王桂林,江 蔚,汪 鵬,何 建
(1. 重慶大學(xué),山地城鎮(zhèn)建設(shè)與新技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,重慶 400045; 2. 重慶大學(xué) 土木工程學(xué)院,重慶400045; 3. 重慶市國(guó)土資源和房屋勘測(cè)規(guī)劃院,重慶 400020)
土地利用規(guī)劃是對(duì)一定區(qū)域內(nèi)未來土地利用的超前性計(jì)劃和安排,是依據(jù)城鄉(xiāng)區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和土地的自然歷史特性,在時(shí)空上進(jìn)行土地資源分配與合理組織土地利用的綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)措施[1]。隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快和西部大開發(fā)的深入推進(jìn),西部農(nóng)村地區(qū)土地資源亟待開發(fā)利用,對(duì)山地農(nóng)村建設(shè)用地規(guī)劃的研究越來越得到重視。曹春華[2]對(duì)西部山地城市土地開發(fā)利用進(jìn)行了研究,認(rèn)為西部山區(qū)由于其特殊的自然條件,建設(shè)方法應(yīng)改“大挖大填”為“內(nèi)斂整治,外放保育”;趙萬民[3]針對(duì)西南山地城市規(guī)劃建設(shè),提出適應(yīng)性新技術(shù)支撐體系,為山地土地的適宜性評(píng)價(jià)奠定了深厚理論基礎(chǔ)。山地農(nóng)村地區(qū)由于其復(fù)雜的地質(zhì)條件和特殊的地理環(huán)境,城鎮(zhèn)化發(fā)展難度較大,需要大力引導(dǎo)其土地資源合理利用和科學(xué)規(guī)劃。
山地農(nóng)村建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)多以傳統(tǒng)評(píng)價(jià)方法為主,即根據(jù)區(qū)域的地質(zhì)、地形、水文、生物、生態(tài)、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)等諸多方面因素,綜合判斷某區(qū)域是否適合作為建設(shè)用地。陳燕飛等[4]在南寧市建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)中選取了水域、土地利用現(xiàn)狀、坡度、斷層、地貌、工程地質(zhì)及自然保護(hù)區(qū)等影響因子;周建飛等[5]在對(duì)城市建設(shè)用地做生態(tài)適宜性評(píng)價(jià)時(shí)選取了自然生物、土地資源、社會(huì)人文、地形地貌等方面的評(píng)價(jià)指標(biāo);孔雪松等[6]在對(duì)農(nóng)村建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)的過程中,采用生態(tài)、地形、水文、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)等因子來構(gòu)建指標(biāo)體系;張翔等[7]在山地城鎮(zhèn)化與地質(zhì)生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)性研究中,將各項(xiàng)指標(biāo)概括為山地地質(zhì)生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)和山地城鎮(zhèn)化系統(tǒng)兩部分。國(guó)外學(xué)者在土地適宜性評(píng)價(jià)研究中比如:F.STENINER等[8]和D.U.PHAM等[9]分別選取了土質(zhì)、工業(yè)、水文、生物、地形、社會(huì)景觀等諸多指標(biāo),并針對(duì)評(píng)價(jià)模型、評(píng)價(jià)結(jié)果等做了大量研究;ZHANG Kaisheng等[10]和SUN Jian等[11]則重點(diǎn)研究了交通與土地利用的相互關(guān)系。
