性的貢獻的大小，確定生物豐度指數(shù)的計算公式為:在坡地開發(fā)中，為了爭取更好的朝向和節(jié)能的要求，我國多數(shù)地區(qū)對建筑布置的朝向要求都比較講究。最佳建筑朝向為南、西南向的坡地，屬于較好的向陽坡面。最佳的建筑朝向是南、西南、東南方向，東、西、東南向是較適宜建設(shè)的朝向，東北、西北向是低適宜建設(shè)的朝向，北向是不適宜建設(shè)的朝向。

(3)潛在滑坡

滑坡最主要的危害是摧毀房舍、傷害人畜、毀壞森林、道路等。根據(jù)滑坡特性，選出35°以上的坡度范圍且面積＞100m2的區(qū)域、坡度＞35°且面積＞100m2的陡坎區(qū)，分別設(shè)定距離為60m、90m、120m的多環(huán)緩沖區(qū)，緩沖區(qū)內(nèi)易發(fā)生潛在滑坡災(zāi)害。按照滑坡災(zāi)害的影響程度，可以將評價結(jié)果分為4個等級:0m～60m緩沖區(qū)內(nèi)為禁止建設(shè)區(qū);60m～90m緩沖區(qū)范圍內(nèi)為潛在危險區(qū);90m～120m緩沖區(qū)范圍內(nèi)為低危險區(qū);120m以外緩沖區(qū)為無危險區(qū)，適合各項城市設(shè)施的建設(shè)。

(4)水文地質(zhì)條件

地表徑流會影響建筑的布局，以匯水線為分析要素，可以得出不同影響程度的緩沖區(qū)，根據(jù)平潭島地質(zhì)條件，確定緩沖半徑分別為30m、60m、90m和90m以外區(qū)域，對應(yīng)的適宜建設(shè)等級從低到高確定為不適宜、較不適宜、一般適宜、適宜建設(shè)4個等級。

1.4.3 社會經(jīng)濟限定因子

(1)建成區(qū)比例

建成區(qū)比例是體現(xiàn)城市擴張和人口增長的重要標(biāo)志。建成區(qū)比例越高，意味著人類活動已對原有的生態(tài)系統(tǒng)造成影響且不可逆轉(zhuǎn)，對原有建成區(qū)進行規(guī)劃調(diào)整建設(shè)將有利于土地的集約利用。因此，建成區(qū)比例越高，代表屬于建設(shè)用地的屬性越強。其計算公式為:

式中:P是建成區(qū)比例，D為建設(shè)區(qū)面積，L為土地總面積。

(2)土地利用綜合程度

土地利用程度是體現(xiàn)自然因素和人文因素等綜合影響對土地利用方式和結(jié)構(gòu)的作用［4］。參考劉紀(jì)遠等［5］提出的土地利用分級指數(shù)，區(qū)域土地利用綜合程度指數(shù)計算公式為:

式中:La為土地利用程度綜合指數(shù)，Ai為第i類土地利用程度分級指數(shù)，Ci為第i類土地面積占總面積的比重。

將上述的各評價因子匯總成建設(shè)適宜性指標(biāo)評價分級，如表1所示。

表1 建設(shè)適宜性指標(biāo)評價分級

采用層次分析法［2］構(gòu)建層次結(jié)構(gòu)模型，通過咨詢相關(guān)領(lǐng)域的9位專家意見和評分結(jié)果，采用1～9評判標(biāo)準(zhǔn)對兩兩之間的相對重要程度進行比較賦值，構(gòu)建判斷矩陣。通過一致性檢驗來判斷專家打分的可信度，CR均小于0.1時，說明判斷矩陣的結(jié)果令人滿意。最后確定出生態(tài)風(fēng)險評價各指標(biāo)的權(quán)重值，如表2所示。

表2 建設(shè)用地適宜性評價體系指標(biāo)權(quán)重

1.5 建設(shè)用地適宜性評價模型構(gòu)建

建設(shè)用地適宜性是由生態(tài)敏感性因子、自然限定因子、社會經(jīng)濟限定因子共同作用的結(jié)果。在建設(shè)用地適宜性評價中，每個指標(biāo)對建設(shè)適宜程度的貢獻率不同，本研究采用綜合指數(shù)法［3］計算S、R、E的值，計算公式如下:

式中:S為生態(tài)敏感性因子，R為自然限定因子，E為社會經(jīng)濟限定因子，為指標(biāo)i的權(quán)重值，為指標(biāo)i的量化值。

2 結(jié)果與分析

2.1 平潭島土地利用現(xiàn)狀分析

參考《土地利用分類》中的分類標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合平潭島實際情況，將其土地利用類型分為以下6個基本類型:耕地、林地、水域、灘涂、建設(shè)用地以及未利用地。采用決策樹分類輔以目視解譯對遙感影像進行分類，得到2014年平潭島土地利用分類圖，如圖1所示。采用基于誤差矩陣的精度評價方法進行精度驗證。經(jīng)檢驗，2014年Landsat 8 OLI多光譜遙感影像總體分類精度為88.57％，Kappa系數(shù)為0.8 587，且各類用地的使用者精度和生產(chǎn)者精度均在85％以上，分類結(jié)果比較理想。

圖1 2014年平潭島土地利用分類圖

根據(jù)2014年平潭島土地利用分類圖，統(tǒng)計和計算2014年平潭島各土地利用類型面積及所占的比例，如表3所示，2014年占總面積比例最大的3種土地利用類型依次為耕地、林地、建設(shè)用地，面積分別為10 505.79hm2、9 563.67hm2、7 120.08hm2，分別占到總面積的34.56％、31.46％、23.42％。

表3 2014年平潭島土地利用總體情況

2.2 平潭島建設(shè)用地適宜性綜合評價

通過柵格疊加分析計算土地生態(tài)敏感性得分，再對其進行重分類生成土地生態(tài)敏感性評價等級圖，如圖2所示。

從縣域尺度上看，研究區(qū)的中敏感區(qū)域最大，面積為15 524.37hm2，占總面積的51.24％;不敏感區(qū)域次之，面積為7 762.41hm2，占總面積的25.62％;高敏感區(qū)域面積為7 012.62hm2，占總面積的23.14％。從空間分布上看，高敏感區(qū)域主要分布在北部(中樓鄉(xiāng)、流水鎮(zhèn)、大練鄉(xiāng))和西南部(北厝鎮(zhèn)的西部)的山林區(qū)域，不敏感區(qū)域分布在研究區(qū)的中部新建城區(qū)和東南部舊城區(qū)，這種生態(tài)敏感性的空間分布與研究區(qū)的開發(fā)強度具有較強的相關(guān)度。因為山高坡陡的地形在一定強度的降水下會引發(fā)水土流失、滑坡等自然災(zāi)害，且被破壞后生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)周期長、難度大。因此北部和西南部的敏感區(qū)域為生態(tài)保護核心區(qū)，對區(qū)域生態(tài)平衡和可持續(xù)起著舉足輕重的作用，應(yīng)禁止建設(shè)用地在此區(qū)域進行開發(fā)。

圖2 土地生態(tài)敏感性評價等級圖

根據(jù)本研究指標(biāo)體系與模型的構(gòu)建，得到建設(shè)用地適宜性綜合評價圖，如圖3所示，對其進行統(tǒng)計分析，可以發(fā)現(xiàn):

(1)不適宜建設(shè)用地:面積為10 940.85hm2，占總面積比例36.32％，不適宜建設(shè)用地分布比較集中，位于研究區(qū)的北部(中樓鄉(xiāng)和流水鎮(zhèn)的山林區(qū)域、大練鄉(xiāng)、蘇澳鎮(zhèn)的東北部)和西南部(北厝鎮(zhèn))。