近年來,隨著我國(guó)人口、資源、環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的矛盾日益突顯,關(guān)注生態(tài)和諧、提高生態(tài)保護(hù)、推動(dòng)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的理念開始受到全社會(huì)重視。因此,傳統(tǒng)建設(shè)用地評(píng)價(jià)方法難于滿足生態(tài)用地優(yōu)先規(guī)劃的發(fā)展需求,而類似于地質(zhì)學(xué)“遠(yuǎn)觀近?!庇^察方法[12](即將整體規(guī)劃與單元分割方法相結(jié)合)的“反規(guī)劃”理念應(yīng)運(yùn)而生。俞孔堅(jiān)等[13]提出了“反規(guī)劃”理念,即優(yōu)先將不適宜建設(shè)區(qū)域劃出,再進(jìn)行土地規(guī)劃。該理論最早主要應(yīng)用于城市景觀規(guī)劃領(lǐng)域,旨在運(yùn)用“反規(guī)劃”理念為城市規(guī)劃良好的生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施。彭德勝[14]將“反規(guī)劃”理論應(yīng)用于沅江市城市規(guī)劃之中,以沅江五湖為中心,規(guī)劃出組團(tuán)式布局結(jié)構(gòu);俞孔堅(jiān)等[15]將其與科學(xué)發(fā)展觀相結(jié)合,并以北京東三鄉(xiāng)為例,提出了運(yùn)用“反規(guī)劃”理論與景觀安全格局相結(jié)合的方法;周萬東[16]結(jié)合“反規(guī)劃”與傳統(tǒng)土地規(guī)劃理念,提出尊重自然生態(tài)過程的土地利用規(guī)劃方法;張曉燕[17]基于“反規(guī)劃”理論,結(jié)合區(qū)域生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施對(duì)秦皇島盧龍縣基本農(nóng)田分布進(jìn)行再規(guī)劃,得到優(yōu)于現(xiàn)狀基本農(nóng)田的規(guī)劃結(jié)果。
綜上,“反規(guī)劃”理念目前在城市或城鎮(zhèn)規(guī)劃中已得到了成功應(yīng)用,而對(duì)農(nóng)村尤其是山地農(nóng)村的規(guī)劃應(yīng)用較少。山地農(nóng)村地區(qū)因其復(fù)雜地形地貌蘊(yùn)含著豐富多樣的生態(tài)系統(tǒng),成為我國(guó)國(guó)土生態(tài)安全的重要保障地區(qū);若是規(guī)劃不當(dāng),則會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境造成巨大損害。
此外,現(xiàn)有研究成果大多著重于對(duì)各安全過程及影響因子的選定,并未提及各因子之間的重要性差別(即權(quán)重分布定量評(píng)定)便直接得出結(jié)果[11-14];部分研究成果雖然對(duì)影響因子進(jìn)行了定量評(píng)定,但并未給出相關(guān)評(píng)定方法理論依據(jù)[16]。
筆者以重慶市涪陵區(qū)義和鎮(zhèn)為例,根據(jù)山地農(nóng)村特點(diǎn),提出農(nóng)村土地安全格局評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,基于“反規(guī)劃”理念建立山地農(nóng)村建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)方法。
“反規(guī)劃”理念是相對(duì)于傳統(tǒng)規(guī)劃理念而言的,“反規(guī)劃”并非不規(guī)劃,也亦非反對(duì)規(guī)劃,而是在規(guī)劃建筑用地之前優(yōu)先劃出城市生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施用地。傳統(tǒng)規(guī)劃方法出于經(jīng)濟(jì)考慮,先行規(guī)劃建設(shè)用地及商業(yè)用地,會(huì)導(dǎo)致生態(tài)用地破碎化,隨著城市擴(kuò)張會(huì)進(jìn)一步加劇城市發(fā)展與生態(tài)環(huán)境之間沖突;“反規(guī)劃”則主張對(duì)生態(tài)用地先行規(guī)劃,使其始終作為一個(gè)整體存在,保證生態(tài)功能最大化,降低或避免由于城市擴(kuò)張對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的危害,達(dá)到可持續(xù)發(fā)展目的。