(2)一般適宜建設(shè)用地:面積為13 446.81hm2，占總面積比例44.64％，一般適宜建設(shè)用地分布比較分散，位于研究區(qū)的中部(潭城鎮(zhèn)、蘆洋鄉(xiāng)、中樓鄉(xiāng)的西南部)、東部(澳前鎮(zhèn))以及小部分的南部地區(qū)(敖東鎮(zhèn))。一般適宜建設(shè)用地通常與生態(tài)保護區(qū)毗鄰，位于生態(tài)中敏感區(qū)域，作為建設(shè)用地與生態(tài)保護區(qū)之間的緩沖帶，劃定為潛在開發(fā)區(qū)。

(2)適宜建設(shè)用地:面積為5 732.19hm2，占總面積比例19.03％，適宜建設(shè)用地分布比較集中，大部分位于潭城鎮(zhèn)的建成區(qū)和北厝鎮(zhèn)的中部、部分澳前鎮(zhèn)和流水鎮(zhèn)區(qū)域，主要包括生態(tài)不敏感、地勢平坦、地質(zhì)穩(wěn)定、受滑坡災(zāi)害小、坡向最佳朝向為南向、西南向、東南向、土地利用程度高的區(qū)域。對于生態(tài)不敏感、建設(shè)用地適宜性較高的區(qū)域，土地開發(fā)環(huán)境良好劃定為適宜建設(shè)用地，為城市建設(shè)用地的核心地區(qū)。

3 結(jié)論

本研究進行建設(shè)用地適宜性綜合評價，評價結(jié)果不但呈現(xiàn)了土地生態(tài)敏感程度的空間分布狀況，還反映了建設(shè)用地適宜性的內(nèi)部空間分異，從生態(tài)安全的角度分析了建設(shè)用地格局，保證了建設(shè)用地布局的生態(tài)友好、開發(fā)安全和優(yōu)化效益，引導(dǎo)城市空間的合理開發(fā)和利用，對土地利用規(guī)劃有著重要借鑒意義。

［1］嚴(yán)軍，周泉，張仲昊．基于GIS疊加分析的規(guī)劃建設(shè)適宜性研究——以宣城市白云山養(yǎng)生養(yǎng)老社區(qū)為例［J］．林業(yè)科技開發(fā)，2014，28(5):131－135．

［2］徐建華．現(xiàn)代地理學(xué)中的數(shù)學(xué)方法［M］．北京:高等教育出版社，2002．

［3］熊偉，朱國宇．模糊評價法與綜合指數(shù)法在生態(tài)影響后評價中的應(yīng)用比較研究［J］．東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2011，42(2):54－58．

［4］梁晶晶，李紀(jì)偉，吳金華．土地利用程度與效益關(guān)系研究——以延安市為例［J］．中國土地科學(xué)，2011，25(8): 54－60．

［5］劉紀(jì)遠．中國資源環(huán)境遙感宏觀調(diào)查與動態(tài)研究［M］．北京:中國科學(xué)技術(shù)出版社，1996．

Suitability Evaluation of Urban Land for Pingtan Island——Based on Ecological Sensitivity Analysis

ZHENG Lipeng
(Fujian Provincial Forestry and Design Insitute，F(xiàn)uzhou 350001)

The suitability for A urban construction land has great influence on the layout of urban land，economic development and spatial structure.Reasonable determination of suitable construction land is a basic work of urban overall planning，and an important prerequisite for carrying out the thematic planning.Based on the Landsat 8 OLI multispectral remote sensing image and DEM data，this paper adopt the decision tree classification method and visual interpretation to classify the land use，and selects the ecological sensitivity factor，the natural limiting factor and the land use classification as the research area.Socio－economic determinants as the main factors influencing the suitability of construction land.Ten factors were selected to construct the multi－factor comprehensive evaluation model，and the weights were determined by the analytic hierarchy process(AHP)to quantitatively evaluate the land ecological sensitivity and suitability of construction land.

Ecological sensitivity;Construction land suitability assessment;Land utilization;Pingtan

TU984．1

:A

:1004－6135(2017)01－0001－05

鄭禮鵬(1982．9－)，男，工程師。

E-mail:187344123@qq．com

2016－10－19