“反規(guī)劃”理念強(qiáng)調(diào)區(qū)域發(fā)展必須以生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施(ecological infrastructure, EI)為基礎(chǔ)。EI 即是指區(qū)域賴以生存的自然系統(tǒng),是將生態(tài)系統(tǒng)各種功能整合在一起的關(guān)鍵性網(wǎng)絡(luò)狀土地空間格局[18]。
筆者以“反規(guī)劃”理念為依據(jù),結(jié)合山地農(nóng)村用地特點(diǎn),遵循客觀科學(xué)性、主導(dǎo)性、層次分明性、可操作性,從土地水土保持、生態(tài)文明、地質(zhì)災(zāi)害這3個(gè)安全格局對(duì)其開展評(píng)價(jià),所建立的山地農(nóng)村土地安全格局評(píng)價(jià)指標(biāo)體系如圖1,而GIS(geographic information system)技術(shù)作為土地分析的工具,具有海量信息儲(chǔ)存、圖像顯示快捷的特點(diǎn)和強(qiáng)大的空間分析功能[19],筆者將“反規(guī)劃”理念與GIS技術(shù)相結(jié)合,模擬各安全格局發(fā)展過程和對(duì)土地影響程度。
圖1 山地農(nóng)村土地安全格局評(píng)價(jià)指標(biāo)體系Fig. 1 Evaluation index system of land security pattern in mountainous area
在土地適宜性評(píng)價(jià)中,常用的評(píng)價(jià)模型通常有模糊數(shù)學(xué)模型、信息量法、綜合指數(shù)模型、數(shù)理統(tǒng)計(jì)法、灰色系統(tǒng)評(píng)價(jià)模型、BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型等。這些模型中,使用頻率最高的是模糊綜合評(píng)價(jià)模型和綜合指數(shù)模型。筆者選用較為簡(jiǎn)單、成熟的綜合指數(shù)模型中的加權(quán)疊加法,如式(1)。
(1)
式中:Qij為第ij個(gè)網(wǎng)格生態(tài)紅線劃分分值;k=1,2, …,n,表示第k個(gè)因子;W(k)為第k個(gè)因子權(quán)重;Cij(k)為第k個(gè)因子在第ij個(gè)網(wǎng)格紅線區(qū)劃分值。
為解決各因子重要性定量確定過程中主觀經(jīng)驗(yàn)性與客觀科學(xué)性矛盾,筆者采用綜合指數(shù)模型與AHP專家層次分析相結(jié)合方法獲得影響因子權(quán)重。并據(jù)此疊加得到土地水土保持、生態(tài)文明、地質(zhì)災(zāi)害相應(yīng)的安全格局,由此建立生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施(EI)。
義和鎮(zhèn)位于重慶市涪陵區(qū)西北部的長(zhǎng)江上游北岸,東接涪陵區(qū)李渡新區(qū)工業(yè)園區(qū),西南臨長(zhǎng)江與藺市、龍橋、石沱隔江相望,北止黃草山脈與長(zhǎng)壽區(qū)但渡鎮(zhèn)相連,義和鎮(zhèn)區(qū)位如圖2。義和鎮(zhèn)幅員面積104.39 km2,下轄12個(gè)行政村,4個(gè)社區(qū),108個(gè)村民小組,28個(gè)居民小組,4.8萬人,耕地面積21 69 hm2,森林面積2 000 hm2,森林覆蓋率18.57%。
圖2 義和鎮(zhèn)區(qū)位Fig. 2 The location of Yihe town
義和鎮(zhèn)地處平行嶺谷拆皺暖熱半濕區(qū)的長(zhǎng)江河谷淺丘地帶,灰棕紫泥土屬,部分為深丘低山暗紫泥土屬,黃草紅春屬及冷沙黃泥土屬。境內(nèi)海拔最低點(diǎn)為鶴鳳灘鋪?zhàn)?156 m),海拔最高點(diǎn)為黃草山頂灣(787.8 m),年均溫度為17~18 ℃,年均降水量為1 000~1 100 mm,無霜期為290~320 d。境內(nèi)除長(zhǎng)江外,還有奚家河溝、沙灘河、烏楊溪、馬斑溪、黎家河溝、大磨溪等支流。
參考《重慶市巴渝新農(nóng)村民居通用圖集》中典型房屋設(shè)計(jì)尺寸(進(jìn)深10 m),并考慮評(píng)價(jià)結(jié)果的可操作性和合理性,以3倍房屋進(jìn)深的網(wǎng)格大小為基準(zhǔn),選取30 m×30 m網(wǎng)格作為評(píng)價(jià)單元。
由圖1可知:生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施包括水土保持安全格局、生態(tài)文明安全格局、地質(zhì)災(zāi)害安全格局這3個(gè)方面。其中:由于該評(píng)價(jià)區(qū)無斷裂帶、泥石流、地面塌陷等地質(zhì)災(zāi)害,在地質(zhì)災(zāi)害安全格局中只選取洪水和滑坡這兩項(xiàng)指標(biāo)。
2.3.1 指標(biāo)權(quán)重
因子權(quán)重采用以專家經(jīng)驗(yàn)為判斷基礎(chǔ)的AHP法確定,也稱作“專家-層次分析”。由于層次分析法具有人為判斷的片面性,兩兩比較結(jié)果不一定具有客觀一致性,通常需要一致性檢驗(yàn)。若不能通過檢驗(yàn),便憑著大致估計(jì)調(diào)整判斷矩陣,具有一定的主觀性和盲目性。為此筆者采用一種改進(jìn)層次分析法來確定權(quán)重,用3標(biāo)度法代替?zhèn)鹘y(tǒng)的9標(biāo)度法建立判斷矩陣,并通過最優(yōu)傳遞矩陣把比較矩陣轉(zhuǎn)化為一致性矩陣,可快速得出權(quán)重排序。其操作性更強(qiáng),且不需做一致性檢驗(yàn)。
以水土保持安全格局為例,選取水源距離、坡度、林地保護(hù)這3個(gè)因素作為2級(jí)指標(biāo)。即:U1={u11,u12,u13}={水源距離,坡度,林地保護(hù)}。
首先采用3標(biāo)度法構(gòu)建各指標(biāo)之間的比較矩陣,如式(2)。
(2)
式中:cij=1表示指標(biāo)Xi比Xj重要;cij=0,表示指標(biāo)Xi和Xj同等重要;cij=-1,表示指標(biāo)Xi沒有Xj重要。
求出C的最優(yōu)傳遞矩陣O,如式(3)。
(3)
把矩陣O轉(zhuǎn)化為一致性矩陣D,矩陣D即為該準(zhǔn)則層下的判斷矩陣,如式(4)。
(4)
其中:dij=exp(Oij)。
最終根據(jù)判斷矩陣D,求出判斷矩陣的最大特征根所對(duì)應(yīng)的特征向量,即為各評(píng)價(jià)因子的重要性,歸一化處理后,即得到指標(biāo)u11~u13的權(quán)重為W=[0.148 3 0.289 0 0.562 7]T。
用同樣方法處理每個(gè)比較矩陣每位專家評(píng)出的指標(biāo)權(quán)重,剔除偏差較大數(shù)據(jù),取剩下權(quán)重值的平均數(shù),最終得到u11~u13各指標(biāo)的權(quán)重分別為W=[0.215 9 0.404 7 0.379 4]T。
同理,可得全部2級(jí)指標(biāo)的權(quán)重為:U2={u21,u22,u23}={植被覆蓋率,自然風(fēng)景區(qū),土地利用現(xiàn)狀};W(u21~u23)=[0.503 6 0.327 7 0.168 7]T;U3={u31,u32}={洪水,滑坡};W(u31~u32)=[0.513 9 0.486 1]T。
2.3.2 1級(jí)指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果
水土保持安全格局評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及分級(jí)設(shè)置如表1;生態(tài)文明安全過程評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及分級(jí)設(shè)置如表2;地質(zhì)災(zāi)害安全水平評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及分級(jí)設(shè)置如表3。
表1 水土保持安全格局評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及分級(jí)設(shè)置Table 1 Evaluation criteria and classification settings of soil and water conservation security pattern
表2 生態(tài)文明安全過程評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及分級(jí)設(shè)置Table 2 Evaluation criteria and gradation settings of ecological civilization safety process
表3 地質(zhì)災(zāi)害安全水平評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及分級(jí)設(shè)置Table 3 Evaluation standards and classification settings of geological disaster safety level
2.3.3 土地安全等級(jí)綜合劃分
土地安全等級(jí)綜合劃分評(píng)價(jià)模型為綜合指數(shù)模型加權(quán)疊加法,因子權(quán)重也采用與“專家-層次分析”法(AHP法)確定,并采用3標(biāo)度法構(gòu)建各指標(biāo)之間的比較矩陣,確定各指標(biāo)的權(quán)重如表4。
表4 建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重Table 4 Weights of construction land suitability evaluation index
根據(jù)多因子分級(jí)加權(quán)指數(shù)和法來進(jìn)行綜合等級(jí)評(píng)判,較好考慮了各因子影響疊加效果,但不能有效反映各指標(biāo)獨(dú)特性。當(dāng)部分權(quán)重較大的指標(biāo)值達(dá)到某一范圍時(shí),其對(duì)建設(shè)用地適宜性的影響程度呈現(xiàn)出較極端增長(zhǎng)趨勢(shì),直至最后具有決定性作用。從上述綜合評(píng)價(jià)模型得到結(jié)果中不能得到反應(yīng),因此需要在上述綜合評(píng)價(jià)結(jié)果的基礎(chǔ)之上人為的對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果作調(diào)整。根據(jù)文獻(xiàn)[20],綜合等級(jí)調(diào)整如表5;安全水平生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施EI最終劃分結(jié)果如表6。
表5 綜合等級(jí)調(diào)整Table 5 Comprehensive level adjustment
表6 安全水平生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施EI最終劃分結(jié)果Table 6 Safety level ecological infrastructure EI final division results
目前傳統(tǒng)評(píng)價(jià)方法[4-8]中多以自身?xiàng)l件(地質(zhì)地貌)、用地條件、社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件、絕對(duì)限制條件作為評(píng)價(jià)要素,把生態(tài)保護(hù)簡(jiǎn)單地綜合考慮為限制條件,表7為傳統(tǒng)分析方法中的評(píng)價(jià)要素選取及權(quán)重,據(jù)此得到的評(píng)價(jià)結(jié)果見表8。
表7 傳統(tǒng)分析要素選取權(quán)重Table 7 Weights of traditional analysis elements
表8 傳統(tǒng)評(píng)價(jià)方法所得建設(shè)用地適宜性匯總Table 8 Suitability of land for construction in traditional evaluation methods
為統(tǒng)一指標(biāo),根據(jù)建設(shè)用地安全情況,選取傳統(tǒng)評(píng)價(jià)結(jié)果中的適宜建設(shè)區(qū)域作歸為高安全水平區(qū),較適宜及以上區(qū)域歸為中安全水平區(qū),一般適宜及以上區(qū)域歸為低安全水平區(qū)。相比傳統(tǒng)評(píng)價(jià)方法結(jié)果,筆者所提出的評(píng)價(jià)方法中,高安全水平區(qū)面積增加16.7%,中安全水平區(qū)面積減少1.6%,低安全水平區(qū)面積減少14.8%,如圖3。
2.4.1 高安全水平區(qū)劃定
傳統(tǒng)評(píng)價(jià)中,經(jīng)濟(jì)因素和地形地貌因素所占權(quán)重較大,對(duì)地貌類型復(fù)雜的山地農(nóng)村,該評(píng)價(jià)方法會(huì)導(dǎo)致高安全水平區(qū)遠(yuǎn)小于實(shí)際情況。而筆者基于“反規(guī)劃”理論的評(píng)價(jià)方法則充分考慮山地農(nóng)村的特殊性,以水土保持、生態(tài)保護(hù)及地質(zhì)災(zāi)害情況為評(píng)價(jià)重點(diǎn),以綜合指數(shù)模型和AHP層次分析法計(jì)算權(quán)重,將土地作為有機(jī)整體來考慮,盡量減少對(duì)土地的拆解,得到與實(shí)際情況更為符合的高水平安全區(qū)。
2.4.2 低安全水平區(qū)劃定
對(duì)于低安全水平區(qū),本評(píng)價(jià)體系依據(jù)重慶市《生態(tài)保護(hù)紅線劃定方案》,充分考慮生態(tài)保護(hù)紅線對(duì)山地農(nóng)村建設(shè)用地決定性影響,對(duì)生態(tài)紅線區(qū)域的劃定相較于傳統(tǒng)評(píng)價(jià)方法更為嚴(yán)格,因此低安全水平區(qū)域范圍小于傳統(tǒng)評(píng)價(jià)結(jié)果。
2.4.3 對(duì)農(nóng)村居民點(diǎn)建設(shè)的影響
高、中、低安全水平的土地劃定對(duì)農(nóng)村居民點(diǎn)建設(shè)選址具有較強(qiáng)的參考價(jià)值。農(nóng)村居民點(diǎn)建設(shè)可根據(jù)自身需求選擇不同安全水平區(qū):如建設(shè)用地需求較大且資金足夠建設(shè)生態(tài)防護(hù)設(shè)施以減免生態(tài)風(fēng)險(xiǎn),可將建設(shè)用地?cái)U(kuò)展至中低安全水平區(qū);反之,則可選取對(duì)生態(tài)防護(hù)設(shè)施需求較低的高安全水平區(qū)。
由上述結(jié)果可知,相較于傳統(tǒng)評(píng)價(jià)結(jié)果,本評(píng)價(jià)結(jié)果中高安全水平區(qū)增加,可更好地滿足山地農(nóng)村發(fā)展對(duì)土地的需求,避免開發(fā)建設(shè)與自然生態(tài)過程爭(zhēng)奪空間;低安全水平區(qū)減少,生態(tài)紅線的劃定更加嚴(yán)格,從最大程度上保持山地農(nóng)村生態(tài)系統(tǒng)的完整性,從生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施EI和建設(shè)用地安全性角度考慮更加優(yōu)越,符合現(xiàn)今關(guān)注生態(tài)和諧、提高生態(tài)保護(hù)、推動(dòng)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的理念。
圖3 反規(guī)劃與傳統(tǒng)評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)比Fig. 3 Comparison between “inverse planning” and traditional evaluation results
基于“反規(guī)劃”理論加綜合指數(shù)評(píng)價(jià)模型的山地農(nóng)村建設(shè)用地評(píng)價(jià)方法是落實(shí)《保護(hù)生態(tài)紅線劃定方案》、促進(jìn)土地可持續(xù)利用的有效途徑:
1)相較于傳統(tǒng)評(píng)價(jià)的結(jié)果,本評(píng)價(jià)結(jié)果中、高安全水平區(qū)增加,可以更好地滿足山地農(nóng)村發(fā)展對(duì)土地的需求,避免開發(fā)建設(shè)與自然生態(tài)過程爭(zhēng)奪空間。
2)高、中、低安全水平的土地劃定對(duì)農(nóng)村居民點(diǎn)建設(shè)選址具有較強(qiáng)的參考價(jià)值,農(nóng)村居民點(diǎn)建設(shè)可根據(jù)自身經(jīng)濟(jì)條件及發(fā)展需求選擇不同的安全水平區(qū)。
3)最終得到的低安全水平生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施區(qū)結(jié)果對(duì)農(nóng)村居民點(diǎn)選址具有指導(dǎo)性意義,可以在最大程度上減免山地農(nóng)村建設(shè)過程中對(duì)生態(tài)環(huán)境的不良影響,以達(dá)到人與自然的和諧相處。